專利名稱：飽和度受控的彩色圖像中的色調(diào)保持的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制圖像的色飽和度的圖像信號(hào)處理方法以及一種相應(yīng)的圖像信號(hào)處理設(shè)備、裝置、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
當(dāng)代的圖像信號(hào)處理技術(shù)通常必須應(yīng)用專門的控制裝置以基于圖像信號(hào)處理來控制圖像的色調(diào)或飽和度或亮度，以避免異?；蚩浯蟮膱D像參數(shù)。在彩色顯示設(shè)備中，可以借助于飽和度控制來增大所顯示圖像中的色飽和度。當(dāng)這樣做時(shí)，對(duì)于給定的像素或像素區(qū)可能會(huì)發(fā)生這樣的事情，即不僅顏色變得更加飽和，而且像素的顏色也發(fā)生變化。這被稱作色調(diào)誤差。在下文中，色調(diào)誤差可以表示在改變飽和度控制時(shí)任何種類的不自然變換的顏色或異常色調(diào)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)還未完全解決所述種類的色調(diào)誤差。
US 5,450,217的公開教導(dǎo)了對(duì)圖像進(jìn)行再濾波，以降低作為原始亮度和飽和度增強(qiáng)的圖像的亮度的函數(shù)的亮度。然而，該教導(dǎo)并未解決在增大色飽和度控制時(shí)由顯示所引起的色調(diào)誤差。
US 2003/0025835 A1的教導(dǎo)也并未解決上述種類的色調(diào)誤差。該方法只限于在實(shí)時(shí)數(shù)字視頻圖像中獨(dú)立控制各個(gè)顏色的色調(diào)或飽和度，而不影響在同一實(shí)時(shí)數(shù)字視頻圖像中任何其它顏色的色調(diào)或飽和度。上述種類的只限于單獨(dú)顏色的控制方法不能得到滿意的結(jié)果。色調(diào)保持應(yīng)當(dāng)至少應(yīng)用于相關(guān)區(qū)域或整個(gè)3D色空間。
在US 6,366,291中公開了一種顏色轉(zhuǎn)換方法，其中由熒光材料所表示的顏色的實(shí)際色度坐標(biāo)，用色調(diào)與實(shí)際色度坐標(biāo)的色調(diào)相同但飽和度比實(shí)際色度坐標(biāo)的飽和度高的虛擬色度坐標(biāo)來替換。當(dāng)在將原始彩色圖像例如從彩色膠片、彩色相紙或具有彩色掃描儀的彩色印刷傳送到彩色監(jiān)視器或顯示器時(shí)出現(xiàn)負(fù)色(negative color)或具有可約值的最大值之外的顏色時(shí)，所公開的方法防止色調(diào)的變化。實(shí)際上，原始彩色圖像的色域或彩色印刷圖像的色域常常包括位于由RGB彩色監(jiān)視器的熒光材料所限定的色范圍以外的顏色。上述種類的方法還能夠改善飽和度。然而，該方法只限于改善關(guān)于彩色印刷圖像的色域的飽和度，而忽視了如上所述由于飽和度控制而產(chǎn)生的色調(diào)誤差。因此，所述方法能夠消除在彩色印刷圖像傳送到彩色顯示器時(shí)的異常顏色，然而仍然將導(dǎo)致在圖像信號(hào)的飽和度控制時(shí)上述種類的色調(diào)誤差。
期望這樣一種構(gòu)思，其中即使當(dāng)執(zhí)行圖像的飽和度控制時(shí)也保持彩色圖像的色調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種控制圖像的色飽和度的圖像信號(hào)處理方法以及一種用于控制圖像的色飽和度的信號(hào)處理裝置，其有效地防止色調(diào)誤差，所述色調(diào)誤差是由于改變要顯示的圖像的飽和度而產(chǎn)生的。
特別地，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能夠防止在3D色空間的預(yù)定區(qū)域或整個(gè)3D色空間中的色調(diào)誤差的方法和裝置。
對(duì)于該方法，該目的是通過控制圖像的色飽和度的圖像信號(hào)處理方法來實(shí)現(xiàn)的，該方法包括以下步驟-提供輸入圖像信號(hào)；-向該輸入圖像信號(hào)施加飽和度控制，從而產(chǎn)生飽和度受控的圖像信號(hào)；其中基于該飽和度受控的圖像信號(hào)，通過下述步驟來施加色調(diào)恢復(fù)-在第一處理流中根據(jù)第一圖像信號(hào)來確定第一色調(diào)值，以及-在第二處理流中根據(jù)第二圖像信號(hào)來確定第二色調(diào)值；-根據(jù)該第一色調(diào)值和/或第二色調(diào)值來獲得校正的色調(diào)值；-基于該校正的色調(diào)值來獲得輸出信號(hào)。
本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，只有當(dāng)基于飽和度受控的圖像信號(hào)來施加色調(diào)恢復(fù)時(shí)，才可以有效地防止在飽和度控制時(shí)的色調(diào)誤差。因此，在其基本思想中，本發(fā)明教導(dǎo)了確定第一色調(diào)值和確定第二色調(diào)值，因此輸出信號(hào)基于從第一色調(diào)值和/或第二色調(diào)值中獲得的校正色調(diào)值。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，飽和度控制以某種特定的相關(guān)方式來影響該輸入圖像信號(hào)，這造成了第一色調(diào)值與第二色調(diào)值之間的差。該第一和第二色調(diào)值以特別優(yōu)選的種類進(jìn)行選擇。在詳細(xì)描述中，參考圖4、7、9和10詳細(xì)描述了其四個(gè)變型。本發(fā)明所提出的主要構(gòu)思是基于第一色調(diào)值和/或第二色調(diào)值之間的差來獲得校正的色調(diào)值。
上述構(gòu)思基于這樣的理解，即當(dāng)消除色調(diào)誤差時(shí)，也應(yīng)該考慮色域內(nèi)部的顏色。特別地，本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，一旦內(nèi)部顏色由于增加色飽和度的顏色而取代了該色域，色調(diào)誤差也將開始增大。因此，似乎最大色調(diào)誤差將發(fā)生在邊界顏色上。
本發(fā)明還認(rèn)識(shí)到，在基色和補(bǔ)色中間的顏色的色調(diào)朝著RGB基色移動(dòng)。特別地，最大色調(diào)誤差發(fā)生在黃色附近，而最小色調(diào)誤差發(fā)生在藍(lán)色附近。
本發(fā)明還認(rèn)識(shí)到，在色飽和度控制大于1的情況下，負(fù)基色分量(contribution)會(huì)出現(xiàn)并可能引起色調(diào)誤差。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在增加色飽和度時(shí)，這些種類的色調(diào)誤差的主要部分是由非線性顯示傳遞(transfer)函數(shù)引起的，它一方面導(dǎo)致了所述的色位移，另一方面它將負(fù)基色分量限制為零。非線性傳遞函數(shù)將被簡(jiǎn)單地稱作“伽馬(gamma)”或“去伽馬(degamma)”。
該構(gòu)思與常見措施形成對(duì)比，所述常見措施被隔離為象US2003/0025835中的某些色度坐標(biāo)或者只限于象US 6,366,291中所公開的特定傳遞情形—后者不能成功地防止色調(diào)誤差。
此外，本發(fā)明的構(gòu)思可以根據(jù)本發(fā)明的某些方面進(jìn)行靈活的修改，這在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了概述。
優(yōu)選地，輸入圖像信號(hào)由亮度分量和色彩分量構(gòu)成，特別是由非線性亮度(luma)分量和非線性色度(chroma)分量構(gòu)成。色飽和度控制優(yōu)選是在非線性信號(hào)域內(nèi)執(zhí)行。
優(yōu)選地，將第一或第二色調(diào)值確定為2D平面的差坐標(biāo)的角度，其中差坐標(biāo)由第一或第二圖像信號(hào)的色彩分量和亮度分量構(gòu)成。色彩分量可以由色度或色度值的任何一種方式構(gòu)成。該計(jì)算優(yōu)選是借助于例如軟件代碼段中的Hue-Calculation(色調(diào)計(jì)算)函數(shù)來執(zhí)行。特別地，Hue-Calculation優(yōu)選可以借助于象計(jì)算設(shè)備的適當(dāng)硬件部件來執(zhí)行。
優(yōu)選地，通過使用三角函數(shù)中校正的色調(diào)值來獲得輸出信號(hào)。該計(jì)算優(yōu)選是借助于例如軟件代碼段中的Hue-Restoration(色調(diào)恢復(fù))函數(shù)來執(zhí)行。特別地，Hue-Restoration函數(shù)優(yōu)選是在象計(jì)算設(shè)備的適當(dāng)硬件部件中實(shí)現(xiàn)的。
優(yōu)選地，基于色調(diào)恢復(fù)在輸出信號(hào)中保持飽和度受控的圖像信號(hào)的飽和度值。
在下文中將陳述本發(fā)明的更多主要方面。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，所有色調(diào)誤差的主要原因是非線性顯示傳遞函數(shù)。因此在本發(fā)明的第一變型中，基于預(yù)測(cè)的“顯示后傳遞函數(shù)信號(hào)”施加色調(diào)恢復(fù)。在第一變型的基本思想中，在仿真的顯示傳遞函數(shù)之后的色空間中施加色調(diào)恢復(fù)。這意味著在信號(hào)的預(yù)測(cè)之后獲得校正的色調(diào)，該信號(hào)的預(yù)測(cè)是用于顯示信號(hào)即通常用于線性化信號(hào)的特性，例如由輸入信號(hào)和顯示的總傳遞確定的特性。不過由于照相機(jī)伽馬和顯示器伽馬很難精確地互補(bǔ)，因此常常存在總體非線性的伽馬。第一變型的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)果不取決于照相機(jī)伽馬。
在特別優(yōu)選的配置中，第一圖像信號(hào)由飽和度受控的圖像信號(hào)構(gòu)成，以及第二圖像信號(hào)由輸入圖像信號(hào)構(gòu)成。
該措施構(gòu)成一方面預(yù)測(cè)飽和度增加之后的飽和色以及另一方面獲得原色的基礎(chǔ)。在該變型的優(yōu)選配置中，第一處理流包括以下步驟-將第一圖像信號(hào)、特別是飽和度受控的圖像信號(hào)變換為RGB圖像信號(hào)，特別是變換為飽和度受控的RGB圖像信號(hào)；-將該RGB圖像信號(hào)非線性地轉(zhuǎn)換為預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)；-將該預(yù)測(cè)的飽和度受控的RGB圖像信號(hào)再變換為飽和度受控的第一圖像信號(hào)。
結(jié)果，該預(yù)測(cè)的圖像信號(hào)可以用來確定第一色調(diào)值。
