CN103533321B - 饱和度调整方法与色彩调整系统 - Google Patents

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Abstract

一种饱和度调整方法与色彩调整系统。饱和度调整方法包括下列步骤。切割一色相环为多个色相区，并以至少一阈值饱和度切割每一色相区为多个饱和度区。将这些色相区的一第一色相区的一第一饱和度区的多个第一输入饱和度以一第一加权式加权得到多个第一输出饱和度。将这些色相区的一第一色相区的一第二饱和度区的多个第二输入饱和度以一第二加权式加权得到多个第二输出饱和度，其中第一加权式不同于第二加权式。

Description

饱和度调整方法与色彩调整系统
技术领域
本发明涉及一种饱和度调整方法与色彩调整系统，特别是涉及一种可局部调整饱和度的饱和度调整方法与色彩调整系统。
背景技术
近年来，由于液晶显示装置逐渐朝向高色彩饱和度（colorsaturation）的趋势发展，传统sRGB规格的显示装置已无法满足消费者的需求，因此广色域显示装置的产品研发受到相关领域的重视。
一般而言，广色域显示装置因显示色域扩张，因此皆需再进行色彩调整。由于在红、绿、蓝(分别简称R、G、B)色彩空间(ColorSpace)中的R、G、B之间有很高的色彩关连性，为了方便调整色彩与亮度，因此传统技术常将RGB色彩空间转换到HSI色彩空间，其中H代表色相(Hue)，S代表饱和度(Saturation)，I代表明亮度(Intensity)。在HSI色彩空间中，可通过硬件的即时计算以调整H、S、I。举例而言，现行的色彩调整技术可同时放大或缩小色彩的饱和度。
举例而言，为了使影像画面中的玫瑰花或向日葵的花色更为鲜艳，广色域显示装置可将红色或黄色的饱和度提高，然而，如此一来，将使影像画面中的人物肤色也过于饱和，而产生肤色过红或过黄的色彩失真情形，进而影响影像画面品质。
因此，为满足使用者对于影像品质的要求，如何兼顾影像画面的高色彩饱和度及良好的色彩重现效果已成为目前本领域技术人员的主要目标。
发明内容
本发明提供一种饱和度调整方法，可提供具有高色彩饱和度及良好色彩重现效果的影像画面。
本发明提供一种色彩调整系统，可提供具有高色彩饱和度及良好色彩重现效果的影像画面。
本发明的饱和度调整方法，包括下列步骤。切割一色相环为多个色相区，并以至少一阈值饱和度切割每一色相区为多个饱和度区。将这些色相区的一第一色相区的一第一饱和度区的多个第一输入饱和度以一第一加权式加权得到多个第一输出饱和度。将这些色相区的一第一色相区的一第二饱和度区的多个第二输入饱和度以一第二加权式加权得到多个第二输出饱和度，其中第一加权式不同于第二加权式。
本发明的色彩调整系统包括一第一色彩座标系统转换器、一饱和度调整器以及一第二色彩座标系统转换器。第一色彩座标系统转换器用以将一第一红色讯号、一第一绿色讯号及一第一蓝色讯号转换为一色相、一第一输入饱和度及一明亮度。饱和度调整器耦合于第一色彩座标系统转换器，且用以接收第一输入饱和度与色相。饱和度调整器并根据第一输入饱和度与色相在一色相环的位置而以不同的加权式加权第一输入饱和度得到一第一输出饱和度。其中，色相环切割为多个色相区，每一色相区以至少一阈值饱和度切割为多个饱和度区，同一色相区的不同饱和度区的加权式不同。第二色彩座标系统转换器，耦合于第一色彩座标系统转换器与饱和度调整器，且用以接收明亮度、色相与第一输出饱和度。第二色彩座标系统转换器并将明亮度、色相与第一输出饱和度转换为一第二红色讯号、一第二绿色讯号与一第二蓝色讯号。
基于上述，本发明的实施例的饱和度调整方法与色彩调整系统藉由不同的加权式对落于同一色相环上的不同饱和度区的输入影像讯号的输入饱和度执行加权处理，并藉此使影像中具有高饱和度的像素的色彩达到提高饱和度的效果，同时使具有低饱和度的像素的色彩及肤色也可保持自然的样貌，进而提供具有高色彩饱和度及良好色彩重现效果的影像画面。
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的一种色彩调整系统的方块图。
图2A是一种HSI色彩空间的示意图。
图2B是图2A的色相环的示意图。
图3是本发明一实施例的一种饱和度调整方法的流程图。
