CN107808643A - 一种电润湿显示器彩色显示方法及其装置 - Google Patents
一种电润湿显示器彩色显示方法及其装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种电润湿显示器彩色显示方法及其装置。依据彩色电润湿CMY层叠器件结构类似打印设备结构，基于平面方程理论来建立CIELAB与CMY之间的转换关系，经过将RGB输入图像数据先转换为CIELAB图像数据，再由平面方程求得相应CMY数据，依据CMY与亮度的关系曲线以及电润湿相对亮度与驱动电压的关系曲线，将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出与行扫描器单元输出的电压共同作用于电润湿显示器像素单元，使电润湿器件像素单元的非极性流体产生收缩，从而实现彩色电润湿图像数据色彩的精准显示，提高图像显示质量。
Description
技术领域
本发明涉及电润湿彩色显示图像处理技术，具体涉及一种电润湿显示器彩色显示方法及其装置。
背景技术
近年来，电润湿因其刷新速度快，无需背光，无需偏振，具有高亮度，高对比度、低能耗的优点而备受关注。电润湿显示技术采用油墨为原料，可通过彩色油墨的动态变化实现电润湿的彩色显示。
2015年华南师范大学发表一种全彩色动态三层电子纸的文章提出了三层电润湿显示层层叠器件结构，其三层电润湿显示器件结构如图1所示，在第一电润湿显示层、第二电润湿显示层和第三电润湿显示层分别填充青色油墨、洋红色油墨和彩色油墨，控制器根据CMY印刷三基色减色法混合原理实现全彩色显示。然而目前用于电润湿显示的图像数据是基于加色法混合原理的RGB图像，需要将RGB图像数据转换为电润湿显示专用的图像数据。由于RGB颜色空间色域大于CMY颜色空间色域，当RGB图像数据转换为CMY图像数据，由于色域范围不同，转换误差等容易出现色彩失真。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电润湿显示器彩色显示方法及其装置，提高电润湿彩色显示质量。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电润湿显示器彩色显示方法，包括如下步骤，
步骤S1、建立CIELAB与CMY的平面方程；
步骤S2、RGB图像数据转换为CIELAB图像数据，根据平面方程求得相应CMY数据；
步骤S3、将CMY网点面积率数据转换为相应驱动电压，输出相应驱动波形。
在本发明一实施例中，所述步骤S1具体实现如下，
步骤S11、提取打印机的打印标准IT8.7/3三色色块所有K＝0的标准色度值，统计选取C、M、Y为定值的N个样本数据分别建立方程；
步骤S12、建立平面方程，计算公式为：
L*＝A*a*+B*b*+D
其中系数A、B、D求解公式如下：
分别为样本数据平均值；
步骤S13、计算系数A、B、D与C、M、Y之间的关系；计算公式为：
Ax＝Pax*x2+Qax*x+Rax
Bx＝Pbx*x2+Qbx*x+Rbx
Dx＝Pdx*X2十Qdx*x十Rdx
x表示C、M、Y网点面积率。
在本发明一实施例中，所述步骤S2具体实现如下，
步骤S21、将彩色数据RGB转换到中间彩色空间数据CIELAB；
步骤S22、将中间彩色空间数据CIELAB代入平面方程，求出CMY数据。
在本发明一实施例中，所述步骤S3中，所述的CMY网点面积率与驱动电压之间转换，是依据CMY与亮度关系曲线的非线性，采用将CMY数据变换为亮度数据输出，再依据电润湿器件相对亮度与驱动电压关系曲线的非线性，将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出与行扫描器单元输出的电压共同作用于电润湿显示器像素单元，使电润湿器件像素单元的非极性流体产生收缩，实现电润湿显示器件的彩色精准显示。
在本发明一实施例中，所述的将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出数据的实现步骤如下：
步骤S31：通过实验或者已有的实验数据获得要打印设备CMY网点面积率分别与亮度的L—C、L—M、L—Y关系曲线，设定C、M、Y数据值，从所获得的L—C、L—M、L—Y关系曲线中计算C、M、Y数据对应的亮度值LC、LM、LY；
步骤S32：通过实验或者已有的实验数据获得要驱动的电润湿器件相对亮度与驱动电压L-V关系曲线；
