專利名稱：一種色域擴展系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，尤其是顯示領(lǐng)域的色域擴展技術(shù)。
背景技術(shù)：
大色域顯示設(shè)備能顯示比原有顯示設(shè)備更多的色彩內(nèi)容，如更深的紅 色。然而現(xiàn)有影像色彩標準和采用這些色彩標準的視頻內(nèi)容的色域較小，所
示能力不能得以充分體現(xiàn)。
一種可行的解決方案是采用色域擴展技術(shù)，即將原有色彩標準規(guī)定的色 域映射到大色域顯示設(shè)備的色域?，F(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)這種色域擴展的常用方法 是采用三維查找表和插值相結(jié)合的技術(shù)，這也是色彩管理標準流程中重要的 步驟。根據(jù)這種方法，色彩顯示效果主要取決于三維查找表的規(guī)格和表中數(shù)
據(jù)，以及所采用的插值方法；色彩管理系統(tǒng)可以有多個三維查找表，每個查 找表對應(yīng)一個色域擴展方案，用戶根據(jù)自己的需要從中選擇一個色彩顯示效 果?；谌S查找表和插值的色域映射方法雖然具有開放性和一定的靈活 性，但是同時也存在以下的不足1)因為色彩顯示效果的種類與三維查找 表的個數(shù)一致，由于三維查找表的個數(shù)是有限的，并且考慮到成本，也不會
到連續(xù)調(diào)節(jié)的目的；2)通用性不高，即一種顯示設(shè)備對應(yīng)的所述查找表數(shù) 據(jù)不能很好地適用于另一種顯示設(shè)備；3)要占用大量用于存放所述查找表 數(shù)據(jù)的存儲器資源，從而提高了硬件成本；4)而且，就色域擴展來說，用 戶對色彩擴展效果的感受主要取決于用戶對喜好色的偏愛，這種偏愛是因人 而異的，有限的幾個所述查找表難以滿足各類人群的這種偏愛?？傊捎?基于三維查找表和插值的色域映射方法在自由度、通用性、硬件成本問題上 并沒有被很好地解決。
另外，雖然不少現(xiàn)有顯示設(shè)備設(shè)有飽和度調(diào)節(jié)裝置和方法，但其定義的 飽和度主要是基于矩陣變換的色差信號，如YCbCr信號將RGB顏色信號分解 為一個亮度信號Y和兩個色差信號Cb、 Cr，飽和度調(diào)節(jié)主要通過調(diào)節(jié)這兩個色差信號實現(xiàn)。而上述色差信號不是定義在均勻顏色空間上的，所以這類飽 和度調(diào)節(jié)裝置和方法調(diào)整精度低，若用于色域擴展，會出現(xiàn)較明顯的色相偏 移。所謂均勻顏色空間是指在該空間內(nèi)各色區(qū)中人眼的顏色感知差異相同的 顏色空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)并且 能夠保護重要顏色的色域擴展系統(tǒng)和方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的色域擴展系統(tǒng)包括信號輸入單 元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信 號輸出單元；
所述信號輸入單元用于輸入象素顏色信息；
所述正向變換單元用于將所述的象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間 中的L、 a、 b值；
所述重要顏色管理單元用于判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根 據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)；
所述色域擴展單元用于接收設(shè)置的色域擴展系數(shù)和弱化系數(shù)，在線性 Lab顏色空間中根據(jù)所述的設(shè)置的色域擴展系數(shù)和弱化系數(shù)，將所述正向變 換單元提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；
所述逆向變換單元用于將擴展后的L、 a、 b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色 信息；
所述信號輸出單元用于輸出所述大色域的象素顏色信息。 上述技術(shù)方案中，所述色域擴展系統(tǒng)還包括色域擴展系數(shù)輸入單元，用 于供用戶輸入設(shè)置的色域擴展系數(shù)(這里輸入的形式不限，比如可以由用 戶自由地輸入，也可以預(yù)先設(shè)定一系列的數(shù)值，由用戶進行選擇)。
上述技術(shù)方案中，所述色域擴展系統(tǒng)還包括色溫選擇單元，用于供用戶
上述技術(shù)方案中，所述重要顏色管理單元包括色品坐標計算單元和弱化 系數(shù)計算單元，所述色品坐標計算單元計算當前顏色色品坐標，所述的弱化 系數(shù)計算單元根據(jù)當前顏色色品坐標判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍， 并根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)。
