CN108965843B - 光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法 - Google Patents

光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法。步骤为：对可见光谱范围380nm‑780nm进行分段处理，确定不同光谱波段中的矩阵电路系数。对于红、绿和蓝色三刺激值为正值的部分，相应颜色的矩阵系数为1，另外两个颜色的系数为0。对于红、绿和蓝色三刺激值为负值的部分，则由正值绿和蓝光得到负值红光的数据、由正值红和蓝光得到负值绿光的数据、由正值红和绿光得到负值蓝光的数据，通过限制均方根误差、相关系数、积分面积分别确定线性矩阵系数值。得到的数据按相关通用标准进行传输、接收与处理即可显示宽色域图像。本发明提供了有效的提取色度数据的方法，数据准确并具有较高的鲁棒性（Robust）。得到的矩阵系数值可涵盖全部可见光的色域。

Description

光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法
技术领域
本发明涉及一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法,属视频显示技术领域。
背景技术
高动态范围(High Dynamic Range，HDR)显示技术是目前研究的热点话题。要呈现完美的HDR图像需要满足两个条件，第一是高对比度，第二是卓越的色彩表现力，而色域大小就是衡量颜色的表现范围的重要参数。而实现宽色域(Wide Color Gamut，WCG)就成为HDR显示系统中的重要研究目标。
目前常规的R(Red，红)、G(Green，绿)、B(Blue，蓝)三基色彩色系统的色域覆盖率只有33.25％，而自然界存在且人眼能够感知到的颜色范围远远大于这一覆盖率。由于Pointer色域基本上覆盖了常见的物体表面颜色，因此常以Pointer色域衡量视频显示系统的还原颜色的能力。而常规色域尚不能覆盖Pointer色域，所以需要利用色域扩展技术来提升显示系统还原彩色的能力。
色域扩展这项技术包括传输色域扩展和显示色域扩展两个部分，其中为了实现宽色域显示，可以采用更加饱和的更接近谱色的基色，也可以采用增加原色的数量，或者将二者相结合。
2012年8月，ITU颁布Rec.ITU-R BT2020(08/2012)：超高清晰度电视(UHDTV)系统节目制作和国际交换用参数值。它把三原色的色度坐标放在了可见光的光谱轨迹之上，使用了630nm，532nm和467nm波长的红、绿、蓝三原色光，采用此种方法，色域覆盖率提高到了57.29％，基本上包括了全部Pointer彩色，如图1所示。虽然用这种方法拓展系统的色域范围最直接与有效，但要在系统中实现此色域需要先进的图像采集和显示技术作为支持。本发明提出了一种在现有的系统中采集光谱分段确定矩阵系数的方法来提取色度数据，经传输和显示端有效处理后可实现较宽的色域。该方法可应用于HDR视频显示系统或其他相应的系统。
以我国的PAL(Phase Alternating Line)常规色域为例加以说明。图2为PAL制光谱响应曲线，由图2可知，
Figure GDA0002616226940000011
在波长为461nm-551nm范围内为负值，
Figure GDA0002616226940000012
在波长为380nm-467.5nm和608.5nm-780nm范围内为负值，
Figure GDA0002616226940000013
在波长为514nm-762.5nm范围内为负值。负值区域的物理意义就是在此光谱区域用这三原色是无法配出此种谱色光。但降低该色光的饱和度是可以配出的，饱和度降低的程度与负值的大小相关，绝对值越大则饱和度越低，绝对值越小则饱和度越高。
在国际标准ITU-R BT.1361的附录A中，提出传输部分负值信号以扩展色域，实际上，在摄像端只要把PAL制光谱响应曲线中的所有值都传送出去(包括正值和负值)，而显示端能把这些值全部恢复(包括正值和负值)，则可见光谱中的所有光的颜色都能呈现，但这是非常困难的。在摄像端准确获取图2中这些负值信号难度很大，显示端显示这些负值信号所代表的颜色也同样是困难的。
发明内容
本发明的目的提供一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法，为在HDR视频系统中扩展色域提供一个有效的提取色度数据的方法，该方法所提供的数据准确并具有较高的鲁棒性(Robust)。本发明提供了一种提取光谱响应曲线中负值数据的方法，利用此方法可很好的获取这些负值信号。
按照本申请所提出的波长分段数据采集法得到的矩阵系数值，精度在可应用的范围内，其数据最高可涵盖全部可见光的色域。最终视频系统所显示的色域与系统的数据传输规范和显示端的性能有关。
