提供观察者同色异谱故障减小的显示系统

摘要

一种针对一组目标观察者提供减小的观察者同色异谱故障的彩色显示系统，该彩色显示系统包括具有窄带基色的图像形成系统。使用数据处理系统来实施用于对适于在具有多个输入基色的参考显示设备上显示的具有输入颜色值的输入彩色图像进行颜色校正的方法。对输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在图像形成系统上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像。同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值。

权利要求

1.一种针对一组目标观察者提供减小的观察者同色异谱故障的彩色显示系统，所述彩色显示系统包括：图像形成系统，所述图像形成系统使用多个设备基色形成所显示的图像，所述多个设备基色中的至少一个设备基色是窄带基色；

图像存储器；

数据处理系统；以及

存储器系统，所述存储器系统可通信地连接到所述数据处理系统并且存储被配置成使所述数据处理系统实施用于对彩色图像进行颜色校正以计及与所述组目标观察者相关联的颜色视觉特性的方法的指令，其中，所述指令包括：接收输入颜色空间中的输入彩色图像，所述输入彩色图像具有输入颜色值并且适于在具有多个输入基色的参考彩色显示设备上显示，所述多个输入基色具有相关联的输入基色谱；

对所述输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在所述彩色显示设备上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像，所述输出彩色图像具有多个输出颜色通道，所述多个输出颜色通道中的每个输出颜色通道与所述多个设备基色中的一个设备基色相关联，其中，所述同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对包括多个目标观察者的目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值；以及将所述输出彩色图像存储在所述图像存储器中以准备使用所述图像形成系统显示所述输出彩色图像；

其中，所述同色异谱校正变换是通过如下方式来确定的：

定义所述输入颜色空间中的一组输入颜色值；

针对所述组输入颜色值中的每个输入颜色值，确定所述输出颜色空间中的对应的匹配输出颜色值分布，其中，针对所述目标观察者分布，使用所述设备基色显示的所述匹配输出颜色值被确定为与使用所述输入基色显示的所述输入颜色值具有相同的颜色外观；

确定与所述组输入颜色值对应的一组经校正的输出颜色值，其中，每个经校正的输出颜色值是根据所述匹配输出颜色值分布来确定的；以及响应于所述组输入颜色值和对应的所述组经校正的输出颜色值而形成所述同色异谱校正变换。

2.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：使用所述输入基色显示具有与所述特定输入颜色值对应的颜色度量的第一色块；

使用显示基色显示具有可调整的输出颜色值的第二色块；以及

针对每个目标观察者，通过使所述目标观察者调整所述可调整的输出颜色值直到所述目标观察者感知到所述第二色块的颜色外观与所述第一色块的颜色外观相匹配为止来确定所述匹配输出颜色值。

3.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：接收与所述目标观察者分布中的所述多个目标观察者相关联的特定于观察者的颜色匹配函数；

确定当使用所述输入基色显示所述特定输入颜色值时所产生的输入颜色谱；

针对每个目标观察者，使用对应的所述特定于观察者的颜色匹配函数来确定与所述输入颜色谱对应的特定于用户的输入颜色度量；以及针对每个目标观察者，通过确定产生与所述特定于用户的输入颜色度量相匹配的对应的特定于用户的输出颜色度量的输出颜色值来确定所述匹配输出颜色值，所述特定于用户的输出颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输出颜色值时所产生的输出颜色谱使用所述特定于观察者的颜色匹配函数来确定的。

4.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，针对特定输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布是通过如下方式来确定的：接收与所述目标观察者分布中的所述多个目标观察者相关联的特定于观察者的颜色匹配函数；

将所述特定于观察者的颜色匹配函数相组合以确定表示平均目标观察者的组合颜色匹配函数；

确定当使用所述输入基色显示所述特定输入颜色值时所产生的输入颜色谱；

使用所述组合颜色匹配函数来确定与所述输入颜色谱对应的输入颜色度量；以及通过确定产生与所述输入颜色度量相匹配的对应输出颜色度量的输出颜色值来确定所述匹配输出颜色值，所述输出颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输出颜色值时所产生的输出颜色谱使用所述组合颜色匹配函数来确定的。

5.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述经校正的输出颜色值是通过计算所述匹配输出颜色值分布的集中趋势来确定的，所述集中趋势是平均、加权平均、几何均值或中值。

6.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述同色异谱校正变换是通过如下方式来确定的：定义所述输入颜色空间中的一组输入颜色值；

确定所述输出颜色空间中的对应的一组输出颜色值，使得针对使用所述输入基色显示的输入颜色值所确定的CIE颜色度量与针对使用所述设备基色显示的对应输出颜色值所确定的CIE颜色度量相匹配；

针对每个输入颜色值，确定与所述目标观察者分布对应的感知颜色差异分布，其中，针对特定目标观察者的感知颜色差异表示使用所述输入基色显示的输入颜色值的颜色外观与使用所述设备基色显示的对应输出颜色值的颜色外观之间的差异；

确定与所述组输入颜色值对应的一组经校正的输出颜色值，其中，每个经校正的输出颜色值是根据所述感知颜色差异分布来确定的；以及响应于所述组输入颜色值和对应的所述组经校正的输出颜色值而形成所述同色异谱校正变换。

7.根据权利要求6所述的彩色显示系统，其中，针对特定输入颜色值的所述感知颜色差异分布是通过如下方式来确定的：接收与所述目标观察者分布中的所述多个目标观察者相关联的特定于观察者的颜色匹配函数；

确定当使用所述输入基色显示所述特定输入颜色值时所产生的输入颜色谱；

确定使用所述设备基色所产生的、提供与所述输入颜色谱相同的CIE颜色度量的窄带颜色谱，其中，所述CIE颜色度量是使用一组CIE标准观察者颜色匹配函数来确定的；

针对每个目标观察者，使用对应的所述特定于观察者的颜色匹配函数来确定与所述输入颜色谱对应的特定于用户的输入颜色度量并且确定与所述窄带颜色谱对应的特定于用户的窄带颜色度量；以及针对每个目标观察者，响应于所述特定于用户的输入颜色度量和所述特定于用户的窄带颜色度量而确定所述感知颜色差异。

8.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，由所述同色异谱校正变换提供的颜色度量修改针对不同的输入颜色值而变化，以提供对与所述目标观察者分布对应的感知颜色差异分布中的颜色相关特性进行校正的补偿颜色移位。

9.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述输入颜色空间被划分成内色域区、扩展色域区以及包含所述内色域区与所述扩展色域区之间的颜色的过渡区，并且其中，所述颜色同色异谱校正变换在所述内色域区内施加根据针对输入颜色值的所述匹配输出颜色值分布来确定的颜色移位、而在所述扩展色域区中不施加颜色移位，并且其中，所述颜色同色异谱校正变换提供在所述扩展色域区和所述内色域区中所施加的颜色移位的跨所述过渡区的平滑过渡。

10.根据权利要求9所述的彩色显示系统，其中，所述过渡区的宽度响应于在所述内色域区的对应部分中施加的颜色移位的尺寸而变化。

11.根据权利要求9所述的彩色显示系统，其中，在所述过渡区中针对输入颜色值施加的颜色移位被修改成保持局部图像内容的连续性。

12.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述同色异谱校正变换是具有多个参数的参数函数，并且其中，所述多个参数是通过响应于一组输入颜色值以及被确定为针对所述目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的对应的一组输出颜色值而施加拟合处理来确定的。

13.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述同色异谱校正变换是存储与输入颜色值点阵对应的输出颜色值的多维查找表，所存储的输出颜色值针对所述目标观察者分布提供减小的平均观察者同色异谱故障。

14.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，标准颜色变换被用来将所述输入彩色图像中的所述输入颜色值变换成标准输出颜色值，所述标准颜色变换适于确定产生与针对所述输入颜色值确定的输入CIE颜色度量相匹配的输出CIE颜色度量的输出颜色值，所述CIE输出颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输出颜色值时所产生的输出颜色谱使用CIE标准观察者颜色匹配函数来确定的，并且所述输入CIE颜色度量是针对当使用所述设备基色显示所述输入颜色值时所产生的输入颜色谱使用所述CIE标准观察者颜色匹配函数来确定的；并且其中，所述同色异谱校正变换将所述标准输出颜色值变换成计及了与所述目标观察者分布相关联的所述颜色视觉特性的对应的经校正的输出颜色值。

15.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，与所述目标观察者分布相关联的所述颜色视觉特性由对应的一组特定于观察者的颜色匹配函数来表征。

16.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，不同的颜色同色异谱校正变换响应于观看所述彩色显示设备的观察者的人口统计或者响应于观看所述彩色显示设备的观察者的适应状态而被选择以供使用。

17.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述多个设备基色中的至少一个设备基色由激光光源或LED光源来提供。

18.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述窄带基色具有不大于30nm的谱带宽。

19.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述输入基色是具有至少45nm的谱带宽的宽带基色。

20.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，在所述图像形成系统上显示的颜色值在具有围绕所述输出颜色值的颜色值的一系列颜色之间在时间上迅速地变化。

21.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述图像形成系统是数字投影系统。

22.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述图像形成系统具有多于三个的设备基色。

23.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述数据处理系统在所述图像形成系统外部，并且其中，所述输出彩色图像形成于并且被存储在所述图像存储器中，然后被发送到所述图像形成系统以便在以后的时间显示。

24.根据权利要求1所述的彩色显示系统，其中，所述同色异谱校正变换是预定的并且被存储为与所述输入彩色图像相关联的元数据。

说明书

提供观察者同色异谱故障减小的显示系统

技术领域

[0001] 本发明涉及具有窄带基色的数字显示系统的领域，并且更具体地涉及在这样的显示器的观看者之间提供减小的观察者同色异谱故障的显示系统。

背景技术

[0002] 电影业目前正在从传统的基于胶片的投影仪转变至数字或电子电影。该趋势由于三维电影的普及而正在加速。尽管数字电影投影主要基于公知数字光投影(DLP)技术的使用而已经成熟并且成功，但是基于激光的投影的进一步发展的前景却一直在后台徘徊。由于激光源特别是在绿色和蓝色谱带的激光源的成本和复杂性，所以无论是对于数字电影、家用投影还是对于其他市场，激光投影长期以来一直受到阻碍。随着必要激光器正日益变得成熟并且具有成本竞争力，会日益实现从激光投影预期的潜在益处，包括较大的色域、更加生动、饱和且较明亮的颜色、高对比度以及低成本光学器件。B.Silverstein等人的论文“A Laser-Based Digital Cinema Projector”(SID Symposium Digest,Vol.42,pp.326-329,2011)中描述了示例性系统。

[0003] 此外，正日益以令人满意的方式解决其他公认的激光投影问题，包括激光散斑可见度的减小和用以减小潜在的眼睛暴露风险或危险对激光安全的管理。当解决了这些问题时，其他较少被认识到的问题将变得越来越重要。作为一个示例，具有窄带光源(包括激光)的图像显示器可能经受观察者同色异谱故障，使得各个观看者可能显著地感知到不同的颜色。

[0004] 在颜色学的领域中，同色异谱是对针对具有不同谱能量分布的颜色刺激的颜色匹配的视觉感知。具有相同宽带谱能量分布的两种刺激被称为异构体(isomer)，并且这两种刺激通常被所有观察者视为相同的颜色匹配。然而，对于观察者而言看上去相同但具有不同谱能量分布的两个颜色被称为同色异谱体(metamer)。由于观察者之间的谱灵敏度差异，对一个观察者而言的同色异谱体可能对于所有观察者而言不是同色异谱体。一对同色异谱(metameric)刺激之间的谱差异越大，该同色异谱对的颜色感知对发光体、材料成分、观察者或视场的任何变化越敏感。

[0005] 如随后可以预期的，存在其中标称同色异谱对的谱差异可以导致同色异谱故障的各种情况，在同色异谱故障情况下预期的颜色匹配不再被感知到。作为第一示例，当两个或更多个观察者在相同的观看条件下以不同方式感知所显示图像中的两个对象或两个元素的颜色时，发生观察者同色异谱故障(有时被称为观察者颜色感知变异性)。因为眼睛的视觉系统、颜色受体响应和神经颜色处理在个体之间存在差别，所以发生观察者同色异谱故障。作为另一示例，当颜色在一种光源下相匹配但在另一光源下不匹配时，发生发光体同色异谱故障。例如，当在日光照明下观看时，具有不同反射谱的两个色块(color patch)可能看上去相同，提供相同的颜色外观。然而，另外在荧光灯照明下观看时，即使对单个观察者而言，上述色块也可能看上去不同。同色异谱故障状况被进一步定义为包括视场尺寸同色异谱故障和几何同色异谱故障。因为视网膜中三种视锥细胞的相对比例从视场的中心到周边变化，所以会发生视场尺寸同色异谱故障。这通过在CIE标准观察者颜色匹配函数中针对2°和10°视场所观察的差异来例示(参见图1B)。因此，在被看作非常小的集中注视面积时相匹配的颜色可能在通过较大颜色面积呈现时看上去不同。当在从一个角度观看时两个样本相匹配但从不同角度观看时这两个样本不匹配的情况下，可能发生几何同色异谱故障。为了本发明的目的，主要关注观察者同色异谱故障和发光体同色异谱故障。

[0006] 一种防止同色异谱故障发生的方法是构造基于谱颜色再现的彩色成像系统。这样的系统可以基于异构体的原理，其中场景颜色的相对谱能量分布被精细捕获、然后被再现。著名示例是于1891年推出的Lippmann两步摄影法，在该方法中，基本上使用谱颜色再现或者所捕获场景的波长谱的再生来构成彩色图像并使该彩色图像被观看。然而，这样的系统较复杂、辐射测量效率低，而且对视角敏感。因此，这样的系统一直没有得到广泛应用。

[0007] 人视觉系统具有仅三种视锥细胞的事实使得两种刺激可以在不具有相同谱能量分布的情况下在所感知颜色中匹配，因此发生同色异谱颜色匹配。特别地，每种视锥细胞，红色(长波长)、绿色(中波长)或蓝色(短波长)视锥细胞均对来自宽波长范围内的累积能量或综合能量有响应。结果，所有波长上的光的不同组合可以产生等同的受体响应。只要对于一个谱相比于另一谱而言这三种视锥细胞的综合响应相等，所述刺激就将表示同色异谱匹配，并且对观察者而言所述刺激就将具有相同的感知颜色。

[0008] 最实用的彩色成像系统使用有限组的着色剂(通常为三个或四个)并且依赖于同色异谱的现象来产生具有所需颜色外观的彩色图像，即使所再现的颜色谱一般将与原始颜色谱不匹配也如此。对由彩色成像系统提供的着色剂的相对量进行调整以产生将似乎与原始场景颜色密切匹配的颜色。相对于标准观察者或者一组观察者，现代彩色成像系统被优化成提供原始颜色与再现颜色之间的密切颜色匹配使尽可能多的重要的颜色成为可能。

[0009] 如前面所提出的，不管谱差异而发生颜色匹配的同色异谱的现象很容易发生故障。通常，同色异谱取决于光源谱与利用光照明的材料的谱反射率/透射率特性以及观察者(或照相机传感器)的谱响应之间的相互作用。颜色正常观察者之间的颜色感知取决于光学介质(角膜、晶状体和体液)中的预视网膜滤波、黄斑照片色素密度、视锥细胞分布差异、颜色神经处理差异以及视锥细胞谱感光度的差异而改变。可以使用颜色匹配函数(CMF)来测量人颜色感知，在个体之间颜色匹配函数各不相同并且已知的是颜色匹配函数随着年龄而改变。图1A使用来自Wyszecki和Stiles的书“Color Science”(2nd Ed.,John Wiley&Sons,New York,pp 817-822,1982)中的表I(5.5.6)的数据示出了针对具有“正常”颜色视觉的一组不同个体对于10°观察视场所测量的20组颜色匹配函数300。特别地，图1A示出了感色灵敏度可以在个体观察者之间发生显著变化，其中在许多波长处具有5％至10％或更多的显著的局部变化。

[0010] 证监会国际照明(CIE)已记录了关于两种不同标准观察者的颜色匹配函数：2° 1931 CIE标准观察者和10° 1964 CIE标准观察者。图1B对CIE 2°颜色匹配函数300a和CIE 
10°颜色匹配函数300b进行了比较。要注意的是，在颜色空间中的红色、绿色和蓝色部分的每个部分的CIE 10°颜色匹配函数300b与CIE 2°颜色匹配函数300a偏离，但最大差异出现在颜色空间的蓝色部分。特别地，在蓝色(<500nm)中出现最大差异，原因在于与在CIE 2°颜色匹配函数300a下相比，在CIE 10°颜色匹配函数300b下的蓝色(短波长)颜色匹配函数响应峰值高出～10％。此外，绿色(中波长)颜色匹配函数和红色(长波长)颜色匹配函数二者串扰成蓝色谱范围，并且在各个CIE 2°颜色匹配函数300a与CIE 10°颜色匹配函数300b之间的颜色响应差异在蓝色谱处比在红色和绿色谱的许多部分较大。特别地，在540nm以上，蓝色匹配函数缺乏显著响应，而仅两个颜色匹配函数(红色和绿色)显著贡献于颜色样本感知，这些视锥细胞之间的颜色差异相对较小。另外，在中央凹坑处存在的短波长“蓝色”视锥细胞非常小而在周边上增大。这些差异反映了同色异谱颜色感知差异可以以不同的观察视场尺寸被观察到并且可以随着波长而变化的事实。

[0011] 在正常情况下，例如在日光观看条件下，在一个或更多个观察者之间观察者同色异谱故障的最常见原因是色盲(即受损的颜色视觉)。然而，作为光源的谱特性或对象的反射率变小并且变得较复杂，并且缺乏谱颜色多样性，即使在被认为具有正常颜色视觉的个体之间也可能发生显著的观察者同色异谱故障。