上述技術(shù)方案中，所述象素顏色信息是RGB信號。上述技術(shù)方案中，所述正向變換單元包括XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元和 線性Lab顏色空間正向變換單元；所述XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元用于將RGB 系統(tǒng)的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統(tǒng)的X、 Y、 Z三激勵值；所述線 性Lab顏色空間正向變換單元用于將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色 空間中的L、 a、 b值；
所述逆向變換單元包括線性Lab顏色空間逆變換單元和大色域XYZ逆變 換單元；所述線性Lab顏色空間逆變換單元用于將色域擴展后的L、 a、 b值 變換為XYZ色度系統(tǒng)的大色域X、 Y、 Z激勵值；所述大色域XYZ逆變換單元 用于將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統(tǒng)的R、 G、 B激勵值。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的色域擴展方法包括如下步驟
1 )輸入象素顏色信息；
2 )將所述象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；
3 )計算當前顏色的色品坐標，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍， 根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)，接收設(shè)置的色域擴展系數(shù)；并根據(jù)所述設(shè)置的 色域擴展系數(shù)和所述弱化系數(shù)得到修正后的色域擴展系數(shù)；
4 )在線性Lab顏色空間中，根據(jù)修正后的色域擴展系數(shù)，將所述步驟 2 )提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；
5 )將擴展后的L、 a、 b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色信息； 6)輸出所述大色域的象素顏色信息。
上述技術(shù)方案中，所述步驟3 )中，所述設(shè)置的色域擴展系數(shù)由用戶輸入。
上述技術(shù)方案中，所述步驟2 )中，還包括由用戶選擇色溫值，根據(jù)該 色溫值將象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟 5 )中，同樣根據(jù)所述色溫值，將擴展后的L、 a、 b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素 顏色信息。
上述技術(shù)方案中，所述象素顏色信息是RGB信號。 上述技術(shù)方案中，所述步驟2 )包括如下子步驟 2 1 )將RGB系統(tǒng)的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統(tǒng)的X、 Y、 Z 三激勵值；
2 2 )將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值； 所述步驟5 )包括如下子步驟
5 1 )將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統(tǒng)的大色域X、 Y、Z激勵值；5 2 )將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統(tǒng)的R、 G、 B 激勵值。上述技術(shù)方案中，所述步驟3 )中，判別當前顏色是否屬于重要顏色范 圍的方法如下31)設(shè)定所有重要顏色的色品坐標基準值；3 2 )在色品坐標系中，當前顏色色品坐標落在以任意一個所述色品坐 標基準值為中心的具有一定尺寸的幾何圖形內(nèi)時，判定當前顏色屬于重要顏 色范圍；否則，判定當前顏色不屬于重要顏色范圍；所述幾何圖形的尺寸由 預(yù)先設(shè)定的門P艮值限定。上述技術(shù)方案中，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正 方形的邊與色品坐標系的坐標軸平行或垂直。上述技術(shù)方案中，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正 方形的邊與色品坐標系的坐標軸呈45度夾角。