CN100430995C - 显示器周围环境光源亮度的视觉测量方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种视觉测量显示器周围环境光源亮度的方法，成本低而无需额外的测量装置或者额外的匹配卡。在此方法中，首先，根据显示器的类型确定该显示器的参考亮度。随后，从用户处接收关于可在其中使用该显示器的地点的信息，并根据参考亮度和地点信息来设定对应于亮度等级的显示器的照度值。然后，将参考图像的亮度转变为对应于各亮度等级的各照度值。向用户显示具有对应于亮度等级的照度值的转变图像，并选择具有最接近环境光源亮度的亮度值的图像，从而确定所选图像的亮度值为环境光源的亮度。

Description

显示器周围环境光源亮度的视觉测量方法

技术领域

本发明涉及一种视觉测量(visually measuring)显示器周围环境光源的亮度的方法，更具体地，涉及一种环境光源亮度的视觉测量方法，其中首先将视频显示器的状态设置为最佳灰阶再现状态(optimal gray scale reproductionstate)，然后向用户显示一个具有对应于从多个亮度等级中选择出来的一个亮度等级的亮度的图像，用户选择对应于其亮度最接近环境光源亮度的图像的一个亮度等级，并且将对应于所选亮度等级的亮度值确定为当前所用显示器周围环境光源的亮度。

背景技术

色彩管理系统通常用于实现输入设备和输出设备之间的色彩匹配。通过参照输入设备和输出设备各自的色彩特性，色彩管理系统利用各种色彩转变方法来进行色彩匹配。环境光源的色彩和亮度影响由显示器产生的感知色彩。近来，色彩管理系统为进行色彩匹配而考虑环境光源。

为了实现色彩匹配，色彩管理系统就需要每个输入或输出设备的色彩特性，这些色彩特性是从作为描述色彩特性的计算机程序文件的配置文件中获得的。该配置文件具有特定的格式。例如，为了实现显示器和色彩再现设备间的色匹配，色彩管理系统就需要该显示器的配置文件。

显示器制造商可能会提供可以用于环境光源的固定状态的色彩特性配置文件。从而，只有在由显示器制造商设定的显示器的单一色彩特性状态下，色彩管理系统才可以利用此色彩特性配置文件。然而，由显示器制造商设定的显示器的该色彩特性状态不能满足不同用户对色彩特性改变的需求。当由于在其中使用显示器的环境改变而引起环境光源改变时，显示器所感知的色彩特性就发生变化。然而，由显示器制造商设定的色彩特性配置文件不能反映显示器色彩特性的改变。从而，输入设备和输出设备之间的色彩匹配就很困难。

美国专利No.5499040公开了一种传统技术，其中采用称之为色度计、光度计或者分光辐射度计的设备来测量显示器色彩特性的改变，这种改变是由于显示器的使用环境改变或者由用户造成。采用这些设备进行的测量得到精确的结果。然而，这些设备非常昂贵并且其安装和操作也不方便。从而，显示器的普通最终用户不能容易地操作这些设备。

这就仍需要一种简便且低廉的方法来视觉测量显示器的色彩特性和环境光源的色彩特性。这类方法的示例已公开于美国专利No.5638117、No.5791781、No.5870069、No.5956015和No.6078309之中。然而，在美国专利No.5638117、No.5791781、No.5870069和No.5956015中公开的这些方法中，采用单独的色彩匹配卡来测量环境光源的色彩特性和显示器的色温，这就产生了附加成本。同样，美国专利No.6078309依然没有提供一种方法来获得环境光源的色彩特性和亮度特性。

发明内容

本发明提供了一种以很低的成本来测量显示器周围环境光源的亮度的方法，而无需额外的测量装置或者额外的匹配卡。

根据本发明的一个方面，提供了一种视觉测量显示器周围环境光源亮度的方法。在此方法中，首先，根据显示器的类型确定该显示器的参考亮度。然后，从用户处接收关于可在其中使用该显示器的地点的信息，并且根据参考亮度和地点信息设定对应于亮度等级的该显示器的照度值(illuminancevalue)。随后，将参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的照度值，向用户显示具有对应于亮度等级的照度值的转变图像，并由用户选择具有最接近环境光源的亮度的亮度值的图像。从而，就将所选图像的亮度值确定为环境光源的亮度。

为了确定显示器的参考亮度，首先，显示相互部分重叠的多个灰色图案来确定显示器的黑色水准。然后，将该显示器的基本亮度与显示器的对比度指数的函数值相乘，所述对比度指数设定为最大值。随后，将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数值的函数值，所述亮度指数从最小值开始增加且在视觉上彼此分辨出这些灰色图案的时刻停止增加。从而，就确定该加法结果为该显示器的参考亮度。

