CN1627356A - 彩色图像显示装置、色变换装置、色彩模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种彩色图像显示装置，通过对将红、绿、蓝的各色调信号R(i)、G(i)、B(i)(i为1～n；n为色调数)显示在显示部件(1)上的光进行测色，并基于对各色调信号的测色值(CIE－XYZ)的三属性X(i)、Y(i)、Z(i)的运算，生成作为色调校正部件(12)的校正条件的色调分布。色调校正部件(12)使用该色调分布对色调进行校正。色温稳定并提高中间色调(例如，肤色等的自然图像)的色再现性，并提高显示质量。

Description

彩色图像显示装置、色变换装置、色彩模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及通过控制色调而改善显示器件的色再现性的彩色图像显示装置及其相关技术。

背景技术

彩色液晶显示器不仅作为个人计算机等信息终端的显示器，而且作为观赏电影等高质量的节目的监视器的应用在迅速增加。在观赏电影时，即使对于液晶显示器(LCD)，也要求与布老恩管(CRT)相同的色再现性。

CRT的红(R)、绿(G)、蓝(B)的色调特性是均匀的，显示器的色温不依赖于色调电平而是一定的。由于色温是均匀的，所以CRT的中间色调的色平衡良好，在肌肤色、自然图像的色再现性上出色。

另一方面，LCD的红(R)、绿(G)、蓝(B)的色调特性各自不同，自然图像的色再现性一般比CRT差。因此，如文献1(日本特开2001-312254号公报)中公开的那样，考虑使用亮度计等来测量R、G、B的亮度(Y)，并将其特性进行逆变换后的特性作为校正特性，使用该校正特性来对LCD的色调特性进行校正。而且，考虑将将这种校正特性作为检查表(LUT)保存在ICC(International Color Consortium)分布中。

再有，在文献1中，在ICC分布中，公开了使红色和绿色的伽马曲线大致一致，同时使蓝色的伽马曲线大于红色、绿色的伽马曲线的值的技术。

图13是现有的彩色图像显示装置的方框图。如图13所示，现有的彩色图像显示装置包括LCD等显示部件1，基于器件依存色(这里为RGB)的输入色数据被色调校正部件3进行校正后，输入到显示部件1。这里，色调校正部件3例如使用检查表构成的色调分布记录部件2内的色调分布来进行校正。可是，在现有的进行色调校正的彩色图像显示装置中，如图13所示，用分光测量计4对显示部件11的输出光进行测量，仅根据亮度(Y)、即CIE-XYZ表色系的Y来求出色调分布。但是，亮度(Y)与LCD的RGB各色调校正、即RGB的发光强度特性不成正比。其原因在于，液晶的透光特性依赖于波长。

换句话说，即使对LCD施加相同电压，与波长长的光相比，波长短的光以中间色调透过更多的光，所以如果提供大的电压，与波长长的光相比，波长短的光的其透过特性会首先饱和。如图14(横轴：波长，纵轴：加权)所示，根据人的视觉特性，以555(nm)作为最大值，通过对波长短的部分、长的部分的加权变小的被称为等色函数的加权函数进行积算，来定义亮度(Y)。

因此，如果仅使用亮度(Y)，来导出波长短的蓝色、波长长的红色的发光强度特性，则与实际特性的误差增大。图15表示本发明人研究的结果。在图1 5中，横轴表示信号电平(灰度标度输入信号)，纵轴表示色温(开氏温度)。

理想的特性是无论信号电平如何，都为色温＝6000K时且特性稳定。可是，如用裸特性(A)所示，在LCD中具有以下性质：如果信号电平变小，则色温急剧上升。

对此，本发明人在仅对亮度(Y)进行校正时，如校正后的特性(B)所示，尽管与裸特性(A)相比被稍稍改善，但色温仍然上升很大。

其结果，即使进行这样的校正，在中间色调时色平衡也会崩溃，难以实现与CRT同样的色再现性。

此外，根据文献1的技术，在色调调整上需要作业者的熟练性，同时对于各种各样的LCD装置特性来说，难以进行稳定的调整。而且，为了使红色和绿色的色调大致相同，有时在中间色调下变动色温。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种色温稳定并且中间色调的色再现性出色的彩色图像显示装置及其相关技术。

在第一发明的彩色图像显示装置中，包括：色调校正部件，对输入色数据(器件依存色，下同)的色调使用色调分布进行校正并生成校正色数据(器件依存色，下同)；显示部件，进行校正色数据的显示；色调分布存储部件，存储显示部件的色调分布；以及色调分布生成部件，通过基于显示部件的测色值(器件独立色，下同)的至少三属性进行的运算，生成被存储在色调分布存储部件中的色调分布。

在该结构中，色调分布生成部件通过基于显示部件的测色值(器件独立色，下同)的至少三属性的运算，而生成被存储在色调分布存储部件中的色调分布，所以即使在LCD等光的透过率因波长有所不同的显示部件中，也容易使RGB的色调均匀，可以抑制灰度标度中的色温上升。因此，可以在自然图像等中提高色再现性。

此外，根据显示部件的特性，由于色调分布唯一地确定，所以不需要熟练掌握色调调整作业。

在第二发明的彩色图像显示装置中，色调分布生成部件包括：矩阵系数生成部件，根据使显示部件显示器件依存色的基色、白色、黑色时的测色值，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数；以及矩阵运算部件，将矩阵系数与器件依存色的基色对应的测色值的积算所得的值作为该基色的色调分布来输出。

