LED屏色度校正原理与应用
LED 显示屏色度校正原理与应用
随着逐点校正的技术进步，客户对LED 屏的显示质量要求也越来越高，从仅仅追求亮度与白平衡指标，渐渐提升到了对显示均匀度和色保真度的要求。利用逐点校正技术大幅提升显示屏的均匀度，当前正处于快速的普及应用进程中，而色度校正的需求也渐渐浮出水面，越来越为业内所关注。本文将简要介绍LED 显示屏色度校正的原理、应用、实现方法与技巧。
1 色度校正基础概念
LED 显示屏的色度测量与计算需使用CIE XYZ 1931标准色度系统。为了后面引入色度校正的计算公式，首先对色度校正相关的基本概念做一简单梳理：
1.1 三刺激值
根据格拉斯曼颜色匹配原理，选择三种原色，三原色中任何一种颜色不能由其他两种原色相加混合得到，如RGB 三原色，通过选一特定白光做为标准，定出三原色的相对亮度单位，则其他颜色的光可以看成是由不同数量的三原色光混合而成，所需的三原色各自的数量就是三刺激值。
CIE XYZ 1931色度系统，使用了三个假想的原色，[X],[Y],[Z]替代RGB 三原色，通过匹配等能白光定出三种原色的单位。在定量表达某种光源的亮度与色度时，色度学方程可表达如下：
C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z] （式1）
式中的X,Y,Z 即三刺激值，而混合色的三刺激值为各组成色的三刺激值之和。
注意，三原色中只有[Y] 原色既代表色品又代表亮度，[X],[Z] 只代表色品。
1.2 色坐标
CIE XYZ 1931色度系统中的色坐标x, y, z 与三刺激值XYZ 之间的关系式如下：
Z Y X Z z Z
Y X Y y Z
Y X X
x ++=++=++=
（式2） 可以看到，x, y, z 并不独立，x+y+z=1，因此一般只用x,y 两个色坐标即可唯一地表
达色品。
有了三刺激值，就可以计算得到色坐标x,y 。反之，有了色坐标x,y ，和Y ，也可以计算出三刺激值XYZ ，如下式所示：
Y y z Z Y
Y Y y
x X **===
（式3） 三刺激值XYZ 是混色叠加计算的基础，而混色叠加计算正是色度校正的理论基础。
1.3 色域空间
色域就是指某种表色模式所能表达的颜色数量所构成的范围区域，也指具体介质如屏幕显示、数码输出及印刷复制所能表现的颜色范围。
对于LED 显示屏来说，对应到CIE 1931色品图（参见图1）上，就是三原色色坐标连线构成的色域三角形和设定的白点。三原色色域三角形决定了该LED 显示屏能表现的色彩。而白点定义了所需要的三原色配比，也就是单位量。一张显示屏生产完成，其色域三角形就确定了，而调整白平衡可通过调电阻等方法改变RGB 的配比来实现。
三原色色域三角形内部的颜色为显示屏通过三原色的混色可实现的全部颜色。
因此，一张LED 显示屏的原始色域空间定义应包含以下参数：
（Rx ，Ry ）；（Gx ，Gy ）；（Bx ，By ）；（Wx ，Wy ）；
以上四组色坐标分别为显示屏显示为（R255，G0，B0）、（R0，G255,，B0）、（R0，G0，B255）以及（R255，G255，B255）等红绿蓝白四色时的色坐标。
白色由RGB 三原色混色而成，因此，如给出RGB 三色的亮度值RY ，GY ，BY ，就可以计算出RGB 三色各自的三刺激值。
RX RY RZ RY*Rx/Ry RY RY*(1-Rx-Ry)/Ry GX GY GZ GY*Gx/Gy GY GY*(1-Gx-Gy)/Gy BX BY BZ BY*Bx/By BY BY*(1-Bx-By)/By ????????=????????????
（式4） 而白色的色坐标Wx ，Wy 以及白色亮度值WY 都可以通过RGB 三色的XYZ 三刺激值的叠加计算得到：
WX RX GX BX WY RY GY+BY WZ RZ GZ BZ ++????????=+????????++????
（式5）
反之，给出白色的色坐标和亮度值，也可以计算得到所需的RGB三原色亮度值。
（图1）
说明：图中的蓝色与白色大三角形为假定的两块LED屏的原始色域空间，内部的黑色小三角形为设定的目标标准色域空间SRGB，该色域三角形被两个原始色域三角形完全包含，因此是两块显示屏都可以通过校正实现的色域空间。
2色度校正应用领域
2.1 提高色保真度
LED屏色度校正最本原的应用服务于提高显示的色保真度，使显示的图像与源图像的颜色一致，更真实地还原自然色彩。通俗一点说，就是让显示的色彩更“正”。
LED屏上的显示内容一般来自电视摄像机、相机，或计算机。而电视与计算机监视器的
色域空间与LED屏的色域空间不一致，就造成了显示色彩失真的现象。如常见的电视的色域空间标准PAL、NTSC，电脑监视器的色域空间标准SRGB等，都与LED显示屏固有的色域空间不一致。LED色域空间较大，色彩表现通常过饱和，视觉感受是更艳丽、夸张，因而失真。
色度校正的目标之一，就是将显示屏的色域空间校正到视频或图像源的色域空间上，或尽可能接近，以改善显示的色保真度。
2.2 不同批次箱体混用
租赁屏主经常会遇到这种情况：分时段采购的批量箱体，希望能一起混用，方便承接更大的演出项目。工程商有时也会遭遇客户的要求，希望将一块原有的显示屏扩大面积，新制作一部分箱体和老屏拼接成一块大屏。
然而，不同批次的箱体因为原始亮度与原始色域空间的差异，各自为政，格格不入。
此时，色度校正可以将不同批次的箱体的原始色域空间校正到一个重合的目标色域空间上，从而实现不同批次箱体混用和新老屏的拼接。
2.3 色度均匀性校正
色度均匀性校正目的是改善显示屏的像素间色差。此时，每一个像素点，一组RGB灯的组合，都可视为一个色域空间，色度校正要完成的任务是将显示屏上所有像素数量的色域空间校正到同一个色域空间上。
当前分光分色机的分色精度和有效的混灯技术，使得色度均匀性的应用场合非常有限。因为人眼对像素级的色差分辨力约为4nm，而分光分色机的分色精度普遍可达到±1nm。除非将非常多批次且少量的库存LED灯用于同一张屏，色度均匀性校正才是必要的。
3色度校正原理
在清晰了色度概念和色度校正的应用领域后，让我们来看看LED显示屏色度校正的原理和具体实现方法。
色度校正的原理就是色域空间变换。将LED屏固有的宽色域空间变换到一个用户设定的目标色域空间上，该目标色域空间可以是标准色域空间，也可以是用户自定义的一个色域空间。
对于LED屏来说，要保证显示质量，必须在色度校正的同时，保证亮度的均匀度。因此亮色校正一定是同步完成的。因此应同时给出校正的目标亮度值。
3.1 色域空间转换系数矩阵的计算
色域空间转换首先需要确定原始色域空间三刺激值矩阵[XYZ_original]和目标色域空间三刺激值矩阵[XYZ_target],，从而计算出转换系数矩阵[conversion_coefficient]。
RX_orig RY_orig RZ_orig [XYZ _original]GX_orig GY_orig GZ_orig BX_orig BY_orig BZ_orig ????=??????