同樣在發(fā)展的配置中，第二處理流包括以下步驟-將第二圖像信號(hào)變換為RGB圖像信號(hào)；-將該RGB圖像信號(hào)非線性地轉(zhuǎn)換為預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)；-將該預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)再變換為處理的第二圖像信號(hào)。
因此，可以根據(jù)預(yù)測(cè)的圖像信號(hào)和再變換的預(yù)測(cè)圖像信號(hào)來確定第二色調(diào)值。
換句話說，本發(fā)明的第一變型提出通過向飽和信號(hào)施加例如顯示設(shè)備的估計(jì)的伽馬函數(shù)來預(yù)測(cè)飽和度增大之后的飽和色。同樣，例如向原始信號(hào)即飽和度沒有增大的信號(hào)施加估計(jì)的伽馬函數(shù)，從而獲得原色。該變型特別優(yōu)選地用于將飽和色隨后校正為原色，同時(shí)保持其增大的飽和度。
特別地，在色調(diào)恢復(fù)之后，施加去伽馬即逆顯示傳遞函數(shù)以獲得顯示信號(hào)。具體而言，可以獲得顯示信號(hào)，其包括以下步驟-將輸出信號(hào)變換為輸出RGB圖像信號(hào)；-將輸出RGB圖像信號(hào)非線性地轉(zhuǎn)換為顯示信號(hào)。
第一變型的特別優(yōu)選的配置在從屬權(quán)利要求7至17中進(jìn)行了概述。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，顯示器伽馬將負(fù)基色分量限制為零。因此在本發(fā)明的第二變型中，基于“顯示前傳遞函數(shù)信號(hào)”來施加色調(diào)恢復(fù)。這意味著在仿真顯示之前的色空間中，即在照相機(jī)伽馬和顯示板之間的非線性空間中施加色調(diào)恢復(fù)。第二變型基于這樣的理解，即大多數(shù)誤差是由于顯示器伽馬將負(fù)基色分量限制為零而產(chǎn)生的。
在第二變型的進(jìn)一步發(fā)展的配置中，第一圖像信號(hào)和第二圖像信號(hào)由相同的飽和度受控的圖像信號(hào)構(gòu)成。
在第二變型的優(yōu)選配置中，第一處理流包括以下步驟-直接根據(jù)第一圖像信號(hào)、特別是飽和度受控的圖像信號(hào)來確定第一色調(diào)值。
更優(yōu)選地，在第二變型中，第二處理流包括以下步驟-將第二圖像信號(hào)、特別是飽和度受控的圖像信號(hào)變換為RGB圖像信號(hào)，特別是飽和度受控的RGB圖像信號(hào)；-通過將RGB圖像信號(hào)的負(fù)值限制為零來提供受限的RGB圖像信號(hào)；-將該受限的RGB圖像信號(hào)再變換為受限的第二圖像信號(hào)。
因此，本發(fā)明第二變型的措施通過將RGB圖像信號(hào)的負(fù)值限制為零來確定考慮到負(fù)值的第一色調(diào)值和第二色調(diào)值。在后一種情況下，施加負(fù)色預(yù)防NCP。因此，根據(jù)本發(fā)明的第二變型，可以根據(jù)第一色調(diào)值和/或第二色調(diào)值來獲得校正的色調(diào)值。
第二變型具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過將負(fù)色限制為零并且用受限信號(hào)的色調(diào)來代替原始信號(hào)的色調(diào)，可以避免借助于非線性轉(zhuǎn)換RGB圖像信號(hào)的域轉(zhuǎn)換。同樣，此處可以保證將所得到的顏色校正為原色，同時(shí)保持其增大的飽和度。與第一變型相比，不需要預(yù)測(cè)顯示器的輸出的色調(diào)。
本發(fā)明第二變型的發(fā)展的配置在從屬權(quán)利要求18至23中進(jìn)行了概述。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的適應(yīng)之內(nèi)，作為色飽和度控制的函數(shù)，有可能在色飽和度控制之后施加色差信號(hào)，并且有可能接近本發(fā)明第二變型的色調(diào)校正。因此在本發(fā)明的第三變型中，在色調(diào)恢復(fù)中進(jìn)一步借助于飽和度受控的圖像信號(hào)的非線性色度分量來獲得校正的色調(diào)值。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于將額外的處理量限制為這樣的色調(diào)校正。
本發(fā)明第三變型的進(jìn)一步發(fā)展的配置在從屬方法權(quán)利要求24至26中進(jìn)行了概述。
概括而言，根據(jù)本發(fā)明的第一變型，特別地進(jìn)一步借助于預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)的色彩分量來獲得校正的色調(diào)值。
根據(jù)本發(fā)明的第二變型，特別地進(jìn)一步借助于受限的RGB圖像信號(hào)的色彩分量來獲得校正的色調(diào)值。
根據(jù)本發(fā)明的第三變型，特別地進(jìn)一步借助于飽和度受控圖像信號(hào)的非線性色度分量來獲得校正的色調(diào)值。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步發(fā)展的配置，特別地為了防止在處理時(shí)的除法器問題，優(yōu)選是作為RGB圖像信號(hào)的色彩分量的值的閾值電平的函數(shù)來完成色調(diào)恢復(fù)的步驟。后一個(gè)變型能夠施加一個(gè)或多個(gè)所謂的隸屬函數(shù)來形成3D色空間的優(yōu)選區(qū)域和預(yù)定區(qū)域的色調(diào)恢復(fù)。例如，可以在RGB顏色的某個(gè)閾值電平上部分地施加色調(diào)校正。另一隸屬函數(shù)可以適于僅在3D色空間的外區(qū)施加部分或完全的色調(diào)校正，后者基于這樣的理解，即最大色調(diào)誤差通常發(fā)生在邊界顏色上。特別地，施加隸屬函數(shù)以防止不可避免的除法器問題。特別地，通過觀察RGB值的最大值和最小值的差值來防止小分母。
如上所概述的方法及其發(fā)展配置可以通過任何優(yōu)選種類的數(shù)字電路來實(shí)施，由此可以獲得與數(shù)字電路相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求書中所述的或者在說明書中所概述的或者在附圖中所示的若干裝置的功能。
因此，對(duì)于裝置而言，本發(fā)明還涉及一種用于控制圖像的色飽和度的信號(hào)處理設(shè)備，所述設(shè)備包括-用于提供輸入圖像信號(hào)的裝置；
-用于向該輸入圖像信號(hào)施加飽和度控制從而產(chǎn)生飽和度受控的圖像信號(hào)的裝置；其中色調(diào)恢復(fù)單元適于處理飽和度受控的圖像信號(hào)，該單元包括-用于在第一處理流中根據(jù)第一圖像信號(hào)來確定第一色調(diào)值的裝置，以及-用于在第二處理流中根據(jù)第二圖像信號(hào)來確定第二色調(diào)值的裝置；-用于根據(jù)該第一色調(diào)值和/或第二色調(diào)值來獲得校正色調(diào)值的裝置；-用于基于該校正的色調(diào)來獲得輸出信號(hào)的裝置。
特別地，對(duì)于裝置而言，本發(fā)明還涉及一種包括顯示裝置和信號(hào)處理設(shè)備的裝置，其中該信號(hào)處理設(shè)備適于執(zhí)行如上所述的方法。特別地，顯示裝置可以從由陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示板(PDP)組成的組中選擇。所述種類的顯示裝置特別可以用于照相機(jī)中，或者以監(jiān)視器的形式使用，尤其是用于計(jì)算機(jī)或電視機(jī)。
本發(fā)明還涉及一種可存儲(chǔ)在由計(jì)算設(shè)備可讀的介質(zhì)上的包括軟件代碼段的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行該產(chǎn)品時(shí)，該產(chǎn)品使得該計(jì)算設(shè)備執(zhí)行如上所述的方法。軟件代碼段的優(yōu)選配置涉及色調(diào)計(jì)算、色調(diào)恢復(fù)和隸屬函數(shù)。
本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行和/或存儲(chǔ)如上所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算和/或存儲(chǔ)設(shè)備。特別地，優(yōu)選的計(jì)算設(shè)備適于執(zhí)行上述的色調(diào)計(jì)算、色調(diào)恢復(fù)和/或隸屬函數(shù)。
根據(jù)在下文中所述的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是顯而易見的，并將參考所述實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行闡明。
當(dāng)然，不可能為了描述本發(fā)明的目的而描述部件或方法的每一種可以想到的配置，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明許多另外的組合和置換是可能的。
通常，上述的這種技術(shù)應(yīng)用于電視機(jī)或數(shù)字靜止和視頻照相機(jī)。盡管本發(fā)明對(duì)顯示器具有特別的效用，并將結(jié)合顯示器來進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的構(gòu)思還可以用于其它形式的用于輸出彩色圖像的輸出設(shè)備。例如，本發(fā)明的構(gòu)思還可以應(yīng)用于彩色打印機(jī)或許多計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
圖像信號(hào)處理同時(shí)已經(jīng)成為消費(fèi)電子產(chǎn)品的相關(guān)部分，特別是數(shù)字消費(fèi)設(shè)備和各種音頻和視頻前端以及其它種類的信息和娛樂產(chǎn)品。這種技術(shù)也因?yàn)榇蠖鄶?shù)PC彩色監(jiān)視器同時(shí)具有與電視機(jī)相同的色域和非線性傳遞函數(shù)而被實(shí)施在用于圖片編輯的計(jì)算機(jī)軟件中，這是因?yàn)橄M(fèi)電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)電子產(chǎn)品彼此之間的聯(lián)系變得越來越緊密。


