Lab 的多投影顏色校正及亮度融合技術(shù)

侯培國(guó)，張 錚，宋 濤，3，祁繼輝

（1. 燕山大學(xué) 電氣工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2. 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 066004；3. 秦皇島視聽(tīng)機(jī)械研究所，河北 秦皇島 066004）

1 引 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，多投影系統(tǒng)作為虛擬現(xiàn)實(shí)和實(shí)體結(jié)合的代表，在性能和顯示技術(shù)上也需要不斷提高，人們對(duì)多投影顯示畫(huà)面營(yíng)造的沉浸感、真實(shí)度也有了越來(lái)越高的要求。不同型號(hào)或者同種型號(hào)設(shè)置內(nèi)部參數(shù)不同的投影儀以及光照強(qiáng)度和投影幕顏色分布不均勻等外界條件必然會(huì)導(dǎo)致同一張圖像對(duì)應(yīng)不同投影儀顯示畫(huà)面顏色不一致的問(wèn)題［1］。

近年來(lái)，在多投影顏色校正方面的研究工作有許多。Wang 等人［2］綜合考慮了投影機(jī)的特性、顯示表面的光學(xué)特性以及屏幕與投影機(jī)之間的相對(duì)距離，使用參數(shù)模型將投影圖像映射到公共可實(shí)現(xiàn)響應(yīng)空間，以獲得顏色一致的輸出。Christian 等人［3］處理交互反射、投影儀黑度以及場(chǎng)景中的環(huán)境光等各種物理雜散光的效果，通過(guò)增加一個(gè)全局優(yōu)化步驟來(lái)增強(qiáng)投影效果。但是以上兩種方法在外界光照強(qiáng)度變化的條件下無(wú)法固定參數(shù)來(lái)保證顏色校正結(jié)果的穩(wěn)定性。Petar 等 人［4］把RGB 顏 色 空 間 轉(zhuǎn) 換 至CIEXYZ 與Lab 顏色空間進(jìn)行建模從而確定參數(shù)，但并沒(méi)有對(duì)色度與亮度的不同階段進(jìn)行分段校正來(lái)保證顏色校正在算法上的靈活性。針對(duì)重疊區(qū)域亮度過(guò)亮的問(wèn)題，Chen 等人［5］提出了改進(jìn)的邊緣融合算法，以消除光照區(qū)域融合的邊緣，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，最后加入Gamma 算子進(jìn)一步校正像素亮度，通過(guò)信噪比降低了投影儀色差的輸出，但不能保證每個(gè)階段的顏色強(qiáng)度具備相同的校正參數(shù)，從而引起亮度調(diào)節(jié)的局限性。Xue 等人［6］在相鄰?fù)ǖ乐g進(jìn)行特征圖像投影，根據(jù)采集到的顏色信息計(jì)算顏色模板，應(yīng)用于一個(gè)通道的視頻幀中，從而消除由于不同投影燈問(wèn)題而引起的色差。最后，使用平滑亮度衰減函數(shù)來(lái)衰減相鄰?fù)ǖ乐g重疊區(qū)域中出現(xiàn)的高光。Marcel 等人［7］通過(guò)利用立體圖像對(duì)的顏色相似性，可以提高基于LUT 的顏色校正方法的緩存效率。以上兩種方法在實(shí)施上都有太多的不確定因素，受環(huán)境光照影 響 過(guò) 大。Shunichi 等 人［8］通 過(guò)RGB 和XYZ 顏色空間的雙向轉(zhuǎn)換，校正投影儀顏色的不均勻性。劉劍超等人［9］也通過(guò)RGB 至CIE-XYZ 的空間轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行顏色校正，但參數(shù)之間存在著彼此制約，給顏色校正帶來(lái)很大的局限性。吳金吉等人［10］提出一種基于亮度均衡的全局閾值融合算法來(lái)保證投影顯示畫(huà)面整體的亮度一致性，但并沒(méi)有對(duì)色度方面進(jìn)行過(guò)多研究。

