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浙江大学研究生学位论文独创性声明
致谢在五年的读博生涯中,首先要由衷地感谢我的导师徐海松教授,他不断提供优越的实验条件才使得我的研究工作能顺利进行,特别是在我遇到困难迷茫时多亏导师亲切的关怀、悉心的指导和谆谆嘚教诲才使得自己能度过难关并顺利完成学业,而老师开阔的眼界、渊博的知识、严谨的治学作风、敏锐的洞察力以及忘我的工作精神也无鈈给我留下了深刻的印象和学习的好榜样其次,感谢王勇、汪哲弘、吕玮阁、牟晶晶、徐芙珊、张浩、张显斗、陈凌云、黄建丰、陈奕艺、王寒、王华、蔡成章、马健、傅凌进、陶奇、郭晋一、黄>-j和他们一起相互交流、讨论和协作,让我学到了很多,也感受到了很多。同时,感谢茬一起学生活的杨珏、聂传继、汪洲燕、慕建伟、肖佳福、洪威、高法登、王胤文、单闯和徐炳炎等同学,和他们的友爱互动给我五年的学校生活中留下了很多欢乐和美好的回忆再者,感谢我父母无尽的辛劳和妹妹一直以来的关心,总能在物质上和精神>-j暖和珍贵,并安心顺利地完荿学业。最后,感谢所有关心我和支持我的朋友们,他们热忱的鼓励和关怀无不为我五年的学术生涯增添了极大的精神动力投影显示图像颜銫失真校正研究
投影显示作为一种大画面显示方式,凭借其自身设备与显示屏幕分离的显著了彩色表面投影显示图像颜色失真的物理因素和惢理感知因素。由此,提出了基化空间,根据暗室和亮室两种不同环境下的彩色表面投影显示特点,分别建立其ISO特点在显示领域未来拓展中表现絀巨大的潜力,因而受到人们的普遍关注现有投影显示技术以理想暗室环境和均匀漫反射白屏作为图像颜色再现的基本条件,而投影显示的應用拓展以及在未来向移动应用的发展趋势要求其在现实环境中的物理表面上再现图像时,势必带来因颜色失真而导致投影显示图像质量的劣化问题,所以研究常见物理表面投影显示图像的颜色失真及其校正对于投影显示技术的发展具有非常重要的意义。为此,本论文主要针对现囿投影显示设备在带有亮***案或纹理的漫反射彩色表面上进行图像投影时的颜色失真校正问题展开理论方法和实验技术的探索性研究根据投影显示技术原理,分析了现有投影显示设备在日常环境中的彩色表面上投影显示时的颜色再现物理过程,建立了相应的物理模型,并系统全面哋讨论于投影仪相机系统的投影显示图像颜色失真校正方案,并从图像的来源、彩色表面投影显示特点以及图像再现意图三个方面来探讨颜銫失真校正的测评依据。基于理想针孔模型和颜色再现物理模型,建立了投影显示图像从输入像素到输出像素的几何映射模型以及颜色转换模型,并给出了投影显示图像颜色失真校正的一般性数学描述结合投影仪相机实验系统的特点,提出了几何映射的实施算法,并将算法分为采樣分割、区域编码、区域定位、区域识别以及像素映射五个过程,评价结果表明其精度已达到像素级水平。对投影仪的显示特性、相机的响應特性以及投影仪相机整个系统的传输特性进行测试,以此为基础将相机颜色空间设为颜色特征颜色特征化的模型;同时,考虑到特征化实施的效率和系统应用的灵活性等实用准测试图像对不同颜色特征化算法的预测性能进行评价,结果表明两种算法在不同环境下的的特征化精度没囿明显差异,其正向预测的各通道误差、、摘要
关键词:投影显示,投影仪相机系统,图像质量,颜色再现,颜色失真校正,颜的平均值都在左右,而反向預测通道误差都在左右,达到了图像校正的应用要求根据图像质量评价的研究现状,确定了将输入补偿图像的求解分解为目标输出颜色和输叺补偿颜色两个计算过程的技术方案。基于颜色再现评价目标以及图像再现意图,分别以色度再现和等价再现两种评价目标来建立在暗室和煷室环境下颜色失真校正目标输出颜色的计算方法,并在颜色特征化的基础上分别提出了两种不同照明环境下针对两种不同再现意图的目标銫和补偿色的适应性算法,最终确立了投影显示图像颜色失真校正的一般性实施框架以颜色再现性评价目标ISO室和亮室两种环境下在带有“銫块”和“花样”两种图案的彩色表面上进行颜色失真校正实验,结果表明校正输出图像明显改善了彩色表面背景图案对投影显示图像质量嘚影响,验证了本文研究中所提出模型和方法的有效性。色特征化,几何映射投影丑示图像颜色失真校正研究摘要 内容来自淘豆网转载请标明絀处.

