CN103117037B - 一种全彩视频显示矫正处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全彩视频显示矫正处理方法，包括：利用色度测量仪对接入“全红”“全绿”或“全兰”测量信号的显示设备具体显示对应的色坐标和亮度值；利用测量信号建立色空转换线性方程计算色空间变换矩阵使色空间变换后又分别对应等于 和再对所述显示设备需要接入的视频信号进行乘法处理后，再将处理后的视频信号送入所述显示设备显示。

Description

一种全彩视频显示矫正处理方法

技术领域

本发明涉及显示和显示矫正，具体涉及一种全彩视频显示矫正处理方法，尤其涉及LED屏组合系统显示矫正和大型组合屏电视墙显示矫正。

背景技术

超大LED组合屏和LED屏组合系统广泛应用于户内、外场合。作为新的媒体，运动的发光图文，更容易吸引人的注意力，信息量大，随时更新，有着非常好的广告和告示效果。目前这些系统都采用同一厂家和同一批次产品以保证相同的显示效果，展现一致的画面或整体协调显示效果。这是因为彩色显示设备，特别是LED显示屏由于受原材料和生产工艺的影响，同一型号的设备之间常常会出现色差现，如：显示屏在生产过程中混了料，用了不同批次的点阵；颜色有差异的部分电路异常等等。即，在同一个视频信号下，不同设备之间画面颜色有明显可见的差别。同时，如果这种系统中有一块屏不好用了，也须要更换同一厂家和同一批次产品，而极端的情况，这个厂家如果位于国外，哪怕是小小的电源和零配件在情况紧急时都须要飞到厂家去维修，这必然给系统维护带来极大的客观困难。

另一方面，在一些标准性非常强的领域，如：医疗诊断电子设备(X光、胃/肠镜等)，同一病人在不同设备上检查获得具有色差的图片，只也给病人和医生带来困惑。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种全彩视频显示矫正处理方法，能在大型综合显示场合下无须使用同一厂家和同一批次产品达到一致的显示效果或者确保在同类设备内无论厂家和批次输出标准显示。

本发明的上述技术问题这样解决：构建一种全彩视频显示矫正处理方法，该矫正处理方法包括以下测量步骤：

101)控制标准视频信号源输出“全红” $\left[\begin{array}{c}255\\ 0\\ 0\end{array}\right],$ “全绿” $\left[\begin{array}{c}0\\ 255\\ 0\end{array}\right]$ 或“全兰” $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 255\end{array}\right]$ 测量信号给显示设备；

102)通过色度测量仪获取所述显示设备对应具体显示的色坐标x、y和亮度测量值Y；

103)重复步骤101-102)直至全部获取对应 $\left[\begin{array}{c}255\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 的测量数据R[x、y、Y]、对应 $\left[\begin{array}{c}0\\ 255\\ 0\end{array}\right]$ 的测量数据G[x、y、Y]和对应 $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 255\end{array}\right]$ 的测量数据B[x、y、Y]；

104)根据色空转换公式 $\left[\begin{array}{c}C\\ D\\ E\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{x}{y}Y\\ Y\\ \frac{1-x-y}{y}Y\end{array}\right],$ 由测量数据R[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[RC、RD、RE]，由测量数据G[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[GC、GD、GE]，由测量数据B[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[BC、BD、BE]，再将[RC、RD、RE]、[GC、GD、GE]和[BC、BD、BE]组成三刺激值矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RC}& \mathrm{RD}& \mathrm{RE}\\ \mathrm{GC}& \mathrm{GD}& \mathrm{GE}\\ \mathrm{BC}& \mathrm{BD}& \mathrm{BE}\end{array}\right],$ 记为 $\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{cde}}\\ G_{\mathrm{cde}}\\ B_{\mathrm{cde}}\end{array}\right];$

