CN101621699B - 一种视频显示不均匀校正方法及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频显示不均匀校正方法及投影装置，其校正方法具体包括以下步骤：(1)针对图像中的亮度和色度信息建立校正矩阵查找表；(2)接收视频信号，并根据接收到的视频信号在校正矩阵查找表中找到与之对应的校正值；(3)利用所述校正值对接收到的视频信号进行修正；(4)输出修正后的视频信号。本发明的视频显示不均匀校正方法根据显示光源的亮度、色度的改变建立相应的查找表，进而对投影图像的显示亮度和色度的不均匀性进行校正，实现了输出图像与源图像的一致性。采用此不均匀校正方法可以实现投影装置对比度的提高，特别是在显示一些比较暗的图像时，其校正效果尤为突出，同时也使得系统的处理速度和可靠性得以增强。

Description

一种视频显示不均匀校正方法及投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影显示系统中图像质量的改进技术，具体地说，是涉及一种针对视频图像显示的不均匀性进行校正的方法及投影装置。

背景技术

在目前的光学投影系统中，由于在视频信号进入显示系统进行显示之前，首先会经过图像处理模块处理得到亮度信号和色度信号，然后亮度信号和色度信号进入显示系统，经光学处理模块进行处理后显示输出。因为光学处理模块受到周围外界因素的影响比较大，比如周围环境的光线影响、光的亮度影响等等，还有视频信号经过处理后得到的亮度信号也会由于自身损耗等的影响，使光学处理模块接收到的亮度信号和色度信号产生失真，这样在显示模块上显示出来的图像就会失真，这种失真在投影光源显示系统中非常明显。

为了调节这种失真，目前在投影光源显示系统中主要采用通过菜单对显示亮度和对比度进行调节的方法实现。但是，这种使用软件技术来调节画面的方法，其本身并不能改变光源的亮度或色度；而且对于整机生产厂商来说，如果单纯只是依靠软件的调节来实现对图像失真的校正，这样会大大占用产品的系统内存，并且让用户通过操作软件来实现调节，也给用户带来许多使用上的麻烦。

基于此，就需要一种切实有效的方法能够在投影装置出厂之前，由厂家来对投影图像产生的失真进行校正，从而使得产品本身在出厂之前就具备更好的品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种视频图像显示不均匀性校正的方法，使得在光学系统产生的不均匀性失真得到校正，输出和信号源一样效果的信号。

为了解决上述技术问题，本发明的视频显示不均匀校正方法采用以下步骤实现：

(1)针对图像中的亮度和色度信息建立校正矩阵查找表；

(2)接收视频信号，并根据接收到的视频信号在校正矩阵查找表中找到与之对应的校正值；

(3)利用所述校正值对接收到的视频信号进行修正；

(4)输出修正后的视频信号。

其中，在所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。

进一步的，在所述步骤(2)中，该校正方法具体为根据接收到的视频信号的亮度信息在校正矩阵查找表中找到与之对应的色度信息的校正值，进而对接收到的视频信号的色度信息进行修正后输出。

优选的，所述校正矩阵查找表为三维校正矩阵查找表，其内部存储的校正值为不同亮度信息所对应的R、G、B三基色的校正值。

又进一步的，所述校正矩阵查找表采用如下步骤建立：

a、将接收到的视频图像显示在屏幕上，根据图像中的亮度信息调节显示光源的亮度；

b、对显示在屏幕上的图像的色度信号进行测量；

c、将测量结果与输入的源图像进行比较得到差值；

d、将所述差值作为该亮度下的色度信号的校正值，存入校正矩阵查找表；

e、按照所要求的精度改变显示光源的亮度，重复步骤b、c、d，以获得不同亮度条件下色度信号的校正值。

其中，在所述步骤e中，显示光源的亮度可以按照占空比1％～100％一维变化或者通过改变显示光源的电流、电压等参数实现其亮度的一维变化。

再进一步的，所述校正值的建立是基于图像分区测量的，所述图像按其分辨率分为m×n个子区域。

更进一步的，为了精确得到每个子区域的图像信息，所述子区域的图像信息是通过对该子区域的四条边的四个中点的图像信息进行测量，然后利用所述四个中点的图像信息进行线性插值运算后得到的。

