CN106604024A - 图像数据处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示器及图像处理领域，提供一种图像数据处理方法及其装置，所述方法包括：根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值；测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值；根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，所述选定的灰阶根据预定步长选定，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶。所述装置用于实现所述方法。通过本发明提供的方法能够快速获得与输入灰阶对应的输出灰阶，且能灵活定义伽马曲线γ值，实现色调的调节。

Description

图像数据处理方法及其装置

技术领域

本发明涉及显示器及图像处理领域，尤其涉及一种图像数据处理方法及其装置。

背景技术

随着显示技术的不断发展，人们对显示系统画质显示的画面效果要求越来越高，白平衡作为显示系统画质调整中重要组成部分，其出厂设置的好坏，对显示系统的显示效果起到至关重要的作用。人类的视觉感受不是线性的，对灰度的变化在光线暗的时候感受较为明显，在光线亮的时候则不明显，总体感受符合伽马值为2.2的伽马曲线。但屏自身显示画质可能既不符合伽马值为2.2的伽马特性曲线，也不符合人眼对液晶屏暖色调显示的要求，因此需要通过配置的方式让主控芯片输出伽马曲线所转换的电压加到液晶分子上，改变其旋转角度而影响透光量。针对三基色像素系统，通常做法是通过测量每个基色三刺激值得到每个基色的伽马表，向所述每个基色的伽马表分别输入三基色的白平衡灰阶，得到的对应的灰阶值能够使显示画面的色度坐标几乎不变，亮度曲线符合期望值伽马曲线。

现有技术中，需经分段逐一测试才能得到与输入的三基色的白平衡灰阶对应的输出灰阶，且伽马曲线的γ值不能灵活取值，也无法实现色调的调节。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种图像数据处理方法及其装置，用以快速获得与输入灰阶对应的输出灰阶，且能灵活定义伽马曲线γ值，实现色调的调节。

根据本发明的一方面，提供一种图像数据处理方法，包括：

根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值；

测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值；

根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，

其中，所述选定的灰阶根据预定步长选定，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶。

进一步地，所述选定的灰阶还根据与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定。

进一步地，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于最大输入灰阶；和/或

所述预设的色度坐标包括标准白场色度坐标。

进一步地，所述输入灰阶包括：

位宽为8位且在30至240的范围以内的灰阶。

进一步地，所述测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值包括：

测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值；

将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值，

其中，所述第一RGB值包括与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

进一步地，在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，所述预定步长包括2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m，n和m为正整数。

进一步地，所述与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值根据以下公式得到：

其中，ΔR、ΔG和ΔB表示与参考灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述预设的色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率，(X(i)，Y(i)，Z(i))表示与输入灰阶i对应的期望三刺激值，(X(i+1)，Y(i+1)，Z(i+1))表示与参考灰阶i+1对应的期望三刺激值，

在根据所述公式得到的ΔR、ΔG和ΔB大于预定值时，将预定值作为ΔR、ΔG和ΔB的取值，对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整。

根据本发明的另一方面，提供一种图像数据处理装置，包括：

第一计算模块，用于根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值；

测量模块，用于测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值；

第二计算模块，用于根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，

其中，所述测量模块根据预定步长选定所述选定的灰阶，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶。

进一步地，所述测量模块还根据与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定所述选定的灰阶。

进一步地，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于最大输入灰阶；和/或

所述预设的色度坐标包括标准白场色度坐标。

进一步地，所述输入灰阶包括：

位宽为8位且在30至240的范围以内的灰阶。

进一步地，所述测量模块用于：

测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值；

将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值，

其中，所述第一RGB值包括与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

进一步地，所述测量模块还用于：

在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，将所述预定步长设为2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m，n和m为正整数。

进一步地，所述第二计算模块根据以下公式得到所述与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值：

其中，ΔR、ΔG和ΔB表示与参考灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述预设的色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率，(X(i)，Y(i)，Z(i))表示与输入灰阶i对应的期望三刺激值，(X(i+1)，Y(i+1)，Z(i+1))表示与参考灰阶i+1对应的期望三刺激值，