（式6） RX_targ RY_targ RZ_targ [XYZ _t arg et]GX_targ GY_targ GZ_targ BX_targ BY_targ BZ_targ ????=??????
（式7） 令
RR RG RB [conversion _coefficient]=GR GG GB BR BG BB ??????????
（式8） 据色域空间变换的需要，有：
[conversion_coefficient] *[XYZ_original]= [XYZ_target] （式9）
由上式可得到：
[conversion_coefficient]= [XYZ_target]* [XYZ_original]
-1 （式10）
式8的转换系数矩阵中，
RR 为显示源信号为红色时，红灯的亮度系数；
RG 为显示源信号为红色时，绿灯的亮度系数；
RB 为显示源信号为红色时，蓝灯的亮度系数；
GR 为显示源信号为绿色时，红灯的亮度系数；
GG 为显示源信号为绿色时，绿灯的亮度系数；
GB 为显示源信号为绿色时，蓝灯的亮度系数；
BR 为显示源信号为蓝色时，红灯的亮度系数；
BG 为显示源信号为蓝色时，绿灯的亮度系数；
BB 为显示源信号为蓝色时，蓝灯的亮度系数；
3.2 色域空间转换系数矩阵的应用
得到逐像素的色域空间转换系数矩阵后，控制系统将显示源信号进行逐像素的实时运算，就可以将显示屏的色域空间调整至目标色域空间了。
假设某像素的转换系数矩阵如下：
0.876543 0.111111 0.002222 0.011112 0.765432 0.222223 0.211113 0.022224 0.654321??????????
当显示信号为（R255，G128，B64）时，该像素的三颗灯的实际点亮情况如下：
R ’ = R * RR + G * GR + B * BR
= 255 * 0.876543 + 128 * 0.011112 + 64 * 0.211113
= 238.45 (约等于238)
G ’ = R * RG + G * GG + B * BG
= 255 * 0.111111 + 128 * 0.765432 + 64 * 0.022224
= 127.73 (约等于 128)
B ’ = R * RB + G * GB + B * BB
= 255 * 0.002222 + 128 * 0.222223 + 64 * 0.654321
= 70.89 (约等于 71)
即源信号（R255,G128,B64），在该像素上实际显示为（R238，G128，B71）。
需要注意的是，以上运算基于线性亮度，实际应用时，应在伽玛校正后再进行系数的应用与线性运算。
4 LED 屏色度校正技巧
计算方法和应用方法都十分清晰明了，然而在LED 屏的校正实践中，还是有着一些需注意的事项和技巧。
4.1 目标色域空间设定
目标色域空间的合理设定十分重要，否则，或者不能实现，或者白平衡无法达到，或者亮度均匀度将受损。
1）目标色域空间的三原色坐标，必须全部位于原始色域三角形之内。原始色域三角形之外的色彩是这块显示屏无法通过混色实现的。中科维优的SV-1校正系统中，提供CIE1931色品图，程序会绘出原始色域三角形与目标色域三角形，并给出目标三原色已均位于原始色域三角形之内的图解提示，避免设定错误。
2） 因为显示屏三原色的最高亮度有限，如果目标色域空间的白点坐标和亮度值设定不合理，将使得显示屏上大量像素无法达到预定目标值，SV-1校正系统中，会根据目标色域空间的设定参数，计算出显示屏上无法达到目标值的像素点个数、比例与位置，通过模拟
图显示出来，帮助用户合理设定目标白点和亮度。
4.2 对显示屏和控制系统的要求
从3.2中的示例色度校正数据可以看出，转换校正系数中的补色系数数值较小，变化较大，有时只有千分之一，有时甚至需要达到1/3。因此，转换校正系数的应用，对显示屏和控制系统提出了更高的要求。
1）显示屏必须真正能够实现12位以上的灰阶；
2）控制系统应能够读入至少12位以上精度的转换校正9系数数据并进行实时运算；
满足以上2个条件，显示屏才可能保证色度校正的准确度和校正后的亮度均匀度。4.3 绝大多数色度校正的应用是色域空间的校正
色域空间的校正需要的原始三原色色坐标值，可以使用常规的彩色亮度计测量区域平均色坐标而得到。但因为每个像素中的RGB 亮度配比不一致，要保证校正后的显示均匀度，色域空间校正仍必须结合逐灯点的亮度测量值，来计算得出逐点的转换校正系数矩阵，提供给控制系统。
4.4 显示屏色坐标数据的测量
显示屏色坐标数据的测量,应采用分光光度计原理的仪器，如美能达CS200级别以上的分光式彩色亮度计。
色坐标的测量准确度与精度，将对色度校正的结果产生关键性的影响。三刺激值的测量原理和颜色匹配滤光镜的制造水平现状，使得三刺激值彩色亮度计难以成为可靠的色坐标数据源。
来源：深圳中科维优科技有限公司
色度实验
色度实验 一、实验目的 1. 了解色度学的基本原理。 2. 熟悉WSD-1A 型色度仪的实验装置及软件操作界面，并掌握使用方法。 3. 学会用透射或反射方法测量样品的主波长、纯度、色坐标等色度学量。 二、实验原理 色度学是研究颜色度量和评价方法的一门学科，现代色度学初步解决了对颜色作定量描述和测量的问题。 颜色可以分为黑白和彩色两个系列，黑灰白以外的所有颜色均为彩色系列。彩色可以用三个参数来表示：明度(亮度或纯度)、色调(主波长或补色主波长)和色纯度(饱和度)。明度表示颜色的明亮程度，颜色越亮明度值越大；色调反映颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等。彩色物体的色调决定于在光照明下反射光的光谱成分。例如，某物体在日光下呈现绿色是因为它反射的光中绿色成分占优势，而其它成分被吸收掉了。对于透射光，色调由透射光的波长分布或光谱所决定。色纯度是指彩色光所呈现颜色的纯洁程度。对于同一色度的彩色光，其色纯度越高，颜色就越深，或越纯；反之颜色就越淡，纯度越低。色调和色纯度合称色度，它既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。 根据色度学原理，所有颜色均可由红、绿、蓝三种颜色匹配而成，这三种颜色称为三基色。为了定量地表示颜色，常用的方法是采用“三刺激值”，即红、绿、蓝三基色的量，分别用X 、Y 、Z 表示。在理论上，为了定量地表示颜色，采用平面直角色度坐标 Z Y X X x ++=， Z Y X Y y ++=， Z Y X Z z ++= x 、y 、z 分别是红、绿、蓝三种颜色的比例系数，1=++z y x 。用（C ）代表一种颜色，(R)、(G)、(B)表示红、绿、蓝三基色，则)()()(B z G y R x C ++=，如一蓝绿色可以表示为： )(63.0)(31.0)(06.0)(B G R C ++= 所有的光谱色在色坐标上为一马蹄形曲线，该图称为CIE1931色坐标。在图中红?、绿(G)、蓝(B)三基色坐标点为顶点，围成的三角形内的所有颜色的所有颜色可以由三基色按一定的量匹配而成。 图1 CIE1931色度图
