CN100382607C - 显示设备及其用于再现颜色的方法 - Google Patents

Abstract

一种显示设备包括用于选择所需频道的调谐器；用于解码从所选频道输入的广播信号(Y、U、V)的解码器；用于将解码的广播信号处理为(R、G、B)信号的视频处理单元；用于调节由视频处理单元处理的(R、G、B)信号的增益值的增益调节单元；用于显示其增益已调节的(R、G、B)信号的显示单元；和用于检测由视频处理单元处理的(R、G、B)信号的皮肤颜色并且计算亮度信号电平以校正(R、G、B)信号的亮度信号电平的控制单元。该显示设备可以在低亮度电平中精确地修正皮肤颜色。

Description

显示设备及其用于再现颜色的方法

技术领域

本发明总的来说涉及用于显示设备及其再现颜色的方法，并且具体地说，涉及适于从(R、G、B)视频信号检测皮肤颜色并且计算亮度信号电平以改正(R、G、B)视频信号的亮度信号电平的显示设备和用于再现颜色的方法。

背景技术

在彩色电视系统中，目标是在显示设备上以这样的方法再现图像，即图像的亮度与已接收标准光的原始场景的亮度成比例，并且其颜色与在原始场景的色度坐标中相同。

在国家电视标准委员会(NTSC)彩色电视系统中，要求从基于NTSC标准监视器的标准摄像机(用于获取图像的装置)获得理想的图像特性。电视机再现出与由C光源照明的原始场景中相同的色度坐标。

但是，多数当前彩色电视机的磷光物质和标准白色不同程度地偏离NTSC标准。这是因为当建立了NTSC标准规范，并且已经使用具有更好发光效率的磷光物质时，由于磷光物质的低发光效率，屏幕是暗的。此外，已经为更亮的屏幕产生了标准白色的色温。

由于这些原因，1958年当第一次使用P22系列磷光物质时，美国和日本的电视机厂商选择9300K作为电视机的标准白色，并且已经生产出基于该标准白色再现颜色的电视机。

后来，其在广泛地使用约6000K的橙色荧光灯用于室内照明的韩国或日本变成趋势，从而任意地从11000K和13000K之间的范围选择电视机的标准白色，其高于9300K。

因为发射侧(用于获取视频信号的摄像机)的标准白色与接收侧(显示)的不同，自然地发生颜色再现失真。

作为电视信号源，公共广播，比如NTSC广播或HDTV广播，和具有不同标准的各种信号源，比如DVD或数字照相机共存。因此，当考虑在传输电视信号时具有各种格式和标准的电视机信号源和显示设备(CRT)的显示特性时，必须在制作各种信号源的信号时执行伽马处理。

此外，在再现颜色时电视机必须考虑发射侧的伽马处理。否则，在颜色再现期间产生失真并且对原始颜色的保真度剧烈地下降。

除了上述问题，发射侧标准监视器的磷光物质坐标从电视机的坐标的偏离是色度误差的另一个主要原因。

因此，在颜色再现期间仅当输入信号源的类型与视频显示设备的类型充分地结合发射侧的摄像机的伽马特性进行考虑时，原始颜色可以保真地再现。

现在将参考附图描述根据现有技术的电视系统。

图1是示出电视发射/接收系统的结构以说明现有电视系统的发射/接收设备的结构的框图，图2示出在x、y坐标系上具有相同相位的颜色轨迹，图3示出当蒙塞尔(Munsell)系统中的值为7时的等色调和等色度轨迹，并且图4示出当蒙塞尔系统中的值为9时的等色调和等色度轨迹。

在现有电视系统中，在发射侧如下处理颜色信号：摄像机镜头10从由光源照明的物体获得图像。获得的图像通过光学分配器20和具有光学滤波器功能的红色、绿色和蓝色传感器30、31和32，从而感应为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)信号。