所述第二计算模块还用于将预定值作为根据所述公式得到的大于预定值的ΔR、ΔG和ΔB的取值，对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整。

根据本发明提供的方案，只需测量与每一输出灰阶对应的三基色的三刺激值，便可通过计算得到与每一输入灰阶对应的输出灰阶。测量人员可以灵活定义伽马曲线γ值以满足不同色差精度的液晶屏，还可以通过调整预设的RGB值的方式调整目标色度坐标，从而实现色调的调节以满足人的视觉需求。本发明提供的方案不仅适用于输出灰阶位宽等于输入灰阶位宽的情况，还适用于输出灰阶位宽大于输入灰阶位宽的情况。

附图说明

通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本发明实施例的图像数据处理方法的流程图；

图2示出根据本发明实施例的图像数据处理装置的示意性框图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。

图1示出根据本发明实施例提供的图像数据处理方法的流程图，所述方法包括：

在步骤S101中，根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值。

所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶，这个灰阶可以是预设的，根据该预设的灰阶测得所述预设的亮度和所述预设的色度坐标，这个灰阶也可以是根据所述预设的亮度和所述预设的色度坐标通过配置得到的。所述预设的亮度和所述预设的色度坐标可以对应于最大输入灰阶，所述预设的色度坐标可以是标准白场色度坐标。例如，在输入灰阶的位宽为8位时，该预设的灰阶可以是最大输入灰阶255，可以根据最大输入灰阶255，配置RGB为(255,255,255)，所显示的图像对应于标准白场色度坐标，可以将其作为预设的RGB值以得到对应标准白场色度坐标。该预设的灰阶也可以对应于小于最大输入灰阶的任一输入灰阶。在一些情况下，为了满足用户的视觉需求，得到不同色调，可以根据该预设的灰阶配置不同的RGB值，使预设的RGB值对应的色度坐标偏冷色或暖色。

在一些可选的实施例中，可以预设合理的目标色度坐标和亮度，通过测试等方法手动配置符合目标色度的预设的RGB值，确定一个对应的灰阶。

在一些优选的实施例中，在输入灰阶的位宽为8位时，所述输入灰阶可以对应于在30至240的范围以内，包括30和240。这是因为较高的灰阶由于受液晶屏的限制，可能无法得到既符合亮度曲线，又契合色度坐标的灰阶配置，而色彩分析仪对低灰阶测量误差偏大，所以所述输入灰阶可以取30至240。

在显示屏作为输出设备的情况下，可以根据预设的灰阶配置一个RGB值，使显示屏根据该配置的RGB值显示图像，然后测量显示屏的亮度，色度坐标，此色度坐标可以为标准白场色度坐标。为了满足人眼对屏暖色调的需求，也可以将预设的RGB值中的B基色分量稍微调低，此时的色度坐标会偏暖色。当然也可以通过调整其他基色分量达到预期效果。已经测量出与该配置的RGB值对应的亮度和色度坐标，也已知亮度曲线的预设的伽马值γ，对于任意灰阶i，期望亮度可通过以下公式求得：

其中，L_v表示与最大输入灰阶2^m-1对应的亮度，i从0到2^m-1，m表示输入灰阶的位宽。γ表示所述预设的伽马值，L_v(i)表示与灰阶i对应的期望亮度。无论预设的亮度是多少，预设的亮度总是对应于一个灰阶，在对应的这个灰阶已知的情况下，根据以上公式可以求得L_v，L_v便可以求得任意灰阶i的期望亮度了。需要注意的是，灰阶i的取值是非负整数，输入灰阶的位宽m≥1。

由于想要得到的利用输出灰阶表示的RGB值需要与预设的色度坐标和输入灰阶对应，用(x,y)来代表预设的色度坐标，那么对于任意灰阶i，其期望色度坐标(x(i)，y(i))＝(x,y)。可以根据以下三刺激值与亮度色度转换公式得到任意灰阶i的期望三刺激值(X(i)，Y(i)，Z(i))：

根据颜色三刺激值相加原理，得到：

其中，(X_R(i)，Y_R(i)，Z_R(i))为对应于任意灰阶i的R基色的期望三刺激值，(X_G(i)，Y_G(i)，Z_G(i))为对应于任意灰阶i的G基色的期望三刺激值，(X_B(i)，Y_B(i)，Z_B(i))为对应于任意灰阶i的B基色的期望三刺激值。

