CN107018409B - 光学品质参数获取方法和系统 - Google Patents

光学品质参数获取方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学品质参数获取方法和系统，包括获取待检测产品的光学数字信号量；将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵；将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵；根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数，上述光学品质参数获取方法和系统，可以直接得到待检测产品具体光学品质参数，以满足使用厂商的不同需求。

Description

光学品质参数获取方法和系统
技术领域
本发明涉及显示产品检测技术领域，特别是涉及一种光学品质参数获取方法和系统。
背景技术
背光板、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示屏、LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)等显示产品在出厂前需要对产品的亮度、色度等光学品质在生产线上检测。对显示产品的光学品质进行检测时，一般需要使用能够检测光学特性的测试仪器。
而由于传统的光学品质测试仪器，无论是点测仪还是面测仪，均只提供生产厂家已定义的测试参数及测量格式，无法直接获得待检测产品的具体光学品质参数，因而并不能满足使用厂商的不同需求。
发明内容
基于此，有必要针对无法直接获取待检测产品的具体光学品质参数的问题，提供一种可以直接得到待检测产品具体光学品质参数的光学品质参数获取方法和系统。
一种光学品质参数获取方法，包括步骤：
获取待检测产品的光学数字信号量；
将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵；
将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为 CIE光学品质参数对应的矩阵；
根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数。
一种光学品质参数获取系统，包括：
待检测产品信息获取模块，用于获取待检测产品的光学数字信号量；
第一转换模块，用于将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵；
第二转换模块，用于将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵；
光学参数获取模块，用于根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数。
上述光学品质参数获取方法和系统，首先获取待检测产品的光学数字信号量，再将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵，最后将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数，这样就直接得到了待检测产品具体光学品质参数，以满足使用厂商的不同需求。
附图说明
图1为一个实施例中光学品质参数获取方法的流程示意图；
图2为一个实施例中光学品质参数获取方法的流程示意图；
图3为一个实施例中光学品质参数获取方法的流程示意图；
图4为一个实施例中光学品质参数获取系统的结构示意图；
图5为一个实施例中光学品质参数获取系统的结构示意图。
具体实施方式
色彩空间和线性代数中的线性空间之间具有某种相似性，由于人类有三种感知色彩的视锥细胞，自然界千千万万的色彩被眼睛接收后，可以用三个数值来表征。而格拉斯曼定律也揭示了色彩叠加的线性性质，因此色彩空间是一个3维的线性空间。自然界本身是没有颜色这个属性的，只有对不同波长光线的反射率 /透过率，到达人眼中的是一个连续的光谱分布函数，数学上，这是一个无穷维的函数空间(巴拿赫空间)。而人眼内的三种视锥细胞，它们的感光特性曲线相当于是在这个无穷维的函数空间中建立了三个基底，任何一个光谱分布进来，三种视锥细胞被激发，由于色视觉响应的线性特性，这一过程相当于光谱分布函数与三个基底做内积，或者说，投影到这三个基底上。人类的色视觉可以用一个三维的线性空间表示，人类对色彩的感知，相当于是在光谱分布这样一个无穷维的函数空间(巴拿赫空间)中，进行了一个三维投影。在此基础上，CIE1931-RGB 和CIE1931-XYZ两个重要的线性色彩空间包含了所有人类可以感知的色彩，通过色匹配函数可以将任何一种物理上的光谱分布转换到线性色彩空间中。
在一个实施例中，如图1所示，一种光学品质参数获取方法，包括步骤：
S100，获取待检测产品的光学数字信号量。
待检测产品包括生产的光电子显示产品，比如背光板、LED显示器、LCD 显示器。触发待检测产品工作，待检测产品的电流/电压为额定工作电流/电压，具体的，获取待检测产品的光学数字信号量可以包括获取待检测产品的各像素点以及采集各像素点的光学数字信号量。更为具体的，可以通过CCD相机垂直拍摄待检测产品，获取待检测产品的光学数字信号量。CCD是电荷耦合器件 (Charge Coupled Device)的简称，也可以称为CCD图像传感器，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的CCD相机元件，以其构成的CCD相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特性。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号，CCD上植入的微小光敏物质称作像素，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高，CCD的作用就像胶片一样，它是把图像像素转换成数字信号，CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
