1. 世新大學資訊管理學系
畢業專題文件
新視界
指導教授： 林金玲 博士
羅梅君 博士
課堂老師： 施朝正 博士
組員名單： 劉亞叡 A97222033
陳學均 A97222007
謝孟叡 A97222003
翁晨然 A97223030
胡嵩林 A97222203
中 華 民 國 一 百 年 十 二 月

2. I
摘要
當今的科技日新月異，科技大廠間的競爭愈加激烈，顯示器的應用
與日俱增，消費者對顯示器輸出的品質嚴格要求，即使現在顯示器
的效能與功能已經非常的多元，仍然有它能夠改進的地方，好比顯
示器在面對不同的環境光源時，無法自動調節成人眼最舒適的顏
色，必須藉由人為來調整其亮度、對比及色彩。為了增加使用者的
便利性，只要藉由視訊鏡頭拍攝周遭環境的畫面，經由影像估測白
點演算法來分析出周圍環境的光源的色溫，相關色溫度可以描述它
的色彩，進而找出白點，以白點為基準來找出最適合人眼觀測的影
像所需的環境光，透過程式調整，回饋在顯示器的螢幕上，提供給
使用者最舒適的顯示器色彩。除了以環境光源來判斷適合的影像環
境，使用者亦可根據個人喜好，選擇自己喜歡的情境模式。
關鍵字:相關色溫度、環境光源、影像估測白點演算、白點

3. I
目錄
摘要................................................................................................................................ I
第一章 系統開發計畫書..............................................................................................6
第一節 簡介與動機..............................................................................................6
第二節 計畫目的..................................................................................................6
第三節 系統概述..................................................................................................7
1.3.1 系統功能簡介......................................................................................7
1.3.2 系統邏輯架構......................................................................................8
第四節 系統效益..................................................................................................9
1.4.1 現行作業環境、功能........................................................................9
1.4.2 系統化後之作業環境、功能............................................................9
第五節 可行性評估..............................................................................................9
第六節 相關研究................................................................................................10
第七節 人力運用................................................................................................12
第八節 發展時程................................................................................................13
第二章 系統描述文件................................................................................................14
第一節 系統分析................................................................................................14
2.1.1 Use Case Diagram...............................................................................14
2.1.2 Activity Diagram.................................................................................15
2.1.3 Collaboration Diagram........................................................................18
2.1.4 Sequence Diagram ..............................................................................19
2.1.5 Class Diagram.....................................................................................20
2.1.6 Object Diagram...................................................................................21
2.1.7 Component Diagram...........................................................................21

4. II
2.1.8 Deployment Diagram..........................................................................23
2.1.9 Statechart Diagram..............................................................................24
第二節 檔案結構................................................................................................25
2.2.1 資料庫 (內含各表格之欄位結構及主鍵值表示)...........................25
2.2.2 多媒體檔案格式描述 (圖檔、動畫檔、聲音檔…等內容格式描述)
......................................................................................................................25
第三章 系統操作手冊................................................................................................26
第一節 軟硬體實作環境敘述............................................................................26
3.1.1 系統操作環境....................................................................................26
3.1.2 硬體規格............................................................................................26
3.1.3 軟體規格.............................................................................................26
第二節 系統功能與介面說明............................................................................27
3.2.1 系統功能說明....................................................................................27
3.2.2 系統介面說明....................................................................................27
3.2.3 系統流程說明....................................................................................31
3.2.4 系統操作說明....................................................................................32

