激光电视实时颜色校正方法研究

Ｐ（尺，Ｇ，曰）时，首先通过Ｐ（Ｒ，Ｇ，曰）的高３位Ｒ洒（７：５］，
Ｇｉ。【７：５］，日ｉ。［７：５］找到像素Ｐ点在ＲＧＢ三维颜色空间的哪
一块，然后由ｐ点的低５位Ｒｉ。［４：ｏ］，Ｇｉ。［４：Ｏ］，曰ｉ。［４：０］以及
日７，，’，…，Ｄ’处的Ｒ，Ｇ，Ｂ值，求得输入像素Ｐ点的映射
值Ｐ，，具体的映射算法可使用双线性插值法
Ｒ．。【７：０】
Ｒｍｎ Ｇｉ。［７：ｏ］
Ｇ删。 Ｂ。。［７：Ｏ］
曰ｍｎ
图３ 三维简化查找表结构
Ｇ
在查找表中存
储每一块８个顶点
的映射值，其余的值
通过插值算法求得。
Ｏ ３２ ６４ ９６ １２８ １６０ １９２ ２２４ ２５６ 图４ 三维颜色空间
。因为在ＲＧＢ三维颜 色空间中共有９×９× ９个顶点，每个顶点
在激光电视中，由于激光三基色与传统的荧光粉三 基色的色度点不同，色再现的区域不同（如图１所示）。在 用同一种视频信号控制时，会产生颜色偏差和混乱，因
此，在激光显 示中，必须将 荧光粉三基 色向激光三 基色进行色 域映射【”。
传统的 显示特性调 节方法可使 图１ 激光显示色域与传统ｃＲＴ色域比较 用红、绿、蓝３
原 馨始视麓频信号豢剧一照…一副塑正羹＿…墅…陶
光电视中【卅。
图２颜色校正系统结构
万方数据
信Ｉ终端
颜色校正系统中，色域映射是系统的关键，通过在查 找表中存储每个Ｒ，Ｇ，Ｂ组合的映射信息，正确映射显示 数据。如果只是简单地使用三维查找表，那么，查找表的 存储容量需要２５６×２５６×２５６×３ ｂｙｔｅ＝５０ ３３ｌ ６４８ ｂｙｔｅ。
１４．７ Ｋ
７
６．４４ Ｍ
３
２．１９ Ｋ
６
８２４ Ｋ
２
３７５
５
１０８ Ｋ
ｌ
８１
２．２插值算法 图５为ＲＧＢ
三维颜色空间中的 一块。以ｎ＝３为例， 在查找表中存储了 口，，，…，Ｄ共８个 顶点的．Ｒ，Ｇ，Ｂ映 射值Ｈｔ，ｌｔ，…，０１， 共存储９×９×９＝７２９ 个值。当输入像素
ｒ：Ｒ。【４：Ｏ】 图５ 三维插值方法
２ 颜色校正系统中的颜色查表法
当使用在普通光源下产生的视频信号作为激光电视 的输入信号时，如果不对输入信号作校正的话，激光电视 的显示必然会产生颜色失真。图２为颜色校正系统的结 构，视频信号输入颜色校正系统后，先经过数据采集，从 不同格式的视频信号中提取Ｒ，Ｇ，Ｂ三基色信号，并转换 成数字信号，从预先设定好的颜色查找表中查找校正后的 数据，然后再把校正后的信号与视频信号中的其他信号按
Ｒ圩，＝（ＲＨ，×（３２一ｒ）＋Ｒ，×ｒ）／３２
（１）
Ｒ压＝（ＲＫ，×（３２一ｒ）＋Ｒ，×ｒ）／３２
（２）
式中：Ｒ∥为日’点尺通道的灰度值；尺，，为，’点尺通道的灰
度值；Ｒ∥为Ｋ’点尺通道的灰度值；尺，为，点Ｒ通道的灰
度值；ｒ＝Ｒｊ。【４：Ｏ］。
Ｒ眦＝（尺肼×（３２—６）＋Ｒ压×６）／３２
（３）
同理可求得Ｒ一，于是得到Ｐ，点Ｒ通道的灰度值
醌ｅｎ∥Ｍ ６ＪＤ２０９，吼ｉ№；２．Ｇｍｄ删ｅ Ｓｃ＾ｏＤｆ ０，吼ｉＭｓｅ Ａ ｃｏ如ｗ ｏ，＆ｉｅｗｅｓ，＆毛『ｉ愕ＪＤＤ∞９’劬ｉ∞； ３．胁￡ｉｔⅢｅ ｑｒ Ｄｐ￡ｉｃｓ ｍｄ Ｅ如ｃｔｒｏｎ氓矾ｉ聊卵Ａｃ。ｄｅｍｙ Ｄ，ｓｃ拓ｎｃｅｓ，∞ｅ，增毗６ＪＤ２Ｄ９，吼ｉＭ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｌａｓｅｒ ｔｒｉｃｏｌｏｒ ｎｅｅｄｓ ｍａｐｐｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｌａｍｐ—ｈｏｕｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｎｅ—ｄｉ－ ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｌｏｏｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ （ＬＵＴ） ｃａｎ’ｔ ｃｏＩＴｅｃｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｅｘａｃｔｌｙ．