TWI536336B - 液晶顯示器的自我影像校正裝置及方法 - Google Patents

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郭智偉
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Description

液晶顯示器的自我影像校正裝置及方法
本發明係屬於顯示器影像校正技術領域，尤指涉及一種液晶顯示器的自我影像校正裝置及方法，進而達到節省人力資源，並且可縮短整體維修、製造工程者。
按，在一般顯示器影像校正技術領域中可分為硬體校正、軟體校正兩類，硬體校正為將調整過的資料儲存在顯示器內部的儲存裝置，軟體校正為利用色彩描述檔(ICC Profile)經過電腦的作業系統來達到影像校正的目的。
傳統的顯示器校正不論是硬體或軟體校正皆需要利用外部裝置如電腦、色度計等設備，以及校正顯示器所需要的專業軟體，在部分的場合下架設以上所提到的外部裝置並不方便，如埋設好的牆面顯示器、手術室中的顯示器等等。尤其在頻繁使用及影像需維持標準要求極高的醫療體系設備中，對於維護成本上來說外部裝置以及專業的軟體也都是一筆不小的開銷。
然而，因為每一顯示器面板在製作時存在些微差異，即使物理特性稍有出入，呈現最大亮度也不一致。再經過伽瑪校正、色溫補償之後亮度差異更加明顯。尤其使用頻率高且需精準顯示色相之醫療體系，更需維持高標準基準值以便提供醫生作為正確判斷依據。
先前技術台灣專利公開第200627369號中，也只提供一種調整影像色溫之方法，係以透過電子電路的實體特性來記錄影像等。
[專利文獻1]台灣專利公開第200627369號
為有效解決上述問題，本發明係利用光感測器並配合顯示器 上所設置的感測元件，只要在出廠時校正好光感測器，便可以達到不需要任何外部裝置與軟體設置的顯示器獨立自我影像校正的功能。可以適用於在不方便架設外部裝置的場合以及降低顯示器校正維護的成本。
本發明之主要目的，係提供一種液晶顯示器的自我影像校正方法，所述校正方法是依靠所述顯示器上所設置的前方光感測器對顯示器的灰階度和色溫進行校正，所述光感測器在應用前需要預先校正。以維護穩定一致基準值。
進一步地，所述方法具體包括以下步驟：(1)架設顯示器前方光感測器；(2)使用校正參考裝置校驗前方光感測器；(3)前方光感測器對顯示器的伽瑪值和色溫進行校正。
本發明還提供一種液晶顯示器的自我影像校正裝置，所述校正裝置包括前方光感測器、校正參考裝置，所述前方光感測器設置在液晶顯示器面板前，所述校正參考裝置設置在液晶顯示器的中間位置，所述校正參考裝置與所述顯示器連接至電腦，所述前方光感測器用於對所述顯示器的灰階度和色溫進行校正，所述校正參考裝置用於對前方光感測器進行預先校正。
本發明揭露有益效果：在於出廠時對安裝的光感測器進行預先影像校正，並應用校正後的光感測器直接對顯示幕的灰階度及色溫進行調整，安裝簡單，能有效檢測校正顯示器圖像。
1‧‧‧顯示器
2‧‧‧前方光感測器
3‧‧‧校正參考裝置
4‧‧‧測試畫面
圖1係為本發明校正前方光感測器校正示意圖；圖2係為本發明前方光感測器自我校正示意圖。
本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據以下請參閱附圖和具體實施方法對本發明作進一步闡述，請參閱圖1及圖2。
本發明包括以下三個步驟之流程圖及流程示意圖。
第一步驟：架設顯示器前方光感測器
將前方光感測器2設置在液晶顯示器1面板前，可以避免液晶顯示器面板衰退所導致的亮度衰減等因素，能夠獲得更精確的測量資料。
第二步驟：校驗前方光感測器，並實施以下方法取得測量後資料，與校正參考裝置進行比較獲得差異，若差異小於誤差範圍Delta E(2000)<5，則屬校正成功。
一、架設色度計或光譜儀於顯示器的適當位置作為校正參考裝置3；
二、將顯示器1及校正參考裝置3連接至電腦上；
三、顯示器1亮度調整至使用範圍最低值，並顯示全黑之測試畫面。等待亮度穩定後，此時光感測器2量測出Red、Green、Blue三通 道的測量值為，同時校正參考裝置3所量測到的色度空間座標x、y及 亮度(明度)Y等資料為。
四、顯示器1顯示測試畫面4，校正參考裝置3測量色度空間座標x，y以及亮度(明度)Y等資料，並將測量獲得的資料儲存，同時前方光感測器測量到Red、Green、Blue值以及Clear Channel(無干擾通道)資料，並將該測量獲得的資料儲存；應用測試畫面為rgb=(255 0 0)、rgb=(0 255 0)、rgb=(0 0 255) 三張測試畫面，校正參考裝置所測量到的資料為三組資料， 其對應的前方光感測器所測量出的資料為。
五、應用色度空間與色刺激值的關係方程式，其中公式中的x，y為色度空間座標，X，Y，Z為色刺激值：式(一)、 將校正參考裝置於步驟三、四所測量得到的資料轉換為色刺激值，可獲得四組色刺激值；
六、建立前方光感測器測量的資料與步驟四的色刺激值之間的轉換矩陣並求出轉換矩陣係數，創建轉換方程式：式(二)、
其中為色刺激值，為前方光感測器測量的資料。
將上述步驟三、四、五中前方光感測器量測的資料與校正參考裝置量測並轉換出的色刺激值帶入轉換方程式中，求出轉換矩陣M。
式(三)、
七、顯示器顯示其他測試畫面，前方光感測器進行測量，獲得測量資料並將測量資料經式(四)和式(二)和式(一)轉換為x，y，Y值，將x，y，Y與校正參考裝置進行比較獲得差異，若差異小於誤差範圍，則校正成功。
第三步驟：前方光感測器自我校正顯示器
一、使用前方光感測器測量顯示器的最暗亮度值L min以及最亮亮度值L max，計算出顯示器的對比值C=L max/L min，以確認顯示器的對比值符合DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)之規範。
二、以下列方式調整伽瑪值 a.通過前方前方光感測器進行回饋控制調整顯示器背光至適當的亮度，亮度必須要大於DICOM中規範的最低亮度；b.顯示器打出32階灰階測試畫面，由前方光感測器測量並記錄以當作參考的亮度，建立出顯示器的亮度特徵曲線；c.根據顯示器晶片的需求，通過三次曲線插補法(cubic spline interpolation)將參考亮度進行插補，獲得顯示器晶片所需要的亮度參考表(luminance reference table)，亮度參考表的大小為n；d.將目標伽瑪值根據伽瑪值公式(五)求出各階所需的亮度值，並在亮度參考表中取出最接近的對應階數，將其填入伽瑪表(GAMMA table)中。
式(五)、L(x)=L 0+(L n-1-L 0)×(x/n) γ x=0,1...n-1
e.顯示器固件載入步驟d所調整出的伽瑪表，並重新測量一次灰階曲線以驗證調校結果是否正確，完成伽瑪值校正。
三、以下列方式調整色溫 a.利用前方光感測器進行回饋控制調整顯示器背光至適當的亮度，亮度必須要大於DICOM中規範的最低亮度；b.顯示器顯示全白的測試畫面，前方光感測器利用轉換矩陣測量出顯示器目前的色度空間座標x,y以及亮度(明度)Y值，暫存器中的顯示器R、G、B-Gain(紅色增益、綠色增益和藍色增益)值，其中，R-Gain與色溫對應的色座標(x，y)中的x成正比例，G-Gain與y成正比例，B-Gain與x、y成反比例。另外，R Gain，G Gain和B Gain與顯示幕的亮度Y之間滿足下式：Y=0.299*R Gain+0.587*G Gain+0.114*B Gain，因此調整暫存器中的顯示器R、G、B-Gain以調整顯示器畫面的色溫；c.將調整後的R、G、B-Gain值由固件載入並再次測量確認顯示器色度空間座標x,y以及亮度(明度)Y值是否落入誤差容許範圍中，完成色溫調整。
本發明對安裝的前方光感測器進行預先的影像校正，並應用前方光感測器直接對顯示幕的灰階度及色溫進行調整，安裝簡單，能有效檢測校正顯示器圖像。
上述實例用來說明本發明，而不是對其進行限制。在本發明的權利要求保護範圍內，任何對對本發明的修改都落入本發明的保護範圍內。
1‧‧‧顯示器
2‧‧‧前方光感測器
3‧‧‧校正參考裝置
4‧‧‧測試畫面

