CN101854558A - 一种led显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法，针对现有方法缩减了LED显示屏的色域范围和算法复杂的缺点，提出一种仅用一个转移矩阵扩展视频源信号色域的方法：颜色空间转换模块完成视频源制式的三原色***与CIE1931XYZ表色***的相互转换，通过XYZ/Yxy规格化模块得出信号在CIE1931Yxy色度图中的色品坐标；在Yxy色度***中用一个转移矩阵对色品坐标进行扩展修正；修正后的色品坐标通过Yxy/XYZ反规格化模块得到新的XYZ值；后经颜色空间转换模块得到扩展后的三基色值。本发明突出了LED显示屏色彩表现力强的优势，以较简单的算法改善了LED显示屏的颜色失真。

Description

一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法

技术领域

本发明涉及一种LED显示屏视频信号处理技术，尤其涉及一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法。

背景技术

LED显示屏全彩显示的色域修正用来完成现有视频信号源制式与LED显示屏的色域匹配，改善因二者的三基色特性不同而造成的颜色失真。其原理是通过一种变换，把各颜色的三基色值转换为新的值去控制LED显示屏的驱动电流，显示出所需要的颜色。现有的用于LED显示屏的色域修正方法有两种：第一种方法是分别求得现有视频源制式的三原色***、LED显示屏的三原色***与CIE1931XYZ表色***的转化关系，把CIE1931XYZ表色***中三刺激值作为中间量，得到彩色LED显示屏的三原色***与现有视频源制式的三原色***之间的转换关系，达到保持原色域，保证视频的显示质量的目的；第二种方法是将现有视频源色域作为目标色域，使LED显示屏色域中的不同色品对应多组不同的转移矩阵，并映射到视频源色域中，得到LED实际的驱动电流值，改善颜色失真。方法一与方法二都将现有视频源色域作为目标色域，缩减了LED显示屏的色域范围，没有突出LED显示屏之宽色域的色彩表现力；方法二需要大量转移矩阵，算法复杂，实际中实现困难。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是基于保持白平衡、保持视频源的亮度，在色差允许的前提下，提出一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法，仅用一个转移矩阵对视频源信号进行色品坐标修正，使现有视频源制式的三基色坐标尽可能向LED显示屏的三基色坐标靠近，改善LED显示屏的颜色失真，扩展视频源信号的色域、展现更丰富的颜色。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种LED显示屏视频处理中对色域进行修正的方法，包括颜色空间转换模块A、XYZ/Yxy规格化模块、色品坐标修正模块、Yxy/XYZ反规格化模块、颜色空间转换模块B和对比模块，具体包括以下步骤：

A、通过颜色空间转换模块A完成视频源制式的三原色***向CIE1931XYZ表色***的转换：颜色空间转换模块A的输入信号R_P、G_P、B_P与输出X、Y、Z之间的转换关系如下：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M_1*\left[\begin{array}{c}{R}_P\\ G_P\\ B_P\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，矩阵M₁中的元素由现有视频源制式决定，X、Y、Z为视频源信号在CIE1931XYZ表色***中的值；

B、用XYZ/Yxy规格化模块完成CIE 1931XYZ表色***到CIE1931Yxy色度***的转换，得到视频数据在CIE 1931Yxy色度图中的色品坐标x_P、y_P、z_P；其输入X、Y、Z与输出x_P、y_P、z_P之间的转换关系如下：

$x_P=\frac{X}{X+Y+Z}$

$y_P=\frac{Y}{X+Y+Z}---\left(2\right)$

z_P＝1-x_P-y_P

C、在Yxy色度***中用一个转移矩阵对色品坐标进行扩展修正：色品坐标修正模块的输入x_P、y_P、z_P与输出x_L、y_L、z_L的关系由

$\left[\begin{array}{c}{x}_L\\ y_L\\ z_L\end{array}\right]=M_{\mathrm{correct}}*\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\\ z_P\end{array}\right]---\left(3\right)$

决定，其中

M_correct＝M_L*(M_P)^-1                      (4)

$M_P=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RP}}& x_{\mathrm{GP}}& x_{\mathrm{BP}}\\ y_{\mathrm{RP}}& y_{\mathrm{GP}}& y_{\mathrm{BP}}\\ z_{\mathrm{RP}}& z_{\mathrm{GP}}& z_{\mathrm{BP}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

$M_L=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RL}}& x_{\mathrm{GL}}& x_{\mathrm{BL}}\\ y_{\mathrm{RL}}& y_{\mathrm{GL}}& y_{\mathrm{BL}}\\ z_{\mathrm{RL}}& z_{\mathrm{GL}}& z_{\mathrm{BL}}\end{array}\right]---\left(6\right)$

公式(5)、公式(6)中的元素分别是现有视频源制式、LED显示屏的红绿蓝三基色的色品坐标；

D、将修正后的色品坐标x_L、y_L、z_L通过Yxy/XYZ反规格化模块得到新的XYZ值：Yxy/XYZ反规格化模块的输入为x_L、y_L、z_L、Y，保持视频源各颜色亮度不变，输出CIE1931XYZ新的三刺激值X′、Y′、Z′；

