CN102231787B - 一种影像色彩校正方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种影像色彩校正方法及其装置，其中所述影像色彩校正方法包括如下步骤：获取源影像信号，所述源影像信号包括多种源色彩；传输源影像信号至处理单元，所述处理单元包括多种色彩矩阵；处理源影像信号，通过色彩矩阵将源影像信号转换成目标影像信号；输出目标影像信号。本发明能够对源影像信号中不同的色系进行不同的处理，从而提高影像处理效果，使输出的目标影像信号显示出更逼真的影像。
Description
技术领域
本发明涉及影像处理领域，特别是一种影像色彩校正方法及其装置。
背景技术
图像复原是图像处理的一个重要部分，它的主要目的是改善图像质量，当给定了一副退化的或者受到噪声污染的图像后，利用退化现象的某种先验知识来重建或恢复原有图像是图像复原处理的主要过程。
近年来，数码相机、电子式摄像机、电话手机等具有彩色影像捕捉装置的电子设备广为流行。一般而言，这些电子设备中设有半导体影像传感器以将摄取的影像转化成电讯号。由于影像传感器对于色彩感测性能的固有限制，使得根据其输出的影像色彩通常需要校正。
关于影像色彩校正方法，已知有很多现有技术使用色彩矩阵以校正影像的色彩。例如，申请号为200510115787.7的中国专利公开的一种色彩校正方法，通过对边界条件的限定来获得色彩校正效果比较好的校正矩阵。
但是，对于整个RGB色彩空间的色彩校正，上述这些方法都是采用单一的色彩矩阵对整个RGB色彩空间统一处理，因此，处理后的色彩仍然无法达到更接近实际的色彩效果。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种影像色彩校正方法及其装置，以解决现有影像处理方法中，色彩校正效果不理想的问题。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种影像色彩校正方法，包括如下步骤：获取源影像信号，所述源影像信号包括多种源色彩；传输源影像信号至处理单元，所述处理单元包括多种色彩矩阵；处理源影像信号，通过色彩矩阵将源影像信号转换成目标影像信号；输出目标影像信号。
可选的，所述多种色彩矩阵包括红色色彩矩阵、绿色色彩矩阵及蓝色色彩矩阵。
可选的，所述将源影像信号转换成目标影像信号的方法为：将源影像信号中的源红色及近源红色像素值与红色色彩矩阵相乘，得到目标红色像素值；将源影像信号中的源蓝色及近源蓝色像素值与蓝色色彩矩阵相乘，得到目标蓝色像素值；将源影像信号中的源绿色及近源绿色像素值与绿色色彩矩阵相乘，得到目标绿色像素值，所述红色、蓝色、绿色目标像素值组成目标影像信号。
可选的，所述色彩矩阵通过如下步骤获得：获取标准色板的标准源色彩像素值矩阵；获取标准色板的标准源色彩像素值对应的标准目标色彩像素值矩阵；利用[RGB]’＝[RGB]×M公式计算获得色彩矩阵M，其中[RGB]为标准源色彩的像素值矩阵，[RGB]’为所述标准源色彩对应的校正后的色彩像素值矩阵。
一种影像色彩校正装置，包括：拾取单元，用于获取源影像信号；传输单元，接收拾取单元中源影像信号并进行传输；处理单元，接收传输单元传输的源影像信号，并将源影像信号转换成目标影像信号；输出单元，用于将目标影像信号输出。
可选的，所述处理单元中包括有多种色彩矩阵。
可选的，所述多种色彩矩阵包括红色色彩矩阵、绿色色彩矩阵及蓝色色彩矩阵。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
通过处理单元将获取的影像信号转换成目标影像信号，所述处理单元包含多种色彩矩阵，使得处理单元能够对源影像信号中不同的色系与相应色彩矩阵结合进行不同的转换，从而提高影像处理效果，使输出的目标影像信号显示出更逼真的影像。