5. III
圖目錄
圖 一 : 主系統功能架構圖 ........................................................................................8
圖 二 : Use Case Diagram .........................................................................................14
圖 三 : Activity Diagram For 色溫辨識....................................................................15
圖 四 : Activity Diagram For 亮度辨識..................................................................16
圖 五 : Activity Diagram For 儲存系統暫存區.......................................................16
圖 六 : Activity Diagram For 色溫調整....................................................................17
圖 七 : Collaboration Diagram ..................................................................................18
圖 八 : Sequence Diagram .........................................................................................19
圖 九 : Class Diagram................................................................................................20
圖 十 : Object Diagram..............................................................................................21
圖 十一 : Component Diagram For Video.................................................................21
圖 十二 : Component Diagram for ImagePrcess.......................................................22
圖 十三 : Component Diagram For Decide Situation ...............................................22
圖 十四 : Component Diagram For 螢幕調整 .........................................................23
圖 十五 : Deployment Diagram.................................................................................23
圖 十六 : Statechart Diagram.....................................................................................24
圖 十七 : 系統流程說明 ..........................................................................................31
圖 十八 : 主程式 ......................................................................................................32
圖 十九 : AUTO-較昏暗情況下明亮改變前 ...........................................................33
圖 二十 : AUTO-較昏暗情況下明亮改變後 ...........................................................33
圖 二十一 : AUTO-較明亮情況下明亮改變前 .......................................................34
圖 二十二 : AUTO-較明亮情況下明亮改變後 .......................................................34
圖 二十三 : 使用 AUTO 來調整較黃情況下的螢幕色溫-調整前........................35
圖 二十四 : 使用 AUTO 來調整較黃情況下的螢幕色溫-調整後........................35
圖 二十五 : 使用 AUTO 來調整較藍情況下的螢幕色溫-調整前........................36
圖 二十六 : 使用 AUTO 來調整較藍情況下的螢幕色溫-調整後........................36
圖 二十七 : 情境選擇 ..............................................................................................37
圖 二十八 : 室外夕陽 ..............................................................................................37
圖 二十九 : 室內黃光 ..............................................................................................38
圖 三十 : 室內日光: .................................................................................................39
圖 三十一 : 室外晴天 ..............................................................................................39
圖 三十二 : 細部設定 ..............................................................................................40
圖 三十三 : 細部設定前 ..........................................................................................41
圖 三十四 : 調整明亮與 GAMMA 與對比之後.....................................................41

6. IV
圖 三十五 : 回復初始狀態 ......................................................................................42
圖 三十六 : 選取喜愛情境 ......................................................................................42
圖 三十七 ; 調整完 ................................................................................................43

7. V
表目錄
表格 1 : 參考網站 .....................................................................................................10
表格 2 : 參考書籍 .....................................................................................................11
表格 3 : 參考論文 .....................................................................................................11
表格 4 : 人力配置 .....................................................................................................12
表格 5 : 發展時程 .....................................................................................................13
表格 6 : 多媒體檔案格式描述 .................................................................................25
表格 7 : 主介面 .........................................................................................................27
表格 8 : 情境模式 .....................................................................................................29
表格 9 : 細部設定 .....................................................................................................30

8. 6
第一章 系統開發計畫書
本章節為系統開發計畫書，主要為提供使用者一個處理色彩影
像的環境，以簡單的操作方法讓使用者輕易上手。
第一節 簡介與動機
顯示器在日常生活中的應用非常廣泛，從小型的手機到大型的電視
牆，以及日常生活中最常接觸的電視及筆記型電腦，這些顯示器都很容
易受到不同光源的影響，白天個光線強烈，晚上的光線昏暗，在不同場
合可能會有不同的色光源，這些都會讓我們在觀看時產生影響。當今的
科技日新月異，科技大廠的競爭愈加激烈，顯示器的應用與日俱增，消
費者對顯示器輸出品質嚴格要求，即使現在顯示器的效能與功能已經非
常多元，仍然有它能夠改進的地方，好比顯示器在面對不同的光源時無
法自動調節成人眼最舒適的觀看環境，必須藉由人未來調整其亮度、對
比、Gamma 及色溫。
第二節 計畫目的
本系統會先開發在一般電腦，並由筆記型電腦及桌上型螢幕顯示器
開始著手，藉由內建的視訊鏡頭或外接式鏡頭以判斷環境光種類以及環
境光亮度，經由灰界法以及色域範圍法分析出周圍環境的光源的色溫以
及影像分析環境光亮度，相關色溫度可以描述它的色彩，進而找出白點，
以白點為基準來找出最適合人眼觀測影像所需的環境光，透過程式調
整，回饋在顯示器的螢幕上，提供使用者最舒適的顯示器色彩。