[0012] 利用窄带基色(color primary)的系统(例如显示器)最容易受观察者同色异谱故障影响。因此，可以预期，基于激光的显示器的观看者可能体验到观察者同色异谱故障，其中基于激光的显示器包括数字激光投影仪和具有窄谱基色(例如LED)的其他显示器。尽管激光显示器可以提供的扩展色域已被热切期待，但是在现实中，扩展色域将包括不仅在常规胶片或CRT显示器的色域之外而且实际上很少见到的许多宽色域颜色。结果，在色域边界处或靠近色域边界的这样非常饱和的颜色的观察者之间的颜色感知差异可能很难进行描述或量化。另一方面，在窄带光源如激光器的情况下，对于典型设备的色域颜色，特别是对于极少在宽带光源的情况下出现的记忆颜色，如天蓝色、肤色或草绿色，观察者之间的颜色感知差异可能较频繁且较显著地出现。

[0013] 在数字电影的情况下，在彩色套房或放映室中在观看涉及记忆颜色的内容的专家观察者之间的显著的颜色感知差异可能引起明显不满。例如，一位专家观察者可能说明所显示肤色看起来太绿，而另一位专家观察者可能说明所显示肤色看起来太红。在这样的设置中，还可能在对窄带或激光显示器与作为公认标准的宽带显示器进行比较时出现问题。而且，即使一组专家观察者感到满意，较广泛的观看者中的一些成员也可能不会感到满意，并且这样的体验可能引发不满，可能最终影响窄带显示技术在市场上取得成功。

[0014] 以前已经提出或证明了一些用以减轻观察者同色异谱故障的问题的方法。作为示例，Thornton和Hale在论文“Color-imaging primaries and gamut as prescribed by the human visual system”(Proc.SPIE,Vol.3963,pp.28-35,2000)中考虑到针对具有三个窄带基色(Δλ～10nm全宽度半最大值(FWHM))的添加型彩色显示系统使观察者同色异谱故障减小的问题。作者提出，为了减小观察者同色异谱故障的影响，基色应当优先靠近所谓的“主要波长”(450nm、540nm和610nm)，所述主要波长在正常人视觉系统的三个谱感光度的峰值处或靠近三个谱感光度的峰值。Thornton等人不清楚他们的方法将预期获得多少改善。Thornton主要波长基色被覆于图1A中的颜色匹配函数300上作为Thornton红激光基色432、Thornton绿激光基色434和Thornton蓝激光基色436。为了进行比较针对Silverstein等人在上述论文中描述的示例性激光投影系统还示出了包括红激光基色422、绿激光基色
424和蓝激光基色426的典型的一组激光基色。

[0015] 在Ramanath的“Minimizing observer metamerism in display systems”(Color Research and Application,Vol.34,pp.391-398,2009)最近的论文中，检测了关于具有三基色的不同类型的显示器的观察者同色异谱故障。特别地，Ramanath探讨在不同的电子显示设备之间观察者同色异谱故障的比较发生，所述电子显示设备包括CRT显示器、基于LCD、DLP和LED的显示器、基于冷阴极荧光灯(CCFL)的显示器以及激光显示器。Ramanath总结出，随着显示谱变窄(较小的FWHM)或者显示谱的模式的数量增加，观察者同色异谱故障可能较频繁地发生，并且提供较大的感知颜色差异。结果，激光显示器和CCFL显示器(其由于窄谱或多模式谱而缺乏谱颜色多样性)具有引起观察者同色异谱故障的高倾向。通过比较，具有宽基色(Δλ＝60nm至70nm FWHM)的基于CRT和灯的DLP显示器呈现出关于观察者同色异谱故障的较低可能性。在谱带宽可以容易地为2nm或更小宽度的激光显示器的情况下，如果观察者同色异谱故障显著减小，则以减小小色域为代价对激射带宽的较小扩展将提供合理的权衡。然而，Ramanath发现，具有中等的FWHM带宽(Δλ～28nm)例如LED照明显示器的谱分布仍然可以产生显著的感知观察者同色异谱故障，这表明观察者同色异谱故障可能不会随着谱带宽的增加而迅速减小。

[0016] Ramanath还基于Thornton的工作进行进一步研究，并且提供了用于具有的基色的谱峰值接近于Thornton基色的三基色显示器的一组建模的“理想”基色谱能量分布(SPD)，这可以使参考观察者看见的颜色与非参考观察者看见的颜色之间的差异减小。特别地，Ramanath提出，三种宽带颜色通道或基色(在450nm处具有峰值功率并且具有带宽Δλ～49nm的蓝基色、在537nm处具有峰值功率并且具有带宽Δλ～80nm的绿基色和在615nm处具有峰值功率并且具有带宽Δλ～56nm的红基色)将提供对于观察者同色异谱故障的最低敏感度。然而，一起考虑，这两篇论文提出：尽管根据Thornton、三基色显示器包括具有优先位置的颜色谱，但是中等带宽(例如Δλ～30nm)仍然会表现出观察者之间的显著同色异谱故障。因此，用于使具有三个窄带基色的系统中的同色异谱观察者故障最小化的指导还不是很清楚。

[0017] 其他研究人员已经提出，可以通过使用多于三个的基色或颜色通道来使观察者同色异谱减小。在Konig等人的论文“A multiprimary display:discounting observer metamerism”(Proc.SPIE,Vol.4421,pp.898-901,2002)中描述了用于显示同色异谱体并且使观察者同色异谱故障减小的具有六基色的图像显示系统。该论文指出，具有仅三个颜色信号作为输入的成像系统(例如RGB值或L*a*b*值)不能产生对所有人类观察者而言精确的彩色复制品，因为不能获得与不同观察者如何看待原始颜色相关信息。也就是说，不能对观察者的人视觉系统的颜色视觉响应直接进行测量，从而不能确定可以如何对基色进行优化。通过比较，作者提出，具有多于三个的基色的多基色显示器引入额外的自由度以用于显示给定颜色，使得可以减小关于每个观察者的感知颜色差异。特别地，Konig等人发现，具有多于三个的宽带基色的多谱显示器可以提供大色域和谱控制以通过谱颜色再现来针对每个像素再现颜色，使得观察者同色异谱故障最小化。描述了使用两个LCD投影仪的示例性多谱显示器，所述两个LCD投影仪向屏幕提供重叠图像并且共同提供扩展色域。该显示器具有六个宽带宽(Δλ～40nm至100nm FWHM)基色，其中一台投影仪提供RGB图像而第二台投影仪提供CMY图像。

[0018] Fairchild和Wyble在他们的论文“Mean observer metamerism and the selection of display primaries”(Proc.15th Color Imaging Conference,pp.151-
156,2007)中表达了对在窄带基色显示器如激光数字电影投影仪的使用期间发生观察者同色异谱故障的关注，这使电影制片人在“图像防护处理”中极其惊愕。该论文对具有通过高斯近似的具有FWHM带宽Δλ～100nm的宽带宽RGB基色的显示器与包括具有FWHM带宽Δλ～
5nm的窄带基色的第二显示器的颜色感知差异进行了建模和比较，其中所述基色的峰值波长分别选用靠近Thornton的主要波长(450nm、540nm和610nm)。在根据颜色匹配函数(CMF)和ΔE*颜色差异对与年龄和视场相关的颜色感知差异建模之后，Fairchild和Wyble总结出，具有仅三个窄带基色的显示器如激光投影仪的颜色误差将过大而不被临界颜色应用接受。作者然后提出，显示器制造商在发展具有较宽色域和较高亮度对比度的显示器时应当放弃发展这样的窄带基色系统而是应当将他们的努力重定向到支持谱颜色再现的系统。特别地，作者提出具有较大色域和增强亮度对比度的应急显示器应当使用多个(N>3)宽带基色。

[0019] Bergquist的论文“Display with arbitrary primary spectra”(SID Digest,Vol.39,pp.783-786,2008)提供了一种试图减小观察者同色异谱故障的多谱显示器的示例。描述了具有N＝20个高斯光源(如LED)的在时间上平均的经调制的阵列的场序制彩色显示器，从而对要在显示器上再现的颜色的谱进行近似，其中每个高斯光源均具有Δλ～30nm的FWHM带宽。以此方式，Bergquist提供了一种谱再现系统，该谱再现系统对物理信号的近似进行合成，而不是使用缩减的一组窄带基色的叠加来模拟对颜色的感觉。与颜色度量(colorimetric)匹配相比，观察者同色异谱故障将减小，因为给定观察者将会发现原始场景和其再现场景是相同的(因为原始谱和再现谱基本上相同)。结果，可以在包括许多具有颜色视觉缺陷的观察者的大多数观察者之间得到良好的一致性，这与这些观察者对感知的诠释以及他们赋予场景颜色的名称无关。尽管该方法在减小观察者同色异谱故障方面是成功的，但是在捕获阶段(多谱捕获)需要许多额外的颜色信息通道(N>>3)并且在信号处理和显示器方面增大了复杂性。所述增加的复杂性均不能够容易地与当今的或可预见未来的图像捕获、处理和显示器基础设施兼容。

[0020] 作为另一种方法，Sarkar等人在论文“Toward reducing observer metamerism in industrial applications:colorimetric observer categories and observer classification”(Proc.18th Color Imaging Conference,pp.307-313,2010)中分析了Wyszecki和Stiles数据并且识别了观察者的七个不同的分组或类别，对观察者而言如由相应CMF测得的颜色视觉在统计学上是相似的。为了当使用宽色域显示器时减小同色异谱观察者故障的目标，作者提出，可以开发用于与观察者相关的彩色成像的方法，其中颜色工作流被调谐成匹配多个观察者种类之一。当然，该方法的应用需要基于观察者的颜色视觉对观察者进行分类。尽管该方法可以致力于个性化颜色处理或小组的人，但是该方法将不能被扩展为帮助电影观看者中所存在的人的随机组合。

[0021] Hill等人的题为“Multispectral color reproduction system with nonlinear coding”的美国专利6,816,284提供了一种使用编码方法来改变由多谱相机捕获的颜色数据的系统，该系统使表示谱信息所需要的大量数据减小而未引起对观察者可见的颜色信息的明显损失。因此，该专利使得当使用N≥4个多基色显示器时能够实现数据友好谱颜色再现作为用于减小观察者同色异谱故障的手段。

[0022] Miller等人的题为“Four color digital cinema system with extended color gamut and copy protection”的共同转让的美国专利7,362,336公开了一种具有N≥4个窄带颜色通道的、使用同色异谱匹配来提供复制保护的多基色显示器。特别地，该专利提出：图像或图像序列的各个部分的选择性呈示可以通过在帧到帧的基础上使用提供相同的颜色但具有变化的谱成分的不同基色组合来提供同色异谱匹配。因此，经改变的图像部分对于人类观察者可能看起来是类似的，但是对于可以用于从投影屏幕或荧光屏非法捕获图像的相机将看起来不同。该方法采用在人与相机之间发生的“观察者”同色异谱故障的特殊情况，以实现期望的复制保护效果，而不是使人类观察者之间的观察者同色异谱故障的发生减少。

[0023] 总之，尽管观察者同色异谱故障已被识别为可以使用窄带基色来影响显示系统的问题，但是还没有提出适当的解决方案，特别是还没有提出关于具有三个基色的显示器的适当解决方案。用于激光投影系统的基色具有窄谱带。这导致了增大的色域和用以显示高度饱和的颜色的能力。同时，与现有参考显示器相比较，同色异谱误配也较频繁。同样，还记录了在激光投影显示器中与观察者同色异谱故障相关的问题。

[0024] 最新提供的解决方案是不完善的，或者与激光器相比需要优先具有较广谱的大量的基色(N>3)，或者要求与观察者颜色匹配的显示器。因此，仍然存在对如下设计方法或操作方法的需求：该设计方法或操作方法对于使用窄带基色的显示器而言使观察者同色异谱故障显著减小，而无需观察者相关颜色调谐或者多于三个的基色。

发明内容

[0025] 本发明阐述了一种针对一组目标观察者提供减小的观察者同色异谱故障的彩色显示系统，所述彩色显示系统包括：

[0026] 图像形成系统，所述图像形成系统使用多个设备基色形成所显示的图像，所述多个设备基色中的至少一个设备基色是窄带基色；

[0027] 图像存储器；

[0028] 数据处理系统；以及

[0029] 存储器系统，所述存储器系统可通信地连接到所述数据处理系统并且存储被配置成使所述数据处理系统实施用于对彩色图像进行颜色校正以计及与所述组目标观察者相关联的颜色视觉特性的方法的指令，其中，所述指令包括：

[0030] 接收输入颜色空间中的输入彩色图像，所述输入彩色图像具有输入颜色值并且适于在具有多个输入基色的参考彩色显示设备上显示，所述多个输入基色相关联的输入基色谱；

[0031] 对所述输入彩色图像施加同色异谱校正变换以确定适合于在所述彩色显示设备上显示的输出颜色空间中的具有输出颜色值的输出彩色图像，所述输出彩色图像具有多个输出颜色通道，所述多个输出颜色通道中的每个输出颜色通道与所述多个设备基色中的一个设备基色相关联，其中，所述同色异谱校正变换修改与输入颜色相关联的颜色度量，从而以使得针对目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障的方式提供输出颜色值；以及[0032] 将所述输出彩色图像存储在所述图像存储器中以准备使用所述图像形成系统显示所述输出彩色图像。

[0033] 本发明具有如下优点：能够针对一组目标观察者相当大程度地减小与使用窄带基色的彩色显示设备相关联的观察者同色异谱故障。

[0034] 本发明具有如下另一优点：能够对适于在使用宽带基色的常规显示设备上显示的数字图像进行校正以用于在使用窄带基色的彩色显示设备上显示，以补偿由观察者同色异谱故障所造成的平均感知颜色移位。

[0035] 本发明具有如下又一优点：能够使用颜色抖动来提供颜色多样性，以进一步减小观察者同色异谱故障伪像。

附图说明

[0036] 图1A描绘了关于20个观察者的颜色匹配函数数据；

[0037] 图1B描绘了1931 CIE 2°颜色匹配函数和1964 CIE 10°颜色匹配函数；

[0038] 图2描绘了观察者的观看者观看所投影的图像；

[0039] 图3描绘了关于激光投影仪的示例性光学系统；

[0040] 图4描绘了关于激光投影系统的数据路径；

[0041] 图5描绘了示例性投影谱；

[0042] 图6描绘了示例性设备基色和色域；

[0043] 图7A、7B、7C和7D分别提供了指示由关于观看白色、天蓝色、草绿色和肤色图像内容的一组观察者的观察者同色异谱故障导致的感知颜色差异的图；

[0044] 图8A是关于常规颜色管理方法的数据流程图；

[0045] 图8B至图8D是关于根据本发明的实施方式提供观察者同色异谱故障校正的颜色管理方法的数据流程图；

[0046] 图9A示出了用于基于与关于一组目标观察者的同色异谱校正相关联的感知颜色移位的分布来确定根据本发明的实施方式的同色异谱校正的方法；

[0047] 图9B示出了用于基于针对一组目标观察者的匹配颜色的分布来确定根据本发明实施方式的同色异谱校正的方法；

[0048] 图10A示出了相对于CIE 2°颜色匹配函数针对洋红输入颜色所确定的感知颜色移位的示例性分布；

[0049] 图10B示出了相对于CIE 2°颜色匹配函数针对一组不同输入颜色所确定的平均感知颜色移位；

[0050] 图10C示出了与图10B中的感知颜色移位的平均量值对应的关于颜色差异的等高图；

[0051] 图11A示出了相对于CIE 10°颜色匹配函数针对洋红输入颜色所确定的感知颜色移位的示例性分布；

[0052] 图11B示出了与相对于CIE 10°颜色匹配函数所确定的感知颜色移位的平均量值对应的关于颜色差异的等高图；

[0053] 图12示出了在内色域与扩展色域区之间的过渡区；

[0054] 图13是根据本发明的用于确定经校正的输出颜色的方法的流程图；

[0055] 图14示出了可以用于图13的方法的示例性过渡函数；

[0056] 图15A和图15B分别描绘了帧时序图和子帧时序图；

[0057] 图16示出了配置在目标颜色周围的抖动轨迹上的一组抖动颜色；

[0058] 图17描绘了一组目标颜色，其中每种目标颜色具有相关联的一组抖动颜色；

[0059] 图18A至图18D分别示出了设置在白色、天蓝色、草绿色和肤色目标颜色周围的示例性抖动颜色组；以及

[0060] 图19描绘了根据本发明的关于图像的投影的示例性宽色域。

[0061] 应当理解，附图是为了说明本发明的构思的目的，并且附图可能没有按比例绘制。

具体实施方式

[0062] 在下面的说明书中，将描述本发明的通常被实施为软件程序的一些实施方式。本领域的技术人员将容易认识到，这样的软件的等同物也可以以硬件构造。因为图像处理算法和系统是公知的，所以本描述将特别涉及形成根据本发明的方法的部分的算法和系统，或者更直接地涉及与根据本发明的方法进行配合的算法和系统。可以从本领域中已知的这样的系统、算法、组件和元件中选择这样的算法和系统连同在这里未具体示出或描述的用于制造或者以其他方式处理所涉及的图像信号的硬件和软件的其他方面。给出如下面根据本发明所描述的系统，在这里未具体示出、提出或描述的用于实施本发明的软件是常规的并且在本领域的常规技术范围内。

[0063] 本发明包括在此描述的实施方式的组合。提及“一种具体实施方式”等涉及本发明的至少一种实施方式中所呈现的特征。单独提及“一种实施方式”或“具体实施方式”等不一定涉及同一实施方式或相同实施方式；然而，这样的实施方式不是相互排斥的，除非如此表示或者对本领域的技术人员而言较为明显。提及“一种方法”或“方法”等单数或复数的使用并不是限制性的。应当指出的是，除非另有明确说明或上下文需要，否则单词“或”以非排他性的含义被用于本公开内容中。