所感应的R、G、B信号通过用于适当的摄像机增益调节的增益调节单元40和用于伽马校正的伽马校正单元50。在伽马校正之后，R、G、B视频信号由编码器60编码并且经发射单元70被发送至接收侧。

在接收侧如下处理颜色信号：经发射侧的发射单元70发射的信号由接收器/解码器80接收并解码。解码的R、G、B信号通过用于适当地R、G、B增益调节的显示增益调节单元90并且在CRT100上显示，使得观众可以观看图像。

对比于人类可以感知的自然颜色，发射侧的成像设备或接收侧的显示设备仅可以成像或再现有限的颜色范围，其被称作设备的颜色再现域(color reproduction gamut)。

如果成像设备的颜色再现域与显示设备的相同，显示设备可以再现与成像设备成像相同的颜色，但是如果不同，其不能再现相同的颜色。

当信号源的颜色再现域与显示设备的不同时，具体地说，显示设备从对应于来自信号源的颜色的它自己的颜色再现域选择适当的颜色，并且再现它。当以这种方式再现颜色时，来自信号源的颜色和再现颜色在基于人类视觉的蒙塞尔系统中看起来彼此不同。

在图2中，当改变它们的颜色再现域时，基于密度和亮度显示包括“jap.girl”、“白肉色”，和“黄色”的多个颜色。即使当它们具有相同的相位时，很清楚地，颜色的密度和亮度随它们的颜色再现域的改变而变化。换言之，甚至当它们具有相同的相位时，具有不同颜色再现域的颜色呈现为不同的颜色。

如图2的x、y坐标系统中所示，当色度电平低时，具有相同相位的颜色展示出不同的色调特性，但是当色度电平高时则不。

当基于颜色密度和亮度画出颜色的轨迹时，其由人类视觉感知为具有相同色调，它们呈现具有如图3和图4中所示的不同色调。

这样的特性可以从示出在蒙塞尔系统中依次地值为7时和值为9时的等色调和等色度轨迹的图3和图4看出，也从示出图2中示出的电视系统中的等相位颜色轨迹容易地理解。

因此，当基于根据现有技术的亮度再现具有相同相位的颜色时，尽管当亮度信号电平高时几乎不存在问题，当亮度信号电平低时，观众注意到色调中具有极大差别。

发明内容

本发明致力于基本上消除由于现有技术的限制和不足引起的一个或多个问题。

本发明的目标是提供适用于检测来自(R、G、B)视频信号的皮肤颜色并且计算亮度信号电平以校正(R、G、B)视频信号的亮度信号电平的显示设备和用于再现颜色的方法。

为实现根据本发明的目的的这个目标和其它优点，如在此具体地和广泛地描述的，提供了一种显示设备，其包括用于选择所需频道的调谐器；用于解码从所选频道输入的广播信号(Y、U、V)的解码器；用于将解码的广播信号处理为(R、G、B)信号的视频处理单元；用于调节由视频处理单元处理的(R、G、B)信号的增益值的增益调节单元；用于显示其增益已调节的(R、G、B)信号的显示单元；和用于检测来自视频处理单元处理的(R、G、B)信号的皮肤颜色并且计算亮度信号电平以校正(R、G、B)信号的亮度信号电平的控制单元。

根据本发明的另一方面，提供了使用显示设备用于再现颜色的方法，其包括步骤(a)将广播信号处理为(R、G、B)视频信号；(b)检测来自(R、G、B)信号的皮肤颜色；(c)计算(R、G、B)信号的亮度信号电平；和(d)校正(R、G、B)信号的亮度信号电平。

本发明的其它优点、目标和特征将在随后的描述中部分地阐述，并且通过对下文的考察或从本发明的实践中学习对于本领域的普通技术人员将部分地变得明显。本发明的目标和其它优点可以通过在描述和权利要求以及附图中特别指出的结构实现和获得。