图4A是图2的第一输入饱和度于色相区中的示意图。
图4B是图2的第一输出饱和度于色相区中的示意图。
附图符号说明
100：色彩调整系统
110：第一色彩座标系统转换器
120：饱和度调整器
130：第二色彩座标系统转换器
H：色相
S、Sin1：第一输入饱和度
S’、Sout1：第一输出饱和度
Sin2：第二输入饱和度
Sout2：第二输出饱和度
I：明亮度
IS：输入影像讯号
IS’：调整影像讯号
HC：色相环
HA1、HA2：色相区
SA、SA1、SA2：饱和度区
Sth：阈值饱和度
R：第一红色讯号
G：第一绿色讯号
B：第一蓝色讯号
R’：第二红色讯号
G’：第二绿色讯号
B’：第二蓝色讯号
S110、S120、S130：步骤
具体实施方式
图1是本发明一实施例的一种色彩调整系统的方块图。图2A是一种HSI色彩空间的示意图。图2B是是图2A的色相环的示意图。请参照图1，在本实施例中，色彩调整系统100包括一第一色彩座标系统转换器110、一饱和度调整器120以及一第二色彩座标系统转换器130。举例而言，一般影像画面的各像素的输入影像讯号IS于RGB色彩空间中可以一第一红色讯号R、一第一绿色讯号G及一第一蓝色讯号B表示。在本实施例中，第一色彩座标系统转换器110可用以将第一红色讯号R、第一绿色讯号G及第一蓝色讯号B转换为一色相H、一第一输入饱和度S及一明亮度I，以使影像画面中的各像素的输入影像讯号IS可以在HSI色彩空间中进行即时计算并进行调整。
举例而言，如图2A所示，HSI色彩空间可以用一个圆锥空间模型来描述，其垂直轴可用以表示影像画面中各像素的输入影像讯号IS的明亮度I，而其与水平面平行的多个色相环HC可用以表示输入影像讯号IS的色相与饱和度。举例而言，在HSI色彩空间中，具有同样亮度的像素的输入影像讯号IS会落于同一色相环HC上，且其色相可用角度表示。如图2B所示，假设红色、绿色与蓝色分别为角度0°、120°与240°，而0°～120°的颜色可用红色与绿色混色而得到，120°～240°的颜色可用绿色与蓝色混色而获得，240°～360°的颜色可用蓝色与红色混色而获得，其中360°与0°皆代表红色。另一方面，像素的输入影像讯号IS的饱和度则可以距离圆心的远近来表示。换言之，像素的输入影像讯号IS若落于圆心位置上时，则其饱和度为0，而当像素的输入影像讯号IS愈远离圆心位置，饱和度则愈大。如此一来，在HSI色彩空间中，则可针对像素的亮度、色相与饱和度分别进行调整。
另一方面，请再参照图1，在本实施例中，饱和度调整器120耦合于第一色彩座标系统转换器110，且用以接收第一输入饱和度S与色相H。饱和度调整器120并可根据第一输入饱和度S与色相H在一色相环HC的位置不同而以不同的加权式加权第一输入饱和度S得到一第一输出饱和度S’。以下将结合图3至图4B针对饱和度调整器120的功能及饱和度的调整方法进行进一步解说。
图3是本发明一实施例的一种饱和度调整方法的流程图。请参照图3，在本实施例中，饱和度调整方法例如可利用图1中的色彩调整系统100的饱和度调整器120来执行，但本发明不以此为限。以下将针对本实施例的饱和度调整方法的详细步骤进行进一步的描述。
图4A是图2的第一输入饱和度于色相区中的示意图。图4B是图2的第一输出饱和度于色相区中的示意图。首先，执行步骤S110，切割一色相环HC为多个色相区HA1、HA2、…，并以至少一阈值饱和度Sth切割每一色相区HA1、HA2、…为多个饱和度区SA（如图4A所示）。举例而言，在本实施例中，每一色相区HA的阈值饱和度Sth可用以下公式进行定义：其中，RGBmax为落于色相区HA1、HA2、…的多个输入影像讯号IS的三原色分量值中的最大值，RGBmin为落于色相区HA1、HA2的输入影像讯号IS的三原色分量值中的最小值。
接着，执行步骤S120及S130，将这些色相区HA1、HA2、…的一第一色相区HA1(HA2)的一第一饱和度区SA1的多个第一输入饱和度Sin1以一第一加权式加权得到多个第一输出饱和度Sout1，以及将这些色相区HA1、HA2、…的一第一色相区HA1(HA2)的一第二饱和度区SA2的多个第二输入饱和度Sin2以一第二加权式加权得到多个第二输出饱和度Sout2。其中，第一加权式不同于第二加权式，换言之，由于同一色相区HA1(HA2)的不同饱和度区SA的可具有不同的加权式，因此落在同一色相区HA1(HA2)的不同饱和度区SA的输入影像讯号IS可依实际需求进行不同的调整。