根据该结构，根据矩阵系数，可以严密并且正确地表现色调分布。

在第三发明的彩色图像显示装置中，色调分布生成部件包括：减法部件，从显示器件依存色的基色时的测色值中减去使显示部件显示黑色时的测色值；矩阵系数生成部件，根据减法部件的输出，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数；以及矩阵运算部件，将矩阵系数与从减法部件输出的器件依存色的基色的输出值进行积算所得值作为该基色的色调分布而输出。

在该结构中，通过设有减法部件，排除背光漏光和表面反射光等的影响，并在色温容易上升的区域(信号电平低，接近黑色的区域)中，也可以抑制色温上升。

在第四发明的彩色图像显示装置中，色调分布生成部件包括：减法部件，从使显示部件显示器件依存色的基色时的测色值中减去使显示部件显示黑色时的测色值；以及归一化部件，将对从减法部件输出的器件依存色的基色的输出值进行了归一化的值作为该基色的色调分布来输出。

在该结构中，通过设有归一化部件，即使不使用矩阵系数，也可以生成色调分布，通过更简单并且运算量少的处理，进行色调校正。

附图说明

图1是本发明实施方式1的图像显示装置的方框图。

图2是本发明实施方式1的色调分布生成部件的方框图。

图3是表示本发明实施方式1的色调分布生成部件的例子的曲线图。

图4(a)是表示本发明实施方式1的目标伽马特性的曲线图。

图4(b)是表示本发明实施方式1的色调校正部件的函数f的曲线图。

图5是表示本发明实施方式1的信号电平和色温变化的关系的曲线图。

图6是本发明实施方式2的色调分布生成部件的方框图。

图7是表示本发明实施方式2的信号电平和色温变化的关系的曲线图。

图8是本发明实施方式3的色调分布生成部件的方框图。

图9是本发明实施方式4的色变换装置的方框图。

图10是本发明实施方式5的色变换装置的方框图。

图11是本发明实施方式6的图像显示装置的方框图。

图12是本发明实施方式6的评价函数生成法的说明图。

图13是现有的图像显示装置的方框图。

图14是等色函数的说明图。

图15是表示现有的图像显示装置的信号电平和色温变化的关系的曲线图。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是本发明实施方式1的图像显示装置的方框图。在图1中，通过对与图13相同的构成部件附以相同标号而省略说明。本实施方式的图像显示装置对彩色图像的输入色数据(器件依存色)进行色调校正并显示。如果简单地说，通过显示部件1的色调特性的逆变换(校正)，原封不动保持输入色数据的色彩平衡进行显示。

如图1所示，该图像显示装置包括以下部件。首先，色调校正部件12使用被存储在色调分布记录部件11中的‘色调分布’，对彩色图像的输入色数据的色调进行校正。而显示部件1是显示由色调校正部件12进行了色调校正的色数据的液晶显示器。

此外，色调分布生成部件10将校正前的信号输入到显示部件1，通过基于由分光测色计4对输出光进行测量所得的测色值(CIE-XYZ、器件独立色)的运算，将显示部件1的色调特性作为‘色调分布’而生成。色调分布记录部件11对生成的色调分布进行记录，向色调校正部件12输出色调分布。

如图2所示，色调分布生成部件10包括以下部件。首先，矩阵系数生成部件14通过基于显示部件1显示的白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值(CIE-XYZ)来求解联立方程式，从而输出矩阵系数K(kij)。而矩阵运算部件13将矩阵系数K与红、绿、蓝的各色调信号R(i)、G(i)、B(i)(i为1～n；n为色调数)相对的测色值(X(i)、Y(i)、Z(i))进行积算，作为色调分布而输出。

而且，如图3所示，本发明的‘色调分布’是表示被显示的光的光强与RGB各信号电平(这里，被归一化为0-255)的关系的色调分布。即，色调分布表示显示部件1单体的色调特性。

彩色图像的输入色数据通过色调校正部件12进行校正，以使显示部件1输出的RGB各色调均匀，并且有与CRT等相同的伽马曲线。首先，输入色根据下式被校正为图4(a)那样的作为目标的伽马曲线。

[式1]

在本方式中，将目标伽马设定为2.2。这是因为多数的CRT的伽马为2.2，因而与其一致。接着，被伽马校正过的数据通过图4(b)的曲线表现的函数f而被变换，从色调校正部件12输出。

[式2]

这里，图4(b)的曲线是对图3的色调分布的输入和输出进行替换的曲线。即，通过进行显示部件1单体的色调特性的逆变换，使RGB各色调均匀。实际的色调分布为离散值的色调分布，所以函数f用多项式近似、或对分布形成检查表的插补运算来表示。

因此，该色调分布在对色彩进行校正上具有重要的意义。下面，详细说明色调分布生成部件10的动作。

首先，将没有被校正的RGB各色调信号(0-255)、白色、三基色(红、绿、蓝)输入到显示部件1。接着，用分光测色计4对显示的颜色进行测色，如图2所示，输入到色调分布生成部件10。矩阵系数生成部件14通过求解以白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值(CIE-XYZ)为条件的联立方程式，按照下式输出对Rlinear、Glinear、Blinear信号和(CIE-XYZ)值进行一对一映射的矩阵(kij)。这里，Rlinear、Glinear、Blinear被归一化为‘0’至‘1’。

[式3]

$\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{Linear}}\\ G_{\mathrm{Linear}}\\ B_{\mathrm{Linear}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{k}_{11}& k_{12}& k_{13}\\ k_{21}& k_{22}& k_{23}\\ k_{31}& k_{32}& k_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]$