附图说明

被包括在本发明中以提供本发明的进一步理解并且被纳入本申请并构成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施例和用于解释本发明的原则的描述。在附图中：

图1是示出电视发射/接收系统的结构以说明现有电视系统的发射/接收设备的结构的框图；

图2示出在x、y坐标系统上具有相同相位的颜色的轨迹；

图3示出当蒙塞尔系统中的值为7时的等色调和等色度轨迹；

图4示出当蒙塞尔系统中的值为9时的等色调和等色度轨迹；

图5是示出根据本发明的优选实施例的显示设备的框图；

图6是示出图5中示出的控制单元的第一实施例的框图；

图7是示出图5中示出的控制单元的第二实施例的框图；

图8是示出根据本发明的优选实施例的用于以显示设备再现颜色的方法的流程图；和

图9是详细示出校正图8中示出的视频信号的亮度电平的步骤的流程图。

具体实施方式

现在将作出对本发明的优选实施例的参考，其实例在附图中示出。无论哪里可能，相同的参考数字将在整个附图中用于指代相同或类似的部分。

在下文中，将根据本发明参考附图进行解释。

图5是示出根据本发明的优选实施例的显示设备的框图。

根据本发明的优选实施例的显示设备包括用于选择所需频道的调谐器110；用于解码从所选频道输入的广播信号(Y、U、V)的解码器120；用于将解码的广播信号处理为(R、G、B)信号的视频处理单元130；用于调节由视频处理单元130处理的(R、G、B)信号的增益值的增益调节单元140；用于显示其增益已调节的(R、G、B)信号的显示单元150；和用于检测来自视频处理单元130处理的(R、G、B)信号的皮肤颜色并且计算亮度信号电平以校正(R、G、B)信号的亮度信号电平的控制单元160。

图6是示出图5中示出的控制单元160的第一实施例的框图。串行配置皮肤颜色确定单元162和亮度信号电平计算单元164使得皮肤颜色确定单元162从视频处理单元130接收(R、G、B)信号并且将它们发射至亮度信号电平计算单元164。

控制单元160的皮肤颜色确定单元162获得(R、G、B)信号的比率并且检测具有与皮肤颜色相位相同的信号。例如，当G信号和R信号的比率是1∶0.779±0.001并且B信号和R信号的比率是1∶0.718±0.001时，确定(R、G、B)视频信号包括皮肤颜色。

控制单元160的亮度信号电平计算单元164根据NTSC亮度信号计算公式计算亮度信号电平，例如，Y＝0.3×(R/255)+0.59×(G/255)+0.11×(B/255)。

控制单元160的校正单元166基于具有由观众的眼睛强烈地感知的色调差的亮度信号电平校正亮度信号电平。例如，当亮度信号电平Y低于30％时校正单元166校正亮度信号电平。当校正亮度信号电平时，将R、G、B信号分别乘以任意系数，使得亮度信号电平Y是在30％到100％的范围中。控制单元160可具有分开的存储单元(未示出)以存储任意系数。

如果由皮肤颜色确定单元162检测到无皮肤颜色，亮度信号电平计算单元164不计算亮度信号电平并且校正单元166不执行皮肤颜色校正。

图7是示出图5中示出的控制单元160的第二实施例的框图。并行配置皮肤颜色确定单元162和亮度信号电平计算单元164使得它们可以从视频处理单元130以分开的路径接收(R、G、B)信号。因此，同时执行皮肤颜色确定单元162中的皮肤颜色检测和亮度信号电平计算单元164中的亮度信号电平计算。校正单元166基于来自皮肤颜色确定单元162和亮度信号电平计算单元164的结果执行皮肤颜色校正。

图8是示出根据本发明的优选实施例的用于以显示设备再现颜色的方法的流程图。

在视频处理单元将(Y、U、V)信号处理为(R、G、B)信号之后，确定是否从所处理的视频信号中检测到皮肤颜色(S10)。

获得(R、G、B)信号的比率并且检测到具有与皮肤颜色相同的颜色相位的信号。例如，当G信号和R信号的比率是1∶0.779±0.001并且B信号和R信号的比率是1∶0.718±0.001时，确定(R、G、B)视频信号包括皮肤颜色。

