CN101945292A

CN101945292A - 色域调整方法和装置

Info

Publication number: CN101945292A
Application number: CN 201010283451
Authority: CN
Inventors: 郭大勃; 陈昱; 张海翔; 刘卫东
Original assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-01-12

Abstract

本发明公开了一种色域调整方法和装置，涉及图像处理领域，为解决现有技术每个时间点只有一个基色光源在输出，所以图像亮度较低，必须增加三色光源的数量以保证图像亮度，系统成本高的问题而发明。本发明实施例提供的方法，包括如下步骤：从输出图像中获取统一格式的图像信号；从所述图像信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例；根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠；所述三色光源根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。本发明适用于具有显示功能的终端。

Description

色域调整方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种色域调整方法和装置。

背景技术

目前在投影显示领域，新型光源如LED、LASER正在逐步替代UHP(超高压汞灯)等传统光源，使用三色光源(LED、激光)存在显示色彩丰富，色温可调，动态可控制等优点，所以对三色投影光源控制系统的研究也显得比较重要。此外随着液晶电视的普及和背光技术的成熟，LED灯的应用变得越来越广泛，如何提高LED光源的色彩输出和有效利用，变成了节能降耗领域的一个重要问题。

一种现有三色光源色彩输出方法，如图1所示，包括：调节单个三色光源的三基色(红(R)、绿(G)、蓝(B))占空比，在一个周期内，三基色的三种颜色信号依次输出且三种信号的占空比不重合。该方法可以使三基色在不同时间段输出，利用人眼的视觉暂存效应形成图像，缩短了每个光源的工作时间，降低了功耗。

在实现上述三色光源色彩输出的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于每个时间点只有一个基色光源在输出，所以图像亮度较低，必须增加三色光源的数量以保证图像亮度，系统成本高。

发明内容

本发明的实施例提供一种色域调整方法和装置，能够在保证图像输出质量的前提下降低系统成本。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种色域调整方法，包括：

从输出图像中获取统一格式的图象信号；

从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例；

根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠；

所述三色光源根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。

一种色域调整装置，包括：

图像获取单元：用于从输出图像中获取统一格式的图象信号；

三基色光源亮度比例获取单元：用于从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例；

调节单元：用于根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠；

三色光源：用于根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。

本发明实施例提供的色域调整方法和装置，在某一个基色光源点亮时，适当添加其它基色亮度，从而改变此基色的色坐标，可以调节图像的色域范围，同时，三基色在部分时刻叠加输出可以提高图像亮度，减少三色光源数量。由此，本发明实施例在保证图像输出质量的前提下降低了系统成本。

附图说明

图1为现有技术三基色占空比的示意图。

图2为本发明色域调整方法的一个实施例的流程图。

图3为本发明色域调整方法的另一个实施例的流程图。

图3a为本发明色域调整方法的另一个实施例获取输出图像的三基色光源亮度比例的步骤的流程图。

图3b为本发明调整后的三基色占空比的示意图。

图3c为图3b所示为图1中三基色占空比输出图像色域与图3b中三基色占空比输出图像色域的比较效果图。

图4为本发明色域调整装置的一个实施例的结构示意图。

图4a为本发明色域调整装置的一个实施例的次占空比设置子单元结构示意图。

图5为本发明色域调整装置应用于电视机的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例色域调整方法和装置进行详细描述。

本发明可以应用在单片或者三片式投影显示中，亦可以应用于LED照明系统，本发明同样可以应用于背光电视、PDA、电脑等产品上。

本发明色域调整方法的一个实施例，如图2所示，包括：

S201、从输出图像中获取统一格式的图象信号。

S202、从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例。

S203、根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠。

设定单个三色光源中三基色的占空比，即预先设定三基色的输出时序和时长，这其中将三基色占空比设置成部分重叠，也就是在某些时刻，三基色有其中两个或者三个基色同时输出的情况。

