一種設備色差矯正方法及系統與流程
本發明屬于色差矯正技術領域，具體地說，是涉及一種設備色差矯正方法及系統。
背景技術：
當前的HMD(頭戴式顯示設備)產品中，大多使用電子屏幕來顯示圖像，人眼再通過透鏡來觀察這些圖像，牛頓的三棱鏡實驗，告訴我們白光通過棱鏡的時候會出現色散現象。以HMD中使用的透鏡為例，透鏡具有的折射率會隨著入射光的頻率減小而降低，從而導致了通過透鏡觀察屏幕上的圖像時，會看到不同顏色的光帶出現，即觀察到色散現象。
現有的解決辦法是從物理上進行抵消，如添加消色差鏡片來抵消這種色散等，但是這種方法需要更改設備的硬件結構，增加了成本。
技術實現要素：
本發明提供了一種設備色差矯正方法，避免人眼觀察到色散現象，且無需更改設備的硬件結構。
為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案予以實現：
一種設備色差矯正方法，所述設備具有透鏡，用戶通過透鏡觀察數字圖像，其特征在于：所述方法包括:
獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)；
獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)；
對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'；
計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+C'gg+Cb'，獲得色散后的數字圖像；
透過透鏡觀察色散后的數字圖像。
進一步的，所述獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)，具體計算公式為：
(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n；
(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n；
(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n；其中，
Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數，由透鏡的折射率確定。
又進一步的，所述獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)，具體計算公式為：
(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6；
(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6；
(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6；
其中，Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數，由透鏡的折射率確定。
更進一步的，所述設備為頭戴顯示設備。
一種設備色差矯正系統，所述設備具有透鏡，用戶通過透鏡觀察數字圖像，其特征在于：所述系統包括:獲取模塊，用于獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)；顏色索引值獲取模塊，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)；采樣模塊，用于對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'；計算模塊，用于計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+Cg'+Cb'，獲得色散后的數字圖像。
進一步的，所述顏色索引值獲取模塊包括：
紅色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n；
綠色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的綠色索引值(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n；
藍色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的藍色索引值(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n；其中，
Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數，由透鏡的折射率確定。
又進一步的，所述顏色索引值獲取模塊包括：
紅色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6；
綠色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的綠色索引值(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6；
藍色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的藍色索引值(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6；
其中，Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數，由透鏡的折射率確定。
更進一步的，所述設備為頭戴顯示設備。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明的設備色差矯正方法及系統，獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)；獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)；對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'；計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+Cg'+Cb'，獲得色散后的數字圖像；透過透鏡觀察色散后的數字圖像，由于該圖像已經具有色散效果，人眼通過透鏡觀察圖像時，圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消，從而人眼看到的圖像為沒有色散現象的正常圖像，避免人眼觀察到色散現象，提高了用戶的使用體驗，提高了設備的競爭力；且不需要更改設備的硬件結構，成本較低，便于實現。
結合附圖閱讀本發明的具體實施方式后，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。
附圖說明
圖1是本發明提出的設備色差矯正方法的一個實施例的流程圖；
圖2是本發明提出的設備色差矯正系統的一個實施例的結構框圖；
圖3是圖2中的顏色索引值獲取模塊的結構框圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳細說明。
本實施例的設備色差矯正方法，設備具有透鏡，用戶通過透鏡觀察數字圖像。在本實施例中，所述設備為頭戴顯示設備，用戶戴上設備，透過透鏡觀察數字圖像，進行使用體驗。
本實施例的色差矯正方法具體包括下述步驟，參見圖1所示。
步驟S1：獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)。
步驟S2：獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)。
使用常用的擬合方法，得到透鏡關于(u,v)的紅綠藍三色的n次多項式，稱為畸變多項式。這樣，同一個像素顏色的紅色、綠色、藍色就有了各自對應的索引值。
具體來說，(1)透過透鏡后每個像素對應的顏色中紅色成分對應的索引值(u'r,v'r)的計算公式為：
(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n，
其中，Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn為系數，由透鏡的折射率以及紅光的頻率確定。
(2)透過透鏡后每個像素對應的顏色中綠色成分對應的索引值(u'g,v'g)的計算公式為：
(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n，
其中，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn為系數，由透鏡的折射率以及綠光的頻率確定。
(3)透過透鏡后每個像素對應的顏色中藍色成分對應的索引值(u'b,v'b)的計算公式為：
(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n，