在步骤S102中，测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值。

所述选定的灰阶根据预定步长选定，预定步长也可以是1，即测量与每一灰阶对应的每一基色的三刺激值。所述选定的灰阶还可以根据与预设的色度坐标和参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定，具体地，可以先测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，再测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值。其中，所述第一RGB值可以是与所述预设的色度坐标和参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。需要注意的是，所述输入灰阶可以作为下一次计算的参考灰阶。分别输入用选定的灰阶表示的RGB值的基色分量，测量记录输出设备的三刺激值。其目的是测量每一基色对应于选定的灰阶的三刺激值。在预定步长为1的情况下，即测量与每一灰阶对应的每一基色的三刺激值，可以为每一基色配置一张对照表，设输入灰阶的位宽为m，输出灰阶的位宽为n。在m＝n的情况下，将每个基色的对照表都配置成0到2ⁿ-1的模式，分别输入纯基色R色，G色，B色，灰阶依次从0到2^m-1,分别测量到R基色的三刺激值(X_R(i),Y_R(i),Z_R(i))，G基色的三刺激值(X_G(i),Y_G(i),Z_G(i))，B基色的三刺激值(X_B(i),Y_B(i),Z_B(i)),i可取0至2^m-1；在m<n的情况下，针对每一基色依次输入的每一个灰阶i，需要将该基色灰阶对应的对照表配置成2^n-m×i到2^n-m×(i+1)-1，一共2^n-m种数值，分别测量到三基色三刺激值，最终测量到R基色的三刺激值(X_R(i),Y_R(i),Z_R(i))，G基色的三刺激值(X_G(i),Y_G(i),Z_G(i))，B基色的三刺激值(X_B(i),Y_B(i),Z_B(i)),i从0到2ⁿ-1。例如，在m＝n的情况下，测量R基色等于128的三刺激值，则输入R基色分量等于128，G基色和B基色都等于0，R基色的对照表中的输出灰阶也是128，将色彩分析仪探头置于屏上，读取分析仪，得到三刺激值；在m<n的情况下，比如测量R基色对应于输入灰阶128的三刺激值，则输入图像R基色分量等于128，G基色和B基色都等于0，设置R基色的对照表，使输入灰阶128对应的输出灰阶分别为128*2^10-8、128*2^10-8+1、128*2^10-8+2和128*2^10-8+3，使显示屏根据输出灰阶进行显示，将色彩分析仪探头置于屏上，读取分析仪，得到三刺激值。

在一些使用色彩分析仪测量三刺激值的实施例中，由于色彩分析仪对低灰阶测量误差偏大，所以测量和计算可以从高灰阶开始，然后逐次向下测量和计算低输入灰阶，在三刺激值的测量误差超过预定值时，舍弃计算所得，手动逐一测试配置。例如，输入灰阶的位宽为8，那么从最大输入灰阶255开始，根据灰阶255配置对应的RGB值，显示屏根据该配置的RGB值显示图像，然后测量显示屏的亮度，色度坐标，如果输出灰阶的位宽大于输入灰阶的位宽，可以先根据测得的亮度和色度坐标，在色度坐标满足一定要求，亮度损失在可容忍范围内，配置一个利用输出灰阶表示的RGB值。为了表述方便，将该利用输出灰阶表示的RGB值记为第一RGB值，以255为参考灰阶，254为输入灰阶，计算出各自的期望三刺激值，先测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第一RGB值中每个基色分量减小预定步长得到第二RGB值，再测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值。所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。将对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值与对应于第二RGB值的每一基色的三刺激值做差，再除以步长2×2^n-m，会得到每一基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上与所述色度坐标和输入灰阶254对应的利用输出灰阶表示的RGB值中各基色分量所对应的点的近似斜率，通过这些斜率以及参考灰阶255和输入灰阶254的期望三刺激值可以求得第一RGB值和与所述色度坐标和输入灰阶254对应的利用输出灰阶表示的RGB值(下记第三RGB值)间各基色分量上的差值ΔR、ΔG和ΔB，从而求得第三RGB值。当输入灰阶为253时，可以以254作为参考灰阶，计算出253的期望三刺激值，先测量对应于第三RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第三RGB值中每个基色分量减小预定步长得到第四RGB值，再测量对应于所述第四RGB值的每一基色的三刺激值。所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。然后按照上述计算方法计算出与所述色度坐标和输入灰阶253对应的利用输出灰阶表示的RGB值。当输入灰阶为252时，再以253作为参考灰阶，以此类推，不再赘述。