S204、所述三色光源根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。

本实施例三基色部分重叠输出的意义在于，在某一个基色光源输出时，适当添加其它基色，从而改变此基色的色坐标，由于三色光源不同色彩是靠三基色按不同比例调配出来的，相比于现有三基色依次输出且三基色的占空比不重合的技术方案，本实施例可以通过改变基色的色坐标进一步调节输出图像的色域范围，同时，三基色在部分时刻叠加输出为白色，在其它非叠加时刻输出图像原有色彩，利用人眼的视觉暂存效应形成效果叠加，可以提高图像亮度，相比现有技术减少了三色光源数量，降低了系统成本。

本发明色域调整方法的另一个实施例，如图3所示，包括：

S301、从输出图像中获取统一格式的图象信号。

S302、从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例。

S303、在一个周期内预设单个三色光源的三基色的主占空比，所述三基色的主占空比在一个周期内和为一，并且三基色的主占空比之间不重合。

设定单个三色光源中三基色的主占空比，确定三色光源初步的三基色坐标RGB，可以设定为三基色的主占空比和为一，三个主占空比均分一个周期，三个主占空比相位相差120度，并且三基色的主占空比之间不重合。所述三色光源为LED光源或者激光光源。

S304、在每个基色的主占空比时区内设置其它两个基色的次占空比，所述其它两个基色的次占空比小于主占空比。

每个基色的主占空比时区内，三基色占空比重叠比例等于该时区输出图像的三基色光源亮度比例。

获取输出图像的三基色光源亮度比例的步骤如图3a所示，包括：

S3021、将图象色彩空间由RGB色彩空间转换至HSI色彩空间。

S3022、在HSI色彩空间内计算色彩饱和度系数。

在HSI色彩空间内计算色彩饱和度系数的方式包括但不限于以下两种：

a、最大值方法：在HSI色彩空间中取得整个图像色彩饱和度最大值即为色彩饱和度系数η。

b、加权平均值方法：计算图象每个像素点的色彩饱和度，然后将色彩饱和度按0-255分阶加权求得一个平均色彩饱和度系数η。

需要注意的是，这两种方法计算时，三基色是分别计算的，最终的色彩饱和度是三基色色彩饱和度系数的最大值。为保证白平衡，三基色最好采用同一色彩饱和度系数η。

S3023、在均匀色品图中计算色彩饱和度系数对应的三基色色彩点。

在均匀色品图CIE 1960 UCS中计算色彩饱和度系数η对应的三基色色彩点。因为CIE 1960 UCS色彩空间是均匀色彩空间，所以可以根据色彩饱和度系数按比例计算色彩坐标。

S3024、将所述三基色色彩点转换至CIE x-y色品图，得到所述三基色色彩点的色坐标，分别为红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)。

S3025、根据红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)计算出红色刺激值(X_r、Y_r、Z_r)、绿色刺激值(X_g、Y_g、Z_g)、蓝色刺激值(X_b、Y_b、Z_b)中Y_r∶Y_g∶Y_b的比值。

S3026、将Y_r∶Y_g∶Y_b比值设定为输出图像的三基色光源亮度比例。

此比例即为三基色光源亮度比例。相对的，三基色占空比重叠比例也为Y_r∶Y_g∶Y_b。

例如，采用波长为λ_r、λ_g、λ_b的三基色光作为显示光源，则与该波长的三基色光对应的色坐标为(x_r、y_r、z_r)、(x_g、y_g、z_g)、(x_b、y_b、z_b)，其中z_r＝1-x_r-y_r，z_g＝1-x_g-y_g，z_b＝1-x_b-y_b。公式1.1

任意一色彩点W的色坐标(x_w、y_w、z_w)和三刺激值(X_w、Y_w、Z_w)满足以下条件：公式1.2

色彩点W的三刺激值为：X_w＝X_r+X_g+X_b，Y_w＝Y_r+Y_g+Y_b，Z_w＝Z_r+Z_g+Z_b 公式1.3

三基色坐标与三刺激值的关系为：

X_{r} = \frac{x_{r}}{y_{r}} Y_{r}, X_{g} = \frac{x_{g}}{y_{g}} Y_{g}, X_{b} = \frac{x_{b}}{y_{b}} Y_{b}

Z_{r} = \frac{z_{r}}{y_{r}} Y_{r}, Z_{g} = \frac{z_{g}}{y_{g}} Y_{g}, Z_{b} = \frac{z_{b}}{y_{b}} Y_{b}