基于上述视频显示不均匀校正方法，本发明又提供了一种采用该不均匀校正方法的投影装置，包括信号接口模块、图像处理模块和显示系统；其中，在所述图像处理模块中包含有存储器和不均匀校正模块，在所述存储器中存储有针对图像中的亮度和色度信息建立的校正矩阵查找表；所述信号接口模块将接收到的视频信号传输至图像处理模块，其内部的不均匀校正模块根据接收到的视频信号在校正矩阵查找表中找到与之对应的校正值，进而对接收到的视频信号进行修正后输出至显示系统。

进一步的，所述图像处理模块根据接收到的视频图像的亮度信息来控制显示系统中显示光源的亮度，并根据该亮度信息查找校正矩阵查找表中与该亮度信息相对应的色度信息的校正值，进而对接收到的视频信号的色度信息进行修正后输出至显示系统，以投影出均匀的图像。

又进一步的，为了建立所述的校正矩阵查找表，在所述投影装置中还包括颜色传感器，对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应后输出至所述的图像处理模块；在所述图像处理模块中包括比较器，分别接收来自信号接口模块的源图像的色度信号和来自颜色传感器的色度信号，对其进行比较后将所得差值存入所述存储器中，以构成校正矩阵查找表中该亮度信息下的色度信息的校正值。

再进一步的，在所述图像处理模块中还包括控制显示系统中显示光源亮度一维变化的控制模块，在所述控制模块控制显示光源的亮度进行一维变化的同时，所述颜色传感器同时对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应，进而输出至所述的比较器中与源图像的色度信号进行比较，并将所得差值存入到所述的存储器中，以建立所述的校正矩阵查找表；即在所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的视频显示不均匀校正方法根据显示光源的亮度、色度的改变建立相应的查找表，进而对投影图像的显示亮度和色度的不均匀性进行校正，实现了输出图像与源图像的一致性。采用此不均匀校正方法可以实现投影装置对比度的提高，其动态对比度可以达到百万比一，特别是在显示一些比较暗的图像时，其校正效果尤为突出，同时也使得系统的处理速度和可靠性得以增强。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的投影装置实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的视频显示不均匀校正方法中三维校正矩阵查找表建立方法实施例的程序流程框图；

图3是图2中子区域实施例的分区示意图；

图4是本发明所提出的视频显示不均匀校正方法实施例的程序流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本发明的视频显示不均匀校正方法，其设计思想是：在投影装置出厂前，首先由技术人员对投影出来的图像进行测量，然后与输入的源图像进行比较，进而针对图像的亮度和色度信息建立校正矩阵查找表，并存储于投影装置内部，以供后续执行不均匀校正时提供图像信息的校正值；在用户使用所述投影装置的过程中，投影装置根据接收到的视频信号查找所述的校正矩阵查找表，进而获取当前图像的校正值，以对图像进行不均匀校正后输出。

具体来讲，在本实施例中所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。因此，当用户使用所述投影装置时，投影装置首先根据接收到的视频信号中的亮度信息查找所述校正矩阵查找表中与之对应的色度信号的校正值，进而对当前图像的色度信号进行修正，然后输出修正后的视频信号至显示系统，以投影出与源图像一致的视频图像。

下面以投影光源显示系统为例，具体阐述所述投影装置的组成结构以及视频显示不均匀校正方法的实现过程。

首先介绍一下投影装置的组成结构，参见图1所示，在所述投影装置中主要包括信号接口模块、前端处理模块、图像处理模块、颜色传感器和显示系统。其中，在所述图像处理模块中包含有比较器、存储器、不均匀校正模块和控制模块。其中，针对图像中的亮度和色度信息建立的校正矩阵查找表即存储在所述的存储器中；控制模块则用来控制显示系统中的照明装置，以实现显示光源亮度的调节。

