《彩色计算全息颜色信息的传递方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《彩色计算全息颜色信息的传递方法.pdf（14页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102630020 A (43)申请公布日 2012.08.08 C N 1 0 2 6 3 0 0 2 0 A *CN102630020A* (21)申请号 201210096671.3 (22)申请日 2012.04.05 H04N 9/64(2006.01) H04N 13/04(2006.01) (71)申请人苏州大学 地址 215006 江苏省苏州市十梓街1号 申请人浙江师范大学 (72)发明人施逸乐 王辉 吴琼 (74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 代理人吴秉中 (54) 发明名称 彩色计算全息颜色信息的传递方法 (57) 摘要。
2、 本发明属于计算全息图制作技术领域，具体 为一种彩色计算全息颜色信息的传递方法。其特 征在于包括以下步骤：1）获取电子显示色系下颜 色的三刺激值R e 、G e 、B e ；2）将电子显示色系下颜 色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系 下的三刺激值R h 、G h 、B h ；3）将彩色计算全息色系 下的三刺激值R h 、G h 、B h 转化为计算全息的物光波 振幅。通过本发明提供的 方法即可将电子显示色系下任意颜色的颜色量转 化成计算全息色系下的颜色量，进而得到相应的 可用于计算全息编码的物光波振幅，经全息编码 即可得到数字化的彩色计算全息图，再通过设备 将其输出。
3、，即得到可光学再现的彩色全息图。 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书10页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 10 页 1/3页 2 1.彩色计算全息颜色信息的传递方法，其特征在于包括以下步骤： 1）获取电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e ； 2）将电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激 值R h 、G h 、B h ； 3）将彩色计算全息色系下的三刺激值R h 、G h 、B h 转化为计算全息的物光波振幅 。 2.根据权利要求1所述的彩色计算全息颜色信息的。
4、传递方法，其特征在于所述的电子 显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激值R h 、G h 、B h 的过 程如下： 设某一电子显示色系的三原色在CIE-1931 XYZ色系下的色度坐标分 别为，该色系下有一待编码物体的颜色为C，其三刺激值 为R e 、G e 、B e ，彩色计算全息色系的三原色计算波长分别为，它们分别作为彩色计算 全息色系的三原色，波长为,的光谱色在XYZ色系下的色度坐标 分别为，； 根据色度学原理，RGB色系的颜色量R、G、B和XYZ色系的颜色量X、Y、Z之间的转换 关系为： （1） （2） 其中，分别是RGB色系三原色在XYZ。
5、色系下的色度坐标，系数 可由下式决定： （3） 三刺激值和色度坐标间的关系为： （4） 权 利 要 求 书CN 102630020 A 2/3页 3 电子显示色系R e G e B e 的三原色分别为，它们在XYZ色系下的色度坐 标分别为，采用（1）式可以得到，颜色量R e 、G e 、B e 和X、Y、 Z之间的转化关系为： （5） 其中系数为： 设选择R e G e B e 色系三原色的主波长为彩色计算全息色系的三原色波长，由（2）式即 可得到R h G h B h 和 XYZ之间的转化关系为： (6) 其中系数为： 将（5）式代入（6）式，可以得到R e G e B e 色系和R h G。
6、 h B h 色系间的转换关系： （7） 系数为： (8) 由（7）式即可将R e G e B e 色系下任意彩色目标的颜色量转化成R h G h B h 色系下的颜色 量，即完成了颜色由电子显示色系向彩色计算全息色系的传递。 3.根据权利要求1所述的彩色计算全息颜色信息的传递方法，其特征在于所述的彩色 计算全息三刺激值向物光波振幅的转化过程如下： 设全息再现光谱不展宽，则彩色全息图显色是通过照明光中波长为的三色光 权 利 要 求 书CN 102630020 A 3/3页 4 合成的，设照明光源中波长为的光谱相对功率为，颜色C的三刺 激值是，则与之对应的振幅为： （9） 其中，匹配系数、和应该。