為了更完整地理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)對(duì)附圖進(jìn)行參考，其中圖1是色飽和度控制的分析的位置的示意圖；圖2示出了以照相機(jī)伽馬之后的信號(hào)作為基準(zhǔn)的色度平面的4級(jí)和UCS1976平面所有等級(jí)的頂部投影；圖3示出了在1.2的飽和度控制之后2D UCS1976和色度的色平面中的CRT輸出；圖4是信號(hào)處理方法的第一優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中在飽和度控制之后保持顯示色調(diào)；圖5是說明在2D色度平面中對(duì)于未降低的色差信號(hào)進(jìn)行色調(diào)恢復(fù)的示意圖；圖6示出了根據(jù)圖4的第一優(yōu)選實(shí)施例的作為色飽和度控制的函數(shù)的色調(diào)保持的結(jié)果；圖7是信號(hào)處理方法的第二優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中在飽和度控制之后保持顯示色調(diào)而不進(jìn)行CRT伽馬和去伽馬傳遞；圖8示出了根據(jù)圖7的第二優(yōu)選實(shí)施例的作為色飽和度控制的函數(shù)的色調(diào)保持的結(jié)果，其中不進(jìn)行CRT伽馬和去伽馬傳遞，而是通過防止負(fù)基色分量來保持飽和度控制之后的顯示色調(diào)；圖9是信號(hào)處理方法的第三優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中通過使用色飽和度控制之后的色差信號(hào)，以信號(hào)路徑中的最小處理量來保持顯示色調(diào)；圖10是圖4所示的信號(hào)處理方法的第一優(yōu)選實(shí)施例的修改的流程圖，其中在飽和度控制之后保持顯示色調(diào)并且執(zhí)行隸屬函數(shù)；圖11是在圖4、7或9的優(yōu)選實(shí)施例中使用的用于色調(diào)校正的RGBmax’隸屬函數(shù)和3D色度空間中RGBmax’隸屬函數(shù)的圖，其中保持飽和度控制之后的顯示色調(diào)；圖12是在圖4、7或9的優(yōu)選實(shí)施例中使用的用于PhiHue計(jì)算的(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)和3D色度空間中(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)的圖，其中保持飽和度控制之后的顯示色調(diào)。
具體實(shí)施例方式
1.引言如圖1所示，描述了幾種方法以在色飽和度控制增大(即飽和度值“sat”大于1)時(shí)修復(fù)顯示裝置3(電視機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、音頻/視頻應(yīng)用)輸出端的色調(diào)誤差。
在照相機(jī)中的原始圖像信號(hào)的非線性轉(zhuǎn)換之后，優(yōu)選是在非線性信號(hào)域中執(zhí)行在顯示裝置例如在電視機(jī)或數(shù)字靜止和視頻照相機(jī)或者許多計(jì)算機(jī)或音頻/視頻應(yīng)用或打印機(jī)中的色飽和度控制(CSC)5。這種非線性轉(zhuǎn)換通常通過向信號(hào)施加非線性傳遞函數(shù)來執(zhí)行，所述函數(shù)將被簡(jiǎn)單地稱作“伽馬”或者有時(shí)在逆非線性傳遞函數(shù)的情況下稱作“去伽馬”。結(jié)合如圖1所示的顯示裝置11的非線性伽馬，優(yōu)選地大于1的色飽和度增大將導(dǎo)致色調(diào)誤差，主要是在色域的邊界。本發(fā)明提供幾種用于校正這些色調(diào)誤差的方法。
顯示裝置3的色飽和度控制CSC 5的位置是根據(jù)圖1。其中示出了由三個(gè)主要部分1、2和3組成的電視系統(tǒng)的原理圖。在頂部示出了照相機(jī)1和傳遞介質(zhì)(TM)2，以及在底部示出了具有CRT(陰極射線管)的電視顯示器或另一種類的顯示裝置(象等離子體顯示板PDP或液晶顯示器LCD)等形式的顯示裝置3。
通常，照相機(jī)1通過透鏡和具有RGB(紅-綠-藍(lán))或另一種類的色彩陣列的單個(gè)光敏區(qū)圖像傳感器來記錄場(chǎng)景。接著將RGB信號(hào)提供給用于使該照相機(jī)的色域適合于所期望的電視標(biāo)準(zhǔn)的3x3的照相機(jī)矩陣，所述電視標(biāo)準(zhǔn)例如是EBU標(biāo)準(zhǔn)(歐洲廣播聯(lián)盟)或HDTV標(biāo)準(zhǔn)(高清晰度電視)。
在該矩陣之后施加照相機(jī)伽馬。打算在顯示裝置3的末端補(bǔ)償該顯示裝置11(例如CRT)的非線性傳遞。
最終在照相機(jī)1中，將R’G’B’信號(hào)轉(zhuǎn)換成Luma信號(hào)Y’以及色差信號(hào)R’-Y’和B’-Y’，它們構(gòu)成了顯示裝置3的輸入信號(hào)?？蛇x擇地，也可以通過任何其它適當(dāng)?shù)姆绞綄⑤斎胄盘?hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)提供給照相機(jī)1。
在轉(zhuǎn)換之后，可以通過向亮度信號(hào)Y’添加DC電平來調(diào)節(jié)黑電平。可以通過將色差信號(hào)乘以適當(dāng)?shù)囊蜃觼碚{(diào)節(jié)飽和度，該因子在附圖中用“sat”表示。
在傳遞介質(zhì)2之前可以施加編碼器，在其后可以施加解碼器。編碼器和解碼器的類型將取決于傳遞介質(zhì)2的類型。
顯示器3首先提供對(duì)亮度信號(hào)Y’的黑電平控制以及對(duì)色差信號(hào)R’-Y’和B’-Y’的飽和度控制CSC 5。接著通過變換7將信號(hào)再次轉(zhuǎn)換回R’、G’、B’信號(hào)。
如果顯示器3的色域與照相機(jī)1(EBU或HDTV)的色域不對(duì)應(yīng)，那么可以應(yīng)用3×3的顯示矩陣9，以便最小化色彩再生誤差。
最終存在這樣的顯示裝置11，它顯示由照相機(jī)1通過其伽馬傳遞特性記錄的場(chǎng)景13。將會(huì)理解，根據(jù)特定應(yīng)用來進(jìn)行伽馬的適當(dāng)選擇。此處，在上下文中，使用2.3的CRT伽馬。除了CRT之外，還存在有可能象LCD(液晶顯示器)和PDP(等離子體顯示板)一樣應(yīng)用的其它顯示裝置11。
通常對(duì)于打印機(jī)而言可能相關(guān)的是，大多數(shù)打印機(jī)已經(jīng)采用了sRGB標(biāo)準(zhǔn)，并因此采用具有比通常略低的指數(shù)的伽馬，例如在打印之前，對(duì)于例如線性彩條的圖片，應(yīng)用在黑色附近具有較少增益的伽馬而不是具有實(shí)際指數(shù)曲線的伽馬。為了在PC監(jiān)視器上進(jìn)行正確的顯示，具有比通常略低的指數(shù)的伽馬也是優(yōu)選的。否則，當(dāng)進(jìn)行打印或在監(jiān)視器上查看時(shí)，通常所打印的圖將會(huì)太暗。
2.將顯示后的色調(diào)保持為色飽和度控制的函數(shù)所認(rèn)識(shí)到的重要的第一方面是，在照相機(jī)伽馬之后通常將色調(diào)保持為色飽和度的函數(shù)。從圖2可以看出，也在邊界15上的色飽和度線16具有與通過白色和各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)繪制的線相同的色調(diào)。在圖2中用圖標(biāo)表示信號(hào)及其基準(zhǔn)的位置。
第二方面是在非線性顯示器伽馬和增大色飽和度控制5之后，如圖3所示，在基色和補(bǔ)色之間顏色的色調(diào)朝著RGB基色移動(dòng)。色調(diào)誤差可以表示在改變飽和度控制時(shí)任何種類的不自然變換的顏色或異常色調(diào)。解釋了能夠消除由增大色飽和度控制5而引起的色調(diào)誤差的三種方法。
在圖3中，信號(hào)及其基準(zhǔn)的位置用圖標(biāo)表示。作為傳導(dǎo)，一旦內(nèi)部顏色由于增大色飽和度控制而取代了該色域，色調(diào)誤差也將開始增大。因此，似乎最大色調(diào)誤差將發(fā)生在色域的邊界15上。
同樣在飽和度值“sat”大于1的色飽和度控制的情況下，在照相機(jī)伽馬之后可能出現(xiàn)負(fù)基色分量。除了傳遞介質(zhì)2的限制以外，處理負(fù)基色信號(hào)分量的實(shí)際瓶頸當(dāng)然是顯示器的伽馬，它將它們限制為零。
顯示器伽馬對(duì)具有零限制負(fù)信號(hào)的邊界顏色的色調(diào)分析與1.5的色飽和度控制相比完全相同，但是利用顯示器伽馬就能夠處理負(fù)基色信號(hào)分量。在此并沒有顯示結(jié)果，但是在比較色彩再生之后的第一個(gè)結(jié)論就是，在顯示器負(fù)信號(hào)處理量的情況下色調(diào)誤差小得多。
盡管存在這樣的事實(shí)，即不可能再生負(fù)基色光分量，但是有可能通過使顯示器伽馬符號(hào)敏感來對(duì)待它們所得到的色彩再生。這意味著將顯示器伽馬之前的負(fù)基色反轉(zhuǎn)為正信號(hào)，并且用負(fù)符號(hào)信號(hào)來標(biāo)記。在顯示器伽馬之后，該符號(hào)確定顯示器的輸出是否必須被再次反轉(zhuǎn)。對(duì)于負(fù)符號(hào)信號(hào)，將反轉(zhuǎn)顯示器輸出。正基色信號(hào)用正符號(hào)信號(hào)來標(biāo)記，并保持不變。
從圖3可以看出，根據(jù)對(duì)色域的內(nèi)部顏色進(jìn)行分析的另一結(jié)論是，基色和補(bǔ)色之間的顏色的色調(diào)朝著RGB基色移動(dòng)。
圖3的第三個(gè)結(jié)論是，與聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)傳輸亮度權(quán)重正好相反，最大色調(diào)誤差發(fā)生在黃色附近，而最小色調(diào)誤差發(fā)生在藍(lán)色附近。
此處未示出的對(duì)于由顯示器理論上處理負(fù)基色分量的詳細(xì)分析，澄清了在增大色飽和度時(shí)相對(duì)較大的色調(diào)誤差的主要原因是顯示器伽馬，因?yàn)樗鼘⒇?fù)基色分量限制為零。
2.1在顯示器的輸出端將色調(diào)保持為飽和度控制的函數(shù)的第一實(shí)施例圖4是信號(hào)處理方法的第一優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中保持色飽和度控制之后的顯示色調(diào)。這意味著即使增大色飽和度控制CSC 17時(shí)的色調(diào)誤差也得以校正。第一種色調(diào)恢復(fù)10的功能如下。非線性輸入信號(hào)即亮度信號(hào)Y’以及色差信號(hào)(R’-Y’)和(B’-Y’)被提供給色飽和度控制17，并分別變成飽和度受控的圖像信號(hào)Y’以及{sat x(R’-Y’)}和{sat x(B’-Y’)}。具有和不具有修改飽和度控制的亮度信號(hào)和色差信號(hào)，通過變換19和21分別轉(zhuǎn)換為基色信號(hào)，即照相機(jī)的R’G’B’信號(hào)和具有修改飽和度控制的Rs’Gs’Bs’信號(hào)。Rs’Gs’Bs’信號(hào)中的“s”用來表示修改的飽和度控制。在第一處理流23中，以色飽和度受控的圖像信號(hào)Y’以及{sat x(R’-Y’)}和{sat x(B’-Y’)}以及Rs’、Gs’、Bs’的形式來處理第一圖像信號(hào)。在用虛線表示的第二處理流25中，以原始圖像信號(hào)Y’、R’-Y’、R’-Y’和R’、G’、B’的形式來處理第二圖像信號(hào)。主信號(hào)路徑用實(shí)線表示。然而，與第一處理流23的Y’、{sat x(R’-Y’)}、{sat x(R’-Y’)}或Rs’Gs’Bs’信號(hào)相比，即與非線性傳遞函數(shù)27之前的信號(hào)相比，第二處理流25的信號(hào)Y’、(R’-Y’)、(R’-Y’)或R’G’B’具有完全相同的色調(diào)。