摄像机标定方法综述
摄像机标定方法综述 摘要：首先根据不同的分类方法对对摄像机标定方法进行分类，并对传统摄像机标定方法、摄像机自标定方法等各种方法进行了优缺点对比，最后就如何提高摄像机标定精度提出几种可行性方法。 关键字：摄像机标定，传统标定法，自标定法，主动视觉 引言 计算机视觉的研究目标是使计算机能通过二维图像认知三维环境，并从中获取需要的信息用于重建和识别物体。摄像机便是3D 空间和2D 图像之间的一种映射，其中两空间之间的相互关系是由摄像机的几何模型决定的，即通常所称的摄像机参数，是表征摄像机映射的具体性质的矩阵。求解这些参数的过程被称为摄像机标定[1]。近20 多年，摄像机标定已成为计算机视觉领域的研究热点之一，目前已广泛应用于三维测量、三维物体重建、机器导航、视觉监控、物体识别、工业检测、生物医学等诸多领域。 从定义上看，摄像机标定实质上是确定摄像机内外参数的一个过程，其中内部参数的标定是指确定摄像机固有的、与位置参数无关的内部几何与光学参数，包括图像中心坐标、焦距、比例因子和镜头畸变等；而外部参数的标定是指确定摄像机坐标系相对于某一世界坐标系的三维位置和方向关系，可用3 ×3 的旋转矩阵R 和一个平移向量t 来表示。 摄像机标定起源于早前摄影测量中的镜头校正，对镜头校正的研究在十九世纪就已出现，二战后镜头校正成为研究的热点问题，一是因为二战中使用大量飞机，在作战考察中要进行大量的地图测绘和航空摄影，二是为满足三维测量需要立体测绘仪器开始出现，为了保证测量结果的精度足够高，就必须首先对校正相机镜头。在这期间，一些镜头像差的表达式陆续提出并被普遍认同和采用，建立起了较多的镜头像差模型，D.C.Brown等对此作出了较大贡献，包括推导了近焦距情况下给定位置处径向畸变的表达式及证明了近焦距情况下测得镜头两个位置处的径向畸变情况就可求得任意位置的径向畸变等[2]。这些径向与切向像差表达式正是后来各种摄像机标定非线性模型的基础。随着CCD器件的发展，现有的数码摄像机逐渐代替原有的照相机，同时随着像素等数字化概念的出现，在实际应用中，在参数表达式上采用这样的相对量单位会显得更加方便，摄像机标定一词也就代替了最初的镜头校正。
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LED 显示屏逐点校正基本原理 逐点校正需要“控制系统”和“逐点校正系统”两个系统配合才能完成，其中逐点校正系统负责“生成校正系数”，控制系统负责“应用校正系数”，二者缺一不可。 校正系统通过专业相机对LED 显示屏成像，获取每一颗LED 灯的亮度和颜色，针对每一个像素生成一组唯一的校正系数，然后将校正系数送给控制系统保存和固化。控制系统在运行时，针对每一像素的图像内容，与校正系数完成高速的乘法运算，从而完成逐点校正。 逐点校正技术先后经历了亮度校正和色度校正两个阶段。 一、逐点亮度校正的基本原理 显示屏是由像素阵列组成的，每一个像素都有红绿蓝三基色LED 组成的，LED 的亮暗是由控制系统的脉宽来控制的，不同亮度的红绿蓝LED 组合成了我们所需要的各种亮度和颜色。 如果一块显示屏上所有的LED 只有亮度差异（这是理想情况），那么通过逐点亮度校正可以解决。下图2示例了某块显示屏某行绿色LED 灯逐点校正前呈离散性分布。在设定目标之后，对于亮度高于目标值的LED 灯，通过适当压缩其控制脉宽可以降低其亮度，达到目标值。从而使得显示屏获得了比较好的亮度均匀性。
图2：某LED 显示屏某行绿色LED 校正前后亮度分布图 不幸的是，每一颗LED 灯不只存在着亮度的不一致性，也存在着颜色（波长）的不一致性，而通过脉宽调节亮度是无法调整其颜色的，这就只能通过逐点色度校正技术来解决了。 二、逐点色度校正的基本原理 逐点色度校正基于色度补偿的基本原理，通过另外两种基色补偿该种基色，通过混色从 而实现颜色的调节。举个例子，如果某个像素的红灯太红（也就是说波长太长）的时候，我们可以让该像素红灯亮的时候，让本不该亮的绿灯和蓝灯都带一点点亮（具体绿和蓝带多少亮，是通过图像采集、图像识别、图像处理和运算得出来的结果）。这样，通过混色以后，人眼就感觉这颗红灯就没有这么红了。 也就是说，针对每一个像素，依据其亮度和色度，都可以计算出一个3×3的系数矩阵，在显示图像的时候，这个矩阵与需要显示的图像数据进行相乘，就可以完成色度和亮度校正了。 ????
光学基础之色度——三原色及CIE标准色度系统知识介绍
1.5 色度 色度学中所应用的方法和工具，都是以目视颜色匹配定律和国际上一致采用的标准为基础的。国际照明委员会（CIE ），通过其色度学委员会，推荐了色度学方法和基本的标准。 1.5.2 三原色 三原色：（红R 、绿G 、兰B ）或（品红、绿、兰） 三原色不能由其他色混合得到，三原色的波长如下： 红：700nm ，绿：546.1nm ，兰：435.8nm 由RGB 构成白光，得亮度比为L R =L G :L B =1:4.5907:0.0601 Lm/(s r ·m 2 ) 色度坐标和色品坐标 三原色坐标：R ，G ，B ，是三维色度坐标。 色品坐标(归一化坐标)：r=R R+G+B , g= G R+G+B ,b= B R+G+B , 并有 r+g+b=1 光谱三刺激值（色匹配函数） )(λr ,)(λg ,)(λb 代表匹配一种颜色，需要R 、G 、B 的比例。即取 )(λc = B b G g R r )()()(λλλ++， 就可以匹配出所要求的)(λc 颜色.并且)(λr ,)(λg ,)(λb 是有表可查的，其规律可参见图1.5－1。 图1.5－1 色匹配函数
（6）色度图及色品图 三原色坐标见图1.5－2a,色品坐标见图1.5－2b,实际色谱的色品则示于图1.5－2c 中。由图1.5－2c 可见，三原色系统的色品图中有很大部分出现负值，使用很不方便，为此，国际照明委员会建立了CIE 标准色度系统，解决了这一问题。 图1.5－2 色度及色品图 1.5.4 CIE 标准色度系统 设立标准光源和标准观察者,建立假想色度坐标 ),,(Z Y X ，归一化坐标),,(z y x 和色匹配函数),,(z y x ，以此来建立CIE 标准色度系统。 1） CIE1931标准色度系统 这一色度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。 （1）标准色度坐标的变换 CIE1931标准色度系统的变换关系为： []???? ????????????????=????????????????????=??????????B G R B G R Z Y X 5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及
亮度校正与亮色度校正的区别、现场校正和厂房校正的区别
