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CN110277076B - 一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质 - Google Patents

一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质 Download PDF

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CN110277076B CN201910662653.9A CN201910662653A CN110277076B CN 110277076 B CN110277076 B CN 110277076B CN 201910662653 A CN201910662653 A CN 201910662653A CN 110277076 B CN110277076 B CN 110277076B
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Abstract

本申请公开了一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质，该颜色映射方法包括：对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的三刺激值和色坐标；根据所述三原色下的色坐标及预设第一映射关系，确定五原色下的色坐标；根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值。本实施例提供的方案，实现了三原色向五原色的转换，扩大了色域。

Description

一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质
技术领域
本申请涉及显示技术，尤指一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质。
背景技术
如今的显示技术是基于三原色RGB的显示方法，所覆盖的色域面积取决于RGB三个坐标点的位置。图1为几种常见的标准色域示意图。如图1所示，包括sRGB色域1、Adobe RGB色域2、NTSC色域3、BT2020色域4和DCI-P3色域5。其中BT2020色域4已是目前最大的色域，但在青色方面仍有很大一部分无法覆盖；且对于液晶显示，RGB的彩膜做的越纯(即色域面积越大)其透光率越差，如图2所示，因此，势必要增大功耗。多原色显示技术是在传统RGB显示技术的基础上增加至少一种原色，可以有效的扩大色域或起到降低功耗的作用，但在三种以上的颜色来显示需要算法来调控，是一大技术难题。
发明内容
本发明至少一实施例提供了一种颜色映射方法及装置、显示设备、介质，实现不同色域的转换。
为了达到本发明目的，本发明至少一实施例提供了一种颜色映射方法，包括：
对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的色坐标；
根据所述三原色下的色坐标及预设第一映射关系，确定五原色下的色坐标；
根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值；其中，所述预定义的约束条件包括：五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第二映射关系，其中，五原色下的三原色是指与三原色下相同的三原色。
在一实施例中，所述预设第一映射关系为：
Figure BDA0002139059300000021
其中，WP0为点W和点P0的距离，WP1为点W和点P1的距离，WA为点W和点A的距离，WB为点W和点B的距离，点W为三原色下的白点，点P0是三原色下的色坐标对应的点，点P1是五原色下的色坐标对应的点，点A是点W与点P0的连线与三原色色域边界的交点，点B是点W与点P0的连线与五原色色域边界的交点。
在一实施例中，所述五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第二映射关系包括：
R1：G1：B1＝R0：G0：B0
其中，R1、G1、B1为五原色下的三原色的信号值，R0、G0、B0为三原色下的信号值。
在一实施例中，所述方法还包括，确定所述三原色下的三色信号值对应的三原色下的三刺激值；
所述预定义的约束条件还包括：五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系。
在一实施例中，所述五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系包括：
Figure BDA0002139059300000022
其中，X1、Y1、Z1为五原色下的三刺激值，x1、y1、z1为五原色下的色坐标，X0、Y0、Z0为三原色下的三刺激值。
在一实施例中，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值包括：
根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1，G1，B1，Ye1，C1；
根据下式确定五原色下的五色信号值R，G，B，Ye，C：
Figure BDA0002139059300000031
其中，MAX5＝max(R1，G1，B1，Ye1，C1)，
Figure BDA0002139059300000032
Y0为三原色下的三刺激值(X0、Y0、Z0)中代表亮度的值，Ymax为所述三色信号值对应的点所能表现的最大亮度，所述Ymax为：
Figure BDA0002139059300000033