举例而言，第一加权式为第一输入饱和度Sin1乘以一第一加权值，第二加权式为第二输入饱和度Sin2乘以一第二加权值，其中第一加权值小于1，且第二加权值大于等于1。此外，第一加权值或第二加权值可随不同Sin改变，并可将加权值以查找表（Look-Up-Table,LUT)实现。
更详细而言，在本实施例中，第一加权式为乘以一小于1的实数，第二加权式为乘以一大于1的实数。也就是，第一输入饱和度Sin1乘以小于1的实数后可得到第一输出饱和度Sout1，而第二输入饱和度Sin2乘以大于1的实数后可得到第二输出饱和度Sout2。因此，如图4B所示，于执行步骤S120及S130后，落在第一饱和度区SA1的第一输出饱和度Sout1将会小于第一输入饱和度Sin1。换言之，落在第一饱和度区SA1的输入影像讯号IS的色调与亮度皆维持不变，而饱和度变小。另一方面，落在第二饱和度区SA2的第二输出饱和度Sout2将会大于第二输入饱和度Sin2，亦即落在第二饱和度区SA2的输入影像讯号IS的色调与亮度亦维持不变，而饱和度变大。如此一来，可使输出影像画面具有广色域的效果，亦可使影像中饱和度高的像素的色彩达到提高饱和度的效果，同时具有低饱和度的像素的色彩也可保持自然的样貌。
此外，前述实施例计算阈值饱和度Sth的方法虽以为例示，但本发明不以此为限。在其他的实施例中，当可依实际需求去订定适合的阈值饱和度Sth。举例而言，当一般肤色转换到HSI色彩空间后，其饱和度小于0.7，因此，在本实施例中，亦可使阈值饱和度Sth为0.7，以令在提高其他需要高饱和度色彩的像素的饱和度时，亦可使影像画面中的肤色得以保持自然样貌。
此外，在本实施例中，各个色相区HA1、HA2、…的饱和度调整方式亦可不相同，本实施例不以此为限。设计者当可依实际需求去针对不同色相区HA1、HA2、…订定不同的加权式以及不同的阈值饱和度Sth，以进一步提高影像画面的色彩品质。
关于加权式，上述是以乘以一个实数的形式为例做说明，但加权式也可能是采用加法或其他各种数学运算组合的形式呈现，设计者可依实际需求去订定适合的加权式，本发明不以此为限。
举例而言，在另一实施例中，第一加权式亦可为乘以一小于1的实数，该第二加权式则为乘以一大于或等于1的实数。如此，于执行步骤S120及S130后，落在第一饱和度区SA1的任一第一输入饱和度Sin1亦会大于相对应的第一输出饱和度Sout1，而落于第二饱和度区SA2的任一第二输入饱和度Sin2亦会小于或等于相对应的第二输出饱和度Sout2。换言之，在本实施例中，落在第一饱和度区SA1的任一第一输入饱和度Sin1、对应Sin1的任一第一输出饱和度Sout1、落在第二饱和度区SA2的任一第二输出饱和度Sin2、对应Sin2的任一第二输出饱和度Sout2，符合以下关系式：Sin2>Sth>Sin1，Sin1>Sout1且Sin2≦Sout2。如此一来，亦可使影像中具有高饱和度的像素的色彩达到提高饱和度的效果，同时使具有低饱和度的像素的色彩及肤色也可保持自然的样貌。
此外，在另一实施例中，第一加权式亦可为乘以一小于或等于1的实数，该第二加权式为乘以一大于1的实数，亦即在本实施例中，落在第一饱和度区SA1的任一第一输入饱和度Sin1、对应Sin1的任一第一输出饱和度Sout1、落在第二饱和度区SA2的任一第二输出饱和度Sin2、对应Sin2的任一第二输出饱和度Sout2，符合以下关系式：Sin2>Sth>Sin1，Sin1≧Sout1且Sin2<Sout2。如此，亦可使影像中具有高饱和度的像素的色彩达到提高饱和度的效果，同时使具有低饱和度的像素的色彩及肤色也可保持自然的样貌。
此外，请再参照图1，在本实施例中，饱和度调整器120可再针对各像素的第一输出饱和度S’执行内插平滑计算，以避免在色相区域HA1、HA2、…之间的色相边界因采用不同加权式而可能在边界上造成不连续的饱和度调整处理模式，因而导致影像色彩失真使影像显示品质降低。举例而言，在本实施例中，执行内插平滑计算的方法为针对各色相区域HA1、HA2、…的多个色相边界所对应的多个满标饱和度进行调整，并以不丧失饱和度位阶的调整方式，将相关饱和度调整至预设或内定满标饱和度范围内，用以降低因饱和度调整导致的视觉效果失真，此部分的具体实施方式可参照美国专利(US8218866)。如此，即可使各像素的输入影像讯号IS所对应的输出饱和度的分布变化将可较为平滑，而可使影像画面的呈现较为自然。
