一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法

文档序号:142554 发布日期:2021-10-22 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法 (Method for encoding and decoding light source color in color space with white background light ) 是由 王纪永 唐妮 仇旻 俞小英 于 2021-06-23 设计创作,主要内容包括:本发明属于一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法,由一发光元件获取具有背景光源的背景空间,所述背景光源为白色背景光源;由一个方波脉冲信号驱动一种颜色的发光组件获取对应颜色的基础光源;在所述背景空间基础上,将所述基础光源进行混合,获取混合光源。可逆的由所述基础光色坐标、所述基础光度量结合所述混合光源光色坐标,由占空比解码公式获取驱动所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。增加白色背景光源,不仅可以定量补偿由于明亮环境带来的色差,使显示器的色彩更真实,色域更广;同时白色背景光源的存在,会显著提高整个显示器的亮度,使得显示器更明亮,进而降低功耗。(The invention belongs to a method for coding and decoding light source colors in a color space with white background light, which comprises the steps that a light-emitting element acquires a background space with a background light source, wherein the background light source is a white background light source; driving a light-emitting component with one color by a square wave pulse signal to obtain a basic light source with a corresponding color; and mixing the basic light sources on the basis of the background space to obtain a mixed light source. And reversibly combining the basic light color coordinate and the basic photometric quantity with the mixed light source light color coordinate, and acquiring the duty ratio of a square wave pulse signal for driving the basic light source by a duty ratio decoding formula. The white background light source is added, so that chromatic aberration caused by a bright environment can be quantitatively compensated, the color of the display is more real, and the color gamut is wider; meanwhile, due to the existence of the white background light source, the brightness of the whole display can be obviously improved, so that the display is brighter, and the power consumption is further reduced.)

一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法

技术领域

本发明属于照明光子学领域,尤其涉及一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法。

背景技术

人们能够感知多彩的世界主要是通过人眼的视觉暂留效应以及基于加混色原理的调光调色技术发挥作用实现的在显示领域,三基色混合相加可以实现可见光领域中绝大多数颜色的输出,例如公开的申请号为:CN202010816287.0的一种颜色空间内光源颜色的编码和解码方法发明专利。虽然基于三基色的显示器理论上可获取的色域很宽,但实际上单色光源的发光效率普遍较低(尤其是蓝光光源),三基色混光后的显示亮度普遍不高。为此,全彩显示器件,如液晶显示屏,一般采用RGBW,即在三基色混光的基础上添加白色背景光以提高整体显示亮度。而申请号CN202010816287.0的专利仅仅考虑了RGB在理想暗环境的条件下的编码与解码方法。同时,由于显示器件不可避免地工作在有背景光的场景,如办公室、露天环境等,三基色颜色空间在有背景光存在的情况下必然存在一定的颜色误差,颜色的保真性得以得到保障。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法,解决在露天显示屏或者明亮的环境下,RGB显示器普遍存在的色差大、亮度低等问题。

本发明的目的是这样实现的:一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码方法,所述编码方法包括:

由一发光元件获取具有背景光源的背景空间,所述背景光源为白色背景光源;

由一个方波脉冲信号驱动一种颜色的发光组件获取对应颜色的基础光源;所述基础光源包括有多个;

在所述背景空间基础上,将多个所述基础光源进行混合,获取混合光源。

优选的,预设白色背景光源的光度量,作为背景光度量,在背景光度量的条件下,白色背景光源对应在CIE 1931xyY标准颜色空间内的色坐标为背景色坐标;当方波脉冲信号的占空比为100%时,基础光源的光度量为基础光度量,基础光源对应在CIE 1931xyY标准颜色空间内的色坐标为基础色坐标,由所述基础色坐标、背景色坐标、基础光度量和背景光度量组成基础光色坐标。

优选的,由所述基础光色坐标,结合所述方波脉冲信号的占空比通过色坐标编码公式获取所述混合光源色坐标。

优选的,由所述基础光度量和所述背景光度量通过光度量编码公式获取混合光源的混合光度量,由所述混合光源色坐标和所述混合光度量组成混合光源光色坐标。

优选的,所述色坐标编码公式为:

式中:pm为xm或ym,分别表示混合光源色坐标的x坐标值或y坐标值,i=1,2,…,n,n表示不小于3的正整数;pi为xi或yi,表示第i个基础光源的基础色坐标的x坐标值或y坐标值,Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,Li是第i个基础光源的基础光度量,Ri=Li/yi表示第i个基础光源的光色比,pw为xw或yw分别表示白色背景光源的基础色坐标的x坐标值或y坐标值,Lw是背景光度量,Rw=Lw/yw表示白色背景光源的光色比。