所述投影装置的工作过程为：视频信号通过所述信号接口模块传输至前端处理模块，进而将接收到的视频信号转换成统一格式的数据信号后传输至图像处理模块；所述图像处理模块从接收到的视频信号中提取出视频图像的亮度信息传输至控制模块，进而生成相应的控制信号对显示系统中的照明装置进行控制，具体表现为对照明装置中的光源驱动电路的占空比进行调节，以控制显示光源输出相应的亮度。当然，改变光源驱动电路的占空比只是显示光源亮度调节的一种方式，也可以通过改变照明装置的电流或者电压等参数来实现对显示光源亮度的调节，本发明不限于此。与此同时，所述图像处理模块将视频图像中的色度信息传输至显示系统中的光调制装置，以输出视频图像。颜色传感器对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应后输出至图像处理模块中的比较器，比较器将图像处理模块接收到的源图像的色度信号和来自颜色传感器的色度信号进行比较后得到差值，进而将所述差值存入到图像处理模块中的存储器中，以构成校正矩阵查找表中该亮度信息下的色度信息的校正值。此后，图像处理模块中的控制模块按照所要求的精度控制显示光源的亮度一维变化，颜色传感器同时对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应，进而输出至所述的比较器中与源图像的色度信号进行比较，并将所得差值存入到所述的存储器中，以建立所述的校正矩阵查找表。即在所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。

以上为投影装置出厂前由技术人员控制投影装置所完成的校正矩阵查找表的创建过程，下面介绍一下用户使用过程中，所述投影装置对不均匀显示图像的校正过程。

在投影装置进入正常工作状态后，信号接口模块将接收到的视频信号传输至前端处理模块，将其转换成统一格式的视频数据信号后传输至图像处理模块；所述图像处理模块利用图像分析算法对图像数据分析后得到显示光源的亮度值，并将此亮度值一方面传输至控制模块，以控制照明装置中光源驱动电路对显示光源的输出亮度进行动态调节；另一方面传输至不均匀校正模块，所述不均匀校正模块根据该亮度信息查找校正矩阵查找表中与该亮度信息相对应的色度信息的校正值，进而通过对接收到的视频信号的色度信息进行修正后输出至显示系统中的光调制装置，以投影出与源图像一致的均匀图像。

下面对视频显示不均匀校正方法的实现过程进行具体阐述。

首先阐述一下校正矩阵查找表的具体创建过程。以RGB图像为例，所述校正矩阵查找表为存储有R、G、B三基色校正值的三维校正矩阵查找表，其具体创建过程参见图2所示，包括以下步骤：

S201、接收视频信号，所述视频信号具体指通过信号接口模块和前端处理模块转换后形成的统一格式的视频数据信号。

S202、将视频数据信号中的RGB图像输入到比较器中，即将R基色、G基色、B基色信号输入到图像处理模块中的比较器中。

S203、根据图像的亮度信息调节显示光源的占空比(PWM)，以控制显示光源的亮度。

在这里，显示光源的占空比(PWM)即指光源亮的时间与时间总量的比例，通过调节占空比以实现显示光源亮度的改变。举例说明：如果占空比是20％，那么光源在20％的时间内是亮的，但是这个频率太快了，人眼感觉不到闪烁；如果占空比是80％，那么光源在80％的时间内是亮的，人眼最后感觉到的亮度其实是显示光源的平均亮度。

S204、在确定了显示光源亮度的情况下，控制投影系统发出R基色或G基色或B基色图像，并投影到屏幕上。以R基色为例，使用颜色传感器探测显示屏幕的色度信号，并送入比较器中。

S205、通过比较器对步骤S202中源图像的R基色的色度信号和步骤S204中颜色传感器探测到的R基色的色度信号进行比较，即做减法运算，得到的差值即为显示光源在该亮度时R基色的校正值。