7、满足下式关系： （10） 上式中分别是在波长为处的视见度函数值，式中是以 再现光源中波长为的三原色光匹配成白光时，所需各原色光的亮度，它们分别为： （11） 其中是所匹配成白光的三刺激值，系数由下式决定： (12) 其中；是波长为的三个光谱色的色度 坐标； 这样就将彩色计算全息色系下的三刺激值转化为物光波的振幅，即完成了颜色由彩色 计算全息三刺激值向物光波振幅的传递。 权 利 要 求 书CN 102630020 A 1/10页 5 彩色计算全息颜色信息的传递方法 技术领域 0001 本发明属于计算全息图制作技术领域，具体为一种彩色计算全息颜色信息的传递 方法。 背景技术 0002 鉴于彩色计算。
8、全息术的灵活、方便、廉价以及极具现场性的艺术表现力等诸多优 点，彩色计算全息术已经成为实现三维显示的重要技术，是目前三维显示的研究热点之一， 并在静态和动态三维显示方面的应用都取得重要的进展。 0003 众所周知，彩色计算全息所用的颜色信息是彩色数字图像信息，它的颜色由彩色 显示器三原色显色材料的显色特性决定，即PAL或NTSC彩色制式。彩色全息图再现是通过 衍射成像，衍射像的颜色由计算全息图编码时原色物光波的振幅、全息图的类型和再现光 源的光谱分布决定，在计算彩色全息显示中，所谓“彩色的精确重现”指的是再现像的颜色 与PAL或NTSC制式显示器上显示的颜色两者在视觉上完全相同，因而计算全息显。
9、示实际上 是一项彩色信息传递技术。在彩色计算全息三维显示中，颜色信息的传递是一个非常重要 的问题，它直接关系到再现像的质量。至今尚未见有关彩色计算全息颜色信息传递方法的 论文和专利。 发明内容 0004 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种彩色计算全息颜色信息 传递方法的技术方案，使得全息再现像的颜色和电子显示色系下的颜色一样。 0005 所述的彩色计算全息颜色信息的传递方法，其特征在于包括以下步骤： 1）获取电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e ； 2）将电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激 值R h 、G 。
10、h 、B h ； 3）将彩色计算全息色系下的三刺激值R h 、G h 、B h 转化为计算全息的物光波振幅 。 0006 所述的彩色计算全息颜色信息的传递方法，其特征在于所述的电子显示色系下颜 色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激值R h 、G h 、B h 的过程如下： 设某一电子显示色系的三原色在CIE-1931 XYZ色系下的色度坐标分 别为，该色系下有一待编码物体的颜色为C，其三刺激值 为R e 、G e 、B e ，彩色计算全息色系的三原色计算波长分别为，它们分别作为彩色计算 全息色系的三原色，波长为,的光谱色在XYZ色系下的色度坐标 分别为，； 。
11、说 明 书CN 102630020 A 2/10页 6 根据色度学原理，RGB色系的颜色量R、G、B和XYZ色系的颜色量X、Y、Z之间的转换 关系为： （1） （2） 其中，分别是RGB色系三原色在XYZ色系下的色度坐标，系数 可由下式决定： （3） 三刺激值和色度坐标间的关系为： （4） 电子显示色系R e G e B e 的三原色分别为，它们在XYZ色系下的色度坐 标分别为，采用（1）式可以得到，颜色量R e 、G e 、B e 和X、Y、 Z之间的转化关系为： （5） 其中系数为： 设选择R e G e B e 色系三原色的主波长为彩色计算全息色系的三原色波长，由（2）式即 可得到R h。
12、 G h B h 和 XYZ之间的转化关系为： (6) 说 明 书CN 102630020 A 3/10页 7 其中系数为： 将（5）式代入（6）式，可以得到R e G e B e 色系和R h G h B h 色系间的转换关系： （7） 系数为： (8) 由（7）式即可将R e G e B e 色系下任意彩色目标的颜色量转化成R h G h B h 色系下的颜色 量，即完成了颜色由电子显示色系向彩色计算全息色系的传递。 0007 所述的彩色计算全息颜色信息的传递方法，其特征在于所述的彩色计算全息三刺 激值向物光波振幅的转化过程如下： 设全息再现光谱不展宽，则彩色全息图显色是通过照明光中波长为。
