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1、全局优化色彩校正算法1引言多通道投影显示显示系统利用多个投影仪，将多个图像发生器或视频源产生的图像投影在平面或曲面投影幕上，形成一个连续统一的整体画面。多通道投影显示系统广泛地用于飞行、船舶等模拟器的大视场视景显示，以及指挥控制系统的大屏幕显示。由于投影机镜头和灯泡光学特性差异、电子元件对色彩还原的误差等多种因素影响，在屏幕上的各通道投影图像必然存在色彩差异。多通道投影显示系统的一个技术难题是如何使不同的投影通道在屏幕上的投影图像亮度均匀、色彩一致。n前，解决各投影通道投影图像色彩不一致的方法有两种：第一种是使用带有色彩校正装賈的投影机，某色彩校正效果好
2、，但是投影机设备价格昂贵，不具有通用性;第二种是对输入图像色彩进行调整的色彩校正机，使投影机输出的投影图像色彩一致。但是现有技术耑要对图像的亮度、色彩和灰度分别进行校正，而且必须使用色度仪等专业设备，而且需要较长时间。在第2节屮详细分析了多通道投影显示系统色彩校正问题，并对问题建立了数学模型，这是解决问题的基础。第3节首先介绍了色彩感知模型，然后给出了色彩校正的算法，最后在色彩感知模型的基础上对算法进行优化，以得到更好的显示质量。第4V简单介绍了色彩校正算法的应用过程以及应用的结果。第5节对本文论述进行总结，与其他算法进行比较。2问题分析2.1显示系统色
3、彩模型对多通道投影显示系统中的色彩统一M题建立数学模型。系统巾n台投影机组成，n〉l,每台投影机记做［l,n］；投影机分辨率为［vvp，/7p］。系统输出（在屏幕上的投影）分辨率为［%，~］。可以得到从输入象素坐标到屏幕象素坐标的映射：投影机巧的象素输入为严（（义，力，G），其中（％，）’）为象素坐标，0Sx,C,.为输入色彩，。该象素在屏幕上的投影输出为P。队，yd），C（f），（〜，X/）是输!li象素坐标，C。是输!li色彩值Cn=（U,，Z>则投影机的输山传递函数为G二.。用CIE1931XYZ色彩模型来表示投影机输出色彩值
4、符合国际标准，而且与设备无关。但是为了精确测量输岀色彩值C；,，必须使用价格昂贵的色度仪作为测量设备。而色度仪只能对一个测量点的色彩进行测量，无法实现快速全屏幕色彩测量，所以我们使用摄像机对输出色彩进行测量。摄像机输出是RGB色彩模型，就能直接使用测量结果进行计算。摄像机分辨率为摄像机输出象素为尺二^.，｝；、，^.)，可以得到从屏幕象素坐标到摄像机象素坐标的映射Wc^xd,yd)^(&，＞;.))。摄像机输出传递函数力P(=f(、x(.，yc，Co、，为了降低复杂度，我们假设摄像机输出传递函数与象素坐标无关，则cc=m，其中Cc=(d，么)，rc9gc
5、JbcE[OA]0这样我们可以得到从投影机输入色彩值到摄像机输出色彩值的传递函数Fc(x,Cz)=fc®fo=C/))o对摄像机输岀色彩位的三个色彩分量r,g,b分别进行处理。2.2色彩统一从图2.1可以看出，投影机不同象素的色彩传递函数尺形状非常接近。但是不同位置的亮度响应差异很大，平均差异达到了26.8%。在这个结论的基础上，对摄像机输出色彩传递函数进行近似处理，得：其屮wq)是非线性的色彩变化函数，//Cr，y)是亮度曲而。g(C,.)的形状如左图中响应曲线，是C,.为输入色彩最大值时的响应曲面。0020.40.60.81Inputovuocuir
6、n08-075-65O09-085-40I202040Xeo901^12.1：左阁为从投影区域屮三个不同位置测W:得到的规格化传递函数右图为投影机投影区域的亮度响应曲面。近似输山色彩传递函数认为当输入色彩C,.=(0,0,0)时没有输出，某实LCD和DLP投影机都存在漏光现象，当输入色彩为0吋，投影机的输山亮度并不为0。所以我们对以上等式进行修改，得：/;.(%,C.)-5(^)-(//(%,y)-L(x,y))+L(x,y),其中L(x，y)是投影机输入色彩为0时的输出。下面，我们对多个投影机同时投影在屏幕上的情况进行分析。根据光的可加性，多个投影机同
7、时投影到屏幕上某些区域后得到的色彩传递函数等于每个投影机的传递函数FcdC/)=S^/(C,)•((x，)，)-么(%，)，))+(X，y)(1)j为了达到屏幕上的色彩统一，需要使用摄像机来测S上而等式屮的心(cz),///%,＞，)和L;(x,y)o然后对投影机每个象素的输入色彩Cz进行处理，得到使/^(x，y，＜)在不同位置上的值一致。同一型号的不同投影机的色彩变化函数差异很小，所以引入统一的色彩变化函数，于是等式1可以变化为：Fcd{x,y,C.)=G(CJ•(ZH/x，y)-ZA/x,y))+XL/x，)?)⑵jjjG(Cy)•(H7(x,y)-
8、Ld(x,y))+Ld(x,y)和L/x，力分别是投影屏幕上的最大和最小的亮度响