9. 7
第三節 系統概述
1.3.1 系統功能簡介
(1) 使用者需求說明
現在這一個時代，幾乎是人手一台電腦，而筆記型電腦的使用率也大幅成
長，而使用的場所也因使用者而有所不同，而螢幕所顯示的效果對使用的舒適
程度也有很大的影響，本系統可讓使用者在不同環境不同空間使用時都能得到
最好的使用品質。
(2) 系統範圍
本系統符合大眾使用者之需求，期許只要擁有視訊鏡頭，不論是內建的視
訊鏡頭或是外接式鏡頭，使用者都能享受程式自動調整螢幕的功能，固本系統
是針對擁有電腦的使用者而開發的。
(3) 功能概述
1.自動調整：利用視訊鏡頭所拍下的影像，透過程式，先將影像當中的 RGB 值
轉換成 lab 值，再經由資料庫的比對來判斷使用者所處的環境光，依據當下環
境光，調整螢幕成最佳化的觀看狀態。
2.情境選擇：使用者能夠選擇自己喜好的環境光，使螢幕呈現使用者喜愛的環
境光，除此之外，因為外在環境光可影響景物對人眼的觀感，程式除了考慮使
用者喜好，尚可搭配當下的環境光作調整，使影像更加地生動。
3.開機啟動：本系統可常駐於電腦當中，使用者一開機，即可進入系統主介面，
立即享受本系統帶來的視覺饗宴。

10. 8
1.3.2 系統邏輯架構
新視界
擷取影像 環境光分析 調節螢幕
色
溫
辨
識
亮
度
辯
識
自
動
調
節
選
擇
情
境
亮
度
調
節
色
溫
調
節
GAMMA
調節
手
動
調
整
亮
度
調
節
色
溫
調
節
圖 一 : 主系統功能架構圖
(1)硬體架構
電腦規格：(系統開發者/使用者)
中央處理器：具有 1.6 GHz 或更快處理器的電腦
記憶體:768 MB 以上記憶體
硬碟容量：5400 RPM 2.2 GB 可用硬碟空間
螢幕解析度：1024 x 768 或更高解析度的顯示器
其他設備：鍵盤、滑鼠、webcam。
(2)軟體架構
作業系統:Windows 7
影像色彩程式開發語言:C#

11. 9
第四節 系統效益
1.4.1 現行作業環境、功能
當今科技產品，相當講究色彩本身的彩度明度，不過現在的電腦最多只能
自動調整顯示器的明亮，而顯示器的對比和色彩仍須透過使用者自行調整。然
而影像的品質對於市場是不容忽視的重要因素，目前有些液晶顯示器亦考慮環
境光對於營幕之於影像呈現的重要性，一般市售產品主要是利用光感測器來測
量環境的數值。相較於市售產品不同的是:我們以最簡單的設備，使用 webcam
來抓取環境的數值，一般的筆記型電腦皆有內建 webcam，使用者並不需要再添
購光學元件，即可獲得最適合當下環境的畫面。
1.4.2 系統化後之作業環境、功能
本系統的開發就是為了給使用者更大的便利性，讓明亮、對比、色彩三個
項目一起調整。經過本系統後得顯示器，可以讓使用者用的更方便也更加舒適。
第五節 可行性評估
1.5.1 Economic Feasibility(經濟可行性)
我們所使用開發的軟體皆為學校提供支免費正版軟體，因此軟體方面我們
不需要負擔額外的花費，而硬體部分，顯示器目前是使用實驗室的螢幕做為測
試，因此也無需增加花費，為一花費就是視訊鏡頭可能需要不同種類的測試，
但這些費用是在我們組員經濟許可的範圍內，因此經濟可行性不需擔憂。
1.5.2 Technical Feasibility(技術可行性)
以window 開發 開發語言為 JAVA 搭配 JMF ,技術方面克服Webcam 與 螢
幕顯示問題 技術上就沒什麼太大問題。

