專利名稱：面向oled顯示器的用于三維繪制的顏色集節能優化方法
技術領域：
本發明涉及一種關于OLED顯示器的顔色集設計的節能優化方法，屬于圖形圖像繪制領域。
背景技術：
顯示設備的功耗占據現代計算機系統的大約38%，在移動設備系統中甚至達到 50% (相關技術可參考 Vasily G. Moshnyaga, Eiji Morikawa. LCD display energyreduction by user monitoring. In Proceedings of International Conference onComputer Design，pp. 94 - 97，2005和Findlay Shearer[M]. P ower Management in MobileDevices. Newnes, 2007)。而近些年來,一種優于傳統的液晶顯示設備(簡稱IXD)的新的顯示技術——有機發光二極管(簡稱0LED)逐漸展現市場競爭力。由于OLED屬于自發光的顯示設備技術，其顯示功率與顯示的顔色內容直接相關，因此面向節能的顔色設計越來越受到研究者們的關注。在移動設備的用戶交互界面設計中，通過優化界面元素的顔色屬性，很大程度上降低了顯示設備的功耗，從而提高了手持設備的電池持續供電時間(相關技術參考 Mian Dong, Lin Zhong. Power modeling and optimization for OLED displays [J].IEEETransactions on Mobile Computing, 11 (9) :pp. 1587-1599, 2011. ) 在三維繪制中，考慮到繪制過程的復雜性，如果采用基于像素或圖像的顯示功率評估模型，則需要在完整地實現繪制過程后進行，從而導致極大地增加顯示功率評估的計算量。在現有文獻中，未有對三維繪制進行面向節能的顔色集設計優化的研究。

發明內容
本發明的目的是提供一種面向OLED顯示器的用于三維繪制的顔色集節能優化方法。為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是本發明面向OLED顯示器的用于三維繪制的顔色集節能優化方法包括如下步驟(I)分別將不同強度值的紅、綠、藍這三種純色在OLED顯示器上顯示；根據每ー種所述純色的各種強度值與OLED顯示器的顯示功率之間的一一對應關系，用高階多項式逼近的方法分別擬合得到OLED顯示器的顯示功率與每ー種所述純色的強度值之間的多項式函數關系；(2)對目標三維場景的可行的觀察視點及其可行的觀察視角進行采樣，得到各所述觀察視點與其觀察視角的組合的集合；(3)在采樣得到的各所述觀察視點與其觀察視角的組合下，使用局部光照明模型繪制目標三維場景，分別得到在各所述觀察視點與其觀察視角的組合下的繪制結果的圖像，各所述繪制結果的圖像的每個像素的顏色是N種未知顔色的加權和，其中，所述未知顏色屬于繪制目標三維場景時使用的顔色集，且N為所述顔色集中所含有的不同未知顔色的數量，N^l；
(4)在采樣得到的每個所述觀察視點與其視觀察角的組合下，將對應的所述繪制結果的圖像的每個像素的顔色的紅、緑、藍三個分量的強度值分別對應地代入所述多項式函數關系中并相加，展開后合并同類項，得到各所述繪制結果的圖像的每個像素的顯示功率關于顏色集中的N種未知顔色的表達式；(5)將各所述繪制結果的圖像的每個像素的顯示功率關于顏色集中的N種未知顔色的表達式進行累加，得到目標三維場景的繪制結果的評估顯示功率關于顏色集中的N種未知顔色的表達式；(6)使所述顏色集中的N種未知顏色滿足如下約束條件N種未知顔色的兩兩之間在CIEじal/色彩空間中的相互歐式距離大于等于兩種顔色的相互歐式距離閾值，N種未知顔色的兩兩之間的色調值的差值大于等于兩種顔色的色調值差值閾值，N種未知顔色在CIE LWn色彩空間中的亮度分量均大于等于第一亮度閾值且均小于等于第二亮度閾值； 利用滿足所述約束條件的顔色集，將目標三維場景的繪制結果的評估顯示功率最小化，得到關于目標三維場景的帶約束的面向OLED顯示器的用于三維繪制的顔色集節能優化問題；(7)將所述顔色集節能優化問題轉化為無約束的優化問題，再用無約束優化方法進行求解，得到面向OLED顯示器的用于三維繪制的節能顏色集。