亮度校正与亮色度校正的区别、现场校正和厂房校正 的区别 1.亮度与亮色度校正的区别和原理 一般来说，建议用户选择亮度色度校正模式，可以获得更高的均匀性；对于色彩鲜艳度要求极高的部分客户，可以选择亮度校正。 ?亮度校正：亮度校正是通过调节LED的亮度实现校正后亮度的高度一致性，在调节亮度 过程中需要适当降低大部分LED的最大亮度值。下图是绿色LED校正前后的亮度分布图，校正前亮度在2400-3300 cd/m2之间离散分布，校正后亮度都变为2500 cd/m2。 校正前后亮度分布图 ?亮色度校正：亮色度校正是根据RGB颜色匹配原理，通过改变RGB三色的色坐标来解决 色度偏差的问题。下图中，大三角形为校正前显示屏的色域， RGB三色的色坐标在一个小区间内离散分布；小三角形为校正后的显示屏色域，RGB三色色坐标一致性好，离散区间收敛为单点。
校正前后的色域对比图 在进行亮度色度校正时，应该合理选择校正后RGB三色的色坐标，避免产生色彩失真。亮色度校正对每一颗LED灯进行亮度和颜色的均匀性调节。 现场校正和厂房校正的区别 1.现场校正与箱体校正架构 现场校正架构图
工厂箱体校正架构图 2.使用环境 （1）现场校正 在LED大屏现场进行，一般在晚上进行校正。要求无雨雪雾天气、无树木高楼遮挡校正视线。 （2）工厂校正 环境可控，在暗室中进行。一般暗室要求地面天花板无反光、温度可控、长度符合校正要求。工厂校正是最标准的校正场地，校正效果可控、综合成本较低。 3.难易程度 （1）现场校正 操作较简单，主要难度在于现场环境的复杂度。 （2）箱体校正 操作难度中，需要对操作人员进行专业培训才能完全掌握。 4.优劣势对比 A.现场全屏校正：
颜色基础知识
颜色基础知识 随着涂料行业的发展以及人民生活的提高，颜色问题日益引起市场的重视。颜色感觉与听觉、闻觉、味觉等都是外界刺激人的感觉器官而产生的感觉。光照射物体经反射或透射后刺激人眼，人眼产生了此物体的光亮度和颜色的感觉信息，并将此信息传至大脑中枢，在大脑中将感觉信息进行处理、形成了色知觉。 外界光刺激-色知觉-色感觉是一个复杂的过程，它涉及光学、光化学、视觉生理、视觉心理等方面问题，从这个过程可以看出，颜色和光及人眼的观察生理，心理基础有着密切的联系，目前通过大量实验为基础已建立了一套定性、定量描述颜色的理论，称为色度学。 第一节、光与颜色 一、 可见光波与颜色 光是一种一定频率的电磁辐射。电磁辐射的范围从r射线到无线电波，电磁辐射中仅有一小段能够引起眼睛的兴奋而被感觉，这就是通常所说的可见光谱的范围，可见光谱的波长从380nm到 780nm，这一段波长人眼是可以看见的，不同的波长引起不同的颜色感觉。 光谱颜色波长及范围 颜色 波长（nm） 范围（nm） 红 700 640-780 橙 620 600-640 黄 580 550-600 绿 510 480-550
兰 470 450-480 紫 420 380-450 表中波长的范围只是粗略的，实际上从一种颜色过度到另一种颜色是一种渐变的，并且颜色随波长的变化也是不均匀的。 太阳光是一种强光，人们感觉太阳光是白色的，但事实上我们让一束太阳光通过三棱镜辐射到一幅白幕上，就会展现出一条具有各种颜色（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）的光带，通常进入我们的眼睛的光线很少是纯粹的单色光，只有在实验室中，利用单色仪才能观察到单色光，在日常生活中，一般是各种波长的光线一起进入我们的眼睛的，是一种混合光，混和光随着各种波长光能量的比例不同而呈现不同的颜色，短波的光能量较大时呈现蓝紫 色，长波的光能量较大时呈现红色等。 二、 自然界物体的颜色 1、自然界物体的颜色千变万化，我们所以能看见物体的颜色，是由于发光体的光线照射在物体上，光的辐射能量作用于视觉器官的结果。物体的颜色一般分为表面色和光源色，表面色即不发光物体的颜色。不发光物体的颜色只有受到光线的照射时才被呈现出来，物体的颜色是由光线在物体被反射和吸收的情况决定的，它受光源条件的影响。 绿色物体在日光下看是绿色，是由于将日光中绿色范围的波长反射出来，而光谱的其他成分则被它吸收了，当这个绿色的物体放在红光下看就变成黑色了，这是由于红光中无绿色的成分被它反射。
摄像机标定程序使用方法
一、材料准备 1 准备靶标： 根据摄像头的工作距离，设计靶标大小。使靶标在规定距离范围里，尽量全屏显示在摄像头图像内。 注意：靶标设计、打印要清晰。 2图像采集： 将靶标摆放成各种不同姿态，使用左摄像头采集N幅图像。尽量保存到程序的debug->data文件夹内，便于集中处理。 二、角点处理（Process菜单） 1 准备工作： 在程序debug文件夹下，建立data，left，right文件夹，将角探测器模板文件target.txt 复制到data文件夹下，便于后续处理。 2 调入图像： File->Open 打开靶标图像 3 选取角点，保存角点： 点击Process->Prepare Extrcor ，点击鼠标左键进行四个角点的选取，要求四个角点在最外侧，且能围成一个正方形区域。每点击一个角点，跳出一个显示角点坐标的提示框。当点击完第四个角点时，跳出显示四个定位点坐标的提示框。 点击Process->Extract Corners ，对该幅图的角点数据进行保存，最好保存到debug->data-> left文件夹下。命名时，最好命名为cornerdata*.txt，*代表编号。 对其余N-1幅图像进行角点处理，保存在相同文件夹下。这样在left文件夹会出现N 个角点txt文件。 三、计算内部参数（Calibration菜单） 1 准备工作： 在left文件夹中挑出5个靶标姿态差异较大的角点数据txt，将其归为一组。将该组数据复制到data文件夹下，重新顺序编号，此时，文件名必须为cornerdata*，因为计算参数时，只识别该类文件名。 2 参数计算： 点击Calibration->Cameral Calibrating，跳出该组图像算得的摄像机内部参数alpha、beta、gama、u0、v0、k1、k2七个内部参数和两组靶标姿态矩阵，且程序默认保存为文件CameraCalibrateResult.txt。 3 处理其余角点数据文件 在原来N个角点数据文件中重新取出靶标姿态较大的5个数据文档，重复步骤1和2；反复取上M组数据，保存各组数据。 注意：在对下一组图像进行计算时，需要将上一组在data文件夹下的5个数据删除。 四、数据精选 1 将各组内部参数计算结果进行列表统计，要求|gama|<2，且gama为负，删掉不符合条件的数据。 2 挑出出现次数最高的一组数据。
色度学基础知识