105)建立色空转换线性方程计算矫正矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right],$ 使 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{cde}}\\ G_{\mathrm{cde}}\\ B_{\mathrm{cde}}\end{array}\right]$ 分别对应等于预设的目标 $\left[\begin{array}{c}255\\ 0\\ 0\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}0\\ 255\\ 0\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 255\end{array}\right]$ 的三刺激值 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RC}\′& \mathrm{RD}\′& \mathrm{RE}\′\\ \mathrm{GC}\′& \mathrm{GD}\′& \mathrm{GE}\′\\ \mathrm{BC}\′& \mathrm{BD}\′& \mathrm{BE}\′\end{array}\right],$ 记为 $\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{cde}}\′\\ G_{\mathrm{cde}}\′\\ B_{\mathrm{cde}}\′\end{array}\right];$

106)根据 $\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{cde}}\′\\ G_{\mathrm{cde}}\′\\ B_{\mathrm{cde}}\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{cde}}\\ G_{\mathrm{cde}}\\ B_{\mathrm{cde}}\end{array}\right],$ 计算得到矫正矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right];$

该矫正处理方法还包括矫正步骤：

201)将矫正矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]$ 发给视频处理设备；

202)视频处理设备对所述显示设备(5)需要接入的原始信号 $\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 进行 $\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 乘法处理后，再将处理后的信号 $\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]$ 送入所述显示设备显示；r、g、b分别依次是对应原始信号的红色强度分量、绿色强度分量和兰色强度分量，r’、g’、b’分别依次是对应处理后的信号的红色强度分量、绿色强度分量和兰色强度分量。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，在CIE1931国际标准的色度系统中，通常采用三刺激值[X Y Z]表示颜色，而本文为避免符号理解冲突，定义[C D E]代表某颜色的三刺激值[X Y Z]。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，所述测量步骤还包括 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]$ 的验证子步骤，若验证不通过，重新测量。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，验证通过的标准是误差在允许范围内，该允许范围大于色度测量仪的测量误差。目前色度测量仪的测量误差为百分之一，允许范围取十分之一以下。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，所述显示设备根据所述色度测量仪控制选择直接或通过内置矩阵乘法器的色差矫正装置连接所述标准视频信号源，所述色度测量仪还控制设置所述矩阵乘法器的矩阵参数。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，测量步骤101)～106)中所述显示设备直接连接所述标准视频信号源。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，验证子步骤中，所述显示设备通过内置矩阵乘法器的色差矫正装置连接所述标准视频信号源，所述设置的矩阵参数是 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right].$

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，所述矫正步骤中所述乘法处理是由视频输出设备的内部矫正模块完成。

按照本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，所述矫正步骤中所述乘法处理是由独立于视频输出设备的外部矫正装置完成。

本发明提供的全彩视频显示矫正处理方法，与现有技术相比具有以下优点：

1.在大型综合显示场合，避免了色彩一致性对显示设备的高度依赖；

2.使显示图片不因显示设备不同而显示有差异；

3.大大降低了大型综合成套或组合显示设备的维护和运行成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是本发明的全彩视频显示矫正处理系统结构示意图；

图2是与图1所示系统配套使用的全彩视频显示矫正测量系统结构示意图；

图3是图2所示系统中控制程序流程示意图；

图4是图2所示系统中色差矫正装置电路结构示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明系统和工作原理：

如图1所示，本发明具体实施例的全彩视频显示矫正处理系统，包括视频输出模块11、色空转换单元12和显示设备5；其中：色空转换单元12可以是独立装置或与视频输出模块11集成在一起。通过各自对应色空转换单元12使得不同显示设备5的显示效果完全一致，避免了对显示设备的高度依赖。即：在显示设备的信号输入端加一个信号处理装置消除显示设备之间的色差现象。其实现原理是：

