CN113365039B - 飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统 - Google Patents

飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统，属于飞行模拟器技术领域，构建颜色校正样本；基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。本发明能够对飞行模拟器的视景系统进行精确的颜色控制，解决了飞行模拟器多屏显示的颜色失真及显色不一致问题，有助于提升驾驶员在飞行模拟器中完全沉浸式的飞行体验，为飞行模拟器视景系统的研发生产和现场校正提供切实有效的技术支撑。

Description

飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统
技术领域
本发明涉及飞行模拟器技术领域，具体涉及一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统。
背景技术
飞行模拟器是一种用来模拟飞机飞行的模拟器，在新型飞机的研制、飞行相关人员的训练以及飞行体验等方面具有重要的作用。飞行模拟器主要由视景系统、模拟座舱、运动系统以及计算机系统等构成。其中，视景系统用来模拟驾驶员所看到的舱外景象，驾驶员借此能够对飞机的姿态、位置、高度、速度以及天气等情况进行判断，进而采取相应的操纵。视景系统一般是通过投影或显示器呈现出来，而且为了能够提供一种沉浸式的飞行环境，多采用多个投影系统或多台显示器拼接显示。
然而，由于显示器所采用的颜色表示方式并不与人眼视觉相关，所以其颜色的显示往往会出现失真。另外，显示器之间的显色特性差异还会导致相同颜色在不同显示器上存在显示色差。上述问题不仅会降低驾驶员的飞行体验，而且有可能对飞机做出错误的操纵，影响飞行相关人员的训练。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决飞行模拟器多屏显示时的颜色失真和显色不一致之问题的颜色校正方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，包括：
构建颜色校正样本；
基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
优选的，构建颜色校正样本包括：
建立数字驱动值样本；
结合数字驱动值样本，测量各台显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值；
联合数字驱动值样本和测量的CIE 1931绝对三刺激值，建立各台显示器的颜色校正样本。
优选的，颜色预测值的获取包括：
结合颜色校正样本，计算各台显示器与其待显示数字驱动值对应的CIE1931绝对三刺激值；
通过与待显示数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值，计算同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，即为该显示器通过待显示的数字驱动值控制显示时与设备无关的颜色值，作为颜色预测值。
优选的，若待显示的目标颜色为光谱反射比，则将其转换为CIE 1931相对三刺激值，再转换为CIE 1931绝对三刺激值。
优选的，若待显示的目标颜色为CIELAB值，则结合飞行模拟器视景系统中各台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，将CIELAB值转换为CIE1931绝对三刺激值。
优选的，若目标颜色为光谱反射比，则按照下式将先其转换为CIE 1931相对三刺激值，记为(Xj,t,r，Yj,t,r，Zj,t,r)：
Figure BDA0003099642200000031
其中，
Figure BDA0003099642200000032
再将CIE 1931相对三刺激值转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)：
Figure BDA0003099642200000033
其中，P(λ)为目标颜色所处场景中光源的光谱功率分布，
Figure BDA0003099642200000034
Figure BDA0003099642200000035
为CIE 1931标准色度观察者函数，(Xj,W，Yj,W，Zj,W)为第j台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，可利用光谱辐射计测量得到；Rj,t(λ)表示光谱反射比，λ表示可见光波长。
优选的，建立颜色校正模型包括：
以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正模型：
Figure BDA0003099642200000036
其中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数。
优选的，利用差分进化算法分别对飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正模型进行求解，包括：
根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
对候选解向量进行变异操作；
对候选解向量进行交叉操作；
对候选解向量进行选择操作；
重复执行上述步骤，直至满足设定的最大迭代次数，确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值。
第二方面，本发明提供一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正系统，包括：
构建模块，用于构建颜色校正样本；
颜色校正正向模块，用于基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
颜色校正反向模块，以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
控制模块，用于利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