在步骤S103中，根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

根据与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值以及与输入灰阶和参考灰阶对应的期望三刺激值，可以得到与预设的色度坐标和输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

三基色的三刺激值均有独立的与输出灰阶的关系曲线，比如R基色三刺激值之一：

X_R(i)＝f_XR(j)

其中，i是R基色的对照表的输入灰阶，j是R基色的对照表的输出灰阶。则曲线可以近似拟合成：

如果利用输出灰阶表示的RGB值与利用输入灰阶表示的RGB值对应同一个色度坐标，那么我们称表示每一基色分量的输出灰阶和输入灰阶是对应的。由此，上述公式中，K_RX·(i+1)是曲线f_XR上的与对应于输入灰阶i的输出灰阶对应的点的近似斜率，ΔR是对应于输入灰阶i+1和输入灰阶i的两输出灰阶间的差值。可由此类推R基色Y、Z刺激值以及G基色、B基色的X、Y、Z刺激值。具体地，可以用ΔR、ΔG和ΔB表示与输入灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，可以用K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，可以用K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，可以用K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率。

将拟合值代入矩阵：

得到如下矩阵：

进而得到：

可以对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整，可视实际效果而定。

在一些可选的实施例中，最高输入灰阶附近的灰阶需要特殊处理。接近最高输入灰阶的一些灰阶由于受液晶屏的性能限制，可能无法得到既符合对应预设的伽马值的亮度曲线，又契合预先设定的目标色度坐标的RGB灰阶配置，因而在ΔR，ΔG，ΔB超过预定值时取预定值，这样防止斜率的搜索计算结果发散。

在一些可选的实施例中，由于最高输入灰阶2^m-1的RGB配置是已知的，计算出ΔR、ΔG和ΔB，就可以得出对应于小于2^m-1的下一输入灰阶的用输出灰阶表示的RGB值，依次类推，计算出对应于每一输入灰阶的用输出灰阶表示的RGB值。在一些输入灰阶的位宽小于输出灰阶的位宽的实施例中，与最高输入灰阶2^m-1对应的利用输出灰阶表示的RGB值也可以在色度坐标满足一定要求，亮度损失在可容忍范围内，通过配置得到。

在一些优选的实施例中，为了避免误差导致计算所得灰阶偶尔违背递减原则，因而动态计算斜率。由于计算输入灰阶i时，对应的用输出灰阶表示的RGB值还未知，所以所述曲线上与对应于输入灰阶i的输出灰阶对应的一点的近似斜率，可以利用测得的曲线上与对应于输入灰阶i+1的输出灰阶对应的三刺激值与测得的曲线上与向灰阶减小的方向移动一定步长所得的输出灰阶对应的三刺激值求差得到，这个步长推荐2×2^n-m，其中m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。

图2示出根据本发明实施例提供的图像数据处理装置的示意性框图，如图2所示，图像数据处理装置20包括：第一计算模块201、测量模块202、第二计算模块203。

第一计算模块201用于根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值。

所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶，这个灰阶可以是预设的，根据该预设的灰阶测得所述预设的亮度和所述预设的色度坐标，这个灰阶也可以是根据所述预设的亮度和所述预设的色度坐标通过配置得到的。所述预设的亮度和所述预设的色度坐标可以对应于最大输入灰阶，所述预设的色度坐标可以是标准白场色度坐标。例如，在输入灰阶的位宽为8位时，该预设的灰阶可以是最大输入灰阶255，可以根据最大输入灰阶255，配置RGB为(255,255,255)，所显示的图像对应于标准白场色度坐标，可以将其作为预设的RGB值以得到对应标准白场色度坐标。该预设的灰阶也可以对应于小于最大输入灰阶的任一输入灰阶。在一些情况下，为了满足用户的视觉需求，得到不同色调，可以根据该预设的灰阶配置不同的RGB值，使预设的RGB值对应的色度坐标偏冷色或暖色。

