[发明专利]一种彩色表面投影显示颜色再现方法

权利要求书

1.一种彩色表面投影显示颜色再现方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)投影仪相机系统及显示表面颜色特征化：获得反射比ρ_c、阶调响应的查找表LUT、阶调响应的逆向查找表iLUT、耦合响应矩阵M_spc和零点颜色值D₀。

(2)确定色度颜色再现目标值：根据投影显示颜色特征化参数结果确定投影显示颜色再现的范围，并由输入原始图像颜色值D_ori-in确定其色度颜色再现目标值D_obj-out。

(3)颜色再现计算及实现：由色度颜色再现目标值D_obj-out获得颜色再现所需的颜色值D_exp-in，输出到投影仪，并再现为颜色刺激。

2.根据权利要求1所述彩色表面投影显示颜色再现方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下六个子步骤：

(a)建立投影像面和成像像面对应像素点坐标之间的几何映射关系。

(b)获得系统的零点颜色值D₀：关闭相机盖子并采集输出一幅噪声图像，记为CKOI，则D₀就等于CKOI所有像素的平均值。

(c)设置相机颜色空间的参考白点：将白色的屏幕或均匀的白色物体放置在投影显示系统的正前方，将三通道颜色值分别为255、255、255的h×h厘米白色块投影在屏幕或物体表面上，并由相机采集输出，h大于投影显示区域尺寸的五分之一，取色块中央二分之一面积内的平均值作为白色色块的颜色值，记为则可以获得校正系数：

kWi=dmax·(d~Wi-d~0i)-1,i=r,g,b]]>

式中，d_max为颜色向量中三个分量元素的最大值，和分别为颜色向量和D₀的第i个分量。同时，将存储为相机内部的响应参数。

(d)建立投影仪相机系统的阶调响应查找表。在屏幕中央投影三组尺寸为h₁×h₁厘米的灰色色块，h₁大于10，其颜色值分别为：

(d_i，d_i，d_i)，i＝1，…，a

其中，d₀、d₁、…、d_a+1分别为…、a为灰块个数，a≥8。将该组色块由相机采集输出，取色块中央二分之一面积内的平均值作为输出色块的颜色值，记为通过下式求得各色块颜色值的亮度值，记为Y_i，

Y＝0.299·d_r+0.587·d_g+0.114·d_b

将所有的Y_i值都按最大值进行归一化并插值得到系统阶调响应的查找表LUT及其逆向查找表iLUT。

(e)建立投影仪相机系统通道耦合响应矩阵：首先，将显示画面分成q个同样大小的区域，q≥1，每个区域再划分成N_cs个小方块。在RGB空间中均匀抽取N_cs＝(m+1)×(m+1)×(m+1)个颜色样本，即(d_i，d_j，d_k)，其中(i＝0，2，…m)，(j＝1，2，…m)，(k＝1，2，…m)，m≥1。随后，按照从上至下、从左至右的顺序对小方块进行着色，最终生成一幅彩色色块图，记为CPI。然后，将彩色色块图CPI投影在屏幕上并采集得到输出图像，记为CPOI。同时，在屏幕上投影一幅颜色值为(255，255，255)的纯白图像CWI并采集输出图像记为CWOI，将CWOI除去D₀求得系统的空间不均匀性系数：

μdX=YCWOIX-Y0max(YCWOIX-Y0)]]>

式中，Y₀为D₀中的亮度值，为C_WOI像素点X的亮度值，max(+)表示找到所有像素点集合中的最大值。随后，对CPOI进行空间均匀性校正，校正后的图像记为CCOI，其校正计算公式为：

DCCOI=1μd(kW(DCPOI-D0))]]>

式中：

kW=kWr000kWg000kWb,]]>

D_CPOI和D_CCOI分别为CPOI和CCOI中像素的颜色值。最后，取CCOI中各个色块中央面积区域内像素平均值作为CPI中对应色块的输出颜色值D_spc-out，可以获得N_cs组输入颜色值D_in及其对应的系统在屏幕上的输出颜色值。由阶调响应查找表可以获得颜色值D_in的阶调响应值D_LUT，于是根据D_LUT和D_spc-out即可求得耦合响应矩阵M_spc，采用最小二乘方法估计M_spc为

M_spc＝(QB^T)(BB^T)^-1

式中，Q=[(Dout′)1,(Dout′)2,...,(Dout′)Ncs],]]>B=[(Din′)1,(Din′)2,...,(Din′)Ncs].]]>

(f)彩色表面反射比标定：首先，在亮彩色表面上投影一组共b幅灰度图像，记为CGI_i，i＝1，2，…b，b≥2)其各通道的颜色值相等且为…、并最终由相机采集得到一组相应的输出图像，记为CGOI_i，i＝1，2，…b。然后，输出图像CGOI_i中每个像素可以由LUT和M_spc预测一组颜色值同时读取一组输出颜色值并减去D₀，记为最后，b＝2时，由和可直接求得彩色表面上各点的反射比ρ_c；当b＞2时，由和采用最小二乘法拟合求得彩色表面上各点的反射比ρ_c。