S206、将得到的R基色的校正值存入相应亮度的三维校正矩阵查找表。对于G基色、B基色信号的校正值的获得方法同R基色。这里的三维即对应的R、G、B三基色信号。

S207、控制显示光源的亮度按照所要求的精度一维变化，重复上述步骤S204～S206，以得到不同亮度条件下所对应的R基色、G基色、B基色的校正值，进而完成三维校正矩阵查找表的建立。

在这里，所述的精度由设计人员确定，比如按照占空比1％～100％变化即为一维变化。因为光源亮度改变后，相应的漏光也会改变，如果再用原来步骤S205中的差值对色度信号进行校正必然会出现偏差，所以要将显示光源的亮度的改变归一化，在不同亮度时建立相应的校正矩阵，以实时地对色度信号进行修正。归一化思想是计算机编程常用的思想，即把一个变量的变化范围看做[01]区间，再按照编程的精度要求把此区间均匀地划分成等份，这样可以方便地用计算机实现计算。在本实施例中，将显示光源的亮度按照占空比1％～100％一维变化即为将显示光源亮度的改变归一化。

另外，在所述三维校正矩阵查找表中，矩阵值的建立是基于图像分区测量的。在本实施例中，将一幅RGB图像按其分辨率分为m×n个子区域，比如1280×800或者1024×768等等(这里并不一定必须严格按照分辨率来划分，也可以比分辨率划分得粗略些)，上述步骤S202～S206即是对其中一个分区的RGB信号获取的校正值。对每个子区域分别执行上述步骤S202～S206即得到整幅图像在不同亮度条件下R、G、B三基色信号的校正值。

图3为本发明的分区示意图，以a～d为中点的相互垂直的四条边所围正方形即为一个子区域。为了精确得到一个子区域的图像信息，在本实施例中，采用传感器测量a、b、c、d四个点的图像信息，包括亮度信息和色度信息，然后进行线性插值运算就可以得到这个子区域的图像信息。由于这四个点距离该子区域的中心点距离最短，因此误差最小。在后续对图像的色度信息进行校正时，都是以这样的子区域为单位，三维校正矩阵查找表中存储的也是每个子区域的R、G、B三基色的校正值。

上述校正方法是在投影装置出厂之前由技术人员完成的，通过多次测量得到的三维校正矩阵数据组成三维校正矩阵查找表，并存储于存储器中，以供用户在实际使用过程中对输出的视频图像进行不均匀校正，这样便使得投影装置在出厂之前就具备了很好的品质。

在用户具体使用时，只要根据接收到的图像的亮度信号，去三维校正矩阵查找表中找到与之对应的色度信号的校正值，进而对图像的色度信号进行修正后输出，这样这个图像信号就能达到源头输入时的无损耗效果。

下面具体阐述一下视频显示不均匀校正方法的实现过程，参见图4所示，包括以下步骤：

S401、接收视频信号，读取图像的亮度信息。

S402、根据图像的亮度信息在三维校正矩阵查找表中找到与之对应的色度信息的校正值，即该亮度下R、G、B三基色的校正值。

S403、根据查找到的校正值对R、G、B三基色的值进行修正。

S404、输出并显示修正后的图像信号。

由于在三维校正矩阵查找表的创建过程中已经对图像亮度进行了一维划分，所以在显示光源的亮度确定后，只要到三维校正矩阵查找表中找到相应的色度信号的校正值，即差额，然后对图像的色度数据进行补偿，即可使显示出来的图像达到与源图像一致的效果，进而实现对显示图像的不均匀性的校正。

例如：图像的色度信号量为200，由于经过了不均匀损耗，在不经过校正的情况下显示在屏幕上的信号量仅为180，因此就产生了失真。采用本发明的不均匀校正方法后，图像在进行显示之前首先查找三维校正矩阵查找表中与该图像亮度相对应的色度信号的校正值，即20，进而对待显示的图像信号的色度信号进行补偿，即将图像的色度信号量修正为220，这样经过不均匀损耗后，显示在屏幕上的信号量即为200，从而使显示的图像与源图像相一致，达到了不均匀校正的目的。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种视频显示不均匀校正方法，包括以下步骤：