上述技術(shù)方案中，所述步驟3 )中，所述計算弱化系數(shù)和計算修正后的 色域擴展系數(shù)的方法如下3 3 )當當前顏色不屬于重要顏色范圍時，弱化系數(shù)趴l;當當前顏色 屬于重要顏色范圍時，則對于每個色品坐標基準值，以所述色品坐標基準值 為中心，作經(jīng)過當前顏色色品坐標點的正方形，將其中最小的正方形的邊長 與所述門限值所限定正方形的邊長的比值作為弱化系數(shù)K;3 4 )由弱化系數(shù)K和設(shè)置的色域擴展系數(shù)VGE計算得到修正后的色域 擴展系數(shù)VGEnCT=(VGE-l) *K+1。本發(fā)明具有的有益技術(shù)效果包括1 、本發(fā)明的色域擴展系統(tǒng)和方法能夠?qū)崿F(xiàn)色域擴展系數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)；2、 本發(fā)明的色域擴展系統(tǒng)和方法引入了重要顏色管理的過程，使得重 要的顏色在色域擴展的過程中不會造成過大的失真；3、 本發(fā)明的色域擴展方法的算法計算效率高，對系統(tǒng)資源要求低，更 好地滿足高數(shù)據(jù)量的視頻信號實時處理的要求；4、 本發(fā)明在線性Lab顏色空間進行色域擴展處理，它是標準Lab顏色 空間的很好近似，標準Lab顏色空間是國際照明委員會CIE定義的均勻顏色 空間，是顏色管理流程中的標準工作空間。所謂均勻顏色空間是指這樣一種顏色空間，在該空間內(nèi)各色區(qū)中人眼的顏色感知差異相同。但是將視頻的顏
色信號轉(zhuǎn)換到標準Lab顏色空間的算法非常復(fù)雜，不利于實時處理，所以本 發(fā)明所述的色域擴展方法將工作空間定義在線性Lab顏色空間上這樣便大大 簡化了轉(zhuǎn)換算法，減小了計算量；并且由于本發(fā)明在近似于均勻顏色空間的 線性Lab顏色空間進行色域擴展運算，因此相對基于色差信號的調(diào)整方法， 本發(fā)明能夠較好地避免色相偏差現(xiàn)象的發(fā)生，具有更高的精度和準確性。


以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中
圖l是本發(fā)明的連續(xù)可調(diào)的色域擴展的裝置示意圖2是在色品坐標系統(tǒng)中重要顏色的范圍的一個模型；
圖3是在色品坐標系統(tǒng)中重要顏色的范圍的另一模型；
圖4是在色品坐標系統(tǒng)中計算輸入信號的色品坐標點到重要顏色色品
坐標點的距離示意圖，其中重要顏色范圍以圖2中的模型為例；
圖5是在色品坐標系統(tǒng)中計算輸入信號的色品坐標點到重要顏色色品
坐標點的距離示意圖，其中重要顏色范圍以圖3中的模型為例。
具體實施例方式
實施例1
下面結(jié)合說明書附圖，詳細說明本實施例。圖l表示了本發(fā)明的連續(xù)可 調(diào)的色域擴展的裝置示意圖。該裝置總的由用戶選擇單元2和控制系統(tǒng)1組 成，該控制系統(tǒng)1接收用戶選擇單元2發(fā)送的信號并完成色域擴展。其中， 用戶選擇單元2包括可供用戶選擇色溫值的色溫選擇單元21以及可由用戶 自由設(shè)置色域擴展系數(shù)的色域擴展系數(shù)輸入單元22，其中色溫選擇單元21 向用戶提供若干個色溫值來選擇，例如5400K、 6500K、 9300K等；控制系統(tǒng) 1包括RGB信號輸入單元11、 XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元12、線性Lab顏色 空間正向變換單元13、由色品坐標計算單元15和弱化系數(shù)計算單元16組成 的重要顏色管理單元3、色域擴展單元14、線性Lab顏色空間逆變換單元17、 大色域XYZ逆變換單元18和RGB信號輸出單元19。所述RGB信號是指表示 視頻數(shù)據(jù)象素顏色信息的數(shù)字信號。RGB信號輸入單元11接收符合一定色彩 編碼標準(如Rec. ITU-R BT. 709標準)的視頻信號，該信號中的每一個象 素點包含紅綠藍三基色的激勵值信息，設(shè)為R、 G和B， XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元12將R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統(tǒng)的三激勵值，其中變換 過程因色溫不同而不同，色溫值由用戶借助色溫選擇單元21選擇。線性Lab 顏色空間正向變換單元13將XYZ三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a和b,該變換過程也由色溫值決定，上述的線性Lab顏色空間的定義和以 及由XYZ三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的轉(zhuǎn)換過程公開在 "Evaluation of smoothness tonal change reproduction on multi-primary display: Comparison of color conversion algorithm, Proc. SPIE， Vol. 5289, pp: 275-283 (2004)"的科技文獻中。