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识 一、 概述 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学， 是以物理光学、 视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。 在现代工业和科学技术发展中， 存在着大量有关色度学的问题， 颜色与人民生活 的衣食住行密切相关。颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要， 在许多部门颜 色是评定产品质量的重要指标， 如染料、涂料、纺织印染、 塑料建材、医学试剂、食品 饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等， 这一切都是由于颜色科学的建 立， 才使色度工作者能以统一的标准， 对颜色作定量的描述和控制。 在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道， 过去全凭目测评定， 评定结 果无法记述， 储存。 并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。 随着电子技术 和计算机技术的迅速发展， 测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。现 在又有在线检测对提高产品质量， 减少不合格品率更为有用。 为此测色技术在各行各业 日益得到广泛应用。 色彩的感觉是一个错综复杂的过程， 单从物理观点来考虑， 色彩的产生有三个 主要因素： 光源，被照射的物体和观察者。 二.、 光和颜色 1、 光源 光由光源体发出， 太阳光是我们最主要的光源。光辐射是一种电磁辐射波， 包括 无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。 我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分，其波长范围是380--700nm （纳 米）称为可见光谱。 在可见光谱范围内， 不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉： 700nm 为红色， 580nm 为黄色， 510nm 为绿色， 470nm 为蓝色。单一波长的光表现为一种颜色， 称为 单色光。 物体在不同光源照射下会呈现不同的颜色， 为此国际照明委员会（CIE ）规定了如 下
逐点亮度校正与逐点色度校正
逐点亮度校正与逐点色度校正 袁胜春，杨城，宗靖国 由于原材料以及生产工艺的局限，LED显示屏亮色度的非均匀性一直是行业内的一大难题。作为解决显示屏非均匀性的有效手段，逐点校正先后经历了亮度校正和色度校正两个阶段。 图1：LED显示屏逐点校正原理框图 逐点校正需要“控制系统”和“逐点校正系统”两个系统配合才能完成，其中逐点校正系统负责“生成校正系数”，控制系统负责“应用校正系数”，二者缺一不可。 一、逐点亮度校正的基本原理 显示屏是由像素阵列组成的，每一个像素都有红绿蓝三基色LED组成的，LED的亮暗是由控制系统的脉宽来控制的，不同亮度的红绿蓝LED组合成了我们所需要的各种亮度和颜色。 如果一块显示屏上所有的LED只有亮度差异（这是理想情况），那么通过逐点亮度校正可以解决。下图2示例了某块显示屏某行绿色LED灯逐点校正前呈离散性分布。在设定目标之后，对于亮度高于目标值的LED灯，通过适当压缩其控制脉宽可以降低其亮度，达到目标值。从而使得显示屏获得了比较好的亮度均匀性。
图2：某LED 显示屏某行绿色LED 校正前后亮度分布图 不幸的是，每一颗LED 灯不只存在着亮度的不一致性，也存在着颜色（波长）的不一致性，而通过脉宽调节亮度是无法调整其颜色的，这就只能通过逐点色度校正技术来解决了。 二、 逐点色度校正的基本原理 逐点色度校正基于色度补偿的基本原理，通过另外两种基色补偿该种基色，通过混色从而实现颜色的调节。举个例子，如果某个像素的红灯太红（也就是说波长太长）的时候，我们可以让该像素红灯亮的时候，让本不该亮的绿灯和蓝灯都带一点点亮（具体绿和蓝带多少亮，是通过图像采集、图像识别、图像处理和运算得出来的结果）。这样，通过混色以后，人眼就感觉这颗红灯就没有这么红了。 也就是说，针对每一个像素，依据其亮度和色度，都可以计算出一个3×3的系数矩阵，在显示图像的时候，这个矩阵与需要显示的图像数据进行相乘，就可以完成色度和亮度校正了。 如下图3所示，在逐点色度校正前，这块显示屏的每一颗LED 灯的颜色都呈离散性分布，逐点色度校正后，无论是红绿蓝LED 灯都能够收缩于一个很小的点，这说明，基于三基色补偿的逐点色度校正技术能够让显示屏获得很高的亮色度一致性。 图3：逐点校正后红绿蓝LED 色坐标都收缩于很小的一点 值得注意的是，逐点色度校正时，在通过另外两种基色补偿该种基色的过程中，除了通 ???? ??????=333231232221131211)in B ,in G ,in R ()out B ,out G ,out R (αααααααααin B *in G *in R *out R 312111a a a ++=
色度学知识大全
颜色 苹果是红的，柠檬是黄的，天是蓝的，这就是我们大家以日常用语对颜色的判断。我们用色调这一术语在色彩世界里把颜色区分为红、黄、蓝等类别。还有，虽然黄和红是两种截然不同的色调，但是把黄和红混合在一起就产生了橙色（有时称之为黄-红）：混合黄和绿产生黄-绿；混合蓝和绿则产生蓝-绿，等等。把这些色调衔接排列，就形成如图1所示的色环。 当比较各种颜色的亮度（颜色的明亮程度如何）时，颜色就有明亮和深暗之分。例如，将柠檬的黄色和葡萄柚的黄色来说，毫无疑问，柠檬的黄色就比较明亮。把柠檬的黄色和欧洲甜樱桃的红色相比，显然，也是柠檬黄比较明亮。可见，颜色亮度的测量与色
调无关。现在，让我们来看一看图2。图2是图1沿A（绿）B（紫红）直线切开的剖面图。可以看出，亮度沿垂直方向变化，越往上去，色彩越明亮，越往下去，则越深暗。 再来说说黄色。柠檬的黄色和梨的黄色相比较又如何？你可能会说柠檬的黄色更明亮一些，但除此以外还有一个大的差别就是柠檬的黄色显得鲜艳，而梨的颜色则显得阴晦。这种差别称之为色饱和度或鲜艳度。从图2可以看出，紫红和绿两色的饱和度分别由中心向两侧随水平距离的增加而变化。离中心越近，色彩越阴晦；离中心越远，则越鲜艳。图3标出了一些常用的描述色彩亮度和色饱和度的形容词。至于这些形容词表达了什么，请再看一下图2。
能把色调、亮度、色饱和度的关系以直观的方式来表达得清清楚楚。
色彩和光的知识 测量仪器
如果我们测量苹果的颜色，我们得到下列结果：
过去已有好几个人想出多种方法，常常是通过复杂的公式用数量来表示颜色，其目的是使每个人能够更容易地和更准确地做色彩信息交流。这些方法试图提出一种用数字来表示颜色的方法，就好象我们表示长度和重量一样。例如在1905年，美国画家A.H.孟塞尔发明一种表示颜色的方法，这种方法利用大量按照颜色的色调（孟塞尔色调）、亮度（孟塞尔值）和色饱和度（孟塞尔饱和度）分类的色纸片，用来和样品色作目视比较。后来，经过许多进一步实验，该系统经过更新，创立了孟塞尔新表色系统，也就是现在在用的孟塞尔系统。在该系统中，任何给定的颜色按照它的色调（H），亮度值（V）和饱和度（C），表示为一个字母/数字组合（HV/C），并利用孟塞尔色卡作目视测定。其他用数字表示颜色的系统是由国际照明委员会（CIE）研究出来的。其中最为著名的两种系统为Yxy系统和L*a*b*系统。前者是于1931年根据CIE规定的三刺激值XYZ发明出来的，后者是由1976年发明的，以给出更为均匀的相对于视差的色差。这两种色空间*已在全世界用于色彩交流。 *色空间：这是一种用某种符号（例如数字）来表示某物体或某种光源颜色的方法。
广色域显示器下的色彩校正原理及方法