E、经颜色空间转换模块B得到扩展后的三基色值：颜色空间转换模块B的输入信号X′、Y′、Z′与输出R_L、G_L、B_L的关系为

$\left[\begin{array}{c}{R}_L\\ G_L\\ B_L\end{array}\right]{=M}_2*\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，矩阵M₂的元素由LED显示屏的发光二极管特性所决定。

在执行所述的步骤A的同时，用比较模块判断输入信号R_P、G_P、B_P是否相等，如果R_P、G_P、B_P的值都相等，则跳过步骤C；否则，按照步骤A至步骤E的顺序执行。

本发明所述的步骤C中，仅用一个转移矩阵，对视频源信号的色品坐标x_P、y_P、z_P进行修正，将视频源制式的色域扩展至LED显示屏的色域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明以LED显示屏的色域作为目标色域，用公式(3)将视频源信号的色品坐标映射到目标色域中，使得到的视频信号色域与物理媒介色域相符合，扩展了视频源信号的色域，突出了LED显示屏色彩表现力强的优势。

2、由于本发明在CIE 1931Yxy色度***中仅用一个转移矩阵对视频源信号进行修正，以较简单的算法改善LED显示屏的颜色失真。

3、本发明通过改进软件实现，与现有方法比较可以提高处理的实时性，同时也节约了硬件的改造费用。

附图说明

本发明共有附图2张，其中：

图1是本发明的信号处理流程图。

图2是实施方式中核心算法的色品坐标对应图。

图中：11、颜色空间转换模块A，12、XYZ/Yxy规格化模块，13、色品坐标修正模块，14、Yxy/XYZ反规格化模块，15、颜色空间转换模块B，16、对比模块，17、PAL制式的色域，18、LED显示屏的色域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种LED显示屏视频处理中对色域进行修正的方法，所述的LED显示屏的视频处理***包括颜色空间转换模块A11、XYZ/Yxy规格化模块12、色品坐标修正模块13、Yxy/XYZ反规格化模块14、颜色空间转换模块B15和对比模块16，具体包括以下步骤：

A、通过颜色空间转换模块A11完成视频源制式的三原色***向CIE1931XYZ表色***的转换：颜色空间转换模块A11的输入信号R_P、G_P、B_P与输出X、Y、Z之间的转换关系如下：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M_1*\left[\begin{array}{c}{R}_P\\ G_P\\ B_P\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，矩阵M₁中的元素由现有视频源制式决定，X、Y、Z为视频源信号在CIE1931XYZ表色***中的值；

B、用XYZ/Yxy规格化模块12完成CIE 1931XYZ表色***到CIE1931Yxy色度***的转换，得到视频数据在CIE 1931Yxy色度图中的色品坐标x_P、y_P、z_P；其输入X、Y、Z与输出x_P、y_P、z_P之间的转换关系如下：

$x_P=\frac{X}{X+Y+Z}$

$y_P=\frac{Y}{X+Y+Z}---\left(2\right)$

z_P＝1-x_P-y_P

C、在Yxy色度***中用一个转移矩阵对色品坐标进行扩展修正：色品坐标修正模块13的输入x_P、y_P、z_P与输出x_L、y_L、z_L的关系由

$\left[\begin{array}{c}{x}_L\\ y_L\\ z_L\end{array}\right]=M_{\mathrm{correct}}*\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\\ z_P\end{array}\right]---\left(3\right)$

决定，其中

M_correct＝M_L*(M_P)^-1                     (4)

$M_P=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RP}}& x_{\mathrm{GP}}& x_{\mathrm{BP}}\\ y_{\mathrm{RP}}& y_{\mathrm{GP}}& y_{\mathrm{BP}}\\ z_{\mathrm{RP}}& z_{\mathrm{GP}}& z_{\mathrm{BP}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

$M_L=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RL}}& x_{\mathrm{GL}}& x_{\mathrm{BL}}\\ y_{\mathrm{RL}}& y_{\mathrm{GL}}& y_{\mathrm{BL}}\\ z_{\mathrm{RL}}& z_{\mathrm{GL}}& z_{\mathrm{BL}}\end{array}\right]---\left(6\right)$

公式(5)、公式(6)中的元素分别是现有视频源制式、LED显示屏的红绿蓝三基色的色品坐标；

D、将修正后的色品坐标x_L、y_L、z_L通过Yxy/XYZ反规格化模块14得到新的XYZ值：Yxy/XYZ反规格化模块14的输入为x_L、y_L、z_L、Y，保持视频源各颜色亮度不变，输出CIE1931XYZ新的三刺激值X、Y、Z；

E、经颜色空间转换模块B15得到扩展后的三基色值：颜色空间转换模块B15的输入信号X′、Y′、Z′与输出R_L、G_L、B_L的关系为

$\left[\begin{array}{c}{R}_L\\ G_L\\ B_L\end{array}\right]{=M}_2*\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，矩阵M₂的元素由LED显示屏的发光二极管特性所决定。