第三方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如上所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法的指令。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括如上所述的非暂态计算机可读存储介质；以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。
本发明有益效果：从显示器显示颜色的机理出发，能够对飞行模拟器的视景系统进行精确的颜色控制，解决了飞行模拟器多屏显示的颜色失真及显色不一致的问题，有助于在飞行模拟器中营造完全沉浸式的飞行环境，提升驾驶员的飞行体验，为飞行模拟器视景系统的研发生产和现场校正提供切实有效的技术支撑。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法流程图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
本发明实施例1提供一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正系统，包括：
构建模块，用于构建颜色校正样本；
颜色校正正向模块，用于基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
颜色校正反向模块，以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
控制模块，用于利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
本实施例1中，利用上述的系统，实现了飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，包括：
利用构建模块，构建颜色校正样本；
利用颜色校正正向模块，基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
利用颜色校正反向模块，以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
利用控制模块，利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
本实施例1中，构建颜色校正样本包括：
建立数字驱动值样本；
结合数字驱动值样本，测量各台显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值；
联合数字驱动值样本和测量的CIE 1931绝对三刺激值，建立各台显示器的颜色校正样本。
颜色预测值的获取包括：
结合颜色校正样本，计算各台显示器与其待显示数字驱动值对应的CIE1931绝对三刺激值；
通过与待显示数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值，计算同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，即为该显示器通过待显示的数字驱动值控制显示时与设备无关的颜色值，作为颜色预测值。
若待显示的目标颜色为光谱反射比，则将其转换为CIE 1931相对三刺激值，再转换为CIE 1931绝对三刺激值。若待显示的目标颜色为CIELAB值，则结合飞行模拟器视景系统中各台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，将CIELAB值转换为CIE 1931绝对三刺激值。
若目标颜色为光谱反射比，则按照下式将先其转换为CIE 1931相对三刺激值，记为(Xj,t,r，Yj,t,r，Zj,t,r)：
Figure BDA0003099642200000081
其中，
Figure BDA0003099642200000082
再将CIE 1931相对三刺激值转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)：
Figure BDA0003099642200000083
其中，P(λ)为目标颜色所处场景中光源的光谱功率分布，
Figure BDA0003099642200000084
Figure BDA0003099642200000085
为CIE 1931标准色度观察者函数，(Xj,W，Yj,W，Zj,W)为第j台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，可利用光谱辐射计测量得到；Rj,t(λ)表示光谱反射比，λ表示可见光波长。
建立颜色校正模型包括：
以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正模型：
Figure BDA0003099642200000086
其中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数。
利用差分进化算法分别对飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正模型进行求解，包括：
根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
对候选解向量进行变异操作；
对候选解向量进行交叉操作；
对候选解向量进行选择操作；
重复执行上述步骤，直至满足设定的最大迭代次数，确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值。
对确定的最优数字驱动值进行四舍五入取整，利用取整后的数字驱动值控制相应的显示器显示即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
实施例2
本实施例2中，为解决飞行模拟器多屏显示的颜色失真和显色不一致的问题，克服飞行模拟器飞行体验不佳之缺陷，提供了一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法。
如图1所示，本实施例2中飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，包括以下具体步骤：
S1：建立颜色校正样本；
S2：建立颜色校正正向模型；