進ー步地，本發明所述高階多項式為3階以上多項式。與現有技術相比，本發明的有益效果是在OLED顯示器上，本發明可以快速評估三維繪制的結果圖像在顯示時所產生的顯示功率；與現有的直接對顯示圖像進行顯示功率評估的方法相比，由于本發明方法得到的評估顯示功率是關于繪制三維場景所使用的顔色集中的顔色的表達式函數，因此具有評估速度快、精度高的特點。利用對三維繪制的結果圖像在OLED顯示器上顯示時的顯示功率的快速評估，并結合用戶對三維繪制的顔色集的選擇約束，本發明通過建立無約束優化目標問題并求解該優化問題，獲得用于三維繪制的節能顔色集。與現有的僅僅基于顏色集節能優化的方案相比，本發明方法由于考慮了三維場景的繪制過程，對繪制結果在OLED顯示器上顯示時的顯示功率評估更加準確，從而可以獲得更優的節能顏色集。


圖I是本發明的顔色集節能優化方法的流程示意圖；圖2是用于測量OLED顯示器的顯示功率的裝置示意圖；圖3是測量得到的OLED顯示器的顯示功率和紅色的強度值的關系曲線；圖4是測量得到的OLED顯示器的顯示功率和緑色的強度值的關系曲線；圖5是測量得到的OLED顯示器的顯示功率和藍色的強度值的關系曲線。
具體實施例方式下面以結合附圖和具體實施例對本發明作進ー步說明。在OLED顯示器正常工作后，按照圖2所示將OLED顯示器與電壓測量裝置和電流測量裝置進行連接。參見圖1，本發明面向OLED顯示器的用于三維繪制的顔色集節能優化方法包括如下步驟步驟I):分別用不同強度值的紅、綠、藍這三種純色在OLED顯示器上全屏顯示；本發明優選等間隔強度值，比如，當強度值的范圍為0. 0到I. 0吋，則從0. 0開始到I. O、每隔I. 0/255進行測量。針對每ー個強度值，每間隔2秒用高精度的萬用表測量OLED顯示器的電壓和通過的電流一次，測量10次并將電壓和電流各自取平均值后相乗，得到OLED顯示器的顯示功率分別和紅、綠、藍純色的強度值的關系(如圖3至圖5所示)。然后，將OLED顯示器的顯示功率除以OLED顯示器的像素總數，分別得到紅、綠、藍這三種純色取不同強度值時單個像素的平均功率，從而獲得OLED顯示器的單個像素在顯示不同強度值的紅、綠、藍純色時的強度值和顯不功率的對應關系表。根據所得到的對應關系表，使用K階多項式(K > 3，一般3階的平均誤差已經小于
1%)逼近的方法分別擬合得到OLED顯示器的顯示功率和紅、綠、藍三種純色的強度值之間
多項式函數關系表達式^ (x)、Fg(x)和Fb(X)，如公式(I)所示，其中(1f、是相應
的多項式的系數，k = 0，1， ，K，K為上述多項式的階數，K彡3 ;上標(r)、(g)、(b)分別表示該系數對應的紅、綠、藍純色Fr(X) = [= E 秦)=Y( I )
k~GA—I)k~()步驟2):對于ー個給定的目標三維場景，對可行的觀察視點以及每個可行的觀察視點的可行的觀察視角進行采樣，得到由采樣所得的觀察視點與其觀察視角的組合構成的ー個集合，該集合包含S組觀察視點與其觀察視角的組合。在這里，可行的觀察視點是指目標三維場景中可行的虛擬相機放置的空間位置，可行的觀察視角是指虛擬相機的可行的觀察方向。通常，對可行的觀察視點的優選的采樣方法是對三維場景的包圍球的表面進行平均采樣，而可行觀察視點的可行觀察視角則優選指向三維場景中心的觀察視角，為控制后續步驟中所述的OLED顯示器的評估顯示功率的誤差，一般S ^ 100。步驟3):對于所得到的每個采樣的觀察視點與其觀察視角的組合，令繪制目標三維場景時所使用的顔色集中包含了 N (N > I)種未知的顔色，所述顏色集表示為C ={cn =(rn, gn, bn), n = 1,2, . . . , N},其中rn、gn、bn分別表示顏色集C中第n個顏色Cn的紅、綠、藍顏色分量值。由于顏色集是指用戶繪制三維場景時使用的調色盤，所以優選N的值在10左右。在采樣得到的各觀察視點與其觀察視角的組合下，使用局部光照明模型(如Phong光照明模型)繪制目標三維場景，得到在各所述觀察視點與其觀察視角組合下的繪制的結果圖像。所得到的繪制結果圖像中的每個像素的顔色Cpixel的紅、綠、藍分量的強度值分別是關于顔色集中的N種未知顔色的紅、綠、藍分量的強度值的加權和，如公式(2)所示