12. 10
1.5.3 Schedule Feasibility(計畫可行性)
在專題一開始，我們有繪製了甘特圖來安排時間的分配，因此只要在預定
時間內完成所有工作，我們在計畫上也是不需擔心的。
1.5.4 Operational Feasibility(操作可行性)
本系統屬於全自動化系統，因此使用者只需要會安裝程式以及視訊鏡頭，剩下
的部分就由本系統未使用者完成。操作上再簡單不過了。
1.5.5 Risks Analysis(風險分析)
JAVA 控制 Webcam 的能力會是一個風險,與螢幕顯示後是否合宜 也是一大風險。
第六節 相關研究
1.6.1 參考文獻
(1)參考網站
表格 1 : 參考網站
編
號
網站名稱 網址
01 MSDN
Library
http://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/ms123401.aspx
02 CodeProject http://www.codeproject.com/
03 艾小克 http://www.dotblogs.com.tw/chhuang/archive/2008/03/18/1805.aspx
04 CIECAM02 http://www.hpl.hp.com/personal/Nathan_Moroney/ciecam02/ciecam02.html

13. 11
(2)參考書籍
表格 2 : 參考書籍
編號 書名 作者 出版社
01 數位色彩管理科學：色彩度量學 羅梅君 藍海文化
02 顯示色彩工程學(第二版) 胡國瑞、孫沛立、徐道
義、陳鴻興、黃日鋒、詹
文鑫、羅梅君
全華圖書
(3)參考論文
表格 3 : 參考論文
編號 論文名稱 研究生 指導教授
01 外在環境光源於反射式顯示器色
彩品質評估之研究
林鳳玲 田仲豪
02 用於適應環境光亮度的影像處理
方法
楊孫成 陳建中

14. 12
第七節 人力運用
表格 4 : 人力配置
組員名單
負責工作
劉亞叡 陳學均 謝孟叡 翁晨然 胡嵩林
組長 ◎
組代表 ◎
需求分析 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
系統分析 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
程式撰寫 ◎ ◎
報告撰寫 ◎ ◎ ◎
文件統整 ◎ ◎
會議紀錄 ◎
系統測試 ◎

15. 13
第八節 發展時程
表格 5 : 發展時程
識別
碼
任務名稱 開始 完成 期間
2011年 05月2011年 03月 2011年 04月 2011年 06月
4/3 4/244/17 5/15 6/123/20 5/8 6/54/102/20 6/263/13 3/27 6/193/6 5/1 5/222/27 5/29
1 64d2011/4/292011/2/1色彩基礎
2 40d2011/4/212011/2/25色外貌模式
3 4d2011/3/152011/3/10光感測器
4 14d2011/4/12011/3/15資料通訊
5 21d2011/4/292011/4/1程式整合
6 10d2011/5/132011/5/2程式整合測試
7 13d2011/6/12011/5/16模擬分析
8 23d2011/7/12011/6/1報告

16. 14
第二章 系統描述文件
第一節 系統分析
2.1.1 Use Case Diagram
擷取影像
色溫辨識
色溫調節
亮度辨識
調節亮度 調節螢幕
<<include>>
<<include>>
<<include>>
<<include>>
選擇情境
System
自動調整
圖 二 : Use Case Diagram

17. 15
2.1.2 Activity Diagram
由圖片取得平均RGB值
平均RGB值轉Lab
色域對應
高彩度高彩度 低彩度
灰階理論
判斷光源種類
圖 三 : Activity Diagram For 色溫辨識

18. 16
由圖片取得平均RGB值
平均RGB值轉Lab
擷取L值
圖 四 : Activity Diagram For 亮度辨識
圖 五 : Activity Diagram For 儲存系統暫存區

19. 17
讀取光源種類
光源亮度資訊取L值
根據L*值查D50表
所在環境光源種類
根據環境光源種類查表
線性轉換
套入階調曲線公式
立即調整monitor
圖 六 : Activity Diagram For 色溫調整

20. 18
2.1.3 Collaboration Diagram
主介面
ref
情境選擇
alt
自動化
opt
鏡頭選擇
alt
自動截圖
loop
RGB-> LAB
loop
判斷光源
ref
搜尋下一張圖
ref
失敗
調整色溫與亮度
ref
成功
最佳化螢幕
ref
圖 七 : Collaboration Diagram