在一些可选的实施例中，可以预设合理的目标色度坐标和亮度，通过测试等方法手动配置符合目标色度的预设的RGB值，确定一个对应的灰阶。

在一些优选的实施例中，在输入灰阶的位宽为8位时，所述输入灰阶可以对应于在30至240的范围以内，包括30和240。这是因为较高的灰阶由于受液晶屏的限制，可能无法得到既符合亮度曲线，又契合色度坐标的灰阶配置，而色彩分析仪对低灰阶测量误差偏大，所以所述输入灰阶可以取30至240。

在显示屏作为输出设备的情况下，可以根据预设的灰阶配置一个RGB值，使显示屏根据该配置的RGB值显示图像，然后测量显示屏的亮度，色度坐标，此色度坐标可以为标准白场色度坐标。为了满足人眼对屏暖色调的需求，也可以将预设的RGB值中的B基色分量稍微调低，此时的色度坐标会偏暖色。当然也可以通过调整其他基色分量达到预期效果。已经测量出与该配置的RGB值对应的亮度和色度坐标，也已知亮度曲线的预设的伽马值γ，对于任意灰阶i，第一计算模块201根据以下公式得到与任意灰阶i对应的期望亮度：

其中，L_v表示与最大输入灰阶2^m-1对应的亮度，i从0到2^m-1，m表示输入灰阶的位宽。γ表示所述预设的伽马值，L_v(i)表示与灰阶i对应的期望亮度。无论预设的亮度是多少，预设的亮度总是对应于一个灰阶，在对应的这个灰阶已知的情况下，根据以上公式可以求得L_v，L_v便可以求得任意灰阶i的期望亮度了。需要注意的是，灰阶i的取值是非负整数，输入灰阶的位宽m≥1。

由于想要得到的利用输出灰阶表示的RGB值需要与预设的色度坐标和输入灰阶对应，用(x,y)来代表预设的色度坐标，那么对于任意灰阶i，其期望色度坐标(x(i)，y(i))＝(x,y)。第一计算模块201根据以下公式得到任意灰阶i的期望三刺激值(X(i)，Y(i)，Z(i))：

测量模块202用于测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值。

测量模块202可以根据预定步长选定所述选定的灰阶，预定步长也可以是1，即测量模块202测量与每一灰阶对应的每一基色的三刺激值。测量模块202还可以根据与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定所述选定的灰阶，具体地，测量模块202可以先测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，再测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值。其中，所述第一RGB值可以是与所述预设的色度坐标和参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。需要注意的是，测量模块202可以将所述输入灰阶作为下一次计算的参考灰阶。测量模块202分别输入用选定的灰阶表示的RGB值的基色分量，并测量记录输出设备的三刺激值。其目的是测量每一基色对应于选定的灰阶的三刺激值。在预定步长为1的情况下，测量模块202测量与每一灰阶对应的每一基色的三刺激值。可以为每一基色配置一张对照表，设输入灰阶的位宽为m，输出灰阶的位宽为n。在m＝n的情况下，将每个基色的对照表都配置成0到2ⁿ-1的模式，测量模块202分别输入纯基色R色，G色，B色，灰阶依次从0到2^m-1,并分别测量到R基色的三刺激值(X_R(i),Y_R(i),Z_R(i))，G基色的三刺激值(X_G(i),Y_G(i),Z_G(i))，B基色的三刺激值(X_B(i),Y_B(i),Z_B(i)),i可取0至2^m-1；在m<n的情况下，将该基色灰阶对应的对照表配置成2^n-m×i到2^n-m×(i+1)-1，一共2ⁿ-^m种数值，测量模块202针对每一基色依次输入的每一个灰阶i，并分别测量三基色三刺激值，最终测量到R基色的三刺激值(X_R(i),Y_R(i),Z_R(i))，G基色的三刺激值(X_G(i),Y_G(i),Z_G(i))，B基色的三刺激值(X_B(i),Y_B(i),Z_B(i)),i从0到2ⁿ-1。例如，在m＝n，同为8的情况下，测量R基色等于128的三刺激值，则测量模块202输入R基色分量等于128，G基色和B基色都等于0，R基色的对照表中的输出灰阶也是128，显示屏根据输出灰阶128进行显示后，测量模块202控制色彩分析仪探头置于屏上，读取分析仪，得到三刺激值；在m<n，m＝8，n＝9的情况下，比如测量R基色对应于输入灰阶128的三刺激值，则测量模块202输入图像R基色分量等于128，G基色和B基色都等于0，显示屏根据输出灰阶256、257进行显示后，测量模块202控制色彩分析仪探头置于屏上，读取分析仪，得到三刺激值。