NNN
Cpi.r(l — (R-pj'xfi； Gpi.rfl-— (〉: LtJ1,1."，^ ノ ui"認 fベ》(2)
I/1=1Ii-1其中，(On表示像素的顏色關于顏色集中第n個顏色的權值，Rpixel>Gpixel和Bpixel分別表示像素的顔色Gpijrel在RGB色彩空間中的紅、綠、藍分量的強度值，rn、gn、bn分別表示顏色集中第n個顏色Cn的紅、綠、藍分量的強度值。步驟4):將公式(2)按照紅、綠、藍分量分別代入到步驟I)的相應的多項式函數表
達式(I)中，得到顯示像素的顔色Cpijrel的紅、綠、藍分量的強度值所對應的顯示功率，然后
將它們相加，展開后合并同類項，得到每ー個像素的顯示功率Ppixel (C)關于顏色集中的N種
未知顔色的表達關系式(如以下式(3)所示，已化簡)
權利要求
1.一種面向OLED顯示器的用于三維繪制的顏色集節能優化方法，其特征在于包括 (1)分別將不同強度值的紅、綠、藍這三種純色在OLED顯示器上顯示；根據每一種所述純色的各種強度值與OLED顯示器的顯示功率之間的一一對應關系，用高階多項式逼近的方法分別擬合得到OLED顯示器的顯示功率與每一種所述純色的強度值之間的多項式函數關系; (2)對目標三維場景的可行的觀察視點及其可行的觀察視角進行采樣，得到各所述觀察視點與其觀察視角的組合的集合； (3)在采樣得到的各所述觀察視點與其觀察視角的組合下，使用局部光照明模型繪制目標三維場景，分別得到在各所述觀察視點與其觀察視角的組合下的繪制結果的圖像，各所述繪制結果的圖像的每個像素的顏色是N種未知顏色的加權和，其中，所述未知顏色屬于繪制目標三維場景時使用的顏色集，且N為所述顏色集中所含有的不同未知顏色的數量，N > I ; (4)在采樣得到的每個所述觀察視點與其視觀察角的組合下，將對應的所述繪制結果的圖像的每個像素的顏色的紅、綠、藍三個分量的強度值分別對應地代入所述多項式函數關系中并相加，展開后合并同類項，得到各所述繪制結果的圖像的每個像素的顯示功率關于顏色集中的N種未知顏色的表達式； (5)將各所述繪制結果的圖像的每個像素的顯示功率關于顏色集中的N種未知顏色的表達式進行累加，得到目標三維場景的繪制結果的評估顯示功率關于顏色集中的N種未知顏色的表達式； (6)使所述顏色集中的N種未知顏色滿足如下約束條件 N種未知顏色的兩兩之間在CIE L*a*b*色彩空間中的相互歐式距離大于等于兩種顏色的相互歐式距離閾值，N種未知顏色的兩兩之間的色調值的差值大于等于兩種顏色的色調值差值閾值，N種未知顏色在CIE L*a*b*色彩空間中的亮度分量均大于等于第一亮度閾值且均小于等于第二亮度閾值； 利用滿足所述約束條件的顏色集，將目標三維場景的繪制結果的評估顯示功率最小化，得到關于目標三維場景的帶約束的面向OLED顯示器的用于三維繪制的顏色集節能優化問題； (7)將所述顏色集節能優化問題轉化為無約束的優化問題，再用無約束優化方法進行求解，得到面向OLED顯示器的用于三維繪制的節能顏色集。
2.根據權利要求I所述的節能顏色集優化方法，其特征在于所述高階多項式為3階以上多項式。
全文摘要
本發明公開了一種面向OLED顯示器的用于三維繪制的顏色集節能優化方法根據紅、綠、藍三種純色的各強度值與OLED顯示器的顯示功率之間的一一對應關系，用高階多項式逼近方法擬合每一種純色的強度值和OLED顯示器的顯示功率之間的函數關系；采樣得到目標三維場景的可行觀察視點與其視角的組合的集合；獲得在各所述組合下的繪制結果的圖像；然后得到各圖像的各像素的顯示功率關于顏色集中的N種未知顏色的表達式；進一步得到目標三維場景的繪制結果的評估顯示功率關于顏色集中的N種未知顏色的表達式，并利用滿足約束條件的顏色集，將所述評估顯示功率最小化，得到顏色集節能優化問題，后將其轉化為無約束的優化問題并進行求解，得到本發明節能顏色集。
文檔編號G09G3/32GK102855843SQ201210341659
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月15日 優先權日2012年9月15日
發明者陳為, 陳偉鋒, 陳海東, 鮑虎軍 申請人:浙江大學