广色域显示器下如何使用色彩管理 本贴强烈建议使用广色域显示器观看，否则无法看出相关图片的对比效果今年广视角广色域显示器的推出是一浪接一浪，先是HP LP2475，接着是飞利浦240PW9，现在又来了DELL2410,听说还有厂家憋足了劲打算出新款26寸、27寸的广视角广色域机种。ISP面板颜色纯正、视角宽广，一时间，很多朋友尤其是喜爱玩摄影的色友们都纷纷购买了广色域显示器，然而很多人在用了之后，产生的最大疑惑往往却是感觉到看图“不准”了。 在这里首先界定下这个“不准”的定义：既然是摄友，大家手头的照片都不少，入了新的广色域显示器自然这些图片要用大屏好好欣赏下，对于经常出图和在网上交流的朋友，他们的第一感觉都是看到的颜色相对于以前所用的非广色域的CRT或者LCD显示器而言的太过于艳丽，自己在新显示器上看到的色彩与别人看到的或是打印出的同一图片大相径庭，同时看到别人发给自己的图同样和别人看到的不一致。导致无法与别人交流、甚至无法正常工作、到了无法容忍的地步，抱怨的有，买了立马出的也有，在QQ群里问的很多的也是这个问题，因此小弟就说下本人使用240PW9这款显示器几个月来所总结的一点经验，谈谈如何在广色域显示器下能够较为准确的查看目前使用最为广泛的SRGB色域的一些具体办法，供大家分享。 首先，再观看本文之前，如果你认为自己是一位专业的修图工作者，或者资深的摄影爱好者，对色彩的要求极为苛刻，并且把显示器作为自己手中的吃饭家伙的话，那么就不用接着看下去，请马上放弃手上的广色域显示器，请更换一台标准的SRGB显示器，如DELL2007、NEC2090、NEC2490、EIZO CG211等。如果不愿继续烧下去，希望在现有的广色域显示器上能够实现兼顾娱乐和修图，并且达到基本准确的图片交流等非专业应用，那么请接着看下去。 普通色域和广色域我感觉有些像目前的标清和高清之间的关系，都是一个是市场占有率高，一个技术领先但使用的人少，自然占有率高的往往就成了标准，就像SRGB。绝大多数卡片机和现有的显示器都是SRGB色域，而ARGB的使用就少多了，仅仅用在单反和部分新款显示器上，而SRGB显示器更大的优势是看到的图和印刷出的图色彩更接近，毕竟SRGB和CMYK的色域更接近。虽然LP2475、240PW9、DELL2410这几款显示器都带有SRGB模式，但都形同鸡肋，严重不准，即使是万元级别的广色域显示器NEC2690WUXI自带的SRGB 模式也有偏差。有人会问，能不能用校色设备将广色域校正成SRGB呢，到目前为之，我还没听说过到哪个人用某种设备能将广色域的色域通过调节显示器的亮度、对比和RGB值校正到SRGB色域，这恐怕是显示器面板采用更鲜艳的滤色片和WCCFL背光等先天的原因所决定了的吧，用稍微低端点的设备，甚至连准确的白平衡都无法校准，正确的白点得不到，更别提及色彩了。按照目前公认的说法，只有用红蜘蛛和I1 D2以上的色度仪配合支持广色域的新版本软件才能较为准确的校准广色域，最佳的选择是采用光度仪。没有条件的话，只好通过手动肉眼调节再加载别人测得的ICC来近似模拟了，所以在这里强烈呼吁，有条件的话，大家还是入手一只红蜘蛛吧，它能最大限度的提升的你显示器的档次，提高你的工作效率。 那么有了校色设备，我们如何能得到SRGB色彩呢，请继续看下去： 首先进行校色，通常针对印刷，我们一般按照色温6500k，gamma2.2，亮度120坎德拉进行校正，称之为作准D65，在校正过程中，我们通过调节广色域显示器，
色度学的基本知识
色度学的基本知识 色度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量理论与技术的科学，是物理光学，视觉生理，视觉心理等科学为基础的综合性科学。彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色，如何在彩色电视系统中分解，传输，并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。名词解释： 同色异谱：也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念，在颜色复显过程中，不是重复原来景物的光谱分布，而是利用几种规格化的光源进行配制。以求在色感上得到等效效果。如在彩电的复显中用的是R，G，B三基色光谱（因为R，G，B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色）的合成来复显原来景物的颜色。 绝对黑体：是指在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。当绝对黑体被加热时，就会发射一定的光谱，这些光谱表现为特定的颜色。 色温：当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时，绝对黑体所必须保持的温度，便叫某光源的“色温”。 1931CIE-XYZ计色系统 现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套色测量原理，数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。 白色可分为好多种，有偏红的白色（暖白色），偏蓝的白色（冷白色）等。在彩色电视系统中，为了分解，重现彩色图象，通常也要选择一种白色作为分解，重现颜色的基准白。为了清楚的描述不同的白色，通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标（x，y）来表示，也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线，与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差（Minimum Perceptible Colour Difference，简称MPCD），MPCD为零的斜竖线称为黑体（Black body）轨迹，又称布朗克轨迹。布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色
LED显示屏色度校正原理与技巧
深圳市精英光电有限公司 LED显示屏色度校正原理与技巧 随着逐点校正的技术进步，客户对LED屏的显示质量要求也越来越高，从仅仅追求亮度与白平衡指标，渐渐提升到了对显示均匀度和色保真度的要求。利用逐点校正技术大幅提升显示屏的均匀度，当前正处于快速的普及应用进程中，而色度校正的需求也渐渐浮出水面，越来越为业内所关注。本文将简要介绍精英光电LED显示屏色度校正的原理、应用、实现方法与技巧。 1、色度校正基础概念 led显示屏的色度测量与计算需使用CIE XYZ 1931标准色度系统。为了后面引入色度校正的计算公式，首先对色度校正相关的基本概念做一简单梳理： 1.1 三刺激值 根据格拉斯曼颜色匹配原理，选择三种原色，三原色中任何一种颜色不能由其他两种原色相加混合得到，如RGB三原色，通过选一特定白光做为标准，定出三原色的相对亮度单位，则其他颜色的光可以看成是由不同数量的三原色光混合而成，所需的三原色各自的数量就是三刺激值。 CIE XYZ 1931色度系统，使用了三个假想的原色，[X],[Y],[Z]替代RGB三原色，通过匹配等能白光定出三种原色的单位。在定量表达某种光源的亮度与色度时，色度学方程可表达如下： C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z] （式1） 式中的X,Y,Z即三刺激值，而混合色的三刺激值为各组成色的三刺激值之和。 注意，三原色中只有[Y] 原色既代表色品又代表亮度，[X],[Z] 只代表色品。 1.2 色坐标