不需要任何准备知识以及对于灰階及色彩校正的了解事实上，你甚至不用了解什么是灰阶校正我们将要解释它为何如此重要，以及实际上需要那些工具以及如何使用咜们继续阅读下去就会了解为何适当的灰阶跟色彩校正被认为是任何想要从他们的电视或投影机色彩校正获得最佳画质的人，所必须进荇最重要的事

在这份手册之前，无数的校正手册已经公诸于大众里面有些相当好，但我们发现的问题是大部份手册都假设读者已经有需要的设备以及知道如何使用它大部份手册也假设读者知知道一些专有名词，如D65、三原色、CIE等有些甚至提供连接到一些高技术性的文件，同时标示为必读没错，这些文件提供很多信息但并不是每个人都想拿到博士学位后才能调整出合适的灰阶跟色彩。

我们的手册退┅步假设读者完全不了解什么是灰阶及色彩校正实际上，这份手册甚至假设读者完全没听过灰阶跟色彩校正我们将解释它们是什么，列出所需的工具到那里去买，然后带领读者从头行尾走一遍全程 我们希望你将会发现它是有用的。

免责声明:那些不喜欢自已动手做校囸的人应该考虑顾用专业人士对于那些想要自行进行校正或是想要学习专业人士校正的手法，这份手册就是你们要的无论你尝试自行校正或是顾用专业人，请考虑校正你的显示器你将会惊讶画质会有如此大的差异。

「你的灰阶校正手册非常好一个像我一样的初学者需要知道买什么样的传感器、什么样的测试图样、以及使用什么样的软件。你的手册不仅包含这些同时还包含如何使用软件即使我是一個初学者，我都能完成这项工作我的画面现在非常地杰出。今晚我邀请了一些人来看高画质奥运每一个人都很讶异有如此好的画质。當我最初架好我的Sony G90投影机色彩校正我觉得它够好，但现在是完美我真希望我以前就帮前一台享受了七年的Sony G70投影机色彩校正做适当的色彩校正，让我能够享有现在看到的美好画面但它还是没办法跟现有的校正过的G90比。」- Ray
「我不敢相信我以前的设定差的多离谱我已经用叻校正碟片，然后觉得已经可以了我错了!」。。经过完成由Kal所写的程序它变得更好了而且我必须说「这影像更加的真实了，而不那麼可笑了」- ExCavTanker「一份不可思议的技术文件」 - Greg K。

「感谢你感谢你，感谢你!!! 对于我们这不怕冒险进入工程选单但不完全知道所有东西整合在┅起在干嘛的人(硬件软件，和程序)这真是设定灰阶的标准文件。我常说在加拿大有两件最伟大的东西曲棍球跟熊，而现在我要把这份手册加到清单中我愈来愈喜欢去校正我的灰阶，加上其中自已动手做的无比满足感」 - Derek G。「你刻意将灰阶校正带给了大众...非常感谢你...峩一星期前读完了你的手册而且立刻订购了一个eye-one我下载了 ColorHCFR 软件而且在我的笔记型计算机上安装，加上三脚架以及DVE碟片在一个小时左右校正好我的Z4同时在过程中学到了很多设定的程序。你的手册精准地针对像我这样的业余玩家我非常喜欢你假设读者都不知道灰阶校正的偅要性以及专业术语的方式来谈这些东西。我只能说我非常地感谢你」 - Monomer「非常感谢你的手册我刚用我的i1 显示器 LT (Lite)完成灰阶校正。我的 HC3000 DLP 投影機色彩校正看起来超棒的...很难想象它表现的多好比起顾用专家来做这些事，我比较喜欢自已校正我的显示器」 – Jedi执行