步骤S33：根据步骤S1获得亮度值LC、LM、LY，对照步骤S2中的L-V关系曲线求得亮度值LC、LM、LY对应的驱动电压数据，这个数据就是每个输入原始图像数据先通过数据变换后再经过CMY与驱动电压变换单元处理后得到的非线性电压输出数据。
本发明还提供了一种基于上述所述电润湿显示器彩色显示方法的彩色显示装置，包括主控制器单元、数据输入接口单元、数据转换单元、C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元、行扫描器单元、电源单元、彩色电润显示屏，所述主控制器单元用于实现彩色电润湿显示屏的彩色编程控制；所述数据输入接口单元用于实现RGB图像数据输入控制；所述数据转换单元用于实现原始RGB图像数据到目标CMY数据的变换控制；所述C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元用于将CMY数据转换为目标驱动电压控制输出到列上；所述行扫描器单元用于产生电润湿器件行扫描所需的电压脉冲信号；所述电源单元为各单元供电。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明将平面理论方程应用于电润湿CMY层叠结构，通过二次线性回归方法建立CIELAB与CMY网点面积率的平面方程，依据CMY与亮度的关系曲线以及电润湿相对亮度与驱动电压的关系曲线，从驱动波形控制实现三基色原始图像数据到彩色电润湿专有图像的显示。最终实现RGB图像数据转换为CMY图像数据后在显示器上的精准彩色显示，提高显示器色彩还原能力，确保显示器画质质量。
附图说明
图1是全彩色三层电润湿结构示意图。
图2是典型电润湿显示器相对亮度与驱动电压关系曲线图。
图3是典型打印机相对亮度与C、M、Y关系曲线图。
图4是本发明实施例提供的CMY对应亮度与列驱动电压关系图。
图5是本发明实施例提供的电润湿彩色显示方法系统框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种电润湿显示器彩色显示方法，包括如下步骤，
步骤S1、建立CIELAB与CMY的平面方程；
步骤S11、提取打印机的打印标准IT8.7/3三色色块所有K＝0的标准色度值，统计选取C、M、Y为定值的N个样本数据分别建立方程；
步骤S12、建立平面方程，计算公式为：
L*＝A*a*+B*b*+D
其中系数A、B、D求解公式如下：
分别为样本数据平均值；
步骤S13、计算系数A、B、D与C、M、Y之间的关系；计算公式为：
Ax＝Pax*x2+Qax*x+Rax
Bx＝Pbx*x2+Qbx*x+Rbx
Dx＝Pdx*X2十Qdx*x十Rdx
x表示C、M、Y网点面积率。
步骤S2、RGB图像数据转换为CIELAB图像数据，根据平面方程求得相应CMY数据；
步骤S21、将彩色数据RGB转换到中间彩色空间数据CIELAB；
步骤S22、将中间彩色空间数据CIELAB代入平面方程，求出CMY数据。
步骤S3、将CMY网点面积率数据转换为相应驱动电压，输出相应驱动波形。
所述步骤S3中，所述的CMY网点面积率与驱动电压之间转换，是依据CMY与亮度关系曲线的非线性，采用将CMY数据变换为亮度数据输出，再依据电润湿器件相对亮度与驱动电压关系曲线的非线性，将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出与行扫描器单元输出的电压共同作用于电润湿显示器像素单元，使电润湿器件像素单元的非极性流体产生收缩，实现电润湿显示器件的彩色精准显示。所述的将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出数据的实现步骤如下：
步骤S31：通过实验或者已有的实验数据获得要打印设备CMY网点面积率分别与亮度的L—C、L—M、L—Y关系曲线，设定C、M、Y数据值，从所获得的L—C、L—M、L—Y关系曲线中计算C、M、Y数据对应的亮度值LC、LM、LY；
步骤S32：通过实验或者已有的实验数据获得要驱动的电润湿器件相对亮度与驱动电压L-V关系曲线；
步骤S33：根据步骤S1获得亮度值LC、LM、LY，对照步骤S2中的L-V关系曲线求得亮度值LC、LM、LY对应的驱动电压数据，这个数据就是每个输入原始图像数据先通过数据变换后再经过CMY与驱动电压变换单元处理后得到的非线性电压输出数据。