ＴｈＩ．ｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｌｏｏｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ ｃａｎ ｃｏＨｅｃｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ｂｕｔ ｉｔ ｈａｓ ｔｏ ｎｅｅｄ ｌａｒｇｅ ｍｅｍｏｒｙ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｉｔ ７ｓ ｄｉｍｃｕｌｔ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｉｎ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｈａｒｄｗａｒｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ— ｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｉ℃ｄｕｃｅｄ ｌｏｏｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ ｉｓ ｐＩＤｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ＬＵＴ’ｓ ｍｅｍｏｒｙ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ａｃｃｅｓｓｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｉｎｎｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｈａｒｄｗａｒｅ， ｓｕｃｈ ａｓ ＦＰＧＡ ａｎｄ
参考文献
［１】张岳，郝丽，柳华，等．激光显示的原理与实现［Ｊ］．光电精密工程， ２００６，１４（３）：４０２—４０５．
［２］张继艳，刘伟奇，魏忠伦，等．基于激光显示的颜色系统的建立［Ｊ】液 晶与显示，２１（１）：３４—３７． ［３】ＨＡＮ Ｄ．Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃ（）ｌｏ。ｇａｍｕｔ ｍａｐｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ＴＶ ｄｉｓ－ ｐ１８ｙ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＴＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ— ｉｃｓ，２００４，５０（２）：６９１—６９８． 【４】ＨＡＮ Ｄ．Ａ ｃｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｌｏｒ ｍａｐｐｉｎｇ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ＴＶ ｃｏｌｏｒ ｒｅｐｍｄｕｃｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｍｎｉｃｓ，２００５，５１（１）：１６８一１７３ ［５】ＰＡＲＫ Ｋ—Ｈ，ＬＥＥ Ｍ—Ｙ，ＣＨ０ Ｙ—Ｈ，ｅｔ ａ１．ＲＧＢ １００ｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ ｄｅ— ｓｉｇｎ ｆｏｒ ｃｏｌｏｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｄｉ８ｐｌａｙ『Ｃ１／／Ｐｒｏ（‘． ｏｆ ＳＰＩＥ，２００４：Ｖ０１．５６０３．（Ｓ．１．