同時，色品坐標計算單元15將 XYZ三激勵值變換到色品坐標系統(tǒng)中的色品坐標(x， y),弱化系數(shù)計算單元 16判斷色品坐標(x, y)是否屬于重要顏色范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化 系數(shù)，色域擴展單元14接收用戶利用色域擴展系數(shù)輸入單元22自由設(shè)定的 值，同時接收弱化系數(shù)，對a和b進行色域擴展運算得到a^和b^。然后線 性Lab顏色空間逆變換單元17將色域擴展后的a^和b,及其L變換回XYZ 色度系統(tǒng)的激勵值X,、 Y咖和Z,。大色域XYZ逆變換單元18將X咖、Y織和 Z^變換到大色域RGB系統(tǒng)的Rnew、 G，和并經(jīng)RGB信號輸出單元19輸出
Rnew、Gnew Bnew葉5"^"。
實施例2
該萬
法包括
步驟201: RGB信號輸入單元11輸入預(yù)定色彩編碼標準的視頻信號，其 中視頻信號中的每一個象素點包含紅綠藍三基色激勵值的信息，為R、G和B;
步驟202:用戶通過用戶選擇單元2上的色溫選擇單元21從若干個色溫 值中選擇其中的一個；
步驟203: XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元12根據(jù)用戶選擇的色溫值，將R、 G和B按照相應(yīng)的色彩編碼標準變換成X、 Y和Z;
其中上述步驟203的具體步驟為
步驟2031:通過對應(yīng)紅綠藍三色的三個一維查找表將R、 G和B變換成
線性顏色數(shù)據(jù)Rs、 Gs和Bs,變換關(guān)系取決于所采用的色彩編碼標準，例如
對BT. 709標準，采用/>式(1)
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，M為規(guī)一化信號強度，V是線性化數(shù)據(jù)結(jié)果。如RGB顏色信號用n 位二進制數(shù)據(jù)表示，則當M-R/2"時，對應(yīng)V=Rs;當M=G/2^t,對應(yīng)V=Gs; 當M-B/2"時，對應(yīng)V-Bs,其中R、 G、 B的取值范圍為0 (2n-l),并且所 有的V值事先計算完畢，以查找表的方式存儲在XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元 12的存儲器中。
步驟2032: XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元12中存有與借助色溫選擇單元 21可以選擇的所有色溫值對應(yīng)的正向變換矩陣，通過用戶選擇的色溫值，XYZ 色度系統(tǒng)正向變換單元12可以找到與該色溫值對應(yīng)的正向變換矩陣
Cll C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33
借助公式(2)得到X、 Y和Z'
<formula>formula see original document page 11</formula>
例如，若用戶設(shè)置的色溫是6500K,則其正向變換關(guān)系為
<formula>formula see original document page 11</formula>步驟204:線性Lab顏色空間正向變換單元13根據(jù)公式(3)將X、 Y和Z 變換成線性Lab顏色空間中的L、 a和b。<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，不同的色溫對應(yīng)不同的7^,用戶通過色溫選擇單元21選擇設(shè)定的 所有色溫值都各對應(yīng)一個乙6,所有的都存儲在線性Lab顏色空間正向變 換單元中，線性Lab顏色空間正向變換單元13可以通過讀取用戶設(shè)定的色
溫值方便地查找到與其對應(yīng)的7^。71^中的1、Yn和Zn是這樣確定的，用戶
設(shè)定每一個色溫值都擁有對應(yīng)色品坐標，例如用戶設(shè)定色溫值為TA，則TA 對應(yīng)的色品坐標為(xA，yA,zA),則X" L和Zn用公式(4)計算得到。'F =100 公式(4) Z =&掘
例如，若用戶設(shè)定色溫為 6500K ，其色品坐標為 (0. 3127, 0. 3290， 0. 3583 )，由公式(4)可得(Xn, Yn， Zn )=( 95. 05， 100， 108. 91); 從而由公式(3)可得在該色溫下XYZ色度系統(tǒng)向線性Lab顏色空間的變換公 式
-丄-_ 0 1.00 —
=5.2604 -5.00公式(4 - 1 )
夂0 2.0—1.8364Z
本發(fā)明在線性Lab顏色空間進行色域擴展處理，它是標準Lab顏色空間 的很好近似，標準Lab顏色空間是國際照明委員會CIE定義的均勻顏色空間， 是顏色管理流程中的標準工作空間。所謂均勻顏色空間是指這樣一種顏色空 間，在該空間內(nèi)各色區(qū)中人眼的顏色感知差異相同。但是將視頻的顏色信號 轉(zhuǎn)換到Lab顏色空間的算法非常復(fù)雜，不利于實時處理，所以本發(fā)明所述的 色域擴展方法將工作空間定義在線性Lab顏色空間上，這樣便大大簡化了轉(zhuǎn) 換算法，減小了計算量；并且由于本發(fā)明在近似于均勻顏色空間的線性Ub 顏色空間進行色域擴展運算，因此相對基于色差信號的調(diào)整方法，本發(fā)明能 夠較好地避免色相偏差現(xiàn)象的發(fā)生，具有更高的精度和準確性。