[0064] 由于包括提高光效率、扩大色域、增加光源寿命以及减小持续更换成本的各种原因，在投影仪和显示器中具有越来越多的动力以利用固态光源(例如激光器或LED)来取代传统的灯(如氙弧灯、卤钨灯和UHP灯)。直到最近，一直没有实现对基于激光器的投影系统的期望，在很大程度上是因为小型的坚固的低到适中成本的可见光波长激光器技术没有以商业化形式出现，特别是对于绿色和蓝色而言。然而，随着基于蓝色二极管激光器和小型绿色SHG激光器的最近出现，来自诸如维视(Microvision)(华盛顿州雷蒙德市)等公司的低成本的、基于激光器的微微投影仪正在进入市场。

[0065] 与此同时，关于能够支持数字电影投影的小型高功率可见激光器的类似障碍也开始消失，因为诸如激光引擎(新罕布什尔州塞勒姆市)和NECSEL(加利福尼亚州米尔皮塔斯)等公司已经展示了原型或早期产品激光设备。例如，NECSEL(以前被称为Novalux)提供了绿色(532nm)激光器阵列和蓝色(465nm)激光器阵列，每个所述激光器阵列提供3至5瓦的光输出功率。在这些功率电平处并且允许系统效率损耗的情况下，用于大型会议室或家庭影院的尺寸适中的投影仪(～1200流明输出)可以使用每个颜色的单个激光设备来实现。然而，在电影院的情况下，取决于屏幕尺寸和屏幕增益，屏幕上的亮度可以要求10,000流明至40,000流明或40瓦至170瓦或者更多个组合光功率(通量)入射到屏幕上。目前，这些功率电平通过以光学方式将每个颜色通道中的多个激光器阵列的输出相组合来实现。

[0066] 为了更好地理解本发明，描述本发明的装置和方法能够进行操作的整个过程是有益的。如图2所示，在电影院50中观察者60的观看者观看利用来自投影仪100的图像光175形成的被成像到显示面190上的图像195。投影图像典型地包括二维(2D)阵列的图像像素(未示出)，每个所述图像像素在一帧时间内具有特定的颜色和亮度。由于例如通过图1A的不同组的颜色匹配函数300描述的在观察者60之间颜色感知是可变的，则在观看投影图像时可能发生观察者同色异谱故障。如果投影仪100使用基于三个窄带宽谱基色的激光器、发光二极管或其他窄带光源，则这是特别真实的。在本发明的上下文中，窄带光源被认为是具有不大于约30nm的全宽度半最大值(FWHM)谱带宽的光源。同样地，宽带光源被认为是具有至少～45nm的全宽度半最大值(FWHM)谱带宽的光源，其中宽带显示器的谱带宽通常落入～45nm至90nm范围内。具有中间带宽光源(具有～25nm至50nm谱带宽)的显示器仍然可以从本发明的用以减小观察者同色异谱故障的影响的方法受益，然而在较小程度上受益。由于同色异谱故障易感性可能取决于谱结构(例如谱模式结构)的细节，所以中间带宽范围可以与窄带宽或宽带宽谱范围部分地重叠。

[0067] 图3的示意图示出了根据本发明的具有三个窄带基色(λb、λg、λr)的投影仪100的示例性布置。示出了红色、绿色和蓝色照明组件110r、110g和110b，提供了分别来自红色、绿色和蓝色激光光源120r、120g和120b的红、绿和蓝(RGB)三基色。该系统类似于前述的Silverstein等人的论文中所描述的系统。红色、绿色和蓝色激光光源120r、120g和120b中的每个激光光源将包括一个或更多个光源设备，所述一个或更多个光源设备典型地是多发射器激光器阵列设备。例如，红色激光光源120r可以包括多个(例如12个)半导体激光器阵列，所述半导体激光器阵列被组装成提供针对红色通道的窄带基色(λr)。在一些实施方式中，红色激光光源120r可以使用多个三菱ML5CP50激光二极管，每个所述激光二极管从12个激光发射器的阵列发射～6瓦的～638nm处的光通量。类似地，绿色激光光源120g和蓝色激光光源120b各自可以包括多个激光设备。例如，在一些实施方式中，绿色激光光源120g可以使用NECSEL-532-3000绿色可见阵列封装，该NECSEL-532-3000绿色可见阵列封装标称发射
48束、3瓦至4瓦的532nm的光，所述48束以两行光束中的每行光束为24束的方式分布。类似地，在一些实施方式中，蓝色激光光源120b可以使用NECSEL-465-3000蓝色可见阵列封装，该NECSEL-465-3000蓝色可见阵列封装标称发射48束、3瓦至4瓦的465nm的光，所述48束同样以两行光束中的每行光束为24束的方式分布。在每一种情况下，各个激光光源组件可以包括透镜、反射镜、棱镜或其他组件(未示出)提供激光束整形和定向控制，以使离开壳体的孔径的出射光束的阵列适合作为到照明系统的其余部分中的输入。

[0068] 应当理解，目前，用于数字电影所需要的功率电平可以有效地通过使用自由空间光学器件或光纤耦合器件以光学方式将每个颜色通道中的多个激光器阵列的输出相组合来实现，从而提供如图3所示的系统。最后，激光技术可能提升，使得一些成本适中且结构紧凑的激光设备能够驱动每个颜色。还可以开发适合于本应用的光纤激光器。当然，相对于激光器故障的简单性、成本和脆弱性的权衡，每种方法都具有自己的优点和缺点。

[0069] 在给定的颜色通道中，从激光光源组件出射的光束入射到各个红色、绿色和蓝色照明组件110r、110g和110b的另外的部分，所述另外的部分可以包括各种照明透镜145、光积分器150、一个或更多反射镜155、以及诸如过滤器、偏振分析仪、波板、孔径等其他照明光学器件140、或者根据需要的其他元件。投影仪还可以包括使3D投影实现的偏振开关设备(未示出)或其他光学器件。

[0070] 随后如图3所示，通过利用一个或更多个反射镜155来进行重定向，将来自光源组件的照明光115定向到各个空间光调制器170上。利用组合器160(例如二向色组合器)将调制图像光175相组合，以使调制图像光175经过公共光轴185，从而穿过成像光学器件180并且行进到显示面190(例如投影屏幕)上，其中所述调制图像光175载运通过空间光调制器170的被寻址像素赋予到运输光中的图像数据。显示面190典型地是近似于朗伯
(Lambertian)扩散器的白色无光泽屏幕，或者以较窄锥体的方式背向反射光的增益屏幕(例如，具有g～2.4的增益)。所获得的屏幕可以被弯曲、以复杂的表面结构来制造、可以保持偏振以助于3D投影并且具有白色或中性(浅灰色)谱反射率。在图示的实施方式中，组合器160包括第一组合器162和第二组合器164，第一组合器162和第二组合器164中的每个组合器是根据波长选择性地透射或反射光的具有合适薄膜光学覆层的二向色元件或过滤器。

[0071] 应当理解，反射镜155不必位于光学系统的平面上。因此，在绿色通道的光路中的反射镜155可以在平面外，并且不妨碍图像光175行进到成像光学器件180，如可能由图3以其他方式暗示的。此外，尽管组合器160被示出为一对倾斜的玻璃板，但是可以使用包括X型棱镜、V型棱镜、或飞利浦(或光导摄像管(Plumbicon))型棱镜的其他示例性结构。在其他实施方式中，还可以以诸如通常用于将飞利浦棱镜与DLP设备相组合的广泛使用的TIR(全内反射)棱镜等棱镜的形式来提供反射镜155。

[0072] 如图3所示，成像光学器件180是通过单个透镜元件象征性地描绘的。实际上，成像光学器件180是包括多个透镜元件的多元件组件，该多元件组件对图像光175进行定向和聚焦，使得该多元件组件使各个对象平面处的空间光调制器170沿光轴185以高放大倍率(通常为100倍至400倍)成像至图像平面(显示面190)。成像光学器件180可以是定焦或变焦光学器件，并且成像光学器件180可以完全包括传输元件(例如透镜)或反射元件(例如成像镜)，或者成像光学器件180可以是包括透射元件和反射元件的反射折射式光学器件。成像光学器件180通常包括将调制器的图像形成到屏幕上的投影光学器件(例如，包括多个透镜元件的投影透镜)。在一些实施方式中，成像光学器件180还可以包括中继光学器件(例如，包括多个透镜元件的中继透镜)，中继光学器件在中间像平面处创建实空间像，随后实空间像通过投影光学器件被成像到屏幕。在一些实施方式中，可以在光路中提供用于减小激光散斑的可视性的去斑点设备。在一些配置中，将去斑点设备定位在中间像平面处或附近是有利的。

[0073] 在一种优选的实施方式中，投影仪100的空间光调制器170是由德克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司开发的数字光处理器(DLP)或数字微镜设备(DMD)。DLP设备使用像素或微型反射镜的脉宽调制(PWM)控制来将图像数据信息赋予运输光。然而，在其他实施方式中，包括透射式液晶显示器(LCD)设备或反射型液晶硅片(LCOS)设备的其他技术也可以用于空间光调制器170，所述设备通常改变运输光的偏振状态以赋予图像数据信息。

[0074] 图4示出了向投影仪100提供图像数据并且使本发明的同色异谱故障减小方法实现的数据路径200的示例性示意图。在存储器中图像文件包210可以作为被压缩、加密并打包以便分发的一组数据文件被传递至电影院或其他场所。该图像文件包210还可以包括根据数字电影发行母板(DCDM)规范或以其他格式提供的音频文件和子标题文件。这些文件通过数据输入接口220来存取，并且随后适当时通过数据解密230处理器和数据解压缩235处理器进行解密并解压缩。图像处理器240可以通过施加各种处理操作来准备用于显示的图像数据文件，所述各种处理操作包括由图像校正器245提供的图像校正和由同色异谱颜色校正器250提供的同色异谱颜色校正。由图像校正器245施加的图像校正可以包括诸如均匀性校正和颜色/色调比例校正等操作。图像处理器240通常将响应于作为输入提供的适当的参数和查找表(LUT)而执行其处理操作。

[0075] 所得到的经处理的图像被存储在帧缓冲器260或某一其他处理器可存取存储器中，然后所述帧缓冲器260或某一其他处理器可存取存储器将图像数据提供至投影仪100，从而将图像数据投影到显示面190上。投影仪100包括：组合器160，其用于将来自不同颜色通道的成像光相组合；成像光学器件180，其用于将成像光投影到显示面190；以及其他元件，例如在图4中未示出的光源。(关于投影仪100中通常包括的其他部件的更多细节参照图
3)

[0076] 基于每一帧或每一子帧，通过调制器时序控制265同步化的图像数据从帧缓冲器260被馈送到空间光调制器170，以提供基于每个像素的图像调制。在一些实施方式中，数据路径200可以全部或部分存在于投影仪100的壳体内。

[0077] 相对于包括色域和同色异谱故障的颜色感知，每个颜色通道中的中心波长或峰值波长和谱带宽为重要参数。根据目前可获得的激光技术，用于投影仪的标称投影仪波长通常为465nm、532nm和638nm(参见图1A中的红激光基色422、绿激光基色424和蓝激光基色426)，该标称投影仪波长是相对于先前讨论的潜在最优Thornton基色450nm、540nm和610nm的显著偏移(参见图1A中的Thornton红激光基色432、Thornton绿激光基色434和Thornton蓝激光基色436)。

[0078] 根据该技术，给定的激光设备具有设备特定带宽(Δλ2)，并且该类型的设备的集合将具有较大的带宽范围(Δλ1)。参照图3中的红色激光光源120r，在一些实施方式中，使用具有在谱范围λ～632至645nm或者Δλ1～13nm内的峰值发射波长的单独红色激光设备，其中640nm为典型波长，而给定激光器的典型谱带宽为Δλ2～2nm FWHM。类似地，在一些实施方式中，图3所示的绿色激光光源120g使用Novalux扩展腔面发射激光器(NECSELTM)绿色激光器，该绿色激光器具有在λ～527至537nm(例如Δλ1～6nm)的范围内的中心波长，其中该给定设备具有532nm的典型峰值波长和Δλ2～0.2nm的典型FWHM谱带宽。同样地，在一些实施方式中，图3所示的蓝色激光光源120b使用具有在460nm至470nm范围内的中心波长的NECSELTM蓝色激光器(例如Δλ1～6nm)，该蓝色激光器具有465nm的典型峰值波长和Δλ2～0.2nm的典型FWHM谱带宽。

[0079] 图5示出了三个谱能量分布：示例性的激光投影谱420、示例性的胶片投影仪谱400以及示例性的数字电影投影仪谱410。激光投影谱420描绘了用于投影仪100中的一组代表性的激光光源，该激光光源包括关于由对应于红色通道的红色激光光源120r提供的红激光基色422的谱、关于由对应于绿色通道的绿色激光光源120g提供的绿激光基色424的谱和关于由对应于蓝色通道的蓝色激光光源120b提供的蓝激光基色426的谱。(图5中的示例性的一组激光基色谱不一定是用以生成特定颜色或白点所平衡的强度，而是主要表明谱位置。)对于每个颜色通道，与包括多个单独的激光设备的照明组件相关联的激光基色谱典型地具有在Δλ1～5nm至15nm范围内的FWHM带宽，其中单个激光设备具有较窄的发射带宽(例如，Δλ2～0.2nm至2nm)。

[0080] 与每个颜色通道的多个激光设备的使用相关联的较大带宽可以有助于减小观察者同色异谱故障和斑点感知二者。为了换取这些好处，导致了适度的色域损耗。然而，实际上，激光器可以具有与该潜在谱范围Δλ1(例如约3nm至7nm)相比明显较窄的中心波长的统计学分布。此外，如前面所指出的那样，Ramanath提出，即使更宽的典型LED谱带宽(Δλ～30nm FWHM)仍然能够引起显著的观察者同色异谱故障。因此，依靠使用具有峰值发射波长的分布的全体激光器可能不会将观察者同色异谱故障的发生减小到足以令人满意，特别是对于具有仅三基色(即三个颜色通道)的投影仪或显示器而言也如此。此外，用于减小观察者60的观察者同色异谱故障的发生或量值的方法可以用于具有一个或更多个基色的具有Δλ～30nm或更小的谱带宽的显示器。

[0081] 为了在图5中进行比较，还示出了示例性胶片投影仪谱400，胶片投影仪谱400表示由被过滤以去除UV光和IR光二者的氙弧灯来对印片用胶片进行照明。在基于胶片的投影仪中，随后基于局部图像内容由红、绿、蓝胶片染色的透射谱对该谱进行调制。所示出的数字电影投影仪谱410与具有氙弧灯光源的常规投影仪相关联，该氙弧灯光源以二向色的方式被分解以形成红、绿和蓝基色，它们一起构成谱410。数字电影投影仪谱410是Barco数字电影投影仪例如型号为DP-1500的投影仪提供的典型谱。每个基色具有宽谱(例如，Δλ～68nm 2
FWHM或Δλ～89nm FW 1/e )。在这些基色中的每个基色中的光被定向至相关联的空间光调制器，可以将图像数据赋予到与该颜色通道相关联的光中。由此可以看出，胶片投影仪谱
400和数字电影投影仪谱410不包括与激光投影仪谱420相关联的窄谱峰值，并且因此将不会承受对观察者同色异谱故障的高敏感性。

[0082] 一种表示颜色的常见方法是使用CIE x,y色度图320，如在图6中所描绘的。在该图中，使用x、y色度坐标来描绘颜色，这可以使用以下公式从CIE XYZ三刺激值来计算：

[0083]    (1)

[0084]

[0085] CIE XYZ系统的理论是，如果两个颜色具有相同的XYZ值(和相同的观看条件)，则色块将会在XYZ值匹配时在视觉上匹配。由于x、y色度坐标表示仅两个颜色尺寸，所以x、y色度坐标并不能充分描述颜色。特别地，尽管x、y色度坐标可以提供颜色的色调和饱和度的指示，但是x、y色度坐标不提供亮度的任何指示。通常情况下，表示感知亮度的Y三刺激值与x、y色度坐标一起使用，以将颜色充分指定为一组x、y、Y颜色坐标。通常用于表示颜色的其他颜色空间为公知的CIELAB和CIELUV颜色空间。

[0086] 如图6所示，向外弯曲的边界是“马蹄形”谱轨迹325，其对应于可见谱的纯单色颜色。如由标记的波长所示出的，谱轨迹325从左下角处的蓝色通过顶部处的绿色前进至右下角处的红色。谱轨迹325表示人视觉系统的色域的边界，并且谱轨迹325包括对人类观察者可见的颜色的整个范围。色域边界的下部的直边被称为紫色线327或紫色边界。(这些颜色不是谱轨迹325的一部分，并且不是由单色发射器提供的)。

[0087] CIE x,y色度图320的一个特性是，由两个颜色的混合形成的颜色将具有沿如下直线下降的色度坐标：该直线为连接上述被混合的两个颜色的色度坐标的直线。因为添加式彩色成像设备例如CRT和激光投影仪通过形成一组基色的混合物来产生图像，所以这些设备的色域将通过CIE x,y色度图320上的三角形给出，其中基色位于三角形的角处。在图6中示出了对应于一组宽带基色(即红基色331、绿基色332和蓝基色333)的宽带色域330。这些基色和它们相关联的色域是由在典型CRT监视器或电视机中所使用的磷光体提供的典型基色和色域。类似地，在图6中还示出了激光基色域335，其对应于先前讨论的一组典型激光投影基色(即红激光基色422、绿激光基色424和蓝激光基色426)。

[0088] 如预期的那样，激光基色域335和较小的常规宽带色域330被包含在谱轨迹325内。如人们所习惯的是使用CRT显示器，很少有人意识到它们所具有的有限色域。例如，尽管可以呈现重要记忆颜色，像中间色(例如白色颜色坐标340)、天空蓝色(例如天蓝色颜色坐标
342)和肤色(例如肤色颜色坐标346)，但是绿色受到限制，并且无法再现很多草绿色(例如草绿色颜色坐标344)。(在现代的液晶显示器的情况下，可用色域可以具有与宽带色域330相当的尺寸或较大一点，但是还可以稍微移位，从而使得能够呈现草绿色类型的颜色。)[0089] 据估计，对于所有颜色空间而言，存在于自然场景中的颜色的色域为～230万种可辨别颜色的理论最大值的约30％。然而，当忽略光亮度(Y)尺度时，存在仅大约26,000种天然存在的感知度不同的颜色。记忆颜色的数量非常小。记忆颜色是如同青草色、天空色和红叶色的颜色，这些颜色由人视觉系统(HVS)处理并且被存储为记忆。