进一步，将源影像信号中的源红色及近源红色像素值与红色色彩矩阵相乘，得到目标红色像素值；将源影像信号中的源蓝色及近源蓝色像素值与蓝色色彩矩阵相乘，得到目标蓝色像素值；将源影像信号中的源绿色及近源绿色像素值与绿色色彩矩阵相乘，得到目标绿色像素值，所述红色、蓝色、绿色目标像素值组成目标影像信号。将源影像信号中不同颜色像素值与相应色彩矩阵相乘，获取目标颜色像素值，从而提高影像处理效果，使输出的目标影像信号显示出更逼真的影像。
附图说明
图1是本发明影像色彩校正方法具体实施方式流程示意图；
图2是本发明中获得色彩矩阵具体实施方式流程示意图；
图3是本发明具体实施例中源色彩像素值[RGB]分类示意图；
图4是本发明影像色彩校正装置的具体实施例示意图。
具体实施方式
发明人发现现有影像色彩校正中，对色彩修正的方法一般采用单一色彩矩阵对源色彩进行转换校正，使其更接近实际色彩。但是，对于不同的色系，单一色彩矩阵校正的效果并不理想。其原因在于，对不同色系采用单一色彩矩阵进行校正时，所述色彩矩阵受到的制约条件比较多，无法对不同的色系进行区别校正，使得校正的效果无法很好地接近实际色彩。
针对上述问题，本发明的发明人提出了一种影像色彩校正方法，其技术方案如下：如图1所示，执行步骤S11，获取源影像信号，所述源影像信号包括多种源色彩；执行步骤S12，传输源影像信号至处理单元，所述处理单元包括多种色彩矩阵；执行步骤S13，处理源影像信号，通过色彩矩阵将源影像信号转换成目标影像信号；执行步骤S14，输出目标影像信号。
本发明的实施例通过处理单元将获取的影像信号转换成目标影像信号，所述处理单元包含多种色彩矩阵，使得处理单元能够对源影像信号中不同的色系进行不同的转换，从而提高影像处理效果，使输出的目标影像信号显示出更逼真的影像。
基于上述影像色彩校正方法，本发明实施例还提供一种影像色彩校正装置，包括：拾取单元，用于获取源影像信号；传输单元，接收拾取单元中源影像信号并进行传输；处理单元，接收传输单元传输的源影像信号，并将源影像信号转换成目标影像信号；输出单元，用于将目标影像信号输出。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
图1是本发明影像色彩校正方法具体实施方式流程示意图。
执行步骤S11，获取源影像信号，所述源影像信号包括多种源色彩。
本实施例中，所述获取源影像信号，采用具有感知影像色彩的器件单元，比如图像传感器；所述获取的源影像信号为器件单元感知的影像色彩对应的三原色色彩空间的RGB像素值。
执行步骤S12，传输源影像信号至处理单元，所述处理单元包括多种色彩矩阵。
本实施例中，通常采用数据线将获取的源影像信号传输至处理单元，但不局限于此。其中，处理单元中包含有多种色彩矩阵，例如，红色色彩矩阵、绿色色彩矩阵和蓝色色彩矩阵。
所述色彩矩阵通过以下方法得到：如图2所示，以24色色板为例，执行步骤S21，获取标准色板的标准源色彩像素值矩阵；
本实施例中，利用图像传感器获取标准色板的标准源色彩像素值矩阵[RGB]。
本实施例中，所述[RGB]是指源色彩对应红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色空间的像素值构成的矩阵。
执行步骤S22，获取标准色板的标准源色彩像素值对应的标准目标色彩像素值矩阵；
本实施例中，标准色板在标准光源下会呈现出景物标准色板标称色彩像素值矩阵[RGB]″，也就是[RGB]校正后得到的[RGB]′所要趋向的目标值。通过公式[RGB]′＝[RGB]×M′，将M′值设定为一个假定值，获取标准源色彩对应的校正后的色彩像素值矩阵[RGB]’。
