CN101123733B - 色度信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
色度信号处理方法，涉及图像处理技术，特别涉及一种对图像信号的色度信号进行增强处理的方法。本发明公开了一种图像的色度处理方法，能提升图像色彩纯度，增强图像色彩的明亮程度。本发明的色度信号处理方法，包括以下步骤：a、计算输入原始图像各像素点的色彩相位角与色饱和度；b、判断像素点是否在增强区域内，如是，进入步骤c；如否，进入步骤e；c、对像素点的色彩相位角进行色相增强调整后进入步骤d；d、对像素点的色饱和度进行色饱和度增强调整；e、保存该像素点的色度信号，判断是否处理完毕，如是，输出图像；如否，处理下一个像素点，回到步骤b。本发明的有益效果是：提高图像层次感、使画面更加生动真实。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种对图像信号的色度信号进行增强处理的方法。
背景技术
一般图像的显示，YUV格式或RGB格式的图像信号通过显示系统中的CPU对图像信号处理后，将处理后的上屏信号送到显示屏上。原始图像经CPU的色度处理后，输出图像的色彩处理方面无法完全还原图像的本来面貌，层次感不强。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种图像的色度处理方法，能提升图像色彩纯度，增强图像色彩的明亮程度。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：色度信号处理方法，包括以下步骤：
a、计算输入原始图像各像素点的色彩相位角与色饱和度；
b、判断像素点是否在增强区域内，如是，进入步骤c；如否，进入步骤e；
c、对像素点的色彩相位角进行色相增强调整；所述色相增强调整所采用的算法为：
H_targe(i，j)＝θ+H_scale*(H(i，j)-θ)
H(i，j)为第i行j列的像素点原始的彩色相位角值，θ为该增强区域的标准色的相位角；H_targe(i，j)为第i行j列像素点增强后的彩色相位角值；H_scale为彩色相位角调整系数，取值在0到1之间；
d、对像素点的色饱和度进行色饱和度增强调整；所述色饱和度增强调整所采用的算法为：
S_targe(i，j)＝S(i，j)+V_scale*(S(i，j)-S)
S(i，j)为第i行j列像素点的原始色饱和度，S_targe(i，j)为第i行j列的像素点提升后的色饱和度，S为用户设定的色饱和度目标值，V_scale范围是0-255；
e、保存该像素点的色度信号，判断是否处理完毕当前帧内所有的像素，如是，输出图像；如否处理下一个像素点，回到步骤b。
所述增强区域包括：
红色增强区域：以色彩相位角103°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
绿色增强区域：以色彩相位角241°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
蓝色增强区域：以色彩相位角347°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
肤色增强区域：以色彩相位角180°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
黄色增强区域：以色彩相位角167°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
紫色增强区域：以色彩相位角61°为中心，正负偏移7.2°的区域内；
青色增强区域：以色彩相位角283°为中心，正负偏移7.2°的区域内。
或者，将上述以该色彩相位角对应角度为中心，正负偏移5°的区域内设为增强区域。
本发明的有益效果是：提高图像层次感、使画面更加生动真实。
以下结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为色度空间示意图；
图2为实施例进行色度信号处理的系统示意图；
图3为实施例色度信号处理的流程图。
具体实施方式
色度信号包括色彩信号(即色相信号)与色饱和度信号。YUV格式信号的色彩信号用角度来表示，即一个像素点的色彩相位角通过tan-1(U/V)表示。YUV格式信号中一个像素点的色饱和度为(U2+V2)1/2。
对输入图像信号的色相与色饱和度的增强处理：在UV色空间上划分出需增强的色域空间，对落入上述的色域空间的像素点单独进行处理，每个像素点可以通过调节它的UV坐标的角度和幅度来改变它的色相和色饱和度。