針對(duì)多投影儀陣列所造成的投影顯示畫(huà)面之間顏色不一致以及投影重疊區(qū)域亮度過(guò)大的問(wèn)題，本文提出了基于Lab 的顏色校正和亮度融合方法。通過(guò)三次B 樣條曲線(xiàn)模型建立起原圖像和投影顯示圖像的L、a、b 三個(gè)通道的轉(zhuǎn)換關(guān)系，完成亮度、色度的單獨(dú)校正。采用衰減函數(shù)與改進(jìn)的伽馬校正對(duì)重疊區(qū)域的圖像的L 通道進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)化亮度融合結(jié)果。

2 基于Lab 空間的顏色校正

2.1 Lab 顏色空間

2.1.1 Lab 顏色空間概述

Lab 顏色空間是一種設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色模型，也是一種基于生理特征的顏色模型，即一種用數(shù)字化的方法來(lái)描述人的視覺(jué)感應(yīng)的顏色空間。在Lab 顏色空間中，每個(gè)像素的顏色用一個(gè)亮度分量（L）和兩個(gè)色度分量（a，b）表示，L 分量取值范圍是［0，100］，a，b分量取值范圍是［－128，127］。其中，a包括的顏色是從綠色到灰色再到紅色；b是從藍(lán)色到灰色再到黃色。Lab 色彩空間不僅有效地將圖像的亮度度信息和色度信息分離，而且基本消除了各顏色分量之間的強(qiáng)相關(guān)性，可以分別對(duì)圖像的三個(gè)通道進(jìn)行獨(dú)立的處理，而不需要修改另外兩個(gè)通道的信息，從而不會(huì)影響原圖像的自然效果。

2.1.2 Lab 與RGB 的顏色空間轉(zhuǎn)換關(guān)系

Lab 顏色空間比RGB 顏色空間色域?qū)?，故Lab 顏色空間可以表示RGB 顏色空間能夠描述的全部色彩信息。RGB 顏色空間到Lab 顏色空間轉(zhuǎn)換不能直接進(jìn)行，要借助XYZ 顏色空間，把RGB 顏色空間轉(zhuǎn)換到XYZ 顏色空間，再把XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到Lab 顏色空間。

RGB 顏色空間轉(zhuǎn)換到XYZ 顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式如式（1）所示：

2.2 顏色校正響應(yīng)函數(shù)

2.2.1 三次B 樣條曲線(xiàn)模型

B樣條曲線(xiàn)具有連續(xù)性、光滑性、局部分段性和幾何不變性等優(yōu)良性質(zhì)。B 樣條曲線(xiàn)是分段曲線(xiàn)，每一段參數(shù)取值范圍都是［0，1］，故可通過(guò)修改某一控制點(diǎn)改變?cè)摽刂泣c(diǎn)相鄰的曲線(xiàn)形狀，而不影響遠(yuǎn)處的曲線(xiàn)形狀，從而可實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)的局部修改。而且可以在B 樣條曲線(xiàn)中插入更多節(jié)點(diǎn)來(lái)獲得更多控制點(diǎn)，從而使被影響的區(qū)域被限制在很窄的區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線(xiàn)形狀更加精細(xì)的調(diào)節(jié)。仿射不變性適用于B 樣條曲線(xiàn)。如果對(duì)B-樣條曲線(xiàn)應(yīng)用一個(gè)仿射或幾何變換，得到的結(jié)果可以從它的控制點(diǎn)的仿射像構(gòu)建得到。因此我們可以對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行變換，建立變換前后的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

三次的B 樣條曲線(xiàn)模型可以分段表示，每一段可通過(guò)四個(gè)控制點(diǎn)改變曲線(xiàn)形狀，三次m＋1段B 樣條曲線(xiàn)模型如式（3）所示：