设输入的R色调信号的测色值为(Xr(i)、Yr(i)、Zr(i))，G色调信号的测色值为(Xg(i)、Yg(i)、Zg(i))，B色调信号的测色值为(Xb(i)、Yb(i)、Zb(i))，矩阵运算部件13进行(式4)、(式5)、(式6)的运算，输出色调分布。这里，i取1～n的值，n为色调数据数。即，(式4)、(式5)、(式6)的输出与图3的光强对应。

[式4]

R_Linear(i)＝k₁₁×X_r(i)+k₁₂×Y_r(i)+k₁₃×Z_r(i)

[式5]

G_Linear(i)＝k₂₁×X_g(i)+k₂₂×Y_g(i)+k₂₃×Z_g(i)

[式6]

B_Linear(i)＝k₃₁×X_b(i)+k₃₂×Y_b(i)+k₃₃×Z_b(i)

与根据亮度Y来计算光强的现有技术相比，在本方式中，不仅Y，而且X、Z的值也作为条件，通过由(式3)的显示部件1的三基色特性求出的变换函数而确定相对于CIE-XYZ的光强的加权，换句话说，确定相对于CIE-XYZ的光强的贡献率。即，根据图14的等色函数，由光的宽波长区域来计算基于人的视觉特性的光强。

将灰度标度输入到本方式的图像显示装置，并对输出光进行测量的一例示于图5。方式1的特性(c)为色温(＝6000K)且大致一定。即，可知与通过亮度(Y)进行色调校正的现有技术相比，色温均匀。

在实施方式1中，具有以下效果。

(效果1)在仅用亮度(Y)的色调校正中，在LCD等光的透过率因波长而不同的器件中，难以使RGB的色调均匀，产生灰度标度的色温上升。在本方式中，通过采用根据器件特性确定的矩阵系数和CIE-XYZ值来确定作为色调校正的重要参数的色调分布，从而可以使RGB的色调均匀。因此，可以减少灰度标度的色温上升。

(效果2)由于色调特性在RGB中变得均匀，所以能够改善肤色等自然图像的色再现性。

(效果3)由于色调分布根据显示部件的特性被唯一地确定，所以在色调调整上不需要作业者熟练掌握，对于各式各样的LCD器件特性，都可以进行稳定的调整。

本方式可以如下变更。

(变更点1)显示部件为LCD，但也可以是投射器等光的透过率因波长而不同的器件。

(变更点2)在CRT等光的透过率不因波长而变化的显示器中，由于也将宽范围的波长作为色调特性来反映，所以与仅用亮度(Y)的色调校正相比，变换噪声被减轻。

(变更点3)器件依存色可以为CMY，也可以大于或等于四基色。

(变更点4)在(式4)、(式5)、(式6)的输出最大值不完全一致为‘1’，存在百分之几的误差时，也可以进行归一化，以使最小值为‘0’、最大值为‘1’。

(实施方式2)

下面，用图6至图7来说明实施方式2。以下，为了避免重复，省略说明与实施方式1相同的方面。

如图6所示，实施方式2与实施方式1的不同方面是，在色调分布生成部件20中，除了没有被校正的RGB各色调信号(0-255)、白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值以外，还以黑色分量的测色值作为条件。

这里所谓的‘黑色分量的测色值’是输入信号为‘0’时的测色值。其中，在LCD中，即使输入信号为‘0’，测色值的亮度(Y)一般也因透过型LCD的背光漏光或反射型LCD的表面反射光等的影响而不为‘0’。

图6表示色调分布生成部件20的内部部件。第一减法部件15从白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值中减去黑色分量的测色值，并输出到矩阵系数生成部件14。第二减法部件16从没有被校正的RGB各色调信号(0-255)的测色值中减去黑色分量的测色值，并输出到矩阵运算部件13。矩阵系数生成部件14和矩阵运算部件13的动作除了以从减法部件15、16输出的值作为输入以外，与实施方式1相同。

矩阵系数生成部件14通过以从白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值(CIE-XYZ)中减去黑色分量的(CIE-XYZ)(Xk、Yk、Zk)所得的值作为条件，来求解联立方程式，根据下式，输出对Rlinear、Glinear、Blinear信号和CIE-XYZ进行一对一映射的矩阵(kij)。其中，Rlinear、Glinear、Blinear被归一化为‘0’至‘1’。

[式7]

设输入的R色调信号的测色值为(Xr(i)、Yr(i)、Zr(i))，G色调信号的测色值为(Xg(i)、Yg(i)、Zg(i))，B色调信号的测色值为(Xb(i)、Yb(i)、Zb(i))，则矩阵运算部件13进行(式4)、(式5)、(式6)的运算，输出色调分布。其中，i取1～n的值，n为色调数据。

[式8]

R_Linear(i)＝k’₁₁×(X_r(i)-X_k)+k’₁₂×(Y_r(i)-Y_k)+k’₁₃×(Z_r(i)-Z_k)

[式9]

G_Linear(i)＝k’₂₁×(X_g(i)-X_k)+k’₂₂×(Y_g(i)-Y_k)+k’₂₃×(Z_g(i)-Z_k)

[式10]

B_Linear(i)＝k’₃₁×(X_b(i)-X_k)+k’₃₂×(Y_b(i)-Y_k)+k’₃₃×(Z_b(i)-Z_k)