另一方面，如图1所示，在本实施例中，色彩调整系统100的第二色彩座标系统转换器130耦合于第一色彩座标系统转换器110与饱和度调整器120。当色彩调整系统100藉由饱和度调整器120将影像画面中的各像素在HSI色彩空间中进行调整后而得到第一输出饱和度S’后，第二色彩座标系统转换器130可用以接收影像画面中的各像素的明亮度I、色相H与第一输出饱和度S’，并将明亮度I、色相H与第一输出饱和度S’转换为一第二红色讯号R’、一第二绿色讯号G’与一第二蓝色讯号B’，并输出一调整影像讯号IS’，以呈现出具有高色彩饱和度及良好色彩重现效果的影像画面。
综上所述，本发明的实施例的饱和度调整方法与色彩调整系统藉由不同的加权式对落于同一色相环上的不同饱和度区的输入影像讯号的输入饱和度执行加权处理，并藉此使影像中具有高饱和度的像素的色彩达到提高饱和度的效果，同时使具有低饱和度的像素的色彩也可保持自然的样貌，进而提供具有高色彩饱和度及良好色彩重现效果的影像画面。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种饱和度调整方法，包括：
切割一色相环为多个色相区，并以至少一阈值饱和度切割每一色相区为多个饱和度区；
将这些色相区的一第一色相区的一第一饱和度区的多个第一输入饱和度以一第一加权式加权得到多个第一输出饱和度；以及
将这些色相区的一第一色相区的一第二饱和度区的多个第二输入饱和度以一第二加权式加权得到多个第二输出饱和度，其中该第一加权式不同于该第二加权式，
其中该第一加权式为乘以一小于1的实数，该第二加权式为乘以一大于或等于1的实数。
2.如权利要求1所述的饱和度调整方法，其中该第一加权式为乘以一小于或等于1的实数，该第二加权式为乘以一大于1的实数。
3.如权利要求1所述的饱和度调整方法，其中每一色相区的该阈值饱和度为Sth，
Sth＝(RGBmax-RGBmin)/RGBmax，
RGBmax为落于该色相区的多个输入影像讯号的三原色分量值中的最大值，RGBmin为落于该色相区的这些输入影像讯号的三原色分量值中的最小值。
4.如权利要求1所述的饱和度调整方法，其中该阈值饱和度为0.7。
5.如权利要求1所述的饱和度调整方法，其中在同一色相区，该色相区的该阈值饱和度为Sth，
Sin2>Sth>Sin1，Sin1≧Sout1且Sin2<Sout2；或
Sin2>Sth>Sin1，Sin1>Sout1且Sin2≦Sout2
Sin1为落于该第一饱和度区的这些第一输入饱和度的任一，Sout1为对应Sin1的第一输出饱和度，Sin2为落于该第二饱和度区的这些第二输入饱和度的任一，Sout2为对应Sin2的第二输出饱和度。
6.一种色彩调整系统，包括：
一第一色彩座标系统转换器，用以将一第一红色讯号、一第一绿色讯号及一第一蓝色讯号转换为一第一色相、一第一输入饱和度及一明亮度；
一饱和度调整器，耦合于该第一色彩座标系统转换器，用以接收该第一输入饱和度与该第一色相，并根据该第一输入饱和度与该第一色相在一色相环的位置而以不同的加权式加权该第一输入饱和度得到一第一输出饱和度，其中该色相环切割为多个色相区，每一色相区以至少一阈值饱和度切割为多个饱和度区，同一色相区的不同饱和度区的加权式不同；以及
一第二色彩座标系统转换器，耦合于该第一色彩座标系统转换器与该饱和度调整器，用以接收该明亮度、该第一色相与该第一输出饱和度，并将该明亮度、该第一色相与该第一输出饱和度转换为一第二红色讯号、一第二绿色讯号与一第二蓝色讯号。
7.如权利要求6所述的色彩调整系统，其中同一色相区的这些饱和度区的加权式包括乘以一小于1的实数与乘以一大于或等于1的实数。
8.如权利要求6所述的色彩调整系统，其中同一色相区的这些饱和度区的加权式包括乘以一小于或等于1的实数与乘以一大于1的实数。
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