CN110514303A - 一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，该方法通过程序读取屏幕分辨率，轮流在屏幕的不同位置显示定位图案，根据定位图案安装好测色仪器后，一方面控制显示器轮流显示指定的颜色，另一方面，控制测色仪器测量每一屏幕显示色的XYZ值和L^*a^*b^*值，根据中间位置各梯级中性灰的L^*a^*b^*值，计算各梯级中性灰的灰平衡表现；根据中间位置和周边位置显示的红、绿、蓝色的L^*a^*b^*值，计算色差均匀性；根据中间位置和周边位置显示的白、灰、黑色的XYZ值，计算亮度均匀性。本发明的方法操作方便、定位准确、自动地完成每一定位位置上所有颜色的测量，自动计算出均匀性和灰平衡偏差，大幅度地提高了评测效率。

Description

一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法

技术领域

本发明涉及印刷生产领域，具体涉及一种印刷生产过程中，用于屏幕软打样的显示器性能的检测方法。

背景技术

软打样也叫屏幕打样，是利用数字文件在显示器屏幕上模拟显示硬拷贝图像效果，用于检查或确认页面复制质量的工艺方法。软打样需要根据色彩管理技术原理，先制作显示器的特性文件，然后依据特性文件将数字文件的颜色特征值转换为显示器的RGB控制值。软打样比硬拷贝打样效率高、成本低、使用方便，但软打样的效果受显示器硬件性能、观察环境、测色仪器精度等多因素影响，实现高质量的软打样被证明是很困难的。发明专利(申请号为CN200480014667)采用控制查看条件，使软打样观察者得到更统一的输出；发明专利(申请号为CN201410521984)采用修正印刷特性文件来补偿光源的不同，使各地的观察者获得一致的软打样输出效果。

在制作显示器的特性文件时，需要对显示器颜色显示特征进行采样，把测色仪器置于屏幕的某一位置、让屏幕按指定间隔的RGB控制值显示颜色进行检测采样。如果显示器的不同位置颜色显示均匀性差，则屏幕其他位置依据采样点的颜色特性进行颜色空间转换后显示的颜色就会偏差大；如果屏幕显示不同梯级灰色的彩度偏差大，则依据指定间隔的采样生成的颜色空间，转换时插值计算的精度低，这些显示器硬件性能对软打样颜色模拟效果有重要的影响。发明专利(申请号为CN201210119713)提出一种利用CCD相机组件获取医用显示器全部显示区域的数字图像，通过分析实现显示器均匀性评测的方法，但应用于图像复制行业，存在增加设备成本、使用不方便等不足，不适合于生产现场应用。因此，国家标准《GB/T 34690.5-2017印刷技术胶印数字化过程控制第5部分：软打样》在参考国际标准的基础上，结合国内的实际需求，提出了软打样系统技术要求，包括分辨率、亮度、白点色度、均匀性、灰平衡、色域等，并对均匀性和灰平衡的检验方法给出具体的要求，是采用测色仪器进行测量，但目前针对国家标准所要求的软打样用显示器的均匀性、灰平衡进行评测时，采用的人工定点测量、记录再计算，存在检测定位不规范，测量、计算效率低的问题，因此生产中使用软打样时，很少对显示器的均匀性、灰平衡特征进行评测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种基于软打样系统技术要求的显示器均匀性和灰平衡的评测方法，解决现有的方法在准确定位、测量、记录和计算方面效率低的问题，实现快速评估显示器的适用性的目的。

本发明的技术方案如下：

把测色仪器通过数据线与电脑主机相连，编写程序，实现与测色仪器交互能力，程序读取屏幕分辨率，宽度方向和高度方向分别记为X和Y；轮流在屏幕的不同位置显示定位图案，在每一定位位置，根据定位图案安装好测色仪器后，控制显示器轮流显示指定的颜色，每显示一种颜色时，控制测色仪器测量每一屏幕显示色的XYZ值和L^*a^*b^*值；根据中间位置显示的各梯级中性灰色的L^*a^*b^*值，计算各梯级中性灰的平均彩度差和最大彩度差；根据中间位置和周边位置显示的红、绿、蓝色的L^*a^*b^*值，计算平均色差和最大色差；根据中间位置和周边位置显示的白、灰、黑色的XYZ值，计算平均亮度差百分比、最大亮度差百分比。

进一步地，所述的轮流在屏幕的不同位置显示定位图案是以屏幕左上角为坐标原点(0，0)，先以原点右下方向的处为中心，显示定位图案，记为1号位；再按顺序以原点右下方向的 处为中心显示定位图案，分别记为2号位、……、9号位。

