CN101860764B - 白平衡调整方法 - Google Patents

Abstract

一种白平衡调整方法包括如下步骤：计算机设定理想白场的色坐标以及至少一组待测试的R、G、B灰阶；计算机控制视频信号产生器分别输入所述R、G、B灰阶给显示装置，并控制色度计分别量测输入的R、G、B灰阶分别所对应的亮度和色坐标；固定其中一种颜色，运用算法对另外两种颜色进行修正，可以快速将显示装置调整到理想的白场规格。

Description

白平衡调整方法

技术领域

本发明涉及显示装置参数设置领域，尤其涉及一种显示装置的白平衡调整方法。

背景技术

目前现有的显示装置，如液晶显示装置、等离子显示装置和背投显示装置等，由于显示装置的显示原理或者显示装置的硬件设计差异，所显示出来的白场色坐标都存在不同程度的差异。

对于显示装置的白场色坐标差异，如果不进行相应的白平衡校正，则不同显示装置之间显示的色彩效果具有较大的区别。因此在显示装置生产过程中通常必须进行白平衡校正，以使每台显示装置的显示的颜色趋于一致。

现有的显示装置的白平衡校正方法通常是：首先设定需要达到的白场坐标；然后通过人工来回调整红、绿、蓝颜色的增益系数，近似地实现设定的白场目标值。上述白平衡校正方法不仅耗时较长，耗费人力，且质量不易控管。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种更快速的白平衡调整方法。

一种白平衡调整方法包括如下步骤：

计算机设定理想白场的色坐标以及至少一组待测试的R、G、B灰阶；

计算机控制视频信号产生器分别输入所述R、G、B灰阶给显示装置，并控制色度计分别量测输入的R、G、B灰阶分别所对应的亮度和色坐标；

计算机选择R、G、B中一者的量测亮度为固定亮度，被选择作为固定亮度的颜色为基准颜色，而另外二者为待修正颜色；

计算机根据基准颜色的亮度和R、G、B色坐标的量测值估算出达到理想白场时待修正颜色所需要的亮度；

计算机根据估算得出的待修正颜色的亮度和预定的Gamma曲线，推算出待修正颜色所对应的灰阶；

计算机控制视频信号产生器产生基准颜色的灰阶和待修正颜色的推算灰阶，并输入到显示装置中，以显示相应的估算白场；

计算机控制色度计量测估算白场的色坐标；

计算机计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的差异，并判断差异是否符合要求；

若差异不符合要求，计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量；

计算机将误差向量用待修正颜色的单位向量表示，并根据待修正颜色的单位向量与亮度的关系，推算待修正颜色的亮度变化量，进而推算出待修正颜色的亮度；

计算机根据待修正颜色的推算亮度和所述预定的Gamma曲线，推算出待修正颜色所对应的灰阶；计算机将推算出的R、G、B灰阶写入显示装置Gamma表中。

一种白平衡调整方法包括如下步骤：

计算机设定理想白场的色坐标以及至少一组待测试的R、G、B灰阶；

计算机控制视频信号产生器分别输入所述R、G、B灰阶给显示装置，并控制色度计分别量测输入的R、G、B灰阶分别所对应的亮度和色坐标；

计算机选择R、G、B中一者的量测亮度为固定亮度，被选择作为固定亮度的颜色为基准颜色，而另外二者为待修正颜色；

计算机根据基准颜色的量测亮度和R、G、B的色坐标量测值估算出达到理想白场时待修正颜色所需要的亮度；

计算机控制视频信号产生器产生基准颜色的灰阶和待修正颜色的推算灰阶，并输入到显示装置中，以显示相应的估算白场；

计算机控制色度计量测估算白场的色坐标；

计算机计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的差异，并判断差异是否符合要求；

若差异不符合要求，计算机根据估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量；

计算机将误差向量用待修正颜色的单位向量表示，并产生与待修正颜色的单位向量相对应的单位向量系数；

判断是否存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数；

若存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，将单位向量系数小于预设临界值的一待修正颜色的推算亮度作为该待修正颜色的亮度，并根据另一待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出另一待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出另一待修正颜色的亮度；

若不存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，计算机根据待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出待修正颜色的亮度；