另外，为了确定显示器的参考亮度，首先，显示彼此部分重叠的多个灰色图案来确定显示器的白色水准。然后，将该显示器的基本亮度与显示器的对比度指数值的函数值相乘，其中对比度指数值从最大值开始降低且在视觉上彼此分辨出这些灰色图案的时刻停止降低。随后，将该乘积的结果加上显示器的亮度指数的函数值，所述亮度指数被固定为预定值。从而，就确定加法结果为该显示器的参考亮度。

另外，为了确定显示器的参考亮度，首先，选择显示器的类型。然后，如果显示器是自发光显示器，就显示多个灰色图案来设定显示器的黑色水准。另一方面，如果显示器是透射式显示器，就显示多个灰色图案来设定显示器的白色水准。随后，如果显示器是自发光显示器，就通过利用显示器的亮度调节器来控制显示器的亮度指数。另一方面，如果显示器是透射式显示器，就通过利用显示器的对比度调节器来控制显示器的对比度指数。从而，依据是否可以视觉上彼此分辨出灰色图案来确定该显示器的参考亮度。

灰色图案可以彼此部分重叠，并且相邻的灰色图案可以具有在视觉统一的色彩间隔中的预定色差。

更为具体地，如果显示器是自发光显示器，就通过如下方法得到显示器的参考亮度：用该显示器的对比度指数的函数值与显示器的基本亮度相乘，所述对比度指数设定为最大值；并将该乘积加上该显示器的亮度指数值的函数值，其中的亮度指数值是从最小值开始增加的且在视觉上彼此分辨出这些灰色图案的时刻就停止增加。

另一方面，如果显示器是透射式显示器，就通过如下方法得到显示器的参考亮度：用该显示器的对比度指数值的函数值与显示器的基本亮度相乘，所述对比度指数值是从最大值开始降低的且在可以视觉上彼此分辨出这些灰色图案的时刻就停止降低；并且将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数的函数值，所述亮度指数被固定为预定值。

通过向参考图像的数值增加或从其中减去对应于所选地点和所选亮度等级的基本转变量，来将参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的照度值。

附图说明

参照附图，通过详细描述其示例性实施例，本发明的上述和其他优点将变得更加明显。附图中：

图1显示的是根据本发明一个优选实施例的显示器周围环境光源亮度的视觉测量方法的流程图；

图2A和2B显示用于确定显示器的最佳灰阶再现状态的灰色图案；

图3显示用于确定将在其中使用显示器的地点的用户界面的一个示例；

图4显示用于确定环境光源的亮度等级的用户界面的一个示例；

图5显示根据所确定的地点和所确定的亮度等级来确定图像转变量的函数的一个示例。

具体实施方式

图1显示的是根据本发明一个优选实施例的显示器周围环境光源亮度特性的视觉测量方法的流程图。参照图1，根据本发明的一个优选实施例的方法包括：步骤S100，用于确定显示器的最佳灰阶再现状态；步骤S200，用于从可使用显示器的可能地点中选择一个将在其中使用显示器的地点；以及步骤S300，用于测量环境光源的亮度。

步骤S100包括：子步骤S120，用于选择正被使用的显示器的类型；和子步骤S140，用于确定参考亮度的水平。步骤S300包括：子步骤S320，用于显示一个图像，该图像是依据各亮度等级和在其中使用显示器的所确定地点将具有参考亮度的参考图像转变而成的；子步骤S340，用于从亮度等级中选择对应于其亮度最接近于环境光源亮度的图像的亮度等级。

更为具体地，在步骤S100中，用户从表示显示器类型的代表项中选择对应于当前显示器类型的一项。为了更加具体，在步骤S120中，用户或者选择表示诸如阴极射线管(CRT)的自发光显示器的一项，或者选择表示诸如液晶显示器(LCD)的透射式显示器的一项。

随后，在步骤S140中，依据所选显示器类型来确定参考亮度。可以通过两种方式确定参考亮度：设定黑色水准(black level)；和设定白色水准(whitelevel)。确定究竟是设定黑色水准还是设定白色水准是根据所用显示器的类型来作出的。如果如同本发明中环境光源的亮度必须通过将所显示图像的亮度与环境光源的亮度进行比较来测量，则精确地确定参考亮度就十分重要。

如果当前正被使用的显示器是自发光显示器，例如CRT，则通过充分降低该自发光显示器的黑色水准来确定参考亮度就十分重要。如果当前正被使用的显示器是反射式或者透射式显示器，例如LCD，则通过充分提高该反射式或者透射式显示器的白色水准来确定参考亮度就十分重要。在本发明中，为了确定参考亮度，根据当前正被使用的显示器的类型按不同方式确定最优灰阶再现状态，并且相互比较多个灰色图案。下面将参照图2A说明为CRT设定黑色水准的方法。

