CN109727567B - 一种显示器显色精度评定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示器显色精度评定方法，步骤包括：构建色卡样本；预设期望的显示器工作颜色空间和色温值；计算并渲染色卡样本在期望条件下的RGB图像，生成RGB色卡；关闭所有的环境光源，在目标显示器上最大化显示RGB色卡；通过目视色差比较法，判断RGB色卡中偏色色块的数量M；依据偏色色块数量M所占总色块数量的比例K；判定显示器参数设定与预设期望参数之间的偏差程度，完成显示器显色精度的评定。本发明提出通过构建色卡，进行显示器显色精度的快速目视评定，有效的克服了传统采用专业颜色测量设备和系统对显示器显色精度评定带来的限制，大大提高了显示器显色精度评定的效率。
Description
技术领域
本发明属于显示器显色质量评价技术领域，具体涉及一种显示器显色精度评定方法。
背景技术
显示器能否准确的显示输入颜色是诸多与彩色显示器生产和应用有关领域的一项关键因素，比如显示器生产、图像图形设计、摄影学、印刷复制、电子商务、图像传播等领域，在上述各领域中，因显示器显示颜色存在偏差而导致的颜色信息沟通错误、产品缺陷、供需矛盾层出不穷。因此如何准确的评定显示器显色精度，保证显示器能够准确地显示输入的颜色，是上述诸多涉及彩色显示器应用领域所面临的重要问题。
传统的显示器显色质量评定方法均采用专业的颜色测量设备和配套软件，如爱色丽(X-rite)i1分光光度计和ProfileMaker Professional软件等，通过测量特定数量色块的CIEL*a*b*色度值，计算测量数据和给定参考数据的整体色差水平，进行显示器显色精度的评定。然而此类方法的测量系统价格昂贵，并且需按照特定的操作规程进行测量，测量过程繁琐，因此多用于专业化的研究，难以形成普适性的推广应用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种显示器显色精度评定方法，步骤包括：
S1、构建色卡样本；
S2、预设期望的显示器工作颜色空间和色温值；
S3、计算并渲染色卡样本在期望条件下的RGB图像，生成RGB色卡；
S4、关闭所有的环境光源，在目标显示器上最大化显示RGB色卡；
S5、通过目视色差比较法，判断RGB色卡中偏色色块的数量M；
S6、依据偏色色块数量M所占总色块数量的比例K；
S7、判定显示器参数设定与预设期望参数之间的偏差程度，完成显示器显色精度的评定。
进一步地，所述步骤1具体包括，
S101、预先设置亮度步长，以红、绿、黄、蓝4个独立色相的所有样本为对象，根据预设的亮度步长划分L个亮度等级，分别选取所述4个独立色相中每个亮度等级中饱和度最高的样本，得到4*L个独立色相样本；
S102、以中性色相的所有样本为对象，根据划分的L个亮度等级，选取L个中性色相样本；
S103、汇总独立色相样本以及中性色相样本构成，共得到5*L个样本；
S104、获取5*L个样本在预设色温下的CIEXYZ刺激值；
S105、根据获取到的5*L个样本的CIEXYZ三刺激值构建色卡。
进一步地，所述步骤3具体包括，
S301、根据步骤2预设的期望显示器工作颜色空间和色温值，查找CIE色度学中相应的颜色转换矩阵，根据查找到的颜色转换矩阵对色卡样本的CIEXYZ三刺激值进行转换；
S302、将转换后的色卡样本的RGB图像保存，生成含有5*L个色块的RGB色卡。
进一步地，所述步骤4具体包括，根据步骤2中预设期望的显示器工作颜色空间和色温值对目标显示器进行设置，将步骤3中生成的RGB色卡在目标显示器上最大化显示，关闭所有的环境光源，避免造成干扰。
进一步地，所述步骤5具体包括，目标显示器在期望的工作颜色空间和色温值工作时，通过目视色差比较法判断显示的RGB色卡是否有明显的偏色现象，记录偏色色块的数量值为M。
进一步地，所述步骤6具体包括，根据偏色色块的数量M和总色块数量5*L计算偏色色块占总色块数量的比例，记为K。
进一步地，所述步骤7具体包括，设定偏色比例阈值，若K小于等于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数无偏差，显示器显色精度好；若K大于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数存在偏差，显示器显色精度差，且K值越大，显示器参数设定与预设参数的偏差越大，显色精度越差。