連接所有節(jié)點(diǎn)Pi，3(t)，所組成的整條曲線(xiàn)就是三次B 樣條曲線(xiàn)。

文獻(xiàn)［11］采用了三次B 樣條曲線(xiàn)對(duì)RGB 空間構(gòu)建顏色傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，R，G，B 三個(gè)通道的顏色強(qiáng)度范圍均為［0，255］，有效解決了投影顯示畫(huà)面彼此的色差，以三次B 樣條曲線(xiàn)對(duì)邊緣融合函數(shù)進(jìn)行仿真，殘差不超過(guò)5%。但是，由于投影儀自身性質(zhì)，RGB 三通道的顏色強(qiáng)度是相互干擾的，三次B 樣條曲線(xiàn)是對(duì)R，G，B 三個(gè)顏色通道進(jìn)行分別校正，不能解決顏色通道之間相互影響的問(wèn)題。

2.2.2 Lab 空間的顏色響應(yīng)函數(shù)

本文采用多通道投影系統(tǒng)，各投影儀的顯示畫(huà)面之間存在顏色差異。為得到顏色一致、真實(shí)感強(qiáng)的拼接畫(huà)面，需要對(duì)每個(gè)投影進(jìn)行顏色校正。投影儀的顏色校正是通過(guò)求取計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的原圖像和對(duì)應(yīng)投影儀顯示圖像的顏色強(qiáng)度映射關(guān)系并對(duì)原圖像進(jìn)行顏色預(yù)扭曲來(lái)完成的。

基于Lab 顏色空間的投影圖像顏色校正，需要分別求取各通道顏色響應(yīng)函數(shù)，用OpenCV 分別生成L，a，b 三個(gè)通道的圖像顏色樣本集合。L，a，b 三個(gè)通道在OpenCV 上的取值范圍不同于理論值，在OpenCV 上的取值范圍均為［0，255］。三個(gè)通道樣本集生成過(guò)程相同，以L(fǎng) 通道為例，用OpenCV 生成L 通道顏色強(qiáng)度分別為0，15，30，45，…，210，225，240，255，a，b 通道顏色強(qiáng)度值均為128 的18 張圖像，即為L(zhǎng) 通道顏色強(qiáng)度樣品集，記為PI(t)，a，b 通道樣本集合的生成方式與L 通道樣本集的生成方式相同。分別用各投影儀將L，a，b 三個(gè)通道各自的18 張圖像單獨(dú)投影至屏幕，并用相機(jī)依次拍攝投影顯示畫(huà)面，計(jì)算照片內(nèi)投影顯示畫(huà)面的顏色強(qiáng)度平均值，以此作為實(shí)際顏色強(qiáng)度值，該集合記為PC(t)。

各通道投影顏色響應(yīng)函數(shù)是非線(xiàn)性的，采用三次B 樣條曲線(xiàn)模型來(lái)表示，通過(guò)原圖像樣本的顏色強(qiáng)度值集合PI(t)和投影顯示畫(huà)面樣本的實(shí)際顏色強(qiáng)度值集合PC(t)建立對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系，可求解出三次B 樣條曲線(xiàn)響應(yīng)函數(shù)，原圖像與攝像空間內(nèi)投影顯示畫(huà)面的顏色強(qiáng)度轉(zhuǎn)換關(guān)系如式（5）所示：

其中：PI，PI(t)為原圖像該通道顏色強(qiáng)度值；PC(t)為攝像空間內(nèi)投影顯示畫(huà)面該通道的實(shí)際強(qiáng)度值；B為三次B 樣條曲線(xiàn)的顏色響應(yīng)函數(shù)。

用以上同樣方法分別求取各投影儀的L，a，b三個(gè)通道的顏色響應(yīng)函數(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的原圖像進(jìn)行顏色預(yù)扭曲，完成顏色校正。