１：ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ，２００４：２９１—３０１． 【６】 ｚＥＮＧ Ｈｕａｎｚｈａｏ． Ｓｐ“ｎｇ—ｐ“ｍａｒｙ ｍａｐｐｉｎｇ： ａ ｆａｓｔ ｃｏｌｏｒ ｍａｐｐｊｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｂｒ ｐｒｉｍａｒｙ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｇａｍｕｔ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｃｌ／／ｓＰＩＥ—Ｉｓ＆Ｔ， ２００５：６０５８．［Ｓ．１．】：ＳＰＩＥ Ｐｒｅ８ｓ，２００５：１—１２． 【７】ＮＡＫＡＮ０ Ｙ，ＹＡＭＡｓＨＩＴＡ Ｒ，ＦｕＫｕＤＡ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ａ ｕｎｉｆｏｍ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏＩｏｒ ｖｊｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ［ｃ】／，Ｐｍｃ． ｓＰＩＥ， ２００１：４４２ １．ｆｓ． １．】：ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ，２００１． ［８］ ＭＡＲｃｕ Ｇ． ｓｏｍｅ ｇａｍｕｔ ｍａｐｐｉ“ｇ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｃ】／，Ｐｍｃ． ＳＰＩＥ，２００ｌ：４３００．［Ｓ．１．］：ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ，２００１：１３１—１３８．
＋国家８６３计划资助项目
个一维的查找表，然而，使用一维查找表的方法难以精确 校正显示特性；也可通过算法进行处理，但通过算法进行 处理所占的时钟周期较长，处理速度慢；还可使用三维查 找表，可是又具有存储容量大的缺点。
笔者提出一种能运用于实时颜色校正的三维简化查 找表算法，克服了一维查找表校正不精确、使用算法处理 速度慢及三维查找表存储容量大的缺点。
【中图分类号】ＴＮ９４９．１５；ＴＮ９４１．２＋４
【文献标识码】Ａ
．
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｒｅａｌ—Ｔｉｍｅ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔ ＭｅｔｈＯｄ ｆｏｒ Ｌａ辩ｒ ＴＶ
ＰＥＮＧ Ｙｉｕ，ＸＩＮＧ Ｔｉｎｇ—ｗｅｎｌ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｄｏｎ９３，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ—ｙｏｎｇＬ２
（』．ｓ￡积？Ｋｅｙ￡曲矿０ｐ￡ｉｃ耐死ｃ＾，ｌｏｆｏｇ泌加ｒ胁ｃ咖６一ｃ珊ｉＤ啊 ，邶ｍｕ￡ｅ旷０ｐ￡ｉｃｓ ０ｎｄ剧ｅｃｔｒｏｎｉｃ５，ｃ＾ｉ聊５ｅ Ａｃｏｄｅ，砂矿ｓｃ拓船ｅｓ，
使用Ｘｉｌｉｌｌ）【公司芯片Ｓｐａｒｔａｎ系列ＸＣ３Ｓ４００ｐｑ２０８— ４，用Ｖｅｒｉｌｏｇ编程实现，所用资源如表２所示。
另外，由ＩＳＥ（集成软件环境）综合结果知，最大时钟
万方数据
图６ 原始图像
图７ 查找表中存储图８ 查找表中存储
原始图像像素值
激光显示校正数据
表２ ＦＰＧＡ所用资源
频率能达１７０ ＭＨｚ。可见，使用上述算法占用的硬件资源 较少，容易在ＦＰＧＡ等可编程器件中实现，并且处理速度 较快，适合于分辨力１ ９２０×１ ０８０、刷新频率６０ Ｈｚ的快 速视频信号。