本发明还提供了一种基于上述所述电润湿显示器彩色显示方法的彩色显示装置，包括主控制器单元、数据输入接口单元、数据转换单元、C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元、行扫描器单元、电源单元、彩色电润显示屏，所述主控制器单元用于实现彩色电润湿显示屏的彩色编程控制；所述数据输入接口单元用于实现RGB图像数据输入控制；所述数据转换单元用于实现原始RGB图像数据到目标CMY数据的变换控制；所述C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元用于将CMY数据转换为目标驱动电压控制输出到列上；所述行扫描器单元用于产生电润湿器件行扫描所需的电压脉冲信号；所述电源单元为各单元供电。
以下为本发明的具体实现过程。
参照图3所示，为本发明的步骤框图，以下为本发明的具体实例。
本发明的一种电润湿彩色显示方法，通过CMY网点面积率与驱动电压之间转换，是依据CMY与亮度关系曲线的非线性，采用将CMY数据变换为亮度数据输出，再依据电润湿器件相对亮度与驱动电压关系曲线的非线性，将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出与行扫描器单元输出的电压共同作用于电润湿显示器像素单元，使电润湿器件像素单元的非极性流体产生收缩，实现电润湿显示器件的彩色精准显示。
该方法包括以下步骤：
第一步，建立CIELAB与CMY的平面方程；
具体实施例为：a)提取打印机的打印标准IT8.7/3三色色块所有K＝0的标准色度值,统计选取C、M、Y为一定值的样本数据分别建立方程。例如从IT8.7/3标准色标中K＝0色度值中，选取C＝10％时，M、Y分别为0％，10％、20％、40％、70％、100％的共36个样本数据，根据平面方程计算公式建立平面方程。
b)建立平面方程，计算公式为：
L*＝A*a*+B*b*+D
其中系数A、B、D求解公式如下：
分别为样本数据平均值
c)计算系数A、B、D与C、M、Y之间的关系。计算公式为：
Ax＝Pax*x2+Qax*x+Rax
Bx＝Pbx*x2+Qbx*x+Rbx
Dx＝Pdx*X2+Qdx*x十Rdx
x表示C、M、Y网点面积率
第二步，RGB图像数据转换为CIELAB图像数据，根据平面方程求得相应CMY数据，包括以下步骤：
a)将彩色数据RGB转换到中间彩色空间数据CIELAB；
b)将上述的中间彩色空间数据CIELAB代入平面方程，求出CMY数据。
第三步，将CMY网点面积率数据转换为相应驱动电压，输出相应驱动波形。
原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出包括以下步骤：
步骤S1：通过实验或者已有的实验数据获得要打印设备CMY网点面积率分别与亮度的L—C、L—M、L—Y关系曲线，根据C、M、Y数据值，从所获得的L—C、L—M、L—Y关系曲线中计算C、M、Y数据对应的亮度值LC、LM、LY；
步骤S2：通过实验或者已有的实验数据获得要驱动的电润湿器件相对亮度与驱动电压L-V关系曲线，；
步骤S3：根据步骤S1获得亮度值LC、LM、LY，对照步骤S2中的L-V关系曲线求得亮度值LC、LM、LY对应的驱动电压数据，这个数据就是每个输入原始图像数据先通过数据变换后再经过CMY与驱动电压变换单元处理后得到的非线性电压输出数据。
在本实施例中，我们假设所要驱动显示的电润湿显示屏为64×64点阵矩阵彩色屏，所需驱动电压极性为列正行负。同时测得该电润湿显示屏典型相对亮度与驱动电压关系曲线如图3所示，同时我们采用的EPSON C63打印机相对亮度与C、M、Y网点面积率关系曲线，然后我们按照原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出的S1～S3步骤，得到由CMY网点面积率对应亮度与列驱动电压关系图如图3、图4所示。
在本实施例中，从所获得的L-V关系曲线中计算从阈值电压VTH＝20.35V，最大相对亮度对应所需的最大驱动电压(饱和电压)VMAX＝37.50V，例如求得的CMY网点面积率分别为50％、45％、55％，根据图3关系曲线，计算出LC＝58、LM＝47、LY＝52.5，对照图4亮度与电压关系曲线，对应驱动电压为VC＝-31.25V，VM＝-24.5V，VY＝-26V。
在以上所述电润湿彩色显示方法的基础上，本发明所提供的是实现方法系统框图主要包括：主控制器单元、数据输入接口单元、数据转换单元、CMY层驱动电压单元、行扫描器单元、电源单元等，这些电路单元构成的电润湿显示器彩色显示电路装置系统框图，如图5所示。所述主控制器单元用于完成实现电润湿显示器彩色的编程控制；所述数据输入接口单元用于完成RGB图像数据输入控制；所述数据转换单元用于实现原始RGB图像数据到目标CMY数据的变换控制；所述CMY层驱动电压单元是将CMY数据转换为目标驱动电压控制输出到列上；所述行扫描器单元用于产生电润湿器件行扫描所需的电压脉冲信号；所述电源单元向其他单元模块供电。