[0090] 通过比较，谱轨迹325包括单色颜色，这只能由激光器、或者具有选定的窄发射谱的弧光灯如水银灯、或者利用窄谱带通滤波器过滤的光源产生。在代表性的激光基色域335的情况下，这些单色颜色出现在角落处，在所述角落处激光基色(例如465nm、532nm和638nm)与谱轨迹325相交。沿着谱轨迹325的感知颜色(包括对应于红色、绿色和蓝激光基色
422、424和436的颜色)很少在自然界看到并且不是记忆颜色。最突出的例外是黄色，一些天然存在的黄色非常靠近谱轨迹325。然而，通常，对这些沿着谱轨迹325的高饱和的单色颜色感知的差异不太可能引起观察者60的焦虑，在某种程度上是因为缺乏精确描述或比较这些颜色的语言。靠近谱轨迹325的其他颜色例如靠近520nm谱轨迹点的但是具有非常小的蓝色或红色添加颜色贡献的绿色是谱上不纯或多色的，尽管该颜色实际上没有在谱轨迹325上，但是仍然可以是也没有记忆颜色的非常饱和的宽色域颜色。但是，由于三基色的添加贡献趋向于均衡，所以颜色倾向于朝向中心移动，并且产生了包括记忆颜色如天蓝色、草绿色和肤色的临界颜色或广泛认可的颜色(例如青绿色、蔓越橘红或南瓜橙色)。因此，尽管观看可以产生宽色域的显示器(例如激光基色域335)的一组观察者60(图2)在观看在谱轨迹325处或靠近谱轨迹325的颜色时可能体验到显著的观察者同色异谱故障，但是当观察者60观看共同体验的颜色或记忆颜色时最有可能出现高度的不满。

[0091] 如先前所讨论的，用于减小具有窄带宽基色的显示器的观察者同色异谱故障的现有技术方法的特征为：针对基色的优先谱位置；或者利用多基色(N>3)显示器，优选地在N个颜色通道中具有至少中等宽度的带宽(≥30nm)。由于用于拍摄图像内容、传输所得到的数据以及显示所述数据的多基色显示器设施并不完善，并且由于基于激光器的三基色投影仪和显示器正在迅速发展，所以需要用于减小这样的N＝3个基色显示器的观察者同色异谱故障的解决方案。

[0092] 对于观察者观看常规的数字电影投影仪和激光投影仪100的颜色感知的对比分析进一步说明了同色异谱观察者故障的问题。包括天蓝色、草绿色、肤色、灰色和白色的一组目标颜色被定义成具有表1中所示的CIEx,y色度坐标连同对应的数字电影首创分配大师(DCDM)代码值。

[0093] 表1.目标颜色值。

[0094]色块 x y Y DCDM X' DCDM Y' DCDM Z'
白色 0.314 0.351 0.880 3612 3770 3803
灰色 0.314 0.351 0.113 1637 1709 1679
天蓝色 0.225 0.265 0.184 1939 2066 2658
肤色 0.403 0.377 0.281 2494 2431 1973
草绿色 0.227 0.464 0.085 1166 1534 1311

[0095] 使用图5所示的宽带宽的数字电影投影仪谱410和窄带宽的激光投影仪谱420二者对投影仪进行建模。对于常规的数字电影投影仪和激光投影仪，将与每个目标颜色相关联的颜色值转变成对应的光强度，这将产生针对标准观察者的、用于各个基色的期望颜色值。然后使用一组特定于观察者的颜色匹配函数300、针对各自的颜色感知对所得到的用于这两种投影仪的强度调制谱进行分析，以确定每个单独观察者的对应的所感知的XYZ三刺激值。

[0096] 在色度差方面针对每个观察者计算关于两台投影仪的感知颜色之间的颜色差异值：

[0097] Δxi＝xi,n-xi,b

[0098]              (2)

[0099] Δyi＝yi,n-yi,b

[0100] 其中，(xi,n,yi,n)为关于第i个观察者的窄带宽的激光投影仪的色度值，(xi,b,yi,b)是关于第i个观察者的常规的宽带宽数字电影投影仪的色度值，以及(Δxi,Δyi)是关于第i个观察者的色度差。(在一些实施方式中，还可以定义亮度差ΔYi＝Yi,n-Yi,b，以计及亮度感知的任何差异。)根据定义，CIE标准观察者应当感知具有相同的CIE颜色度量XYZ输入颜色值的颜色，而不管提供颜色的谱源是具有宽带谱(例如410)还是窄带谱(例如420)。因此，如果特定观察者以与标准观察者相同的方式感知颜色，则所得到的颜色差异将为零。对于特定观察者的非零颜色差异值提供由当特定观察者观看由宽带宽和窄带宽投影仪提供的标称相同的颜色对时发生的观察者同色异谱故障导致的感知颜色移位的量值和方向的指示。

[0101] 图7A至图7D分别示出了来自表1的白色、天蓝色、草绿色和肤色目标颜色的色度差图350。用于该分析的一组特定于观察者的颜色匹配函数集合包括：来自图1A中所示的Wyszecki和Stiles数据的10°颜色匹配函数300；以及Trezona在文章“Individual observer data for the 1955Stiles-Burch 2°pilot investigation”
(J.Opt.Soc.Am.A.,Vol.4,pp.769-782,1987)中详细发表的、来自Stiles和Burch的一组2°颜色匹配函数数据。对应于没有观察者同色异谱故障的情况，目标色度差370将为Δx＝0，Δy＝0，并且因此由两台投影仪产生的颜色似乎具有对于观察者而言相同的色度。每个绘制的数据点对应于特定观察者的色度差。在每个色度差图350上示出了平均色度差352，平均色度差352对应于所感知的激光投影仪颜色相对于所感知的常规数字电影投影仪颜色的平均颜色移位355。通常，2°观察者数据点群与10°观察者数据点相比较接近于原点(目标色度差370)。

[0102] 考虑在图7A至图7D中所示的结果，可以看出，对于不同观察者中的每个观察者，存在有观察者同色异谱故障特性的显著变化量。然而，在每种情况下，存在数据点云的系统偏差，这表明：如果并排观看激光投影仪颜色和具有相同的颜色度量(例如，相同的CIE XYZ值)的对应常规数字电影投影仪颜色，则大多数观察者会趋于将上述激光投影仪颜色视为比上述常规数字电影投影仪颜色更偏向黄绿色。这与发明人使用上述的Silverstein等人的文章中所描述的投影仪来进行的实验观察是一致的。这表明，可以通过对激光投影仪上显示的颜色采用颜色校正(即，蓝色-洋红色方向的颜色移位)以补偿平均颜色移位355来使观察者同色异谱故障的平均量显著减小。尽管这将不会减小不同观察者的响应之间的差异的尺寸，但是这可以消除激光投影仪和常规数字电影投影仪上的所感知颜色之间的被观察到的系统偏差。

[0103] 图8A至图8D示出了这样的的框架：其中可以对原本准备用于宽带显示器设备的图像数据施加颜色校正以使其适用于窄带显示设备，使得针对目标观察者分布减小平均观察者同色异谱故障。

[0104] 图8A示出了对适于在宽带显示设备上显示的输入颜色值450(RW、GW、BW)进行变换以提供适于在窄带显示设备上显示的输出颜色值454(RW、GW、BW)的常规颜色管理方法440。

[0105] 用于宽带显示设备的输入设备模型451(DW)被用于将输入颜色值450变换成对应的独立于设备的颜色值452。用于形成这样的设备模型的方法是公知的颜色管理技术。典型地，独立于设备的颜色值452将处于标准CIE颜色空间例如公知的CIE XYZ或CIELAB颜色空间中。在一些实施方式中，输入设备模型451包括被施加于输入颜色值450的一组一维非线性函数(例如“伽马函数”)，以及用于计及输入设备基色的颜色的3×3磷光体矩阵变换。这样的模型通常更地应用于添加式显示设备例如常规的宽带数字投影系统。在一些实施方式中，输入设备模型451可以包括其他类型的变换元件，例如多维查找表(LUT)或参数模型如多项式函数。

[0106] 用于窄带显示设备的逆输出设备模型453(DN-1)被用于确定在窄带显示设备上产生独立于设备的颜色值452所需要的输出颜色值454。在一些实施方式中，逆输出设备模型453包括计及输出设备基色的颜色所使用的3×3逆磷光体矩阵变换，以及一组一维非线性函数(例如“逆伽马函数”)。这样的模式通常更地应用于添加式显示设备例如窄带激光投影系统。在一些实施方式中，逆输出设备模型453可以包括其他类型的变换元素，例如多维查找表(LUT)或参数模型如多项式函数。在一些实施方式中，输入设备模型451和逆输出设备模型453使用用于ICC颜色管理系统中的公知的ICC颜色管理配置文件格式来实现。

[0107] 在一些实施方式中，可以将输入设备模型451和逆输出设备模型453相组合以形成复合颜色变换455。在一些实施方式中，复合颜色变换455可以被实施为ICC设备链接配置文件。

[0108] 图8B示出了根据本发明的实施方式的结合了同色异谱校正变换460的颜色校正方法442。同色异谱校正变换460用于对独立于设备的颜色值452进行变换以确定经校正的独立于设备的颜色值461(XC、YC、ZC)。如后面将要描述的那样，同色异谱校正变换460适于(例如通过施加逆向颜色移位以补偿图7A至7D中所示的平均颜色移位355)对于目标观察者分布提供减小的平均观察者同色异谱故障。

[0109] 使用逆输出设备模型453对经校正的独立于设备的颜色值461进行变换以确定经校正的输出颜色值462(RNC、GNC、BNC)。在一些实施方式中，可以将输入设备模型451、同色异谱校正变换460和逆输出设备模型453相组合以形成复合同色异谱校正变换463。

[0110] 图8C示出了根据本发明的替选实施方式的结合了同色异谱校正变换465的颜色校正方法444。在此情况下，使用常规的颜色管理处理(例如图8A所示的颜色管理方法440)来确定输出颜色值454。同色异谱校正变换465然后用于对输出颜色值454进行适当调整以确定经校正的输出颜色值462。在一些实施方式中，可以将输入设备模型451、逆输出设备模型453和同色异谱校正变换465相组合以形成复合同色异谱校正变换466。

[0111] 在一些实施方式中，可以以独立于设备的颜色编码而不是与特定显示设备相关联的颜色编码的形式将图像提供给显示系统(例如图2中的投影仪100)。例如，数字运动图像通常以如由DCDM数字电影规范指定的数字编码的三刺激值的形式分布。在该情况下，使用颜色变换将输入数字图像数据变换成适合特定投影仪的形式。图8D示出了本发明的其中输入图像数据作为独立于设备的颜色值452(XYZ)被接收的实施方式。当使用常规宽带显示设备来投影图像时，对于宽带显示设备应用逆输出设备模型456(DW-1)的常规颜色管理方法446被用来确定在宽带显示设备上生成独立于设备的颜色值452所需要的输出颜色值457。
当使用窄带显示设备来对图像进行投影时，应用根据本发明的颜色校正方法448，在颜色校正方法448中如前面针对图8B所讨论的那样，同色异谱校正变换460和逆输出设备模型453被用于确定适当的经校正的输出颜色值462。

[0112] 图9A示出了用于针对输入颜色500(例如，图像像素的像素颜色)来确定同色异谱校正530的示例性的感知颜色移位确定方法540，该感知颜色移位确定方法540针对一组目标观察者减小平均观察者同色异谱故障。同色异谱校正530对使用一组宽带基色502(例如图5的数字电影投影仪谱410中所示的基色)的常规宽带显示系统上显示的图像与使用一组窄带基色504(例如图5的激光投影仪谱420中的红激光基色422、绿激光基色424和蓝激光基色426)的窄带显示系统上显示的图像之间的观察者同色异谱故障进行校正。该方法可以用于限定图8B中的同色异谱校正变换460或图8C中的同色异谱校正变换465的处理。

[0113] 在示例性实施方式中，输入颜色500由一组CIE XYZ三刺激值表示。然而，在其他实施方式中，输入颜色500可以在包括设备相关颜色空间(例如图8A至图8C中的设备相关输入颜色值450)的任合适当的颜色空间中表示。

[0114] 确定宽带谱步骤552用于确定对应于输入颜色500的宽带谱508。在其中在独立于设备的颜色空间如CIE XYZ中指定输入颜色的实施方式中，确定宽带谱步骤552确定用以提供所指定的输入颜色500所需要的宽带基色502中的每个基色的量值。同样，使用确定窄带谱步骤510来确定对应于输入颜色500的窄带谱512。宽带谱508和窄带谱512将具有匹配的CIE颜色度量，并且因此对于具有与CIE标准观察者的颜色匹配函数(CMF)完全匹配的颜色匹配函数的观察者也是匹配的。然而，如关于图7A至图7D所讨论的，已经发现，实际观察者的群体然后由于观察者同色异谱故障而感知到宽带谱508具有相对于窄带谱512移位的颜色。

[0115] 为了确定适当的同色异谱校正530，定义如下一组目标观察者：关于所述组目标观察者，平均观察者同色异谱故障将被减小。在一种优选的实施方式中，一组目标观察者颜色匹配函数514被指定成表征所述组目标观察者的视觉反应，其中CMFsi是针对第i个目标观察者的一组颜色匹配函数。在一些实施方式中，来自Wyszecki和Stiles的上述一组10°颜色匹配函数300或前面讨论的来自Stiles和Burch的上述一组2°颜色匹配函数中的一个或两个可以用于限定所述组目标观察者。在其他实施方式中，表示目标观看者的特定的一组人可以被指定用作所述组目标观察者。在限制情况下，所述组目标观察者可以是一个特定的人，使得系统性能可以被个性化以减小关于该特定的人的观察者同色异谱效应。例如，如果显示系统被用于家庭环境，则可以针对房主或者对于家里的所述组家庭成员使系统性能个性化。在一些实施方式中，关于多个目标观察者颜色匹配函数可以被平均，以确定与表示所述组目标观察者的“平均观察者”对应的单个组颜色匹配函数。在该情况下，所述组目标观察者颜色匹配函数514可以包括仅平均颜色匹配函数。

[0116] 确定感知颜色步骤516用于针对目标观察者中的每个目标观察者确定对应于宽带谱508的目标观察者感知宽带颜色518(XYZW,i)。在一种优选的实施方式中，确定感知颜色步骤516利用以下等式来确定三刺激值(XYZW,i)：

[0117]

[0118]    (3)

[0119]

[0120] 其中，SW(λ)是宽带谱508，( )是关于第i个目标观察者的目标观察者颜色匹配函数，且(XW,i,YW,i,ZW,i)是关于目标观察者感知宽带颜色518的三刺激值。
类似地，确定感知颜色步骤520用于针对目标观察者中的每个目标观察者确定对应于窄带谱512的目标观察者感知窄带颜色522(XYZN,i)。

[0121] 通常，由于观察者同色异谱故障，所以对于任何特定的目标观察者而言目标观察者感知宽带颜色518将与目标观察者感知窄带颜色522不匹配。确定感知颜色移位步骤524用于针对目标观察者中的每个目标观察者确定目标观察者感知颜色移位526。在一些实施方式中，目标观察者感知颜色移位526被表示为关于目标观察者感知宽带颜色518的三刺激值与关于目标观察者感知窄带颜色522的三刺激值之间的差异：

[0122] ΔXi＝XN,i-XW,i

[0123] ΔYi＝ZN,i-ZW,i   (4)

[0124] ΔZi＝ZN,i-ZW,i

[0125] 其中，(XN,i，YN,i，ZN,i)是目标观察者感知窄带颜色522的三刺激值，且(ΔXi，ΔYi，ΔZi)是关于第i个目标观察者的目标观察者感知颜色移位526。

[0126] 在其他实施方式中，可以使用除了三刺激值的差之外的其他一些颜色空间来表示目标观察者感知颜色移位526。例如，可以使用公知的方程将三刺激值转变成色度值(x，y，Y)、L*a*b*值或L*u*v*值，并且可以相对于所述颜色空间(例如ΔE*)确定目标观察者感知颜色移位526。对于其中相对于参考白色点(例如L*a*b*表或L*u*v*)确定颜色值的颜色空间的实施方式，可以限定与特定白色谱(例如与指定白点相关联的白色谱，该指定白点与宽带基色502相关联)对应的适当白点。

[0127] 确定同色异谱校正步骤528响应于目标观察者感知颜色移位526而确定适当的同色异谱校正530。在优选的实施方式中，确定同色异谱校正530以抵消目标观察者感知颜色移位526的平均：

[0128]

[0129]    (5)

[0130]

[0131] 其中，N是目标观察者的数量，(CX，CY，CZ)是同色异谱校正530。

[0132] 图9B是示出根据另一实施方式的匹配颜色确定方法545的流程图，匹配颜色确定方法545表示用于针对窄带基色504确定适当的同色异谱校正530的替选方法。在该示例中，按照用于宽带显示设备的控制值(RGBW)来指定输入颜色550，其中所述控制值用于控制对应宽带基色502的幅度。

[0133] 确定宽带谱步骤552确定对应于输入颜色550的宽带谱508。一般地，确定宽带谱步骤552通过形成宽带基色502的谱的加权组合来确定宽带谱，其中所述权重由用于输入颜色550的控制值来指定。

