專利名稱：一種基于數控光濾波器的視頻圖像色彩補償方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光濾波處理技術領域，尤其是一種基于數控光濾波器的視頻圖像色彩補償方法及裝置。
背景技術：
光濾波器是用于波長選擇的儀器，可以從眾多的波長中挑選所需波長，而拒絕通過此波長以外的光。凡是能夠對光進行選擇的技術，原則上都可用來制造光濾波器，因此光濾波器的實現形式很多。在數字光處理(DLP)顯示技術中，就需要借助光濾波器來完成對色彩的分離和處理，從而實現彩色投影顯示。這里，實現光濾波器用的是一種彩色濾光片，它可以精確選擇欲通過的小范圍波段光波，而反射掉其他不希望通過的波段。通常，彩色濾波片安裝在光源的前方，光源穿過彩色濾光片后，就能得到某種特定顏色的光線。因此，在DLP投影中，彩色濾光片是產生色彩的根源。目前，DLP普遍采用數字微鏡器件(DMD)微鏡片反射技術，而色彩處理方面采用的光濾波器由紅、綠、藍等分色濾光片組成，可將透過的白光進行分色，并通過高速馬達使其轉動，然后順序分出不同單色光于指定的光路上，最后經由其它光機元件合成并投射出全彩圖像。當DLP投影系統開始工作后，輸入的紅綠藍(RGB)格式的視頻信號被轉化為比特面格式的數據，數據將按順序寫入到DMD的靜態隨機存儲器(SRAM)。與此同時，彩色濾光片將勻速轉動起來，高壓汞燈發出高強度白光，照射到彩色濾光片上。光線經過濾光片后，會有紅、綠、藍光順序地照射在DMD上。由于光濾波處理和視頻圖像是同步進行的，所以當紅光射到DMD上時，鏡片按照紅色信息應該顯示的位置和強度傾斜到“開”，綠色和藍色光及視頻信號亦是如此工作。最終，人體視覺系統集中紅、綠、藍信息，在屏幕上將看到三基色合成的彩色圖像。由于在單片DMD投影系統中，同一時間內只進行一次光濾波處理，每次只有一種顏色的光通過，因此會帶來部分亮度的損失。同時，由于不同顏色光的光譜波長固有特性存在差別，使得色彩還原產生差別。實際的彩色濾光片由于工藝問題每個顏色不可能均勻分布并且完美的過渡到下一個顏色，這樣使得色彩還原失真，這種現象在濾光片轉到每個顏色的邊緣最為明顯。由于光濾波器本身的顏色失真使得整個投影裝置顏色失真，大大降低了投影裝置的色彩還原度。因此，如何使投影機既具有足夠的顯示亮度，同時又能充分的保證色彩的真實還原，是每個投影機廠家在產品設計中的一個關鍵的問題，而其中一個最重要的因素，就是光濾波處理技術的設計解決方案。
發明內容
本發明的目的是針對現有光濾波處理技術的不足而提供的一種基于數控光濾波器的視頻圖像色彩補償方法及裝置。該色彩補償方法基于數控光濾波器展開，能補償數控光濾波器本身的濾波失真，增強視頻圖像顯示的色彩還原性，使得色彩更加逼真、生動。
實現本發明目的的具體技術方案是:
一種基于數控光濾波器的色彩補償方法，該方法是:利用輸入視頻信號的色調信息和數控光濾波器的濾波失真計算失真特征系數，通過失真特征系數以及定義的補償參數演算出每種顏色需要的補償值，疊加到原始的輸入視頻信號上，產生可以補償數控光濾波器失真的輸出視頻信號，進行投影顯示，視頻圖像的色彩還原性因此得到增強；所述的數控光濾波器由紅(R)、綠(G)、藍(B)、黃(Y)、紫紅(M)和青(C)這6種顏色的濾光片構成，它們均勻分布形成一周(360° )，即從角度上說，每種顏色濾光片占60° ;該數控光濾波器由微處理器進行數字控制，6種顏色濾光片分時復用；色彩補償的具體步驟如下:
a、計算輸入的視頻信號每個像素點的HSV(H代表色調，S代表色飽和度，V代表亮度)值。由于輸入的視頻信號是RGB格式的，因此要得到HSV格式的值，需要利用目前已知的HSV顏色空間和RGB顏色空間的轉換方程；
b、計算每種顏色濾光片的失真特征系數ΛX (X對應RGBYMC中的某種顏色)