在图5的信号电平低时(信号电平小于或等于50)，即使是方式1的特性(c)，色温稍微上升的原因在于，因蓝色占优势(即不是完全的黑色)而被认为黑色分量。在信号电平低时，由于发光强度小，所以容易受到微小的黑色分量的发光强度的影响。

在实施方式2中，除了实施方式1的效果以外，还具有以下效果。

(效果1)在本方式中，通过新设置减法部件15、16，从而排除透过型LCD的背光漏光、及反射型LCD的表面反射光等的影响，如图7所示，即使在信号电平低的区域，也可以减少灰度标度的色温变化。

本方式可以如下变更。

(变更点1)显示部件1为LCD，但也可以是投射器等光的透过率因波长而不同的器件。

(变更点2)在CRT等光的透过率不因波长而变化的显示器中，由于也将宽范围的波长作为色调特性来反映，所以与仅用亮度(Y)的色调校正相比，变换噪声被减轻。

(变更点3)器件依存色可以为CMY，也可以大于或等于四基色。

(变更点4)在(式8)、(式9)、(式10)的输出最大值不完全一致为‘1’，存在百分之几的误差时，也可以进行归一化，以使最小值为‘0’、最大值为‘1’。

(实施方式3)

下面，用图8来说明实施方式3。以下，为了避免重复，省略说明与实施方式2相同的方面。

实施方式3与实施方式2的不同在于，在色调分布生成部件30中，以没有校正的RGB各色调信号(0-255)和黑色分量的测色值为条件，并且省略矩阵系数运算部件，进行运算的简化。

随着显示部件1的RGB的色纯升高，(式7)的矩阵系数的对角分量比其他分量大。本方式的色调分布生成部件30根据(式11)、(式12)、(式13)的简略式而输出色调分布。即，X归一化部件18a进行(式11)的运算，输出红色的色调分布。Y归一化部件18b进行式(12)的运算，输出绿色的色调分布。而Z归一化部件18c进行式(13)的运算，输出蓝色的色调分布。

[式11]

R_Linear(i)＝(X_r(i)-X_k)/(X_r(n)-X_k)

[式12]

G_Linear(i)＝(Y_g(i)-Y_k)/(Y_g(n)-Y_k)

[式13]

B_Linear(i)＝(Z_b(i)-Z_k)/(Z_b(n)-Z_k)

但是，显示部件1的RGB色纯低的情况，或显示CMY色的情况，由于色调生成误差变大，所以期望采用实施方式1或2的方法。

在实施方式3中，除了实施方式1的效果以外，还具有以下效果。

(效果1)在本方式中，通过由简易的处理而生成色调分布，可以削减运算量，也容易安装在系统资源缺乏的信息处理装置上。

(实施方式4)

下面，用图9说明实施方式4。本方式的色变换装置为了在某一显示器件上忠实地再现有意图的颜色，而将用器件独立色(CIE-XYZ)表现的第一色数据变换为用某一显示器件的器件依存色(红(R)、绿(G)、蓝(B))表现的第二色数据。

如图9所示，该色变换装置包括以下部件。首先，在黑色分量记录部件31中，存储某一显示器件的黑色的测色值。黑色校正部件32从输入值(器件独立色)中减去黑色分量记录部件31的测色值(CIE-XYZ)。色调分布生成部件20与实施方式2是同样的，将矩阵系数生成部件14生成的矩阵系数存储在矩阵系数记录部件33中，将矩阵运算部件13输出的色调分布存储在色调分布记录部件34中。矩阵运算部件35使用被存储在矩阵系数记录部件33中的矩阵系数，将来自黑色分量校正部件32的输出变换为某一显示器件依存色(RGB信号)。色调校正部件36使用被存储在色调分布记录部件34中的色调分布，对来自矩阵运算部件35的输出进行色调校正，输出某一显示器件的器件依存色的数据(RGB数据)。

下面，说明本方式的色变换装置的动作。黑色分量校正部件32根据下式，从器件独立色的数据(CIE-XYZ数据)中减去某一显示器件的黑色分量(Xk、Yk、Zk)，并将其结果作为(X’、Y’、Z’)输出。

[式14]

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\text{'}}\\ Y^{\text{'}}\\ Z^{\text{'}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}X-X_k\\ Y-Y_k\\ Z-Z_k\end{array}\right]$

接着，矩阵运算部件35使用被存储在矩阵系数记录部件33中的矩阵系数K，根据下式，将黑色分量校正部件32的输出值(X’、Y’、Z’)变换为某一显示器件的RGB光强(Rlinear、Glinear、Blinear)。

[式15]

最后，色调校正部件36使用被存储在色调分布记录部件34中的色调分布，根据下式，对RGB光强(Rlinear、Glinear、Blinear)进行变换(即，色调特性的校正)，并且其输出(R、G、B)成为色变换装置的输出。

[式16]

$\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{f}_r\left(R_{\mathrm{Linear}}\right)\\ f_g\left(G_{\mathrm{Linear}}\right)\\ f_b\left(B_{\mathrm{Linear}}\right)\end{array}\right]$

在实施方式4中，具有以下效果。

(效果1)在仅用亮度(Y)的色调校正中，在LCD等光的透过率因波长而有所不同的器件中，难以使RGB的色调均匀，产生灰度标度的色温上升。在本方式中，通过使用基于器件特性确定的矩阵系数和CIE-XYZ值来确定作为色调校正的重要参数的色调分布，从而可以使RGB的色调均匀。因此，可以减少灰度标度的色温上升。