进一步地，所述的定位图案为圆，圆的半径等于测色仪器测量头部位底座的半圆形半径。

进一步地，所述的控制显示器轮流显示指定的颜色是：当处于1号位时，先按顺序显示RGB值为(R_i,G_i,B_i)的各梯级中性灰色,分别记为Gr1_i，其中R_i、G_i、B_i的值为：

式中i为0到20的整数，Round()为四舍五入后取整的函数，再按顺序显示RGB值为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的颜色；当处于2号位、3号位、……或9号位时，按顺序显示RGB为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的颜色。

进一步地，安装测色仪器，显示颜色并进行测量的方法是：程序控制在屏幕上显示定位图案，并在屏幕右下角显示名为“开始测量”的按钮，将测色仪器测量头部位的半圆形底座沿定位图案的边缘固定在定位图案所在位置后，点击“开始测量”按钮，启动测色线程，执行：

(1)删除圆形定位图案，“开始测量”按钮设置为不可见状态；

(2)以全屏的方式轮流显示不同的颜色，每次显示一种颜色后，测色线程先休眠100毫秒，再控制测色仪器测量屏幕色，读取测量所得的XYZ值和L^*a^*b^*值并保存在内存中；

(3)当前位置全部指定色显示测量完成后，退出当前测色线程；

如果还有其他位置尚未测量，在下一位置显示定位图案，“开始测量”按钮设置为可见状态，用同样的方法完成显示和测量。

进一步地，计算各梯级中性灰的平均彩度差和最大彩度差方法是：利用1号位各灰度梯级颜色的L^*a^*b^*值，分别计算Gr1_0、Gr1_1、……、Gr1_19与Gr1_20之间的彩度差，记为ΔE_{C_i}，i为0到19，再利用ΔE_{C_i}计算平均彩度差和最大彩度差。

进一步地，计算平均色差和最大色差的方法是：计算1号位的红(255，0，0)、绿(0，255，0)、蓝(0，0，255)三种显示色和2、3、……、9号位相应色的色差，记为分别ΔE_{R_j}、ΔE_{G_j}、ΔE_{B_j}，j为2至9的整数，再利用ΔE_{R_j}、ΔE_{G_j}、ΔE_{B_j}计算平均色差和最大色差。

进一步地，计算平均亮度差百分比、最大亮度差百分比的方法是：计算1号位的白(255，255，255)和2、3、……、9号位相应色的亮度差百分比，公式为：

其中Y_W1为1号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，Y_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，ΔL_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色和1号位(255，255，255)显示色之间的亮度差百分比，j为2至9的整数。

用同样的方法，计算1号位(127，127，127)色和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{Gray_j}，j为2至9的整数；计算1号位(50，50，50)和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{K_j}，j为2至9的整数；

再利用ΔL_{W_j}、ΔL_{Gray_j}、ΔL_{K_j}计算平均亮度差百分比和最大亮度差百分比。

本发明的有益效果：本发明所述的方法，只需将测色仪器通过数据线与电脑相连，开启程序，分9次按照提示在屏幕表面固定测色仪器，并且开启测色，就能够获得符合软打样国家标准要求的显示器均匀性和灰平衡的评价。操作方便、定位准确、自动地完成每一定位位置上所有颜色的测量，自动计算出均匀性和灰平衡性能参数，相比较于人工定位、检测再计算，大幅度地提高了评测效率。

附图说明

图1本发明实现流程图

图2为定位图案相对于屏幕的位置

图3定位图案和测色仪器测量头部位底座的相对位置关系

图4显示检测结果的界面

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

开启显示器预热30分钟以上，把具有屏幕颜色检测功能的测色仪器，如爱色丽公司的I1-Pro分光光度计等，通过数据线与电脑主机相连，编写程序，借助仪器的应用程序接口，实现程序与测色仪器交互能力，程序控制测色仪器进行校正。

读取屏幕分辨率，宽度方向和高度方向分别记为X和Y。以屏幕器左上角为坐标原点(0，0)，以原点右下方向的处为中心显示圆形定位图像，一种实施例为红色圆形图案，记为1号位，如图2所示，圆的半径等于测色仪器测量头部位的半圆形半径，并在屏幕右下角显示名为“开始测量”的按钮。将测色仪器测量头部位半圆形底座沿定位图案的边缘固定在定位图案所在位置后，如图3所示，点击“开始测量”按钮，启动测色线程，执行：