在一些使用色彩分析仪测量三刺激值的实施例中，由于色彩分析仪对低灰阶测量误差偏大，所以测量和计算可以从高灰阶开始，然后逐次向下测量和计算低输入灰阶，在三刺激值的测量误差超过预定值时，舍弃计算所得，手动逐一测试配置。例如，输入灰阶的位宽为8，那么从最大输入灰阶255开始，根据灰阶255配置对应的RGB值，显示屏根据该配置的RGB值显示图像，然后测量显示屏的亮度，色度坐标，如果输出灰阶的位宽大于输入灰阶的位宽，可以先根据测得的亮度和色度坐标，在色度坐标满足一定要求，亮度损失在可容忍范围内，配置一个利用输出灰阶表示的RGB值。为了表述方便，将该利用输出灰阶表示的RGB值记为第一RGB值，以255为参考灰阶，254为输入灰阶，计算出各自的期望三刺激值，测量模块202先测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第一RGB值中每个基色分量减小预定步长得到第二RGB值，再测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值。所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。第二计算模块203将对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值与对应于第二RGB值的每一基色的三刺激值做差，再除以步长2×2^n-m，会得到每一基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上与所述色度坐标和输入灰阶254对应的利用输出灰阶表示的RGB值中各基色分量所对应的点的近似斜率，第二计算模块203通过这些斜率以及参考灰阶255和输入灰阶254的期望三刺激值可以求得第一RGB值和与所述色度坐标和输入灰阶254对应的利用输出灰阶表示的RGB值(下记第三RGB值)间各基色分量上的差值ΔR、ΔG和ΔB，从而求得第三RGB值。当输入灰阶为253时，可以以254作为参考灰阶，计算出253的期望三刺激值，测量模块202先测量对应于第三RGB值的每一基色的三刺激值，然后将所述第三RGB值中每个基色分量减小预定步长得到第四RGB值，再测量对应于所述第四RGB值的每一基色的三刺激值。所述预定步长可以是2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。同理，第二计算模块203可以求得与所述色度坐标和输入灰阶253对应的利用输出灰阶表示的RGB值。当输入灰阶为252时，测量模块202再以253作为参考灰阶，以此类推，不再赘述。

第二计算模块203用于根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

第二计算模块203可以根据与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值以及与输入灰阶和参考灰阶对应的期望三刺激值，得到与预设的色度坐标和输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

三基色的三刺激值均有独立的与输出灰阶的关系曲线，比如R基色三刺激值之一：

X_R(i)＝f_XR(j)

其中，i是R基色的对照表的输入灰阶，j是R基色的对照表的输出灰阶。则曲线可以近似拟合成：

如果利用输出灰阶表示的RGB值与利用输入灰阶表示的RGB值对应同一个色度坐标，那么我们称表示每一基色分量的输出灰阶和输入灰阶是对应的。由此，上述公式中，K_RX·(i+1)是曲线f_XR上的与对应于输入灰阶i的输出灰阶对应的点的近似斜率，ΔR是对应于输入灰阶i+1和输入灰阶i的两输出灰阶间的差值。可由此类推R基色Y、Z刺激值以及G基色、B基色的X、Y、Z刺激值。具体地，可以用ΔR、ΔG和ΔB表示与输入灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，可以用K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，可以用K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，可以用K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率。