(效果2)此外，由于色调特性在RGB中变得均匀，所以可以改善肤色等的自然图像的色再现性。

(效果3)此外，由于色调分布根据器件特性而被唯一地确定，所以在色调调整上不需要作业者的熟练，对于各式各样的LCD器件，可以进行稳定的调整。

(效果4)此外，通过设有黑色分量校正部件32，排除了透过型LCD的背光漏光、反射型LCD的表面反射光等的影响，并可以减少信号电平低时的灰度标度的色温变化。

(效果5)通过使用以减去了黑色分量的测色值为条件求出的矩阵系数，进行矩阵运算，从而有意图的颜色和显示器件上实际显示的颜色的误差变小。

本方式可以如下变更。

(变更点1)显示器件只要是LCD、CRT等显示彩色图像的器件就可以，不限定于特定的器件。

(变更点2)本方式是色变换装置，但分布生成部件、实际上对彩色图像进行变换的黑色分量校正部件、矩阵运算部件、色调校正部件作为其他装置构成也可以。这种情况下，对于各式各样的显示器件，只要预先存储一一对应的器件分布(黑色分量、矩阵系数、色调分布的设置)组，则在将各式各样的显示器件连接到色变换系统的情况下，仅替换输入对应的器件分布就可以。

(变更点3)器件依存色也可以为CMY。

(实施方式5)

下面，用图10说明实施方式5。本方式的色彩模拟装置将对第一显示器件的输入色数据(R1、G1、B1)(第一显示器件的器件依存色)变换为对第二显示器件的输入色数据(R2、G2、B2)(第二显示器件的器件依存色)，以便将显示于第一显示器件的颜色模拟显示在第二显示器件上。

色彩模拟装置例如可适用于以下的状况。即，第一显示器件是作为开发对象的携带电话终端的LCD，尽管其规格(特别是器件依存色)是已知的，但LCD本身还不能到手。另一方面，存在第二显示器件是开发者使用的计算机的LCD，该器件依存色是已知的情况等。此时，如果开发者使用该色彩模拟装置，则可以使用开发者的计算机(第二显示器件)来实施对第一显示器件的LCD(未到手)的色再现性的评价。不用说，本例不限于将本方式的色彩模拟装置的用途限定于上述情况。

如图10所示，该色彩模拟装置可大致分为输入级100和输出级200。首先，输入级100将原来应该输入到第一显示器件的色数据的第一显示器件依存色的色数据(R1、G1、B1)变换为器件独立色的数据(CIE-XYZ)。而输出级200将器件独立色的数据(CIE-XYZ)变换为第二显示器件的器件依存色的色数据(R2、G2、B2)，并输出到第二显示器件。由此，可以在第二显示器件上模拟显示第一显示器件上的颜色。黑色分量校正部件32对于从输入级100输出的数据，对第一显示器件的黑色分量和第二显示器件的黑色分量的差异进行校正，并输出到输出级200。

此外，如图10所示，输出级200包括矩阵运算部件35、色调校正部件36、第二分布生成部件20、第二黑色分量记录部件31、第二矩阵系数记录部件33、第二色调分布记录部件34。由于它们与实施方式4的矩阵运算部件35、色调校正部件36、分布生成部件20、黑色分量记录部件31、矩阵系数记录部件33、色调分布记录部件34相同，所以省略说明。

而输入级100包括色调逆校正部件41、逆矩阵运算部件42、第一分布生成部件43、第一黑色分量记录部件44、第一矩阵系数记录部件45、第一色调分布记录部件46。色调逆校正部件41，其运算参数有所不同，但相当于色调校正部件36的逆变换。同样，逆矩阵运算部件42，运算参数有所不同，但相当于矩阵运算部件35的逆变换。第一分布生成部件43、第一黑色分量记录部件44、第一矩阵系数记录部件45、第一色调分布记录部件46，以第一显示器件的器件特性作为输入，这一点与输出级200有所不同，但各自的动作及内容与输出级200的动作和内容相同。

以下，说明本方式的色彩模拟装置的动作。本来应该输入到第一显示器件、作为第一显示器件的依存色的色数据(R1、G1、B1)被输入到输入级100。色数据(R1、G1、B1)通过色调逆校正部件41按照下式被色调校正，作为输出值(R1_linear、G1_linear、B1_linear)被输出。

[式17]

$\left[\begin{array}{c}{R}_{1\_\mathrm{Linear}}\\ G_{1\_\mathrm{Linear}}\\ B_{1\_\mathrm{Linear}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{f_{1\_r}}^{-1}\left(R_1\right)\\ {f_{1\_g}}^{-1}\left(G_1\right)\\ {f_{1\_b}}^{-1}\left(B_1\right)\end{array}\right]$

其中，f1_r-1、fl_g-1、f1_b-1是由存储于第一色调分布记录部件46的色调分布确定的逆函数。

接着，输出值(R1_linear、G1_linear、B1_linear)由逆矩阵变换部件42按照下式作为器件独立色(X、Y、Z)被输出。

[式18]

其中，K’_1-1是存储于第一矩阵系数记录部件45的逆矩阵系数。

器件独立色(X、Y、Z)通过由黑色分量校正部件32，按照下式与存储于第一黑色分量记录部件44的第一显示器件的黑色分量(X_{1_k}、Y_{1_k}、Z_{1_k})相加，减去存储于第二黑色分量记录部件31的第二显示器件的黑色分量(X_{2_k}、Y_{2_k}、Z_{2_k})，从而作为输出值(X’、Y’、Z’)被输出到输出级200。再有，输出值(X’、Y’、Z’)是器件独立色。

[式19]