(1)删除1号位圆形定位图案，“开始测量”按钮设置为不可见状态；

(2)以全屏方式按顺序轮流显示RGB值为(R_i,G_i,B_i)的各梯级中性灰色,分别记为Gr1_i,其中R_i、G_i、B_i的值如式(1)所示：

式(1)中i为0到20的整数，Round()为四舍五入后取整的函数。再按顺序显示RGB值为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的红、绿、蓝、白、灰、黑等颜色，分别记为R1、G1、B1、W1、Gray1、K1，每次显示一种颜色后，测色线程先休眠100毫秒，再控制测色仪器测量屏幕色，读取测量所得的XYZ值和L^*a^*b^*值并保存在内存中；

(3)1号位全部显示并测量完成后，退出当前测色线程。

以原点右下方向的处为中心显示圆形定位图像，记为2号位，“开始测量”按钮再设置为可见状态，将测色仪器固定在2号定位图案所在位置后，点击“开始测量”按钮，启动测色线程，执行：

(1)删除2号位圆形定位图案，“开始测量”按钮设置为不可见状态；

(2)以全屏的方式按顺序轮流显示RGB值为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的红、绿、蓝、白、灰、黑等颜色，分别记为R2、G2、B2、W2、Gray2、K2，每次显示一种颜色后，测色线程先休眠100毫秒，再控制测色仪器测量屏幕色，读取测量所得的XYZ值和L^*a^*b^*值并保存在内存中；

(3)2号位全部显示并测量完成后，退出当前测色线程。

用同样的方法，分别以原点右下方向的 处为中心显示定位图案，分别记为3号位、……、9号位，如图2所示，按顺序显示与2号位相同的红、绿、蓝、白、灰、黑等六种颜色，测量XYZ值和L^*a^*b^*值并保存在内存中。

利用1号位各灰度梯级颜色的L^*a^*b^*值，按照式(2)计算第0至19灰度梯级与第20灰度梯级的彩度差ΔE_{C_i}：

其中为第i灰度梯尺的L^*a^*b^*值中的a^*、b^*值，i为0到19，为第20级灰度梯尺的a^*、b^*值。再计算灰平衡的平均彩度差ΔE_{C_ave}和最大彩度差ΔE_{C_max}，计算公式如式(3)和(4)：

ΔE_{C_max}＝max(ΔE_{C_0},ΔE_{C_1},…,ΔE_{C_19}) (4)

分别计算1号位(255，0，0)显示色和2、3、……、9号位相应色的色差ΔE_{R_j}，如式(5)：

其中为1号位(255，0，0)显示色测得的L^*a^*b^*值，为第j号位(255，0，0)显示色测得的L^*a^*b^*值，ΔE_{R_j}为第j号位(255，0，0)显示色和1号位(255，0，0)显示色之间的色差，j为2至9的整数。

用同样的方法，计算1号位(0，255，0)色和第2至9号位相应色之间的色差ΔE_{G_j}，j为2至9的整数；计算1号位(0，0，255)显示色和第2至9号位相应色之间的色差ΔE_{B_j}，j为2至9的整数；

计算1号位和第2至9号位的平均色差ΔE_ave，如式(6)所示：

计算1号位和第2至9号位的最大色差ΔE_max，如式(7)所示：

ΔE_max＝max{ΔE_{R_2},…，ΔE_{R_9}，ΔE_{G_2},…，ΔE_{G_9}，ΔE_{B_2},…，ΔE_{B_9}} (7)

分别计算1号位(255，255，255)显示色和第2至9号位相应色的亮度差百分比，如式(8)所示：

其中Y_W1为1号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，Y_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，ΔL_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色和1号位(255，255，255)显示色之间的亮度差百分比，j为2至9的整数。

用同样的方法，计算1号位(127，127，127)色和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{Gray_j}，j为2至9的整数；计算1号位(50，50，50)显示色和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{K_j}，j为2至9的整数。

计算1号位和第2至9号位的平均亮度差ΔL_ave，如式(9)：

计算1号位和第2至9号位的最大色差ΔL_max，如式(10)：

ΔL_max＝max{ΔL_{W_2},…，ΔL_{W_9}，ΔL_{Gray_2},…，ΔL_{Gray_9}，ΔL_{B_2},…，ΔL_{B_9}} (10)