S3：建立颜色校正反向模型。
本实施例2中，所述步骤S1建立颜色校正样本具体包括以下步骤：
S101：根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，在其显示器数字驱动值范围内以一定间隔进行采样，建立数字驱动值样本，记为di，表示第i个数字驱动值样本；
S102：在暗室环境中，以步骤S101中的数字驱动值样本作为飞行模拟器视景系统中驱动各台显示器显示的控制信号，并用其分别控制每台显示器的三个颜色通道单独显示，待显示稳定后，依次测量显示时的CIE 1931绝对三刺激值。
本实施例2中，利用光谱辐射计在人眼位依次测量显示时的CIE 1931绝对三刺激值，记为(Xj,R,i，Yj,R,i，Zj,R,i)、(Xj,G,i，Yj,G,i，Zj,G,i)、(Xj,B,i，Yj,B,i，Zj,B,i)，分别表示飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的绿色通道G用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的蓝色通道B用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值，j的取值为1～n之间的正整数，n为飞行模拟器视景系统中所包含的显示器数量。
S103：联合步骤S101中的数字驱动值样本和步骤S102中的CIE 1931绝对三刺激值建立飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正样本。
本实施例2中，所述步骤S2建立颜色校正正向模型具体包括以下步骤：
S201：记飞行模拟器视景系统中第j台显示器的数字驱动值为(dj,R，dj,G，dj,B)，分别代表飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R、绿色通道G和蓝色通道B的数字驱动值；
S202：利用步骤S103飞行模拟器视景系统第j台显示器的颜色校正样本，通过一维插值算法计算步骤S201中各数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值，即
Figure BDA0003099642200000111
式中，(Xj,R，Yj,R，Zj,R)、(Xj,G，Yj,G，Zj,G)、(Xj,B，Yj,B，Zj,B)分别代表计算出的飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R以数字驱动值dj,R控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的绿色通道G以数字驱动值dj,G控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的蓝色通道B以数字驱动值dj,B控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值，f1(·)代表一维插值算法，dj,R表示第j台显示器的红色通道R的数字驱动值，dj,G表示绿色通道G的数字驱动值，dj,B表示蓝色通道B的数字驱动值；
S203：利用步骤S202中插值出的CIE 1931绝对三刺激值计算步骤S201中的(dj,R，dj,G，dj,B)同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，记为(Xj，Yj，Zj)，即
Figure BDA0003099642200000112
式中，(Xj，Yj，Zj)即为飞行模拟器视景系统中第j台显示器通过数字驱动值(dj,R，dj,G，dj,B)控制显示时与设备无关的颜色值。
本实施例2中，所述步骤S3建立颜色校正的反向模型具体包括以下步骤：
S301：设定飞行模拟器视景系统中各台显示器待显示的目标颜色，目标颜色可以为CIE 1931绝对三刺激值、光谱反射比、CIELAB值三者中的任意一种表示形式，分别记为(Xj,t，Yj,t，Zj,t)、Rj,t(λ)、(L* j,t，a* j,t，b* j,t)，表示飞行模拟器视景系统中第j台显示器待显示的目标颜色表示形式为CIE 1931绝对三刺激值、光谱反射比、CIELAB值；若设定的目标颜色不是CIE 1931绝对三刺激值，则需先将其转换为CIE 1931绝对三刺激值；
具体转换方法如下：
若目标颜色为光谱反射比，则按照式(3)将先其转换为CIE 1931相对三刺激值，记为(Xj,t,r，Yj,t,r，Zj,t,r)，再按照式(5)进一步转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)；
Figure BDA0003099642200000121
其中，
Figure BDA0003099642200000122
Figure BDA0003099642200000123
式中，P(λ)为目标颜色所处场景中光源的光谱功率分布，
Figure BDA0003099642200000124
Figure BDA0003099642200000125
为CIE 1931标准色度观察者函数，(Xj,W，Yj,W，Zj,W)为第j台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，可利用光谱辐射计测量得到，λ表示可见光波长；
若目标颜色为CIELAB值，则可结合飞行模拟器视景系统中各台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值将其转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)。
S302：利用步骤S2建立的飞行模拟器视景系统各台显示器的颜色校正正向模型和步骤S301中目标颜色的CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)，以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色校正正向模型预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正反向模型，具体为
Figure BDA0003099642200000131