步驟205:色品坐標計算單元15同時從X、 Y和Z計算出對應(yīng)的RGB 色品坐標(x，y),其中x和y通過公式(5)計算得到。
卜Z/(X + r+Z) 公式(5)
步驟206:弱化系數(shù)計算單元16接收x和y，判斷該RGB色品坐標(x, y)
是否屬于重要顏色對應(yīng)色品坐標及其附近的范圍(即重要顏色范圍)內(nèi)，并
根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)K。
上述步驟206可以采用(但并不限于)如下過程實現(xiàn)
首先判定RGB色品坐標(x，y)是否屬于重要顏色范圍內(nèi)，其中重要顏色
范圍可以為如下兩種重要顏色范圍的模型，假設(shè)重要顏色色品坐標包含三
個，分別記為(xl，yl),(x2，y2), (x3，y3):模型1:以重要顏色的色品坐標為正方形的中心，向外延伸一定距離的 正方形范圍定義為重要顏色范圍，其中正方形的邊界均與色品坐標系統(tǒng)的坐 標軸平行或垂直，如圖2所示。
模型2:以重要顏色的色品坐標為正方形的中心，向外延伸一定距離的 正方形范圍定義為重要顏色范圍，其中正方形的邊界均與色品坐標系統(tǒng)的坐 標軸呈45度夾角，如圖3所示。
以下以模型1為例，則步驟206可以采用(但并不限于)如下過程實現(xiàn)
步驟2061:如圖4所示，由實線表示的以重要顏色色品坐標為中心的正 方形定義了重要顏色的范圍，且這些正方形的邊長都等于a，選取邊長的一 半定義為門限值，即該門限值為a/2，也可以說這些定義重要顏色范圍的正 方形的幾何尺寸由該門限值限定。
步驟2062:找到步驟205中計算得到的RGB色品坐標(x，y)(圖4中為 P)在色品坐標系統(tǒng)的位置，記為P,然后分別計算P到所有的重要顏色的色 品坐標的橫向和縱向距離。如圖4所示，不妨以重要顏色色品坐標包含三個 為例，則計算采用公式(6)。
血l = |xl — x|;辦l = |>1 —爿； < Sx2 = |x2 —x|;dy2 = |少2 —少|(zhì); A式(6)
血3 二 |x3 — x|;辦3 = |少3 -少|(zhì);
步驟2063:采用公式(7)計算出dl、 d2和d3。
dl = max(血l,辦l);= max(血2，辦2);= max(c&3，辦3) 公式(7) 結(jié)合圖4,可以得出dl、 d2和d3分別等于以三個重要顏色的色品坐標為中 心、外邊界經(jīng)過當前RGB色品坐標(x,y)并且邊界均是平行或垂直于色品坐 標系統(tǒng)的坐標軸的三個正方形(在圖4中由虛線表示)的邊長的一半。
步驟2064:比較dl、 d2和d3,并取出最小的一個，設(shè)為d，則 c/ = minWUU3)。由此可見，2d就等于步驟2063中的三個正方形中的邊長 值中最小的一個，即選擇了邊長最短的一個正方形，不妨假設(shè)dl〈d2〈d3,如 圖4所示，此時2d等于圖4中以Cl為中心的虛線表示的正方形邊長2dl。 此步驟的目的在于確定當前RGB色品坐標(x，y)到底應(yīng)該以哪一個重要顏 色的色品坐標為基準計算后續(xù)步驟的弱化系數(shù)K。
步驟2065:計算弱化系數(shù)K,計算的過程為判斷d是否大于門限值， 即判斷d是否〉a/2，如果d〉a/2，則RGB色品坐標不屬于重要顏色范圍，且K=l;如果d《a/2,則RGB色品坐標屬于重要顏色范圍，且K-2d/a，可見弱 化系數(shù)是依照步驟2063中三個正方形中邊長最小的一個正方形(即最小的 正方形)進行計算的，而且由RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數(shù)的 計算公式可以得出該弱化系數(shù)等于步驟2063中最小的正方形的邊長與表 征重要顏色范圍的所述門限值限定的正方形的邊長的比值。
步驟206中判斷RGB色品坐標(x， y)是否屬于重要顏色范圍和計算弱化 系數(shù)的方法還可以采用圖3中模型2定義的重要顏色范圍模型，則只需將步 驟2061-步驟2065的步驟用如下具體步驟替代
步驟20611:如圖5所示，由實線表示的以重要顏色色品坐標為中心的 正方形定義了重要顏色的范圍，且這些正方形的對角線的長度都等于b，選 取對角線長度的一半定義為門限值，即該門限值為b/2,同樣也可以說這些 定義重要顏色范圍的正方形的幾何尺寸由該門限值限定。
步驟20621:與上述的步驟2062的過程相同。
步驟20631:采用公式(7-l)計算出了n、 /2和/3:
<formula>formula see original document page 14</formula>