R’G’B’信號(hào)為R′＝(R′-Y′)+Y′G′＝(G′-Y′)+Y′，where(G′-Y′)＝-(YR/YG)×(R′-Y′)-(YB/YG)*(B′-Y′)B′＝(B′-Y′)+Y′ (1)用于獲得(G’-Y’)信號(hào)的YR、YG和YB亮度分量根據(jù)FCC標(biāo)準(zhǔn)(YR∶YG∶YB＝0.299∶0.587∶0.114)。
Rs’Gs’Bs’信號(hào)為Rs′＝sat x(R′-Y′)+Y′Gs′＝sat x(G′-Y′)+Y′Bs′＝sat x(B′-Y′)+Y′， (2)可以使用先前獲得的G’信號(hào)的(G’-Y’)信號(hào)。
處理流23和25的兩個(gè)信號(hào)，即第一處理流23的R’G’B’信號(hào)和第二處理流25的Rs’Gs’Bs’信號(hào)，都被提供給兩個(gè)LUT 27，所述LUT 27包含CRT傳遞函數(shù)。由此，在第二處理流25中執(zhí)行R’G’B’圖像信號(hào)到預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)R”、G”、B”的非線性轉(zhuǎn)換，并且在第一處理流23中執(zhí)行Rs’Gs’Bs’圖像信號(hào)到預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)Rs”、Gs”、Bs”的非線性轉(zhuǎn)換。這導(dǎo)致預(yù)測(cè)的R”G”B”信號(hào)表示不具有修改的飽和度控制的CRT輸出，而預(yù)測(cè)的Rs”Gs”Bs”信號(hào)包括修改的飽和度控制。在公式中為
R″＝R′γ，G″＝G′γ，B″＝B′γ以及Rs″＝Rs′γ，Gs″＝Gs′γ，Bs″＝Bs′γ(3)如果顯示器類型已經(jīng)用于與γ＝2.3的標(biāo)準(zhǔn)CRT不同的傳遞特性，例如LCD或PDP的傳遞特性，那么仍然優(yōu)選是應(yīng)用CRT傳遞曲線，因?yàn)槊恳活愋偷娘@示器都應(yīng)當(dāng)與CRT傳遞特性一致。
為了分別將預(yù)測(cè)的R”G”B”和預(yù)測(cè)的Rs”Gs”Bs”信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二Yl”和第一Ys”亮度信號(hào)，由再變換29來提供有關(guān)顯示器的亮度分量。否則所述顯示器的亮度輸出保持將不正確。處理的第二圖像信號(hào)Yl”表示飽和度控制為1.0的顯示器的原始亮度輸出，而飽和度受控的第一圖像信號(hào)Ys”涉及具有修改飽和度控制的顯示器亮度輸出，該修改飽和度控制可以是增大或減小。
由再變換進(jìn)行的到亮度”信號(hào)Yl”和Ys”的轉(zhuǎn)換在公式中為Y1″＝Y(jié)Rdisplay×R″+YGdisplay×G″+YBdisplay×B″Ys″＝Y(jié)Rdisplay×Rs″+YGdisplay×Gs″+YBdisplay×Bs″，(4)其中YRdisplay、YGdisplay和YBdisplay表示顯示器的亮度分量。
在單元31中借助于R”G”B”和Yl”信號(hào)來計(jì)算色度”平面中的第二色調(diào)角Phiorg，以及在單元33中借助于Rs”Gs”Bs”和Ys”信號(hào)來計(jì)算第一色調(diào)角Phisat。Phiorg和Phisat二者都是在顯示器輸出端的色調(diào)角的預(yù)測(cè)。Phiorg是在1.0的飽和度控制下通過中心白色和由顯示器所再生的顏色的線的角度。Phisat是在大于1.0的任意飽和度控制下通過中心白色和由顯示器所再生的顏色的線的角度。在圖5中對(duì)此進(jìn)行闡明。
在單元31和33中，借助于下面示出的函數(shù)PhiHue(5)，利用單位顏色降低因子，通過色差信號(hào)在色度”平面中計(jì)算色調(diào)角Phiorg”和Phisat”。
通過寫入Phiorg”＝PhiHue(R”，B”，Y”)將計(jì)算第二色調(diào)角Phiorg”，而通過Phisat”＝PhiHue(Rs”，Bs”，Ys”)來返回第一色調(diào)角Phisat”。
Function PhiHue(Rh，Bh，Yh){利用未降低的色差信號(hào)進(jìn)行PhiHue計(jì)算}
if(Bh-Yh)＝0 then {避免用零除}Phihue＝byte((Rh-Yh)＜0)x1.5xpi+byte((Rh-Yh)＞0)x0.5xpi{PhiHue＝arctg(v/u)[radians]}else {考慮象限}Phihue＝arctan((Rh-Yh)/(Bh-Yh))+byte((Bh-Yh)＜0)xpi+byte((Rh-Yh＜0)xbyte((Bh-Yh)＞0)x2xpi；end{函數(shù)PhiHue的} (5)利用arctan(反正切)函數(shù)來確定正確的象限。
如果(Bh-Yh)＝0并且(Rh-Yh)＜0，則PhiHue將為270度，或者用弧度表示時(shí)為1.5xpi。然而，如果(Bh-Yh)＝0并且(Rh-Yh)＞0，則PhiHue將為90度，或者用弧度表示時(shí)為0.5xpi。對(duì)于所有其它情況，則(Bh-Yh)＝0，通過包含考慮象限的arctan((Rh-Yh)/(Bh-Yh))來計(jì)算PhiHue。這是因?yàn)閷?duì)于0≤x＜∞，計(jì)算出0≤arctg(x)＜pi/2必須在I和III象限，對(duì)于-∞＜x≤0，計(jì)算出-pi/2＜arctg(x)≤0必須在II和IV象限，其中x表示(Rh-Yh)/(Bh-Yh)。
僅對(duì)于象限I，角度是正確的，對(duì)于其它象限已經(jīng)增加了一些條件。對(duì)于(Bh-Yh)＜0，計(jì)算出PhiHue應(yīng)當(dāng)在象限II或III。通過加上180度(pi)，負(fù)角位于象限II，并且正角位于象限III。對(duì)于(Rh-Yh)＜0并且(Bh-Yh)＞0，得到負(fù)角。通過加上360度(pi)，該角位于象限IV。
利用可獲得的角Phiorg”和Phisat”，可以根據(jù)程序(6)通過在單元35中獲得校正的色調(diào)值39來執(zhí)行顯示器輸出的色調(diào)校正。
Procedure HueRestoration(Rn，Bn，Yn，n，r){Rn、Bn和Yn與n相關(guān)，要校正的信號(hào)和角度}{r是要校正到的基準(zhǔn)角}(B”-Y”)＝(Bn-Yn)xcos(n-r)+(Rn-Yn)xsin(n-r)(R”-Y”)＝(Rn-Yn)xcos(n-r)-(Bn-Yn)xsin(n-r)(G”-Y”)＝-(YRdisplay/YGdisplay)x(R”-Y”)-(YBdisplay/YGdisplay)*(B”-Y”){(B”-Y”)、(R”-Y”)和(G”-Y”)是色調(diào)校正之后顯示器未降低的色差信號(hào)}Ro”＝(R”-Y”)+Yn
Go”＝(G”-Y”)+YnBo”＝(B”-Y”+Yn {Ro”Go”Bo”是顯示器的輸出信號(hào)}end{程序HueRestoration的} (6)通過執(zhí)行程序HueRestoration(Rs”，Bs”，Ys”，Phisat”，Phiorg”)來獲得顯示器輸出的色調(diào)校正值Ro”Go”Bo”。此處，Rs”、Bs”和Ys”與顯示器伽馬之后的Phisat”相關(guān)。
圖5示出了說明在2D色度平面中利用未降低的色差信號(hào)進(jìn)行色調(diào)恢復(fù)的示意圖。淡黃色的色調(diào)恢復(fù)的例子用參考標(biāo)記39表示。
在增大色飽和度時(shí)淡黃色的色彩再生用箭頭37表示。它的(Bn-Yn)信號(hào)為負(fù)，而它的(Rn-Yn)信號(hào)為正。在圖5的右側(cè)畫出了用δ＝Phisat”-Phiorg”表示的作為deltaPhi的函數(shù)的cos(inus)和sin(us)值。對(duì)于淡黃色而言δ為負(fù)。根據(jù)程序(6)由(B”-Y”)信號(hào)，負(fù)的(Bn-Yn)部分在乘以cos(δ)之后將變得稍微少負(fù)一點(diǎn)，并且通過加上負(fù)的(Rn-Yn)xsin(δ)再次變得更負(fù)(+x-＝-)。正(R”-Y”)信號(hào)由于(Rn-Yn)xcos(δ)變得稍微小一些，并且由于減去(Bn-Yn)xsin(δ)進(jìn)一步降低，其中(Bn-Yn)和sin(δ)都為負(fù)(-(-x-)＝-)。最終，色調(diào)校正的淡黃色位于小圓圈39內(nèi)。
如圖4所示，通過下述來獲得顯示信號(hào)-在單元41中將輸出信號(hào)Y”o、(R”-Y”)o、(B”-Y”)o變換為輸出RGB圖像信號(hào)Ro”、Go”、Bo”；以及-在單元43中將該輸出RGB圖像信號(hào)Ro”、Go”、Bo”非線性轉(zhuǎn)換為顯示信號(hào)Ro’、Go’、Bo’。
通過借助于單元43中的去伽馬來消除Ro”Go”Bo”信號(hào)上的先前CRT伽馬，獲得了能夠用作顯示器的輸入信號(hào)的Ro’Go’Bo’信號(hào)。
去伽馬為Ro′＝Ro″1/γ，Go′＝Go″1/γ，Bo′＝Bo″1/γ(7)在顯示之后，由于CRT、LCD、PDP或具有CRT傳遞特性的任何其它類型作為標(biāo)準(zhǔn)，所以將校正色調(diào)誤差，并且仍然保持修改的飽和度。
在圖6的左側(cè)，在2D UCS1976和用于1/2.3的照相機(jī)伽馬、2.3的CRT伽馬和1.5的色飽和度控制的色度”平面中示出了校正的色調(diào)誤差。所用的信號(hào)的種類用圖標(biāo)表示。借助于通過中心白色和飽和度控制為1.0的起始基準(zhǔn)點(diǎn)的線，細(xì)虛線顯示理想色調(diào)。粗實(shí)線表示從起始基準(zhǔn)點(diǎn)到顯示器的最終色再生的色再生。細(xì)虛線和粗實(shí)線的角度差的比較提供了色調(diào)校正質(zhì)量的量度。
在圖6的右側(cè)，細(xì)虛線顯示不具有色調(diào)校正的顯示器輸出的色彩再生，而粗實(shí)線顯示包含圖4中色調(diào)校正的色彩再生。細(xì)虛線和粗實(shí)線之間的差顯示色調(diào)校正的量。
2.2色調(diào)校正的第二實(shí)施例圖7是信號(hào)處理方法的第二優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，其中保持了飽和度控制之后的顯示色調(diào)而不進(jìn)行CRT伽馬和去伽馬傳遞。色調(diào)校正的第二實(shí)施例被示出為不進(jìn)行CRT伽馬預(yù)測(cè)，也不消除該CRT伽馬。該方法基于這樣的知識(shí)，即只有當(dāng)在增大色飽和度控制時(shí)負(fù)基色分量出現(xiàn)時(shí)，才會(huì)發(fā)生大的色調(diào)誤差。