2.2.3 原圖像的顏色預(yù)扭曲

對(duì)于多通道投影系統(tǒng)，不同投影儀對(duì)應(yīng)的顯示畫(huà)面在亮度和色度上必然存在不同的范圍。因此，比較多個(gè)投影儀在亮度及色度的最小顯示顏色強(qiáng)度值，選出最大值L；再比較多個(gè)投影儀在亮度及色度的最大顯示顏色強(qiáng)度值，選出最小值H。設(shè)[L，H]為每個(gè)投影儀對(duì)應(yīng)顯示畫(huà)面顏色強(qiáng)度的目標(biāo)范圍，即公共顏色區(qū)域。對(duì)于像素點(diǎn)顏色強(qiáng)度范圍為［0，255］的原圖像，對(duì)應(yīng)顯示畫(huà)面的顏色強(qiáng)度范圍相對(duì)較小，則對(duì)于原圖像的輸入顏色強(qiáng)度K，其顯示畫(huà)面的目標(biāo)顏色強(qiáng)度Y(K)的表達(dá)式如式（6）所示：

其中：I0為原圖像所有像素點(diǎn)的RGB 顏色強(qiáng)度集合；[Rm，n，Gm，n，Bm，n]為 原 圖 像 第（m＋1）×（n＋1）個(gè)像素點(diǎn)的RGB 顏色強(qiáng)度。

原圖像經(jīng)過(guò)顏色預(yù)扭曲后，RGB 顏色強(qiáng)度集合如式（8）所示：

其中：I為顏色預(yù)扭曲后所有像素點(diǎn)的RGB 顏色強(qiáng)度集合；[T]為RGB 到XYZ 顏色空間的轉(zhuǎn)換矩陣；F為XYZ 到Lab 顏色空間的轉(zhuǎn)換函數(shù)；Y為輸入顏色強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的目標(biāo)顏色強(qiáng)度；B為三次B 樣條曲線(xiàn)的顏色響應(yīng)函數(shù)。

3 基于Lab 空間的邊緣亮度融合

3.1 衰減函數(shù)與伽馬校正

多個(gè)投影儀共同投影，會(huì)產(chǎn)生投影重疊區(qū)域，重疊區(qū)域亮度會(huì)高于非重疊區(qū)域，形成亮度帶，所以需要對(duì)重疊區(qū)域進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，保證重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域亮度一致性以及平滑過(guò)渡。

為了消除亮度帶，使畫(huà)面重疊區(qū)域亮度平滑過(guò)渡，所以采用衰減函數(shù)和伽馬校正對(duì)重疊區(qū)域進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。選取的衰減函數(shù)如式（9）所示：

其中：t為像素在歸一化前的水平橫坐標(biāo)；X0為重疊區(qū)域外邊界橫坐標(biāo)；X1為重疊區(qū)域內(nèi)邊界橫坐標(biāo)。

通常，p=3 時(shí)亮度衰減曲線(xiàn)較為平滑，若取a=0.5，兩個(gè)投影顯示畫(huà)面在同一水平坐標(biāo)處的衰減權(quán)值相加為1。

理論上，重疊區(qū)域像素的顏色強(qiáng)度值乘上衰減函數(shù)之后，重疊區(qū)域亮度與非重疊區(qū)域是一致的，無(wú)明顯差異。但是，由于投影儀并不是將輸入的顏色信息完全線(xiàn)性地投射到屏幕上，而是產(chǎn)生了非線(xiàn)性變化，使得重疊區(qū)域水平中央處要比周邊區(qū)域暗，需要提高a的值。

但是，a的值提高后，衰減函數(shù)曲線(xiàn)在t=0.5處不再平滑。

針對(duì)這一問(wèn)題，采用衰減函數(shù)對(duì)重疊區(qū)域像素進(jìn)行調(diào)節(jié)后還需進(jìn)行伽馬校正，加入伽馬校正后重疊區(qū)域的衰減函數(shù)如式（11）所示：