图2A显示用于为显示器设定黑色水准的灰色图案。如图2A所示，在显示屏幕的中心处显示一个灰色图案，其中四个具有较大直径的灰色圆两两重叠，并且分别在显示器的右侧和左侧显示灰色图案，在每个灰色图案中四个具有较小直径的灰色圆相互重叠。如图2A所示，由于一些显示器中采用屏幕直接显示(on-screen-display，OSD)系统，故在显示屏的中心、左侧和右侧的灰色图案具有相同形状，在显示屏的中心处出现控制图像以覆盖显示屏中心的灰色图案。

在每个灰色图案中的灰色圆从最高灰度级开始按逆时针顺序排列，并且除了在灰色图案的顶部和右侧的圆之外，相邻的圆具有CIE LAB色彩间隔中的色差1，该色彩间隔是由国际照明委员会(Commission Internationale deI’Eclairage，CIE)在1976年提出的统一的色彩间隔。更为具体地，位于灰色图案顶部的每个圆10、11和12和位于灰色图案左侧的每个圆20、21和22之间的色差(ΔEa^*b^*)是1，位于灰色图案左侧的每个圆20、21和22和位于灰色图案底部的每个圆30、31和32之间的色差(ΔEa^*b^*)是1，位于灰色图案底部的每个圆30、31和32和位于灰色图案右侧的每个圆40、41和42之间的色差(ΔEa^*b^*)是1。将位于灰色图案顶部的圆10、11和12设定为具有显示器可以显示的最暗的颜色。从而，输入数值0来表示位于灰色图案顶部的圆10、11和12。

在利用图2A的灰色图案确定参考亮度的方法中，首先，用户利用显示器的对比度调节器将对比度指数值调整为最大值并利用显示器的亮度调节器将亮度指数值调整为最小值。然后，用户逐渐增加亮度指数。当开始可以相互区分开图2A的四个灰色圆时，用户停止增加该亮度指数。显示器的所得到的亮度指数和所设定的对比度指数就确定了该显示器的参考亮度。换句话说，显示器的参考亮度可表示为“参考亮度＝f(对比度指数)×(显示器的基本亮度)+f(亮度指数)。”显示器的基本亮度可以是依赖于在特定状态下(例如在显示器出厂时)设定的亮度指数和对比度指数的显示器的亮度(cd/m²)。在显示器的参考亮度的表达式中，f(对比度指数)可以通过“f(对比度指数)＝对比度指数+0.5”来给定，而f(亮度指数)可以通过“f(亮度指数)＝100×(亮度指数)-50”来给定。作为这些函数的变量的每个对比度指数和亮度指数用0表示最小值，而用1表示最大值。函数f(对比度指数)和函数f(亮度指数)代表显示器的特性并且是预先定义的。显示器的参考亮度是按该显示器的基本亮度的单位来表示的。

图2B显示用于为透射式显示器设定白色水准的灰色图案。图2B的每个灰色图案的结构与图2A的相同。与图2A的每个灰色图案类似，除了灰色图案的顶部和右侧的圆之外，相邻的圆具有CIE LAB色彩间隔中的色差1。更为具体地，位于灰色图案顶部的每个圆50、51和52和位于灰色图案左侧的每个圆60、61和62之间的色差(ΔEa^*b^*)是1，位于灰色图案左侧的每个圆60、61和62和位于灰色图案底部的每个圆70、71和72之间的色差(ΔEa^*b^*)是1，位于灰色图案底部的每个圆70、71和72和位于灰色图案右侧的每个圆80、81和82之间的色差(ΔEa^*b^*)是1。将位于灰色图案顶部的圆10、11和12设定为具有显示器可以显示的最亮的颜色。换句话说，当用8位表示圆图案时，输入数值255来表示该圆图案。

在利用图2B的灰色图案确定参考亮度的方法中，首先，用户利用显示器的对比度调节器将对比度指数值调整为最大值。然后，用户逐渐降低该对比度指数。当开始相互区分开图2B的每个灰色图案的四个灰色圆时，用户就停止降低该对比度指数。显示器的亮度指数保持为使用设定的初始亮度指数值。显示器的未改变的亮度指数和已降低的对比度指数确定了显示器的参考亮度。