式中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数，该函数对输入的任意一个由数字驱动值构成的向量dj,t，可通过步骤S2建立的颜色校正正向模型预测其对应的CIE 1931绝对三刺激值，并最终计算出目标颜色与颜色校正正向模型预测值之间的色差；
S303：利用差分进化算法分别对步骤S302建立的飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正反向模型进行求解，具体求解步骤如下：
1)初始化，根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
2)对候选解向量进行变异操作；
3)对候选解向量进行交叉操作；
4)对候选解向量进行选择操作；
5)重复执行步骤2)～4)直至满足设定的最大迭代次数便可确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
S304：对步骤S303确定的最优数字驱动值进行四舍五入取整，利用取整后的数字驱动值控制相应的显示器显示即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
实施例3
实施例3中，采用包含3台显示器、颜色位数为8位的飞行模拟器视景系统为例，对本实施例提供的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法进行详细说明。
本实施例3中，提供的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，包括以下步骤：
S1：建立颜色校正样本；
S2：建立颜色校正正向模型；
S3：建立颜色校正反向模型。
1.建立颜色校正样本具体包括以下步骤：
S101：根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，在其显示器数字驱动值范围内以一定间隔进行采样，建立数字驱动值样本，记为di，di表示第i个数字驱动值样本。
本实施例3中，以16为间隔进行采样，在0～255范围内获得17个数字驱动值样本，即[0,16,32,…,255]。需要说明的是，在实际应用中，采样间隔并不受上述采样间隔16的限制，本领域技术人员可根据实际情况具体选择合适的采样间隔。
S102：在暗室环境中，以步骤S101中的数字驱动值样本作为飞行模拟器视景系统中驱动各台显示器显示的控制信号，并用其分别控制每台显示器的三个颜色通道单独显示，待显示稳定后，利用光谱辐射计Konica Minolta CS-2000在人眼位依次测量显示时的CIE 1931绝对三刺激值。
本实施例3中，利用光谱辐射计Konica Minolta CS-2000在人眼位依次测量显示时的CIE 1931绝对三刺激值，记为(Xj,R,i，Yj,R,i，Zj,R,i)、(Xj,G,i，Yj,G,i，Zj,G,i)、(Xj,B,i，Yj,B,i，Zj,B,i)，分别表示飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的绿色通道G用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的蓝色通道B用第i个数字驱动值样本控制显示时的CIE1931绝对三刺激值，j的取值为1～n之间的正整数，n为飞行模拟器视景系统中所包含的显示器数量，在本实施例3中，n＝3。
S103：联合步骤S101中的数字驱动值样本和步骤S102中的CIE 1931绝对三刺激值建立飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正样本；
2.建立颜色校正正向模型具体包括以下步骤：
S201：记飞行模拟器视景系统中第j台显示器的数字驱动值为(dj,R，dj,G，dj,B)，分别代表飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R、绿色通道G和蓝色通道B的数字驱动值；
S202：利用步骤S103飞行模拟器视景系统第j台显示器的颜色校正样本，通过一维插值算法计算步骤S201中各数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值，即
Figure BDA0003099642200000151
式中，(Xj,R，Yj,R，Zj,R)、(Xj,G，Yj,G，Zj,G)、(Xj,B，Yj,B，Zj,B)分别代表计算出的飞行模拟器视景系统中第j台显示器的红色通道R以数字驱动值dj,R控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的绿色通道G以数字驱动值dj,G控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值、第j台显示器的蓝色通道B以数字驱动值dj,B控制显示时的CIE 1931绝对三刺激值，f1(·)代表一维插值算法，dj,R表示第j台显示器的红色通道R的数字驱动值，dj,G表示绿色通道G的数字驱动值，dj,B表示蓝色通道B的数字驱动值，实施例中采用三次样条插值算法进行计算，需要说明的是本发明并不局限于此实施例中所采用的插值算法；
S203：利用步骤S202中插值出的CIE 1931绝对三刺激值计算步骤S201中的(dj,R，dj,G，dj,B)同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，记为(Xj，Yj，Zj)，即
Figure BDA0003099642200000161
式中，(Xj，Yj，Zj)即为飞行模拟器视景系统中第j台显示器通过数字驱动值(dj,R，dj,G，dj,B)控制显示时与设备无关的颜色值。
3.建立颜色校正的反向模型具体包括以下步骤：
S301：设定飞行模拟器视景系统中各台显示器待显示的目标颜色，目标颜色可以为CIE 1931绝对三刺激值、光谱反射比、CIELAB值三者中的任意一种表示形式，分别记为(Xj,t，Yj,t，Zj,t)、Rj,t(λ)、(L* j,t，a* j,t，b* j,t)，表示飞行模拟器视景系统中第j台显示器待显示的目标颜色表示形式为CIE 1931绝对三刺激值、光谱反射比、CIELAB值；若设定的目标颜色不是CIE 1931绝对三刺激值，则需先将其转换为CIE 1931绝对三刺激值；