根据推算出的待修正颜色和所述预定的Gamma曲线推算出相对应的灰阶；

计算机将推算出的R、G、B灰阶写入显示装置的Gamma表中。

上述白平衡调整方式通过固定其中一种颜色，而对另外两种颜色进行修正，可以快速将显示装置调整到理想的白场规格。

附图说明

图1为一较佳实施方式的白平衡调整系统结构。

图2为一较佳实施方式的白平衡调整方法流程图。

图3为第一较佳实施方式的白平衡调整方法子流程图。

图4为第二较佳实施方式的白平衡调整方法子流程图。

图5和图6为R、G、B色坐标、理想白场的色坐标及估算白场的色坐标的位置关系示意图。

具体实施方式

本实施方式提供一种白平衡调整方法，其利用色度计和计算机根据合适的算法，以全自动的方式精准且快速的完成显示装置的白平衡调整。

请参阅图1，其为一种较佳实施方式的白平衡调整系统100。白平衡调整系统100包括计算机10、视频信号产生器30、显示装置20、色度计40以及视频探测器50。其中，视频信号产生器30响应计算机10的控制信号产生R、G、B颜色的灰阶(0～255阶之间取值)，并输出给显示装置20。色度计40响应计算机的控制指令使用视频探测器50量测显示装置20每一R、G、B灰阶所对应的色坐标和亮度，并将量测到的色坐标值和亮度值传送给计算机10。计算机10根据量测到的色坐标值和亮度值，以软件指令方式执行安装在其内的白平衡调整方法调整推算出修正后R、G、B的灰阶，以调整显示装置20中的Gamma表。其中，该显示装置20可以为电视机(PDP TV、LCD TV、LED TV等)或者显示器(CRT Monitor、LCD Monitor等)。

请参阅图2，其为一较佳实施方式的白平衡调整方法的流程图，其以软件方式被计算机10执行，以用于调整显示装置20的白平衡，其包括如下步骤：

步骤S101，计算机10响应用户的输入操作设定理想白场的色坐标W_T(x_T，y_T)和多组待量测的R、G、B灰阶。例如，在CIE-XYZ色彩空间中，可以设定色温为9300K理想白场的色坐标为W_T(0.285，0.293)。在本实施例中，每组R、G、B灰阶为1∶1∶1的关系；R、G、B灰阶为从0～255阶中选取的有限数量阶灰阶。其中，选取的阶数根据实际需要调整确定，选取的阶数越多，调整的效果越好，但调整的时间越长。此处以“GLr₀、GLg₀、GLb₀”、“GLr₀ ¹、GLg₀ ¹、GLb₀ ¹”和“GLr₀ ²、GLg₀ ²、GLb₀ ²”三组灰阶为例进行说明。

步骤S103，计算机10依照预设顺序选择其中一组R、G、B灰阶。在本实施例中，所述预设顺序可为：首先为“GLr₀、GLg₀、GLb₀”、依次为“GLr₀ ¹、GLg₀ ¹、GLb₀ ¹”和“GLr₀ ²、GLg₀ ²、GLb₀ ²”。例如，当前选取的一组灰阶为GLr₀、GLg₀、GLb₀。

步骤S105，计算机10控制视频信号产生器30分别输入当前选取的一组R、G、B灰阶给显示装置20，并控制色度计40利用视频探测器50分别量测当前所选取的一组R、G、B灰阶所对应的亮度和色坐标。视频信号产生器30产生的灰阶顺序可为：首先产生R的灰阶GLr₀，依次为G和B的灰阶GLg₀和GLb₀。例如，量测得到灰阶为GLr₀的红色分量的亮度值及色坐标值分别为m₁，(x₁，y₁)；灰阶为GLg₀的绿色分量的亮度值和色坐标值分别为m₂，(x₂，y₂)；灰阶为GLb₀的蓝色分量的亮度值和色坐标值分别为m₃，R(x₃，y₃)。

步骤S107，计算机10选择R、G、B中一者的量测亮度为固定亮度，被选择作为固定亮度的颜色为基准颜色，而另外二者为待修正颜色。

步骤S109，计算机10根据所选择的基准颜色的亮度和R、G、B色坐标的量测值(x₁，y₁)、R(x₂，y₂)和R(x₃，y₃)估算出达到理想白场时所需要的待修正颜色的亮度。例如，当选择红色作为基准颜色，则需要估算出绿色及蓝色的亮度m₂ ¹和m₃ ¹。其表达式如下：

${m_2}^1=\frac{m_1{y}_2}{y_1}\×\frac{\frac{x_T-x_1}{x_T-x_3}-\frac{y_T-y_1}{y_T-y_3}}{\frac{y_T-y_2}{y_T-y_3}-\frac{x_T-x_2}{x_T-x_3}}$