本发明提供的一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法包括的步骤：
1)利用常规色域的三原色，对可见光谱范围380nm-780nm进行分段处理，分别确定不同光谱波段中的矩阵电路系数。
2)对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为正值的部分，相应颜色的矩阵系数为1，另外两个颜色的系数为0。
3)对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为负值的部分，则由正值绿和蓝光得到负值红光的数据、由正值红和蓝光得到负值绿光的数据、由正值红和绿光得到负值蓝光的数据，通过限制均方根误差、相关系数、积分面积等判断参数分别确定线性矩阵系数值。
4)利用该方法得到的数据，按相关通用标准进行传输，而接收端收到这些数据后，经过常规的相应的处理即可显示宽色域图像。
本发明提供的一种对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为负值的部分确定矩阵系数的方法包括的步骤：
1)通过线性矩阵电路来将各原色的光谱响应曲线负区中色光用其他两个原色的正信号倒相后再乘以恰当的比例系数来模拟，线性矩阵电路所完成的线性变换表示为式(1)：
Figure GDA0002616226940000031
式中：R、G、B表示矩阵电路的输入信号；
Rc、Gc、Bc即为所求的负值信号；
an、bn、cn(n＝1,2,3)为矩阵系数，其值可为正或者负的数值。
2)由正蓝色和绿色计算负红色，此时a1＝0,使算出值与原光谱响应曲线红色负区部分近似匹配，满足如式(2)所示条件：
Figure GDA0002616226940000032
Figure GDA0002616226940000033
在波长为461nm-551nm范围内为负值。在波长为461nm-467.5nm范围内，
Figure GDA0002616226940000034
为负值，b1＝0；在波长为468nm-513.5nm范围内，
Figure GDA0002616226940000035
和
Figure GDA0002616226940000036
均为正值；在波长为514nm-551nm范围内，
Figure GDA0002616226940000037
为负值，c1＝0。通过限制均方根误差RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA0002616226940000038
分段计算波长范围461nm-467.5nm内的c1值。
(2)由
Figure GDA0002616226940000039
分段计算波长范围468nm-513.5nm内的b1和c1值。
(3)由
Figure GDA00026162269400000310
分段计算波长范围514nm-551nm内的b1值。
3)用同样的方法可计算负值绿光系数，此时要满足式(3)的条件：
Figure GDA00026162269400000311
Figure GDA00026162269400000312
在波长为380nm-467.5nm和608.5nm-780nm范围内为负值。在波长为380nm-467.5nm范围内，
Figure GDA00026162269400000313
值较小，因此，由
Figure GDA00026162269400000314
来计算，a2＝0；在波长为608.5nm-780nm范围内，
Figure GDA00026162269400000315
较小，因此，由
Figure GDA00026162269400000316
来计算，c2＝0。通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA00026162269400000317
分段计算波长范围380nm-467.5nm内的c2值。
(2)由
Figure GDA0002616226940000041
分段计算波长范围608.5nm-780nm内的a2值。
4)用同样的方法可计算负值蓝光系数，此时要满足式(4)的条件：
Figure GDA0002616226940000042
Figure GDA0002616226940000043
在波长为514nm-762.5nm范围内为负值。在波长为514nm-551nm范围内，
Figure GDA0002616226940000044
为负值,a3＝0；在波长为551.5nm-608nm范围内，
Figure GDA0002616226940000045
和
Figure GDA0002616226940000046
均为正值；在波长为608.5nm-762.5nm范围内，
Figure GDA0002616226940000047
为负值，b3＝0。通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA0002616226940000048