13、的三色光 合成的，设照明光源中波长为的光谱相对功率为，颜色C的三刺 激值是，则与之对应的振幅为： （9） 其中，匹配系数、和应该满足下式关系： （10） 上式中分别是在波长为处的视见度函数值，式中是以 再现光源中波长为的三原色光匹配成白光时，所需各原色光的亮度，它们分别为： （11） 其中是所匹配成白光的三刺激值，系数由下式决定： 说 明 书CN 102630020 A 4/10页 8 (12) 其中；是波长为的三个光谱色的色度 坐标； 这样就将彩色计算全息色系下的三刺激值转化为物光波的振幅，即完成了颜色由彩色 计算全息三刺激值向物光波振幅的传递。 0008 本发明具有以下有益效果： 在彩色计。
14、算全息图制作时，通过本发明提供的技术方案即可将电子显示色系下任意颜 色的颜色量转化成计算全息色系下的颜色量，进而得到相应的可用于计算全息编码的物光 波振幅，经全息编码即可得到数字化的彩色计算全息图，再通过设备将其输出，即得到可光 学再现的彩色全息图；若所涉及的所有与工艺参数有关的转化系数都与实际一致，并且彩 色计算全息图的实际制作工艺都是理想的情况下，全息再现像的颜色将与电子显示色系下 的原始目标相等。 具体实施方式 0009 下面结合说明书附图对本发明做进一步说明： 彩色计算全息的原始彩色数据来源于电子显示色系（PAL-RGB或者NTSC-RGB），各颜 色有其自身的三刺激值（颜色量），例如。
15、在PAL-RGB色系下，有一目标的颜色C，其三刺激值 即为，现在要对其进行全息编码，并且彩色计算全息的三原色波长已给定，那么彩 色计算全息色系的颜色特性也就确定了。因而存在两套显色系统分别是：电子显示系统 和彩色计算全息显色系统。这两套显示系统的显色性是不同的，也就是 说若在色系下欲显示一视觉上与C相等的颜色，需要的三刺激值将是， 我们可以根据色度学颜色匹配原理确定，这样我们即完成了颜色从电子显示色系 到彩色计算全息色系的传递。 0010 由上述技术内容，即可得到颜色C在色系下的三刺激值，由计算全息编 码原理知，计算全息的本质是数字化的物理过程，因而在全息图编码过程中，所涉及到与光 波有关的物。
16、理量必须是振幅或者是复振幅。因而我们必须建立起物光波振幅与其颜色量 之间的关系，由彩色计算全息的实现过程可知，最终全息再现像的颜色不仅与编码时物光 波振幅有关，而且还与实际的全息图再现光源的光谱分布有关。因而我们的目标是当全息 再现光源的相对光谱功率分布已知的情况下，根据颜色匹配原理严格计算出在全息图编码 时，物光波的振幅所应该满足的条件。因而，本发明的技术内容主要是从电子显示色系颜色 量向彩色计算全息色系颜色量的转化，以及期望最终全息再现像的颜色与电子显示色系下 颜色一致，编码物光波的振幅所应该满足的一般关系。 0011 众所周知，要保证完全无颜色误差全息再现是很难的，因为我们在实际全息图制。
17、 作时候难以保证诸多的技术工艺都是完美的。因而实际全息再现像总是存在色差的，从 说 明 书CN 102630020 A 5/10页 9 另外一个角度来说，对于服务于人眼视觉的彩色显示技术来说完全无色差再现是没有必要 的。实践表明通过本发明的技术方案即可达到令人非常满意的彩色全息再现效果。 0012 本发明和现在的技术不同不仅仅是传递方式，现有技术中没有考虑颜色的传递问 题，是直接用电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 作为编码物光波的振幅进行全息图 的计算，经过实验证明，其全息再现像颜色复现误差是非常大的，例如：计算机显示色下下 一目标颜色是饱和红色，但是全息再现像颜色是橙色。
18、甚至是淡黄色。因而这种传统的方法 不仅缺乏严格的颜色传递理论依据，而且实践表明这种方法无法使得颜色从电子显示色系 正确地传递到彩色计算全息色系。 0013 本发明的目的是使得全息再现像的颜色和电子显示色系下的颜色一样，为了达到 本发明的目的，必须要得到正确的编码物光波振幅，而编码物光波如何得到便是通过本发 明的方法，即首先将电子显示色系R e 、G e 、B e 转化成R h 、G h 、B h ，再将R h 、G h 、B h 转化成对应的编 码物光波振幅。 0014 本发明彩色计算全息颜色信息的传递方法，主要包括以下步骤： 1）获取电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e ；。
19、 2）将电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激 值R h 、G h 、B h ； 3）将彩色计算全息色系下的三刺激值R h 、G h 、B h 转化为计算全息的物光波振幅。 0015 上述电子显示色系下颜色的三刺激值R e 、G e 、B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺 激值R h 、G h 、B h 的过程如下： 设某一电子显示色系的三原色在CIE-1931 XYZ色系下的色度坐标分 别为，（），（），该色系下有一待编码物体的颜色为C，其三刺激 值为R e 、G e 、B e ，彩色计算全息色系的三原色计算波长分别为，它们分别作为彩色计 。