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\text{'}}\\ Y^{\text{'}}\\ Z^{\text{'}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}X+X_{1\_k}-X_{2\_k}\\ Y+Y_{1\_k}-Y_{2\_k}\\ Z+Z_{1\_k}-Z_{2\_k}\end{array}\right]$

接着，矩阵运算部件35使用被存储在第二矩阵系数记录部件33中的矩阵系数K’2，按照下式，将器件独立色(X’、Y’、Z’)变换为第二显示器件的RGB光强(R2_linear、G2_linear、B2_linear)。再有，RGB光强(R2_linear、G2_linear、B2_linear)是第二显示器件的器件依存色。

[式20]

最后，色调校正部件36使用被存储在色调分布记录部件34中的色调分布，根据下式，对RGB光强(R2_linear、G2_linear、B2_linear)的色调特性进行校正，色彩模拟装置输出第二显示器件的器件依存色的色数据(R2、G2、B2)。

[式21]

$\left[\begin{array}{c}{R}_2\\ G_2\\ B_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{f}_r\left(R_{2\_\mathrm{Linear}}\right)\\ f_g\left(G_{2\_\mathrm{Linear}}\right)\\ f_b\left(B_{2\_\mathrm{Linear}}\right)\end{array}\right]$

在实施方式5中，具有以下效果。

(效果1)在仅用亮度(Y)的色调校正中，在LCD等光的透过率因波长而有所不同的器件中，难以忠实地模拟GB的色调，产生灰度标度的色温上升。在本方式中，通过使用基于器件特性确定的矩阵系数和CIE-XYZ值来确定作为色调校正的重要参数的色调分布，从而在显示器件上可忠实地再现输入端的色调特性。

(效果2)此外，由于色调分布根据器件特性而被唯一地确定，所以不需要作业者的熟练，对于各式各样的LCD器件特性，可以进行稳定的色再现。

(效果3)此外，通过设有黑色分量校正部件，在显示器件上可忠实地再现透过型LCD的背光漏光、反射型LCD的表面反射光等的影响。

(效果4)即使在目标显示器件(第一显示器件)不能到手的状态下，如果知道其规格(器件依存色等)，则在其他显示器件(第二显示器件)上，高精度地进行色再现性的评价。

(效果5)通过使用以减去了黑色分量的测色值为条件求出的矩阵系数，进行矩阵运算，从而实际上输出到第一显示器件的颜色和第二显示器件上模拟的颜色的误差变小。

本方式可以如下变更。

(变更点1)显示器件只要是LCD、CRT等显示彩色图像的器件就可以，不限定于特定的器件。

(变更点2)器件依存色也可以为CMY。

(实施方式6)

以下，参照图11至图12来说明本方式的图像显示装置。

本方式的图像显示装置对彩色图像的输入色数据(器件依存色)进行色调校正并显示。简单来说，通过显示部件的色调特性的逆变换(校正)，将输入色数据的色彩平衡保持原样并显示。

如图11所示，该图像显示装置包括以下部件。首先，色调校正部件12对彩色图像的输入色数据的色调进行校正。而显示部件1是显示由色调校正部件12进行了色调校正的色数据的液晶显示器。

色调校正部件12的特性以满足以下条件来确定。

(条件)：使各分量相同的色数据(测试数据)作为输入色数据被输入到色调校正部件12时，如果色调校正部件12的输出值(测试校正色数据)被输入到评价函数生成部件40，则评价函数生成部件40的输出值(评价数据)的各分量相等。

在图14的例子中，测试色数据(R、G、B)＝(128、128、128)被输入到色调校正部件12，色调校正部件12将测试校正数据(R’、G’、B’)＝(90、128、150)输入到评价函数生成部件40。此时，评价函数生成部件40输出的评价数据(RX、GX、BX)＝(0.25、0.25、0.25)的各分量完全相等。

参照图12来说明评价函数生成部件40生成的评价函数。

如图3所示，该评价函数对RGB各信号电平(这里，被归一化为0-255)和被显示的光的光强(这里，被归一化为0-1)的关系进行定义。换句话说，评价函数表示显示部件1单体的色调特性。

如图15所示，没有校正的RGB各色调信号(0-255)、白色、三基色(红、绿、蓝)被输入到显示部件1。

接着，分光测色仪4对显示的颜色进行测色，将其结果输出到评价函数生成部件40。

评价函数生成部件40求解以白色、三基色(红、绿、蓝)的测色值(CIE-XYZ)为参数的联立方程式，根据下式来求对Rlinear、Glinear、Blinear信号和(CIE-XYZ)值进行一对一映射的矩阵K(kij)。其中，Rlinear、Glinear、Blinear被归一化为‘0’至‘1’。

[式22]

$\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{Linear}}\\ G_{\mathrm{Linear}}\\ B_{\mathrm{Linear}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{k}_{11}& k_{12}& k_{13}\\ k_{21}& k_{22}& k_{23}\\ k_{31}& k_{32}& k_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]$

设输入的R色调信号的测色值为(Xr(i)、Yr(i)、Zr(i))，G色调信号的测色值为(Xg(i)、Yg(i)、Zg(i))，B色调信号的测色值为(Xb(i)、Yb(i)、Zb(i))。此时，评价函数生成部件40根据(式23)、(式24)、(式25)进行运算，确定评价函数的输出值。其中，i取1～n的值，n为色调数据。即，(式23)、(式24)、(式25)的输出成为与(实施方式1)的图3的光强相同的值。

[式23]