分段计算波长范围514nm-551nm内的b3值。
(2)由
Figure GDA0002616226940000049
分段计算波长范围551.5nm-608nm内的a3和b3值。
(3)由
Figure GDA00026162269400000410
分段计算波长范围608.5nm-762.5nm内的a3值。
上述的方法按照波长分段数据采集法得到矩阵系数值，即：由正值绿和蓝光得到负值红光的数据、由正值红和蓝光得到负值绿光的数据、由正值红和绿光得到负值蓝光的数据线性矩阵系数值。然后将计算出的数值分别进行了均方根误差、相关系数以及积分面积三方面的对比，误差在工程计算的合理范围内，利用该方法得到的数据，按相关的国际与国内标准进行传输，而接收端收到这些负值数据后，经过相应的处理即可显示宽色域的图像。该方法用于HDR系统可实现宽色域(WCG)。宽色域的指标基本上由显示器的原色选取相关。
本发明提供了一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法，为在HDR视频系统中扩展色域提供一个有效的提取色度数据的方法，该方法所提供的数据准确并具有较高的鲁棒性(Robust)。
本发明提出了一种在现有的系统中采集光谱分段确定矩阵系数的方法来提取色度数据，经传输和显示端有效处理后可实现较宽的色域。该方法可应用于(构建)HDR视频显示系统或其他相应的系统。按照本申请所提出的波长分段数据采集法得到的矩阵系数值，精度在可应用的范围内，其数据最高可涵盖全部可见光的色域。最终视频系统所显示的色域与系统的数据传输规范和显示端的性能有关。
附图说明
图1为Rec.2020色域与Pointer色域。
图2为PAL制光谱响应曲线(图中,b为蓝色，g为绿色，r为红色)。
图3为矩阵系数计算源程序流程图。
图4为PAL制光谱响应红色负区分段比较曲线。
图5为PAL制光谱响应红色负区比较曲线。
图6为PAL制光谱响应绿色负区分段比较曲线。
图7为PAL制光谱响应绿色负区比较曲线。
图8为PAL制光谱响应蓝色负区分段比较曲线。
图9为PAL制光谱响应蓝色负区比较曲线。
图10为HDR-WCG系统的硬件总体架构。
图11为线性矩阵电路工作流程图。
图12为对硬件电路的仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本专利。本专利的实施例以本发明在PAL制式中的实现为例，本专利对其他电视广播制式同样适用。
本发明提供的一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法包括的步骤：
利用常规色域的三原色，将可见光谱范围380nm-780nm,划分为17个部分，分别为：380nm-454.5nm,455nm-460.5nm,461nm-467.5nm,468nm-496.5nm,497nm-513.5nm,514nm-521.5nm,522nm-527.5nm,528nm-532.5nm,533nm-537nm,537.5nm-541nm,541.5nm-544.5nm,545nm-548nm,548.5nm-551nm,551.5nm-608nm,608.5nm-613nm,613.5nm-762.5nm,763nm-780nm；在这17个波长区域内分别采用光谱分段的方法确定矩阵系数。
本申请提出了17个波长区域内分别求得矩阵系数。如果将光谱波长区域更加细分，会取得更好的效果，因此，以划分17个区域仅是区域划分的其中一例。
本发明提供的一种光谱分段的方法确定矩阵系数详细步骤描述如下：
由图2可知，PAL制三条显像三基色R、G、B光谱曲线(图中,b为蓝色，g为绿色，r为红色)的负区都对应着另一或两条曲线的正区。因为在系统中不存在负的光谱响应，因此这些负系数不能直接从相应的传感器中得到。但可以通过线性矩阵电路来将各原色的光谱响应负区用其他两个原色的正信号倒相后再乘以恰当的比例系数来模拟。如果该系数选取的合适，则求出的负值数据会非常准确，这些负值数据可用于扩展色域，故称为校正信号。通过线性矩阵电路来将各原色的光谱响应曲线负区中色光用其他两个原色的正信号倒相后再乘以恰当的比例系数来模拟，线性矩阵电路所完成的线性变换表示为式(1)：
Figure GDA0002616226940000061
式中：R、G、B表示矩阵电路的输入信号；
Rc、Gc、Bc为校正信号；
an、bn、cn(n＝1,2,3)为矩阵系数，其值可为正或者负的数值。
矩阵系数的确定是非常重要的，它决定视频系统能否正确地显示图像的颜色。有多种方法来确定这些矩阵系数，本申请采用光谱分段确定矩阵系数的方法来确定式(1)的矩阵系数。
下面以计算负值红光系数为例说明本申请的计算方法。
由于目前已知的光谱三刺激值均是以波长间隔为5nm为基准，数据较少，为了提高计算结果的准确性，本申请利用已有数值对其进行数据拟合后得到波长间隔为0.5nm的光谱三刺激值数据进行后续计算。其中系数计算的源程序流程图由图3表示。