「你做的这份手冊真是好啊。很难找到一个人真得了解他在谈的东西同时还愿意分享他的信息，尤其是如此的详细我感谢你在这上面所花的时间与心仂。读完第一节后我100%确信你给的信息是正确的而且整理的非常好。身为一个AV专业人员知道除了业界以外，还有其它人在意这个产业并汾享他们所知以改善这个事业是令人非常振奋的」- Bill Allen
「非常感谢你的手册」它实在非常有用，而且整个流程非有趣!」 - Curttard「这手册对业余玩家鉯及从业人员非常有用相信我，跟着它走你会变得难以置信，即使你只完成灰阶校正」- Joel「对于你的手册，我要说好几次感谢它帮峩开了一扇新门而且回答了我很多问题。我很高兴能校正自已的DLP同时还能够实验和精调设定到完全满意。对于这些我非常的感谢。」- Warren「根据你的手册我已完成了几次校正 –绝对专业-有这之前，没有事情对我有意义!」- 步骤hen「对于主流客户以及认真的校正人员你已经完荿了最好的服务。做得好!!!」- Jeremy Kipnis of Kipnis-

「多少投影机色彩校正拥有都没有适当校正而且还非常愉快?」Kal,我希望你这份关于灰阶校正撰写精良且专业的掱册，能让那些人开始检查自已不当或未校正的投影机色彩校正同时发现经过色彩校正后的画质能有多好!」- John (Designer of the HDfury2 HDMI

如果你已经花US$1000或更多买一台電视或投影机色彩校正，很有可能你在认真考虑架构一个家庭剧院有多少人不知道投影机色彩校正跟电视一般来说是需要经过校正才能讓视讯讯号得到正确的演译。要得到剧院般画质最快的方法就是找人帮你的显示器进行专业校正专业校正(需要特定仪器)中最重要的就是咴阶及色彩校正。

专业校正唯一的缺点就是价格:通常单一电视需要US$350-US$450元而一个复杂的家庭剧院则需US$1000以上。当然每分钱都值得但它并不便宜。另一个专业校正的缺点就是如果以最佳结果为目的来说每当器材有更换时就必须进行校正，或是在数位投影机色彩校正的情况下燈泡衰减后也需要进行。数位投影机色彩校正显示的色彩在其 小时的灯泡寿命期间里会有明显的变化对于一个拥有数位投影机色彩校正嘚视讯专家来说，每100-200小时(尤其是新灯泡)做一次灰阶校正并非不 常见CRT(映象管)显示器在这方面则表现的相当稳定，一般的CRT映像管在其小时的壽命期间里色温并不会漂移很多好消息是在过去的几年，因为传感器价格迅速滑落但质量却大幅提升灰阶及色彩校正已经为一般DIY的家庭剧院业余玩家所能负担。一般想要校正显示器的人已经可以用价值不到US$150元的传感器自行动手校正而得到非常好的结果。基于假设你完铨不懂任何关于色彩校正的情况下这份手册将会带领你完成这些校正，不仅非常容易DIY更有非常大的成就感与学习经验。

我们将会从灰階校正开始因为它是最重要与最容易完成的一步，然后进行到最后步完成色彩校正。

灰阶校正是指调整你的显示器确认从全黑(0 IRE)到全皛(100 IRE)显示器可以尽可能显示出正确的灰色而没有凸出其它不必要颜色。它不能有轻微的偏红、偏蓝、或是偏绿这可以经由传感器的帮助来唍成。因为我们的眼睛对于测量色彩是个完全不可信的工具，所以传感器是必要的灰阶校正是等化在不同亮度下，从非常黑(0 IRE)到非常白 (100 IRE)嘚灰色到标准的色温 6500度Kelvin或6500K 6500K色温是非纯正的讯号，它没有包含任何颜色信息它是纯黑或是纯白或是两者之间的灰色。6500K通常被指定为白天嘚阳光色温因为它是在北美正午时的色温。假设你的计算机显示器的灰阶显示相当准确一个完美的灰阶看起来应该像这样:

色彩校正是灰阶校正后的丅一步色彩校正确保用来建立所有色彩的三原色是正确的。大部份显示器的三原色是不正确的绿色通常太黄，红色太橘或是颜色太過饱合而不正确。下面的例子是一台带有过度饱合绿色的投影机色彩校正造成草皮看起来有点荧光照在草皮的样子 。

适当的色彩校正要鉯正确的灰阶为基础除非灰阶是正确的，不然是不可能有正确的色彩

为什么要做灰阶及色彩校正?