在执行所述的步骤A的同时，用比较模块16判断输入信号R_P、G_P、B_P是否相等，如果R_P、G_P、B_P的值都相等，则跳过步骤C；否则，按照步骤A至步骤E的顺序执行。

所述的步骤C中，仅用一个转移矩阵，对视频源信号的色品坐标x_P、y_P、z_P进行修正，将视频源制式的色域扩展至LED显示屏的色域。

下面以图2为例，以PAL制式的电视信号作为现有视频源，LED显示屏作为目标显示设备，介绍本发明软件部分的核心，即色品修正模块的实现方式。小三角形内区域为PAL制式的色域(17)，大三角形内区域为LED显示屏的色域(18)。色域(17)的三个顶点分别是PAL制式的三基色在CIE1931Yxy色度***中的位置，色域(18)的三个顶点分别是LED显示屏的三基色在CIE1931Yxy色度***中的位置。色域(17)的顶点向色域(18)顶点对应移动至重合，由公式(3)可以得到唯一的转移矩阵M_correct。色域(17)内，除白点保持不变外，其他各点的色品坐标均用上述转移矩阵M_correct进行修正。若干颜色样本的修正结果如图2中箭头方向所示，在色差允许的条件下，扩展了视频源信号的色域。

Claims (2)

1.一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法，包括颜色空间转换模块A(11)、XYZ/Yxy规格化模块(12)、色品坐标修正模块(13)、Yxy/XYZ反规格化模块(14)、颜色空间转换模块B(15)和对比模块(16)，其特征在于：具体包括以下步骤：

A、通过颜色空间转换模块A(11)完成视频源制式的三原色***向CIE1931XYZ表色***的转换：颜色空间转换模块A(11)的输入信号R_P、G_P、B_P与输出X、Y、Z之间的转换关系如下：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M_1*\left[\begin{array}{c}{R}_P\\ G_P\\ B_P\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，矩阵M₁中的元素由现有视频源制式决定，X、Y、Z为视频源信号在CIE1931 XYZ表色***中的值；

B、用XYZ/Yxy规格化模块(12)完成CIE 1931 XYZ表色***到CIE1931Yxy色度***的转换，得到视频数据在CIE1931 Yxy色度图中的色品坐标x_P、y_P、z_P；其输入X、Y、Z与输出x_P、y_P、z_P之间的转换关系如下：

$x_P=\frac{X}{X+Y+Z}$

$y_P=\frac{Y}{X+Y+Z}---\left(2\right)$

z_P＝1-x_P-y_P

C、在Yxy色度***中用一个转移矩阵对色品坐标进行扩展修正：色品坐标修正模块(13)的输入x_P、y_P、z_P与输出x_L、y_L、z_L的关系由

$\left[\begin{array}{c}{x}_L\\ y_L\\ z_L\end{array}\right]=M_{\mathrm{correct}}*\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\\ z_P\end{array}\right]---\left(3\right)$

决定，其中

M_correct＝M_L*(M_P)^-1                           (4)

$M_P=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RP}}& x_{\mathrm{GP}}& x_{\mathrm{BP}}\\ y_{\mathrm{RP}}& y_{\mathrm{GP}}& y_{\mathrm{BP}}\\ z_{\mathrm{RP}}& z_{\mathrm{GP}}& z_{\mathrm{BP}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

$M_L=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RL}}& x_{\mathrm{GL}}& x_{\mathrm{BL}}\\ y_{\mathrm{RL}}& y_{\mathrm{GL}}& y_{\mathrm{BL}}\\ z_{\mathrm{RL}}& z_{\mathrm{GL}}& z_{\mathrm{BL}}\end{array}\right]---\left(6\right)$

公式(5)、公式(6)中的元素分别是现有视频源制式、LED显示屏的红绿蓝三基色的色品坐标；

D、将修正后的色品坐标x_L、y_L、z_L通过Yxy/XYZ反规格化模块(14)得到新的XYZ值：Yxy/XYZ反规格化模块(14)的输入为x_L、y_L、z_L、Y，保持视频源各颜色亮度不变，输出CIE1931 XYZ新的三刺激值X、Y、Z；

E、经颜色空间转换模块B(15)得到扩展后的三基色值：颜色空间转换模块B(15)的输入信号X、Y、Z与输出R_L、G_L、B_L的关系为

$\left[\begin{array}{c}{R}_L\\ G_L\\ B_L\end{array}\right]=M_2*\left[\begin{array}{c}{X}^{\text{'}}\\ Y^{\text{'}}\\ Z^{\text{'}}\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，矩阵M₂的元素由LED显示屏的发光二极管特性所决定；

在执行步骤A的同时，用比较模块16判断输入信号R_P、G_P、B_P是否相等，如果R_P、G_P、B_P的值都相等，则跳过步骤C；否则，按照步骤A至步骤E的顺序执行。

2.根据权利要求1所述的一种LED显示屏视频信号处理中对色域进行修正的方法，其特征在于：所述的步骤C中，仅用一个转移矩阵，对视频源信号的色品坐标x_P、y_P、z_P进行修正，将视频源制式的色域扩展至LED显示屏的色域。

Images