当确定从视频信号中未检测到皮肤颜色时(S10)，换言之，当G信号和R信号的比率是1∶0.779±0.001且B信号和R信号的比率是1∶0.718±0.001的任一条件都不满足时，保持视频处理单元处理的(R、G、B)视频信号的亮度电平(S40)。

当确定从视频信号中检测到皮肤颜色时(S10)，计算R、G、B视频信号的亮度信号电平(S20)。如果根据NTSC亮度信号计算公式计算亮度信号电平，关于亮度信号电平Y计算它，具体地说，基于公式：Y＝0.3×(R/255)+0.59×(G/255)+0.11×(B/255)。

将亮度信号电平计算的结果与临界值比较以确定它是否大于临界值(S30)。当检测到具有由观众的眼睛强烈感知到的色调差异的皮肤颜色时，临界值是基于Y亮度信号电平的。例如，确定亮度信号电平Y是否大于30％。

当确定亮度信号电平Y大于临界值时(S30)，保持视频信号的亮度电平(S40)。

当确定亮度信号电平Y小于临界值时(S30)，将R、G、B信号分别乘以任意系数，使得亮度信号电平Y是在30％到100％的范围中(S50)。

然后，将具有增加的亮度电平的视频信号在显示单元上输出。

图9是详细示出校正图8中示出的视频信号的亮度电平的步骤(S50)的流程图。

当确定亮度信号电平Y小于临界值时(S30)，确定亮度信号电平是否在20％到30％的范围中(S150)。

当确定亮度信号电平在20％到30％的范围中时(S150)，将R、G、B视频信号分别乘以1％到80％的系数，使得视频信号的亮度电平Y是在30％到100％的范围中并且视频信号的亮度电平增加到预设电平(S160)。

当确定亮度信号电平不在20％到30％的范围中时(S150)，确定亮度信号电平是否在10％到20％的范围中(S170)。

当确定亮度信号电平Y在10％到20％的范围中时(S170)，将R、G、B视频信号分别乘以11％到90％的系数，使得视频信号的亮度电平Y是在30％到100％的范围中并且视频信号的亮度电平增加到预设电平(S180)。

当确定亮度信号电平Y不在10％到20％的范围中时(S170)，将R、G、B视频信号分别乘以29％到100％的系数，使得视频信号的亮度电平Y是在30％到100％的范围中并且视频信号的亮度电平增加到预设电平(S190)。

然后，将具有增加的亮度电平的视频信号在显示单元上输出。

如上所述，根据本发明的显示设备和用于再现颜色的方法可以通过减少颜色误差实现关于皮肤颜色在低亮度电平中的精确的颜色再现，其中可以由观众眼睛感觉颜色误差。

上述实施例仅是示例性的并且不能解释为对本发明的限制。本发明可以容易地应用于其它类型的设备。本发明的描述意在说明性的，而不限制权利要求的范围。对本领域的技术人员来说多种替代、修正和变更将是明显的。

Claims (13)

1.一种用于接收广播信号的显示设备，所述显示设备包含：

视频处理单元，其用于将所接收的广播信号处理为R、G、B信号，通过该处理过的R、G、B信号计算亮度信号，该亮度信号具有基于所接收广播信号的电平；

增益调节单元，其用于根据校正的亮度信号，分别调节该处理过的R、G、B信号的增益值；

显示单元，其用于显示增益已调节的R、G、B信号；

其特征在于，所述显示设备还包含：

皮肤颜色确定单元，其用于通过获得该处理过的R、G、B信号的比率，确定该处理过的R、G、B信号中存在皮肤颜色；

亮度信号电平计算单元，其用于根据该处理过的R、G、B信号计算亮度信号电平；和

校正单元，其用于当确定存在皮肤颜色并且所计算的亮度信号电平低于临界值时，通过增加该处理过的R、G、B信号的亮度信号电平来执行皮肤颜色校正，并且该校正单元用于向增益调节单元输出校正的亮度信号。