校正灰阶跟色彩会大幅地增进你的显礻器的能力，不仅正确地显示黑与白还有在两者之间的任何颜色。它也会增加对比以及让你的显示器在最佳状态下工作因而延长它的工莋寿命I没有适当的灰阶及色彩校正，影像质量会非常地不完美而且会产生不正确的颜色、很差的暗部细节(损失暗部细节)、降低对比以忣影像的冲击感。这样的影像不仅不迷人更不用说不像真实的。电影的制作以及显示是设定在色温所以如果你的电视适当地校正到6500K，伱才能接近导演所要呈现出来的意图一个常见的错误观念是你可以经由标准的显示器控制如色相控制，彩度控制以及对比控制得到适常嘚灰阶与色彩这是错的。这些控制对于我们所要的灰阶及色彩只有很小的效果或甚至没有要完成灰阶校正你需要调整从黑到白的各个煷度下三原色(红，绿蓝)的强度。至于调整三原色你需要调整三原色的纯度。大部份较先进的电视投影机色彩校正有提供灰阶设定的选單有些同时也提到三原色的调整选单。在传感器和特定软件协助下使用本手册我们将会用到这些控制。

有些人会尝试或是认为用人眼鈳以做到正确的灰阶及色彩校正但人眼实际上在测量亮度及色彩上是非常差的工具。结果通常会离理想非常遥远有过几年传感器调整經验的人，可能可以用人眼调出相当好的结果但那是他们已经有了好几年的调整经验。吊诡的是如果已经有了传感器，何不继续用它呢?为什么灰阶及色彩校正是非常必要的?

这是一个非常好的问题同时也是大部份消费者都有(或该有)的抱怨。T要回答这个问题最好的方法僦是回答关于灰阶及色彩校正最常被问到的问题。

为什么我的电视不在制造商的工厂里就完美地校正好?为什么我要自已做这件事或是花钱找人做呢?

不幸地制造商对于确认他们的显示器是否适用于符合或接受电视广播及电影工业所用的色彩标准，并没有太大的兴趣事实上，他们故意采用相反的方式! 为了卖掉更多的电视制造商持续地尝试用比竞争对手更亮的蓝色以及更鲜艷的红色。这跟洗衣精制造商添加藍色染料到他们的洗衣精使得白看起来更白是一样的道理在充满不同品牌的展示间里，电视制造商为了让他们的电视更能吸引消费者鈈断地增加额外的色彩。当面对一整面看起相似的显示器消费者如何决定要买那台电视?以及为什么，你一定会选择最亮的那台或是颜色看起来最鲜艷的那台对吗?大错特错!

你也就是消费者需要暸解的是，只有唯一的方式可以正确地显示色彩:就是遵守由工业界广泛认定用于標准画质(SD)以及高画质(HD)的色彩标准其它方式简单来说都是错的。电影和电视节目都是遵循这些存在已久的工业色彩标准一丝不苟地制做對于电视或投影机色彩校正，如果要再生导演想要呈现给观众的画面它们必须要遵守这些标准。不论销售人员以及制造商告诉你什么任何扩张色彩超越这些现行工业色彩标准的电视显现的都是不正确的色彩! 这就是如同黑白般简单，没有任何诡辩:电视只有遵守或不遵守这個标准记得下次你买电视的时候!多放些心思在制造商如何搞烂电视或其它显示器来愚弄我们的大脑选择他们的产品。同时请参考专业的Digital Video Essentials: HD Basics (Blu-ray) 測试片的前几章的说明
我的电视有 6500K色温的设定所以我不需要灰阶校正。我只要单纯地在设定选单里选6500K我就自动拥有从黑到白完美的灰階，不是吗?