其中：γ為伽馬系數(shù)。

由圖1 可知，衰減函數(shù)與伽馬校正的融合能在保證亮度融合函數(shù)曲線(xiàn)平滑性的前提上調(diào)節(jié)重疊區(qū)域的亮度。

圖1 不同邊緣亮度調(diào)節(jié)函數(shù)曲線(xiàn)Fig.1 Different edge brightness adjustment function curves

3.2 Lab 空間的亮度融合函數(shù)

在RGB 顏色空間進(jìn)行亮度融合，需要對(duì)R，G，B 三個(gè)通道分別進(jìn)行亮度衰減和伽馬校正，而在Lab 顏色空間上進(jìn)行亮度融合，由于Lab 顏色空間亮度和色度分開(kāi)表示的特性，只有L 通道儲(chǔ)存亮度信息，故只需對(duì)L 通道進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。

用各投影儀將L 通道顏色強(qiáng)度樣品集LP依次投影至屏幕，L 通道上的18 張圖像的投影顯示畫(huà)面存在彼此重疊區(qū)域，設(shè)p=3 且a=0.5，γ值根據(jù)不同的L 值進(jìn)行設(shè)定。在攝像空間內(nèi)確定投影畫(huà)面重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域各自的L 均值，γ根據(jù)二者的L 均值進(jìn)行調(diào)整，直至攝像空間內(nèi)重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的L 均值相差低于設(shè)定的閾值，L 通道的該顏色強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的γ值便得以確定。根據(jù)攝像空間內(nèi)重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的亮度值比較，對(duì)L 通道的18 張圖像分別選取各自的伽馬系數(shù)，根據(jù)每一個(gè)L 值對(duì)應(yīng)的伽馬系數(shù)構(gòu)建三次B 樣條曲線(xiàn)來(lái)確定不同亮度值各自的伽馬系數(shù)，如式（12）所示：

其中：LP為L(zhǎng) 通道樣本亮度輸入值的集合；γL為L(zhǎng) 通道樣本對(duì)應(yīng)伽馬系數(shù)的集合；BS是輸入亮度值與對(duì)應(yīng)伽馬系數(shù)的三次B 樣條曲線(xiàn)關(guān)系式。

設(shè)圖像重疊區(qū)域像素點(diǎn)的原RGB 顏色強(qiáng)度為[R'0，G'0，B'0]，其亮度融合函數(shù)如式（13）所示：

其中：FL為XYZ 到Lab 顏色空間L 通道的轉(zhuǎn)換函數(shù)。

設(shè)圖像重疊區(qū)域像素點(diǎn)經(jīng)亮度調(diào)節(jié)后的RGB 顏色強(qiáng)度為[R'，G'，B']，其表達(dá)式如式（14）所示：

4 實(shí)驗(yàn)與分析

4.1 顏色校正結(jié)果

4.1.1 Lab 與RGB 的 比 較 結(jié) 果

為了驗(yàn)證投影圖像在Lab 顏色空間的校正效果要強(qiáng)于RGB，本文先用一臺(tái)投影儀對(duì)投影圖像進(jìn)行投影，對(duì)每一顏色通道輸入不同的強(qiáng)度值，在攝像空間內(nèi)檢測(cè)其他顏色通道強(qiáng)度值的變化情況。RGB 顏色空間中的每個(gè)顏色通道樣本集合依次投影至屏幕，其他兩個(gè)顏色通道在輸入值不變的條件下所顯示的輸出值變化波動(dòng)如圖2所示。

圖2 RGB 顏色空間的輸出強(qiáng)度變化波動(dòng)Fig.2 The output strength of RGB color space fluctuates

Lab 顏色空間中的每個(gè)顏色通道樣本集合依次投影至屏幕，其他兩個(gè)顏色通道在輸入值不變的條件下所顯示的輸出值變化波動(dòng)如圖3 所示。

圖3 Lab 顏色空間的輸出強(qiáng)度變化波動(dòng)Fig.3 Output strength of Lab color space fluctuates