${m_3}^1=\frac{m_1{y}_3}{y_1}\×\frac{\frac{x_T-x_1}{x_T-x_2}-\frac{y_T-y_1}{y_T-y_2}}{\frac{y_T-y_3}{y_T-y_2}-\frac{x_T-x_3}{x_T-x_2}}$

步骤S111，计算机10根据估算的待修正颜色的亮度和预定的Gamma曲线，推算出待修正颜色所对应的灰阶，即绿色亮度m₂ ¹和蓝色亮度m₃ ¹分别所对应的灰阶GLg₁和GLb₁，亦即待修正颜色的推算灰阶。表达式如下：

$\mathrm{GL}=255\×{\left(\frac{m}{Y_{\max }}\right)}^{1/T}$

其中，m为待修正颜色对应的亮度值，Y_max为灰阶255时所对应的亮度，也是最大灰阶亮度，该最大亮度可以根据测试获得。T为Gamma值，一般在2.0～2.4之间。在本实施例中，Gamma值为2.2。由此可以推出：

绿色亮度m₂ ¹所对应的灰阶GLg₁： ${\mathrm{GLg}}_1=255\×{\left(\frac{{m_2}^1}{Y_{\max }}\right)}^{1/T};$

蓝色亮度为m₃ ¹所对应的灰阶GLb₁： ${\mathrm{GLb}}_1=255\×{\left(\frac{{m_3}^1}{Y_{\max }}\right)}^{1/T}.$

步骤S113，计算机10控制视频信号产生器30产生基准颜色的灰阶GLr₀和待修正颜色的推算灰阶GLg₁和GLb₁，并输入到显示装置20中，以显示相应的估算白场。

步骤S115，计算机10控制色度计40利用视频探测器50量测估算白场的色坐标W_C(x_C，y_C)。

步骤S 117，计算机10计算估算白场的色坐标W_C(x_C，y_C)和理想白场的色坐标W_T(x_T，y_T)的差异，并判断差异是否符合要求。即将该差异与预设差异进行比较，如果差异在预设差异的范围内，则符合要求，否则，不符合要求。估算白场的色坐标W_C(x_C，y_C)与理想白场的色坐标的差异计算式如下：

$\mathrm{\Δxy}==\sqrt{{(x_T-x_C)}^2+{(y_T-y_C)}^2}.$

步骤S119，若差异符合要求，计算机10将推算灰阶输入到Gamma表中，并判断当前选择的一组R、G、B灰阶是否为最后一组待测的R、G、B灰阶。

步骤S121，若当前选择的一组R、G、B灰阶不是最后一组待测的R、G、B灰阶，按照预设顺序选择下一组待量测的R、G、B灰阶，进入步骤S105，否则，流程结束。

步骤S120，若差异不符合要求，计算机10根据待修正颜色的量测色坐标、估算白场的色坐标和理想白场的色坐标，推算出待修正颜色所对应的灰阶后并进入步骤113。

请参看图3，在第一实施方式中，步骤S120包括如下步骤：

步骤S122，计算机10计算估算白场的色坐标W_C(x_C，y_C)和理想白场的色坐标W_T(x_T，y_T)的误差向量，表示为： ${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{CT}}=(x_T-x_C)\hat{i}+(y_T-y_C)\hat{j},$ 其中

为算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量。

步骤S124，计算机10将误差向量用待修正颜色的单位向量表示，其表达式如下： ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{CT}}=\mathrm{\α}{\hat{e}}_2+\mathrm{\β}{\hat{e}}_3,$ 其中， ${\hat{e}}_2=\frac{{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{GC}}}{\left|{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{GC}}\right|},$ ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{GC}}=(x_C-x_G)\hat{i}+(y_C-y_G)\hat{j};$ ${\hat{e}}_3=\frac{{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}}{\left|{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}\right|},$ ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}=(x_C-x_B)\hat{i}+(y_C-y_B)\hat{j}.$ 其中：

为绿色单位向量，为蓝色单位向量。α和β为绿色单位向量和蓝色单位向量的系数。

步骤S126，计算机10根据待修正颜色的单位向量与亮度的关系，推算出待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出待修正颜色的亮度。如图5和图6所示，若α为正值时代表绿色的亮度需要再减少；若β为正值时代表蓝色的亮度要再减少。若α为负值时代表绿色的亮度要再增加，若β为负值时代表蓝色的亮度需要再增加。在一种实施方式中，待修正颜色的色坐标单位向量跟亮度的关系可以根据实验测试获得，例如，由实验测试得知在灰阶50附近，蓝色亮度每增加或者减少10％时，其误差向量中的蓝色单位向量的分量变化0.0085。在其他实施方式中，单位向量跟亮度的关系可以根估算白场的色坐标和R、G、B的色坐标推算出。即，由于估算白场的色坐标为W_C(x_C，y_C)，若固定红色亮度m₁，则此时的绿色亮度m₂ ²与蓝色亮度m₃ ²为：