S300，将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵。
光学数字信号量是与获取待检测产品的光学数字信号量的设备相关的量，需要将其转换为与获取待检测产品的光学数字信号量的设备无关的量，因此，将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵。具体的，比如，光学数字信号量矩阵为其中RR表示红色的红色信号量，RG表示红色的绿色信号量，RB表示红色的蓝色信号量；GR表示绿色的红色信号量， GG表示绿色的绿色信号量，GB表示绿色的蓝色信号量；BR表示蓝色的红色信号量，BG表示蓝色的绿色信号量，BB表示蓝色的蓝色信号量，第一转换矩阵为M1，CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵为CIERGB，则
S500，将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵。
在得到CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵之后，再通过第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵，这样就得到了与获取待检测产品的光学数字信号量的设备无关的量。具体的，CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵为 CIERGB，第二转换矩阵为M2，CIE光学品质参数对应的矩阵为其中，RX表示红色的X值，RY表示红色的Y值，RZ表示红色的Z值；GX表示绿色的X值，GY表示绿色的Y值，GZ表示绿色的Z值；BX表示蓝色的X值，GY表示蓝色的Y值，GZ表示蓝色的Z值；则
S700，根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数。
上述光学品质参数获取方法，首先获取待检测产品的光学数字信号量，再将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵，最后将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数，这样就直接得到了待检测产品具体光学品质参数，以满足使用厂商的不同需求。
在一个实施例中，如图2所示，光学品质参数获取方法中，将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵的步骤S300之前还包括：
S202，获取预设的三原色坐标和白色点坐标的坐标值。
三原色指的是红色R、绿色G和蓝色B，三原色中参考点R的坐标(0.64， 0.33，0.03)，参考点G的坐标(0.30，0.60，0.10)，参考点B的坐标(0.15， 0.06，0.79)，白色点W(D65)的坐标(0.95047，1.00000，1.08883)，白色点的意义在于校准三原色在向量空降中的长度，使得当RGB＝(1，1，1)的时候正好对应的是白色。
S204，根据白色点坐标与三原色坐标之间的关系式以及三原色坐标和白色点坐标的坐标值，求解三原色坐标的各系数。
白色点坐标与三原色坐标之间的关系式为：W＝ωrR+ωgG+ωbB，代入R、 G、B和W的数值，求解各系数可得：
S206，将三原色坐标的各系数代入预设的CIE颜色空间的坐标表达式，得到第一转换矩阵。
对于某一种颜色对应的CIE颜色空间的坐标表达式为r(ωrR)+g(ωgG)+ b(ωbB)，其矩阵形式为：
所以，可以得到第一转换矩阵M1：
在一个实施例中，如图3所示，光学品质参数获取方法中，将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵的步骤S500之前还包括：
S402，获取标准光源的各像素点的坐标值；
S404，将标准光源的各像素点的坐标值分别通过第一转换矩阵转换为CIE 颜色空间的坐标值；
S406，根据标准光源对应的坐标表达式以及各像素点在CIE颜色空间的坐标值，得到各像素点对应的第二转换矩阵。
标准光源的各像素点的坐标值表达式为通过第一转换矩阵将各像素点坐标值转换到CIE颜色空间，其表达式标准光源对应的坐标表达式为：
CD65XYZ＝[ωD65rR,ωD65gG,ωD65b B]*CD65
由此，可得到第二转换矩阵表达式：
在一个实施例中，如图4所示，一种光学品质参数获取系统，包括：
待检测产品信息获取模块100，用于获取待检测产品的光学数字信号量。
待检测产品包括生产的光电子显示产品，比如背光板、LED显示器、LCD 显示器。触发待检测产品工作，待检测产品的电流/电压为额定工作电流/电压，具体的，待检测产品信息获取模块100可以包括像素点获取单元，用于获取待检测产品的各像素点；以及光学数字信号量获取单元，用于采集所述各像素点的光学数字信号量。更为具体的，可以通过CCD相机垂直拍摄待检测产品，获取待检测产品的光学数字信号量。CCD是电荷耦合器件(ChargeCoupled Device) 的简称，也可以称为CCD图像传感器，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的CCD相机元件，以其构成的CCD相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特性。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号，CCD上植入的微小光敏物质称作像素，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高，CCD的作用就像胶片一样，它是把图像像素转换成数字信号， CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