R_Linear(i)＝k₁₁×X_r(i)+k₁₂×Y_r(i)+k₁₃×Z_r(i)

[式24]

G_Linear(i)＝k₂₁×X_g(i)+k₂₂×Y_g(i)+k₂₃×Z_g(i)

[式25]

B_Linear(i)＝k₃₁×X_b(i)+k₃₂×Y_b(i)+k₃₃×Z_b(i)

即，与根据亮度Y来评价色调特性的现有技术相比，在本方式中，不仅通过反映Y的值，还通过反映X、Z的值的评价函数来进行评价。

在实施方式6中，具有以下效果。

(效果1)如果仅根据对亮度(Y)进行评价而确定色调的色调校正，则在LCD等光的透过率因波长而有所不同的器件中，难以使RGB的色调均匀，容易产生灰度标度的色温上升。在本方式中，通过使用了器件特性、(CIE-XYZ值)的X、Y、Z的其中一个的评价函数，来确定色调校正量，所以可以使RGB的色调均匀。因此，可以减少灰度标度的色温上升。

根据本发明，色温稳定并且中间色调的色再现性提高。例如，可以高质量地显示肤色等的自然图像。

Claims (18)

1.一种彩色图像显示装置，包括：

色调校正部件，对输入色数据(器件依存色，下同)的色调使用色调分布进行校正并生成校正色数据(器件依存色，下同)；

显示部件，进行校正色数据的显示；

色调分布存储部件，存储所述显示部件的色调分布；以及

色调分布生成部件，通过基于所述显示部件的测色值(器件独立色，下同)的至少三属性进行的运算，生成被存储在所述色调分布存储部件中的色调分布。

2.如权利要求1所述的彩色图像显示装置，其中，所述色调分布生成部件包括：

矩阵系数生成部件，根据使所述显示部件显示器件依存色的基色、白色、黑色时的测色值，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数；以及

矩阵运算部件，将矩阵系数与器件依存色的基色对应的测色值的积算所得的值作为该基色的色调分布来输出。

3.如权利要求1所述的彩色图像显示装置，其中，所述色调分布生成部件包括：

减法部件，从显示器件依存色的基色被显示时的测色值中减去使所述显示部件显示黑色时的测色值；

矩阵系数生成部件，根据所述减法部件的输出，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数；以及

矩阵运算部件，将矩阵系数与从所述减法部件输出的器件依存色的基色的输出值进行积算所得值作为该基色的色调分布而输出。

4.如权利要求1所述的彩色图像显示装置，其中，所述色调分布生成部件包括：

减法部件，从使所述显示部件显示器件依存色的基色时的测色值中减去使所述显示部件显示黑色时的测色值；以及

归一化部件，将对从所述减法部件输出的器件依存色的基色的输出值进行了归一化的值作为该基色的色调分布来输出。

5.一种彩色图像显示装置，包括：色调校正部件，对输入色数据(器件依存色)的色调进行校正；以及显示部件，进行校正色数据的显示，其中：

对将从使各分量相同的色数据(测试色数据，下同)作为所述输入色数据时的所述色调校正部件输出的值(测试校正数据，下同)进行校正，以使在输入到通过基于所述显示部件的测色值的至少三属性的运算所获得的评价函数时所输出的值(评价数据，下同)在各分量中相等。