$m_2^2=\frac{m_1{y}_2}{y_1}\×\frac{\frac{x_C-x_1}{x_C-x_3}-\frac{y_C-y_1}{y_C-y_3}}{\frac{y_C-y_2}{y_C-y_3}-\frac{x_C-x_2}{x_C-x_3}}$ $m_3^2=\frac{m_1{y}_3}{y_1}\×\frac{\frac{x_C-x_1}{x_C-x_2}-\frac{y_C-y_1}{y_C-y_2}}{\frac{y_C-y_3}{y_C-y_2}-\frac{x_C-x_3}{x_C-x_2}}$

由上可知，绿色亮度的调整量为m₂ ¹-m₂ ²，蓝色的亮度调整量为m₃ ¹-m₃ ²；将α除以m₂ ¹-m₂ ²可得到绿色每变化单位亮度时其单位向量的变化量；同理，将β除以m₃ ¹-m₃ ²可得到蓝色每变化单位亮度时蓝色单位向量的变化量。

步骤128，计算机10根据待修正颜色的推算亮度推算出相对应的估算灰阶GLg₁、GLb₁。

请参看图4，在另一实施方式中，步骤S 120包括如下步骤：

步骤S1201，计算机10计算估算白场的色坐标W_C(x_C，y_C)和理想白场的色坐标W_T(x_T，y_T)的误差向量，表示为： ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{CT}}=(x_T-x_C)\hat{i}+(y_T-y_C)\hat{j},$ 其中

为算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量。

步骤S1203，计算机10将误差向量用待修正颜色的单位向量表示，并产生与待修正颜色的单位向量相对应的单位向量系数。其中，待修正颜色的单位向量与误差向量的表达式为： ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{CT}}=\mathrm{\α}{\hat{e}}_2+\mathrm{\β}{\hat{e}}_3,$ 其中， ${\hat{e}}_2=\frac{{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{GC}}}{\left|{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{GC}}\right|},$ ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{GC}}=(x_C-x_G)\hat{i}+(y_C-y_G)\hat{j};$ ${\hat{e}}_3=\frac{{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}}{\left|{\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}\right|},$ ${\stackrel{\→}{r}}_{\mathrm{BC}}=(x_C-x_B)\hat{i}+(y_C-y_B)\hat{j}.$ 为绿色单位向量，

为蓝色单位向量。α和β为绿色单位向量和蓝色单位向量的系数。

步骤S1205，判断是否存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数。

步骤1207，若存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，将单位向量系数小于预设临界值的一待修正颜色的推算亮度作为该待修正颜色的亮度，并根据另一待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出另一待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出另一待修正颜色的亮度。例如，当α小于预设的临界值时，则不需要对m₂ ¹重新进行推算，只需对m₃ ¹进行重新推算。反之，β小于一预设的临界值时，则不需要对m₃ ¹重新进行推算，只需对m₂ ¹重新进行推算。

步骤1209，若不存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，计算机根据待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出待修正颜色的亮度。其中，待修正颜色的单位向量和亮度的关系在上述步骤S126中已有说明，在此不再赘述。

步骤1211，根据推算出的待修正颜色推算出相对应的灰阶。

如上所述，白平衡调整方法利用色度计40及计算机10以全自动的方式来执行，除了节省人力成本之外，且增加批量产品的一致性，提高了效率和品质。

其次，上述白平衡调整方式通过固定其中一种颜色，而运用算法对另外两种颜色进行修正，可以快速将显示装置调整到理想的白场规格。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种白平衡调整方法包括如下步骤：

计算机设定理想白场的色坐标以及至少一组待测试的R、G、B灰阶；

计算机控制视频信号产生器分别输入所述R、G、B灰阶给显示装置，并控制色度计分别量测输入的R、G、B灰阶分别所对应的亮度和色坐标；

计算机选择R、G、B中一者的量测亮度为固定亮度，被选择作为固定亮度的颜色为基准颜色，而另外二者为待修正颜色；

计算机根据基准颜色的量测亮度和R、G、B的色坐标量测值估算出达到理想白场时待修正颜色所需要的亮度；

计算机控制视频信号产生器产生基准颜色的灰阶和待修正颜色的推算灰阶，并输入到显示装置中，以显示相应的估算白场；

计算机控制色度计量测估算白场的色坐标；

计算机计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的差异，并判断差异是否符合要求；

若差异不符合要求，计算机计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量；

计算机将误差向量用待修正颜色的单位向量表示，并产生与待修正颜色的单位向量相对应的单位向量系数；

判断是否存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数；

若存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，将单位向量系数小于预设临界值的一待修正颜色的推算亮度作为该待修正颜色的亮度，并根据另一待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出另一待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出另一待修正颜色的亮度；