$\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$

其中：

r’、g’、b’：矫正后的红、绿、兰亮度值；

r、g、b：矫正前的红、绿、兰亮度值；

RR、GR、BR：红色矫正系数

RG、GG、BG：绿色矫正系数

RB、GB、BB：兰色矫正系数

如果预设了想得到的r’、g’、b’的色坐标和亮度值，根据色度学理论在已知r、g、b色坐标的情况下，通过改变RR、GR、BR，RG、GG、BG，RB、GB、BB的值，可以在一定的范围内实现r’、g’、b’预设的色坐标和亮度值。

如果对若干个有色差的显示设备预设相同的r’、g’、b’的色坐标和亮度值，根据不同设备的r、g、b色坐标配以相对应的RR、GR、BR，RG、GG、BG，RB、GB、BB则可实现相同的r’、g’、b’。根据色度学理论在此情况下这些显示设备具有相同的颜色。

第二，说明本发明系统的配套系统：

本发明具体实施例的全彩视频显示矫正测量系统，结构如图2所示，包括色度测量仪2、标准视频信号源3、色差矫正装置4和显示设备5。色度测量仪2通过自身光传感器测量显示设备5的实际显示色空坐标，色度测量仪2还控制标准视频信号源3选择直接或通过色差矫正装置4输出连接显示设备5。其使用原理如下：

1、首先色度测量仪2将色差矫正装置4设置为旁路状态(即视频信号不加处理)。

2、色度测量仪2控制标准视频信号源3分别发出“全红”、“全绿”、“全兰”信号以此分别测量出对应的色坐标和亮度值。

3、然后根据预设的的色坐标和亮度值通过内部计算得到RR、GR、BR，RG、GG、BG，RB、GB、BB，然后将这些数据写进色差矫正装置4。

如图3所示，色度测量仪2内控制程序包括以下步骤：

301)色度测量仪控制其连接的标准视频信号源输出“全红” $\left[\begin{array}{c}255\\ 0\\ 0\end{array}\right]$ 的测量信号；

302)所述色度测量仪通过与其连接的光传感器，根据前后三次测量结果相同，获取接入所述测量信号的显示设备具体显示对应的色坐标x，y和亮度值Y；相邻测量间隔是1秒；

303)根据色空转换公式 $\left[\begin{array}{c}C\\ D\\ E\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{x}{y}Y\\ Y\\ \frac{1-x-y}{y}Y\end{array}\right]$ 获得红色三刺激值[RC、RD、RE]；

304)色度测量仪控制其连接的标准视频信号源输出“全绿” $\left[\begin{array}{c}0\\ 255\\ 0\end{array}\right]$ 的测量信号；

305)所述色度测量仪通过与其连接的光传感器，根据前后三次次测量结果相同，获取接入所述测量信号的显示设备具体显示对应的色坐标x，y和亮度值Y；相邻测量间隔是1秒；

306)根据色空转换公式 $\left[\begin{array}{c}C\\ D\\ E\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{x}{y}Y\\ Y\\ \frac{1-x-y}{y}Y\end{array}\right]$ 获得绿色三刺激值[GC、GD、GE]；

307)色度测量仪控制其连接的标准视频信号源输出“全兰” $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 255\end{array}\right]$ 的测量信号；

308)所述色度测量仪通过与其连接的光传感器，根据前后三次复数次测量结果相同，获取接入所述测量信号的显示设备具体显示对应的色坐标和亮度值 $\left[\begin{array}{c}R\″\\ G\″\\ B\″\end{array}\right];$ 相邻测量间隔是1秒；

309)根据色空转换公式 $\left[\begin{array}{c}C\\ D\\ E\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{x}{y}Y\\ Y\\ \frac{1-x-y}{y}Y\end{array}\right]$ 获得蓝色三刺激值[BC、BD、BE]；

310)建立色空转换线性方程计算矫正矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right],$ 使色空间变换后又分别对应等于 $\left[\begin{array}{c}255\\ 0\\ 0\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}0\\ 255\\ 0\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 255\end{array}\right];$