其中，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數，由透鏡的折射率以及藍光的頻率確定。
通過上述三個多項式，獲得準確的(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)，精確度高，以便于提高后續計算像素的顏色值的準確性。
為了既獲得具有較高準確性的(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)，又提高計算速度、減輕計算負擔，上述的三個多項式均為六次多項式。即
(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6，
其中，Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6為系數，由透鏡的折射率以及紅光的頻率確定。例如，選定某類型的透鏡時，Kr＝1.0、Kr1＝0.002801、Kr2＝-0.04208、Kr3＝0.1972、Kr4＝-0.4513、Kr5＝0.4744、Kr6＝-0.1907。
(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6，
其中，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6為系數，由透鏡的折射率以及綠光的頻率確定。例如，選定某類型的透鏡時，Kg＝1.0、Kg1＝0.0、Kg2＝0.0、Kg3＝0.0、Kg4＝0.0、Kg5＝0.0、Kg6＝0.0。
(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6，
其中，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數，由透鏡的折射率以及藍光的頻率確定。例如，選定某類型的透鏡時，Kb＝1.0、Kb1＝-0.009364、Kb2＝0.1262、Kb3＝-0.5844、Kb4＝1.312、Kb5＝-1.362、Kb6＝0.5408。
步驟S3：對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'。
具體來說，紅色分量值Cr'＝S(u'r,v'r)、綠色分量值C'g＝S(u'g,v'g)、藍色分量值C'b＝S(u'b,v'b)，S為采樣函數。
步驟S4：計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+C'g+Cb'，獲得色散后的數字圖像。
因為像素的顏色由紅色、綠色、藍色組成，因此每個像素的顏色值可通過公式C'＝Cr'+Cg'+Cb'獲得。
獲得了色散后每個像素的顏色值，即獲得了色散后的數字圖像。
步驟S5：透過透鏡觀察色散后的數字圖像。
將紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'加起來，得到每個像素色散后的顏色值，從而得到了新的色散后的數字圖像，由于該圖像已經具有色散效果，人眼通過透鏡觀察圖像時，圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消，從而人眼看到的圖像為沒有色散現象的正常圖像。
本實施例的設備色差矯正方法，獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)；獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)；對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'；計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+Cg'+Cb'，獲得色散后的數字圖像；透過透鏡觀察色散后的數字圖像，由于該圖像已經具有色散效果，人眼通過透鏡觀察圖像時，圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消，從而人眼看到的圖像為沒有色散現象的正常圖像，避免人眼觀察到色散現象，提高了用戶的使用體驗，提高了設備的競爭力；且不需要更改設備的硬件結構，成本較低，便于實現。
基于上述設備色差矯正方法的設計，本實施例還提出了一種設備色差矯正系統，所述設備具有透鏡，用戶通過透鏡觀察數字圖像。在本實施例中，所述設備為頭戴顯示設備，用戶戴上設備，透過透鏡觀察數字圖像，進行使用體驗。
本實施例的設備色差矯正系統主要包括獲取模塊、顏色索引值獲取模塊、采樣模塊、計算模塊等，參見圖2所示。
具體來說，
獲取模塊，用于獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)。
顏色索引值獲取模塊，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)。
采樣模塊，用于對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'。
計算模塊，用于計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+Cg'+Cb'，獲得色散后的數字圖像。
在本實施例中，顏色索引值獲取模塊主要包括紅色索引值獲取單元、綠色索引值獲取單元、藍色索引值獲取單元，參見圖3所示。
紅色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n。
綠色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的綠色索引值(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n。
藍色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的藍色索引值(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n。其中，
Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數，由透鏡的折射率確定。
作為本實施例的另一種優選設計方案，
紅色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)＝Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6。
綠色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的綠色索引值(u'g,v'g)＝Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6。
藍色索引值獲取單元，用于獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的藍色索引值(u'b,v'b)＝Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6。
其中，Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6，Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6，Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數，由透鏡的折射率確定。
具體的設備色差矯正系統的工作過程，已經在上述設備色差矯正方法中詳述，此處不予贅述。
本實施例的設備色差矯正系統，獲取數字圖像每個像素對應的二維索引值(u,v)；獲得經過透鏡色散后的每個像素對應的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍色索引值(u'b,v'b)；對所述數字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進行采樣，獲得色散后的每個像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍色分量值Cb'；計算色散后每個像素的顏色值C'＝Cr'+Cg'+Cb'，獲得色散后的數字圖像；透過透鏡觀察色散后的數字圖像，由于該圖像已經具有色散效果，人眼通過透鏡觀察圖像時，圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消，從而人眼看到的圖像為沒有色散現象的正常圖像，避免人眼觀察到色散現象，提高了用戶的使用體驗，提高了設備的競爭力；且不需要更改設備的硬件結構，成本較低，便于實現。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
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