如圖5所示，可以得出/1、 /2和/3分別等于以三個重要顏色的色品坐標為中 心、外邊界經(jīng)過當前RGB色品坐標(x,y)(圖5中為P)并且邊界均與色品 坐標系統(tǒng)的坐標軸呈45度夾角的三個正方形(在圖5中由虛線表示)的對 角線的一半。
步驟2 0641:比較/1 、 /2和/3 ，并耳又出最小的一個，設(shè)為/ ，貝'J / = min(/1,/2,/3)。 由此可見，2/就等于步驟20631中的三個正方形中的對角線長度中最小的一 個，即選擇了對角線最短的一個正方形，不妨假設(shè)/1</2</3，如圖5所示， 此時2/等于圖5中以Cl為中心的虛線表示的正方形的對角線的長度2/1。此 步驟的目的在于確定當前RGB色品坐標(x，y)到底應(yīng)該與哪一個色品坐標 為基準計算后續(xù)步驟的弱化系數(shù)K 。
步驟20651:計算弱化系數(shù)K，計算的過程為判斷/是否〉b/2,如果/ >b/2,則RGB色品坐標不屬于重要顏色范圍，且K-1;如果/《b/2，則RGB 色品坐標屬于重要顏色范圍，iK=2//b。可見弱化系數(shù)K是依照步驟20631 中三個正方形中對角線長度最短的一個正方形(即最小的正方形)進行計算 的，而且根據(jù)幾何學知識，正方形對角線長度與正方形邊長的比值固定，并 結(jié)合RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數(shù)的計算公式，可以得到如下結(jié)論RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數(shù)等于步驟20631中最小的 正方形的對角線長度與表征重要顏色范圍的所述門限值限定的正方形的對 角線長度的比值，也就等于步驟20631中最小的正方形的邊長與表征重要顏 色范圍的所述門限值限定的正方形的邊長的比值。
步驟207:色域擴展單元14接收用戶通過色域擴展系數(shù)輸入單元22自 由設(shè)置的色域擴展系數(shù)VGE,并綜合步驟206中計算得到的弱化系數(shù)K,得 到修正后的的VGEnew,其中^7￡_=(^ ￡-1)*〖+ 1，然后在線性Lab顏色空間 中對a和b進行擴展處理，得到a,和bMW，計算方法采用公式(8):
卜^"'^^,; 公式(8)
這樣，對于不屬于重要顏色范圍的顏色，K=l，故VGE^與VGE相比沒 有發(fā)生變化；而對于重要顏色范圍內(nèi)的顏色，因為K〈1，所以VGE ew<VGE,而 且隨著色品坐標越靠近重要顏色色品坐標，VGE麗越趨近于1，從而在色域擴 展過程中弱化重要顏色的擴展，能夠降低重要顏色在色域擴展過程中的失真 程度，起到保護重要顏色的作用。
步驟208:線性Lab顏色空間逆變換單元U將L、 a際和b隨變換回XYZ 色度系統(tǒng)中，得到X^、 Y^和Z自，變換過程采用下面的公式(9):
<formula>formula see original document page 15</formula>
其中，r—為步驟204中的r,A的逆矩陣，因此不同的色溫值也對應(yīng)不同
的廠1，所有的7^存儲在線性Lab顏色空間逆變換單元17的存儲器中，線
性Lab顏色空間逆變換單元17根據(jù)用戶設(shè)定的色溫值讀取出相應(yīng)的r」，利
用公式(9)得到設(shè)定色溫下的X歸、Y腳和Z咖。
步驟209:大色域XYZ逆變換單元18將X咖、Y麗和Z,變換回RGB系統(tǒng)
中的激勵值R咖、G，和Bnew。
上述步驟209的可以采用(但并不限于)如下過程實現(xiàn)
步驟2091:利用大色域顯示設(shè)備XYZ色度系統(tǒng)逆向轉(zhuǎn)換矩陣rn ri2 ri3
T21 F22 T23將Xnew、 Y,和Z自轉(zhuǎn)換到線性顏色空間R，、 G國和Bsnew，變 731 r32 T33_
換過程采用公式(IO)。該大色域顯示設(shè)備XYZ色度系統(tǒng)逆向轉(zhuǎn)換矩陣
ni m ri3
r21 T22 T23 731 T32 T33
由大色域顯示設(shè)備的三基色色品坐標和該顯示設(shè)備最亮白場 對應(yīng)的色溫決定，其計算方法可以從相關(guān)色度學知識得到。
一 w —711712713
廣r21T22*恥w公式(IO)
T31T32733—
步驟2092:借助預(yù)先建立的從線性Lab顏色空間激勵值到RGB系統(tǒng)激勵 值的查找表，將R腦、G歸和B,變換到RGB系統(tǒng)中的激勵值R G,和B,。 上述變換過程中，也可將步驟208和步驟209合成一個步驟完成。 步驟210: RGB信號輸出單元19將R,、 G,和B,輸出。 因為本實施例的色域擴展系統(tǒng)及方法中的所有變換過程需要的矩陣均 是由預(yù)先計算好，并存入到存儲器中，因此涉及到矩陣的乘法運算僅僅只需 進行幾個線性計算，并且本發(fā)明釆用的算法中沒有非線性的計算，因此計算 效率很高，滿足大數(shù)據(jù)量視頻的實時處理的要求。
本實施例中，輸入的象素顏色信息是RGB信號，但本發(fā)明也可以采用其 它信號做為象素顏色信息，如YCbCr信號，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解 的。