6.如权利要求5所述的彩色图像显示装置，其中，所述显示部件的测色值是从器件依存色的三基色被显示时的测色值中减去使所述显示部件显示黑色时的测色值所得的值。

7.一种色变换装置，将以器件独立色表现的第一色数据变换为以某一显示器件的器件依存色表现的第二色数据，所述色变换装置包括：

第一减法部件，从所述第一色数据中减去使所述显示器件显示黑色时的测色值；

第二减法部件，从使显示器件依存色的基色被所述显示器件显示时的测色值中减去使所述显示器件显示黑色时的测色值；

矩阵系数生成部件，根据所述第二减法部件的输出值，生成将所述显示器件的测色值和器件依存色进行一对一映射的矩阵系数；

色调分布生成部件，通过基于所述显示部件的测量值的至少三属性的运算而生成色调分布；

矩阵运算部件，将矩阵系数与所述第一减法部件的输出值进行积算；以及

色调校正部件，对所述矩阵运算部件的输出值用色调分布进行校正并生成第二色数据。

8.一种色彩模拟装置，将第一显示器件上的颜色模拟显示在第二显示器件上，所述色彩模拟装置包括：

将输入色数据变换为器件独立色的部件；

黑色分量校正部件，将所述第一显示部件的黑色的测色值与变换后的器件独立色相加并减去所述第二显示器件的黑色的测色值；

减法部件，从使所述第二显示器件显示所述第二显示器件的器件依存色的基色时的测色值中减去所述第二显示器件的黑色的测色值；

矩阵系数生成部件，根据所述减法部件的输出值而生成对器件独立色和所述第二显示器件的器件依存色进行一对一映射的矩阵系数；

矩阵运算部件，使用矩阵系数将所述黑色分量校正部件的输出值变换为所述第二显示器件的器件依存色；

色调分布生成部件，通过基于所述第二显示器件的测色值的至少三属性的运算而生成色调分布；以及

色调校正部件，使用色调分布对所述矩阵运算部件的输出值进行校正。

9.如权利要求8所述的色彩模拟装置，其中，将所述器件依存色变换为器件独立色的部件包括：

第一色调分布生成部件，通过基于所述第一显示器件的测色值的至少三属性的运算而生成第一色调分布；

色调逆校正部件，使用第一色调分布的逆特性来对输入色数据进行校正；

第一减法部件，从使所述第一显示器件显示所述第一显示器件的器件依存色的基色时的测色值中减去所述第一显示器件的黑色的测色值；以及

第一矩阵系数生成部件，根据所述第一减法部件的输出值，生成将所述第一显示器件的器件依存色一对一映射为器件独立色的第一矩阵系数；以及

逆矩阵运算部件，使用第一矩阵系数变换所述色调逆校正部件的输出值，并作为变换后的器件独立色而输出。

10.一种彩色图像显示方法，包括：

通过基于显示部件的测色值(器件独立色，下同)的至少三属性的运算，生成色调分布的色调分布生成步骤；以及

对输入色数据(器件依存色，下同)的色调使用生成的所述色调分布进行校正并生成校正色数据(器件依存色，下同)的色调校正步骤。

11.如权利要求10所述的彩色图像显示方法，其中，所述色调分布生成步骤包括：

根据使所述显示部件显示器件依存色的基色、白色、黑色时的测色值，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数的矩阵系数生成步骤；以及

将矩阵系数与器件依存色的基色对应的测色值进行积算所得的值作为该基色的色调分布而输出的矩阵运算步骤。

12.如权利要求10所述的彩色图像显示方法，其中，所述色调分布生成步骤包括：

从显示器件依存色的基色时的测色值中减去使所述显示部件显示黑色时的测色值的减法步骤；

根据所述减法步骤的输出，生成对测色值和输入色数据(器件依存色)进行一对一映射的矩阵系数的矩阵系数生成步骤；以及

将矩阵系数与从所述减法步骤输出的器件依存色的基色的输出值进行积算所得的值作为该基色的色调分布而输出的矩阵运算步骤。

13.如权利要求10所述的彩色图像显示方法，其中，所述色调分布生成步骤包括：

从使所述显示部件显示器件依存色的基色时的测色值中减去使所述显示部件显示黑色时的测色值的减法步骤；以及

将从所述减法步骤输出的器件依存色的基色输出值进行归一化所得的值作为该基色的色调分布而输出的归一化步骤。

14.一种彩色图像显示方法，包括：对输入色数据(器件依存色)的色调进行校正，并生成校正色数据(器件依存色)的色调校正步骤；以及将校正色数据显示在显示部件上的显示步骤，其中：

对将从使各分量相同的色数据(测试色数据，下同)作为所述输入色数据时的所述色调校正部件输出的值(测试校正数据，下同)进行校正，以使在输入到通过基于所述显示部件的测色值的至少三属性的运算所获得的评价函数时所输出的值(评价数据，下同)在各分量中相等。

15.如权利要求14所述的彩色图像显示方法，其中，所述显示部件的测色值是从显示器件依存色的三基色时的测色值中减去在所述显示步骤中显示黑色时的测色值所得的值。

16.一种色变换方法，将以器件独立色表现的第一色数据变换为以某一显示器件的器件依存色表现的第二色数据，该方法包括：

第一减法步骤，从所述第一色数据中减去使所述显示器件显示黑色时的测色值；

第二减法步骤，从使所述显示器件在器件依存色的基色被显示时的测色值中减去使所述显示器件显示黑色时的测色值；

矩阵系数生成步骤，根据所述第二减法步骤的输出值，生成对所述显示步骤的测色值和器件依存色进行一对一映射的矩阵系数；

色调分布生成步骤，通过基于所述显示器件的测量值的至少三属性的运算而生成色调分布；

矩阵运算步骤，对矩阵系数与所述第一减法步骤的输出值进行积算；以及

色调校正步骤，对所述矩阵运算步骤的输出值使用色调分布进行校正并生成第二色数据。

17.一种色彩模拟方法，将第一显示器件上的颜色模拟显示在第二显示器件上，该方法包括：

将输入色数据变换为器件独立色的步骤；

黑色分量校正步骤，将所述第一显示器件的黑色的测色值与变换后的器件独立色相加并减去所述第二显示器件的黑色的测色值；

减法步骤，从使所述第二显示部件显示所述第二显示器件的器件依存色的基色时的测色值中减去所述第二显示器件的黑色的测色值；

矩阵系数生成步骤，根据所述减法步骤的输出值而生成对器件独立色和所述第二显示器件的器件依存色进行一对一映射的矩阵系数；

矩阵运算步骤，使用矩阵系数将所述黑色分量校正步骤的输出值变换为所述第二显示器件的器件依存色；

色调分布生成步骤，通过基于所述第二显示器件的测色值的至少三属性的运算而生成色调分布；以及

色调校正步骤，使用色调分布对所述矩阵运算步骤的输出值进行校正。

18.如权利要求17所述的色彩模拟方法，其中，将所述输入色数据变换为器件独立色的步骤包括：

第一色调分布生成步骤，通过基于所述第一显示器件的测色值的至少三属性的运算而生成第一色调分布；

色调逆校正步骤，使用第一色调分布的逆特性对输入色数据进行校正；

第一减法步骤，从使所述第一显示器件显示所述第一显示器件的器件依存色的基色时的测色值中减去所述第一显示器件的黑色的测色值；

第一矩阵系数生成步骤，根据所述第一减法步骤的输出值，生成对所述第一显示器件的器件依存色进行一对一映射为器件独立色的第一矩阵系数；以及

逆矩阵运算步骤，使用第一矩阵系数对所述色调逆校正步骤的输出值进行变换，并作为变换后的器件独立色而输出。

Images