方法如下：先通过查表获取24色色板的标准源色彩像素值矩阵[RGB]在CIELAB空间的对应值矩阵[LAB]；以及标准目标色彩像素值矩阵[RGB]’在CIELAB空间的对应值矩阵[LAB]’。所述CIELAB空间为国际照明委员会(Commission International d′Eclairage，简称CIE)制定的以L，a，b值测量色值的色彩模型。其中，L代表明度，从明亮(L＝100)到黑暗(L＝0)之间变化；a值表示颜色从绿色(-a)到红色(+a)之间变化；b表示颜色从黄色(+b)到蓝色(-b)之间变化；所述L、a、b值构成矩阵[LAB]。
根据下列公式：
ΔC＝((A-A′)2+(B-B′)2)1/2
ΔE＝((L-L′)2+(A-A′)2+(B-B′)2)1/2
这样选定一个M′值就有对应的ΔC和ΔE。如何通过ΔC和ΔE得到M′值有多种方式，如线性回归、模拟退火等算法；以24色色板为例，[RGB]与[RGB]″均是24×3的矩阵，M′为3×3或4×3(用于与[RGB]相乘)的矩阵，由线性代数的理论可知除特殊情况，M′并不存在唯一解，即不能通过令[RGB]″＝[RGB]×M′，推算出M′值；一般只要求ΔC和ΔE满足一定条件即可，比如一些优化算法如模拟退火等算法均可求解这一类问题。
经过多次选择，在ΔC小于10，且ΔE小于15，获得假定色彩矩阵M′，所述ΔC即为色度差别，ΔE为包括亮度在内的色度差别。其中ΔC和ΔE越接近零，获得的色彩矩阵M′越准确，即[RGB]′与[RGB]″之间的差异越小，[RGB]′与[RGB]″在视觉上越接近，图像修复效果越好；获取最佳的[RGB]′值。
执行步骤S23，利用[RGB]’＝[RGB]×M公式计算获得色彩矩阵M，其中[RGB]为标准源色彩的像素值矩阵，[RGB]’为所述标准源色彩对应的校正后的色彩像素值矩阵。
本实施例中，所述色彩矩阵M具有多种，包括红色色彩矩阵、绿色色彩矩阵和蓝色色彩矩阵。
本实施例中，所述处理单元根据图像传感器获取的标准色板的源色彩像素值[RGB]进行分类处理，如[RGB]中的R值分别大于或等于G和B，表示所取源色彩像素值为源红色和近源红色区域，则根据这类源色彩像素值计算获得的色彩矩阵M为红色色彩矩阵；如[RGB]中的G值分别大于或等于R和B，表示所取源色彩像素值为源绿色和近源绿区域，则根据这类源色彩像素值计算获得的色彩矩阵M为绿色色彩矩阵；如[RGB]中的B分别大于或等于R和G，表示所取源色彩像素值为源蓝和近源蓝域，则根据这类源色彩像素值计算获得的色彩矩阵M为蓝色色彩矩阵。
图3为本发明具体实施例源色彩像素值[RGB]分类示意图。如图3所示，在R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)三原色构成的色彩空间中，以立方体空间AICDEFGH为例，处理单元将其划分为三个空间，分别为空间AICGH、空间ACDHG、空间AEFGH；其中在空间AICGH中，R值大于等于G和B，因此根据该空间AICGH中源色彩像素值[RGB]计算获得的色彩矩阵为红色色彩矩阵；同理，根据空间ACDHG和空间AEFGH中源色彩像素值[RGB]计算获得的色彩矩阵为绿色色彩矩阵和蓝色色彩矩阵。
本实施例中，所述处理单元还可以根据源色彩像素值[RGB]进行更细的分类，比如还可以将R、G、B值相等的源色彩像素值独自归为灰色类别，从而获得灰色色彩矩阵。
执行步骤S13，处理源影像信号，通过色彩矩阵将源影像信号转换成目标影像信号。