首先，利用步驟a中得到的每個像素的色調值H，與數控光濾波器每種顏色濾光片的中心角度Her，計算每種顏色濾光片的色調偏移分量Λ H ( |H-Hcr| )。所述的數控濾波器結構，每種顏色濾光片的中心角度Hcr分別定義為紅色60°、綠色180°、藍色300°、黃色120°、紫紅色0°或360°、青色240° ；
接著，利用色調偏移分量Λ H以及補償的角度范圍C，計算每種顏色濾光片的失真角度AC (C/2- Δ Η)0由于輸入信號為RGB格式，因此相對于數控光濾波器的一周(360° ),每種顏色占120°，即補償的角度范圍C為120°。而每種顏色濾光片是從中心向兩邊線性失真的，因此在計算失真特征系數時，相對于每種顏色的濾光片，補償的角度范圍是C/2;
然后，計算相對失真分量Λ m ;用上面得到的失真角度除以總的補償角度范圍，即相對
失真分量
權利要求
1.一種基于數控光濾波器的視頻圖像色彩補償方法，其特征在于該方法是:利用輸入視頻信號的色調信息和數控光濾波器的濾波失真計算失真特征系數，通過失真特征系數以及定義的補償參數演算出每種顏色需要的補償值，疊加到原始的輸入視頻信號上，產生能夠補償數控光濾波器失真的輸出視頻信號進行投影顯示，視頻圖像的色彩還原性得到增強；所述數控光濾波器具有紅、綠、藍、黃、紫紅和青六種顏色濾光片，均勻分布形成一周即360° ;其色彩補償的具體步驟如下: a、利用已知的色調、色飽和度及亮度顏色空間和紅綠藍顏色空間的轉換方程，計算輸入的視頻信號每個像素點的色調、色飽和度及亮度值； b、計算每種顏色濾光片的失真特征系數ΛX，其中X為六種顏色中的某種 i)利用步驟a中得到的每個像素的色調值H與數控光濾波器每種顏色濾光片的中心角度Her，計算每種顏色濾光片的色調偏移分量Λ H，Λ H= I H-Hcr I ;其中:每種顏色濾光片的中心角度Hcr分別定義為紅色60°、綠色180°、藍色300°、黃色120°、紫紅色0°或360。、青色 240。；)利用色調偏移分量Λ H以及補償的角度范圍C，計算每種顏色濾光片的失真角度AC，AC= (C/2-ΛΗ);其中 C 為 120° ； iii)計算相對失真分量Δ m ；Δm(
2.一種實現權利要求1所述色彩補償方法的裝置，其特征在于該裝置包括數字微鏡驅動板、數字微鏡器件DMD、數控光濾波器及光源UHP燈；所述數字微鏡驅動板包括現場可編程門陣列FPGA和微控制器ARM，微控制器ARM連接現場可編程門陣列FPGA及數控光濾波器，現場可編程門陣列FPGA連接數字微鏡器件DMD，光源UHP燈照射數字微鏡器件DMD ;其中，FPGA中的驅動電路包括:輸入模塊、HSV顏色空間轉換模塊、色調分離模塊、色彩補償模塊、限定輸出模塊以及DMD驅動模塊；FPGA為核心處理器，接收輸入的RGB格式的視頻信號，實現色彩補償過程，并最終驅動數字微鏡器件DMD ；ARM微控制器驅動數控光濾波器，保證數控光濾波器高速轉動；數控光濾波器作為光源的濾色器，每一時刻光源發出的白色光只有單一色光能通過數控光濾波器照在DMD上。
全文摘要
本發明公開了一種基于數控光濾波器的視頻圖像色彩補償方法及裝置，其裝置包括數字微鏡驅動板、數字微鏡器件DMD、數控光濾波器及光源UHP燈，所述數字微鏡驅動板包括現場可編程門陣列FPGA和微控制器ARM，其中，FPGA是系統的核心處理器，用于實現色彩補償，并最終驅動數字微鏡器件DMD。而微控制器ARM用于驅動數控光濾波器，保證其高速轉動；光源UHP燈是數字微鏡器件DMD的光源，數控光濾波器作為光源的濾色器，每一時刻光源發出的白色光只有單一色光能通過數控光濾波器照在DMD上。本發明是針對數控光濾波器本身存在的濾波失真，而提出的一種色彩補償方法及裝置，增強了視頻圖像顯示的色彩還原性。
文檔編號H04N9/31GK103152583SQ20131006981
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者劉一清, 顧曉麗 申請人:華東師范大學