以上所述的具體實施例對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及有益效果進行了 詳細的說明。所應(yīng)理解的是，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不 用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神與原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替 換以及改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種色域擴展系統(tǒng)，包括信號輸入單元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信號輸出單元；所述信號輸入單元用于輸入象素顏色信息；所述正向變換單元用于將所述的象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間中的L、a、b值；所述重要顏色管理單元用于判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)；所述色域擴展單元用于接收設(shè)置的色域擴展系數(shù)和弱化系數(shù)，在線性Lab顏色空間中根據(jù)所述的設(shè)置的色域擴展系數(shù)和弱化系數(shù)，將所述正向變換單元提供的L、a、b值擴展為新的L、a、b值；所述逆向變換單元用于將擴展后的L、a、b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色信息；所述信號輸出單元用于輸出所述大色域的象素顏色信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色域擴展系統(tǒng)，其特征在于，所述色域擴 展系統(tǒng)還包括色域擴展系數(shù)輸入單元，用于供用戶輸入設(shè)置的色域擴展系 數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色域擴展系統(tǒng)，其特征在于，所述色域擴 展系統(tǒng)還包括色溫選擇單元，用于供用戶選擇色溫值，該色溫值作為所述正 向變換單元和逆向變換單元的輸入?yún)?shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色域擴展系統(tǒng)，其特征在于，所述重要顏 色管理單元包括色品坐標計算單元和弱化系數(shù)計算單元，所述色品坐標計算 單元用于計算當前顏色色品坐標，所述的弱化系數(shù)計算單元用于根據(jù)當前顏 色色品坐標判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化 系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的色域擴展系統(tǒng)，其特征在于，所述象素顏 色信息是RGB信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的色域擴展系統(tǒng)，其特征在于，所述正向變 換單元包括XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元和線性Lab顏色空間正向變換單元； 所述XYZ色度系統(tǒng)正向變換單元用于將RGB系統(tǒng)的R、 G、 B三激勵值變換成 XYZ色度系統(tǒng)的X、 Y、 Z三激勵值；所述線性Lab顏色空間正向變換單元用于將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 'b值；所述逆向變換單元包括線性Lab顏色空間逆變換單元和大色域XYZ逆變 換單元；所述線性Lab顏色空間逆變換單元用于將色域擴展后的L、 a、 b值 變換為XYZ色度系統(tǒng)的大色域X、 Y、 Z激勵值；所述大色域XYZ逆變換單元 用于將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統(tǒng)的R、 G、 B激勵值。
7. —種色域擴展方法，包括如下步驟1)輸入象素顏色信息；2)將所述象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；3)計算當前顏色的色品坐標，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍， 根據(jù)判斷結(jié)果計算弱化系數(shù)，接收設(shè)置的色域擴展系數(shù)，并根據(jù)所述設(shè)置的 色域擴展系數(shù)和所述弱化系數(shù)計算得到修正后的色域擴展系數(shù)；4)在線性Lab顏色空間中，根據(jù)修正后的色域擴展系數(shù)，將所述步驟 2 )提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；5)將擴展后的L、 a、 b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色信息；6)輸出所述大色域的象素顏色信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3) 中，所述設(shè)置的色域擴展系數(shù)由用戶輸入。