第一转换模块300，用于将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵。
光学数字信号量是与获取待检测产品的光学数字信号量的设备相关的量，需要将其转换为与获取待检测产品的光学数字信号量的设备无关的量，因此，将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵。具体的，比如，光学数字信号量矩阵为其中RR表示红色的红色信号量，RG表示红色的绿色信号量，RB表示红色的蓝色信号量；GR表示绿色的红色信号量， GG表示绿色的绿色信号量，GB表示绿色的蓝色信号量；BR表示蓝色的红色信号量，BG表示蓝色的绿色信号量，BB表示蓝色的蓝色信号量，第一转换矩阵为M1，CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵为CIERGB，则
第二转换模块500，用于将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵。
在得到CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵之后，再通过第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵，这样就得到了与获取待检测产品的光学数字信号量的设备无关的量。具体的，CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵为 CIERGB，第二转换矩阵为M2，CIE光学品质参数对应的矩阵为其中，RX表示红色的X值，RY表示红色的Y值，RZ表示红色的Z值；GX表示绿色的X值，GY表示绿色的Y值，GZ表示绿色的Z值；BX表示蓝色的X 值，GY表示蓝色的Y值，GZ表示蓝色的Z值；则
光学参数获取模块700，用于根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE 光学品质参数。
上述光学品质参数获取系统，包括用于获取待检测产品的光学数字信号量的待检测产品信息获取模块，用于将光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵的第一转换模块；用于将CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵的第二转换模块；以及用于根据CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数的光学参数获取模块，这样就直接得到了待检测产品具体光学品质参数，以满足使用厂商的不同需求。
在一个实施例中，光学品质参数获取系统中，第一转换模块300之前还包括：
基底坐标值获取模块，用于获取预设的三原色坐标和白色点坐标的坐标值；
三原色坐标系数获取模块，用于根据白色点坐标与三原色坐标之间的关系式以及三原色坐标和白色点坐标的坐标值，求解三原色坐标的各系数；
第一求解模块，用于将三原色坐标的各系数代入CIE颜色空间的坐标表达式，得到第一转换矩阵。
三原色指的是红色R、绿色G和蓝色B，三原色中参考点R的坐标(0.64， 0.33，0.03)，参考点G的坐标(0.30，0.60，0.10)，参考点B的坐标(0.15， 0.06，0.79)，白色点W(D65)的坐标(0.95047，1.00000，1.08883)，白色点的意义在于校准三原色在向量空降中的长度，使得当RGB＝(1，1，1)的时候正好对应的是白色。
白色点坐标与三原色坐标之间的关系式为：W＝ωrR+ωgG+ωbB，代入R、 G、B和W的数值，求解各系数可得：
对于某一种颜色对应的CIE颜色空间的坐标表达式为r(ωrR)+g(ωgG)+ b(ωbB)，其矩阵形式为：
所以，可以得到第一转换矩阵M1：
在一个实施例中，光学品质参数获取系统中，第二转换模块500之前还包括：
标准光源各像素点坐标值获取模块，用于获取标准光源的各像素点的坐标值；
CIE颜色空间坐标值获取模块，用于将标准光源的各像素点的坐标值分别通过第一转换矩阵转换为CIE颜色空间的坐标值；
第二求解模块，用于根据标准光源对应的坐标表达式以及各像素点在CIE 颜色空间的坐标值，得到各像素点对应的第二转换矩阵。
标准光源的各像素点的坐标值表达式为通过第一转换矩阵将各像素点坐标值转换到CIE颜色空间，其表达式标准光源对应的坐标表达式为：
CD65XYZ＝[ωD65rR,ωD65qG,ωD65bB]*CD65
由此，可得到第二转换矩阵表达式：
在一个实施例中，如图5所示，光学品质参数获取系统包括CCD相机、显示器以及主机，其中，CCD相机可以是3CCD相机，也可以是单CCD相机。1、触发待检产品工作，需保证待检产品的电流/电压为额定工作电流/电压。2、CCD 相机与待检产品垂直，CCD与待检产品之间的距离可以根据厂家工作需要进行调整。3、CCD相机与电脑主机进行通信，把拍摄到待检产品的画面通过显示器显示出来，通过这样的实时显示画面，可以方便观察待测产品是否能正常工作，达到初步检测的功效，由于有些待检产品正常工作亮度比较高，如果人眼直接观察，对人眼有极大的伤害，通过实时显示窗口可以减少对人眼的伤害。4、CCD 相机与电脑主机进行通信，把采集到的待检产品的光学信号量发送给电脑主机。 5、将接收到的光学信号量转换为需要的光学参数，如CIE-XYZ值,待检产品亮度均匀性、待检产品色度均匀性等，其中，这些光学参数需要的点的样本点的个数可以根据需求自定义，这样就大大提高了工作效率，提升光学品质参数获取系统的使用价值。同样也可以根据需求自定义需要打印的报表格式，提升工作效率，规范产品测量模板格式。
