观察者同色异谱故障补偿方法技术

一种用于对适于在具有多个输入基色的参考显示设备上显示的具有输入颜色值的输入彩色图像进行颜色校正以计及在窄带显示设备上提供减小的观察者同色异谱故障的方法。对输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在窄带显示设备上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像。同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】观察者同色异谱故障补偿方法
本专利技术涉及具有窄带基色的数字显示系统的领域，并且更具体地涉及用于减小观察者同色异谱故障的体验的方法。
技术介绍
电影业目前正在从传统的基于胶片的投影仪转变至数字或电子电影。该趋势由于三维电影的普及而正在加速。尽管数字电影投影主要基于公知数字光投影(DLP)技术的使用而已经成熟并且成功，但是基于激光的投影的进一步发展的前景却一直在后台徘徊。由于激光源特别是在绿色和蓝色谱带的激光源的成本和复杂性，所以无论是对于数字电影、家用投影还是对于其他市场，激光投影长期以来一直受到阻碍。随着必要激光器正日益变得成熟并且具有成本竞争力，会日益实现从激光投影预期的潜在益处，包括较大的色域、更加生动、饱和且较明亮的颜色、高对比度以及低成本光学器件。B.Silverstein等人的论文“ALaser-BasedDigitalCinemaProjector”(SIDSymposiumDigest,Vol.42,pp.326-329,2011)中描述了示例性系统。此外，正日益以令人满意的方式解决其他公认的激光投影问题，包括激光散斑可见度的减小和用以减小潜在的眼睛暴露风险或危险对激光安全的管理。当解决了这些问题时，其他较少被认识到的问题将变得越来越重要。作为一个示例，具有窄带光源(包括激光)的图像显示器可能经受观察者同色异谱故障，使得各个观看者可能显著地感知到不同的颜色。在颜色学的领域中，同色异谱是对针对具有不同谱能量分布的颜色刺激的颜色匹配的视觉感知。具有相同宽带谱能量分布的两种刺激被称为异构体(isomer)，并且这两种刺激通常被所有观察者视为相同的颜色匹配。然而，对于观察者而言看上去相同但具有不同谱能量分布的两个颜色被称为同色异谱体(metamer)。由于观察者之间的谱灵敏度差异，对一个观察者而言的同色异谱体可能对于所有观察者而言不是同色异谱体。一对同色异谱(metameric)刺激之间的谱差异越大，该同色异谱对的颜色感知对发光体、材料成分、观察者或视场的任何变化越敏感。如随后可以预期的，存在其中标称同色异谱对的谱差异可以导致同色异谱故障的各种情况，在同色异谱故障情况下预期的颜色匹配不再被感知到。作为第一示例，当两个或更多个观察者在相同的观看条件下以不同方式感知所显示图像中的两个对象或两个元素的颜色时，发生观察者同色异谱故障(有时被称为观察者颜色感知变异性)。因为眼睛的视觉系统、颜色受体响应和神经颜色处理在个体之间存在差别，所以发生观察者同色异谱故障。作为另一示例，当颜色在一种光源下相匹配但在另一光源下不匹配时，发生发光体同色异谱故障。例如，当在日光照明下观看时，具有不同反射谱的两个色块(colorpatch)可能看上去相同，提供相同的颜色外观。然而，另外在荧光灯照明下观看时，即使对单个观察者而言，上述色块也可能看上去不同。同色异谱故障状况被进一步定义为包括视场尺寸同色异谱故障和几何同色异谱故障。因为视网膜中三种视锥细胞的相对比例从视场的中心到周边变化，所以会发生视场尺寸同色异谱故障。这通过在CIE标准观察者颜色匹配函数中针对2°和10°视场所观察的差异来例示(参见图1B)。因此，在被看作非常小的集中注视面积时相匹配的颜色可能在通过较大颜色面积呈现时看上去不同。当在从一个角度观看时两个样本相匹配但从不同角度观看时这两个样本不匹配的情况下，可能发生几何同色异谱故障。为了本专利技术的目的，主要关注观察者同色异谱故障和发光体同色异谱故障。一种防止同色异谱故障发生的方法是构造基于谱颜色再现的彩色成像系统。这样的系统可以基于异构体的原理，其中场景颜色的相对谱能量分布被精细捕获、然后被再现。著名示例是于1891年推出的Lippmann两步摄影法，在该方法中，基本上使用谱颜色再现或者所捕获场景的波长谱的再生来构成彩色图像并使该彩色图像被观看。然而，这样的系统较复杂、辐射测量效率低，而且对视角敏感。