为了由正蓝色和绿色计算负红色，使算出值与原光谱响应曲线红色负区部分近似匹配，需要尽量满足如式(2)所示条件：
Figure GDA0002616226940000062
由图2可知，
Figure GDA0002616226940000063
在波长为461nm-551nm范围内为负值。在波长为461nm-467.5nm范围内，
Figure GDA0002616226940000064
为负值，b1＝0；在波长为468nm-513.5nm范围内，
Figure GDA0002616226940000065
和
Figure GDA0002616226940000066
均为正值；在波长为514nm-551nm范围内，
Figure GDA0002616226940000067
为负值，c1＝0。通过限制均方根误差RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA00026162269400000610
计算波长范围461nm-467.5nm内的c1值，c1＝-0.0292，RMSE＝0.03316。
(2)由
Figure GDA0002616226940000068
计算波长范围468nm-513.5nm内的b1和c1值。在范围468nm-496.5nm内，b1＝-1.000，c1＝-0.086，RMSE＝0.01459；在范围497nm-513.5nm内，b1＝-0.767，c1＝-0.045，RMSE＝0.00953。
(3)由
Figure GDA0002616226940000069
计算波长范围514nm-551nm内的b1值。在范围514nm-521.5nm内，b1＝-0.6818，RMSE＝0.03995；在范围522nm-527.5nm内b1＝-0.5779，RMSE＝0.03816；在范围528nm-532.5nm内，b1＝-0.4818，RMSE＝0.03692；在范围533nm-537nm内，b1＝-0.3983，RMSE＝0.03631；在范围537.5nm-541nm内，b1＝-0.3135，RMSE＝0.03664；在范围541.5nm-544.5nm内，b1＝-0.2299，RMSE＝0.03547；在范围545nm-548nm内，b1＝-0.1424，RMSE＝0.03928；在范围548.5nm-551nm内，b1＝-0.0509，RMSE＝0.03709。
(4)将计算出的系数b1和c1的结果(见表1)代入
Figure GDA0002616226940000071
中计算出Rc值，将其与原光谱三刺激值的红色部分进行比较，RMSE＝0.02761，相关系数R-square＝0.99413，积分面积误差ΔS＝0.0119，误差在允许范围内，结果对比如附图4和图5所示。
表1波长为461nm-551nm范围内分段矩阵系数值
波长(nm) a<sub>1</sub> b<sub>1</sub> c<sub>1</sub>
461-467.5 0 0 -0.0292
468-496.5 0 -1.000 -0.086
497-513.5 0 -0.767 -0.445
514-521.5 0 -0.6818 0
522-527.5 0 -0.5779 0
528-532.5 0 -0.4847 0
533-537 0 -0.3983 0
537.5-541 0 -0.3135 0
541.5-544.5 0 -0.2299 0
545-548 0 -0.1424 0
548.5-551 0 -0.0509 0
用同样的方法可计算负值绿光系数，此时b2＝0,且要满足式(3)的条件：
Figure GDA0002616226940000072
由图2可知，
Figure GDA0002616226940000073
在波长为[380nm,467.5nm]和[608.5nm,780nm]范围内为负值。在波长为[380nm,467.5nm]范围内，
Figure GDA0002616226940000074
值较小，因此，由
Figure GDA0002616226940000075
来计算，a2＝0；在波长为[608.5nm,780nm]范围内，
Figure GDA0002616226940000076
较小，因此，由
Figure GDA0002616226940000077
来计算，c2＝0。通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA0002616226940000081
计算波长范围[380nm,467.5nm]内的c2值，在范围[380nm,454.5nm]内，c2＝-0.1131，RMSE＝0.01848；在范围[455nm,460.5nm]内，c2＝-0.0665，RMSE＝0.01424；在范围[461nm,467.5nm]内，c2＝-0.0306，RMSE＝0.02375。