UV色度空间如图1所示，光学三基色为红色、绿色、蓝色；三补色为黄色、紫色、青色。标准红色的色彩相位角为103°，标准绿色的色彩相位角241°，标准蓝色的色彩相位角347°，标准肤色的色彩相位角180°，标准黄色的色彩相位角167°，标准紫色的色彩相位角61°，标准青色的色彩相位角283°。
1.色相信号的处理
在色相信号的处理中，由于人眼对红色、绿色、蓝色与肤色特别敏感，而肤色与黄色比较接近，也可以只对红色、绿色、蓝色、肤色、黄色进行色相与色度的增强处理。标准色彩的相位角为该色彩增强区的中心相位角。落入该增强区域内的像素点的相位角重新调整为该区域的中心相位角。
在Mat lab的实际验证中，需要进行从0°-360°到0-1区间的量化。考虑到人眼的识别能力，即对于角度2％的变化不能识别，所以偏差角度最大可以为7.2°(即360°*2％＝7.2°)。
2.色饱和度信号的处理
为了保证增强后的图像色彩更加分明，对色饱和度分量进行了分段线性增强调整，以扩大色彩变化的动态范围，使图像色彩更加鲜明。
经过色相信号的判断后，对选定的色域同时进行色饱和度的提升，即对于所选择区域，在YUV空间分别对调整后的U、V信号进行相应的扩展，使得色彩值更接近于标准色所在区域，使得色彩更加纯正，颜色更加鲜艳。
实施例
如图2所示，显示系统包括CPU、色域空间增强模块、显示屏，CPU通过色域空间增强模块与显示屏相连。
色域空间增强模块接受输入信号为TTL电平，而从CPU输出的信号为LVDS差分信号。在CPU与色域空间增强模块之间设置有LVDS/TTL转换器；如显示屏接口为TTL电平接口，则色域空间增强模块与显示屏直接相连。但目前的等离子、液晶显示屏的图像信号输入接口一般为LVDS接口，所以在色域空间增强模块与显示屏之间还连接有TTL/LVDS转换器。
如输入色域空间增强模块的原始图像信号为RGB格式，则需转换为YUV格式信号再进行处理。
色域空间增强模块将图像缓存后的像素点逐点处理，首先对图像进行色彩空间的转化，进行亮色分离，然后对色相信号进行处理，提升图像的色彩纯度，对色饱和度信号进行处理，增强图像色彩的明亮程度。然后YUV到RGB转化输出。
本实施例对三基色、三补色与肤色分别进行了色相与色度的提升，处理流程如图3所示：
1.色相信号的处理
通过相位检测器检测输入原始图像各像素点的色彩相位角，为了达到增强色彩的目的，本实施例将实际检测范围为：标准角度正负偏差5°的范围。
定义设置参数如下：
红色增强区域为(98°，108°)；
绿色增强区域为(236°，246°)；
蓝色增强区域为(242°，252°)；
肤色增强区域为(175°，185°)；
黄色增强区域为(162°，172°)；
黄色增强区域为(56°，66°)；
青色增强区域为(278°，288°)。
这样，只要是落入某增强区域内的像素点的色彩相位角就增强为该增强区域的标准色的色彩相位角。如一像素点的色彩相位角为100°，落入红色增强区域，那么该像素点的色彩相位角增强后为103°(标准红色的色彩相位角)。
在设计中，考虑到这样的处理可能导致大的色彩偏差，比如低对比度细节的合并，平滑区域出现纹波等，因此只针对高饱和度色彩值进行了矫正，如果对全彩色进行校正，算法需进行修正，改为：
H_targe(i，j)＝θ+H_scale*(H(i，j)-θ)
其中，H(i，j)为i行j列的像素点原始的彩色相位角值，θ为该增强区域的标准色的相位角(中心相位角)；H_targe(i，j)为i行j列的像素点增强后的彩色相位角值；H(i，j)＝tan-1(U/V)；H_scale为彩色相位角调整系数，取值在0到1之间，值越小调整效果越明显。
本实施例中将H_scale设置为0.5，因为在芯片中不可能存储小数，因此实际对应的寄存器值为0.5*255＝127。(H_scale范围是0-1，是算法方面的，为了方便处理。但是在芯片设计中还是采用的从0到255的范围)。本领域技术人员完全可以根据上述说明与实际情况的结合，对H_scale进行调整。
2.色饱和度信号的处理
在具体算法上，表现为
S(i，j)＝(U2(i，j)+V2(i，j))1/2
其中，S(i，j)为原始图像第i行j列的色饱和度值，而要使图像的色彩更加鲜明和纯正，需要提升图像的色饱和度值。所以需要在图像的坐标轴上向外扩展图像的U、V色差信号。
在实现上，设定了扩展程度系数，可以根据实际图像进行调整。当然，在今后的应用中，还可以考虑增加选择的区域和扩展色域的增强范围，这样可以使得整体图像的色彩都得到提升，真正还原自然界的图像的原始色彩。
下面是对色饱和度算法的重新整理补充部分。