假设你现在用的监视器有足够正确的灰阶第二张照片看起来应该比第一张好很多。请注意第二张照片里Jennifer Aniston's 脸不在有红/蓝色偏，以及色彩更艷丽对比更好。影像单纯来说看起来就是更突出经由适当的灰阶校正，影像会更有冲击感通常会有更立体的感觉，颜銫会更自然暗部细节也更明显。整个画面也更明亮甚至还不用动到对比控制。如前面所说Sony G90是建议售价落在$40,000 专业级的CRT投影机色彩校正即使如此，用原厂设定的6500K还是离完美非常远大部份显示器则更糟!

只有当一个人看过前后校正前后的画面，才会真正正确的灰阶有多重要没有办法经由观看屏摄而知道因为经由数位相机拍摄及不同荧幕观看会失去很多细节。今天你可能会觉得你的投影机色彩校正或电视看起来还可以但直到你真正看到它真正该有的表现，你不会知道你以前失去了多少在你完成你的灰阶校正后，你将完全认为你在看一台唍全不同的显示器

我没有蓝光或高画质，我的电视/投影机色彩校正不是1080p的我只是看一般的DVD或电视节目。校正还有价值吗?答案还是一样嘚:肯定值得适当的视讯校正跟较新的科技如高画质或蓝光并没有关系，不论你的讯源(蓝光、高画质电视、480i DVD 或电视)是任何影象分辨率适当嘚校正将会确保你看到的是系统里最佳的影像当HD节目经由HDMI线(尽可能使用)提供你目前最佳的影像质量，经由AV端子、 S-video、或色差端子传送的标准画质的节目还是会从适当的灰阶及色彩校正获得好处(对于不同接线型式及何者最好的信息请参考FAQ: Hooking it all up 手册)。
视讯校正概念在电视成熟期就差不多出现它不是一个新观念，当新科技和新节目不断推陈出新时它还是继续有用。只要有电影跟电视的地方校正总是需要的。对咴阶及色彩校正有兴趣了吗? 让我们开始暸解它吧! 它比你想象的还简单!

你需要一些器材才能将你的投影机色彩校正/电视的灰阶设定好:

传感器昰用来测量光以及色彩的量值请参考FAQ: 那支传感器适合我? 中有不同型号的比较。我们的手册适用于Eye-One 显示器 2/LT、Eye-One Pro、以及Spyder 2大部份的家庭用家比較可能喜欢用Eye-One 显示器 传感器，它有提供两种套装Eye-One 显示器 2 或 Eye-One 显示器 LT (Lite)两种套装的传感器都是一样的。较贵的显示器 2 套装包含我们这里不需要鼡到的数位摄影用的软件对于那些想要用专业方案的人应该考虑用更精确的Eye-One Pro 来替代。这是最多专业人士使用的传感器*我们已经跟他们嘚硬件OEM供应商合作以优惠的价格供应Eye-One Pro。对于预算有限的用户我们提供Spyder 2然而请先读过我们的 Eye-One 并不运送电子产品到美国境外，所以我们从from B及H Photo Video 仩买到Eye-One 显示器 LT他们是非常好的公司，而且提供国际运送服务如果你用较便宜的(UPS Expedited)运送方式，没有税金或其它的收费!

有灰阶测试图案的测试片

对于投影机色彩校正/布幕的设定你需要三脚架在布幕之前架设传感器。直视型電视或背投影电视则不需要确定三脚架可以伸长至布幕中央。 "免费的" Spyder2 三脚架座 也拿得到(US$15邮资)但不像胶带那么好用

笔记型计算机移动较方便使用上会较合适，但只要任何速度够快的计算机即可容量并不重要。

一些好看的电影可以测试你的结果!

你准备展示你最新校正的显礻器!最好的方式就是从我们的发行清单及必买蓝光影片里挑一片1080p (Full HD) BD(蓝光盘片)来测试! 这份清单是每周更新而且有一份简单的清单列出影音质量较佳的家庭剧院必备影片。每个电影收藏都一定要有这些电影这里有一些5星评价的影片让你开始…

我们额外的广告:请支持这份手册的建立，例如利用上面的连接从可以从Amazon.comAmazon.co.uk，或B及H Photo Video购买这些影片或是其它东西你所购买的每样东西一小部份金额将会自动转入支持这个论坛忣这本手册的建立，同时你不用付任何额外的费用我们也欢迎直接捐款:?我们非常感谢你!!

你将会用到的显示器控制