與圖4相比執(zhí)行基本上相同功能的圖7的單元已經(jīng)用圖4所用的相同參考標(biāo)記進(jìn)行了標(biāo)記。主信號(hào)路徑再次用實(shí)線表示。第二種色調(diào)恢復(fù)20的功能如下。單元45(負(fù)色預(yù)防-NCP)通過將負(fù)Rs’Gs’Bs’信號(hào)分量限制為零來防止負(fù)色。在公式中為if Rs′＜0 then Rsl′＝0 else Rsl′＝Rs′if Gs′＜0 then Gsl′＝0 else Gsl′＝Rs′if Bs′＜0 thenBsl′＝0 else Bsl′＝Bs′ (8)認(rèn)識(shí)到下述是令人感興趣的，該負(fù)色分量的預(yù)防還可以這樣來看待，或者如果優(yōu)選的話，用CRT去伽馬之后緊跟的仿真CRT伽馬來替換。該組合具有線性的總傳遞，并且只是將負(fù)色分量限制為零。
接著，在單元31中借助于函數(shù)(5)來計(jì)算第二色調(diào)角Philimit’，函數(shù)(5)被寫為Philimit’＝PhiHue(Rsl’，Bsl’，Ysl’)，而與第二色調(diào)角Philimit’相比，第一色調(diào)角Phinl’不被限定為(“hl”)，而是由Phinl’＝PhiHue(satx(R’-Y’)+Y’，satx(R’-Y’)+Y’，Y’)來確定。
在單元35中，可以借助于程序(6)通過替代HueRestoration(Rsl’，Bsl’，Ysl’，Philimit’，Phinl’)來執(zhí)行色調(diào)校正，其中Phinl’充當(dāng)基準(zhǔn)色調(diào)r，而Philimit’充當(dāng)要通過利用Rsl’、Bsl’和Ysl’信號(hào)進(jìn)行校正的色調(diào)n。
色調(diào)校正的信號(hào)處理方法的第二優(yōu)選實(shí)施例必須與在2.1節(jié)中利用圖4所述的色調(diào)校正的信號(hào)處理方法的第一優(yōu)選實(shí)施例不同。圖4的第一實(shí)施例借助于單元27在仿真CRT顯示之后的色空間中執(zhí)行色調(diào)恢復(fù)。于是，在單元43中借助于CRT去伽馬獲得在顯示之前的Ro’Go’Bo’信號(hào)。然而，圖7的第二實(shí)施例在顯示之前的色空間中，即在照相機(jī)伽馬和顯示板之間的非線性空間中施加色調(diào)恢復(fù)。這也是為什么用虛線來表示Y’和其它信號(hào)的原因。
色調(diào)恢復(fù)方法的該第二實(shí)施例的結(jié)果是，只有在負(fù)色分量的情況下才會(huì)執(zhí)行色調(diào)校正。在圖8中示出了該結(jié)果。圖標(biāo)再次表示信號(hào)的種類。在左側(cè)，通過比較邊界顏色的細(xì)虛基準(zhǔn)線和粗實(shí)線，可以在顯示器輸出的色度”和UCS1976色平面中判斷第二實(shí)施例的質(zhì)量。在圖8的右側(cè)，通過顯示不具有色調(diào)恢復(fù)的細(xì)虛線和具有色調(diào)恢復(fù)的粗實(shí)線，示出了色調(diào)誤差被校正了多少。
在增大色飽和度控制之后，對(duì)于UCS1976色域內(nèi)部的顏色，根據(jù)色調(diào)恢復(fù)方法的第二實(shí)施例不執(zhí)行任何色調(diào)改變。這可以在圖8的下部看出。
2.3色調(diào)校正的第三實(shí)施例，特別是作為第二實(shí)施例的替代方案色調(diào)校正的第三實(shí)施例是前一節(jié)的第二實(shí)施例的特別優(yōu)選的替代方案。第三種色調(diào)恢復(fù)30的功能如下。與第二實(shí)施例形成對(duì)比，現(xiàn)在使用色差信號(hào)satx(B’-Y’)和satx(R’-Y’)來代替圖7的流程圖的Rsl’、Bsl’和Ysl’信號(hào)。在圖9中示出了色調(diào)恢復(fù)方法的第三實(shí)施例的流程圖。通過信號(hào)處理方法的第三優(yōu)選實(shí)施例，通過使用色飽和度控制之后的色差信號(hào)satx(R’-Y’)、satx(B’-Y’)，以信號(hào)路徑中的最小處理量來保持顯示的色調(diào)。
與圖4或圖7相比執(zhí)行基本上相同功能的單元已經(jīng)用圖4和圖7所用的相同參考標(biāo)記進(jìn)行了標(biāo)記。圖7和圖9中的單元45(NCP)通過將負(fù)Rs’Gs’Bs’信號(hào)分量限制為零來防止負(fù)色。主信號(hào)路徑用實(shí)線表示。第二處理流25用虛線表示。
通常有必要的是，如圖7所示，在單元35中施加與Philimit’角相關(guān)的信號(hào)的色調(diào)校正。然而，利用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的適應(yīng)以作為色飽和度控制的函數(shù)，有可能施加色飽和度控制之后的色差信號(hào)satx(R’-Y’)和satx(B’-Y’)，并且仍然要相當(dāng)好地接近與第二方法相同的色調(diào)校正。在圖9中示出了后者。色調(diào)恢復(fù)方法的第三實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，將信號(hào)路徑中額外的處理量限制為只有單元35的色調(diào)校正。
作為f(sat)的色調(diào)校正的經(jīng)驗(yàn)性適應(yīng)δ如下δ＝(0.7-0.4*(sat-1.5))x(Philimit′-Phinl′)(9)單元35中的色調(diào)校正為(B′-Y′)o＝satx(B’-Y’)xcos(δ)+(R′-Y′)xsin(δ)，以及(R′-Y′)o＝satx(R′-Y′)xcos(δ)-(B′-Y′)xsin(δ)， (10)當(dāng)分別用satx(B’-Y’)和satx(R’-Y’)代替(Bn-Yn)和(Rn-Yn)，并且用(δ)代替(n-r)時(shí)，公式(10)與程序(6)上面的兩個(gè)公式相符。
已經(jīng)在2.0的色飽和度控制下的色度”平面中對(duì)色調(diào)校正方法的第二和第三實(shí)施例之間的差別進(jìn)行了分析。此處未示出的結(jié)果僅僅表明了很少的差別，然而第二實(shí)施例具有比第三實(shí)施例稍微更好一點(diǎn)的色調(diào)校正。當(dāng)朝著1.0降低色飽和度控制時(shí)，兩個(gè)實(shí)施例之間的差別變得更小并且最終可以忽略。證明了這樣的結(jié)論，即色調(diào)校正方法的兩個(gè)實(shí)施例都有效地將作為色飽和度控制的函數(shù)的負(fù)色分量限制為零。圖9的第三實(shí)施例是圖7的第二方法的良好替代方案。
2.4評(píng)估第一和第二色調(diào)校正實(shí)施例在圖4的色調(diào)校正方法的第一實(shí)施例和圖7的第二實(shí)施例之間也已經(jīng)進(jìn)行了比較。此處沒有描述它們之間的差別，但是已經(jīng)在1.5的色飽和度控制下在色度”和UCS1976平面中進(jìn)行了分析。乍一看的印象是色調(diào)校正的第一實(shí)施例執(zhí)行得比第二實(shí)施例稍好一點(diǎn)。然而，更準(zhǔn)確的比較澄清了第一色調(diào)校正實(shí)施例恢復(fù)基準(zhǔn)點(diǎn)的色調(diào)，其起始點(diǎn)是最靠近色度”平面和UCS1976色域邊界附近的點(diǎn)。在這些位置，第二色調(diào)校正實(shí)施例失效，因?yàn)闆]有負(fù)色分量。因此，第一和第二色調(diào)校正實(shí)施例的主要差別在于，在增大了照相機(jī)伽馬之后的色飽和度控制之后，第一實(shí)施例能夠恢復(fù)具有負(fù)色分量以及不具有負(fù)色分量的顏色的色調(diào)。第二實(shí)施例只可以在出現(xiàn)負(fù)色分量時(shí)恢復(fù)色調(diào)。
第一和第二色調(diào)校正實(shí)施例之間的另一差別涉及邊界上的色彩再生，尤其是在人眼對(duì)色差最敏感的G-R線上。在UCS1976平面上，第二色調(diào)校正實(shí)施例的邊界顏色保持更接近黃色，而第一實(shí)施例的邊界顏色輕微地趨向于綠基色和紅基色。當(dāng)保持黃色再生是色調(diào)校正的目標(biāo)時(shí)，這看起來像是第二色調(diào)校正實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
然而，還存在與該效應(yīng)相關(guān)的另一現(xiàn)象。在UCS1976平面上，可以在黃色和紅色之間選擇幾乎落在直線上的兩個(gè)隨機(jī)的起始基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于第一色調(diào)校正實(shí)施例，這兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的最終色彩再生彼此非?？拷?。然而，對(duì)于第二色調(diào)校正實(shí)施例存在大的差別，這意味著當(dāng)輸入顏色接近色域的邊界時(shí)，色調(diào)角將朝著黃色回移。
特別地，橙色測(cè)試圖片可以證明，色飽和度從零線性地增加到完全飽和的橙色。對(duì)于1.8的色飽和度控制，這種橙色圖片的色彩分析在精確的視圖中顯示了輸入顏色與色域的邊界靠得越近，這引起了飽和度控制之后的負(fù)色分量，那么顯示輸出顏色就朝著紅基色移動(dòng)得越多。盡管較小，但是對(duì)于第一色調(diào)校正實(shí)施例而言移動(dòng)方向是完全相同的。在第二色調(diào)校正實(shí)施例中，一旦出現(xiàn)負(fù)基色分量，顏色就開始以相反的方向即朝著黃色移動(dòng)。
只有當(dāng)出現(xiàn)負(fù)色分量時(shí)，才會(huì)發(fā)生在左下方的第二色調(diào)校正實(shí)施例與直接處理的飽和度控制之間的差別。因此，第一個(gè)結(jié)論是，當(dāng)輸入顏色開始接近色域的邊界時(shí)，第一色調(diào)校正實(shí)施例在保持向紅基色移動(dòng)的同時(shí)提供更自然的流，而第二色調(diào)校正實(shí)施例開始在相反的方向上朝著黃色移動(dòng)。然而，這并不意味著從感覺的觀點(diǎn)來看，第二色調(diào)校正實(shí)施例再生了不可接受的流。已經(jīng)提及的第二個(gè)結(jié)論是，如由第一色調(diào)校正實(shí)施例所提供的，不具有負(fù)基色分量的色域內(nèi)部的色彩校正具有許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗不謴?fù)這些顏色的色調(diào)。
2.5用于色調(diào)校正的隸屬函數(shù)在顯示器的輸出端，色調(diào)校正的可見度通常從某一RGBmax”電平開始。通過在2.0的用戶飽和度控制下檢查橙色測(cè)試圖片，已經(jīng)變得清楚的是，在2.3的CRT伽馬指數(shù)和1/2.3的反指數(shù)的照相機(jī)伽馬的情況下，在CRT的輸出端，在0.06的RGBmax”電平以上色調(diào)校正應(yīng)當(dāng)起作用。這意味著有可能引入用于色調(diào)控制的隸屬函數(shù)。為了闡明，在圖11中原則上展示了隸屬函數(shù)的效果。
當(dāng)考慮CRT伽馬值時(shí)，照相機(jī)之后的RGBmax’電平變?yōu)?.061/2.3＝0.3。在圖11的左側(cè)，僅僅作為闡明目的的一個(gè)例子，示出了用于照相機(jī)伽馬之后的色調(diào)校正的第一隸屬函數(shù)。0.15的RGBmax’的起始值是相當(dāng)隨意的，并且與顯示器輸出端的0.013的RGBmax”值相對(duì)應(yīng)。在照相機(jī)伽馬的指數(shù)大于1/2.3的情況下(即1/2.3＜γc＜1)，該隸屬關(guān)系在顯示器輸出端保證0.06的最低可見RGBmax”電平，因?yàn)槿缓笞畹蚏GBmax”電平將小于0.06。對(duì)于更大的照相機(jī)伽馬，顯示器輸出端的圖片將更暗，因此色調(diào)誤差將變得更不大可見。