优选的,所述光度量编码公式为:

式中:Lm表示混合光源光度量,i=1,2,…,n,n表示不小于3的正整数;Li是第i个基础光源的基础光度量,Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,Lw是背景光度量。

一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色解码方法,所述解码方法包括:

预定基础光源在颜色空间内的基础光色坐标,以及基础光源的基础光度量;

通过颜色探测器检测混合光源的颜色在颜色空间内的色坐标作为混合光源色坐标,通过颜色探测器仪器检测混合光源的光度量作为混合光源光度量,由所述混合光源色坐标和所述混合光源光度量组成混合光源光色坐标;

由所述基础光色坐标、所述基础光度量结合所述混合光源光色坐标,由占空比解码公式获取驱动所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。

优选的,所述占空比解码公式为:

式中:Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,i=1,2,3;xm、ym表示混合光源色坐标的x坐标值和y坐标值,Lm表示混合光源光度量,Rm=Lm/ym表示混合光源的光色比;xi、yi表示第i个基础光源的基础色坐标的x坐标值和y坐标值,Li是第i个基础光源的基础光度量,Ri=Li/yi表示第i个基础光源的光色比,xw、yw表示白色背景光源基础色坐标的x坐标值和y坐标值,Lw表示背景光度量,Rw=Lw/yw表示白色背景光源的光色比。

一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码和解码方法,包括所述的编码方法,以及所述的解码方法,所述的编码方法和所述的解码方法过程互逆。

本发明的有益效果:基础光源在相同的温度环境下,不同的发光材料寿命和发光能力会有不同程度的衰减,故添加背景光源可以适当得补充衰减的颜色进而可以延长发光元件的使用寿命。在颜色空间的基础上,增加白色背景光源,不仅可以补偿由于明亮环境带来的色差,使显示器的色彩更丰富,色域更广;同时白色背景光源的存在,会提升整个显示器的亮度,使得显示器更透明、更明亮,进而降低功耗。在显示领域,可以解决因色品坐标不同带来的显示色差问题同时提升显示亮度,降低能量消耗,为全色彩、高亮度、低功耗、标准颜色显示提供实现方案。

附图说明

图1为本发明的有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码方法的一实施例中的示意图;

图2为本发明的有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码方法的一实施例的实现结果示意图;

图3为在相同占空比下进行编码获得的混合光源色坐标的示意图;

图4为选取的混合光源色坐标的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施例,对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是,除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1显示了本发明的颜色空间内光源颜色的编码的示意图,一种有白色背景光的颜色空间内光源颜色编码方法,所述编码方法包括:

步骤S1:由一发光元件获取具有背景光源的背景空间,所述背景光源为白色背景光源。

步骤S2:由一个方波脉冲信号驱动一种颜色的发光组件获取对应颜色的基础光源;所述基础光源包括有多个。

步骤S3:在所述背景空间基础上,将多个所述基础光源进行混合,获取混合光源。

在步骤S1中:发光元件可发出白色可见光,作为白色背景光源,其具备超宽的输出带宽(>100nm)。该白色背景光源辐射的空间即为背景空间。

预设基础光源驱动占空比为零的条件下,白色背景光源的光度量,作为背景光度量Lw,在背景光度量的条件下,白色背景光源对应在CIE 1931xyY标准颜色空间内的色坐标为背景色坐标(xw,yw)。

步骤S2:由一个方波脉冲信号驱动一种颜色的发光组件获取对应颜色的基础光源。

所述方波脉冲信号是频率不小于10k赫兹的恒流方波信号。

所述发光组件包括有能够发射同一种颜色的一个或多个发光元件。

所述基础光源包括有光源颜色为红色的红色基础光源,光源颜色为绿色的绿色基础光源,光源颜色为蓝色的蓝色基础光源。

当白色背景光源关闭的条件下,方波脉冲信号的占空比为100%时,基础光源的光度量为基础光度量Li,基础光源对应在CIE 1931xyY标准颜色空间内的色坐标为基础色坐标(xi,yi)。