本发明的有益效果在于：从独立色相颜色的视觉感知特性出发，提出通过构建色卡的方法进行显示器显色精度的快速目视评定，有效的克服了传统采用专业颜色测量设备和系统对显示器显色精度评定带来的限制，大大提高了显示器显色精度评定的效率。此外，相对与传统基于测量设备和软件的方法而言，本发明方法更易执行，具有较好的普适应用特性。对本发明技术方案进行保护，将对显示器质量评价技术的发展产生推动作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的流程图；
图2是本发明实施例RGB色卡框架图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种显示器显色精度评定方法，步骤包括：
S1、构建色卡样本；
S2、预设期望的显示器工作颜色空间和色温值；
S3、计算并渲染色卡样本在期望条件下的RGB图像，生成RGB色卡；
S4、关闭所有的环境光源，在目标显示器上最大化显示RGB色卡；
S5、通过目视色差比较法，判断RGB色卡中偏色色块的数量M；
S6、依据偏色色块数量M所占总色块数量的比例K；
S7、判定显示器参数设定与预设期望参数之间的偏差程度，完成显示器显色精度的评定。
在本实施方式中，所述步骤1具体包括，
S101、预先设置亮度步长，以红、绿、黄、蓝4个独立色相的所有样本为对象，根据预设的亮度步长划分L个亮度等级，分别选取所述4个独立色相中每个亮度等级中饱和度最高的样本，得到4*L个独立色相样本。
S102、以中性色相的所有样本为对象，根据划分的L个亮度等级，选取L个中性色相样本。
理论上中性色相样本应当选取每个亮度等级的中间值为样本，但实际情况不可能每个亮度等级中间亮度样本都真实存在，因此选择每个亮度等级中间亮度样本或距离每个亮度等级中间亮度最近的样本。
S103、汇总独立色相样本以及中性色相样本构成，共得到5*L个样本。
S104、获取5*L个样本在预设色温下的CIEXYZ三刺激值。在本实施方式中，预设色温为6500K。
S105、根据获取到的5*L个样本的CIEXYZ三刺激值构建样本色卡。
在本实施方式中，所述步骤3具体包括，
S301、根据步骤2预设的期望显示器工作颜色空间和色温值，查找CIE色度学中相应的颜色转换矩阵，根据查找到的颜色转换矩阵对色卡样本的CIEXYZ三刺激值进行转换；
S302、将转换后的5*L个色卡样本的RGB图像保存，生成含有5*L个色块的RGB色卡。
在本实施方式中，所述步骤4具体包括，根据步骤2中预设期望的显示器工作颜色空间和色温值对目标显示器进行设置，将步骤3中生成的RGB色卡在目标显示器上最大化显示，关闭所有的环境光源，避免造成干扰。
在本实施方式中，所述步骤5具体包括，目标显示器在期望的工作颜色空间和色温值工作时，通过目视色差比较法判断显示的RGB色卡是否有明显的偏色现象，记录偏色色块的数量值为M。
在本实施方式中，所述步骤6具体包括，根据偏色色块的数量M和总色块数量5*L计算偏色色块占总色块数量的比例，记为K。
在本实施方式中，所述步骤7具体包括，设定偏色比例阈值，若K小于等于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数无偏差，显示器显色精度好；若K大于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数存在偏差，显示器显色精度差，且K值越大，显示器参数设定与预设参数的偏差越大，显色精度越差。
下面用具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明实施例以自然颜色系统为基础，构建色卡样本，利用MATLAB颜色工具箱构建色卡，对一台办公用DELL P2719H型号显示器的显色精度进行了评定。该显示器的正常工作颜色空间为sRGB，正常工作色温为6500K。为了对比测试本发明方法的有效性，分别设置显示器的色温为6500K(标准)和9300K(偏冷)，并分别显示在sRGB颜色空间和6500K色温下计算得到色卡图像，进行颜色显示精度的评定测试。