用于色調(diào)校正的第一隸屬函數(shù)的輸出μ如下μ＝0 for RGBmax′＜＝0.15μ＝(RGBmax′-0.15)/(0.3-0.15)for 0.15＜RGBmax′＜＝0.3μ＝1 for RGBmax′＞0.3 (11)這種隸屬函數(shù)可以用數(shù)學(xué)方法或者利用查找表(LUT)實(shí)現(xiàn)，并且提供斷開和/或繞過RGBmax’＜＝0.15的色調(diào)測(cè)量和校正的可能性。對(duì)于大于0.15的RGBmax’值，如下修改程序(6)中的色調(diào)校正(B″-Y″)＝(Bn-Yn)xcos(μx(n-r))+(Rn-Yn)xsin(μx(n-r))，以及(R″-Y″)＝(Rn-Yn)xcos(μx(n-r))-(Bn-Yn)xsin(μx(n-r))(12)根據(jù)隸屬函數(shù)的輸出μ，對(duì)于大于0.3的RGBmax’值，對(duì)色調(diào)進(jìn)行完全校正，以及對(duì)于0.15＜RGBmax’＜＝0.3，對(duì)色調(diào)進(jìn)行按比例的校正。
包括第一隸屬函數(shù)的第三色調(diào)校正方法的公式(10)如下(B′-Y′)o＝satx(B′-Y′)xcos(μxδ)+(R′-Y′)xsin(μxδ)，以及(13)(R′-Y′)o＝satx(R′-Y′)xcos(μxδ)-(B′-Y′)xsin(μxδ)，在圖10中，以對(duì)圖4的原始框圖進(jìn)行修改的流程圖示出了任意隸屬函數(shù)應(yīng)用的一個(gè)例子。為了清楚起見，用虛線示出了隸屬函數(shù)的處理流。原則上，也可以通過添加隸屬函數(shù)處理流，使用圖7和9的流程圖來代替圖4的流程圖。另一種色調(diào)恢復(fù)40的功能如下。為了說明圖10中的隸屬函數(shù)的功能聯(lián)系，從第二處理流25上分出來一支隸屬處理流47。隸屬處理流47包括以下步驟-在單元49中檢測(cè)RGB極值-在單元51中獲得隸屬函數(shù)輸出因此，在連接至單元31和33的第一隸屬處理分支53中，產(chǎn)生第一色調(diào)角Phisat”和第二色調(diào)角Phiorg”的值。此外，在連接至單元35的第二隸屬處理分支55中，單元35中的色調(diào)校正是隸屬控制的。
假設(shè)已經(jīng)應(yīng)用了公式(11)的RGBmax’隸屬函數(shù)。在這種情況下，RGBmax’隸屬函數(shù)決定，對(duì)于RGBmax’＜＝0.5，斷開Phisat”和Phiorg”的計(jì)算，并用0度的角來代替它們的輸出。色調(diào)校正受公式(11)和(12)或(13)的RGBmax’隸屬函數(shù)的控制。
在RGBmax’作為垂直尺度的3D色度空間中，在圖11的右側(cè)示出了結(jié)果。該RGBmax’隸屬函數(shù)提供完全的、部分的和無色調(diào)校正。
圖10的流程圖中的隸屬函數(shù)打算用于通用用途。在象圖12所示的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，施加隸屬函數(shù)以防止用于小色差信號(hào)的函數(shù)(5)的PhiHue計(jì)算的除法問題。應(yīng)當(dāng)注意，即使在1.0伏的RGBmax’電平下，色差信號(hào)也可能非常小。它不僅發(fā)生在3D色度空間的較低區(qū)域。通過用(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)來代替圖11的先前RGBmax’隸屬函數(shù)，可以解決除法器問題。(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)確定是否將計(jì)算該色調(diào)。如果是的話，則根據(jù)該(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)按比例地再次校正該色調(diào)。RGBmax’和RGBmin’信號(hào)為RGBmax′＝max{R′G′B′}以及RGBmin′＝min{R′G′B′}， (14)它們分別是三個(gè)R’G’B’信號(hào)中最大和最小的。
另外，通過在2.0的飽和度控制下檢查上述種類的橙色測(cè)試圖片，已經(jīng)變得清楚的是，在2.3的CRT伽馬和1/2.3反指數(shù)的照相機(jī)伽馬的情況下，在CRT的輸出端，在大約0.3的(RGBmax’-RGBmin’)閾值電平以上色調(diào)校正應(yīng)當(dāng)起作用。對(duì)于照相機(jī)伽馬大于1/2.3的情況(即1/2.3＜γ＜1)，色調(diào)校正的可見度將稍微有點(diǎn)增加，因?yàn)檫@些顏色將朝著色空間的邊界移動(dòng)一點(diǎn)。盡管對(duì)于較大的照相機(jī)伽馬，顯示器輸出端的圖片將較暗，但是在橙色測(cè)試圖片中色調(diào)校正仍然可以清楚地看見。因此，代替0.3，最小(RGBmax’-RGBmin’)電平優(yōu)選是降低為0.2，從而得到CRT之前0.21/2.3＝0.5的值。這通向圖12中描述的(RGBmax’-RGBmin’)第二隸屬函數(shù)，其中起始值被選擇在0.25處，并且其安全地防止除法器問題。這對(duì)于上述實(shí)施例的實(shí)際硬件實(shí)施而言是特別有利的。
該(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)的輸出η如下η＝0 for(RGBmax′-RGBmin′)＜＝0.25η＝((RGBmax′-RGBmin′)-0.25)/(0.5-0.25)for 0.25＜(RGBmax′-RGBmin′)＜＝0.5η＝1 for(RGBmax′-RGBmin′)>0.5 (15)該隸屬函數(shù)可以用數(shù)學(xué)方法或者利用查找表(LUT)實(shí)現(xiàn)，并且提供斷開和/或繞過(RGBmax’-RGBmin’)小于或等于0.25伏的色調(diào)測(cè)量和校正的可能性。對(duì)于大于0.25伏的(RGBmax’-RGBmin’)值，如下修改程序(6)中的色調(diào)校正(B″-Y″)＝(Bn-Yn)xcos(ηx(n-r)+(Rn-Yn)xsin(ηx(n-r)，以及(R″-Y″)＝(Rn-Yn)xcos(ηx(n-r))-(Bn-Yn)xsin(ηx(n-r))(16)根據(jù)輸出η，對(duì)于大于0.5伏的(RGBmax’-RGBmin’)值，對(duì)色調(diào)進(jìn)行完全校正，以及對(duì)于0.25伏＜(RGBmax’-RGBmin’)＜＝0.5伏，對(duì)色調(diào)進(jìn)行按比例的校正。
在圖12的右側(cè)，在3D色度色空間中示出了(RGBmax’-RGBmin’)隸屬函數(shù)。內(nèi)部的垂直線表示沒有發(fā)生色調(diào)校正的3D灰色區(qū)域57，也不會(huì)執(zhí)行用于計(jì)算PhiHue的除法器功能。外部和內(nèi)部垂直線的組合表示陰影區(qū)59，其中在隸屬函數(shù)的中間部分與η成比例地執(zhí)行部分色調(diào)校正。在陰影區(qū)59的外部，即在區(qū)域61中，將施加完全的色調(diào)校正。
應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于用于白色或灰色RGBmax’＝RGBmin’的(RGBmax’-RGBmin’)信號(hào)，以及用于色度空間RGBmin’＝0的邊界顏色的信號(hào)，即在這些區(qū)域中，隸屬函數(shù)是特別有利的。
還有可能施加飽和度控制之后的Rs’Gs’Bs’信號(hào)，以便檢測(cè)用于(RGBmax’-RGBmin’)隸屬控制的RGBmax’和RGBmin’信號(hào)。在這種情況下，隸屬函數(shù)變得取決于色飽和度控制，并且在大的色飽和度控制的情況下要求(RGBmax’-RGBmin’)輸入優(yōu)選是至少2.0而不是1.0。對(duì)于三原色和三種補(bǔ)色，計(jì)算出如果在2.0的飽和度控制下最大信號(hào)為1.0伏，那么(RGBmax’-RGBmin’)信號(hào)將變?yōu)?.0伏。例如在2.0的飽和度控制下，對(duì)于B＝1.0和R＝G＝0，(RGBmax’-RGBmin’)幅度變?yōu)?.886-(-0.114)＝2.0。這也將紅基色和綠基色、以及黃色、青色和洋紅色等補(bǔ)色計(jì)算在內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)注意，還可能用作為輸入信號(hào)的色度幅度來實(shí)現(xiàn)隸屬函數(shù)。在這種情況下，對(duì)于未降低的色差信號(hào)，下述關(guān)系適用Chroma=range×(R′-Y′)2(B′-Y′)2]]>然而，兩個(gè)平方函數(shù)和單根計(jì)算比先前描述的(RGBmax’-RGBmin’)的減法難實(shí)現(xiàn)得多。二者之間的唯一差別在于色度信號(hào)將在3D色度色空間中提供圓區(qū)域，在該3D色度色空間中(RGBmax’-RGBmin’)信號(hào)提供與色空間的外邊界成比例的六邊形。該細(xì)節(jié)可以被看作是優(yōu)選的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)施加(R’-Y’)和(B’-Y’)色差信號(hào)時(shí)，它們的隸屬函數(shù)將產(chǎn)生3D色度色空間中的正方形區(qū)域，這也可以被看作是一個(gè)真正的缺點(diǎn)。而且，由于它們的最小值以及它們的最大值必須滿足隸屬條件，該隸屬函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是相當(dāng)復(fù)雜的。這些如下-如果min(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＜＝0.25并且max(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＜＝0.25，則η＝0，因此將不發(fā)生色調(diào)校正。
-如果min(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＞0.25并且max(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＞0.25以及min(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＜＝0.5并且max(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＜＝0.5，則η＝(max(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))-min(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’)))-0.25)/(0.5-0.25)，從而導(dǎo)致從零到完全的成比例色調(diào)校正，-如果min(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＞0.5并且max(abs(R’-Y’)，abs(B’-Y’))＞0.5，則η＝1，從而提供完全的色調(diào)校正。