因此，这样的系统一直没有得到广泛应用。人视觉系统具有仅三种视锥细胞的事实使得两种刺激可以在不具有相同谱能量分布的情况下在所感知颜色中匹配，因此发生同色异谱颜色匹配。特别地，每种视锥细胞，红色(长波长)、绿色(中波长)或蓝色(短波长)视锥细胞均对来自宽波长范围内的累积能量或综合能量有响应。结果，所有波长上的光的不同组合可以产生等同的受体响应。只要对于一个谱相比于另一谱而言这三种视锥细胞的综合响应相等，所述刺激就将表示同色异谱匹配，并且对观察者而言所述刺激就将具有相同的感知颜色。最实用的彩色成像系统使用有限组的着色剂(通常为三个或四个)并且依赖于同色异谱的现象来产生具有所需颜色外观的彩色图像，即使所再现的颜色谱一般将与原始颜色谱不匹配也如此。对由彩色成像系统提供的着色剂的相对量进行调整以产生将似乎与原始场景颜色密切匹配的颜色。相对于标准观察者或者一组观察者，现代彩色成像系统被优化成提供原始颜色与再现颜色之间的密切颜色匹配使尽可能多的重要的颜色成为可能。如前面所提出的，不管谱差异而发生颜色匹配的同色异谱的现象很容易发生故障。通常，同色异谱取决于光源谱与利用光照明的材料的谱反射率/透射率特性以及观察者(或照相机传感器)的谱响应之间的相互作用。颜色正常观察者之间的颜色感知取决于光学介质(角膜、晶状体和体液)中的预视网膜滤波、黄斑照片色素密度、视锥细胞分布差异、颜色神经处理差异以及视锥细胞谱感光度的差异而改变。可以使用颜色匹配函数(CMF)来测量人颜色感知，在个体之间颜色匹配函数各不相同并且已知的是颜色匹配函数随着年龄而改变。图1A使用来自Wyszecki和Stiles的书“ColorScience”(2ndEd.,JohnWiley&Sons,NewYork,pp817-822,1982)中的表I(5.5.6)的数据示出了针对具有“正常”颜色视觉的一组不同个体对于10°观察视场所测量的20组颜色匹配函数300。特别地，图1A示出了感色灵敏度可以在个体观察者之间发生显著变化，其中在许多波长处具有5％至10％或更多的显著的局部变化。证监会国际照明(CIE)已记录了关于两种不同标准观察者的颜色匹配函数：2°1931CIE标准观察者和10°1964CIE标准观察者。图1B对CIE2°颜色匹配函数300a和CIE10°颜色匹配函数300b进行了比较。要注意的是，在颜色空间中的红色、绿色和蓝色部分的每个部分的CIE10°颜色匹配函数300b与CIE2°颜色匹配函数300a偏离，但最大差异出现在颜色空间的蓝色部分。特别地，在蓝色(<500nm)中出现最大差异，原因在于与在CIE2°颜色匹配函数300a下相比，在CIE10°颜色匹配函数300b下的蓝色(短波长)颜色匹配函数响应峰值高出～10％。此外，绿色(中波长)颜色匹配函数和红色(长波长)颜色匹配函数二者串扰成蓝色谱范围，并且在各个CIE2°颜色匹配函数300a与CIE10°颜色匹配函数300b之间的颜色响应差异在蓝色谱处比在红色和绿色谱的许多部分较大。特别地，在540nm以上，蓝色匹配函数缺乏显著响应，而仅两个颜色匹配函数(红色和绿色)显著贡献于颜色样本感知，这些视锥细胞之间的颜色差异相对较小。另外，在中央凹坑处存在的短波长“蓝色”视锥细胞非常小而在周边上增大。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对彩色图像进行颜色校正以计及与一组目标观察者相关联的颜色视觉特性以准备在具有多个设备基色的彩色显示设备上显示所述彩色图像的方法，所述多个设备基色中的至少一个设备基色是窄带基色，所述方法包括：接收输入颜色空间中的输入彩色图像，所述输入彩色图像具有输入颜色值并且适于在具有多个输入基色的参考彩色显示设备上显示，所述多个输入基色具有相关联的输入基色谱；使用数据处理系统来对所述输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在所述彩色显示设备上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像，所述输出彩色图像具有多个输出颜色通道，所述多个输出颜色通道中的每个输出颜色通道与所述多个设备基色中的一个设备基色相关联，其中，所述同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值；以及将所述输出彩色图像存储在处理器可存取存储器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.27 US 13/559,6381.