21. 19
2.1.4 Sequence Diagram
:User :System :Webcam :Monitor
自動 啟動webcam
回傳圖片
計算RGB
RGBtoXYZ
XYZtoLab
RGBtoXYZ
光源種類
階調
調整色溫和亮度
調整完成
圖 八 : Sequence Diagram

22. 20
2.1.5 Class Diagram
video
-lwndc:IntPtr
-mcontrolptr:IntPtr
-mwidth:Int
-mheight:Int
+StartWebcam:void
+CloseWebcam:void
+GrapImage:void
CaculationRGB
-lmage:Bitmap
+GetRGBData:int
+Get_ab_data:double
+Get_big_RGBdata:int
RGB_to_XYZ
+RGB_to_XYZ:double
XYZ_to_Lab
+XYZ_to_Lab:double
色域distance
-use_rg_X:double
-use_rg_Y:double-
use_X:double-
use_Y:double
+LineSpace:double
+LineDistance:double
+Get_line_ab:int
+check:bool
+Get_line_ab2:int
灰階distance_two
-av_RGB:int
-bimage:Bitmap
+Gray:int
Look_up_table
+D50_table:int
+A_table:int
+CWF_table:int
+D65_table:int
+Gap_table:int
Ramp
+Red:Uint16
+Green:Uint16
+Blue:Uint16
階調
-Get_DeviceGammaRamp:bool
-Set_DeviceGammaRamp:bool
+GetDc:IntPtr
-S_Ramp:Ramp
圖 九 : Class Diagram

23. 21
2.1.6 Object Diagram
:照片
:階調
:色域 :灰階
Look_up_table:色溫
:亮度
:計算RGB :RGB轉XYZ
圖 十 : Object Diagram
2.1.7 Component Diagram
<<Component>>
Video
VideoAPI ConTrolVideo
原圖 視訊鏡頭
圖 十一 : Component Diagram For Video

24. 22
<<Component>>
ImageProcess
CaculationRGB RGB_to_XYZ
Decide
Situation 原圖
XYZ_to_Lab
圖 十二 : Component Diagram for ImagePrcess
<<Component>>
Decide Situation
色域distance 灰階distance
光源
數值 原圖
Look up table
圖 十三 : Component Diagram For Decide Situation

25. 23
<<Component>>
Decide Situation
Ramp
輸出 光源數值
階調
1
1
<<Component>>
螢幕調整
Ramp
輸出 光源數值
階調
1
1
圖 十四 : Component Diagram For 螢幕調整
2.1.8 Deployment Diagram
<<device>>
客戶端電腦
<<execution
environment>>
.NET Franework
<<soft>>
新視界
<<execution environment>>
Video
ImageProcess
Decide_環境
螢幕調整
圖 十五 : Deployment Diagram

26. 24
2.1.9 Statechart Diagram
檢查中
Entry /System
Informaition
啟動
檢查中
Entry /System
Informaition
有.NET
無.NET
WEBCAM
截圖中
儲存到系統中
成功截圖
抓取影像
Image Process
Calculation
RGB
RGB_to_XYZ
分析成功
XYZ_to_Lab
分析成功
回傳資料
Decide Situation
查表 色域法
灰階法
成功搜尋
失敗
螢幕調整
階調
回傳資料
圖 十六 : Statechart Diagram

27. 25
第二節 檔案結構
2.2.1 資料庫 (內含各表格之欄位結構及主鍵值表示)
本系統沒使用到資料庫.
2.2.2 多媒體檔案格式描述 (圖檔、動畫檔、聲音檔…等內
容格式描述)
為
表格 6 : 多媒體檔案格式描述
名稱 檔案格式
按鈕圖片 Png
情境選擇圖 Jpeg
系統操作說明圖 Jpeg

28. 26
第三章 系統操作手冊
第一節 軟硬體實作環境敘述
3.1.1 系統操作環境
Window XP 以上版本
3.1.2 硬體規格
一般電腦搭配 Webcam 即可
3.1.3 軟體規格
Window XP 以上版本