其中，MAX3＝max(R0，G0，B0)，R0、G0、B0为三原色下的信号值，YR YG YB为三原色下显示器的三刺激值。
在一实施例中，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1，G1，B1，Ye1，C1包括：
根据下式确定R1、Ye1、C1：
Figure BDA0002139059300000034
根据R1确定
Figure BDA0002139059300000035
其中，
Figure BDA0002139059300000036
为五原色下显示器的三刺激值，x1、y1、z1为五原色下的色坐标，X0、Y0、Z0为三原色下的三刺激值，R0、G0、B0为所述三原色下的信号值。
本发明一实施例提供一种颜色映射装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现任一实施例所述的颜色映射方法。
本发明一实施例提供一种显示设备，包括上述颜色映射装置。
本发明一实施例提供一种介质，其上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现任一实施例所述的颜色映射方法的步骤。
与相关技术相比，本发明一实施例包括该颜色映射方法包括：对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的三刺激值和色坐标；根据所述三原色下的色坐标及预设第一映射关系，确定五原色下的色坐标；根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值。本实施例提供的方案，实现了三原色向五原色的转换，扩大了色域。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为相关技术中提供的标准色域示意图；
图2为相关技术中的透光率示意图；
图3为本发明一实施例提供的五原色色域示意图；
图4为本发明一实施例提供的颜色映射方法流程图；
图5为本发明一实施例提供的颜色映射方法中原始点位置示意图；
图6a为本发明一实施例提供的颜色映射方法中映射过程示意图；
图6b为本发明另一实施例提供的颜色映射方法的映射示意图；
图7为本发明一实施例提供的颜色映射方法流程图；
图8为本发明一实施例提供的颜色映射装置框图；
图9为本发明一实施例提供的介质框图；
图10为本发明一实施例提供的显示设备框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
所有关于颜色匹配的理论都基于三色学说即CIE(Commission Internationalede L'Eclairage，国际照明委员会)颜色匹配方程见公式(1)(2)，其中XYZ代表颜色的三刺激值，对于RGB三原色可以用显示器色彩分析仪如CA-310测得三原色下显示器的三刺激值(即公式(1)中的3*3矩阵)，对于任意输入的RGB灰阶便可计算出混合后的颜色，继而由公式(2)计算出色坐标(x，y，z)反映到CIE1931马蹄形色品图上。对于五原色RGBYC，同样有类似的颜色匹配关系，见公式(3)，其中，公式(3)中的矩阵
Figure BDA0002139059300000051
为五原色下显示器的三刺激值，其中有三个方程5个未知数，理论上有无穷多解。
Figure BDA0002139059300000052
Figure BDA0002139059300000061
Figure BDA0002139059300000062
本申请中，通过施加约束条件，使得5个未知数转换为3个未知数，从而可以确定五原色的信号值，实现三原色向五原色的转换。
下述实施例中，五原色为RGBYC(即红色，绿色，蓝色，黄色，青色)，其中，五原色色域边界中的RGB顶点的位置与三原色色域边界中RGB顶点的位置相同。三原色RGB可以是任一种RGB色域，比如图1中五种色域中的任一种。当三原色RGB的色域改变时，五原色RGBYC的色域相应改变。
需要说明的是，本申请中以五原色RGBYC为例进行说明，但本申请不限于此，当改变五原色为其他颜色时，仍可应用本申请。
如图3所示，为五原色RGBYC的色域示意图，五原色RGBYC有效的扩大了色域。
如图4所示，本发明一实施例提供一种颜色映射方法，包括：
步骤401，对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的色坐标；
步骤402，根据所述三原色下的色坐标及预设第一映射关系，确定五原色下的色坐标；
步骤403，根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值；其中，所述预定义的约束条件包括：五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第三映射关系，其中，五原色下的三原色是指与三原色下相同的三原色。以五原色RGBYC、三原色为RBG为例，RGBYC中的三原色的信号值是指其中RGB的信号值。其中，预定义的约束条件使得5个未知数转换为3个未知数，即公式(3)中的R，G，B，Ye，C中5个未知数转换为3个未知数。
本实施例提供的方案，能够将输入的RGB三色信号高效的转换为RGBYC五色信号，有效的扩大利用了高色域。
在一实施例中，所述步骤401中，对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的三刺激值和色坐标包括：
假设三原色下的三色信号值为(R0,G0,B0)(可归一化至[0,1])，由公式(4)、(5)可以计算混合后颜色的三刺激值(X0，Y0，Z0)和色坐标P0＝(x0,y0,z0)，即：
Figure BDA0002139059300000071
Figure BDA0002139059300000072