概括而言，借助于飽和度控制CSC可以增加所顯示圖像的顏色的飽和度。如果對(duì)于給定像素或像素區(qū)，不僅顏色變得更加飽和，而且像素顏色也發(fā)生變化的話，可能出現(xiàn)色調(diào)誤差。
在第一變型中，本發(fā)明提出在第一處理流23中通過向飽和信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))施加顯示設(shè)備11的估計(jì)伽馬函數(shù)從而獲得飽和色，并且在第二處理流25中向原始信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)即沒有增加飽和度的信號(hào)施加顯示設(shè)備11的估計(jì)伽馬函數(shù)從而獲得原色，預(yù)測(cè)在飽和度控制17之后所得到的顏色。隨后在單元35中，飽和色被校正為原色，同時(shí)保持其增大的飽和度。在第二變型中，當(dāng)在顯示之前的位置發(fā)生負(fù)色分量時(shí)，通過提供色飽和度控制17之后的色調(diào)校正35，消除了預(yù)測(cè)顯示輸出的色調(diào)的需要。在第三變型中，有可能在色飽和度控制17之后施加色差信號(hào)，并且有可能在作為色飽和度控制17的函數(shù)的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的適應(yīng)以內(nèi)，接近第二變型的色調(diào)校正35。如圖10、11和12所示的各種隸屬函數(shù)都可以有利地加以應(yīng)用，以防止特別是在硬件應(yīng)用中的處理時(shí)的除法器問題。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是前面描述在所有方面上都是說明性的而非限制性的。應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)眾多其它修改和變型。在前述的說明書、權(quán)利要求書和/或附圖中所公開的特征既可以分別地也可以以其任何組合來作為用于以其多樣的形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明更多發(fā)展配置的素材。
因此，本發(fā)明打算包括落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍之內(nèi)的所有這樣的變化、修改和變型。特別地，權(quán)利要求中任何參考標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)解釋為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。措辭“包括”并不排除其它元件或步驟。措辭“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。
附圖標(biāo)記1照相機(jī)2傳遞介質(zhì)3顯示裝置5色飽和度控制(CSC)7變換9顯示矩陣
10色調(diào)恢復(fù)11顯示裝置，CRT，LCD，PDP13場(chǎng)景色域的邊界16色飽和度線17色飽和度控制19R’G’B’-變換20色調(diào)恢復(fù)21R’G’B’-變換23第一處理流25第二處理流27非線性轉(zhuǎn)換單元29再變換/再變換30色調(diào)恢復(fù)31，33用于確定色調(diào)角的單元35用于獲得校正色調(diào)值的單元37表示色彩再生的箭頭39校正的色調(diào)值40色調(diào)恢復(fù)RGB變換43非線性轉(zhuǎn)換單元45負(fù)色預(yù)防(NCP)47隸屬處理流49用于檢測(cè)極值的單元51隸屬函數(shù)53第一隸屬處理分支55第二隸屬處理分支57無色調(diào)校正的區(qū)域59部分色調(diào)校正的區(qū)域61完全色調(diào)校正的區(qū)域B’，B”，Bs”，Bsl’藍(lán)色分量去伽馬逆顯示傳遞函數(shù)
G’，G”，Gs”，Gsl’綠色分量伽馬顯示傳遞函數(shù)Phisat”，Phinl’第一色調(diào)值Phiorg”，Philimit’第二色調(diào)值(R’，G’，B’)RGB圖像信號(hào)(R”，G”，B”)預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)(R’-Y’)o，(B’-Y’)o色調(diào)校正的(非線性)色彩分量R’-Y’，B’-Y’/R”-Y”，B”-Y”色差信號(hào)/色彩分量/坐標(biāo)R’，R”，Rs”，Rsl’紅色分量(Ro’，Go’，Bo’)顯示信號(hào)(Ro”，Go”，Bo”)輸出RGB圖像信號(hào)(Rs’，Gs’，Bs’)飽和度受控的RGB圖像信號(hào)(Rs”，Gs”，Bs”)預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)(Rsl’，Gsl’，Bsl’)受限的圖像信號(hào)sat飽和度值satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’)非線性色度分量(Y’，R’-Y’，B’-Y’)輸入圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))飽和度受控的圖像信號(hào)Yl”，Ys”/Y’，Ysl’亮度分量(Yl”，Rl”-Yl”Bl”-Yl”)處理的第二圖像信號(hào)(Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)/(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o)輸出信號(hào)Y”o色調(diào)校正的亮度分量Ys”(線性)亮度分量(Ys”，Rs”-Ys”，Bs”-Ys”)飽和度受控的第一圖像信號(hào)(Ysl’，Rsl’-Ysl’，Bsl’-Ysl’)受限的第二圖像信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種控制圖像的色飽和度的圖像信號(hào)處理方法，該方法包括以下步驟-提供輸入圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)；-向該輸入圖像信號(hào)施加飽和度控制(17)，從而產(chǎn)生飽和度受控的圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))；其中基于該飽和度受控的圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))，通過下述來施加色調(diào)恢復(fù)(10，20，30，40)-在第一處理流(23)中根據(jù)第一圖像信號(hào)來確定第一色調(diào)值(Phisat”，Phinl’)，以及-在第二處理流(25)中根據(jù)第二圖像信號(hào)來確定第二色調(diào)值(Phiorg”，Philimit’)；-根據(jù)該第一色調(diào)值(Phisat”，Phinl’)和/或第二色調(diào)值(Phiorg”，Philimit’)獲得校正的色調(diào)值(39)；-基于該校正的色調(diào)值(39)來獲得輸出信號(hào)(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o/Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，輸入圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)由亮度分量(Y’)和色彩分量(R’-Y’，B’-Y’)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將第一或第二色調(diào)值確定(圖5)為差坐標(biāo)(R”-Y”，B”-Y”/R’-Y’，B’-Y’)在2D平面中的角度，其中差坐標(biāo)由第一或第二圖像信號(hào)的色彩分量(R”，B”，Rs”，Bs”/R’，B’，Rsl’，Bsl’)和亮度分量(Y”，Ys”/Y’，Ysl’)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過選擇第一色調(diào)值(Phisat”，Phinl’)作為基準(zhǔn)并選擇第二色調(diào)值(Phiorg”，Philimit’)作為校正色調(diào)值來獲得校正的色調(diào)值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在三角函數(shù)中使用校正色調(diào)值來獲得輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在輸出信號(hào)(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o/Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)中保持飽和度受控圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))的飽和度值(sat)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于預(yù)測(cè)的顯示后傳遞函數(shù)信號(hào)來施加(圖4)色調(diào)恢復(fù)(10)。
8.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，第一圖像信號(hào)由飽和度受控的圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))構(gòu)成，以及第二圖像信號(hào)由輸入圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第一處理流(23)包括以下步驟-將第一圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))變換(19)為RGB圖像信號(hào)(Rs’，Gs’，Bs’)；-將該RGB圖像信號(hào)(Rs’，Gs’，Bs’)非線性地轉(zhuǎn)換(27)為預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)(Rs”，Gs”，Bs”)；-將該預(yù)測(cè)的飽和度受控的RGB圖像信號(hào)(Rs”，Gs”，Bs”)再變換(29)為飽和度受控的第一圖像信號(hào)(Y”，Rs”-Ys”，Bs”-Ys”)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，借助于所述預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)(Rs”，Gs”，Bs”)的紅色(Rs”)、綠色(Gs”)和藍(lán)色(Bs”)分量以及飽和度受控的第一圖像信號(hào)(Y”，Rs”-Ys”，Bs”-Ys”)的亮度分量(Ys”)來確定(33)第一色調(diào)值(Phisat”)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第二處理流(25)包括以下步驟-將第二圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)變換(21)為RGB圖像信號(hào)(R’，G’，B’)；-將該RGB圖像信號(hào)(R’，G’，B’)非線性地轉(zhuǎn)換(27)為預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)(R”，G”，B”)；-將該預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)(R”，G”，B”)再變換(29)為處理的第二圖像信號(hào)(Yl”，Rl”-Yl”，Bl”-Yl”)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，借助于所述預(yù)測(cè)的RGB圖像信號(hào)(R”，G”，B”)的紅色(Rs”)、綠色(G”)和藍(lán)色(B”)分量以及處理的第二圖像信號(hào)(Yl”，Rl”-Yl”，Bl”-Yl”)的亮度分量(Yl”)來確定(31)第二色調(diào)值(Phiorg”)。