近５０ Ｍｂｙｔｅ的存储容量很难在ＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ一类硬 件中实现。笔者设计的三维简化查找表可在大大减少查 找表存储容量的同时，不使图像质量受到影响。这种查找 表可通过查表与插值相结合的方法来实现。 ２．１简化查找表结构
如图３，Ｒ，Ｇ，Ｂ均为８ ｂｉｔ输入信号，尺油【７：５］，Ｇｊ。［７：５］， Ｂｉ。［７：５］３ ｂｉｔ数据用于查表，尺ｉ。【４：０］，Ｇｉ。［４：０］，日ｉ。［４：０】５ ｂｉｔ 用于插值。可以想象，Ｒｉ。【７：５］，Ｇｉ。［７：５］，Ｂｉ。［７：５］把ＲＧＢ三维 颜色空间分成８×８×８块，如图４所示。
由Ｒ，Ｇ，Ｂ颜色信息组成，所以，查找表的存储容量只需
要９×９×９×３ ｂｙｔｅ＝２．１９ Ｋｂｙｔｅ，大大简化了查找表的存储 容量。
对于输入信号，用于查表和插值的位数可以根据实
际情况进行取舍。如用２ ｂｉｔ查表，则把ＲＧ曰三维颜色空
间分成了４×４×４块，查找表的存储容量为５×５×５×３
ｂｙｔｅ＝３７５ ｂｙｔｅ；可以用任意ｎ ｂｉｔ查表，用（８一ｎ）ｂｉｔ进行 插值，对应查找表的存储容量如表１所示，当ｎ＝８时，相
【摘 要】激光显示中必须将传统光源三基色向激光三基色进行色域映射，针对传统的一维查找表和三维查找表存在的缺点，介
绍了一种三维简化查找表，在不影响显示图像质量的情况下，大大减少查找表的存储容量，并具有较快的查表速度，适合在ＦＰＧＡ，
ＡＳＩＣ等硬件中实时实现。
【关键词】激光电视；三维简化查找表；一维查找表；色域映射；现场可编程门阵列
Ｒ，，＝（月日ｔ联×（３２—ｇ）＋Ｒ工㈣×ｇ）／３２
（４）
式中：６＝曰ｉ。［４：０］；ｇ＝Ｇｉ。［４：０］。
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同理可求得ＪＰ，在Ｇ，Ｂ通道的灰度值
Ｇ。芦（Ｇ删×（３２－ｇ）＋ＧＬ㈣×ｇ）／３２
（５）
日，，＿（Ｂ肌Ⅸ×（３２—ｇ）＋Ｂ㈣×ｇ）／３２
（６）
３ 实验结果
图６，７，８是用Ｍａｔｌａｂ７．Ｏ按以上算法得出的实验结 果。图６与图７之间几乎看不出差异，说明通过这种查表 与插值相结合的方式进行色域映射，对图像质量没有 影响。图８为在查找表中存储激光显示校正数据的映 射结果。
ＪｈｆｌｏＩ·ｍａｌ硒朋ＩｅＪ·ｍｊｎａＪ
文章编号：１００２—８６９２（２００７）０４—００３３—０３
激光电视实时颜色校正方法研究
·论文·
彭 毅１’２，邢廷文１，张雨东３，张明勇１’２ （１．中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室，四川成都６１０２０９； ２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．中国科学院光电技术研究所，四川成都６１０２０９）
ＡＳＩＣ．
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ｌａｓｅｒ ＴＶ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｌｏｏｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ；ｏｎｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｌｏｏｋ—ｕｐ ｔａｂｌｅ；ｃ０１０ｒ ｇａｍｕｔ ｍａｐｐｉｎｇ；ＦＰＧＡ
１ 引言
激光电视是激光技术在电视领域中的新应用、新发 展。由于激光色纯度高，以红、绿、蓝三基色激光作为光 源，色域三角形面积最大，更能反映自然界的真实色彩， 所以激光电视与传统电视相比有如下优点：高亮度，高分 辨力，色彩鲜明。
当于不对查找表进行简化。当然，查找表简化越多，即ｎ
越小，用插值方法得到的近似值就越多，颜色映射的精度
将受到影响，减少查找表的存储容量是以牺牲颜色映射
精度为代价的。在后面的叙述中都以ｎ＝３为例进行描述。
表１ ＦＰＧＡ所用资源
爷蠹“誊；÷？澄溺黼簿黎薰澎黪瓣； 善薹藏辫瀵髓攀镳冁鬻嗡鳜囊
８
５０．３ Ｍ
４