胡 猛，張文勝，李維善，楊志超，韓 東，王虹達(dá)

（1.河北省數(shù)字影像裝備與數(shù)字顯示技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 秦皇島 066000；2.秦皇島美視達(dá)視聽(tīng)檢測(cè)技術(shù)有限公司，河北 秦皇島 066000；3.秦皇島視聽(tīng)機(jī)械研究所有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引 言

色彩還原是監(jiān)控/攝像鏡頭的關(guān)鍵性能指標(biāo)，用來(lái)描述在不同色溫條件下，在顯示設(shè)備上真實(shí)還原圖像景物各種色彩的能力[1]。在《信息技術(shù) 緊縮嵌入式攝像頭通用規(guī)范》（GB/T 36480—2018）中6.4.5 部分、《安全防范視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)通用技術(shù)要求》（GA/T 1127-2013）中5.3.1.4 部分、《車(chē)載視頻行駛記錄系統(tǒng)》（GB/T 38892—2020）中5.4.11 部分的鏡頭標(biāo)準(zhǔn)中，均有對(duì)色彩還原的定義和對(duì)測(cè)試方法的描述，可見(jiàn)色彩還原參數(shù)在鏡頭領(lǐng)域的作用[2-3]。

新一代超高清（Ultra High Definition，UHD）顯示標(biāo)準(zhǔn)BT.2020 對(duì)新一代顯示技術(shù)產(chǎn)品（激光投影產(chǎn)品）規(guī)定了各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，指明了新一代激光投影顯示技術(shù)的發(fā)展方向：分辨率由4K 逐漸向8K 過(guò)渡，色彩深度由8 bits 提升到10 bits 或12 bits，色域覆蓋率達(dá)到人眼可識(shí)別自然界色彩范圍的70%以上。我國(guó)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃明確指出將在超高清大色域激光顯示關(guān)鍵參數(shù)評(píng)價(jià)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)研究方面開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究[4]。

色彩還原是顯示設(shè)備準(zhǔn)確顯示出圖片顏色并與原圖一致的度量標(biāo)準(zhǔn)。色彩還原能力越強(qiáng)，色彩還原度越高，顯示的色彩就越準(zhǔn)確，視覺(jué)效果也就越優(yōu)秀。數(shù)碼影像飛速發(fā)展，對(duì)于影像色彩的要求越來(lái)越高。對(duì)于普通的用戶(hù)來(lái)講，觀看高清電影時(shí)，投影顯示的色彩還原能力，也很大程度上影響到電影的觀感效果[5]。

本文依據(jù)監(jiān)控/攝像鏡頭測(cè)試中的經(jīng)驗(yàn)，將用來(lái)描述鏡頭還原圖像成像色彩能力的色彩還原技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用于激光投影顯示參數(shù)評(píng)價(jià)中。激光投影的色彩還原能夠有效地反映投影顯示成像的色彩能力，豐富了激光投影顯示的評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)響應(yīng)了國(guó)家對(duì)新一代激光顯示參數(shù)相關(guān)技術(shù)研究的號(hào)召[6]。

1 方法介紹

以《信息技術(shù) 緊縮嵌入式攝像頭通用規(guī)范》（GB/T 36480—2018）標(biāo)準(zhǔn)為例，色彩還原在監(jiān)控/攝像鏡頭測(cè)試的方法是：在標(biāo)準(zhǔn)光源照明條件下，使用鏡頭對(duì)愛(ài)色麗標(biāo)準(zhǔn)24 色卡進(jìn)行拍攝，測(cè)試圖卡占整個(gè)取景視場(chǎng)面積的50%～70%且處于中心區(qū)域，拍攝后將所拍攝圖像輸入計(jì)算機(jī)。選取24 個(gè)色塊，每個(gè)色塊中截取的面積不小于30%，分別測(cè)出所截圖像色塊的R、G、B 值并換算到CIEL*a*b*色彩空間，再求各色塊對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)24 色卡中L*a*b*的ΔL*、Δa*、Δb*值如式（1）、式（2）、式（3）所示，然后代入式（4）求出24 色塊中每色塊的色彩還原ΔE*a*b*。