[0134] 如关于图9A所讨论的，确定感知颜色步骤516响应于对应的目标观察者颜色匹配函数514而针对所述组目标观察者确定目标观察者感知宽带颜色518。

[0135] 确定颜色匹配步骤554针对每个目标观察者确定匹配输出颜色556。在一种优选的实施方式中，由用于将会产生窄带谱的窄带显示设备的一组经校正的窄带控制值(RGBNC,i)来指定匹配输出颜色556，目标观察者将会感知到匹配输出颜色556与对应的目标观察者感知宽带颜色518相匹配。通过形成关于窄带基色504的谱的加权组合来确定窄带谱，其中所述权重是由窄带控制值指定的。与输入颜色540和匹配输出颜色556相关联的CIE颜色度量通常是彼此不同的，这反映了目标观察者通常将具有与CIE标准观察者不同的颜色匹配函数的事实。CIE颜色度量的差异的量值通常将是颜色相关的，并且该量值将与参照图9A的感知颜色移位确定方法540讨论的目标观察者感知颜色移位526密切相关。

[0136] 在一种优选的实施方式中，确定颜色匹配步骤554响应于目标观察者颜色匹配函数514而确定匹配输出颜色556。在一些实施中，可以使用非线性优化技术来以迭代方式将窄带基色504的量调整至预定义的公差(例如0.00001)内直到对应的目标观察者感知窄带颜色(XYZN,i)等于目标观察者感知宽带颜色518(XYZW,i)为止。在其他实施中，可以针对用于每组目标观察者颜色匹配函数514的窄带基色504来确定磷光体矩阵。用于确定给定了一组颜色匹配函数和一组基色谱的磷光体矩阵的方法是本领域中公知的。一旦磷光体矩阵被确定，磷光体矩阵就可以用于直接确定匹配输出颜色556，其中匹配输出颜色556将与目标观察者感知宽带颜色518相匹配。

[0137] 在一种替选实施方式中，可以通过利用所述组目标观察者执行视觉匹配实验来执行确定匹配颜色步骤554。可以使用宽带基色502在屏幕上显示具有输入颜色550的第一色块。可以使用窄带基色504在屏幕上显示第二色块。可以提供用户控制设备，使得目标观察者能够调整窄带基色504的量直到目标观察者感知到第二色块与第一色块在视觉上相匹配为止。使用所得到的窄带基色504的量来定义匹配输出颜色556。本方法例如可能由颜色匹配师或电影摄影师在准备用于分布的内容的过程中实践。

[0138] 然后确定同色异谱校正步骤558用于确定同色异谱校正530。同色异谱校正530可以以许多不同的形式来表示。例如，如果图8C的颜色校正方法444用于通过向输出颜色值454添加偏移量(RN＝RNC+CR，GN＝GNC+CG，BNC＝BN+CB)来提供观察者同色异谱故障校正，则可以通过确定平均化的特定于观察者的偏移量来确定用于特定输入颜色550的偏移量(ΔR，ΔG，ΔB)：

[0139]

[0140]    (6)

[0141]

[0142] 其中，(ΔRi，ΔGi，ΔBi)是针对第i个目标观察者的特定于观察者的偏移量，(ΔRi，ΔGi，ΔBi)由下式给出：

[0143] ΔRi＝RNC,i-RN

[0144] ΔGi＝GNC,i-GN   (7)

[0145] ΔBi＝BNC,i-BN

[0146] 以及( )是平均偏移量。以此方式确定的偏移量对应于特定于观察者的偏移量的重心。在一些实施方式中，可以不同类型的集中趋势测量使用将特定于观察者的偏移量相组合。例如，可以确定特定于观察者的偏移量的几何均值，可以确定中值偏移量，或者可以使用加权平均处理对一些目标观察者施加与其他目标观察者相比较高的权重。

[0147] 根据在具体实施方式中实施观察者同色异谱故障校正所使用的方法(例如，针对图8B至图8D所描述的方法)，可以将同色异谱校正530变换为任意其他适当的形式。图9A至图9B中所示的方法描述了如何针对特定的输入颜色500、550能够确定适当的同色异谱校正530。可以针对多个不同输入颜色500、550重复这些方法，以形成同色异谱校正变换460、465(图8B至图8D)。

[0148] 在同色异谱校正变换460、465的形成中所使用的所述组输入颜色优选地是在对特定应用重要的颜色的范围内的一组颜色。在一些情况下，所述组输入颜色包括重要记忆颜色，例如在表1中所示的那些颜色。在一些情况下，所述组输入颜色可以包括表示11个基本颜色名称的一组颜色，所述组颜色以大多数人类语言存在：白色、黑色、灰色、红色、绿色、蓝色、黄色、棕色、紫色、橙色和粉红色。此外，可以对多媒体内容的集合进行分析以使用图像分析算法例如k均值集群算法来确定频繁出现的颜色种类，被标识出的集群可以包括在所述组输入颜色中。在又一实施方式中，可以基于观看者的喜好或者在特殊情况下有用的其他准则如对标准化颜色目标的防护处理或者校准来选择颜色的列表。通过这样的方法，能够扩大经校正的颜色的集合。

[0149] 在一些情况下，所述组输入颜色可以包括对宽带基色显示设备的宽带色域330系统地采样的输入颜色点阵(lattice)。这还可以有助于向特定图像内容提供对于实现该内容的预期“外观”而言重要的投影特定输入颜色，包括特定广域颜色。

[0150] 在一些实施方式中，同色异谱校正变换460、465是具有多个参数(例如限定一系列矩阵和一维LUT的多维多项式或者参数)的参数函数。在该情况下，可以针对一组不同的输入颜色来确定同色异谱校正，并且可以使用数学拟合处理(例如公知的最小二乘回归处理)、通过对所述组输入颜色500、550和对应的所述组同色异谱校正530或输出颜色556进行拟合来确定用于参数函数的参数。

[0151] 在其他实施方式中，同色异谱校正变换460、465是多维LUT，所述多维LUT存储与输入颜色值点阵对应的输出颜色值(或同色异谱校正值)。在该情况下，可以针对输入颜色500、550使用输入颜色值点阵，并且可以根据本发明(例如使用图9A至图9B中所示的方法之一)来确定所存储的输出颜色值。可替选地，可以通过施加拟合处理来将平滑函数拟合到所述组输入颜色500、550和对应的所述组同色异谱校正530或输出颜色556来确定在多维LUT中存储的值。例如，D'Errico的题为“Color image reproduction apparatus having a least squares look-up table augmented by smoothing”的共同转让的美国专利4,941,
039教示了用于使用最小二乘拟合处理来提供平滑的多维LUT的方法。

[0152] 考虑其中使用图9A的感知颜色移位确定方法540来确定同色异谱校正530的情况。可以评估与用于宽带基色502的输入颜色值点阵对应的一组输入颜色500。图10A针对颜色空间的洋红色区域中的输入颜色500(图9A)示出了包括对应于目标观察者感知颜色移位
526(图9A)的一组目标观察者颜色向量565的感知颜色移位曲线560。对应于使用1931 CIE 
2°颜色匹配函数300a(图1B)所确定的输入颜色500的L*a*b*颜色示出了输入颜色坐标562，这表示CIE标准观察者将如何看到此颜色。目标观察颜色向量565的尾部对应于使用目标观察者颜色匹配函数514(图9A)所确定的目标观察者感知宽带颜色518(图9A)。(用于计算的目标观察者颜色匹配函数514是上述的来自Wyszecki和Stiles的一组10°颜色匹配函数300(图1A))。(使用菱形符号所示的)目标观察颜色向量565的头部对应于使用目标观察者颜色匹配函数514所确定的目标观察者感知窄带颜色522(图9A)。

[0153] 从图10A可以看出，目标观察者感知使用宽带基色和窄带基色所产生的颜色的方式存在相当大量的可变化性，但是，只有少数例外，存在窄带颜色在黄绿色方向上(即，在负a*和正b*方向上)移位的感知的大致一致。要注意的是，存在与大多数目标观察者显著不同的具有颜色移位的若干离群颜色向量564。在一些实施方式中，可以期望从所述组目标观察者中去除任意离群目标观察者，以避免使所确定的同色异谱校正530偏置。示出了与目标观察者颜色向量565的平均量值和方向对应的平均颜色向量568。(为清楚起见，平均颜色向量568的位置相对于所述组目标观察颜色向量565而偏移)。可以看出，目标观察颜色向量565的尾部和头部相对于输入颜色坐标562而移位，这表明任何目标观察者颜色匹配函数514都是不非常靠近标准1931 CIE 2°颜色匹配函数300a(图1B)。

[0154] 如前面提到的，在一些实施方式中，可以关于针对所述组目标观察者所确定的颜色移位的平均来确定同色异谱校正530，而在其他实施方式中，其可以针对具有与目标观察者颜色匹配函数514的平均对应的一组组合颜色匹配函数的“平均观察者”来确定。示出了与针对该平均观察者所确定的颜色移位对应的平均观察者颜色向量566。可以看出，平均观察者颜色向量566的量值和方向与针对目标观察者颜色向量565所观察到的总趋势是一致的。在许多情况下，已经发现，可以通过对所述组目标观察者所确定的颜色移位进行平均以确定平均颜色向量568或者通过使用组合的“平均观察者”颜色匹配函数来确定平均观察者颜色向量566以获得类似的结果。

[0155] 图10B示出了CIELAB颜色空间中的感知颜色移位曲线570的示例，感知颜色移位曲线570包括一组颜色向量575，所述组颜色向量575表示以此方式所确定的平均感知颜色移位，所述向量的头部使用菱形符号来示出。颜色向量575的尾部对应于输入颜色500，并且颜色向量575的量值和方向对应于目标观察者感知颜色移位526(图9A)的平均。用于本示例中的宽带基色502是与Barco模型DP-1500数字电影投影仪相关联的那些宽带基色，并且窄带基色504是具有465nm、532nm和637nm的波长的激光基色。

[0156] 还示出了由天蓝色颜色坐标342、草绿色颜色坐标344和肤色颜色坐标346表示的若干记忆颜色以供参考。针对这些记忆颜色来观察显著的感知颜色移位(即，天蓝色≈4.4ΔE*，草绿色≈2.1ΔE*，肤色≈2.0ΔE*)。针对包括饱和绿色(≈3ΔE*至4ΔE*)、饱和蓝色(≈4ΔE*至6ΔE*)和饱和洋红色/紫罗兰色(≈4ΔE*至9ΔE*)的很多饱和颜色观察到较剧烈的颜色移位。关于许多其他颜色所确定的颜色差异较温和(≈1ΔE*至1.5ΔE*)，所述许多其他颜色包括许多低饱和度红色、黄色和绿色。

[0157] 可以看出，由颜色向量575表示的颜色移位通常被定向到左上方，这表示感知颜色朝向黄绿色方向移位。颜色向量575的量值一般在颜色空间的负b*部分较大，这表示感知颜色移位是颜色相关的并且在青蓝-洋红色区域比其他地方较大。为了补偿这些感知颜色移位，从而减小平均量观察者同色异谱故障，可以定义颜色相关补偿颜色移位来用于同色异谱校正530。在一种优选的实施方式中，颜色相关补偿颜色移位将具有与颜色向量575相同的量值，但是颜色相关补偿颜色移位将会沿相反方向(即，在大致蓝洋红方向上)被定向。

[0158] 图10C示出了对应于图10A的感知颜色移位曲线570的感知颜色差异曲线580。示出了目标色域585，目标色域585优选地略小于可以使用宽带基色502(图9A)所产生的颜色的范围，以保证所有的封闭颜色可以使用宽带基色502和窄带基色504二者。在目标色域585内，示出了一系列颜色差异等高线590来指示作为a*和b*的函数的图10A中的感知颜色移位的颜色向量575的平均量值。由此可以看出，感知颜色移位的量值是颜色相关的并且范围为从约1ΔE*至5ΔE*。

[0159] 一起考虑，图10A至图10C示出了通过将包括颜色相关补偿颜色移位的同色异谱校正530(图9A)施加于由投影仪100要显示的输入图像颜色，可以针对观察者60的观看者在平均上减小由观察者同色异谱故障引起的颜色感知的颜色相关差异，其中投影仪100包括一个或更多个窄带基色504。这些补偿颜色移位对于蓝色、紫色和紫红色而言将是最大的，并且对于很多绿色仍然显著，但是对于许多红色、黄色和橙色而言不太显著(并且可能不必要)。然后可以使用许多不同的设置来应用这些补偿颜色移位，所述许多不同的设置包括针对图8B至图8D所讨论的那些设置。

[0160] 如前所述，无论是图10A中的目标观察颜色向量565的尾部还是头部二者均相对于输入颜色坐标562移位，这反映了没有一个目标观察者颜色匹配函数514(其在本示例中是来自Wyszecki和Stiles的一组10°颜色匹配函数300(图1A))非常靠近标准1931 CIE 2°颜色匹配函数300a(图1B)的事实。由于视场(2°与10°)的差异，这不完全令人惊讶。尽管由于DCI数字电影规范基于颜色度量的1931 CIE系统所以一般将1931 CIE2°颜色匹配函数300a用于数字电影应用，但是在某些情况下可以适当考虑基于1964 CIE 10°颜色匹配函数300b(图1B)来进行同色异谱校正计算。例如，取决于从观察者到屏幕的距离、正在观看的内容的对比度以及该内容的角向尺寸，很多时候观察者的注意力将感知比2°视场大得多的视场。因此，在一些情况下1964 CIE 10°颜色匹配函数300b可以表示适当的量度。

[0161] 考虑到1931 CIE 2°颜色匹配函数300a以及1964 CIE 10°颜色匹配函数300b，更详细地，如图1B中所示，出现了重要的差异。要注意的是，在波长谱的红色、绿色和蓝色区域中，CIE 10°颜色匹配函数300b偏离于CIE 2°颜色匹配函数300a，而最大差异发生在蓝色区域中。特别地，可以看出，与在CIE 2°颜色匹配函数300a下相比，在CIE 10°颜色匹配函数300b下的短波长颜色匹配函数峰值高出～10％。此外，可以看出，长波长颜色匹配函数的主瓣的左边缘的位置在各个CIE 2°颜色匹配函数300a与CIE 10°颜色匹配函数300b之间移位。颜色匹配函数的这些差异将产生不同的同色异谱特性。

[0162] 此外，观察到，与中波长颜色匹配函数和长波长颜色匹配函数相比较，短波长颜色匹配函数在谱上窄～2倍(对于蓝色的55nm FWHM与对于绿色的110nm和对于红色的90nm相比较)并且具有较高增益(对于1931颜色匹配函数，较高≈1.68倍；对于1964颜色匹配函数，敏感度较大≈2倍)。换句话说，短波长(蓝色)颜色匹配函数斜率灵敏度较高，并且因此，在短波长区域中窄带蓝基色的谱或者观察者颜色匹配函数的小变化可以引起与其他区域相比较大的感知差异。事实上，该模型表明，相对于中波长颜色匹配函数或长波长颜色匹配函数的变化，短波长颜色匹配函数的微小变化对于感知颜色移位具有～2倍贡献。比较高的增益对于短波长(蓝色)视锥细胞可能补偿了它们的稀缺性，因为红色和绿色视锥细胞占主导，仅约5％的视网膜视锥细胞具有短波长(蓝色)多样性。通常，相对于分辨率、较闪烁的敏感度以及许多其他标准，人对蓝色的感知劣于对红色和绿色图像内容的感知。

[0163] 在进一步考虑图1A中所示的颜色匹配函数300时，还要注意的是，对许多偏蓝颜色的感知取决于对所有三个颜色匹配函数的响应，而对许多绿色和红色的感知，短波长颜色匹配函数的响应为非因素。颜色感知可以被认为是一种差分机制，如由颜色视觉的对立模型表示的。特别地，对“蓝色”的感知可以被描述为短(S)波长视锥细胞的贡献，所述短(S)波长视锥细胞的贡献超过中(M)波长视锥细胞和长(L)波长视锥细胞〔S>L+M]之和。在该情况下，颜色匹配函数300表明，由于对于所有三种视锥细胞而言在观察者之间的显著的视锥细胞响应变化，可以发生差分蓝色光感知，而对于高于540nm的红光和绿光颜色感知而言，实质上涉及仅两种视锥细胞响应，并且它们可以因此呈现较小的感知颜色差异变化。

[0164] 图11A示出了与图10A所示的目标观察者颜色向量相类似的目标观察者颜色向量565，在该情况下确定了宽带谱508(图9A)和窄带谱512(图9A)，从而相对于1964CIE 10°颜色匹配函数300b(图1B)提供了输入颜色500(图9A)。与图10A相比，用于计算的目标观察者颜色匹配函数514是来自Wyszecki和Stiles的上述组10°颜色匹配函数300(图1A)。

[0165] 与图10A至图11A相比较，可以看出，目标观察颜色向量565的尾部和头部移位到靠近输入颜色坐标562，这反映了目标观察者颜色匹配函数514较接近于标准1964CIE 10°颜色匹配函数300b的事实。然而，可以看出，大部分的目标观察者仍然观察到关于窄带颜色的黄绿色的与具有相同CIE颜色度量的宽带颜色相类似的颜色移位。因此，在该情况下所确定的同色异谱校正530(图9A)将类似于使用图10A中的数据所确定的同色异谱校正。图11B示出了与图10C中所示的感知颜色差异曲线相类似的感知颜色差异曲线580，其中针对与1964 CIE 10°颜色匹配函数300b相匹配的输入颜色计算颜色感知差异。可以看出，尽管所感知颜色差异的平均尺寸较小，但仍存在由于观察者同色异谱故障而引起的大量平均感知颜色差异。对于洋红色而言再次呈现出最大颜色感知差异。因此，已经确定存在有观察者同色异谱故障，其特征在于颜色相关颜色感知差异，而与被用作参考的CIE标准观察者无关。

[0166] 用于确定同色异谱校正530的特定的一组标准观察者颜色匹配函数(300a或300b)和特定的一组目标观察者颜色匹配函数514可以是应用相关的。在相对于颜色度量的1931 CIE系统来指定输入颜色的情况下，通常将适于使用1931 CIE 2°颜色匹配函数300a来确定颜色度量上匹配的颜色。最适当的一组目标观察者颜色匹配函数514可以依赖于目标观看者。在一些实施方式中，可以使用标准观察者和目标观察者的不同组合来确定多个不同的同色异谱校正，其结果可以使用一组观察者来评估以选择优选的校正量。例如，由于人颜色匹配函数可能与观察者年龄有关(例如，由于眼睛晶状体发黄)，使得人口统计上宽泛的多组目标观察者颜色匹配函数514和通过年龄(例如，≤28岁，≥55岁)过滤的其他目标观察者颜色匹配函数可能相关。因此，例如，可以针对目标观察者人口统计子组如青少年来开发多组目标观察者颜色匹配函数514，并且然后在正在显示例如观看者主要观看的内容时使用目标观察者颜色匹配函数514。作为另一示例，针对电影院等效观看条件所优化的一组目标观察者颜色匹配函数514的测量或组件还可以计及诸如观看距离和视场尺寸的特性。