13.如權(quán)利要求1和9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步借助于所述預(yù)測(cè)的飽和度受控RGB圖像信號(hào)(Rs”，Gs”，Bs”)的線性紅色(Rs”)、綠色(Gs”)和/或藍(lán)色(Bs”)分量以及飽和度受控的第一圖像信號(hào)(Ys”，Rs”-Ys”，Bs”-Ys”)的線性亮度分量(Ys”)來獲得校正的色調(diào)值(39)。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，輸出信號(hào)(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o)包括色調(diào)校正的亮度分量(Y”o)和色調(diào)校正的色彩分量((R”-Y)o，(B’-Y’)o)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，獲得顯示信號(hào)包括以下步驟-將輸出信號(hào)(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o)變換(41)為輸出RGB圖像信號(hào)(Ro”，Go”，Bo”)；-將輸出RGB圖像信號(hào)(Ro”，Go”，Bo”)非線性地轉(zhuǎn)換(43)為顯示信號(hào)(Ro’，Go’，Bo’)。
16.如權(quán)利要求9、11或15之一所述的方法，其特征在于，非線性轉(zhuǎn)換(27，43)的步驟仿真顯示傳遞函數(shù)(伽馬)或逆顯示傳遞函數(shù)(去伽馬)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述顯示傳遞函數(shù)(伽馬)或逆顯示傳遞函數(shù)(去伽馬)適于從下述組成的組中選擇的顯示器陰極射線管(CRT)，液晶顯示器(LCD)，等離子體顯示板(PDP)。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于顯示前傳遞函數(shù)信號(hào)來施加(圖7)色調(diào)恢復(fù)(20)。
19.如權(quán)利要求1或18所述的方法，其特征在于，第一圖像信號(hào)和第二圖像信號(hào)由相同的飽和度受控圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，第一處理流(23)包括以下步驟-直接根據(jù)第一圖像信號(hào)來確定(33)第一色調(diào)值(Phinl’)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，第二處理流(25)包括以下步驟-將第二圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))變換(21)為RGB圖像信號(hào)(R’，G’，B’)；-通過將RGB圖像信號(hào)(R’，G’，B’)的負(fù)值限制為零來提供(45)受限的RGB圖像信號(hào)(Rsl’，Gsl’，Bsl’)；-將該受限的RGB圖像信號(hào)(Rs1’，Gs1’，Bs1’)再變換(29)為受限的第二圖像信號(hào)(Ysl’，Rsl’-Ysl’，Bsl’-Ysl’)。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，借助于所述受限的RGB圖像信號(hào)(Rsl’，Gsl’，Bsl’)的紅色(Rsl’)、綠色(Gsl’)和藍(lán)色(Bsl’)分量以及受限的第二圖像信號(hào)(Ysl’，Rsl’-Ysl’，Bsl’-Ysl’)的亮度分量(Ysl’)來確定(31)第二色調(diào)值(Philimit”)。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步借助于所述受限的RGB圖像信號(hào)(Rsl’，Gsl’，Bsl’)的非線性紅色(Rsl’)、綠色(Gsl’)和/或藍(lán)色(Bsl’)分量以及受限的第二圖像信號(hào)(Ysl’，Rsl’-Ysl’，Bsl’-Ysl’)的非線性亮度分量(Ysl’)來獲得校正的色調(diào)值(39)。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在色調(diào)恢復(fù)(30)中，進(jìn)一步借助于飽和度受控圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))的非線性色度分量(satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))來獲得(圖9)校正的色調(diào)值(39)。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，通過直接利用輸入圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)的亮度分量(Y’)和色調(diào)校正的非線性色彩分量((R’-Y’)o，(B’-Y’)o)來獲得輸出信號(hào)(Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，以輸出信號(hào)(Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)的形式來獲得顯示信號(hào)。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，特別地為了防止在處理時(shí)的除法器問題，完成(圖10)色調(diào)恢復(fù)(40)的步驟，以作為RGB圖像信號(hào)(R’，G’，B’)的紅色、綠色或藍(lán)色分量值的閾值電平(RGBmax”-RGBmin”)的函數(shù)。
28.一種用于控制圖像的色飽和度的圖像信號(hào)處理設(shè)備(圖4、7、9、10)，所述設(shè)備包括-用于提供輸入圖像信號(hào)(Y’，R’-Y’，B’-Y’)的裝置；-用于向該輸入圖像信號(hào)施加飽和度控制(17)從而產(chǎn)生飽和度受控的圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))的裝置；其中-色調(diào)恢復(fù)單元(10，20，30，40)適于處理飽和度受控的圖像信號(hào)(Y’，satx(R’-Y’)，satx(B’-Y’))，該單元包括-用于在第一處理流(23)中根據(jù)第一圖像信號(hào)來確定第一色調(diào)值(Phisat”，Phinl’)的裝置(33)，以及-用于在第二處理流(25)中根據(jù)第二圖像信號(hào)來確定第二色調(diào)值(Phiorg”，Philimit’)的裝置(31)；-用于根據(jù)該第一色調(diào)值(Phisat”，Phinl’)和/或第二色調(diào)值(Phiorg”，Philimit’)來獲得校正色調(diào)值(39)的裝置(35)；-用于基于該校正的色調(diào)值(39)來獲得輸出信號(hào)(Y”o，(R”-Y”)o，(B”-Y”)o/Y’o，(R’-Y’)o，(B’-Y’)o)的裝置(41，43)。
29.一種包括顯示裝置(11)和圖像信號(hào)處理設(shè)備(圖4、7、9、10)的裝置(3)，其中該圖像信號(hào)處理設(shè)備適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
30.權(quán)利要求29所述的裝置(3)，包括從下述組成的組中選擇的顯示裝置(11)陰極射線管(CRT)，液晶顯示器(LCD)，等離子體顯示板(PDP)。
31.一種可存儲(chǔ)在由計(jì)算設(shè)備可讀的介質(zhì)上的包括軟件代碼段的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行該產(chǎn)品時(shí)，該產(chǎn)品使得該計(jì)算設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法。
32.一種用于執(zhí)行和/或存儲(chǔ)如權(quán)利要求31所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算和/或存儲(chǔ)設(shè)備。
全文摘要
在飽和度控制CSC時(shí)，如果對(duì)于給定像素，不僅顏色變得更加飽和，而且像素的顏色也發(fā)生變化的話，那么可能發(fā)生色調(diào)誤差。在第一變型中，本發(fā)明提出通過在第一處理流(23)中向飽和信號(hào)(Y’，satx(R’－Y’)，satx(B’－Y’))施加顯示設(shè)備(11)的估計(jì)伽馬函數(shù)從而獲得飽和色，并且在第二處理流(25)中施加給原始信號(hào)(Y’，(R’－Y’)，(B’－Y’))從而獲得原色，預(yù)測(cè)在飽和度增大之后的飽和色。飽和色被校正為原色，同時(shí)保持其增大的飽和度。在第二變型中，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)色分量時(shí)，通過提供色飽和度控制(17)之后的色調(diào)校正(35)，預(yù)測(cè)顯示輸出的色調(diào)變得不必要。在第三變型中，有可能在色飽和度控制(17)之后施加色差信號(hào)，以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來接近色調(diào)校正。
文檔編號(hào)H04N1/60GK1993977SQ200580025619
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者C·A·M·賈斯帕斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司