公式1.4

例如：现已知B’点坐标(x_B′，y_B′，z_B′)，要求得B’点对应的Y_r′∶Y_g′∶Y_b′。

由公式1.2、1.3及1.4有

公式1.5

由公式1.5有

同理可得到

即可得到Y_r′∶Y_g′∶Y_b′。

图3b所示为调整后的三基色占空比的一个例子，三个基色的主占空比在一个周期内等大且互不重叠，各占据三分之一的时间，三基色占空比重叠比例根据三基色光源亮度比例确定。

S305、所述三色光源根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。

图3c所示为图1中三基色占空比输出图像色域与图3b中三基色占空比输出图像色域的比较，其中，三角形RGB为图1中三基色占空比输出图像色域范围，三角形R’G’B’为图3b中三基色占空比输出图像色域范围，可以看出经过本实施例的进一步调节，色域范围发生了变化。其中图3c中R到R’点坐标的变化是通过调节图3b中R基色的主占空比与G、B两个基色的次占空比重叠比例得到的，G到G’和B到B’点坐标的变化同理。

S306、在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。

所述三色光源为LED光源或者激光光源。因为三色光源成本较高且最易损坏，所以本实施例增加了对三色光源的温度保护部分，在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。

本发明实施例在某一个基色光源点亮时，适当添加其它基色亮度，从而改变此基色的色坐标，可以调节图像的色域范围，不同的图像内容所包含的色域不尽相同，例如当显示红花绿草的时候，画面的颜色比较鲜艳，图像的色域也较大，但是显示黑白文字的时候，则不需要鲜艳的颜色，此时根据图像内容来对三色光源做调节也显得比较重要，同时，三基色在部分时刻叠加输出可以提高图像亮度，减少三色光源数量。由此，本发明实施例在保证图像输出质量的前提下降低了系统成本。

本发明色域调整装置的一个实施例如图4所示，包括：

图像获取单元41：用于从输出图像中获取统一格式的图象信号。

三基色光源亮度比例获取单元42：用于从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例。

调节单元43：用于根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠。

调节单元调节的三基色占空比重叠比例等于输出图像的三基色光源亮度比例。

三色光源44：用于根据所调节的三基色的占空比部分重叠输出三基色，调节图像色彩。

所述三色光源为LED光源或者激光光源。

作为优化，为了在温度异常时保护三色电源，色域调整装置还包括：

温度保护单元45：用于在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。

进一步的，调节单元包括：

主占空比设置子单元431：用于在一个周期内预设三基色的主占空比，所述三基色的主占空比在一个周期内和为一，并且三基色的主占空比之间不重合；

次占空比设置子单元432：用于在每个基色的主占空比时区内设置其它两个基色的次占空比，所述其它两个基色的次占空比小于主占空比。

次占空比设置子单元如图4a所示，包括：

色彩转换分单元4321：用于将图象色彩空间由RGB色彩空间转换至HSI色彩空间。

色彩饱和度系数计算分单元4322：用于在HSI色彩空间内计算色彩饱和度系数。

三基色色彩点计算分单元4323：用于在均匀色品图中计算色彩饱和度系数对应的三基色色彩点。

色坐标获取分单元4324：用于将所述三基色色彩点转换至CIE x-y色品图，得到所述三基色色彩点的色坐标，分别为红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)。

三刺激值合成分单元4325：用于根据红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)计算出红色刺激值(X_r、Y_r、Z_r)、绿色刺激值(X_g、Y_g、Z_g)、蓝色刺激值(X_b、Y_b、Z_b)中Y_r∶Y_g∶Y_b的比值。。

三基色光源亮度比例计算分单元4326：用于将Y_r∶Y_g∶Y_b比值设定为输出图像的三基色光源亮度比例。

本实施例信号流转具体过程参见本发明方法实施例。

图5为本发明色域调整装置应用于电视机的一个实施例，工作过程如下：

调节单元51通过驱动单元52控制三色光源53，调节单元51一般为MCU，三色光源53可为LED、激光等光源，通过三基色及光源的点亮时间和输出电流大小调节三色光源亮度。