根据颜色三刺激值相加原理，可知：

其中，(X_R(i)，Y_R(i)，Z_R(i))为对应于任意灰阶i的R基色的期望三刺激值，(X_G(i)，Y_G(i)，Z_G(i))为对应于任意灰阶i的G基色的期望三刺激值，(X_B(i)，Y_B(i)，Z_B(i))为对应于任意灰阶i的B基色的期望三刺激值。

将拟合值代入矩阵：

得到如下矩阵：

进而得到：

第二计算模块203可以根据以上公式得到与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值，第二计算模块203可以对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整，可视实际效果而定。

在一些可选的实施例中，因为最高输入灰阶附近的灰阶需要特殊处理，第二计算模块203还用于将预定值作为根据所述公式得到的大于预定值的ΔR、ΔG和ΔB的取值。接近最高输入灰阶的一些灰阶由于受液晶屏的性能限制，可能无法得到既符合对应预设的伽马值的亮度曲线，又契合预先设定的目标色度坐标的RGB灰阶配置，因而在ΔR，ΔG，ΔB超过预定值时取预定值，这样防止斜率的搜索计算结果发散。

在一些可选的实施例中，由于最高输入灰阶2^m-1的RGB配置是已知的，第二计算模块203计算出ΔR、ΔG和ΔB，就可以得出对应于小于2^m-1的下一输入灰阶的用输出灰阶表示的RGB值，依次类推，计算出对应于每一输入灰阶的用输出灰阶表示的RGB值。在一些输入灰阶的位宽小于输出灰阶的位宽的实施例中，与最高输入灰阶2^m-1对应的利用输出灰阶表示的RGB值也可以在色度坐标满足一定要求，亮度损失在可容忍范围内，通过配置得到。

在一些优选的实施例中，为了避免误差导致计算所得灰阶偶尔违背递减原则，因而第二计算模块203与测量模块202配合动态计算斜率。由于计算输入灰阶i时，对应的用输出灰阶表示的RGB值还未知，所以每一基色的每一刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与对应于输入灰阶i的输出灰阶对应的一点的近似斜率，可以利用测量模块202测得所述曲线上对应于输入灰阶i+1的输出灰阶对应的刺激值与向灰阶减小的方向移动一定步长所得的输出灰阶对应的刺激值，这个步长推荐2×2^n-m，其中m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m。再利用第二计算模块203根据上述俩个刺激值之差和所述步长求得所述近似斜率。

在本发明实施例中，只需测量与每一输出灰阶对应的三基色的三刺激值，便可通过计算得到与每一输入灰阶对应的输出灰阶。测量人员可以灵活定义伽马曲线γ值以满足不同色差精度的液晶屏，还可以通过调整预设的RGB值的方式调整目标色度坐标，从而实现色调的调节以满足人的视觉需求。本发明实施例不仅适用于输出灰阶位宽等于输入灰阶位宽的情况，还适用于输出灰阶位宽大于输入灰阶位宽的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种图像数据处理方法，包括：

根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值；

测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值；

根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，

其中，所述选定的灰阶根据预定步长选定，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选定的灰阶还根据与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于最大输入灰阶；和/或

所述预设的色度坐标包括标准白场色度坐标。

4.根据权利要求1或2所述的方法，所述输入灰阶包括：

位宽为8位且在30至240的范围以内的灰阶。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值包括：

测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值；

将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值，

其中，所述第一RGB值包括与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，所述预定步长包括2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m，n和m为正整数。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值根据以下公式得到：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}R\\ \mathrm{\&Delta;}G\\ \mathrm{\&Delta;}B\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{K}_{RX\&CenterDot;(i+1)}& K_{GX\&CenterDot;(i+1)}& K_{BX\&CenterDot;(i+1)}\\ K_{RY\&CenterDot;(i+1)}& K_{GY\&CenterDot;(i+1)}& K_{BY\&CenterDot;(i+1)}\\ K_{RZ\&CenterDot;(i+1)}& K_{GZ\&CenterDot;(i+1)}& K_{BZ\&CenterDot;(i+1)}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}X(i+1)-X\left(i\right)\\ Y(i+1)-Y\left(i\right)\\ Z(i+1)-Z\left(i\right)\end{array}\right]$