(1)针对图像中的亮度和色度信息建立校正矩阵查找表；

(2)接收视频信号，并根据接收到的视频信号在校正矩阵查找表中找到与之对应的校正值；

(3)利用所述校正值对接收到的视频信号进行修正；

(4)输出修正后的视频信号；

其中，所述校正矩阵查找表采用如下步骤建立：

a、将接收到的视频图像显示在屏幕上，根据图像中的亮度信息调节显示光源的亮度；

b、对显示在屏幕上的图像的色度信号进行测量；

c、将测量结果与输入的源图像进行比较得到差值；

d、将所述差值作为该亮度下的色度信号的校正值，存入校正矩阵查找表；

e、按照所要求的精度改变显示光源的亮度，重复步骤b、c、d，以获得不同亮度条件下色度信号的校正值。

2.根据权利要求1所述的视频显示不均匀校正方法，其特征在于：在所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。

3.根据权利要求2所述的视频显示不均匀校正方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为根据接收到的视频信号的亮度信息在校正矩阵查找表中找到与之对应的色度信息的校正值。

4.根据权利要求2所述的视频显示不均匀校正方法，其特征在于：所述校正矩阵查找表为三维校正矩阵查找表，其内部存储的校正值为不同亮度信息所对应的R、G、B三基色的校正值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的视频显示不均匀校正方法，其特征在于：所述校正值的建立是基于图像分区测量的，所述图像按其分辨率分为m×n个子区域；所述子区域的图像信息是通过对该子区域的四条边的四个中点的图像信息进行测量，然后利用所述四个中点的图像信息进行线性插值运算后得到的。

6.一种投影装置，包括信号接口模块、图像处理模块和显示系统，其特征在于：在所述图像处理模块中包括存储器和不均匀校正模块，在所述存储器中存储有针对图像中的亮度和色度信息建立的校正矩阵查找表；所述信号接口模块将接收到的视频信号传输至图像处理模块，其内部的不均匀校正模块根据接收到的视频信号在校正矩阵查找表中找到与之对应的校正值，进而对接收到的视频信号进行修正后输出至显示系统；

其中，所述校正矩阵查找表采用如下步骤建立：

a、将接收到的视频图像显示在屏幕上，根据图像中的亮度信息调节显示光源的亮度；

b、对显示在屏幕上的图像的色度信号进行测量；

c、将测量结果与输入的源图像进行比较得到差值；

d、将所述差值作为该亮度下的色度信号的校正值，存入校正矩阵查找表；

e、按照所要求的精度改变显示光源的亮度，重复步骤b、c、d，以获得不同亮度条件下色度信号的校正值。

7.根据权利要求6所述的投影装置，其特征在于：所述图像处理模块根据接收到的视频图像的亮度信息来控制显示系统中显示光源的亮度，并根据该亮度信息查找校正矩阵查找表中与该亮度信息相对应的色度信息的校正值，进而对接收到的视频信号的色度信息进行修正后输出至显示系统，以投影出均匀的图像。

8.根据权利要求6或7所述的投影装置，其特征在于：在所述投影装置中还包括颜色传感器，对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应后输出至所述的图像处理模块；在所述图像处理模块中还包括比较器，分别接收来自信号接口模块的源图像的色度信号和来自颜色传感器的色度信号，对其进行比较后将所得差值存入所述的存储器中，以构成校正矩阵查找表中该亮度信息下的色度信息的校正值。

9.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于：在所述图像处理模块中还包括控制显示系统中显示光源亮度一维变化的控制模块，在所述控制模块控制显示光源的亮度进行一维变化的同时，所述颜色传感器同时对投影到屏幕上的图像的色度信号进行感应，进而输出至所述的比较器中与源图像的色度信号进行比较，并将所得差值存入到所述的存储器中，以建立所述的校正矩阵查找表；即在所述校正矩阵查找表中存储的数值为不同亮度信息所对应的色度信息的校正值。

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