CN103209331A - 增强图像色彩饱和度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强图像色彩饱和度的系统及方法，该方法包括如下步骤：建立映射表，依次在R、G、B方向上进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中；将源色域空间划分为多个三维形体，并通过映射表找出三维形体中的顶点；运用插值算法得到落在三维体内的点的值；以及利用顶点寻址方式和映射关系，利用映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的映射值，本发明可达到减少硬件中存储单元的目的，提高资源利用率。

Description

增强图像色彩饱和度的系统及方法

技术领域

本发明关于一种图像处理技术，特别是涉及一种增强图像色彩饱和度的系统及方法。 

背景技术

现有技术提供了一种视频信号色彩转换方法，将接收到视频信号转换为与目的色域空间相关的三基色的色度信号，然后将所述的三基色色度信号调整到目的色域空间，所述视频信号经过解码后得到RGB信号；所述RGB信号经过转换计算得到所述的三基色的色度信号；在所述的目的色域空间通过所述的三基色的色度信号和调整计算对视频信号的明度和饱和度进行转换。 

上述的三基色为XYZ信号坐标；所述RGB到XYZ坐标的转换计算公式为： 

$\left\{\begin{array}{c}X=C_r{x}_{r}R+C_g{x}_{g}G+C_b{x}_{b}B\\ Y=C_r{y}_{r}R+C_g{y}_{g}G+C_b{y}_{b}B\\ Z=C_r{z}_{r}R+C_g{z}_{g}G+C_b{z}_{b}B\end{array};\right.$

其中， $\left[\begin{array}{c}{C}_r\\ C_g\\ C_b\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{x}_r& x_g& x_b\\ y_r& y_g& y_b\\ z_r& z_g& z_b\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_n/y_n\\ 1\\ z_n/y_n\end{array}\right]$

C_rC_gC_b为RGB三原色的匹配分量系数，x_ry_rz_r为R基色的色度坐标，x_gy_gz_g为G基色的色度坐标，x_by_bz_b为B基色的色度坐标。 

上述目的色域空间为CIE L^*a^*b^*色域空间，所述调整计算公式为： 

$\underset{\‾}{\left\{\begin{array}{c}{L}^{*=116{(Y/Y_n)}^{1/3}-16}\\ a^{*}=500[{(X/X_n)}^{1/3}-{(Y/Y_n)}^{1/3}\\ b^{*}=200[{(Y/Y_n)}^{1/3}-{(Z/Z_n)}^{1/3}]\end{array}\right.}$

其中L^*为明度，a^*，b^*是色彩空间的坐标值。 

上述的色域空间为CIEL^*C^*h色域空间时，所述调整计算公式为： 

$\underset{\‾}{\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}=116{(Y/Y_n)}^{1/3}-16\\ C^{*}={[{\left(a^{*}\right)}^2+{\left(b^{*}\right)}^2]}^{1/2}\\ h=(180/\mathrm{\Π})\arctan (\left(b^{*}\right)/\left(a^{*}\right))\end{array}\right.}$

其中C^*为色彩饱和度坐标，h为色彩色调坐标。 

传统的方法增加图像饱和度，那么就需要按照上述公式将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间。然后在L^*C^*h空间内保持L^*和h不变，对C^*进行变化。尤其是在以激光为复现设备的显示条件下。增加图像的饱和度C^*，则大大提高图像的颜色艳丽程度。 

传统算法从RGB色域空间转换到L^*C^*h色域空间要经过以下两次转换，第一次转换从RGB色域空间到XYZ色域空间，第二次转换从XYZ色域空间再到L^*C^*h色域空间。第一次转换为线性运算可以由硬件语言实现，第二次转换为非线性运算无法用硬件语言实现。所以常规的算法是使用查找表并且插值的算法实现。传统算法的精度取决于查找表的大小，并且取决于插值点的选取，而查找表的大小将影响数据的精度，并且在低灰度级像素点时，插值点的选取将严重影响数据的精度。在硬件实验过程中(主芯片：EP3C5F256C8(Altera)).常规算法所占用资源(逻辑门使用87％，存储单元使用46％，乘法模块使用70％) 

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明之目的在于提供一种增强图像色彩饱和度的系统及方法，其利用三维体插值算法对视频信号进行色彩转换，只需要存储一定量的三维体顶点值，然后利用顶点寻址方式和映射关系，就能对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值，从而达到减少硬件中存储单元的目的。 