由基础色坐标(xi,yi)、背景色坐标(xw,yw)、基础光度量Li和背景光度量Lw组成基础光色坐标(xi,yi,xw,yw,Li,Lw)。

在将所述基础光源进行混合时,通过调整方波脉冲信号的占空比,能够调节基础光源的光度量,从而可通过调节驱动基础光源的方波脉冲信号的占空比,获取不同颜色的混合光源的色坐标。每个独立驱动基础光源的方波脉冲信号的占空比Di,代表驱动第i个基础光源的方波脉冲信号处于“开”状态时间占整个方波周期的比值,其中i=1,2,…,n,n为正整数。

步骤S3:在所述背景空间基础上,将所述基础光源进行混合,获取混合光源。

进一步的,可由所述基础光色坐标,结合所述占空比获取所述混合光源色坐标。由以下色坐标编码公式获得:

式中:pm为xm或ym,分别表示混合光源色坐标的x坐标值或y坐标值,i=1,2,…,n,n表示不小于3的正整数;pi为xi或yi,表示第i个基础光源的基础色坐标的x坐标值或y坐标值,Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,Li是第i个基础光源的基础光度量,Ri=Li/yi表示第i个基础光源的光色比,pw为xw或yw分别表示白色背景光源的基础色坐标的x坐标值或y坐标值,Lw是背景光度量,Rw=Lw/yw表示白色背景光源的光色比。

由上述公式可由基础光色坐标和驱动基础光源的方波脉冲信号的占空比获取由所述基础光源混合形成的混合光源色坐标(xm,ym)。

进一步的,由所述基础光度量和所述背景光度量获取混合光源的混合光度量,由所述混合光源色坐标和所述混合光度量组成混合光源光色坐标。可由光度量编码公式获得:

式中:Lm表示混合光源光度量,i=1,2,…,n,n表示不小于3的正整数;Li是第i个基础光源的基础光度量,Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,Lw是背景光度量。

由预设的占空比、基础光度量和背景光度量通过上述公式获得混合光源光度量记作为Lm,由混合光源色坐标(xm,ym)和混合光源光度量Lm组成混合光源光色坐标(xm,ym,Lm)。由此即可在所述背景空间基础上,由所述基础光源进行混合,获取的混合光源。

图2中基础光源101、102、103和白色背景光源20经过合束器30后合成混合光源,混合光源进入到颜色探测器40中,通过颜色探测器40,可以对获取的混合光源的光色坐标和光度量进行测量,以验证本发明中的效果。

当通过颜色探测器获取某未知混合光源的色坐标和光度量后,可获取驱动所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。即对所述混合光源进行解码。

通过颜色探测器检测混合光源的颜色在颜色空间内的色坐标作为混合光源色坐标(xm,ym),通过颜色探测器检测混合光源的光度量Lm作为混合光源光度量,并组成混合光源光色坐标(xm,ym,Lm)。

所述混合光源由三种基础颜色光源和单一的白色背景光源组成时,所述占空比解码公式为:

式中:Di是驱动第i个基础光源的方波脉冲信号的占空比,i=1,2,3;xm、ym表示混合光源色坐标的x坐标值和y坐标值,Lm表示混合光源光度量,Rm=Lm/ym表示混合光源的光色比;xi、yi表示第i个基础光源的基础色坐标的x坐标值和y坐标值,Li是第i个基础光源的基础光度量,Ri=Li/yi表示第i个基础光源的光色比,xw、yw表示白色背景光源基础色坐标的x坐标值和y坐标值,Lw表示背景光度量,Rw=Lw/yw表示白色背景光源的光色比。

由此即可获取驱动所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。

上述中所述基础光度量、背景光度量或所述混合光源光度量是光通量、光强度、光亮度或光照度中的任意一种物理量。

通过上述方法既能编码实现由所述基础光源的方波脉冲信号的占空比获取混合光源,又能通过解码混合光源反向获得所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。

以下以三个基础光源(红绿蓝三色激光)和一个白色背景光源为例给出在颜色空间中CIE 1931xyY对光源颜色的编码方法和解码方法的具体操作步骤:

(1)编码方法

选取红绿蓝三色的激光光源,对激光光源进行脉冲宽度调制(PWM),分别得到红光、绿光和蓝光各自在占空比100%时的光通量值和色坐标。同时选取一个白色背景光源,固定其输出的光通量值Lw及该光通量值对应的色坐标(xm,ym)。对三色基础光源和白色背景光源进行标定,测试光学参数如下表1所示:

表1三色基础光源和白色背景光源的光学标定

系统输入的方波脉冲信号为驱动三色基础光源的恒流方波脉冲信号占空比,如下表2所示:

表2系统输入

经过编码方法运算后,系统输出的是混合光源在CIE 1931xyY颜色空间的混合光光色坐标如下表3所示:

表3系统输出

(2)解码方法

使用相同的基础光源组合,实际应用中欲使混合光源的光通量值保持在55lm,在确定三色基础光源在最大占空比(100%)条件下的光通量和色坐标,及白色背景光源的光通量和色坐标。便可在红绿蓝三点确定的颜色区域内,随意选取几点作为混合光源色坐标。根据基础光源相加混色原理,便可在选定混合光源色坐标后,得到三色光源各自对应的占空比。系统输入的混合光源色坐标如下表4所示:

表4系统输入

经过解码方法运算后,系统输出的是驱动每种基础光源的方波脉冲信号的占空比如下表5所示:

表5系统输出

由上述可知通过本发明能够由所述基础光源的方波脉冲信号的占空比获取混合光源,又能通过混合光源反向获得所述基础光源的方波脉冲信号的占空比。

与现有技术相比,在具有白色背景光源的情况下,本发明在相同的色坐标情况下,驱动基础光源的占空比小于不具有背景光源的占空比。本发明以较小的驱动光源占空比,可以得到与不具有背景光源相同的混合光源色坐标,即背景光源可以补偿在占空比小的情况下基础光源的缺少的光度量和色坐标的漂移量;当选择相同的占空比驱动基础光源,在色坐标漂移量很小的情况下,本发明专利会有更高的亮度,提升在整个器件的发光强度。

以下分别对不具有背景光源和有白色背景光源进行编码和解码时进行对比。

(1)编码方法:在相同的占空比下获取混合光源色坐标

基础光源分别在占空比为100%条件下的色坐标和光通量以及白色背景光源进行标定如表6所示。

表6基础光源和白色背景光源的光学标定:

由于光源的性能不稳定,三基色光源在任何时候启动会有色坐标和光通量的波动。

驱动基础光源的占空比如下表7所示:

表7系统输入占空比

不具有背景光源在基础光源的占空比下的混合光源的色坐标如下表8所示:

表8不具有背景光源在基础光源驱动下的色坐标

白色背景光源在相同基础光源的占空比驱动下的色坐标如下表9所示:

表9白色背景光源在基础光源驱动下的色坐标

混合光源色坐标在颜色空间中的位置如图3所示,圆形为在不具有背景光源的情况下,由上述设定的占空比获取的混合光源色坐标,三角形为在白色背景光源下,由相同占空比获取的混合光源色坐标,可对比发现,白色背景光源的加入会将整个基础光源混合后的颜色坐标整体向颜色空间的重心移动。在颜色空间中,色坐标相似,但在亮度上却有较大差异,有白色背景光源的亮度要远大于没有背景光源的亮度,在相同的基础光源占空比驱动下,白色背景光源不仅对整个基础光源的色坐标混色不会产生很大的干扰,并且在显示亮度上具有更高的亮度值。

(2)解码方法:解码相同的混合光源色坐标。

输入相同的色坐标,如下表10所示:

表10输入的混合光源色坐标

其在颜色空间内对应的色坐标如图4所示,在图4中标号1~8分别对应上表中1~8的色坐标。

在相同的混合光源色坐标条件下,不具有背景光源时对应的基础光源的驱动占空比如下表11所示:

表11不具有背景光源时的占空比

在相同的混合光源色坐标条件下,白色背景光源对应的基础光源的驱动占空比如下表12所示:

表12白色背景光源时的占空比

在相同色坐标时驱动基础光源的占空比的对比。对比后发现,没有背景光源的基础光源的占空比要比有白色背景光源的基础光源的占空比大,白色背景光源可以在基础光源驱动占空比较小的情况下,补偿由于基础光源的占空比小而带来的色坐标漂移的色散差,同时又不会破坏基础光源的在颜色显示方面的主要地位。使显示器的色彩更丰富,色域更广。

由此可见,在颜色空间的基础上,增加白色背景光源,不仅可以补偿由于明亮环境带来的色差,使显示器的色彩更丰富,色域更广;同时白色背景光源的存在,会提升整个显示器的亮度,使得显示器更透明、更明亮,进而降低功耗。在显示领域,可以解决因色品坐标不同带来的显示色差问题同时提升显示亮度,降低能量消耗,为全色彩、高亮度、低功耗、标准颜色显示提供实现方案。

上述实例仅为本发明的优选实例而已,并不用以限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

17页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:二维楔形遮罩的产生方法及系统

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类