需要说明的是，本发明实例所假定本发明实施例所假定的电润湿显示屏的分辨率为64×64点阵，本发明方法其实也完全适用于比它低或者比它高的各种分辨率显示屏，其中心想法不变。
需要说明的是，本发明实例假定的CMY网点面积率到驱动电压的转换不仅仅是实例中假设数据，本发明方法完全适用于其他CMY网点面积率。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电润湿显示器彩色显示方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤S1、建立CIELAB与CMY的平面方程；
步骤S2、RGB图像数据转换为CIELAB图像数据，根据平面方程求得相应CMY数据；
步骤S3、将CMY网点面积率数据转换为相应驱动电压，输出相应驱动波形。
2.根据权利要求1所述的一种电润湿显示器彩色显示方法，其特征在于：所述步骤S1具体实现如下，
步骤S11、提取打印机的打印标准IT8.7/3三色色块所有K＝0的标准色度值，统计选取C、M、Y为定值的N个样本数据分别建立方程；
步骤S12、建立平面方程，计算公式为：
L*＝A*a*+B*b*+D
其中系数A、B、D求解公式如下：
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分别为样本数据平均值；
步骤S13、计算系数A、B、D与C、M、Y之间的关系；计算公式为：
Ax＝Pax*x2+Qax*x+Rax
Bx＝Pbx*x2+Qbx*x+Rbx
Dx＝Pdx*x2+Qdx*x+Rdx
x表示C、M、Y网点面积率。
3.根据权利要求2所述的一种电润湿显示器彩色显示方法，其特征在于：所述步骤S2具体实现如下，
步骤S21、将彩色数据RGB转换到中间彩色空间数据CIELAB；
步骤S22、将中间彩色空间数据CIELAB代入平面方程，求出CMY数据。
4.根据权利要求1所述的一种电润湿显示器彩色显示方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述的CMY网点面积率与驱动电压之间转换，是依据CMY与亮度关系曲线的非线性，采用将CMY数据变换为亮度数据输出，再依据电润湿器件相对亮度与驱动电压关系曲线的非线性，将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出与行扫描器单元输出的电压共同作用于电润湿显示器像素单元，使电润湿器件像素单元的非极性流体产生收缩，实现电润湿显示器件的彩色精准显示。
5.根据权利要求4所述的一种电润湿显示器彩色显示方法，其特征在于：所述的将原始CMY数据转换为不等增量的非线性幅度变化的电压输出数据的实现步骤如下：
步骤S31：通过实验或者已有的实验数据获得要打印设备CMY网点面积率分别与亮度的L—C、L—M、L—Y关系曲线，设定C、M、Y数据值，从所获得的L—C、L—M、L—Y关系曲线中计算C、M、Y数据对应的亮度值LC、LM、LY；
步骤S32：通过实验或者已有的实验数据获得要驱动的电润湿器件相对亮度与驱动电压L-V关系曲线；
步骤S33：根据步骤S1获得亮度值LC、LM、LY，对照步骤S2中的L-V关系曲线求得亮度值LC、LM、LY对应的驱动电压数据，这个数据就是每个输入原始图像数据先通过数据变换后再经过CMY与驱动电压变换单元处理后得到的非线性电压输出数据。
6.一种基于权利要求1-5任一所述电润湿显示器彩色显示方法的彩色显示装置，其特征在于：包括主控制器单元、数据输入接口单元、数据转换单元、C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元、行扫描器单元、电源单元、彩色电润显示屏，所述主控制器单元用于实现彩色电润湿显示屏的彩色编程控制；所述数据输入接口单元用于实现RGB图像数据输入控制；所述数据转换单元用于实现原始RGB图像数据到目标CMY数据的变换控制；所述C层驱动电压单元、M层驱动电压单元、Y层驱动电压单元用于将CMY数据转换为目标驱动电压控制输出到列上；所述行扫描器单元用于产生电润湿器件行扫描所需的电压脉冲信号；所述电源单元为各单元供电。
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