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟2) 中，還包括由用戶選擇色溫值，根據(jù)該色溫值將象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab 顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟5 )中，同樣根據(jù)所述色溫值，將擴展 后的L、 a、 b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述象素顏 色信息是RGB信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟2 ) 包括如下子步驟21)將RGB系統(tǒng)的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統(tǒng)的X、 Y、 Z 三激勵值；22)將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值； 所述步驟5)包括如下子步驟51)將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統(tǒng)的大色域X、 Y、 Z激勵值；52)將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統(tǒng)的R、 G、 B激勵值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 ) 中，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍的步驟如下31)設(shè)定所有重要顏色的色品坐標基準值；32)在色品坐標系中，當前顏色色品坐標落在以任意一個所述色品坐 標基準值為中心的具有一定尺寸的幾何圖形內(nèi)時，判定當前顏色屬于重要顏 色范圍；否則，判定當前顏色不屬于重要顏色范圍；所述幾何圖形的尺寸由 預(yù)先設(shè)定的門限值限定。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸平 行或垂直。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸呈 45度夾角。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的色域擴展方法，其特征在于，所述 步驟3 )中，所述計算弱化系數(shù)和計算修正后的色域擴展系數(shù)的步驟如下33)當當前顏色不屬于重要顏色范圍時，弱化系數(shù)K4;當當前顏色 屬于重要顏色范圍時，則對于每個色品坐標基準值，以所述色品坐標基準值 為中心，作經(jīng)過當前顏色色品坐標點的正方形，將其中最小的正方形的邊長 與所述門限值所限定正方形的邊長的比值作為弱化系數(shù)K;34)由弱化系數(shù)K和設(shè)置的色域擴展系數(shù)VGE計算得到修正后的色域 擴展系數(shù)VGEnew=(VGE-l) *K+1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種色域擴展系統(tǒng)，包括信號輸入單元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信號輸出單元；所述正向變換單元將所述信號輸入單元輸入的象素顏色信息轉(zhuǎn)換為線性Lab顏色空間中的L、a、b值；所述重要顏色管理單元判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍并計算弱化系數(shù)；所述色域擴展單元在線性Lab顏色空間中將L、a、b值擴展為新的L、a、b值；所述逆向變換單元和所述信號輸出單元將擴展后的L、a、b值轉(zhuǎn)換為大色域的象素顏色信息并輸出。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的色域擴展方法。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，計算效率高，另外，還引入重要顏色管理的過程，使得重要顏色在色域擴展過程中不會造成過大的失真。
文檔編號H04N9/64GK101616332SQ20081011567
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者張明勇, 勇 畢, 王延偉 申請人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司