一种用于对彩色图像进行颜色校正以计及与一组目标观察者相关联的颜色视觉特性以准备在具有多个设备基色的彩色显示设备上显示所述彩色图像的方法，所述多个设备基色中的至少一个设备基色是窄带基色，所述方法包括：接收输入颜色空间中的输入彩色图像，所述输入彩色图像具有输入颜色值并且适于在具有多个输入基色的参考彩色显示设备上显示，所述多个输入基色具有相关联的输入基色谱；使用数据处理系统来对所述输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在所述彩色显示设备上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像，所述输出彩色图像具有多个输出颜色通道，所述多个输出颜色通道中的每个输出颜色通道与所述多个设备基色中的一个设备基色相关联，其中，所述同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对包括多个目标观察者的目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值；以及将所述输出彩色图像存储在处理器可存取存储器中；其中，所述同色异谱校正变换是通过如下方式来确定的：定义所述输入颜色空间中的一组输入颜色值；针对所述组输入颜色值中的每个输入颜色值，确定所述输出颜色空间中的对应的匹配输出颜色值分布，其中，针对所述目标观察者分布，使用所述设备基色显示的所述匹配输出颜色值被确定为与使用所述输入基色显示的所述输入颜色值具有相同的颜色外观；确定与所述组输入颜色值对应的一组经校正的输出颜色值，其中，每个经校正的输出颜色值是根据所述匹配输出颜色值分布来确定的；以及响应于所述组输入颜色值和对应的所述组经校正的输出颜色值而形成所述同色异谱校正变换。2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：使用所述输入基色显示具有与所述特定输入颜色值对应的颜色度量的第一色块；使用显示基色显示具有可调整的输出颜色值的第二色块；以及针对每个目标观察者，通过使所述目标观察者调整所述可调整的输出颜色值直到所述目标观察者感知到所述第二色块的颜色外观与所述第一色块的颜色外观相匹配为止来确定所述匹配输出颜色值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：接收与所述目标观察者分布中的所述多个目标观察者相关联的特定于观察者的颜色匹配函数；确定当使用所述输入基色显示所述特定输入颜色值时所产生的输入颜色谱；针对每个目标观察者，使用对应的所述特定于观察者的颜色匹配函数来确定与所述输入颜色谱对应的特定于用户的输入颜色度量；以及针对每个目标观察者，通过确定产生与所述特定于用户的输入颜色度量相匹配的对应的特定于用户的输出颜色度量的输出颜色值来确定所述匹配输出颜色值，所述特定于用户的输出颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输出颜色值时所产生的输出颜色谱使用所述特定于观察者的颜色匹配函数来确定的。4.根据权利要求1所述的方法，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：接收与所述目标观察者分布中的所述多个目标观察者相关联的特定于观察者的颜色匹配函数；将所述特定于观察者的颜色匹配函数相组合以确定表示平均目标观察者的组合颜色匹配函数；确定当使用所述输入基色显示所述特定输入颜色值时所产生的输入颜色谱；使用所述组合颜色匹配函数来确定与所述输入颜色谱对应的输入颜色度量；以及通过确定产生与所述输入颜色度量相匹配的对应输出颜色度量的输出颜色值来确定所述匹配输出颜色值，所述输出颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输出颜色值时所产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·F·库尔茨，埃琳娜·A·费多罗夫斯卡亚，托马斯·O·迈尔，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：美国;US