具体转换方法如下：
若目标颜色为光谱反射比，则按照下式将先其转换为CIE 1931相对三刺激值，记为(Xj,t,r，Yj,t,r，Zj,t,r)：
Figure BDA0003099642200000171
其中，
Figure BDA0003099642200000172
再按照下式进一步转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)：
Figure BDA0003099642200000173
式中，P(λ)为目标颜色所处场景中光源的光谱功率分布，
Figure BDA0003099642200000174
Figure BDA0003099642200000175
为CIE 1931标准色度观察者函数，(Xj,W，Yj,W，Zj,W)为第j台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，可利用光谱辐射计测量得到，λ表示可见光波长；
若目标颜色为CIELAB值，则可结合飞行模拟器视景系统中各台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值将其转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)。
本实施例3中，将飞行模拟器视景系统中3台显示器待显示的目标颜色设定为CIE1931绝对三刺激值这种表示形式，分别为(40.625，60.625，30.303)、(12.645，6.0217，38.855)、(74.475，106.350，38.329)，即(X1,t，Y1,t，Z1,t)＝(40.625，60.625，30.303)、(X2,t，Y2,t，Z2,t)＝(12.645，6.0217，38.855)、(X3,t，Y3,t，Z3,t)＝(74.475，106.350，38.329)；
S302：利用步骤S2建立的飞行模拟器视景系统各台显示器的颜色校正正向模型和步骤S301中目标颜色的CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)，以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色校正正向模型预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正反向模型，具体为
Figure BDA0003099642200000181
式中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数，该函数对输入的任意一个由数字驱动值构成的向量dj,t，可通过步骤S2建立的颜色校正正向模型预测其对应的CIE 1931绝对三刺激值，并最终计算出目标颜色与颜色校正正向模型预测值之间的色差。
本实施例3中，目标函数所采用的色差公式为CIELAB色差公式。需要说明的是，在实际应用中，目标函数中的色差公式并不受上述CIELAB色差公式的限制，本领域技术人员可根据实际情况具体选择合适的色差公式构建颜色校正反向模型。
S303：利用差分进化算法分别对步骤S302建立的飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正反向模型进行求解，具体求解步骤如下：
1)初始化，根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
2)对候选解向量进行变异操作；
3)对候选解向量进行交叉操作；
4)对候选解向量进行选择操作；
5)重复执行步骤2)～4)直至满足设定的最大迭代次数便可确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值；求解出的飞行模拟器视景系统中3台显示器的最优数字驱动值分别为(122.483，196.309，96.246)、(89.133，47.909，134.932)、(124.284，195.820，98.496)。
S304：对步骤S303确定的最优数字驱动值进行四舍五入取整，可得飞行模拟器视景系统中3台显示器的数字驱动值分别为(122，196，96)、(89，48，135)、(124，196，98)，利用取整后的数字驱动值控制相应的显示器显示即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
为检验本实施例3所提供的校正方法的有效性，将获得的数字驱动值控制飞行模拟器视景系统中的3台显示器显示，待显示稳定后，利用光谱辐射计Konica Minolta CS-2000测量显示时的CIE 1931绝对三刺激值，测得的结果分别为(41.268，61.662，30.800)、(12.679，6.1165，39.625)、(75.942，107.850，39.967)，并计算其与目标颜色的CIELAB色差，计算出的色差分别为0.705、0.837、0.981。可见，本实施例3提供的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法具有优异的校正性能，能够对飞行模拟器多屏显示时的颜色进行准确的控制。
实施例4
本发明实施例4提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法的指令，该方法包括：
构建颜色校正样本；
基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
实施例5
本发明实施例5提供一种电子设备，该电子设备包括一种非暂态计算机可读存储介质；以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法的指令，该方法包括：
构建颜色校正样本；
基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正。
综上所述，本发明实施例所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法及系统，解决了飞行模拟器多屏显示的颜色失真及显色不一致的问题，有助于在飞行模拟器中营造完全沉浸式的飞行环境，提升驾驶员的飞行体验；从显示器显示颜色的机理出发，能够对飞行模拟器的视景系统进行精确的颜色控制，可以为飞行模拟器视景系统的研发生产和现场校正提供切实有效的技术支撑。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，包括：