需要说明的是，本发明并不仅仅局限于上述设备和软件的应用支持，对于任意能实现上述设备功能的同等性质的设备和软件同样适用。
1)构建色卡样本。
实施例中，预设亮度步长为20，以自然颜色系统的红、绿、黄、蓝四个独立色相和中性色相的所有样本为对象，将样本初步划分为0-20、2-40、40-60、60-80和80-100五个亮度等级。对于独立色相样本，分别取四个独立色相样本中每个亮度等级中饱和度最高的样本，共得到20个独立色相样本，包括红、绿、黄、蓝独立色相样本各5个。对于中性色相样本，根据0-20、2-40、40-60、60-80和80-100这五个亮度等级，理论上应当选取每个亮度等级中间值的亮度值距离10、30、50、70、90最近的5个样本，但实际操作中不可能每个亮度等级中间亮度样本都真实存在，因此选择每个亮度等级中间亮度样本或距离每个亮度等级中间亮度最近的样本。共得到25样本；提取25个样本在6500K色温下的CIEXYZ三刺激值备用。
需要说明的是，独立色相样本的选择并不局限于自然颜色系统，通过合理设计实验而获得的独立色相样本，均可按照上述方法或对上述方法进行调整，进行独立色相样本的选择。
完成色卡样本的数据提取之后，即可制作用于生成色卡的图像框架，如图2所示，设定每个颜色色卡的大小为m*m个像素，每两个色块之间以宽为n个像素的黑色线条隔开，m和n值大小根据屏幕尺寸比例均可调整；整个色卡的非色块区域填充值均为0，色块区域每个像素三通道值使用已挑选的独立色相样本的CIEXYZ三刺激值填充；设定色相样本按行排列，五行的样本分别为红、绿、黄、蓝和中性色，每一行色相样本按亮度值从小到大排列。
2)预设期望的显示器工作颜色空间和色温值。
本实施例中，因所选用的DELL显示器的正常标准工作颜色空和色温分别为sRGB和6500K，因此本实施例中预设期望的显示器工作颜色空间为sRGB颜色空间，预设期望的色温为6500K。
3)计算并渲染色卡样本在期望条件下的RGB图像，生成含有25个色块的RGB色卡。
根据预设期望显示器参数，即可查找获得CIE色度学推导出的特定颜色转换矩阵，进而进行CIEXYZ三刺激值到sRGB颜色值的转换计算。
本实施例中，颜色转换方式是从CIEXYZ三刺激值转换到sRGB颜色值，色温为6500K，通过查找CIE颜色转换矩阵可获得相应的转换矩阵Q，
在MATLAB中，利用转换矩阵Q对步骤1)中的色卡样本的每个色卡像素值进行颜色转换，获得每个像素的RGB值，并通过MATLAB图像写出命令，保存得到色卡样本的RGB图像，图像保存为无压缩Tiff格式，作为RGB色卡。其中，因色卡的非色块区域的原始填充三刺激值均为0，因此生成的RGB色卡的非色块区域的RGB值仍然为0，显示为纯黑色。
4)关闭所有的环境光源，在目标显示器上最大化显示RGB色卡。
将步骤3)生成的RGB色卡在目标显示器上进行显示，并将图片窗口设置为最大化，以避免显示器的其他背景颜色对目视评价造成干扰。本实施例中，将办公室窗户的窗帘闭合，并将办公室内所有光源关闭，在基本无其它环境的光源条件下，在DELL显示器上最大化显示生成的RGB色卡图片。
5)通过目视评定方法，判断RGB色卡中偏色色块的数量M。
将RGB色卡在显示器上按步骤4)的设定环境显示，观察者按正常办公状态坐于显示器前，观察RGB色卡每个色块的颜色，判断每个色块有无明显的偏色现象，并纪录能够观察出的总的偏色色块的数量M。
实施例中邀请多位具有正常色觉的观察者，分别测试DELL显示器在6500K和9300K色温条件下RGB色卡的偏色情况。其中在6500K色温显示RGB色卡时，几乎看不出任何一个RGB色卡样本存在偏色现象，因此M的值为0；但在9300K色温显示RGB色卡时，除了亮度最低的第一列RGB色块和所有蓝色色块看不出偏色，其余色块都明显感觉偏蓝色，因此在9300K色温时，偏色色块数量M值为16。
6)依据偏色色块数量M所占总色块数量的比例K。
依据步骤5)中得到的RGB色卡中偏色色块的数量M和总色块数量，计算偏色色块占总色块数量的比例。
在本实施例中，6500K色温对应的偏色色块数量为0，则其对应所占的比例为0％；9300K色温对应的偏色色块数量为16，则其对应所占的比例为64％，完成两个色温条件下偏色色块的占比计算。