(2)由
Figure GDA0002616226940000082
计算波长范围[608.5nm,780nm]内的a2值，在范围[608.5nm,613nm]内，a2＝-0.0155，RMSE＝0.01830；在范围[613.5nm,780nm]内，a2＝-0.0665，RMSE＝0.01674。
(3)将计算出的系数a2和c2的结果(见表2)代入
Figure GDA0002616226940000083
中计算出Gc值，将其与原光谱三刺激值的绿色部分进行比较，RMSE＝0.01744，相关系数R-square＝0.9520，积分面积误差ΔS＝0.9665，误差在允许范围内，结果对比如附图6和图7所示。
表2波长为380nm-467.5nm和608.5nm-780nm范围内分段矩阵系数值
波长(nm) a<sub>2</sub> b<sub>1</sub> c<sub>2</sub>
380-454.5 0 0 -0.1131
455-460.5 0 0 -0.0665
461-467.5 0 0 -0.0306
608.5-613 -0.0155 0 0
613.5-780 -0.0665 0 0
同样，可计算处负值蓝光系数，此时c3＝0,且需要满足式(4)所示条件：
Figure GDA0002616226940000084
由图2可知，
Figure GDA0002616226940000085
在波长为[514nm,762.5nm]范围内为负值。在波长为[514nm,551nm]范围内，
Figure GDA0002616226940000086
为负值,a3＝0；在波长为[551.5nm,608nm]范围内
Figure GDA0002616226940000087
和
Figure GDA0002616226940000088
均为正值；在波长为[608.5nm,762.5nm]范围内，
Figure GDA0002616226940000089
为负值,b3＝0。通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure GDA00026162269400000810
计算波长范围[514nm,551nm]内的b3值，在范围[514nm,521.5nm]内，b3＝-0.0420，RMSE＝0.02278；在范围[522nm,532.5nm]内，b3＝-0.0885，RMSE＝0.01402；在范围[533nm,551nm]内，b3＝-0.1193，RMSE＝0.01202。
(2)由
Figure GDA0002616226940000091
计算波长范围[551.5nm,608nm]内的a3和b3值，a3＝-0.022，b3＝-0.134，RMSE＝0.00125。
(3)由
Figure GDA0002616226940000092
计算波长范围[608.5nm,762.5nm]内的a3值，a3＝-0.0138，RMSE＝0.00355。
(4)将计算出的系数a3和b3的结果(见表3)代入
Figure GDA0002616226940000093
中计算出Bc值，将其与原光谱三刺激值蓝色部分进行比较，RMSE＝0.00665，相关系数R-square＝0.9954，积分面积误差ΔS＝0.1520，误差在允许范围内，结果对比如附图8和图9所示。
表3波长为514nm-762.5nm范围内分段矩阵系数值
波长(nm) a<sub>3</sub> b<sub>3</sub> c<sub>3</sub>
514-521.5 0 -0.0420 0
522-532.5 0 -0.0885 0
533-551 0 -0.1193 0
551.5-608 -0.022 -0.134 0
608.5-762.5 -0.0138 0 0
将表1、表2、表3所计算出的矩阵电路系数值整合成表4，则得到在全部可见光范围380nm-780nm内分段矩阵系数值。
表4波长为380nm-780nm范围内分段矩阵系数值
Figure GDA0002616226940000094
Figure GDA0002616226940000101
本申请的实施例仅以限制均方根误差为例求解得到17分段矩阵电路系数，本申请也适用于通过限制其他判断参数(例如相关系数等)以其他分段的方式(不限于17段，小于或大于17段亦可)确定矩阵系数的方法，在此不再赘述。
上述的方法按照波长分段数据采集法得到矩阵系数值，即：由正值绿和蓝光得到负值红光的数据、由正值红和蓝光得到负值绿光的数据、由正值红和绿光得到负值蓝光的数据线性矩阵系数值。然后将计算出的数值分别进行了均方根误差、相关系数以及积分面积三方面的对比，误差在工程计算的合理范围内，利用该方法得到的数据，按相关的国际与国内标准进行传输，而接收端收到这些负值数据后，经过相应的处理即可显示宽色域的图像。该方法用于HDR系统可实现宽色域(WCG)。宽色域的指标基本上由显示器的原色选取相关。