深圳市精英光电有限公司CIE XYZ 1931色度系统中的色坐标x, y, z与三刺激值XYZ之间的关系式如下： 可以看到，x, y, z并不独立，x+y+z=1，因此一般只用x,y两个色坐标即可唯一地表达色品。 有了三刺激值，就可以计算得到色坐标x,y。反之，有了色坐标x,y，和Y，也可以计算出三刺激值XYZ，如下式所示： 三刺激值XYZ是混色叠加计算的基础，而混色叠加计算正是色度校正的理论基础。 1.3 色域空间 色域就是指某种表色模式所能表达的颜色数量所构成的范围区域，也指具体介质如屏幕显示、数码输出及印刷复制所能表现的颜色范围。
色彩校正基础知识
色彩校正基础知识 1、色彩管理流程 为什么要进行色彩管理 不同设备上的色彩空间都不一致，为了得到一致的效果，这需要把与设备相关的颜色都用与设备无关的方式进行描述。为此，在1993年国际彩色联盟（International Color Consortium）提出了ICC 规范，用来描述与设备无关的色彩特性。ICC 选择了CIE XYZ 和CIE lab 这两个与设备无关的色彩空间作为标准的色彩空间，称为PCS（Profile Connection Space）。与设备相关的RGB 颜色或CMYK 颜色都先转换到CIE XYZ 或CIE lab 空间上，传递不同的设备时，再转换成适合该设备的颜色，从而保证颜色在不同设备上的一致性。 什么是色彩管理? 对色彩管理的理解是在图像处理链的各环节中，校准所有的输入/ 输出设备，以便达到这样的目标—在与所用设备无关的情况下，总能得到期望获得的色彩再现。 采用色彩管理的图像复制工艺 首先从没有色彩管理的过程出发：扫描原稿，送出RGB 数据，用图像处理软件或在输出设备的RIP中，将这些数据转换成CMYK数值。现在，当采用色彩管理系统进行工作时，在输出RGB数值和计算CMYK数值之间，插入了几个中间步骤。初次进行时，这会延长并导致工作过程的延缓，但这些中间步骤却保证消除了已提及的常见系统弱点。 采用色彩管理的图像复制过程（CMM ＝色彩管理模块/软件；GCR ＝灰色成分替代；UCR ＝底色去除）
在色彩管理过程中包含的附加步骤细节如下。 a. 根据输入设备的色彩特性文件以及一个转换软件（常被描述为色彩管理模块，缩写为CMM），将输入设备输出的RGB数据转换为设备无关的色彩数值（如XYZ）。直接提供CMYK 数据的输入设备不适用于色彩管理。通过这种形式，图像的数值可以用于任意输出过程或输出设备。若在图像采集时，根本不能确定图像要用哪种方法进行输出，或者要用各种不同方法并行输出（如胶印输出、输出到CDROM上或传输到因特网），则这种方式就十分重要。 b.当图像输出方法已经确定，则根据输出过程的色彩特性文件，并使用同一个转换软件（CMM），将图像的色彩数值转换成与工艺方法相关的输出数据（对印刷而言，即CMYK）。来自这种过程的输出色彩特性文件具有通用性的意义，这是因为输出色彩特性文件既包含色域、输出工艺的阶调层次特性，也对图像色彩结构（底色去除、黑版定义）、期望的复制类型进行了说明。在使用如图所示的流程之前，必须为有关的输入及输出设备制作色彩特性文件。 2、色彩管理三个步骤： a、标准化（设备线性） 为了保证色彩信息传递过程中的稳定性、可靠性和可持续性，要求对输入设备、显示设备、输出设备进行标准化，以保证它们处于校准后的工作状态.颜色设备线性化校正，反映了设备表现色彩的固有状态 b、特性化（设备ICC) 当所有的设备都校正后，就需要将各设备的特性记录下来，这就是特性化过程。每一种设备都具有自身的色彩特性，为了实现准确的色域空间转换和色彩匹配，必须对设备进行特性化。对于输入设备利用一个已知的标准色度值表，对照该表的色度值和输入设备所产生的色度值，做出该设备的色度特性化曲线；对于输出设备，利用色域空间图，做出该设备的输出色域特性曲线。 在做出输入设备的色度特性曲线的基础上，对照与设备无关的色域空间，做出输入设备的色彩描述文件；同时，利用输出设备的色域特性曲线做出该输出设备的色彩描述文件，这些描述文件是从设备色域空间向标准设备无关色域空间进行转换的桥梁。 颜色设备特有的表现色彩的能力 定义设备颜色特性与LAB色彩空间的关系 找到设备的色域 c、转换 在对系统中的设备进行校准的基础上，利用设备描述文件，以标准的设备无关色域空间为媒介，实现各设备色域空间之间的正确转换。色彩转换是指根据不同色彩在不同色域空间之间的一一映射关系，把某设备上的色域空间中的色彩转换到另一个已知条件下的色域空间中。色彩管理软件可以将颜色从一个色域空间转换到另一个色域空间，也可在一台设备上模拟另一设备的呈色情况。 转换的四种呈色意向：绝对色度复制、相对色度复制、意图感性复制、饱和度复制什么是再现意图 每个设备都有一个固定的、可复制的颜色范围，这是由设备的物理性质决定的。你的显示器显示出的红色不可能比显示器红色荧光粉产生的红色饱和度更高。你的打印机打印出的
LED屏色度校正原理与应用
LED 显示屏色度校正原理与应用 随着逐点校正的技术进步，客户对LED 屏的显示质量要求也越来越高，从仅仅追求亮度与白平衡指标，渐渐提升到了对显示均匀度和色保真度的要求。利用逐点校正技术大幅提升显示屏的均匀度，当前正处于快速的普及应用进程中，而色度校正的需求也渐渐浮出水面，越来越为业内所关注。本文将简要介绍LED 显示屏色度校正的原理、应用、实现方法与技巧。 1、色度校正基础概念 LED 显示屏的色度测量与计算需使用CIE XYZ 1931标准色度系统。为了后面引入色度校正的计算公式，首先对色度校正相关的基本概念做一简单梳理： 1.1 三刺激值 根据格拉斯曼颜色匹配原理，选择三种原色，三原色中任何一种颜色不能由其他两种原色相加混合得到，如RGB 三原色，通过选一特定白光做为标准，定出三原色的相对亮度单位，则其他颜色的光可以看成是由不同数量的三原色光混合而成，所需的三原色各自的数量就是三刺激值。 CIE XYZ 1931色度系统，使用了三个假想的原色，[X],[Y],[Z]替代RGB 三原色，通过匹配等能白光定出三种原色的单位。在定量表达某种光源的亮度与色度时，色度学方程可表达如下： C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z] （式1） 式中的X,Y,Z 即三刺激值，而混合色的三刺激值为各组成色的三刺激值之和。 注意，三原色中只有[Y] 原色既代表色品又代表亮度，[X],[Z] 只代表色品。 1.2 色坐标 CIE XYZ 1931色度系统中的色坐标x, y, z 与三刺激值XYZ 之间的关系式如下： Z Y X Z z Z Y X Y y Z Y X X x ++=++=++= （式2） 可以看到，x, y, z 并不独立，x+y+z=1，因此一般只用x,y 两个色坐标即可唯一地表达色品。 有了三刺激值，就可以计算得到色坐标x,y 。反之，有了色坐标x,y ，和Y ，也可以计算出三刺激值XYZ ，如下式所示： Y y z Z Y Y Y y x X **=== （式3）