为达上述及其它目的，本发明提出一种增强图像色彩饱和度的系统，至少 包括： 

映射表建立模组，依次在R、G、B方向上进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中； 

划分模组，用于将源色域空间划分为多个三维形体，并通过该映射表找出三维形体中的顶点； 

插值计算模组，运用插值算法得到落在三维形体内的点的值；以及 

映射模组，利用顶点寻址方式和映射关系，利用该映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。 

进一步地，该映射表建立模组依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2ⁿ个灰度阶进行采样。 

进一步地，该颜色转换公式为将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间的公式。 

进一步地，该系统通过基于FPGA的硬件平台实现。 

为达到上述及其他目的，本发明还提供一种增强图像色彩饱和度的方法，包括如下步骤： 

步骤一，建立映射表，依次在R、G、B方向上进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中； 

步骤二，将源色域空间划分为多个三维形体，并通过映射表找出三维形体中的顶点； 

步骤三，运用插值算法得到落在三维体内的点的值；以及 

步骤四，利用顶点寻址方式和映射关系，利用映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。 

进一步地，于步骤一中，依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2ⁿ个灰度阶进行采样。 

进一步地，该颜色转换公式为将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间 的公式。 

进一步地，该方法通过基于FPGA的硬件平台实现。 

与现有技术相比，本发明一种增强图像色彩饱和度的系统及方法利用三维体插值算法对视频信号进行色彩转换，只需存储一定量的三维体顶点值(即颜色空间采样值)，然后利用顶点寻址方式和映射关系，就能对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值，从而达到减少硬件中存储单元的目的，使用本发明后的资源利用为(主芯片：EP3C5F256C8(Altera)).(逻辑门使用43％，存储单元使用3％，乘法模块使用0％)，大大简化了传统算法计算的复杂程度和优化了传统算法资源。 

附图说明

图1为本发明一种增强图像色彩饱和度的系统的系统架构图； 

图2为本发明一种增强图像色彩饱和度的方法的步骤流程图。 

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。 

图1为本发明一种增强图像色彩饱和度的系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种增强图像色彩饱和度的系统，至少包括：映射表建立模组10、划分模组11、插值计算模组12及映射模组13。 

映射表建立模组10，建立映射表，其依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2ⁿ个灰度阶进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中；划分模组11用于将源色域空间划分为多个三维形体，并通过映射表找出三维形体中的顶点；插值计算模组12运用插值算法得到落在三维体内的点的值；映射模组13，利用顶点 寻址方式和映射关系，利用映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。 

图2为本发明一种增强图像色彩饱和度的方法的步骤流程图。在本发明较佳实施例中，本发明一种增强图像色彩饱和度的方法基于FPGA(Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)硬件平台实现，如图2所示，本发明一种增强图像色彩饱和度的方法，包括如下步骤： 

步骤201，建立映射表，即依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2ⁿ个灰度阶进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中，在本发明较佳实施例中，颜色转换公式为将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间的公式，此为现有技术，在此不予详述。 

步骤202，将源色域空间划分为多个三维形体，并通过映射表找出三维形体中的顶点； 

步骤203，运用插值算法得到落在三维体内的点的值；以及 

步骤204，利用顶点寻址方式和映射关系，利用映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。 

可见，本发明一种增强图像色彩饱和度的系统及方法利用三维体插值算法对视频信号进行色彩转换，该算法只需要存储一定量的三维体顶点值(即颜色空间采样值)，然后利用顶点寻址方式和映射关系，就能对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值，从而达到减少硬件中存储单元的目的。使用该优化算法后的资源利用为(主芯片：EP3C5F256C8(Altera)).(逻辑门使用43％，存储单元使用3％，乘法模块使用0％)，大大简化了传统算法计算的复杂程度和优化了传统算法资源。 

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。 

Claims (8)

1.一种增强图像色彩饱和度的系统，至少包括：

映射表建立模组，依次在R、G、B方向上进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中；

划分模组，用于将源色域空间划分为多个三维形体，并通过该映射表找出三维形体中的顶点；

插值计算模组，运用插值算法得到落在三维形体内的点的值；以及

映射模组，利用顶点寻址方式和映射关系，利用该映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。

2.如权利要求1所述的增强图像色彩饱和度的系统，其特征在于：该映射表建立模组依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2ⁿ个灰度阶进行采样。

3.如权利要求2所述的增强图像色彩饱和度的系统，其特征在于：该颜色转换公式为将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间的公式。

4.如权利要求3所述的增强图像色彩饱和度的系统，其特征在于：该系统通过基于FPGA的硬件平台实现。

5.一种增强图像色彩饱和度的方法，包括如下步骤：

步骤一，建立映射表，依次在R、G、B方向上进行采样，并将每个采样点经过颜色转换公式转换到相应色域空间后的点存储到映射表中采样点的位置中；

步骤二，将源色域空间划分为多个三维形体，并通过映射表找出三维形体中的顶点；

步骤三，运用插值算法得到落在三维体内的点的值；以及

步骤四，利用顶点寻址方式和映射关系，利用映射表对源色域空间中每个对应点找到其目标色域空间中的的映射值。

6.如权利要求5所述的增强图像色彩饱和度的方法，其特征在于：于步骤一中，依次在R、G、B方向上以从小到大的顺序，采样间隔为2n个灰度阶进行采样。

7.如权利要求6所述的增强图像色彩饱和度的方法，其特征在于：该颜色转换公式为将图像从RGB色域空间转换到L^*C^*h空间的公式。

8.如权利要求5所述的增强图像色彩饱和度的方法，其特征在于：该方法通过基于FPGA的硬件平台实现。

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