由于不同的厂家生产的CCD相机针对相同的亮度，采集的信号量也不同，即CCD相机采集到的信号量是与设备有关的量，且颜色量的描述均采用CIE (CommissionInternationale de L'Eclairage，国际照明委员会)规定的颜色空间，这样，就有必要将CCD相机采集到的信号量转换到CIE颜色空间中，规避因不同CCD测量同一样品，而得到不同的信号量值，以及出厂前后测量数据的一致性，且避免因采用不同的空间测量数据标准而引起的纠纷。CCD相机采集待测产品数据，由于CCD采集到的数据为光学数字信号量，CCD相机每个像素点自身存在一定的测量不均匀性，即不同像素点测试同一亮度，采集到的信号量可能不同，因此，需要对CCD的每个像素点进行光学校正，从而消除CCD自身测量不均匀性带来的光学测量误差。具体来说，由于CCD相机采集到的数据是数字信号量，是与CCD相机相关的量，而CIE光学品质参数是人眼的感知量，是与CCD相机无关的量，不能将CCD相机获取的光学信号量直接转换为CIE光学品质参数，必须先将CCD相机采集到的与设备相关的量，先转换为与设备无关的量，然后再转换为CIE光学品质参数。CCD采集到的数字信号量转换为与设备无关的量，可以通过与第一转换矩阵或的内积进行转换得到CIERGB，然后再将CIERGB通过第二转换矩阵转换为CIEXYZ，第二转换矩阵可以使用CCD相机采集标准光源得到CCD相机每个像素点的RGB值，然后将RGB值转换到CIE-RGB空间，再根据标准光源对应的XYZ值计算出每个点对应的第二转换矩阵。该光学品质参数获取系统在得到光学品质参数之后，可以根据需求针对性的分析，并按照需求提供数据输出格式，从而有效的提升产线效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种光学品质参数获取方法，其特征在于，包括步骤：
获取待检测产品的光学数字信号量；
将所述光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将所述光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵；
将所述CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵；
根据所述CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数；
其中，所述获取待检测产品的光学数字信号量的步骤包括：获取待检测产品的各像素点；采集所述各像素点的光学数字信号量；
所述将所述CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵的步骤之前包括：获取标准光源的各像素点的坐标值；
将所述标准光源的各像素点的坐标值分别通过所述第一转换矩阵转换为所述CIE颜色空间的坐标值；
根据标准光源对应的坐标表达式以及所述各像素点在所述CIE颜色空间的坐标值，得到所述各像素点对应的第二转换矩阵。
2.根据权利要求1所述的光学品质参数获取方法，其特征在于，所述将所述光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵的步骤之前还包括：
获取预设的三原色坐标和白色点坐标的坐标值；
根据白色点坐标与三原色坐标之间的关系式以及所述三原色坐标和白色点坐标的坐标值，求解三原色坐标的各系数；
将所述三原色坐标的各系数代入预设的CIE颜色空间的坐标表达式，得到第一转换矩阵。
3.根据权利要求1所述的光学品质参数获取方法，其特征在于，所述第一转换矩阵为
4.一种光学品质参数获取系统，其特征在于，包括：
待检测产品信息获取模块，用于获取待检测产品的光学数字信号量；
第一转换模块，用于将所述光学数字信号量整理为光学数字信号量矩阵，并将所述光学数字信号量矩阵通过预设的第一转换矩阵转换为CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵；
第二转换模块，用于将所述CIE颜色空间数字信号量对应的矩阵通过预设的第二转换矩阵转换为CIE光学品质参数对应的矩阵；
光学参数获取模块，用于根据所述CIE光学品质参数对应的矩阵，得到CIE光学品质参数；
其中，所述待检测产品信息获取模块包括：像素点获取单元，用于获取待检测产品的各像素点；
光学数字信号量获取单元，用于采集所述各像素点的光学数字信号量；
所述第二转换模块之前还包括：标准光源各像素点坐标值获取模块，用于获取标准光源的各像素点的坐标值；
CIE颜色空间坐标值获取模块，用于将所述标准光源的各像素点的坐标值分别通过所述第一转换矩阵转换为所述CIE颜色空间的坐标值；
第二求解模块，用于根据标准光源对应的坐标表达式以及所述各像素点在所述CIE颜色空间的坐标值，得到所述各像素点对应的第二转换矩阵。
5.根据权利要求4所述的光学品质参数获取系统，其特征在于，所述第一转换模块之前还包括：
基底坐标值获取模块，用于获取预设的三原色坐标和白色点坐标的坐标值；
三原色坐标系数获取模块，用于根据白色点坐标与三原色坐标之间的关系式以及所述三原色坐标和白色点坐标的坐标值，求解三原色坐标的各系数；
第一求解模块，用于将所述三原色坐标的各系数代入CIE颜色空间的坐标表达式，得到第一转换矩阵。
6.根据权利要求4所述的光学品质参数获取系统，其特征在于，所述第一转换矩阵为
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