色度学原理基础
利用计算机模拟分色摄影浅析 作者：辽宁省辽阳市公安局刑侦支队岑鹏侯泽山 引言 新刑事诉讼法中明确了视听资料作为七种诉讼证据之一，其中可视性资料多是通过照片的形式表现出来的。这就意味着，刑事照相将作为重要的取证手段和举证方式，越来越多地运用在办案和诉讼活动中。 在刑事办案过程中，分色摄影是经常使用的一种技术方法。分色摄影是指利用滤色镜进行的可见光摄影，它是通过减弱或消除某种(些)色光来突出另一种(些)色光，进而达到增强或减弱反差的目的。主要应用于对尸体面部及其他部位尸斑的拍照，拍摄显现手印，拍摄涂抹、掩盖的字迹等。但是传统的分色摄影过程比较繁琐费时，比如滤色镜的选择、暴光量的补偿等。有时还需要试拍以确定分色效果。对于一些彩色录像资料和彩色图片再进行分色照相会更加困难。 计算机的运用为分色技术增添了新的活力，对于彩色图片的分色处理计算机更灵活更方便。只要用数字化相机拍摄一张彩色照片，然后将它输入计算机，应用有关图像处理软件如Photoshop、Photostyler等，就可以在计算机显示器上进行分色处理，而且能按办案需要迅速获得理想的分色效果。
1原理部分 1.1色度学原理基础 1.1.1色匹配法 彩色视觉的三色理论基础是任意一种颜色可以用三种适当数量的基色配得。在加色还原系统中，例如彩色电视，三基色是红、绿、蓝光。将这三种基色光投映到共同的空域中可以配得某种色光。减色还原系统是大多数彩色摄影和彩色印刷技术的基础。在这种系统中是让白光依次通过黄、品红和青滤光片，滤出某种色光。 1.2分色摄影及滤光片的工作原理 1.2.1分色摄影原理 分色摄影是通过选择和控制光的光谱成份来控制被摄体影像的亮度分布的一种摄影方法。通过选择色光，可以改变被摄物体的亮度分布，从而可以加强或减弱被摄物体颜色之间的差别，获得在白光下无法区别的影像细节及反差。 1.2.2滤色镜的工作原理 所谓滤光片，就是一种能按照规定的需要来改变入射光的光谱强度分布的光学器件。在大多数的滤光片里均伴随着衰减，滤光片本身就是造成这种衰减的主要物理因素。 滤光片在刑事摄影中的作用是：它对某些色光具有通过的能力和对某些色光具有阻止通过的能力。一般来说，滤光片是什么颜色，它就通过这种颜色组分的色光。从滤光片的通过和吸收情况来看，使用全色片拍摄时，滤光片的作用是减感和增感。“减感”就是加用某滤光片后，感光片感受色光的范围变窄了。而“增感”就是加用滤光片后某些色光相对增加了。 1.3计算机分色的理论依据
摄像机标定方法综述
摄像机标定方法综述 李 鹏 王军宁 (西安电子科技大学,陕西西安710071) 摘 要:首先介绍了摄像机标定的基本原理以及对摄像机标定方法的分类。通过对最优化标定法、双平面标定法、两步法等传统摄像机方法的具体分析,给出了各种方法的优劣对比;同时对多种自标定方法的研究现状、发展情况以及存在问题进行了探讨。最后给出了发展传统摄像机标定方向、提高摄像机自标定精度的一些参考建议。 关键词:摄像机标定;传统标定;自标定;优化算法;成像模型 中图分类号:T N948.41 文献标识码:A 0 引言 在图像测量过程以及机器视觉应用中,为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系,必须建立摄像机成像的几何模型,这些几何模型参数就是摄像机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到,这个求解参数的过程就称之为摄像机标定[1]。无论是在图像测量或者机器视觉应用中,摄像机参数的标定都是非常关键的环节,其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响摄像机工作产生结果的准确性。因此,做好摄像机标定是做好后续工作的前提,提高标定精度是科研工作的重点所在。 1 标定分类 摄像机标定的目的是利用给定物体的参考点坐标(x, y,z)和它的图像坐标(u,v)来确定摄像机内部的几何和光学特性(内部参数)以及摄像机在三维世界中的坐标关系(外部参数)。内部参数包括镜头焦距f,镜头畸变系数(k、s、p),坐标扭曲因子s,图像坐标原点(u0,v0)等参数。外部参数包括摄像机坐标系相对于世界坐标系得旋转矩阵R和平移向量T等参数。 传统摄像机标定的基本方法是,在一定的摄像机模型下,基于特定的实验条件如形状、尺寸已知的参照物,经过对其进行图像处理,利用一系列数学变换和计算方法,求取摄像机模型内部参数和外部参数。另外,由于许多情况下存在经常性调整摄像机的需求,而且设置已知的参照物也不现实,这时就需要一种不依赖参照物的所谓摄像机自标定方法。这种摄像机自标定法是利用了摄像机本身参数之间的约束关系来标定的,与场景和摄像机的运动无关,所以相比较下更为灵活。 总的来说,摄像机标定可以分为两个大类:传统的摄像机标定方法和摄像机自标定法。2 传统的摄像机标定方法 传统的摄像机标定方法按照其算法思路可以分成若干类,包括了利用最优化算法的标定方法,利用摄像机变换矩阵的标定方法,进一步考虑畸变补偿的两步法,双平面方法,改进的张正友标定法以及其他的一些方法等。 2.1 利用最优化算法的标定方法 这一类摄像机标定方法的优点是可以假设摄像机的光学成像模型非常复杂。然而由此带来的问题是:1)摄像机标定的结果取决于摄像机的初始给定值,如果初始值给得不恰当,很难通过优化程序得到正确的结果;2)优化程序非常费时,无法实时地得到结果。 根据参数模型的选取不同,这一类的方法主要以下两种: 1)摄影测量学中的传统方法:Faig在文[2]中提出的方法是这一类技术的典型代表。分析F aig给出的方法,可以看到在他的标定方法中,利用了针孔摄像机模型的共面约束条件,假设摄像机的光学成像模型非常复杂,考虑了摄像机成像过程中的各种因素,精心设计了摄像机成像模型,对于每一幅图像,利用了至少17个参数来描述其与三维物体空间的约束关系,计算量非常大。 2)直接线形变换法:直接线性变换方法是A bde-l A ziz 和Karara首先于1971年提出的[3]。通过求解线性方程的手段就可以求得摄像机模型的参数,这是直接线性变换方法有吸引力之处。然而这种方法完全没有考虑摄像机过程中的非线性畸变问题,为了提高精度,直接线性变换方法进而改进扩充到能包括这些非线性因素,并使用非线性的手段求解。 2.2 利用透视变换矩阵的摄像机标定方法[4] 从摄影测量学中的传统方法可以看出,刻划三维空间坐标系与二维图像坐标系关系的方程一般说来是摄像机内部参数和外部参数的非线性方程。如果忽略摄像机镜头的非 山西电子技术 2007年第4期 综 述 收稿日期:2006-12-18 第一作者 李鹏 男 28岁 硕士研究生