P0所在位置如图5所示。需要说明的是，图5中的RGB色域仅为示例，可以使用其他RGB色域。相应的，五原色RGBYC色域相应的改变，三原色和五原色的色域边界点R、G、B点位置一致。
所述步骤402中的预设第一映射关系可以根据需要设定。在一实施例中，所述预设第一映射关系为：
Figure BDA0002139059300000073
其中，WP0为点W和点P0的距离，WP1为点W和点P1的距离，WA为点W和点A的距离，WB为点W和点B的距离，点W为三原色下的白点，点P0是三原色下的色坐标对应的点，点P1是五原色下的色坐标对应的点，点A是点W与点P0的连线与三原色色域边界的交点，点B是点W与点P0的连线与五原色色域边界的交点。采用该映射方式，可以维持色相不变，颜色控制准确，且计算简单，可达到较好的效果。
如图6a所示，白点W将以RGB为顶点的三角形分成三个小三角形WRG、WGB和WRB，只有当输入点的坐标P0在三角形WRG和WGB中才有此步(本例中以P0在WGB中说明)，因为多加的两个原色Y和C在在这两个方向上对色域扩张有贡献。要实现色域映射，对于图6a情况，首先延长点W和点P0点的连线，将会与RGB色域边界相交于点A，与RGBYC色域相交于点B，将满足公式(6)的点P1作为五原色下对应的点，点P1的颜色就是在五色显示中最终要显示的颜色，从而得到点P1的色坐标(x1、y1、z1)。
需要说明的是，此处的第一映射关系仅为示例，也可以采取其他方式进行映射。第一映射关系为线性形式，在其他实施例中，也可采取非线性形式，图6b为多种映射关系示意图。如图6b所示，其中x轴代表WP0/WA范围在[0,1]，纵轴为映射系数y＝f(x)，WP1/WB＝f(WP0/WA)。其中，线61是线性关系，线62其映射关系y＝x^n1，线63其映射关系为y＝x^n2，线64其映射关系为y＝1/(1+exp(a*x+b))。其中，n1>1，n2<1，a,b根据需要选择。
在一实施例中，所述五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第二映射关系包括：
R1:G1:B1＝R0:G0：B0 (7)
此时
Figure BDA0002139059300000081
其中，R1、G1、B1为五原色下的三原色的信号值，R0、G0、B0为三原色下的信号值，即五原色下三原色的比值与三原色下三原色的比值相同。通过该映射关系，由于R1、G1、B1之间存在比例关系，因此，只要已知其中之一，就可以得到另外两个参数的值，即R1、G1、B1三个未知数转换为一个未知数。需要说明的是，该映射关系仅为示例，可以根据需要采用其他映射关系。
在一实施例中，仅知道P1点的色坐标(x1,y1,z1)无法逆推出对应的三刺激值(X1,Y1,Z1)，因此，可以利用原始的三刺激值(X0,Y0,Z0)变换比例关系。所述预定义的约束条件还包括：五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系。
在一实施例中所述五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系包括：
Figure BDA0002139059300000091
其中，X1、Y1、Z1为五原色下的三刺激值，x1、y1、z1为五原色下的色坐标，X0、Y0、Z0为三原色下的三刺激值。
在一实施例中，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值包括：
根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1，G1，B1，Ye1，C1；虽然(X1，Y1，Z1)能满足色坐标落在P1＝(x1，y1，z1)点但却不是真实的三刺激值，而是利用了(X0，Y0，Z0)，因此，对R1，G1，B1，Ye1，C1进行调整得到五色信号值R，G，B，Ye，C。
在一实施例中，根据下式确定五原色下的五色信号值R，G，B，Ye，C：
Figure BDA0002139059300000092
其中，MAX5＝max(R1，G1，B1，Ye1，C1)为五色中的最大值在公式(10)中做归一化表示在该点P1所能表现的最大亮度，Ky为像素点的亮度比例关系，
Figure BDA0002139059300000093
Y0为三原色下的三刺激值(X0、Y0、Z0)中代表亮度的值，Ymax为所述三色信号值对应的点所能表现的最大亮度。
在一实施例中，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1，G1，B1，Ye1，C1包括：
根据下式确定R1、Ye1、C1：
Figure BDA0002139059300000101
根据R1确定
Figure BDA0002139059300000102
其中，
Figure BDA0002139059300000103
为五原色下显示器的三刺激值。
在一实施例中，像素点的亮度比例关系Ky通过输入的三原色的信号值确定。其中，点P0所能表现的最大亮度Ymax满足：
Figure BDA0002139059300000104
则Ymax为：
Figure BDA0002139059300000105
其中，MAX3＝max(R0，G0，B0)，即取(R0，G0，B0)的最大值，在公式(12)中对(R0，G0，B0)归一化(此时R0，G0，B0中最大的值会归一化到1，即最大)。
下面通过一具体实例进一步说明本发明。如图7所示，本发明一实施例提供一种颜色映射方法，包括：
步骤701，计算输入的原始点的色坐标和亮度信息；
对于一组输入信号(R0，G0，B0)(归一化至[0，1])，通过公式(4)和(5)计算混合后颜色的三刺激值(X0，Y0，Z0)和色坐标P0＝(x0，y0，z0)，其中Y0代表了像素点的亮度。
步骤702，进行色域映射，根据三原色下的色坐标P0＝(x0，y0，z0)获得五原色下的色坐标(x1、y1、z1)。