构建颜色校正样本；
基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，即可实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正；
建立颜色校正模型包括：
以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正模型：
Figure FDA0003700993010000011
其中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数，(Xj,t，Yj,t，Zj,t)为目标颜色的CIE 1931绝对三刺激值；
利用差分进化算法分别对飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正模型进行求解，包括：
根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
对候选解向量进行变异操作；
对候选解向量进行交叉操作；
对候选解向量进行选择操作；
重复执行上述步骤，直至满足设定的最大迭代次数，确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值。
2.根据权利要求1所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，构建颜色校正样本包括：
建立数字驱动值样本；
结合数字驱动值样本，测量各台显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值；
联合数字驱动值样本和测量的CIE 1931绝对三刺激值，建立各台显示器的颜色校正样本。
3.根据权利要求2所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，颜色预测值的获取包括：
结合颜色校正样本，计算各台显示器与其待显示数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值；
通过与待显示数字驱动值对应的CIE 1931绝对三刺激值，计算同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，即为该显示器通过待显示的数字驱动值控制显示时与设备无关的颜色值，作为颜色预测值。
4.根据权利要求1所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，若待显示的目标颜色为光谱反射比，则将其转换为CIE 1931相对三刺激值，再转换为CIE 1931绝对三刺激值。
5.根据权利要求1所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，若待显示的目标颜色为CIELAB值，则结合飞行模拟器视景系统中各台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，将CIELAB值转换为CIE 1931绝对三刺激值。
6.根据权利要求4所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法，其特征在于，若目标颜色为光谱反射比，则按照下式将先其转换为CIE 1931相对三刺激值，记为(Xj,t,r，Yj,t,r，Zj,t,r)：
Figure FDA0003700993010000031
其中，
Figure FDA0003700993010000032
再将CIE 1931相对三刺激值转换为CIE 1931绝对三刺激值(Xj,t，Yj,t，Zj,t)：
Figure FDA0003700993010000033
其中，P(λ)为目标颜色所处场景中光源的光谱功率分布，
Figure FDA0003700993010000034
Figure FDA0003700993010000035
为CIE1931标准色度观察者函数，(Xj,W，Yj,W，Zj,W)为第j台显示器白点对应的CIE 1931绝对三刺激值，可利用光谱辐射计测量得到；Rj,t(λ)表示光谱反射比，λ表示可见光波长。
7.一种飞行模拟器多屏显示的颜色校正系统，其特征在于，包括：
构建模块，用于构建颜色校正样本；
颜色校正正向模块，用于基于颜色校正样本，预测同时驱动显示器显示时的CIE 1931绝对三刺激值，作为颜色预测值；
颜色校正反向模块，以CIE 1931绝对三刺激值为待显示的目标颜色表示形式，结合颜色预测值，建立颜色校正模型，求解确定显示目标颜色所需的最优数字驱动值；
控制模块，用于利用最优数字驱动值控制相应的显示器显示，实现飞行模拟器多屏显示的颜色校正；
建立颜色校正模型包括：
以飞行模拟器视景系统中各台显示器的数字驱动值为自变量，以目标颜色与颜色预测值之间的色差为目标函数，建立颜色校正模型：
Figure FDA0003700993010000041
其中，dj,t是由飞行模拟器视景系统中第j台显示器三个颜色通道的数字驱动值构成的向量，即自变量，f2(·)为目标函数，(Xj,t，Yj,t，Zj,t)为目标颜色的CIE 1931绝对三刺激值；
利用差分进化算法分别对飞行模拟器视景系统中各台显示器的颜色校正模型进行求解，包括：
根据飞行模拟器视景系统的颜色位数，随机生成一组均匀分布的候选解向量集合，集合中的每个向量包含了各台显示器的数字驱动值；
对候选解向量进行变异操作；
对候选解向量进行交叉操作；
对候选解向量进行选择操作；
重复执行上述步骤，直至满足设定的最大迭代次数，确定各台显示器显示目标颜色所需的最优数字驱动值。
8.一种电子设备，其特征在于，包括非暂态计算机可读存储介质；以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器；所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如权利要求1-6任一项所述的飞行模拟器多屏显示的颜色校正方法的指令。
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