在顏色通道輸入值不變時(shí)，以全部樣本輸出的平均值作為變化波動(dòng)的零點(diǎn)，由圖2 和圖3 可以得出，Lab 顏色空間的輸出強(qiáng)度變化波動(dòng)明顯要弱于RGB，即Lab 某一顏色通道的輸入值變化時(shí)，其余兩個(gè)顏色通道輸入值為定值所對(duì)應(yīng)的輸出值跟RGB 相比受變化輸入值影響較小。

Lab 與RGB 的輸出變化波動(dòng)比較結(jié)果如表1所示。

表1 Lab 與RGB 的輸出變化波動(dòng)比較結(jié)果Tab.1 The output fluctuation of Lab and RGB is compared

由表1 中輸出顏色強(qiáng)度變化波動(dòng)的最大相差絕對(duì)值與樣本校準(zhǔn)差可知，Lab 空間的投影顯示畫(huà)面顏色強(qiáng)度要比RGB 空間的顏色強(qiáng)度穩(wěn)定。由此證明相對(duì)于RGB 空間，在Lab 空間進(jìn)行顏色校正更具備可行性。

4.1.2 多通道投影圖像顏色校正效果圖

兩臺(tái)型號(hào)相同的投影儀連接同一臺(tái)電腦主機(jī)，采用雙通道投影系統(tǒng)將畫(huà)面顯示在墻壁上，顏色校正前后的投影顯示畫(huà)面如圖4 所示。

圖4 雙通道投影系統(tǒng)顏色校正前后的投影顯示畫(huà)面Fig.4 Projection display before and after color correction in dual channel projection system

為了證明基于Lab 顏色校正的準(zhǔn)確性，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)［11］所設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行對(duì)比，其中文獻(xiàn)［11］在RGB 空間進(jìn)行顏色校正。

依次生成顏色強(qiáng)度值不等的圖像樣本，分別用文獻(xiàn)［11］的方法與本文的方法進(jìn)行顏色校正，比較在所有樣本中兩個(gè)投影顯示畫(huà)面彼此的顏色強(qiáng)度差異平均值。兩種方法分別校正后顏色強(qiáng)度差異平均值的比較結(jié)果如表2 所示。

由表2 可知，相對(duì)于文獻(xiàn)［11］的方法，本文的方法對(duì)投影圖像進(jìn)行顏色校正后，兩個(gè)投影顯示畫(huà)面的顏色強(qiáng)度差異在R 通道減少了5.75，在G通道減少了4.82，在B 通道減少了7.02，在L 通道減少了4.14，在a 通道減少了2.41，在b 通道減少了2.44。

表2 顏色校正后顏色強(qiáng)度差異的比較結(jié)果Tab.2 Comparison of color intensity differences after color correction

基于Lab 的四通道CAVE 系統(tǒng)顏色校正結(jié)果如圖5 所示。

圖5 基于Lab 的四通道CAVE 系統(tǒng)顏色校正結(jié)果Fig.5 Color correction results of FOUR-channel CAVE system based on Lab

4.2 亮度融合結(jié)果

不同函數(shù)進(jìn)行雙通道投影圖像的邊緣亮度調(diào)節(jié)效果圖如圖5 所示。

圖6（a）的重疊區(qū)域明顯存在一條暗紋，圖6（b）的重疊區(qū)域明顯存在亮度突變，圖6（c）的重疊區(qū)域亮度相對(duì)平滑，與非重疊區(qū)域的亮度相差較小。

圖6 不同函數(shù)進(jìn)行雙通道投影圖像的邊緣亮度調(diào)節(jié)效果圖Fig.6 Effect maps of edge brightness adjustment of dual channel projection image with different functions

在Lab 顏色空間中B 樣條曲線(xiàn)與伽馬校正融合的亮度調(diào)節(jié)前后比較如圖7 所示。

圖7 B 樣條曲線(xiàn)與伽馬校正融合亮度調(diào)節(jié)前后值的比較Fig.7 Comparison of b-spline curve and gamma correction fusion before and after brightness adjustment