往回参考图1，用于确定将在其中使用显示器的地点的步骤S200紧接在用于确定该显示器的参考亮度的步骤S140之后。参照图3，向用户呈现包括可在其中使用显示器的可能地点的选择菜单，从而用户可以选择一个地点。可能的地点可以是多个地点。如图3所示，可向用户呈现两个可能地点，例如家庭和办公室，并且可用字符或者图片显示这些地点。用户从所显示的选择菜单中选择将在其中使用显示器的一个地点。

同样，在步骤S200中，根据将在其中使用显示器的所选地点和在步骤S100中设定的参考亮度，区别设定对应于亮度等级的照度值。在表1中显示了此照度设定的示例。

[表1]

当在步骤S140中设定显示器的参考亮度并且在步骤S200中确定将在其中使用显示器的地点之后，通过在步骤S320中向用户显示一个用于确定环境光源亮度的用户界面，然后通过在步骤S340中由用户参考显示在用户界面上的图像来选择照度值，来执行测量环境光源的亮度的步骤S300。图4显示用于确定环境光源亮度的用户界面的一个示例。如图4所示，用户界面向用户显示预定数量的亮度等级和一个参考图像，该参考图像依赖于用户选择的地点和亮度等级。

如表1和图4所示，亮度等级可以表示为5种心理认知量，例如，高亮、微亮、平均、微暗和深暗。将显示在用户界面上的参考图像的亮度转变为对应于表1的每个亮度等级的照度值。

往回参考图1，如果用户从显示在用户界面的亮度等级中选择一种亮度等级，在步骤S320中，就在用户界面上显示具有对应于所选亮度等级的照度值的转变图像。随后，在步骤S340中，用户将所显示图像的照度值与环境光源的亮度进行比较，最后选择对应于具有最接近环境光源亮度的亮度值的图像的亮度等级。将对应于所选亮度等级的亮度值确定为当前正被使用的显示器周围环境光源的亮度。

下面将参照图5对根据每个亮度等级转变参考图像的亮度的方法进行说明。这种转变方法可以表示在等式1中：

O＝I+ΔI                          ...(1)

其中I表示在基本亮度等级(即，平均)中的图像信号值，O表示根据每个亮度等级转变的图像信号值，以及ΔI表示图像转变量。等式1可等同地应用于图像信号的红、绿和蓝色信道，并根据所选亮度等级和将在其中使用显示器的所选地点来改变ΔI。

下面参照图5对确定图像转变量ΔI的方式进行说明，图5显示根据所选亮度等级和将在其中使用显示器的所选地点来确定图像转变量的函数的示例。首先，确定基本转变量ΔB，该基本转变量根据所选亮度等级和将在其中使用显示器的所选地点而变化。如图5所示，如果所选亮度等级为“高亮”并且所选地点为“地点1”，则该基本转变量ΔB为60。该基本转变量ΔB是按函数或者查询表的形式预先设定的。如果确定了基本转变量ΔB，最终图像转变量ΔI就依赖于基本亮度等级中的图像信号值I。按照下述的各种方式，可以根据基本转变量ΔB来确定最终图像转变量ΔI。

在第一种方式中，如果基本转变量ΔB小于0并且数值I的绝对值小于基本转变量ΔB的绝对值的k倍，最终图像转变量ΔI就为(1/k)×I。即，通过等式2给定转变的图像信号值O。

$O=I-\frac{1}{k}\×I...\left(2\right)$

在第二种方式中，如果输入值I的绝对值大于基本转变量ΔB的绝对值的k倍，就确定最终图像转变量ΔI具有基本转变量ΔB的值。通过等式3给定所转变的图像信号值O。

O＝I+ΔB                    ...(3)

在第三种方式中，如果基本转变量ΔB大于0并且最大值MaxI-I的绝对值小于ΔB的绝对值的k倍，ΔI就为(1/k)×(MaxI-I)。通过等式4给定所转变的图像信号值O。

$O=I+\frac{1}{k}\×(\mathrm{MaxI}-I)...\left(4\right)$

在第四种方式中，如果MaxI-I的绝对值大于ΔB的绝对值的k倍，就确定ΔI具有ΔB的值。通过等式3给定所转变图像信号值O。可以利用不同于上述方式的方式来将参考图像的亮度转变为对应于亮度等级的照度值，这一点对于本领域的技术人员是很明显的。

本发明也可以用计算机可读记录介质上的计算机可读代码来实施。计算机可读记录介质可以是可储存随后可被计算机系统读取的数据的任何存储设备。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等。同样，计算机可读代码可以通过诸如Internet的载波来传输。计算机可读记录介质也可以分布在与计算机系统连接的网络上，从而计算机可读代码就可以按分布式的方式被储存和执行。