2.如权利要求1所述的显示设备，其中，该皮肤颜色确定单元在G信号和R信号的比率是1∶0.779±0.001并且B信号和R信号的比率是1∶0.718±0.001时，确定该处理过的R、G、B视频信号中存在皮肤颜色。

3.如权利要求1所述的显示设备，其中，该亮度信号电平计算单元适于使用公式Y＝0.3×(R/255)+0.59×(G/255)+0.11×(B/255)计算亮度信号电平。

4.如权利要求1所述的显示设备，其中，校正单元适于将R、G、B信号分别乘以任意系数，使得当所计算的亮度信号电平低于0.3时，校正的亮度信号电平增加到0.3到1范围内。

5.如权利要求4所述的显示设备，进一步包括用于存储任意系数的存储单元。

6.如权利要求2所述的显示设备，其中，皮肤颜色确定单元和亮度信号电平计算单元是并联连接，使得它们可以从视频处理单元以分开的路径接收R、G、B信号。

7.如权利要求2所述的显示设备，其中，皮肤颜色确定单元和亮度信号电平计算单元是串联连接，使得皮肤颜色确定单元从视频处理单元接收R、G、B信号，并且将它们发射至亮度信号电平计算单元，并且亮度信号计算单元适于仅当由皮肤颜色确定单元检测到皮肤颜色时计算亮度信号电平。

8.如权利要求1所述的显示设备，其中通过下述方式执行皮肤颜色校正：当所计算的亮度信号电平具有值0.2～0.3时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.01～0.80，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平；当所计算的亮度信号电平具有值0.1～0.2时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.11～0.90，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平；以及当所计算的亮度信号电平低于0.1时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.29～1.00，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平。

9.一种用于通过接收广播信号的显示设备再现颜色的方法，所述方法包括以下步骤：

将所接收的广播信号处理为R、G、B视频信号，通过该处理过的R、G、B信号计算亮度信号，该亮度信号具有基于所接收广播信号的电平；

确定该处理过的R、G、B信号中存在皮肤颜色；

基于该处理过的R、G、B信号计算亮度信号电平；

当所述确定步骤确定存在皮肤颜色并且所计算的亮度信号电平低于临界值时，通过增加该处理过的R、G、B信号的亮度信号电平来执行皮肤颜色校正，以输出校正的亮度信号；

根据该校正的亮度信号，分别调节该处理过的R、G、B信号的增益值，以及

显示增益已调节的R、G、B信号。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

使用该处理过的R、G、B信号，获得G信号和R信号的比率以及B信号和R信号的比率，

其中，当所获得的G信号和R信号的比率是1∶0.779±0.001并且所获得的B信号和R信号的比率是1∶0.718±0.001时，确定存在皮肤颜色。

11.如权利要求9所述的方法，其中，使用公式Y＝0.3×(R/255)+0.59×(G/255)+0.11×(B/255)计算亮度信号电平。

12.如权利要求9所述的方法，其中，通过下述方式执行皮肤颜色校正：当所计算的亮度信号电平低于0.3时，将R、G、B信号分别乘以任意系数，使得所校正的亮度信号电平增加到0.3到1范围内。

13.如权利要求9所述的方法，其中通过下述方式执行皮肤颜色校正：当所计算的亮度信号电平具有值0.2～0.3时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.01～0.80，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平；当所计算的亮度信号电平具有值0.1～0.2时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.11～0.90，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平；以及当所计算的亮度信号电平低于0.1时，通过将R、G、B视频信号分别乘以系数0.29～1.00，使得所校正的亮度信号增加到高于临界值的电平。

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