式中：L*、a*、b*為標(biāo)準(zhǔn)24 色卡對(duì)應(yīng)的CIEL*a*b*標(biāo)準(zhǔn)值；、、為計(jì)算得到的CIEL*a*b*值。

激光投影顯示色彩還原實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括色彩照度計(jì)CL-500A，愛(ài)色麗標(biāo)準(zhǔn)24 色投影圖像以及投影機(jī)測(cè)試用13 孔投影板。激光投影顯示色彩還原測(cè)試如圖1 所示，具體測(cè)試方法如下。

圖1 色彩還原測(cè)試示意圖

（1）激光投影機(jī)開(kāi)機(jī)預(yù)熱30 min，確保投影畫(huà)面穩(wěn)定。

（2）激光投影機(jī)投射畫(huà)面中心與色彩照度計(jì)中心在同一水平面上。

（3）按照愛(ài)色麗標(biāo)準(zhǔn)24 色順序，逐一切換投影圖像。使用色彩照度計(jì)的測(cè)量軟件測(cè)量投影圖像的X、Y、Z的值。

（4）將X、Y、Z的值轉(zhuǎn)換成CIEL*a*b*色彩空間對(duì)應(yīng)的值。

式中：Xn、Yn、Zn為CIE 標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值。

（5）將各自轉(zhuǎn)換的值與24 色色彩圖像CIEL*a*b*標(biāo)準(zhǔn)值求出色彩還原ΔE*a*b*，參照式（1）—式（4）。

（6）計(jì)算所有ΔE*a*b*的總和，除以24，求出平均色彩還原誤差，即為激光投影顯示的色彩還原能力。核心代碼如下。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)選取3 款不同廠家、不同型號(hào)的投影機(jī)作為檢測(cè)樣本。將三款投影機(jī)樣本編號(hào)為樣品1、樣品2 和樣品3。市場(chǎng)價(jià)值方面，樣品1 ＞樣品3 ＞樣品2。按照激光投影顯示色彩還原具體測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，3 款樣品測(cè)試采用同一款色彩照度計(jì)，設(shè)備型號(hào)為CL-500A，設(shè)備編號(hào)G-12。3 款樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 激光投影顯示色彩還原實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，各樣品的色彩還原能力符合樣品的市場(chǎng)價(jià)值和色彩能力；應(yīng)用色彩還原，能夠真實(shí)反映激光投影顯示還原圖像色彩的能力，在評(píng)價(jià)激光投影顯示時(shí)具有一定參考價(jià)值。

3 結(jié) 語(yǔ)

色彩還原反映了設(shè)備還原圖像色彩的能力，是顯示設(shè)備的關(guān)鍵性能指標(biāo)。在激光投影顯示領(lǐng)域，關(guān)于色彩還原的定義和具體測(cè)試方法尚比較欠缺，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也未提及這一概念。本文基于監(jiān)控/攝像鏡頭中色彩還原的概念和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地將色彩還原應(yīng)用到激光投影顯示中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，色彩還原能夠真實(shí)地反映激光投影顯示還原圖像色彩的能力，在評(píng)價(jià)激光投影顯示的色彩能力方面具有一定的參考價(jià)值，同時(shí)為檢測(cè)中心和標(biāo)準(zhǔn)化工作提供了新的角度，可以在以后的工作中進(jìn)行深入的研究。

色彩還原評(píng)價(jià)方法的研究，對(duì)高清投影顯示設(shè)備的良性發(fā)展起到推動(dòng)作用。色彩還原指標(biāo)的逐步應(yīng)用和被用戶(hù)認(rèn)可，將極大推動(dòng)投影設(shè)備生產(chǎn)廠家在這方面的技術(shù)投入，用戶(hù)的投影顯示觀感會(huì)不斷提升。