若不存在小于或等于预设临界值的待修正颜色的单位向量系数，计算机根据待修正颜色的单位向量和亮度的关系，推算出待修正颜色的亮度变化幅度，进而推算出待修正颜色的亮度；

根据推算出的待修正颜色和预定的Gamma曲线推算出相对应的灰阶；

计算机将推算出的R、G、B灰阶写入显示装置的Gamma表中。

2.如权利要求1所述的白平衡调整方法，其特征在于：由基准颜色的亮度和R、G、B色坐标的量测值推算出达到理想白场时所需要的待修正颜色的亮度的表达式如下：

${m_2}^1=\frac{m_1{y}_2}{y_1}\×\frac{\frac{x_T-x_1}{x_T-x_3}-\frac{y_T-y_1}{y_T-y_3}}{\frac{y_T-y_2}{y_T-y_3}-\frac{x_T-x_2}{x_T-x_3}}$ ${m_3}^1=\frac{m_1{y}_3}{y_1}\×\frac{\frac{x_T-x_1}{x_T-x_2}-\frac{y_T-y_1}{y_T-y_2}}{\frac{y_T-y_3}{y_T-y_2}-\frac{x_T-x_3}{x_T-x_2}}$

其中，m₁为基准颜色的量测亮度，m₂ ¹和m₃ ¹分别为待修正颜色的估算亮度，(x₁，y₁)为基准颜色的量测色坐标，(x₂，y₂)和(x₃，y₃)分别为待修正颜色的量测色坐标，(x_T，y_T)为理想白场的色坐标，(x_C，y_C)为估算白场的色坐标。

3.如权利要求2所述的白平衡调整方法，其特征在于：估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的差异表达式如下：

其中，Δxy为估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的差异，(x_C，y_C)为估算白场的色坐标。

4.如权利要求3所述的白平衡调整方法，其特征在于：计算估算白场的色坐标和理想白场的色坐标的误差向量表达式如下：

其中，(x_C，y_C)为估算白场的色坐标。

5.如权利要求4所述的白平衡调整方法，其特征在于：误差向量与待修正颜色的单位向量表达式为：

${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{CT}}=\mathrm{\α}{\hat{e}}_2+\mathrm{\β}{\hat{e}}_3,$ 其中， ${\hat{e}}_2=\frac{{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{GC}}}{\left|{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{GC}}\right|},$ ${\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{GC}}=(x_C-x_G)\hat{i}+(y_C-y_G)\hat{j};$ ${\hat{e}}_3=\frac{{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{BC}}}{\left|{\stackrel{\‾}{r}}_{\mathrm{BC}}\right|},$ 其中：

和分别为待修正颜色的色坐标与估算白场的色坐标的误差向量，和

分别为待修正颜色的单位向量，α和β为待修正颜色的系数，(x_G，y_G)、(x_B，y_B)依次为待修正蓝色和绿色的色坐标。

6.如权利要求5所述的白平衡调整方法，其特征在于：待修正颜色的单位向量与亮度的关系由目标白场时所需的待修正颜色的亮度和估算白场时的待修正颜色的亮度推算出，所述待修正颜色的单位向量与亮度关系为：α/(m₂-m′₂)和β/(m₃-m′₃)，其中，α/(m₂-m′₂)和β/(m₃-m′₃)分别表示待修正颜色每变化单位亮度时，待修正颜色的单位向量的变化幅度；m₂ ²和m₃ ²分别为：

$m_2^2=\frac{m_1{y}_2}{y_1}\×\frac{\frac{x_C-x_1}{x_C-x_3}-\frac{y_C-y_1}{y_C-y_3}}{\frac{y_C-y_2}{y_C-y_3}-\frac{x_C-x_2}{x_C-x_3}}$ $m_3^2=\frac{m_1{y}_3}{y_1}\×\frac{\frac{x_C-x_1}{x_C-x_2}-\frac{y_C-y_1}{y_C-y_2}}{\frac{y_C-y_3}{y_C-y_2}-\frac{x_C-x_3}{x_C-x_2}}.$

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