[0167] 使用图1A中所示的标称激光基色(即，在637nm处的红激光基色422、在532nm处的绿激光基色424和在465nm处的蓝激光基色426)来执行上述计算。要注意的是，还使用图1A中所示的替选的Thornton 基色(即，在610nm处的Thornton红激光基色432、在530nm处的Thornton绿激光基色434和在450nm处的Thornton蓝激光基色436)来重复这些分析。参照图1A，可以看出，Thornton绿激光基色434与标称绿激光基色424非常相似，(530nm相比于
532nm)，但是，Thornton蓝激光基色436和Thornton红激光基色432二者与示例性的蓝激光基色426和红激光基色422相比均被移位至较低的波长(分别地，450nm相比于465nm，610nm相比于637nm)。尽管Thornton基色与正常人视觉系统的三个谱感应度的峰较紧密地对齐，但是与标称基色相比，Thornton基色还相对地排列在峰处或附近或者在颜色匹配函数观察者变化的最大差异处或附近。结果，对于针对窄带基色504使用Thornton基色的分析，结果发现，颜色感知差异遵循与图10B的趋势相同的一般趋势，但是量值为约2倍至3倍大。这表明，使用Thornton基色实际上将会提供较显著的观察者同色异谱故障。

[0168] 使用上述方法所确定的同色异谱校正530是基于确定在使用不同组的基色显示的颜色度量上匹配的颜色之间的目标观察者感知颜色移位526(图9A)，或者是基于确定宽带输入颜色550相匹配的窄带匹配输出颜色556(图9B)。这些过程可能仅适于在宽带基色502和窄带基色504二者的色域内的输入颜色500和550。

[0169] 存在有在窄带色域(例如图6的激光基色域335)内而在宽带色域外的多个颜色。因此，采用窄带基色的投影仪100可以用来显示利用使用宽带基色的常规系统不能再现的输入颜色。结果，同色异谱校正变换460(图8D)应当适于处理在与宽带基色相关联的色域的内部和外部的颜色。

[0170] 可以以各种方式来确定对宽带基色域外的输入颜色所施加的颜色移位。通常将优选的是，所施加的颜色移位不存在突然的变化以避免等高线伪像，在等高线伪像情况下输入颜色的微小差异产生所显示颜色的较大感知差异。在一些实施方式中，针对在宽带基色域内的颜色所确定的同色异谱校正530可以外推到在宽带基色域外的颜色。用于外推函数的方法是本领域中公知的。

[0171] 图12示出了通过CIELAB颜色空间的横截面，其中CIELAB颜色空间包括内色域358、扩展色域区362和过渡区360。优选地，内色域358是对应于特定的一组宽带基色502(图9A)的常规色域。例如，内色域358可以对应于图6的(被转变成CIELAB)的宽带色域330。在其他情况下，内色域358可以比常规色域小或大。在一种优选的实施方式中，被应用于内色域358的颜色移位是使用例如针对图9A至图9B讨论的用以确定适当的同色异谱校正530的方法来确定的。

[0172] 对于在扩展色域区362中的高度饱和的颜色，没有施加颜色移位。实际上一般看不到这样的颜色，并且因此，人们通常缺乏对其颜色外观的期望，或者甚至缺乏语言或量度来描述他们的不同颜色感知。因此，在观察者60之间这样的颜色的颜色感知差异是可以接受的。此外，由于这些颜色不能通过常规系统来产生，所以将没有必要校正颜色感知差异。

[0173] 优选地在内色域358与扩展色域区362之间设置过渡区360以提供颜色区域之间的连续性。在过渡区360内，颜色移位根据针对内色域358内的颜色所确定的同色异谱校正530被平滑地过渡，直到在扩展色域区中无颜色移位。使用平滑过渡避免了引入等高线伪像，在等高线伪像情况下在输入图像中彼此非常靠近的颜色被映射成在所显示图像中相差较远的颜色，从而产生视觉不连续性。这样的伪像对于连续地描述本地地位于图像内容内的对象(如球)的像素而言将是特别令人讨厌的。这样的伪像将较有可能支持颜色空间的蓝色/洋红/紫色部分的颜色，其中已经求得较大的颜色相关颜色感知差异(ΔE*)(参见图10C、11B)。

[0174] 在一些实施方式中，过渡区360可以从内色域358的表面延伸出固定的距离(例如10ΔE*)。在其他实施方式中，可以根据在内色域358的表面附近所施加的同色异谱校正530的特性来调整过渡区360的宽度。在一些实施方式中，过渡区的宽度可以被设定为在内色域
358的表面上的对应位置处所施加的颜色移位的量值的倍数(M)。例如，过渡区360的宽度可以为M倍(ΔE*)，其中M＝4。相应地，如果在内色域358的表面处沿蓝色色调方向的颜色移位为5ΔE*，则过渡区的宽度可以被设定为4×5ΔE*＝20ΔE*。

[0175] 图13提供了示例性的同色异谱故障补偿方法600，同色异谱故障补偿方法600用于通过向输入颜色610提供补偿颜色移位来确定经校正的输出颜色660。输入颜色610典型地是与通过投影仪100(图3)显示的图像的图像像素相关联的颜色值。在一种优选的实施方式中，指定输入颜色610使得输入颜色610在具有常规宽带基色502(图9A)的显示器上具有所需的颜色外观。

[0176] 在一些实施方式中，图13的同色异谱故障补偿方法600可以通过在投影仪100的投影仪数据路径200(图4)内的数据处理系统(例如通过同色异谱颜色校正器250)来执行。在其他实施方式中，在颜色变换(例如图8B中的同色异谱校正变换460)的形成期间预先执行所述方法，其被存储以便在以后的时间应用于图像数据。

[0177] 同色异谱校正数据605根据本发明使用例如在图9A至图9B中所描述的方法来提供针对常规色域测试615内部的颜色所确定的适当的同色异谱校正530(图9A)的指示。内部常规色域测试615确定输入颜色610是否在内色域358(图12)的内部。如果这样，则施加完全同色异谱校正步骤620根据同色异谱校正数据605施加适当的同色异谱校正颜色移位，并且向输入颜色610施加适当的同色异谱校正颜色移位以确定经校正的输出颜色660。

[0178] 施加完全同色异谱校正步骤620可以通过各种数学和处理方法来施加同色异谱校正。例如，在H.R.Kang的书Computational Color Technology(Society of Photo-Optical Engineers,Bellingham,WA,2006)的第3.5节中，以数学方式描述了用于应用同色异谱校正函数的若干方法。与提供用于确定这样的同色异谱校正的方法的本发明相比，尽管Kang没有提供用于确定适当的同色异谱校正的理论或模型，但是Kang确实提供了向输入颜色数据施加颜色校正的框架。所述方法中的一种方法是添加式校正。根据Kang，在L*a*b*空间执行添加式校正，其中，在每个颜色通道中的校正被指定为颜色差异向量(ΔL*，Δa*，Δb*)。替选地，Kang提供了可以在CIE XYZ三色空间中执行的乘法校正。在该情况下，输入颜色的三刺激值乘以一组比率。可以使用这些方法中任意一种方法来施加本发明的同色异谱校正。

[0179] 如果图像内容仅包括内色域358内的输入颜色610，则经校正的图像数据将仅单独由使用施加完全同色异谱校正步骤620所确定的像素数据组成。然而，如果图像内容包括内色域358外的输入颜色610，则可以对具有这样的颜色的图像像素进行进一步分析。如果内部常规色域测试615确定特定的输入颜色610不在内色域358内，则内部过渡区测试625确定输入颜色610是否是在过渡区360(图12)中。如果输入颜色610不在过渡区360中，则可以假定输入颜色610在扩展色域区362(图12)中。在该情况下，不施加同色异谱校正步骤640将经校正的输出颜色660设置成等于输入颜色610。

[0180] 如果内部过渡区测试625确定输入颜色610在过渡区360中，则使用施加部分同色异谱校正步骤630来施加在内色域358的表面上的对应点处施加一小部分的同色异谱校正。然后向输入颜色610施加部分同色异谱校正以确定经校正的输出颜色660。使用过渡函数
635来指定应当作为过渡区360内的输入颜色610的相对位置的函数而被施加的同色异谱函数的适当部分。在一种优选的实施方式中，过渡函数635使同色异谱校正的量从在内色域
358的表面处的100％逐渐线性减小至在过渡区360的外表面处的0％，其中外边缘是通过先前定义的过渡区宽度给出的。以此方式，保留了连续性，使得经校正的输出颜色600不存在突然的变化。

[0181] 图14示出了可以用于过渡函数635(图13)的线性过渡函数670的示例。至过渡函数635的输入是输入颜色相对于颜色空间的中性轴的距离。如果输入颜色以L*a*b*值的形式来表示，则半径由C*值来给出，其中(C*＝(a*2+b*2)0.5)。在对应的色调和亮度处内色域
358的半径由C*G给出，而过渡区360的外半径由C*T给出。过渡函数635的输出为范围为从
0％至100％的校正分数。在其他实施方式中，过渡函数635可以应用其他类型的过渡函数，例如S形过渡函数675。

[0182] 在一些实施方式中，连续性函数650可以有助于使局部设置在图像内容中的离散对象内的视觉颜色保持连续性。例如，图像内容分析可以分析数字图像的像素值，以确定具有类似颜色(例如红球)的对象区域。然后可以关注在每个对象区域内施加一致的同色异谱移位。在一些实施方式中，连续性函数650可以指定将相同的同色异谱校正应用到目标区域内的所有图像像素。在一些实施方式中，连续性函数可以施加如下约束：避免施加使色调移位至通常由给定颜色名称识别的颜色范围之外的同色异谱校正。这样的色调移位最有可能发生在色调边界处，或者对于占据颜色空间的小部分的色调(例如黄色)而言最有可能发生。

[0183] 在一些实施方式中，除了向扩展色域区362中的颜色不施加同色异谱校正之外，还可以被认为理想的是，基于一些其他准则来定义同色异谱校正，而不是基于使指定组的宽带基色502与窄带基色504之间的颜色外观差异减小来定义同色异谱校正。在该情况下，不施加同色异谱校正步骤640可以被替换为施加所期望的同色异谱校正的步骤。然后可以使用施加部分同色异谱校正步骤630来在扩展色域区362和内色域358之内所施加的同色异谱校正之间过渡。

[0184] 在一种替选实施方式中，在Ellson等人的题为“Method for cross-device color calibration and enhancement using explicit constraints”的共同转让的美国专利5,583,666中所描述的方法可以用于提供在过渡区360内的平滑过渡。相应地，输入颜色的第一子集被定义为包括内色域358内的输入颜色，而输入颜色的第二子集被定义为包括扩展色域区362内的输入颜色。将根据同色异谱校正530的第一颜色变换分配给输入颜色的第一子集，而将保持输入颜色的第二变换分配给输入颜色的第二子集。形成输入颜色的第三子集，所述第三子集包括第一子集和第二子集中未包括的输入颜色。输入颜色的第三子集将包含过渡区360内的输入颜色。定义了针对第三子集中的输入颜色的颜色变换，这保持了与分配给第一子集和第二子集的变换的连续性。在一些实施方式中，使用适当的插值法来确定针对第三子集中的输入颜色的颜色变换。

[0185] 在一些实施方式中，除了在整个内色域358内施加完全同色异谱校正之外，还可以将同色异谱校正选择性地施加至局部颜色区域，诸如天蓝色、肤色、草绿色、白色、灰色等记忆颜色和其他临界的或广泛认可的颜色。还可以向对给定的产品或胶片尤其重要的某些目标颜色施加选择性的同色异谱颜色校正。然后可以在局部颜色区域中的每个颜色区域周围定义过渡区360，以提供同色异谱校正的平滑过渡。

[0186] 在一些实施方式中，除了向扩展色域区362内的颜色不施加同色异谱校正之外，还可以期望的是，基于与使指定组的宽带基色502和窄带基色504之间的颜色外观差异减小不同的一些其他准则来定义同色异谱校正。在该情况下，不施加同色异谱校正步骤640可以被替换为施加所期望的同色异谱校正步骤。然后可以使用施加部分同色异谱校正步骤630来在扩展色域区362和内色域358之内所施加的同色异谱校正之间过渡。

[0187] 已参照对在具有宽带基色502的第一显示器与使用窄带基色504的第二显示器之间的观察者同色异谱故障伪像进行校正来描述了本发明的方法。然而，所描述的方法还可以应用于对使用窄带基色的两个显示器二者之间的同色异谱观察者故障伪像进行校正。例如，使用第一组窄带基色的第一窄带显示系统可以是工作室或放映室参考系统，而使用第二组窄带基色的第二窄带显示系统可以以电影院或住宅分布来部署。随着显示系统与新技术一起发展，使用具有指定标准基色的标准或参考系统可以提供标准分布编码，并且可以使得能够归档存储，但是没有提供观察者同色异谱故障校正，如果在具有不同组的基色的系统上直接显示颜色则所述颜色将不具有所需的外貌。因此，应当理解，可以将类似处理应用于使通过具有第一组窄带基色的特定显示器观看预先所准备的输入数据适合于通过具有第二组窄带基色的替选显示器来观看。在该情况下，可以用第一组窄带基色简单地取代以上描述的方法中的宽带基色502，并且第二组窄带基色可以用于窄带基色504。

[0188] 如前所述，数字电影图像内容通常被分布为根据DCDM数字电影规范所编码的数据文件。如今，这些图像被优化用于通过具有三个宽带宽基色的投影仪进行投影(例如，使用经过滤的氙灯光，如由图5中的数字电影投影仪谱410所表示的)。如图4所示，在文件解密和解压之后，在数据被向前传递用于投影之前，经由图像处理器240来施加任何必要的投影仪具体图像校正。例如，这些校正可以根据情况进一步优化输入的图像数据，以用于通过基于投影仪的DLP或LCOS进行投影。然而，为了本发明的目的，投影仪100还可以包括同色异谱颜色校正器250，所述同色异谱颜色校正器250改变颜色再现来优化输入的图像数据以使观察者同色异谱故障的发生减小，从而用于通过窄带宽基色投影仪进行投影。作为示例，同色异谱颜色校正器250可以提供CIE XYZ空间乘法缩放校正或CIELAB添加式校正，以补偿图7A至图7D和图10A至图10B中所示的同色异谱故障引起的颜色移位。具体地，可以变更输入数据来施加同色异谱校正530(图9A至图9B)以补偿平均感知颜色移位，使得观察者60(图2)倾向于将窄带投影系统上显示的颜色观看为更接近于他们在图像被显示在常规宽带投影系统上的情况下将看到的颜色。

[0189] 作为至此已经描述的本发明，图像处理器240和同色异谱颜色校正器250存在于投影仪数据路径200内，并且提供图像分析从而对可以受益于同色异谱故障颜色校正的图像内容或颜色进行识别，并且然后提供适当的颜色校正。同色异谱颜色校正器250可以使用矩阵、查找表(LUT)、参数函数或算法或者它们的组合来施加适当的同色异谱校正530。同色异谱颜色校正器250还可以使用可编程逻辑器件例如FPGA器件来被启用。存储器或帧存储装置可以与图像处理器240一起被包括以对被变更的图像帧进行编译，包括由图像校正器245提供的正常图像质量校正和由同色异谱颜色校正器250提供的同色异谱故障减小图像校正。然后可以将所得到的图像帧传递至帧缓冲器260。

[0190] 可替选地，施加同色异谱故障颜色校正的数据处理系统可以在内容源(包括工作室、后期制作公司、摄影师或颜色匹配师)或其他位置处进行操作，使得预校正的图像数据文件或图像数据变更文件可以交付给参展商。例如，当将在具有窄带基色的显示器上观看图像内容是确定的或已知的时，无论是在电影院、家庭影院还是其他场所，可以提供或预定预先进行颜色校正的图像内容，并且使元数据或数据文件伴随有DCDM内容文件可以使得能够实现或者提供同色异谱颜色经校正的图像内容。

[0191] 总之，先前所讨论的Konig等人、Fairchild等人、J.Bergquist等人的论文提出只能通过使用N>3个标称中频宽带(例如30nm至100nm)基色的显示器来有效地减小观察者同色异谱故障。然而，本发明提供了一种适用于具有N＝3个窄带基色的显示器的方法，通过该方法来确定并施加颜色相关同色异谱校正530以针对一组目标观察者使观察者同色异谱故障的平均量值减小。特别地，图9A至图9B中的示例性同色异谱校正建模方法用于计算适当的同色异谱校正530。然后可以经由图13的示例性同色异谱故障补偿方法600来施加这些同色异谱校正530，以在输出端处以像素为基础适当地提供经校正的输出颜色660。然而，尽管该方法主要校正颜色感知的主导移位(例如，在图7A至图7D的示例性颜色感知差异曲线中观察到的黄绿色颜色移位)，但是用于减小观察者同色异谱故障的其他方法可以补充或扩展该方法。

[0192] 本发明100的显示器和投影仪被标称描述为三基色(N＝3)系统，其中三基色分别由窄带光源(例如激光器或LED)来设置。然而，对于本领域的技术人员明显的是，本发明的方法还可以用于具有混合基色的显示器，其中一些基色是窄带而其他基色是宽带。作为示例，具有两个窄带基色(例如红色和绿色)和一个宽带基色(例如蓝色)的显示系统仍然可以施加根据本发明所确定的同色异谱校正，以补偿由于使用窄带基色所引起的观察者同色异谱故障。