本实施例中，所述处理单元根据[RGB]中R、G和B值的大小，对源色彩像素值[RGB]进行分类，其中R分别大于等于G和B的源色彩像素值乘以红色色彩矩阵，得到目标红色像素值；G分别大于等于R和B的源色彩像素值乘以绿色色彩矩阵，得到目标绿色像素值；B大于等于R和G的源色彩像素值乘以蓝色色彩矩阵，得到目标蓝色像素值；再根据得到的目标色彩像素值输出对应的目标影像信号。
执行步骤S14，输出目标影像信号。
本实施例中，输出目标影像信号的装置可以是液晶等显示装置，但不局限于此。
基于上述影像色彩校正方法，本发明具体实施例还提供了一种影像色彩校正装置，如图4所示，所述影像色彩校正装置包括：拾取单元200，用于获取源影像信号；传输单元202，接收拾取单元200中源影像信号并进行传输；处理单元204，接收传输单元202传输的源影像信号，并将源影像信号转换成目标影像信号；输出单元206，用于将目标影像信号输出。
本实施例中，所述处理单元204包含有红色色彩矩阵模块、绿色色彩矩阵模块和蓝色色彩矩阵模块。所述红色色彩矩阵模块包含红色色彩矩阵，用以对源红色和近源红色像素值进行处理，获得目标红色像素值；所述绿色色彩矩阵模块包含绿色色彩矩阵，用以对源绿色和近源绿色像素值进行处理，获得目标绿色像素值；所述蓝色色彩矩阵模块包含蓝色色彩矩阵，用以对源蓝色和近源蓝色像素值进行处理，获得目标蓝色像素值。
本实施例中，所述处理单元204还可以根据具体需要，增加其他色彩矩阵模块，比如灰色色彩矩阵；或者增加细化的色彩矩阵模块，比如将红色色彩矩阵模块细分为深红色彩矩阵模块和浅红色彩矩阵模块；使得转换的效果更好。
本实施例中，所述拾取单元200为图像传感器，如CCD或CMOS图像传感器等。
本实施例中，所述传输单元202为数据线或者具有过滤干扰信号的电路等。
本实施例中，所述输出单元206为液晶显示器或其他显示装置或其他处理装置的输入单元等。
本发明实施例通过处理单元将获取的影像信号转换成目标影像信号，所述处理单元包含多种色彩矩阵，使得处理单元能够对源影像信号中不同的色系进行不同的转换，从而提高影像处理效果，使输出的目标影像信号显示出更逼真的影像。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (3)
1.一种影像色彩校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取源影像信号，所述源影像信号包括多种源色彩；
传输源影像信号至处理单元，所述处理单元包括多种色彩矩阵，所述多种色彩矩阵包括红色色彩矩阵、绿色色彩矩阵及蓝色色彩矩阵；
处理源影像信号，通过色彩矩阵将源影像信号中的源红色及近源红色像素值与红色色彩矩阵相乘，得到目标红色像素值；将源影像信号中的源蓝色及近源蓝色像素值与蓝色色彩矩阵相乘，得到目标蓝色像素值；将源影像信号中的源绿色及近源绿色像素值与绿色色彩矩阵相乘，得到目标绿色像素值，所述红色、蓝色、绿色目标像素值组成目标影像信号；
输出目标影像信号。
2.根据权利要求1所述的影像色彩校正方法，其特征在于，所述色彩矩阵通过如下步骤获得：
获取标准色板的标准源色彩像素值矩阵；
获取标准色板的标准源色彩像素值对应的标准目标色彩像素值矩阵；
利用[RGB]’=[RGB]×M公式计算获得色彩矩阵M，其中[RGB]为标准源色彩的像素值矩阵，[RGB]’为所述标准源色彩对应的校正后的色彩像素值矩阵。
3.一种应用权利要求1所述影像色彩校正方法的影像处理装置，其特征在于，包括：
拾取单元，用于获取源影像信号；
传输单元，接收拾取单元中源影像信号并进行传输；
处理单元，接收传输单元传输的源影像信号，并将源影像信号转换成目标影像信号；
输出单元，用于将目标影像信号输出。
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