Claims (5)

  1. 一種液晶顯示器的自我影像校正方法，其特徵在於，所述校正方法是依靠所述顯示器上的前方光感測器對顯示器的灰階度和色溫進行校正，所述前方光感測器在應用前需要預先校正，具體包括以下步驟：(1)架設顯示器前方光感測器；(2)使用校正參考裝置校驗前方光感測器；(3)前方光感測器對顯示器的伽瑪值和色溫進行校正。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述步驟(2)還包括以下步驟：(21)在顯示器的前架設校正參考裝置；(22)將顯示器及校正參考裝置連接至電腦；(23)顯示器顯示測試畫面，校正參考裝置測量色度空間座標x,y以及亮度值Y並通過電腦存儲，前方光感測器對顯示器進行測量並存儲測量資料；(24)將上述步驟(23)中校正參考裝置測量的資料代入色度空間與色刺激值的關係方程式中獲得色刺激值；(25)建立步驟(23)中前方光感測器測量的資料與步驟(24)中獲得的色刺激值之間的轉換矩陣，並求出轉換矩陣係數；(26)顯示器顯示其他測試畫面，並由前方光感測器測量，獲得測量資料轉換為色度空間座標以及亮度值，與校正參考裝置測量獲得的空間座標及亮度值進行比較，誤差小於誤差範圍Delta E(2000)<5，校驗完成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述校正參考裝置為色度計或光譜儀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述前方光感測器對色溫的校正包括以下步驟：(321)前方光感測器進行回饋控制調整顯示器背光，使得亮度大於DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)中規範的最低亮度；(322)顯示器顯示測試畫面，前方光感測器測量資料並通過轉換矩陣獲得顯示器目前的色度空間座標以及亮度值，根據R、G、B-Gain值與色度空間座標的關係，調整暫存器中的顯示器R、G、B-Gain以調整顯示器畫面的色溫；(323)將調整後的R、G、B-Gain值由固件載入並再次測量確認顯示器色度空間座標以及亮度值是否落入誤差容許範圍Delta E(2000)<5中，完成色溫調整。
  5. 一種液晶顯示器的自我影像校正裝置，所述校正裝置包括前方光感測器、校正參考裝置，所述前方光感測器設置在液晶顯示器面板前，所述校正參考裝置設置在液晶顯示器的中間位置，所述校正參考裝置與所述顯示器連接至電腦，其特徵在於，所述前方光感測器用於對所述顯示器的灰階度和色溫進行校正，所述校正參考裝置用於對前方光感測器進行預先校正；所述校正參考裝置為色度計或光譜儀。
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