[0193] 至此的讨论已假设输入颜色适于被显示在常规宽带显示器上，并且所述讨论总体上涉及使由观察者同色异谱故障所引起的宽带显示器与窄带显示器之间的颜色感知差异减小。然而，观察者同色异谱故障还会引起具有不同组的窄带基色的两个窄带显示器之间的感知颜色差异。例如，可以对输入图像进行优化以将在具有第一组窄带基色的窄带显示器上显示该输入图像，并且可以期望的是施加适当的同色异谱校正以在具有第二组窄带基色的窄带显示器上显示该图像。本发明的方法还可以被用于补偿这些颜色差异。在该情况下，可以用第一组窄带基色取代图9A至图9B的宽带基色502，并且第二组窄带基色可以用于窄带基色504。

[0194] 作为另一示例，可以构造六基色投影系统，在该六基色投影系统中三个宽带基色(RwGwBw)定义常规色域，并且三个窄带基色(RnGnBn)定义扩展色域。在操作中，三个宽带基色主要提供在常规色域内的颜色，而三个窄带基色主要提供延伸至扩展色域的边界的颜色，而不是在常规宽带色域330内的颜色。在这样的示例中，本文中所描述的颜色感知差异建模方法可以用于针对具有用窄带基色显示的颜色的像素或者用宽带基色和窄带基色的组合显示的颜色的像素来确定感知颜色差异值和对应的同色异谱校正530。经缩放的颜色校正和过渡区360可以用于在常规宽带色域330的边界附近的颜色，并且可以与由宽带基色(RwGwBw)产生的常规宽带色域330重叠。该方法的缺点是，基本上需要两个完整的投影仪，当光源不同时两个完整的投影仪可能具有许多明显不同的光学元件。然而，该方法具有提供扩展色域同时使观察者同色异谱故障伪像的发生减小的优点。

[0195] 本发明还可以应用于具有多于三个的窄带基色(例如N＝6)的显示系统。这样的系统可以助于扩展谱颜色多样性从而使观察者60之间的观察者同色异谱故障减小，同时可以使用具有几乎相同的部件的共用光学设计。例如，这样的显示系统可以具有两个蓝激光基色(例如445nm和465nm)、两个绿激光基色(例如532nm和560nm)和两个红激光基色(例如632nm和650nm)。在一些实施方式中，第一投影仪100(图4)可以使用一组基色(例如445nm、
560nm和650nm)在显示面190上显示图像，并且第二投影仪100可以使用第二组基色(例如
465nm、532nm和632nm)在同一显示面190上显示重叠的图像。结果，针对像素提供的颜色(除非其在谱轨迹325上或非常靠近谱轨迹325)可以使用由两台投影仪100所提供的基色来呈示。由于两台投影仪100的白点颜色平衡和基色坐标将会是不相同的，所以在关于两台投影仪100的共用(例如蓝色)颜色通道之间提供给空间光调制器170的数据信号是不相同的。根据本发明的该显示系统可以使用以上所述的颜色感知差异建模方法和同色异谱故障校正方法，以提供适合于由每台投影仪100提供的图像数据的同色异谱校正530。

[0196] 该方法具有相比于德国乌尔姆的Infitec有限公司的投影技术的一些相似性，该投影技术使用对两组基色进行波长复用来向佩戴适当观看眼镜的观察者60提供3D图像。Infitec方法通过过滤宽带光源以使左右眼颜色频带滤波眼镜(例如左眼：红色＝629nm、绿色＝532nm、蓝色＝446nm，右眼：红色＝615nm、绿色＝518nm、蓝色＝432nm)相匹配来提供通道分离以用于立体投影。与此相反，尽管示例性的N＝6个激光基色投影仪可以提供3D图像，但是该激光基色投影仪主要通过增加谱颜色的多样性利用窄带基色来使观察者同色异谱故障减小，同时提供根据本发明的方法的同色异谱校正530，从而解决独特且独立的问题。

[0197] 作为N＝6个激光基色投影的变型，可以替选地使用一台投影仪100，其中每个空间光调制器170接收来自这两种类型的关于所述颜色的激光源的照明光。在该情况下，白点平衡可以基本上与波长平均颜色通道一起工作。而仍然存在较严重的谱颜色多样性，并且仅需要一台投影仪100，从而对颜色还原机进行控制变得更加困难。

[0198] 可替选地，每个颜色通道可以以顺序时间复用方式(例如滚动颜色)对每个颜色使用两个激光波长，从而在帧时间内使用两组基色来呈现像素颜色。这样的谱颜色时间多路复用取决于显示器或投影仪100。在数字电影系统的情况下，基本投影帧频通常为每秒24帧(或24Hz)，每秒24帧对应于41.67ms的帧时间。在电影投影仪中，通过向胶片帧提供两个脉冲的照明光，快门有效地使帧频加倍以减小闪烁感觉。数字或电子投影仪可以具有类似的帧复制效果。

[0199] 考虑图15A的在帧时间710期间对图像帧700进行投影的时序图，其中帧时间710包括消隐时间725和帧接通时间705。消隐时间725为OFF状态，在此期间光标称地不被发送到显示面190(图2)并且发生其他动作(例如图像数据的加载)。帧接通时间705为帧时间710的一部分，在帧接通时间705期间投影仪100(图2)向显示面190根据图像内容提供具有在空间和时间上的光强度的图像光。

[0200] 目前，为了使得能够实现三维图像显示，DMD或DLP投影仪一般利用“三重闪光”投影，其中每帧时间710呈现了6个子帧730，子帧730具有子帧接通时间735，如在图15B中描绘的。在3D图像投影的情况下，左眼和右眼图像以每帧三次的交替方式被分别呈现给眼睛。在2D投影的情况下，在六个子帧中的每个子帧中针对144Hz的有效帧频(其对应于6.94ms的子帧时间)呈现相同的帧内容。在子帧730中的每个子帧内，无论是用于2D或3D图像投影，DMD投影使用以像素为基础的时间或脉宽调制(PWM)方案以根据对应的像素编码值来呈现图像内容。子帧730通常具有高占空比(～95％)，其中较短的消隐时间725在子帧730之间。在消隐时间725期间，可能发生各种周期性的时序事件如偏振开关或DMD全局重置功能，而不会造成屏幕上的图像伪像。帧接通时间705(或子帧接通时间735)表示将特定的一组图像数据投影到显示面190的时间。

[0201] 在该示例中，可以创建通过在奇数个子帧730(例如1、3、5)期间利用第一组激光基色来投影并且在偶数个子帧730(例如2、4、6)期间利用第二组激光基色来投影以生成在特定的帧时间710期间对于给定的投影图像像素所需要的颜色。对于每组激光基色而言，根据本发明所确定的同色异谱校正530将会不同。总之，这些示例性的N＝6个激光基色投影方法使谱颜色多样性增加并且使同色异谱观察者故障图像伪像减小，同时仅适当地使色域减小并且使辅助散斑减小。

[0202] 还要注意的是，可以通过在具有窄带宽基色的投影仪100之外所施加的效果使谱颜色多样性增加，并且因此可以使观察者同色异谱故障被减小。特别地，Silverstein等人的题为“Projection display surface providing speckle reduction”的共同转让的美国专利8,085,467提供了稀疏地覆有荧光材料的投影屏幕，所述荧光材料提供在可见激发光附近或周围的波长处的可见荧光。例如，入射的红色激光可以引起可见的红色荧光，其中荧光带宽可以是例如Δλ～30nm。尽管该屏幕的主要优点是帮助使散斑减小，但是该屏幕所提供的谱颜色多样性的增加还可以减小被投影到荧光增强的投影屏幕上的图像的在观察者60之间的观察者同色异谱故障的发生或量值。取决于所生成的荧光带宽Δλ，由这样的基于激光的投影仪100提供的宽色域可能仅略有减小。

[0203] 前面讨论描述了用于通过不断增加谱颜色多样性使用多于三个的窄带基色(包括使用谱颜色复用)来减小同色异谱观察者故障的方法，其中同一颜色由不同组的窄带基色来生成。在一些实施方式中，可以添加谱颜色“抖动”方面，其中以混合的方式使用来自上述两组的基色以通过子帧730(例如，子帧#1：λb1、λg2、λr2；子帧#2：λb2、λg1、λr2)来改变基色组合在帧时间710内生成同一颜色。

[0204] 尽管添加更多基色可以通过增加谱的多样性有助于使具有窄带基色的显示器中的同色异谱观察者故障的发生减小，但是该选择使光学设计变得复杂。因此，期望找到使三基色系统中的观察者同色异谱故障的影响减小的其他机会。作为替选方案，可以通过如图16所示的那样围绕目标颜色750执行颜色抖动来提供颜色多样性。特别地，对于给定目标颜色750，可以以像素为基础或者基于成组像素迅速连续地调制激光基色的强度，以在围绕目标颜色750的颜色邻域中“抖动”所显示的颜色。(在本发明的上下文中，术语“抖动”指的是在一系列引入变化的不同状态或颜色之间迅速地变化。)优选地，在其周围发生颜色抖动的目标颜色750是使用先前描述的方法所确定的经校正的输出颜色660(图13)。颜色抖动可以是被布置在颜色中心(即目标颜色750)周围的颜色抖动轨迹760上的随机的、周期性或非周期性调制的一组抖动颜色762、764、766。抖动颜色762、764、766被选择为使得它们在时间上平均以提供目标颜色750的颜色度量。所述一系列抖动颜色762、764、766的迅速投影将对于观察者60而言表现为目标颜色750。与利用恒定强度基色直接显示目标颜色750相比，该机制提供显示颜色多样性，从而增大了他们可以报告看到共同颜色的可能性。如前面所讨论的，在颜色空间的不同部分中，与观察者同色异谱故障相关的感知颜色移位的量值可以基本上不同。因此，在一些实施方式中，可能期望根据相关联的感知颜色移位的量值来调整作为在颜色空间中的位置的函数的颜色抖动轨迹760的尺寸。

[0205] 相比于利用恒定强度基色直接显示目标颜色750，该机制提供了显示颜色多样性。由于利用包含抖动颜色770的较大颜色空间区域来刺激各个观察者60，这些颜色空间区域将在至少一些观察者60之间重叠，从而增加了他们可以报告看到共同颜色的可能性。可以将时间上的颜色抖动的颜色感知平均方面与以迅速序列(例如，红色图像、接着是绿色图像和蓝色图像)滚动对彩色图像进行投影的彩色投影仪进行比较。在这样的投影仪中，如果帧刷新率足够快，则观察者不会感觉到闪烁的彩色图像序列，而是将看到在时间上积分的多色图像。通过比较，利用时间上的颜色抖动，具有单个组窄带基色(λb，λg，λr)的投影仪100可以通过在连续子帧730(图15B)对投影抖动颜色762、764和766进行投影来聚集被指定用于特定帧时间710(图15B)中的特定图像像素的目标颜色750。例如，对于特定图像帧700(图
15A)中的给定像素，投影仪100可以为子帧#1和#4提供抖动颜色762、为子帧#2和#5提供抖动颜色764，并且为子帧#3和#6提供抖动颜色766。抖动颜色762可以与目标颜色750相比较绿，抖动颜色764可以与目标颜色750相比较蓝，抖动颜色762可以与目标颜色750相比较红。
然而，实验表明，观察者60可以将利用该类型的时间上的颜色抖动所投影的色块感知为使恒定目标颜色750与所显示的相邻色块相匹配的颜色。

[0206] 在图17中进一步示出了时间上的颜色抖动，图17描绘了通过谱轨迹325概述的CIE x,y色度图320，并且激光基色域335对应于红激光基色422、绿激光基色424和蓝激光基色426。四个示例性目标颜色750(图16)用白色目标颜色751、天蓝色目标颜色752、草绿色目标颜色753和肤色目标颜色754来表示。关于每个目标颜色，描绘了颜色抖动轨迹760，颜色抖动轨迹760包括可以以时间序列来呈现的并且在时间上平均以表现为对应目标颜色的一组不同的抖动颜色。在每个颜色抖动轨迹760中的抖动颜色由激光基色的适当组合来形成。

[0207] 为了进一步扩展，图18A至图18D分别描绘了图17的CIE x,y色度图320的子部分的放大视图，即放大了包括白色目标颜色751(图14A)、天蓝色目标颜色752(图14B)、草绿色目标颜色753(图14C)和肤色调目标颜色754(图14D)的颜色区域。关于每个相应目标颜色，是包括抖动颜色770的一系列示例性颜色抖动轨迹771、772、773和774。

[0208] 抖动颜色770可以通过对于各个目标颜色的颜色移位的量值和方向以及抖动颜色之间的调制标准来定义。在一些实施方式中，公知的MacAdam椭圆可以用作定义抖动颜色的基准。MacAdam椭圆表示在CIEx,y色度空间中的颜色区域，所述颜色区域包含典型人类观察者无法与在椭圆的中心处的颜色区分的颜色。特别地，在MacAdam椭圆内的颜色被认为小于1JND且不同于中央颜色，而在椭圆外的颜色为>1JND且不同于中央颜色。在一些实施方式中，抖动颜色可以被定义为位于与以各个目标颜色居中的CIE x,y色度空间中的椭圆对应的颜色抖动轨迹上，其中椭圆的尺寸和方向是基于MacAdam椭圆定义的以提供所需数目的JND的颜色差异(例如4JND)。更一般地，抖动颜色770通过按需要使用包括ΔE*、Δa*、Δb*、JND或x-y向量长度的各种尺度或单位在CIE XYZ、CIELAB或其他颜色空间中定义适当的颜色抖动轨迹来定义。

[0209] 图18A至图18D示出了根据不同标准定义的颜色抖动轨迹771、772、773和774。颜色抖动轨迹774是以在x-y色度坐标空间中的半径为0.01的相关联的目标颜色为中心的圆，其中示例性抖动颜色770被示出为绕该圆分布的点。

[0210] 尽管圆形颜色抖动轨迹774便于定义，但是圆形颜色抖动轨迹774具有基于CIE x-y色度空间来定义的缺点，已知的是CIE x-y色度空间是感知上不均匀的。在一种优选的实施方式中，颜色抖动轨迹被定义为使得抖动颜色770距目标颜色相等的可视距离。在CIEL AB颜色空间(即L*a*b*)被设计为大约目视均匀的，使得相等距离近似对应于相等的视觉差异。在一些实施方式中，颜色抖动轨迹可以被定义为具有一定半径(即指定数量的ΔE*单位)的CIEL AB中的圆。可以根据各自的L*a*b*坐标并且然后变换回对应的色度坐标来定义抖动点。以此方式定义图18A至图18D中的颜色抖动轨迹771、772和773，颜色抖动轨迹771、772和773分别具有1ΔE*、2ΔE*、和4ΔE*的颜色差异。(1ΔE*的颜色移位可以被认为是大致相当于1JND颜色移位)。如图18A至图18D所示，在x、y色度空间中颜色抖动轨迹771、772和
773在形状上为大致椭圆形，但是颜色抖动轨迹771、772和773具有与圆形颜色抖动轨迹774相当的尺寸。一旦定义了颜色抖动轨迹，就可以围绕颜色抖动轨迹分布抖动颜色770，使得抖动颜色770平均，以提供对应的目标颜色。

[0211] 在考虑图18A至图18D的颜色抖动曲线时，对于在对应目标颜色周围所布置的每个示例性颜色抖动轨迹771、772和773，抖动颜色770可以以不同方式分布。在一些实施方式中，在颜色空间中抖动颜色770被间隔开一定角度(例如在L*a*b*空间或在x-y色度空间中的等距角)。例如，抖动颜色770可以被定位在相对于目标颜色的0°、60°、120°、180°、240°和300°处。可替选地，可以基于其他考虑来选择抖动颜色770，例如抖动颜色770是否位于平行于颜色空间的表示颜色视觉的基础生理机制的轴，所述颜色空间例如为在文献中所提到的视锥细胞对比度或对立调制颜色空间或其他颜色空间。视锥细胞对比度或对立调制颜色空间是由Brainard 在“Cone contrast and opponent modulation color spaces”(in HumanColor Vision,2nd edition,Ed.Kaiser and Boynton,Optical Society of 
America,Washington,DC.,pp.563-579,1996)中描述的。

[0212] 在一些实施方式中，抖动颜色770被分布成使得抖动颜色770可以通过增加或减小基色中的量来实现。也就是说，与目标颜色(T)相比，略微偏红色(R+)、略微偏绿色(G+)、略微偏蓝色(B+)、略微淡红色(R-)(相当于偏青色(C+))、略微淡绿色(G-)(相当于偏洋红色(M+))或略微淡蓝色(B-)(相当于偏黄色(Y+))的颜色。其他变型也是可以的，例如可以使用彼此不同的两个略微偏红的颜色(R1+，R2+)。这同样适用于绿色、蓝色、青色、洋红色或黄色。

[0213] 在一些实施方式中，选择抖动颜色770使得抖动颜色770具有相同的亮度(Y)作为目标颜色。(这将一般需要调整所有的三基色使得通过减小其他基色中的至少一个基色来补偿一个基色的增加。在一些实施方式中，抖动颜色770可以包括较亮或较暗的亮度(Y)变化的颜色例如R+G1+B+G2+，其中G1+比G2+亮。在该情况下，抖动颜色应当被选择成使得抖动颜色的平均亮度与目标颜色的亮度相匹配。

[0214] 需要考虑选择抖动颜色770以确保使颜色移位平均的累积结果给出相同的三刺激值作为目标颜色T。在抖动颜色770与目标颜色等距离ΔE*单位的情况下，求平均以匹配目标颜色T可以是直接式的。然而，可以利用不同的移位量例如4ΔE*单位和2ΔE*单位来定义在颜色集中的抖动颜色770。小亮度(Y)调整可以用于帮助对抖动的颜色进行时间上的颜色平均来提供与目标颜色匹配的颜色。