对分布在需要提升的色饱和度的增强区域内的像素点，重新计算该像素点的色饱和度值。
7个增强区域都有一个用户可以设定的色饱和度目标值A(可根据实际效果调整)，同时还有设置有一个范围值delta。本实施例中，delta设置为A/2；A设置为240*1.414(实际寄存器值)。
对于分布在[A-delta，A]的增强区域的像素点按照下面的公式计算提升后的色饱和度，然后可以计算出提升比例，对U、V值做同样的提升。
S_targe(i，j)＝S(i，j)+V_scale*(S(i，j)-S)
S(i，j)为第i行j列像素点的原始色饱和度，S_targe(i，j)为第i行j列的像素点提升后的色饱和度，S为用户设定的色饱和度目标值，在此设置S为240*1.414，V_scale范围是0-255，其中V_scale分别对应着7个UV的值，用户可以设定的，可以根据实际情况进行调整。在此设置V_scale为0.5(对应的芯片寄存器值为255*0.5＝127)。
经过上面的处理后YUV的值都是处理过的已知参数，进行YUV到RGB色空间转换。
重新调整后的像素点与没有落在增强区域的未处理的像素点一起经像素矩阵统一处理后缓存输出，经TTL/LVDS转换器显示到显示屏上。
Claims (5)
1.色度信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、计算输入原始图像各像素点的色彩相位角与色饱和度；
b、判断像素点是否在增强区域内，如是，进入步骤c；如否，进入步骤e；
c、对像素点的色彩相位角进行色相增强调整；所述色相增强调整所采用的算法为：
H_targe(i，j)＝θ+H_scale*(H(i，j)-θ)
H(i，j)为第i行j列的像素点原始的彩色相位角值，θ为该增强区域的标准色的相位角；H_targe(i，j)为第i行j列像素点增强后的彩色相位角值；H_scale为彩色相位角调整系数，取值在0到1之间；
d、对像素点的色饱和度进行色饱和度增强调整；所述色饱和度增强调整所采用的算法为：
S_targe(i，j)＝S(i，j)+V_scale*(S(i，j)-S)
S(i，j)为第i行j列像素点的原始色饱和度，S_targe(i，j)为第i行j列的像素点提升后的色饱和度，S为用户设定的色饱和度目标值，V_scale范围是0-255；
e、保存该像素点的信号，判断是否处理完毕当前帧内所有的像素，如是，输出图像；如否处理下一个像素点，回到步骤b。
2.如权利要求1所述的色度信号处理方法，其特征在于，所述增强区域包括：
红色增强区域：以色彩相位角103°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内；
绿色增强区域：以色彩相位角241°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内；
蓝色增强区域：以色彩相位角347°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内；
肤色增强区域：以色彩相位角180°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内；
黄色增强区域：以色彩相位角167°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内。
3.如权利要求2所述的色度信号处理方法，其特征在于，所述增强区域还包括：
紫色增强区域：以色彩相位角61°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内；
青色增强区域：以色彩相位角283°为中心，正负偏移值为7.2°的区域内。
4.如权利要求1所述的色度信号处理方法，其特征在于，所述增强区域包括：
红色增强区域：以色彩相位角103°为中心，正负偏移值为5°的区域内；
绿色增强区域：以色彩相位角241°为中心，正负偏移值为5°的区域内；
蓝色增强区域：以色彩相位角347°为中心，正负偏移值为5°的区域内；
肤色增强区域：以色彩相位角180°为中心，正负偏移值为5°的区域内；
黄色增强区域：以色彩相位角167°为中心，正负偏移值为5°的区域内。
5.如权利要求4所述的色度信号处理方法，其特征在于，所述增强区域还包括：
紫色增强区域：以色彩相位角61°为中心，正负偏移值为5°的区域内；
青色增强区域：以色彩相位角283°为中心，正负偏移值为5°的区域内。
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