实现本申请的HDR-WCG硬件总体架构如图10所示。由图像传感器输出的信号首先通过波长检测系统检测出输入图像诸像素的波长，确定波长范围，再根据波长区段查找对应的线性矩阵电路系数，对图像的光谱三刺激值进行转换，使用其他两种色光转换得到色光负值部分，最终得到扩展色域后的输出图像数据。其流程图如图11所示。
可见光波长范围为380nm-780nm,先将其划分为17个部分，所以用八位二进制数表示；光谱响应值以及转换系数值用16位二进制表示，以确保精确度。为了更广泛地验证矩阵电路对于各波长分区光谱转换的有效性，使色域匹配效果达到最佳，需要对各区转换结果与原光谱进行对比，本申请选择波长为400、460、465、480、500、520、525、530、535、540、545、550、580、610、700、770nm的光谱进行仿真对比分析。仿真得到结果由图12所示。
由图12可看出，在各波长范围w1内应用与其对应的矩阵电路系数值a、b、c进行光谱转换，由原光谱三刺激值ro1、go1、bo1得到计算出的光谱Rc、Gc、Bc值，将两组值进行对比发现，利用这种色域匹配方法可以准确地转换光谱三刺激值，从而得到各原色光的数据。为显示端提供准确的数据。
本发明提出了一种在现有的系统中采集光谱分段确定矩阵系数的方法来提取色度数据，经传输和显示端有效处理后可实现较宽的色域。该方法可应用于HDR视频显示系统或其他相应的系统。

Claims (2)

1.一种光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法，其特征在于：包括的步骤：
1)利用常规色域的三原色，对可见光谱范围380nm-780nm进行分段处理，分别确定不同光谱波段中的矩阵电路系数；
所述的可见光谱范围380nm-780nm进行分段处理是将可见光谱范围划分为17个部分，分别为：
380nm-454.5nm,455nm-460.5nm,461nm-467.5nm,468nm-496.5nm,497nm-513.5nm,514nm-521.5nm,522nm-527.5nm,528nm-532.5nm,533nm-537nm,537.5nm-541nm,541.5nm-544.5nm,545nm-548nm,548.5nm-551nm,551.5nm-608nm,608.5nm-613nm,613.5nm-762.5nm,763nm-780nm；
在这17个波长区域内采用光谱分段的方法得到完整矩阵系数值；具体为：
在波长为380nm-454.5nm范围内，a1＝c3＝1，c2＝-0.1131，其他为0；
在455nm-460.5nm范围内，a1＝c3＝1,c2＝-0.0665，其他为0；
在461nm-467.5nm范围内，c3＝1，c1＝-0.0292，c2＝-0.0306，其他为0；
在468nm-496.5nm范围内，b2＝c3＝1，b1＝-1，c1＝-0.086，其他为0；
在497nm-513.5nm范围内，b2＝c3＝1，b1＝-0.767，c1＝-0.445，其他为0；
在514nm-521.5nm范围内，b2＝1，b1＝-0.6818，b3＝-0.042，其他为0；
在522nm-527.5nm范围内，b2＝1，b1＝-0.5779，b3＝-0.0885,其他为0；
在528nm-532.5nm范围内，b2＝1，b1＝-0.4847，b3＝-0.0885,其他为0；
在533nm-537nm范围内，b2＝1，b1＝-0.3983，b3＝-0.1193，其他为0；
在537.5nm-541nm范围内，b2＝1，b1＝-0.3135，b3＝-0.1193，其他为0；
在541.5nm-544.5nm范围内，b2＝1，b1＝-0.2299，b3＝-0.1193，其他为0；
在545nm-548nm范围内，b2＝1，b1＝-0.1424，b3＝-0.1193，其他为0；
在548.5nm-551nm范围内，b2＝1，b1＝-0.0509，b3＝-0.1193，其他为0；
在551.5nm-608nm范围内，a1＝b2＝1，a3＝-0.022，b3＝-0.134，其他为0；
在608.5nm-613nm范围内，a1＝c3＝1，a2＝-0.0155，a3＝-0.0138，其他为0；
在613.5nm-762.5nm范围内，a1＝c3＝1，a2＝-0.0665，a3＝-0.0138，其他为0；
在763nm-780nm范围内，a1＝c3＝1，a2＝-0.0665，其他为0；
2)对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为正值的部分，相应颜色的矩阵系数为1，另外两个颜色的系数为0；
3)对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为负值的部分，则由正值绿和蓝光得到负值红光的数据、由正值红和蓝光得到负值绿光的数据、由正值红和绿光得到负值蓝光的数据，通过限制均方根误差、相关系数、积分面积判断参数分别确定线性矩阵系数值；