29. 27
第二節 系統功能與介面說明
3.2.1 系統功能說明
透過自動調整來感知現在環境光，來改變螢幕來適合當下的環境。
情境選擇可以自己選擇喜愛的情境，細部調整可以讓使用者自己微調，變成自
己想要的情境，透過三者的搭配，創造出自己喜愛的觀測環境。
3.2.2 系統介面說明
表格 7 : 主介面
主介面
按鈕圖示 按鈕名稱 功能
自動調整功能:
可以直接將螢幕調整
成系統認為最適合的
設定
情境選擇: 進入情境選擇模式

30. 28
系統說明: 內含系統使用說明
細部設定: 進入手動設定視窗
離開 離開

31. 29
表格 8 : 情境模式
情境模式
可根據個人喜好將螢幕設定成不同情境下的最佳設定
按鈕圖示 功能
適合偏紅偏黃的光源
例如 : 檯燈，鎢絲燈
偏室內黃光
例如 : 客廳
偏一般日光燈
例如 : 圖書館
篇藍色光
例如：室外光源

32. 30
表格 9 : 細部設定
細部設定
使用者可以自己調整喜歡的亮度和對比
下方的灰階圖能明顯的看出改變的情況
並儲存當下的設定，讓使用者下次能直接套用儲存的設定
還能還原調整前的設定或還原到顯示器的原廠設定。
按鈕圖示 功能
調整明亮度
調整 GAMMA
調整對比
儲存
選取之前微調的情境
回復調整前狀態
回復出廠狀態
灰階圖

33. 31
3.2.3 系統流程說明
Start
選擇功能
改寫情境
調整情境
Save
情境
Set 亮度,對
比,GAMMA
細部設定
螢幕調整
自動調整
Stop
圖 十七 : 系統流程說明

34. 32
3.2.4 系統操作說明
開啟主程式(圖十八)，之後可以將主程式縮小，程式將可以常駐．
自動調整（Auto）
開啟主程式(圖十八)，點選自動調整（Auto）後，程式會自動感測環境光後改
變螢幕，較昏暗情況下（圖十九） (圖二十)，較明亮情況下(圖二十一)(圖二
十二)，較黃情況下(圖二十三)(圖二十四)，較藍情況下(圖二十四)(圖二十五)。
開啟主程式
圖 十八 : 主程式

35. 33
圖 十九 : AUTO-較昏暗情況下明亮改變前
圖 二十 : AUTO-較昏暗情況下明亮改變後

36. 34
圖 二十一 : AUTO-較明亮情況下明亮改變前
圖 二十二 : AUTO-較明亮情況下明亮改變後

37. 35
圖 二十三 : 使用 AUTO 來調整較黃情況下的螢幕色溫-調整前
圖 二十四 : 使用 AUTO 來調整較黃情況下的螢幕色溫-調整後

38. 36
圖 二十五 : 使用 AUTO 來調整較藍情況下的螢幕色溫-調整前
圖 二十六 : 使用 AUTO 來調整較藍情況下的螢幕色溫-調整後

39. 37
情境選擇
由主程式(圖十八)進入情境選擇(圖二十七)，點選你想要的情境．有四種常見光
源可以選擇，室外夕陽(圖二十八)，室內黃光(圖二十九)，室內日光(圖三十)，
室外晴天(圖三十一)．
圖 二十七 : 情境選擇
圖 二十八 : 室外夕陽

40. 38
圖 二十九 : 室內黃光

41. 39
圖 三十 : 室內日光:
圖 三十一 : 室外晴天

42. 40
細部設定
開啟主程式(圖十八)後，進入細部設定(圖三十二)，利用亮度 GAMMA 對比,進
行微調調成自己喜愛的環境(圖三十三)，細部設定完後把情境存下來，可以變
成自己喜愛的環境（圖三十四）．如果不喜歡設定的話可以回復原廠設定，或
是修改前狀態(圖三十五)，可以先由預覽圖看到是否適合(圖三十六)，切換完成
(圖三十七)
圖 三十二 : 細部設定

43. 41
圖 三十三 : 細部設定前
圖 三十四 : 調整明亮與 GAMMA 與對比之後

44. 42
圖 三十五 : 回復初始狀態
圖 三十六 : 選取喜愛情境

45. 43
圖 三十七 ; 調整完