7)依据RGB色卡中偏色色块的占比，判定显示器参数设定与预设期望参数之间的偏差程度，完成显示器显色精度的评定。
考虑到观察者在目视评定显示器显色精度时，可能受到外界或自身等非确定因素的一些影响，而导致对部分色块是否偏色的判定差生偏差。为此，我们依据步骤6)所计算的偏色色卡占比K，设定了一个评价显示器显色精度的偏色比例阈值，在本实施例中设为20％：若RGB色卡中仅有低于或等于20％(M≤5)的色块存在偏色，则判定显示器参数设定与预设参数无偏差，显示器显色精度好；若色卡中有超过20％(M>5)的色块存在偏色，则判定显示器参数设定与预设参数存在偏差，显示器显色精度差，且K值越大，显示器参数设定与预设参数的偏差越大，显色精度越差。基于上述准则，在实施例中可评定色温为6500K时，显示器具有很好的显色精度，色温为9300K是，显示器显色精度较差，完成显示器显色精度的评定。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种显示器显色精度评定方法，其特征在于，步骤包括：
S1、构建色卡样本，具体包括，S101、预先设置亮度步长，以红、绿、黄、蓝4个独立色相的所有样本为对象，根据预设的亮度步长划分L个亮度等级，分别选取所述4个独立色相中每个亮度等级中饱和度最高的样本，得到4*L个独立色相样本；S102、以中性色相的所有样本为对象，根据划分的L个亮度等级，选取L个中性色相样本；S103、汇总独立色相样本以及中性色相样本构成，共得到5*L个样本；S104、获取5*L个样本在预设色温下的CIEXYZ三刺激值；S105、根据获取到的5*L个样本的CIEXYZ三刺激值构建色卡；
S2、预设期望的显示器工作颜色空间和色温值；
S3、计算并渲染色卡样本在期望条件下的RGB图像，生成RGB色卡；
S4、关闭所有的环境光源，在目标显示器上最大化显示RGB色卡；
S5、通过目视色差比较法，判断色卡中偏色色块的数量M；
S6、依据偏色色块数量M所占总色块数量的比例K；
S7、判定显示器参数设定与预设期望参数之间的偏差程度，完成显示器显色精度的评定。
2.如权利要求1所述的显示器显色精度评定方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括，
S301、根据步骤S2预设的期望显示器工作颜色空间和色温值，查找CIE色度学中相应的颜色转换矩阵，根据查找到的颜色转换矩阵对色卡样本的CIEXYZ三刺激值进行转换；
S302、将转换后的色卡样本的RGB图像保存，生成含有5*L个色块的RGB色卡。
3.如权利要求2所述的显示器显色精度评定方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括，
根据步骤S2中预设的期望的显示器工作颜色空间和色温值对目标显示器进行设置，将步骤S3中生成的RGB色卡在目标显示器上最大化显示，关闭所有的环境光源，避免造成干扰。
4.如权利要求3所述的显示器显色精度评定方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括，
目标显示器在期望的工作颜色空间和色温值工作时，通过目视色差比较法判断显示的RGB色卡是否有明显的偏色现象，记录偏色色块的数量值为M。
5.如权利要求4所述的显示器显色精度评定方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括，
根据偏色色块的数量M和总色块数量5*L计算偏色色块占总色块数量的比例，记为K。
6.如权利要求5所述的显示器显色精度评定方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括，
设定偏色比例阈值，若K小于等于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数无偏差，显示器显色精度好；
若K大于偏色比例阈值，则判定显示器参数设定与预设参数存在偏差，显示器显色精度差，且K值越大，显示器参数设定与预设参数的偏差越大，显色精度越差。
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