驱动单元52包括三路输出，完成对三色光源的驱动。驱动单元52在同一周期内根据调节单元51重叠对三色光源进行驱动。进一步的，为了对驱动单元52的电路进行有效保护，可以在驱动单元52设置过压过流保护电路，一般可选用过压过流保护的反馈环，在反馈环中加入一个取样电阻即可。

为了增加对三色光源的驱动，使三色光源53稳定工作，可以在驱动单元52和三色光源53之间设置驱动电路54，该驱动电路54可以是一个开关器件，根据驱动单元52的驱动信号来控制三色光源53的亮暗，驱动电路54一般可选用BUCK电路。

为了在温度异常时保护三色电源，还增加了温度保护单元55：用于在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。温度保护单元55首先采集三色光源53的温度，在三色光源53温度急剧上升使得超过温度调节范围时，关闭三色电源53，待温度降低到温度调节范围内再打开三色电源53。

本发明装置实施例在某一个基色光源点亮时，适当添加其它基色亮度，从而改变此基色的色坐标，可以调节图像的色域范围，同时，三基色在部分时刻叠加输出可以提高图像亮度，减少三色光源数量。由此，本发明实施例在保证图像输出质量的前提下降低了系统成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种色域调整方法，其特征在于，包括：

从输出图像中获取统一格式的图象信号；

从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述三基色光源亮度比例调节单个三色光源的三基色占空比为彼此之间部分重叠包括：

在一个周期内预设三基色的主占空比，所述三基色的主占空比在一个周期内和为一，并且三基色的主占空比之间不重合；

在每个基色的主占空比时区内设置其它两个基色的次占空比，所述其它两个基色的次占空比小于主占空比，每个基色的主占空比时区内，三基色占空比重叠比例等于该时区输出图像的三基色光源亮度比例。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述图象信号中分析出输出图像的三基色光源亮度比例包括：

将图象色彩空间由RGB色彩空间转换至HSI色彩空间；

在HSI色彩空间内计算色彩饱和度系数；

在均匀色品图中计算色彩饱和度系数对应的三基色色彩点；

将所述三基色色彩点转换至CIE x-y色品图，得到所述三基色色彩点的色坐标，分别为红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)；

根据红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)计算出红色刺激值(X_r、Y_r、Z_r)、绿色刺激值(X_g、Y_g、Z_g)、蓝色刺激值(X_b、Y_b、Z_b)中Y_r∶Y_g∶Y_b的比值；

将Y_r∶Y_g∶Y_b比值设定为输出图像的三基色光源亮度比例。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三色光源为LED光源或者激光光源。

6.一种色域调整装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，调节单元包括：

主占空比设置子单元：用于在一个周期内预设三基色的主占空比，所述三基色的主占空比在一个周期内和为一，并且三基色的主占空比之间不重合；

次占空比设置子单元：用于在每个基色的主占空比时区内设置其它两个基色的次占空比，所述其它两个基色的次占空比小于主占空比，每个基色的主占空比时区内，调节单元调节的三基色占空比重叠比例等于该时区输出图像的三基色光源亮度比例。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，次占空比设置子单元包括：

色彩转换分单元：用于将图象色彩空间由RGB色彩空间转换至HSI色彩空间；

色彩饱和度系数计算分单元：用于在HSI色彩空间内计算色彩饱和度系数；

三基色色彩点计算分单元：用于在均匀色品图中计算色彩饱和度系数对应的三基色色彩点；

色坐标获取分单元：用于将所述三基色色彩点转换至CIE x-y色品图，得到所述三基色色彩点的色坐标，分别为红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)；

三刺激值合成分单元：用于根据红色色彩点坐标(x_r、y_r、z_r)、绿色色彩点坐标(x_g、y_g、z_g)、蓝色色彩点坐标(x_b、y_b、z_b)计算出红色刺激值(X_r、Y_r、Z_r)、绿色刺激值(X_g、Y_g、Z_g)、蓝色刺激值(X_b、Y_b、Z_b)中Y_r∶Y_g∶Y_b的比值；

三基色光源亮度比例计算分单元：用于将Y_r∶Y_g∶Y_b比值设定为输出图像的三基色光源亮度比例。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

温度保护单元：用于在三色光源温度异常上升时关闭所述三色光源。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述三色光源为LED光源或者激光光源。