虽然参照其示例性实施例已对本发明进行了具体地显示和说明，但是本领域普通技术人员应该理解：在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内，可在形式和细节上对本发明进行各种改变。

在上述根据本发明的测量方法中，可以视觉测量显示器周围环境光源的亮度，而无需利用额外的测量装置或者附加的匹配卡。从而，根据本发明的测量方法可以适用于包括视频显示设备的各种设备，当充分应付用户环境时需要以最低成本转变图像的色彩和亮度特性。同样，通过根据本发明的测量方法测量的显示器周围环境光源的色彩可以用于编写显示器的色彩配置文件。

Claims (11)

1.一种视觉测量显示器周围环境光源的亮度的方法，该方法包括：

选择所述显示器的类型；

如果该显示器是自发光显示器，则显示多个灰色图案来设定该显示器的黑色水准；如果该显示器是透射式显示器，则显示多个灰色图案来设定该显示器的白色水准；

通过使用亮度调节器或者对比度调节器根据是否可视觉上彼此分辨出所述灰色图案来确定该显示器的参考亮度；

从用户处接收关于可在其中使用该显示器的地点的信息并且根据该参考亮度和该地点信息设定对应于亮度等级的该显示器的照度值；以及

将参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的该照度值，向用户显示具有对应于该亮度等级的该照度值的转变图像，并且用户选择一具有最接近所述环境光源亮度的亮度值的图像，从而确定所选图像的该亮度值为所述环境光源的亮度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，如果该显示器是自发光显示器，确定显示器的参考亮度包括：

显示彼此部分重叠的多个灰色图案，以确定该显示器的黑色水准；以及

确定该显示器的该参考亮度为一通过将该显示器的基本亮度与该显示器的对比度指数的函数值相乘并且将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数值的函数值来获得的数值，所述对比度指数被设定为最大值，所述亮度指数值从最小值开始增加并在可以视觉上彼此分辨所述灰色图案的时刻停止增加。

3.如权利要求1所述的方法，其中，如果该显示器是透射式显示器，确定该显示器的参考亮度包括：

显示彼此部分重叠的多个灰色图案，以确定该显示器的白色水准；以及

确定该显示器的参考亮度为一通过将该显示器的基本亮度与该显示器的对比度指数值的函数值相乘并且将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数的函数值来获得的数值，所述对比度指数值从最大值开始降低并在可以可视地相互分辨灰色图案的时刻停止降低，所述亮度指数被固定为预定值。

4.如权利要求1所述的方法，其中确定该显示器的参考亮度还包括：

如果该显示器是自发光显示器，则通过利用该显示器的亮度调节器来控制亮度指数，或者如果该显示器是透射式显示器，则通过利用该显示器的对比度调节器来控制对比度指数，而根据是否可视觉上彼此分辨出该灰色图案来确定该显示器的该参考亮度。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述灰色图案彼此部分重叠。

6.如权利要求4所述的方法，其中相邻灰色图案具有在视觉统一色彩间隔中的预定色差。

7.如权利要求4所述的方法，其中在确定该显示器的参考亮度中，如果该显示器是自发光显示器，则该显示器的该参考亮度是通过将该显示器的基本亮度与该显示器的对比度指数的函数值相乘并且将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数值的函数值来获得的，所述对比度指数被设定为最大值，所述亮度指数值从最小值开始增加并在可以视觉上彼此分辨灰色图案的时刻停止增加。

8.如权利要求4所述的方法，其中在确定该显示器的参考亮度中，如果该显示器是透射式显示器，则该显示器的该参考亮度是通过将该显示器的基本亮度与该显示器的对比度指数值的函数值相乘并且将该乘积的结果加上该显示器的亮度指数的函数值来获得的，所述对比度指数值从最大值开始降低并在可以视觉上彼此分辨灰色图案的时刻停止降低，所述亮度指数被固定为预定值。

9.如权利要求1所述的方法，其中在转变该参考图像的亮度中，通过向该参考图像的数值增加或从其中减去对应于所选地点和所选亮度等级的基本转变量来将该参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的该照度值。

10.如权利要求9所述的方法，其中在转变该参考图像的亮度中，如果该基本转变量为负，并且该参考图像的数值小于该基本转变量的绝对值的预定数倍，则通过从该数值中减去该参考图像的数值与该预定数的倒数的乘积来将该参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的照度值。

11.如权利要求9所述的方法，其中在转变该参考图像的亮度中，如果该基本转变量为正，并且该参考图像的数值与最大值的差值小于该基本转变量的绝对值的预定数倍，则通过向该参考图像的数值加上该差值与该预定数的倒数的乘积来将该参考图像的亮度转变为对应于该亮度等级的照度值。

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