20、算全息色系的三原色，波长为,的光谱色在XYZ色系下的色度坐 标分别为；（）； 根据色度学原理，RGB色系的颜色量R、G、B和XYZ色系的颜色量X、Y、Z之间的转换 关系为： （1） （2） 其中，分别是RGB色系三原色在XYZ色系下的色度坐标，系数 说 明 书CN 102630020 A 6/10页 10 可由下式决定： （3） 三刺激值和色度坐标间的关系为： （4） 电子显示色系R e G e B e 的三原色分别为，它们在XYZ色系下的色度坐 标分别为，采用（1）式可以得到，颜色量R e 、G e 、B e 和X、Y、 Z之间的转化关系为： （5） 其中系数为： 设选择R e G e B 。
21、e 色系三原色的主波长为彩色计算全息色系的三原色波长，由（2）式即 可得到R h G h B h 和 XYZ之间的转化关系为： (6) 其中系数为： 将（5）式代入（6）式，可以得到R e G e B e 色系和R h G h B h 色系间的转换关系： （7） 系数为： 说 明 书CN 102630020 A 10 7/10页 11 (8) 由（7）式即可将R e G e B e 色系下的任意颜色量转化成R h G h B h 色系下的颜色量，即完成 了颜色由电子显示色系向彩色计算全息色系的传递。 0016 上述彩色计算全息三刺激值向物光波振幅的转化过程如下： 设全息再现光谱不展宽，则彩色全。
22、息图显色是通过照明光中波长为的三色光 合成的，设照明光源中波长为的光谱相对功率为，颜色C的三刺 激值是，则与之对应的振幅为： （9） 其中，匹配系数、和应该满足下式关系： （10） 上式中分别是在波长为处的视见度函数值，式中是以 再现光源中波长为的三原色光匹配成白光时，所需各原色光的亮度，它们分别为： （11） 其中是所匹配成白光的三刺激值，系数由下式决定： (12) 其中；是波长为的三个光谱色的色度 坐标； 这样就将彩色计算全息色系下的三刺激值转化为物光波的振幅，即完成了颜色由彩色 计算全息三刺激值向物光波振幅的传递。 0017 实施例一 （1）获取电子显示色系下颜色的颜色量 选择PAL制式。
23、色系下目标三色圆为计算全息的物体，其各颜色区域的颜色量R e ，G e ，B e ， 如表1所示； 表1 计算全息物体在PAL色系下的颜色量 说 明 书CN 102630020 A 11 8/10页 12 （2）将颜色量R e ，G e ，B e 转化成彩色计算全息色系下的三刺激值R h ，G h ，B h 选择PAL电子显示色系三原色主波长为彩色计算全息的三原色波长，分别为 ，首先通过查CIE-1931 XYZ光谱三刺激值表得到全息计算波 长的光谱三刺激值，再由颜色三刺激值和色度坐标的关系（4）式即可得到计算全息三原色 的色度坐标：； ；，并选择D 65 为参考白，各数据如表2 所示； 表2。
24、 彩色计算全息颜色匹配的主要参数 将表2数据代入（7）和（8）式, 即可确定由向进行传递的传递关系： 根据表1以及上式，即可得到三色圆的各色域在R h G h B h 色系下的颜色量，由表3所 示； 表3 物体各色域在R h G h B h 色系下的颜色量 说 明 书CN 102630020 A 12 9/10页 13 （3）将R h ，G h ，B h 转化为计算全息的物光波振幅A ocr ，A ocg ，A ocb 设全息图再现光源为CIE标准照明体A光源，其相对光谱功率分布是已知的，即A光 源在波长为处的功率是确定的，并且在处的人眼视见度函数 可通过查表得到。用A光源中波长为的三原色光匹。
25、配成白光D 65 ，则 它们各自的亮度可由（11）和（12）式计算得到，因而即可由（10）式计算得到匹配系 数，各参数由表4所示； 表4 颜色量和物光波振幅间转化方程的系数 根据（9）式以及表3所给颜色量数据，即可计算得到三色圆在彩色计算全息色系下的 三原色物光波振幅，如表5所示； 表5 各颜色在彩色计算全息色系下的物光波振幅。 0018 需要说明的是： （1）在本发明及具体实施方式中电子显示色系采用了PAL制式彩色系统，这仅仅是作 为一个例子，本发明中的电子显示色系不仅局限于PAL制式，可以是任意已知色系三原色 的RGB电子显示色系； 说 明 书CN 102630020 A 13 10/10页 14 （2）本发明中以CIE标准照明体A光源为全息图再现光源，这仅仅是作为一个例子，本 发明中的全息图再现光源可以是任意已知光谱相对功率分布的照明光源，如太阳光、白色 激光、溴钨灯、LED等。 说 明 书CN 102630020 A 14 。