4)利用该方法得到的数据，按相关通用标准进行传输，而接收端收到这些数据后，经过常规的相应的处理即可显示宽色域图像；
所述的对于光谱波段中红、绿和蓝色三刺激值为负值的部分确定矩阵系数的方法包括的步骤：
1)通过线性矩阵电路来将各原色的光谱响应曲线负区中色光用其他两个原色的正信号倒相后再乘以恰当的比例系数来模拟，线性矩阵电路所完成的线性变换表示为式(1)：
Figure FDA0002616226930000021
式中：R、G、B表示矩阵电路的输入信号；
RC、GC、BC即为所求的负值信号；
an、bn、cn(n＝1,2,3)为矩阵系数，其值可为正或者负的数值；
2)由正蓝色和绿色计算负红色，此时a1＝0,使算出值与原光谱响应曲线红色负区部分近似匹配，满足如式(2)所示条件：
Figure FDA0002616226930000022
Figure FDA0002616226930000023
在波长为461nm-551nm范围内为负值；在波长为461nm-467.5nm范围内，
Figure FDA0002616226930000024
为负值，b1＝0；在波长为468nm-513.5nm范围内，
Figure FDA0002616226930000025
和
Figure FDA0002616226930000026
均为正值；在波长为514nm-551nm范围内，
Figure FDA0002616226930000027
为负值，c1＝0；通过限制均方根误差RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure FDA0002616226930000028
分段计算波长范围461nm-467.5nm内的c1值；
(2)由
Figure FDA0002616226930000029
分段计算波长范围468nm-513.5nm内的b1和c1值；
(3)由
Figure FDA00026162269300000210
分段计算波长范围514nm-551nm内的b1值；
3)用同样的方法可计算负值绿光系数，此时b2＝0,此时要满足式(3)的条件：
Figure FDA0002616226930000031
Figure FDA0002616226930000032
在波长为380nm-467.5nm和608.5nm-780nm范围内为负值；在波长为380nm-467.5nm范围内，
Figure FDA0002616226930000033
值较小，因此，由
Figure FDA0002616226930000034
来计算，a2＝0；在波长为608.5nm-780nm范围内，
Figure FDA0002616226930000035
较小，因此，由
Figure FDA0002616226930000036
来计算，c2＝0；通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure FDA0002616226930000037
分段计算波长范围380nm-467.5nm内的c2值；
(2)由
Figure FDA0002616226930000038
分段计算波长范围608.5nm-780nm内的a2值；
3)用同样的方法可计算负值蓝光系数，此时c3＝0,此时要满足式(4)的条件：
Figure FDA0002616226930000039
Figure FDA00026162269300000310
在波长为514nm-762.5nm范围内为负值；在波长为514nm-551nm范围内，
Figure FDA00026162269300000311
为负值,a3＝0；在波长为551.5nm-608nm范围内，
Figure FDA00026162269300000312
和
Figure FDA00026162269300000313
均为正值；在波长为608.5nm-762.5nm范围内，
Figure FDA00026162269300000314
为负值，b3＝0；通过限制RMSE，将线性矩阵电路系数按照彩色波长分段来计算的步骤如下：
(1)由
Figure FDA00026162269300000315
分段计算波长范围514nm-551nm内的b3值；
(2)由
Figure FDA00026162269300000316
分段计算波长范围551.5nm-608nm内的a3和b3值；
(3)由
Figure FDA00026162269300000317
分段计算波长范围608.5nm-762.5nm内的a3值。
2.权利要求1所述的光谱分段确定矩阵系数法提取宽色域数据的方法得到色度数据应用于构建HDR视频显示系统或其他相应的系统。
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