為了驗(yàn)證在Lab 顏色空間將B 樣條曲線(xiàn)與伽馬校正融合的亮度調(diào)節(jié)方法的準(zhǔn)確性，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)［12］所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行比較，其中文獻(xiàn)［12］在RGB 顏色空間對(duì)所有的顏色強(qiáng)度賦予同一個(gè)伽馬系數(shù)。

依次生成顏色強(qiáng)度值不等的圖像樣本，分別采用這兩種方法進(jìn)行邊緣亮度融合，對(duì)所有圖像樣本的重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域每一個(gè)顏色通道的強(qiáng)度平均值差異進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表3所示。

表3 邊緣亮度調(diào)節(jié)后顏色強(qiáng)度差異的比較結(jié)果Tab.3 Comparison of color intensity differences after edge brightness adjustment

由表3 可知，相對(duì)于文獻(xiàn)［12］的方法，本文的方法對(duì)投影圖像進(jìn)行邊緣亮度調(diào)節(jié)后，兩個(gè)投影顯示畫(huà)面重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的顏色強(qiáng)度差異在R 通道減少了5.48，在G 通道減少了8.02，在B 通道減少了6.74，在L 通道減少了6.12，在a通道減少了4.64，在b 通道減少了3.47。

在Lab 顏色空間中B 樣條曲線(xiàn)與伽馬校正融合的四通道CAVE 系統(tǒng)亮度調(diào)節(jié)結(jié)果如圖8所示。

圖8 基于Lab 的四通道CAVE 系統(tǒng)顏色校正結(jié)果Fig.8 Color correction results of four-channel CAVE system based on Lab

5 結(jié) 論

針對(duì)投影圖像在RGB 顏色空間顏色校正與邊緣亮度調(diào)節(jié)的過(guò)程中亮度與色度相互干擾的問(wèn)題，提出基于Lab 的多投影顏色校正及亮度融合技術(shù)。在顏色校正的過(guò)程中，將L（亮度）、a（色度）、b（色度）單獨(dú)提取出來(lái)，分別用B 樣條曲線(xiàn)模型建立起各投影儀原圖像與投影畫(huà)面的亮度、色度轉(zhuǎn)換關(guān)系，以消除各投影儀投影畫(huà)面之間顏色差異，避免亮度與色度相互干擾。在邊緣亮度調(diào)節(jié)的過(guò)程中，Lab 只需把L 通道的顏色強(qiáng)度提取出即可，不必像RGB 三通道進(jìn)行各自的調(diào)節(jié)，而且，B 樣條曲線(xiàn)與伽馬校正融合使每個(gè)顏色強(qiáng)度對(duì)應(yīng)各自的伽馬系數(shù)，跟RGB 空間的伽馬校正相比，準(zhǔn)確性更高。

相對(duì)于RGB 顏色空間，在Lab 空間進(jìn)行顏色校正使兩個(gè)投影顯示畫(huà)面的顏色強(qiáng)度差異在R通道減少了5.75，在G 通道減少了4.82，在B 通道減少了7.02，在L 通道減少了4.14，在a 通道減少了2.41，在b 通道減少了2.44；相對(duì)于RGB顏色空間的伽馬校正，在Lab 空間將伽馬校正與B 樣條曲線(xiàn)融合進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)使投影顯示畫(huà)面重疊區(qū)域與非重疊區(qū)域的顏色強(qiáng)度在R 通道減少了5.48，在G 通道減少了8.02，在B 通道減少了6.74，在L 通道減少了6.12，在a 通道減少了4.64，在b 通道減少了3.47?；贚ab 的多投影顏色校正及亮度融合技術(shù)可對(duì)投影顯示畫(huà)面亮度與色度進(jìn)行更準(zhǔn)確的校正，并且可對(duì)不同顏色強(qiáng)度采用對(duì)應(yīng)的融合系數(shù)進(jìn)行校正。