311)验证：所述色度测量仪控制对所述标准视频信号源输出的测试信号 $\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 进行 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 乘法处理，再将处理后的测试信号送入所述显示设备显示；所述色度测量仪通过与其连接的光传感器，根据间隔复数次测量结果相同，获取接入所述测试信号的显示设备具体显示对应的色坐标和亮度值 $\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right];$ 判断 $\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 是否为真或者在百分之十的允许误差范围内？是测量结束；否则返回步骤301)。

如图4所示，色差矫正装置4包括输入端口41、矩阵乘法器42、参数储存器43、参数写入端44和输出端口45。矩阵参数 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]$ 经参数写入端44写入参数储存器43并保存。输入信号 $\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right]$ 接标准视频信号源3，输出信号 $\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]$ 接显示设备5，输入输出信号的关系是：

$\left[\begin{array}{c}r\′\\ g\′\\ b\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{RG}& \mathrm{RB}\\ \mathrm{GR}& \mathrm{GG}& \mathrm{GB}\\ \mathrm{BR}& \mathrm{BG}& \mathrm{BB}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right].$

另外，图1中的色空转换单元12可采用色差矫正装置4，也可内置在视频输出模块11中。

最后，在本领域普通技术人员理解范围内，在本发明权利要求范围内，各种变化都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，该矫正处理方法包括以下测量步骤：

101)控制标准视频信号源(3)输出“全红”、“全绿”或“全兰”测量信号给显示设备(5)；

102)通过色度测量仪(2)获取所述显示设备(5)对应具体显示的色坐标x、y和亮度测量值Y；

103)重复步骤101-102)直至全部获取对应的测量数据R[x、y、Y]、对应的测量数据G[x、y、Y]和对应的测量数据B[x、y、Y]；

104)根据色空转换公式，由测量数据R[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[RC、RD、RE]，由测量数据G[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[GC、GD、GE]，由测量数据B[x、y、Y]计算得到对应三刺激值[BC、BD、BE]，再将[RC、RD、RE]、[GC、GD、GE]和[BC、BD、BE]组成三刺激值矩阵，记为；

105)建立色空转换线性方程计算矫正矩阵，使 分别对应等于预设的目标、和的三刺激值，记为；

106)根据，计算得到矫正矩阵 ；

该矫正处理方法还包括矫正步骤：

201)将矫正矩阵发给视频处理设备；

202)视频处理设备对所述显示设备(5)需要接入的原始信号进行乘法处理后，再将处理后的信号送入所述显示设备(5)显示；r、g、b分别依次是对应原始信号的红色强度分量、绿色强度分量和兰色强度分量，r’、g’、b’分别依次是对应处理后的信号的红色强度分量、绿色强度分量和兰色强度分量。

2.根据权利要求1所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，所述测量步骤还包括所述矫正矩阵的验证子步骤，若验证不通过，重新测量。

3.根据权利要求2所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，验证通过的标准是误差在允许范围内，该允许范围大于色度测量仪(2)的测量误差。

4.根据权利要求1、2或3所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，所述显示设备(5)根据所述色度测量仪(2)控制选择直接或通过内置矩阵乘法器(42)的色差矫正装置(4)连接所述标准视频信号源(3)，所述色度测量仪还控制设置所述矩阵乘法器的矩阵参数。

5.根据权利要求4所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，测量步骤101)～106)中所述显示设备(5)直接连接所述标准视频信号源(3)。

6.根据权利要求4所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，校验子步骤中，所述显示设备(5)通过内置矩阵乘法器(42)的色差矫正装置(4)连接所述标准视频信号源(3)，所述设置的矩阵参数是。

7.根据权利要求1所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，所述矫正步骤中所述乘法处理是由视频输出设备的内部矫正模块完成。

8.根据权利要求1所述全彩视频显示矫正处理方法，其特征在于，所述矫正步骤中所述乘法处理是由独立于视频输出设备的外部矫正装置完成。