步骤703，进行颜色匹配。
根据公式(11)确定R1、Ye1、C1，再根据R1确定
Figure BDA0002139059300000111
Figure BDA0002139059300000112
根据公式(10)确定R，G，B，Ye，C，输出R，G，B，Ye，C。
基于同一发明构思，如图8所示，本发明一实施例提供一种颜色映射装置80，包括存储器810和处理器820，所述存储器810存储有程序，所述程序在被所述处理器820读取执行时，实现任一实施例所述的颜色映射方法。根据本公开的颜色映射装置具有与上文所述的颜色映射方法相同或相似的益处，此处不再赘述。
基于同一发明构思，如图9所示，本发明一实施例提供一种介质90，其上存储有可在处理器上运行的计算机程序910，所述计算机程序910被所述处理器执行时实现任一实施例所述的颜色映射方法的步骤。所述介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。
基于同一发明构思，如图10所示，本发明一实施例提供一种显示设备100，包括上述颜色映射装置80。所述显示设备100包括但不限于液晶、OLED等显示屏，或者，所述显示设备100可以是手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框和导航仪等。根据本公开的显示设备100具有与上文所述的颜色映射装置相同或相似的益处，此处不再赘述。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种颜色映射方法，包括：
对一组三原色下的三色信号值，确定其对应的三原色下的色坐标；
根据所述三原色下的色坐标及预设第一映射关系，确定五原色下的色坐标；
根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值；其中，所述预定义的约束条件包括：五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第二映射关系，其中，五原色下的三原色是指与三原色下相同的三原色；
所述预设第一映射关系为：
Figure FDA0002965673520000011
其中，WP0为点W和点P0的距离，WP1为点W和点P1的距离，WA为点W和点A的距离，WB为点W和点B的距离，点W为三原色下的白点，点P0是三原色下的色坐标对应的点，点P1是五原色下的色坐标对应的点，点A是点W与点P0的连线与三原色色域边界的交点，点B是点W与点P0的连线与五原色色域边界的交点；
所述五原色下的三原色的信号值与三原色下的信号值满足预设第二映射关系包括：
R1:G1:B1＝R0:G0:B0
其中，R1、G1、B1为五原色下的三原色的信号值，R0、G0、B0为三原色下的信号值。
2.根据权利要求1所述的颜色映射方法，其特征在于，
所述方法还包括，确定所述三原色下的三色信号值对应的三原色下的三刺激值；
所述预定义的约束条件还包括：五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系。
3.根据权利要求2所述的颜色映射方法，其特征在于，所述五原色下的三刺激值与五原色下的色坐标、三原色下的三刺激值满足预设第三映射关系包括：
Figure FDA0002965673520000021
其中，X1、Y1、Z1为五原色下的三刺激值，x1、y1、z1为五原色下的色坐标，X0、Y0、Z0为三原色下的三刺激值。
4.根据权利要求3所述的颜色映射方法，其特征在于，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定所述三原色下的三色信号值对应的五原色下的五色信号值包括：
根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1,G1,B1,Ye1,C1；
根据下式确定五原色下的五色信号值R,G,B,Ye,C：
Figure FDA0002965673520000022
其中，MAX5＝max(R1,G1,B1,Ye1,C1)，
Figure FDA0002965673520000023
Y0为三原色下的三刺激值(X0、Y0、Z0)中代表亮度的值，Ymax为所述三色信号值对应的点所能表现的最大亮度，所述Ymax为：
Figure FDA0002965673520000024
其中，MAX3＝max(R0,G0,B0)，R0、G0、B0为三原色下的信号值，YRYGYB为三原色下显示器的三刺激值。
5.根据权利要求4所述的颜色映射方法，其特征在于，所述根据预定义的约束条件，以及所述五原色下的色坐标，确定五色信号初始值R1,G1,B1,Ye1,C1包括：
根据下式确定R1、Ye1、C1:
Figure FDA0002965673520000031
根据R1确定
Figure FDA0002965673520000032
其中，
Figure FDA0002965673520000033
为五原色下显示器的三刺激值，x1、y1、z1为五原色下的色坐标，X0、Y0、Z0为三原色下的三刺激值，R0、G0、B0为所述三原色下的信号值。
6.一种颜色映射装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如权利要求1至5任一所述的颜色映射方法。
7.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的颜色映射装置。
8.一种介质，其特征在于，其上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的颜色映射方法的步骤。
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