[0215] 可以以包括R+G+B+或R+B+G+、R+G+B+R-G-B-或R+G+B+T或C+M+Y+或C+M+Y+T或R1+R2+G1+G2+B1+B2+等的各种顺序来施加时间上的颜色抖动。使用给定颜色集合如R+G+B+的时间上的颜色抖动可以被重复或者关于目标颜色周期性地R+G+B+R+G+B+R+G+B+...按顺序排列，只要适当的图像内容存在于显示面处即可。

[0216] 投影实验验证了时间上的颜色抖动的平均化方面。特别地，一组观察者被示出了静态目标颜色的第一色块(T)和第二色块，第二色块包括以48fps有效速率调制的一组时间序列的抖动颜色770例如R+G+B+或C+M+Y+。使抖动颜色770在时间上循环，以出现在每帧时间中的两个非相邻子帧730(图12B)中，这提供了颜色改变而对于大多数观察者没有明显的闪烁。利用广谱Barco数字电影投影仪和具有图5中所示的激光投影仪谱420的激光数字电影投影仪来分别执行这些实验。在这两种情况下，各个观察者一般认为静态色块和抖动色块是经匹配的颜色。这是即使抖动颜色770相对于目标颜色移位了4ΔE*单位也使得各个颜色抖动770具有足够的个体鲜明的颜色差异的情况。

[0217] 在颜色平均化以合成目标颜色方面，可以利用目标颜色T来改变优选的颜色噪声量。例如，对于天蓝色、白色和灰色而言，表明所要求的颜色噪声的实验优选地为3ΔE*或4ΔE*单位，而对于草绿色而言，5ΔE*单位的颜色噪声是优选的。在这些实验中，具有仅三个抖动颜色770例如R+G+B+或C+M+Y+的颜色集合的颜色抖动轨迹760似乎是对使用附近颜色来创建目标颜色的感知最有效的。

[0218] 为了帮助减小观察者同色异谱故障，抖动颜色770应当在视觉上足够区分于目标颜色T，以便提供足够的颜色变化或显示颜色多样性。因此，颜色噪声或抖动颜色770包括优选地改变了3ΔE*至5ΔE*或更多个ΔE*的值，并且该偏移量还可以缩放到包括大多数观察者的散点图(图7A至图7D)的至少包围区域。

[0219] 可以通过包括经由同色异谱颜色校正器250(图4)的各种方法来提供时间上的颜色抖动。当确定了将被用于观察者同色异谱故障校正的颜色时，同色异谱颜色校正器250可以使用算法、颜色相关查询表或其他方法(例如从颜色抖动轨迹760内的随机选择)来确定偏移颜色，并且将抖动颜色770提供作为基于一帧或子帧的颜色噪声序列。另外，同色异谱颜色校正器250可以使用颜色噪声发生器来改变输入的图像数据或原始图像数据，所述颜色噪声发生器在通过关于所施加的颜色移位或差分的序列和量(ΔE*、Δa*、Δb*、JND、H、L)的规则所约束的有界颜色空间内伪随机生成抖动颜色770。尽管抖动颜色770可以被施加至每一帧，但是计算或图像处理要求可以通过以对于具有类似图像内容(例如场景)的帧序列的图像数据共同的方式施加改变来管理。

[0220] 在一些实施方式中，在观看由具有三个窄带基色或颜色通道的投影仪100提供的图像195的观察者60(图2)之间的观察者同色异谱故障的校正或补偿通过相组合地使用这两种方法(即，既提供补偿同色异谱校正530还利用抖动颜色770进行时间上的颜色抖动)来实现。可以将所述方法中的一种或两种方法与其他方法如前面提到的荧光屏组合使用。

[0221] 应当理解，在图7A至图7D中所示的黄绿色移位是基于使用Barco DP-1500投影仪作为用于说明本发明的示例性标准来确定的。然而，实际上，包括工作室、后期制作公司、导演、摄影师和颜色匹配师的行业参与者可以将特定显示器用作参考标准以用于确定同色异谱校正530和抖动颜色770。例如，数字投影公司(肯尼索，GA)提供了在包括后期制作公司和放映室的关键观察条件下使用的基于DLP的投影仪的“参考序列”。可以期望的是，如果不同显示器或投影仪被用作标准，同色异谱校正530和抖动颜色770可以不同。

[0222] 如由图2和图3所示出的，主要重点是，针对基于激光的数字电影投影仪的观察者而言使观察者同色异谱故障的发生减小。然而，应当理解，可以较广泛地应用用于减小观察者同色异谱故障所描述的方法。例如，对于包括住宅、特殊事件(音乐会)或博物馆(天文馆)的其他市场以及对于前屏幕或背屏幕投射几何形状，可以将该方法应用于激光投影仪。该方法特别适用于具有窄带宽或中等带宽基色的投影显示器，所述投影显示器包括使用激光、发光二极管、经过滤的发光二极管、可见光发光超级发光二极管(SLED)、灯或者其组合的显示器。本发明的方法还可以适用于其中仅一些基色或颜色通道具有窄谱带宽或中等谱带宽而其他基色具有宽谱带宽的投影显示器。此外，该方法可以更一般地应用于包括背光显示器的电子显示器，以及适合于计算机监视器、电视和视频游戏和其他市场的显示器。当采用时间上的颜色抖动方法的情况下，要求显示器可以被足够快地进行调制以支持所需的时间上的变化。

[0223] 图3的投影仪100是具有红、绿、蓝基色的三基色显示器。然而，应当理解，用于使观察者同色异谱故障减小的本发明的方法对于具有N个基色的显示器尤其是具有N>3个窄带基色的显示器而言是可扩展的。尽管使用本发明的方法的具有许多个基色如N＝20的显示器是可行的，但是具有N＝4或N＝5个窄带基色的多基色显示器特别关注于扩展可存取色域。除了扩展色域之外，具有N＝4或N＝5个窄带基色的显示器还可以提供谱颜色多样性，以减小观察者同色异谱故障，如前面所讨论的。图19示出了CIE x,y色度图320，所述CIE x,y色度图320描绘了两个示例性N＝4基色扩展色域：黄色增强的宽色域337，其包括黄基色310；以及青色增强的宽色域338，其包括青基色312。

[0224] 黄色增强的宽色域337的使用通常被认为是有价值的，这是因为黄色增强的宽色域337包括纯黄色。如前面所指出的，存在有与单色颜色的谱轨迹325非常靠近的一些天然存在的黄色。因此，包括黄基色的N＝4基色显示器可能似乎不添加如在CIE x,y色度图中看到的大的色域面积，但是在那里存在有其他颜色空间更好地表示的重要颜色。

[0225] 青色是自然界中常见且重要的颜色，其可以通过甚至许多个宽色域显示器被最低限度地支持。因此，对显示器进行增强使其具有包括青基色312的N＝4基色以提供青色增强的宽色域338可以是特别有价值的。在这样的情况下，即使这些基色是窄带源如激光，也能够通过使用所有的4基色一次或者使用3基色的不同组合在生成目标颜色(T)如青绿色时使观察者同色异谱故障减小。然而，可以利用这样的显示器使用本发明的方法(包括用于提供补偿同色异谱校正530和利用抖动颜色770进行时间上的颜色抖动的那些方法)来进一步使观察者同色异谱故障的发生或量值减小。类似地，包括黄基色和青基色的N＝5基色显示器可以在使用本发明的方法时提供另外的扩展色域并且使观察者同色异谱故障减小。

[0226] 用于减小观察者同色异谱故障的该方法的选择性应用还可能取决于使用相关环境。作为示例，电视显示器是明亮的并且通常在明亮的环境下来观看，相比于电影投影仪，通常电视显示器的峰值亮度为～2倍调光器并且电视显示器在调光器的条件下来观看。尽管这两个显示器可以在正常明视观看条件下提供可视图像，但是二者还可以在黑暗(昏暗)观看条件提供图像。这对于电影院观看尤为如此，例如在观看具有许多黑暗场景风格的影片时，在电影院里光水平可能经常进入昏暗范围内。在这样的昏暗的条件下，人视觉系统随时间而适应以增大敏感性，其中视锥细胞(颜色)敏感性减小，同时视杆细胞变得越来越重要。结果，典型地，人颜色感知剧烈地改变，其中颜色的相对感知亮度经历相对于绿色或红色光感知更偏好蓝色光感知的蓝色移位。因此，人对黄色、橙色和红色的感知变得不准确。人对蓝色和浅绿色的感知也同样如此，但是不剧烈。在Kane等人的题为“Adapting display color appearance for low luminance conditions”的共同转让的美国专利申请公开
2011/0175925中，提供了一种用于对在低亮度条件下观看的显示器进行颜色校正以向经历适应移位的人类观察者提供更好的颜色外观。该方法基于检测到的光水平和对适应的时间过程的分析来提供显示器颜色调整，但没有提供对在显示器具有窄或中等带宽基色情况下的观察者同色异谱故障的校正。本发明的同色异谱故障补偿方法可以与昏暗颜色校正方法结合使用。例如，当观看条件变得越来越昏暗时，可以修改同色异谱校正530以包括昏暗观看颜色校正。

[0227] 再次注意，已经使用本发明的将1931 CIE 2°标准观察者或1964 CIE10°标准观察者用作参考观察者的示例性实施方式呈现了各种分析结果。另外，已经使用关于20个Wyszecki和Stiles观察者的10°颜色匹配函数数据来表示一组目标观察者。自从这些数据集被发表的几十年中，所述数据偶尔被批判，但大多数通过验证，并且没有被替换。特别地，即使1931CIE 2°标准观察者与DCDM标准内的假定参考相关，并且尽管1964 CIE10°标准观察者实际上可能与电影院观看条件较相关，但是在现实中不太可能开发出完美的标准观察者模型。也许较有可能的是，可以针对能够替换WS观察者的替选的一组目标观察者来测量颜色匹配函数，或者可替选地，颜色匹配函数与电影观看条件是较相关的。作为一组目标观察者，二十个个Wyszecki和Stiles观察者表示就年龄和性别而言的合理人口统计，然而也许代表男性、白种人和年龄在16岁至50岁的人。例如，如先前所指出的，在个体之间变化的人颜色匹配函数与观察者年龄稍微相关的，由于眼睛晶状体随着年龄变黄，所以较广年龄人口统计可能是相关的。

[0228] 可以利用替选的多组参考观察者颜色匹配函数来使用本发明的方法，应当开发适当的替换物。作为示例，可以针对目标观察者如青年的人口统计子组来开发一组标准观察者颜色匹配函数和一组目标观察者颜色匹配函数，然后当显示例如观看者主要观看的内容时使用所述组标准观察者颜色匹配函数和所述组目标观察者颜色匹配函数。作为另一示例，对于遇到电影院等效观看条件的目标观察者而言一组人颜色匹配函数的测量或组合还可以计及不同的观看距离以及同时出现宽视场照明进入眼睛。综上所述，用于使观察者同色异谱故障减小的本发明的方法可以受益于针对一组或多组相关目标观察者确定附加颜色匹配函数的努力。

[0229] 要注意的是，利用窄带宽基色显示器还可能发生除了观察者同色异谱故障之外的其他视觉效果。特别地，这些视觉效果包括Helmholtz-Kohlrausch(H-K)效果和Bezold–Brücke(B-B)效果。H-K效果描述了在人体验靠近谱轨迹325的高度饱和的光时可能发生的感知亮度变化，而B-B效果描述了人在观看特定波长的明亮光线时可以体验到的感知色调变化。例如，由于B-B效果，高强度长波长红光(如660nm)可以表现为用黄色着色。这些效果将通常对电影院的影响最小，这归因于典型的光水平、观看者距屏幕的位置以及典型的图像颜色内容。基色的波长或带宽也可能影响这些效应的发生。然而，在观看提供具有大面积的具有鲜艳饱和颜色的图像内容的高亮度显示器时较有可能出现这些影响。尽管这样的条件往往对于颜色观看而言不太关键，但是同样对这些效果进行校正的本发明的同色异谱观察者故障减小方法或者它们的变型根据情况也可以适于这些观看条件。例如，当所显示的图像内容包括较大图像面积并具有刺激H-K效果的谱颜色时，可以通过局部修改有效亮度或所显示色域来校正颜色信号。

[0230] 用于实施本发明的计算机程序产品可以包括一个或更多个非暂态的有形的计算机可读存储介质，例如磁存储介质，例如磁盘(如软盘)或磁带；光存储介质，例如光盘、光带或机器可读条形码；固态电子存储器件，例如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)；或用于存储计算机程序的任何其他物理设备或介质，其中所述计算机程序具有用于控制一个或更多个计算机实践根据本发明的方法的指令。

[0231] 部件列表

[0232] 50       电影院

[0233] 60       观察者

[0234] 100      投影仪

[0235] 110b     蓝色照明组件

[0236] 110g     绿色照明组件

[0237] 110r     红色照明组件

[0238] 115      照明光

[0239] 120b     蓝色激光光源

[0240] 120g     绿色激光光源

[0241] 120r     红色激光光源

[0242] 140      照明光学器件

[0243] 145      照明镜头

[0244] 150      光积分器

[0245] 155      反射镜

[0246] 160      组合器

[0247] 162      第一组合器

[0248] 164      第二组合器

[0249] 170      空间光调制器

[0250] 175      图像光

[0251] 180      成像光学器件

[0252] 185      光轴

[0253] 190      显示面

[0254] 195      图像

[0255] 200      数据路径

[0256] 210      图像文件包

[0257] 220      数据输入接口

[0258] 230      数据解密

[0259] 235      数据解压

[0260] 240     图像处理器

[0261] 245      图像校正器

[0262] 250      同色异谱颜色校正器

[0263] 260      帧缓冲器

[0264] 265      调制器时序控制

[0265] 300      颜色匹配函数

[0266] 300a     CIE 2°颜色匹配函数

[0267] 300b     CIE 10°颜色匹配函数

[0268] 310      黄基色

[0269] 312      青基色

[0270] 320      CIE x,y色度图

[0271] 325      谱轨迹

[0272] 327      紫色的线

[0273] 330      宽带色域

[0274] 331      红基色

[0275] 332      绿基色

[0276] 333      蓝基色

[0277] 335      激光基色域

[0278] 337      黄色增强的宽色域

[0279] 338      青色增强的宽色域

[0280] 340      白色颜色坐标

[0281] 342      天蓝色颜色坐标

[0282] 344      草绿色颜色坐标

[0283] 346      肤色颜色坐标

[0284] 350      色度差图

[0285] 352      平均色度差

[0286] 355      平均颜色移位

[0287] 358      内色域

[0288] 360      过渡区

[0289] 362      扩展色域区

[0290] 370      目标色度差

[0291] 400      电影投影仪谱

[0292] 410      数字电影投影仪谱

[0293] 420      激光投影仪谱

[0294] 422      红基色

[0295] 424      绿激光基色

[0296] 426      蓝激光基色

[0297] 432      Thornton红激光基色

[0298] 434      Thornton绿激光基色

[0299] 436      Thornton蓝激光基色

[0300] 440      颜色管理方法

[0301] 442      颜色校正方法

[0302] 444      颜色校正方法

[0303] 446      颜色管理方法

[0304] 448      颜色校正方法

[0305] 450      输入颜色值

[0306] 451      输入设备模型

[0307] 452      独立于设备的颜色值

[0308] 453      逆输出设备模型

[0309] 454      输出颜色值

[0310] 455      组合颜色变换

[0311] 456      逆输出设备模型

[0312] 457      输出颜色值

[0313] 460      同色异谱校正变换

[0314] 461      经校正的独立于设备的颜色值

[0315] 462      经校正的输出颜色值

[0316] 463      组合同色异谱校正变换

[0317] 465      同色异谱校正变换

[0318] 466      复合同色异谱校正变换

[0319] 467      复合同色异谱校正变换

[0320] 500      输入颜色XYZ

[0321] 502      宽带基色

[0322] 504      窄带基色

[0323] 506      确定宽带谱步骤

[0324] 508      宽带谱

[0325] 510      确定窄带谱步骤

[0326] 512      窄带谱

[0327] 514      目标观察者颜色匹配函数

[0328] 516      确定感知颜色步骤

[0329] 518      目标观察者感知宽带颜色

[0330] 520      确定感知颜色步骤

[0331] 522      目标观察者感知窄带颜色

[0332] 524      确定感知颜色移位步骤

[0333] 526      目标观察者感知颜色移位

[0334] 528      确定同色异谱校正步骤

[0335] 530      同色异谱校正

[0336] 540      感知颜色移位确定方法

[0337] 545      匹配颜色确定方法

[0338] 550      输入颜色

[0339] 552      确定宽带谱步骤

[0340] 554      确定匹配颜色

[0341] 556      匹配输出颜色

[0342] 558      确定同色异谱校正

[0343] 560      感知颜色移位曲线

[0344] 562      输入颜色坐标

[0345] 564      离群颜色向量

[0346] 565      目标观察者颜色向量

[0347] 566      平均观察者颜色向量

[0348] 568      平均颜色向量

[0349] 570      感知颜色移位曲线

[0350] 575      颜色向量

[0351] 580      感知颜色差异图

[0352] 585      目标色域

[0353] 590      颜色差异等高线

[0354] 600      同色异谱故障补偿方法

[0355] 605      同色异谱校正数据

[0356] 610      输入颜色

[0357] 615      内部常规色域测试

[0358] 620      施加完全同色异谱校正步骤

[0359] 625      内部过渡区测试

[0360] 630      应用部分同色异谱校正步骤

[0361] 635      过渡函数

[0362] 640      不施加同色异谱校正步骤

[0363] 650      连续性函数

[0364] 660      经校正的输出颜色

[0365] 670      线性过渡函数

[0366] 675      S形过渡函数

[0367] 700      帧

[0368] 705      帧接通时间

[0369] 710      帧时间

[0370] 725      消隐时间

[0371] 730      子帧

[0372] 735      子帧接通时间

[0373] 750      目标颜色

[0374] 751      白色目标颜色

[0375] 752      天蓝色目标颜色

[0376] 753      草绿色目标颜色

[0377] 754      肤色目标颜色

[0378] 760      颜色抖动轨迹

[0379] 762、764、766    抖动颜色

[0380] 770    抖动颜色

[0381] 771、772、773、774   颜色抖动轨迹