显示“测量完成”，并将灰平衡的平均彩度差ΔE_{C_ave}、最大彩度差ΔE_{C_max}、平均色差ΔE_ave、最大色差ΔE_max、平均亮度差百分比ΔL_ave、最大亮度差百分比ΔL_max显示在界面上，用于评估显示器屏幕不同位置呈现颜色的均匀性和不同梯级的灰平衡表现，如图4所示。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，把测色仪器通过数据线与电脑主机相连，借助测色仪器的应用程序接口，实现与测色仪器交互能力，读取屏幕分辨率，宽度方向和高度方向分别记为X和Y；轮流在屏幕的不同位置显示定位图案，在每一定位位置，根据定位图案安装好测色仪器后，控制显示器轮流显示指定的颜色，并进行测量，每显示一种颜色时，控制测色仪器读取屏幕色的XYZ值和L^*a^*b^*值；根据中间位置显示的各梯级中性灰色的L^*a^*b^*值，计算各梯级中性灰的平均彩度差和最大彩度差；根据中间位置和周边位置显示的红、绿、蓝色的L^*a^*b^*值，计算平均色差和最大色差；根据中间位置和周边位置显示的白、灰、黑色的XYZ值，计算平均亮度差百分比、最大亮度差百分比。

2.根据权利要求1所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的轮流在屏幕的不同位置显示定位图案是以屏幕左上角为坐标原点(0，0)，先以原点右下方向的处为中心，显示定位图案，记为1号位；再按顺序以原点右下方向的 处为中心显示定位图案，分别记为2号位、……、9号位。

3.根据权利要求1所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的定位图案为圆，圆的半径等于测色仪器测量头部位半圆形底座的半径。

4.根据权利要求2所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的控制显示器轮流显示指定的颜色是：当处于1号位时，先按顺序显示RGB值为(R_i,G_i,B_i)的各梯级中性灰色,分别记为Gr1_i，其中R_i、G_i、B_i的值为：

式中i为0到20的整数，Round()为四舍五入后取整的函数，再按顺序显示RGB值为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的颜色；当处于2号位、3号位、……或9号位时，只按顺序显示RGB为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(255，255，255)、(127，127，127)、(50，50，50)的颜色。

5.根据权利要求1所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的安装测色仪器，显示颜色并进行测量的方法是：程序控制在屏幕上显示定位图案，并在屏幕右下角显示名为“开始测量”的按钮，将测色仪器测量头部位半圆形底座沿定位图案的边缘固定在定位图案所在位置后，点击“开始测量”按钮，启动测色线程，执行：

(1)删除圆形定位图案，“开始测量”按钮设置为不可见状态；

(2)以全屏的方式轮流显示不同的颜色，每次显示一种颜色后，测色线程先休眠100毫秒，再控制测色仪器测量屏幕色，读取测量所得的XYZ值和L^*a^*b^*值并保存在内存中；

(3)当前位置全部指定色显示并测量完成后，退出当前测色线程；

如果还有其他位置尚未测量，在下一位置显示定位图案，“开始测量”按钮设置为可见状态，用同样的方法完成显示和测量。

6.根据权利要求2所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的计算各梯级中性灰的平均彩度差和最大彩度差的方法是：利用1号位各灰度梯级颜色的L^*a^*b^*值，分别计算Gr1_0、Gr1_1、……、Gr1_19与Gr1_20之间的彩度差，记为ΔE_{C_i}，i为0到19，再利用ΔE_{C_i}计算平均彩度差和最大彩度差。

7.根据权利要求2所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的计算平均色差和最大色差的方法是：计算1号位的红(255，0，0)、绿(0，255，0)、蓝(0，0，255)三种显示色和2、3、……、9号位相应色的色差，记为分别ΔE_{R_j}、ΔE_{G_j}、ΔE_{B_j}，j为2至9的整数，再利用ΔE_{R_j}、ΔE_{G_j}、ΔE_{B_j}计算平均色差和最大色差。

8.根据权利要求2所述的一种用于软打样的显示器均匀性和灰平衡的检测方法，其特征在于，所述的计算平均亮度差百分比、最大亮度差百分比的方法是：计算1号位的白(255，255，255)和2、3、……、9号位相应色的亮度差百分比，公式为：

其中Y_W1为1号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，Y_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色测得的三刺激值中的Y值，ΔL_{W_j}为第j号位(255，255，255)显示色和1号位(255，255，255)显示色之间的亮度差百分比，j为2至9的整数；

用同样的方法，计算1号位(127，127，127)色和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{Gray_j}，j为2至9的整数；计算1号位(50，50，50)和第2至9号位相应色之间的色差ΔL_{K_j}，j为2至9的整数；

再利用ΔL_{W_j}、ΔL_{Gray_j}、ΔL_{K_j}计算平均亮度差百分比和最大亮度差百分比。