其中，ΔR、ΔG和ΔB表示与参考灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述预设的色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率，(X(i)，Y(i)，Z(i))表示与输入灰阶i对应的期望三刺激值，(X(i+1)，Y(i+1)，Z(i+1))表示与参考灰阶i+1对应的期望三刺激值，

在根据所述公式得到的ΔR、ΔG和ΔB大于预定值时，将预定值作为ΔR、ΔG和ΔB的取值，对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整。

8.一种图像数据处理装置，包括：

第一计算模块，用于根据预设的亮度和预设的伽马值，得到与输入灰阶和参考灰阶对应的期望亮度，根据所述期望亮度和预设的色度坐标得到与所述输入灰阶和所述参考灰阶对应的期望三刺激值；

测量模块，用于测量与选定的灰阶对应的每一基色的三刺激值；

第二计算模块，用于根据所述每一基色的三刺激值和所述期望三刺激值得到与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值，

其中，所述测量模块根据预定步长选定所述选定的灰阶，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于一个灰阶。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述测量模块还根据与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值选定所述选定的灰阶。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述预设的亮度和所述预设的色度坐标对应于最大输入灰阶；和/或

所述预设的色度坐标包括标准白场色度坐标。

11.根据权利要求8或9所述的装置，所述输入灰阶包括：

位宽为8位且在30至240的范围以内的灰阶。

12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述测量模块用于：

测量对应于第一RGB值的每一基色的三刺激值；

将所述第一RGB值中每个基色分量减小所述预定步长得到第二RGB值，测量对应于所述第二RGB值的每一基色的三刺激值，

其中，所述第一RGB值包括与所述预设的色度坐标和所述参考灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述测量模块还用于：

在所述参考灰阶与所述输入灰阶位宽相同，且所述参考灰阶比所述输入灰阶高一阶的情况下，将所述预定步长设为2×2^n-m，m表示输入灰阶的位宽，n表示输出灰阶的位宽，n≥m，n和m为正整数。

14.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述第二计算模块根据以下公式得到所述与所述预设的色度坐标和所述输入灰阶对应的利用输出灰阶表示的RGB值：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}R\\ \mathrm{\&Delta;}G\\ \mathrm{\&Delta;}B\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{K}_{RX\&CenterDot;(i+1)}& K_{GX\&CenterDot;(i+1)}& K_{BX\&CenterDot;(i+1)}\\ K_{RY\&CenterDot;(i+1)}& K_{GY\&CenterDot;(i+1)}& K_{BY\&CenterDot;(i+1)}\\ K_{RZ\&CenterDot;(i+1)}& K_{GZ\&CenterDot;(i+1)}& K_{BZ\&CenterDot;(i+1)}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}X(i+1)-X\left(i\right)\\ Y(i+1)-Y\left(i\right)\\ Z(i+1)-Z\left(i\right)\end{array}\right]$

其中，ΔR、ΔG和ΔB表示与参考灰阶i+1和输入灰阶i分别对应的利用输出灰阶表示的与所述预设的色度坐标对应的两个RGB值在每一基色分量上的差值，K_RX·(i+1)、K_RY·(i+1)和K_RZ·(i+1)表示R基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中R基色分量所对应的点的近似斜率，K_GX·(i+1)、K_GY·(i+1)和K_GZ·(i+1)表示G基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中G基色分量所对应的点的近似斜率，K_BX·(i+1)、K_BY·(i+1)和K_BZ·(i+1)表示B基色的三刺激值与输出灰阶的关系曲线上，与所述预设的色度坐标和输入灰阶i对应的利用输出灰阶表示的RGB值中B基色分量所对应的点的近似斜率，(X(i)，Y(i)，Z(i))表示与输入灰阶i对应的期望三刺激值，(X(i+1)，Y(i+1)，Z(i+1))表示与参考灰阶i+1对应的期望三刺激值，

所述第二计算模块还用于将预定值作为根据所述公式得到的大于预定值的ΔR、ΔG和ΔB的取值，对ΔR、ΔG和ΔB向上取整或向下取整。