CN103780797A - 一种图像色彩增强的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像色彩增强的方法和装置，其中方法包括：S1、采集图像的色彩分量，并将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；S2、通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；S3、将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。上述方法将色彩分量转换到HSV空间后，首先对饱和度的值进行判断，并根据结果运用早呢故意函数选择性地进行增益运算，而不再像现有技术中转换后不加任何判断全部进行增益运算，能够在图像色彩得到增强的同时，避免图像显示中纯色灰阶的色偏以及肤色过饱和的问题。

Description

一种图像色彩增强的方法和装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像色彩增强的方法和装置。
背景技术
随着显示技术的发展，用户对显示画面质量的要求越来越高，鲜亮的色彩能够给人更好的视觉感受，所以目前越来越多的液晶显示的驱动芯片中加入了图像色彩增强功能。
目前常见的图像色彩增强方法有两类：第一类增强的方法是不进行空间的转换，对图像中R（Red，红）、G（Green，绿）B（Blue，蓝），即三原色的分量进行相同的放缩和平移，从而达到色调不变的目的；第二类增强的方法就是对色彩分量进行转换，从RGB空间转换到其他空间，并做相应的运算处理，然后再转换回RGB空间。上述第二种色彩增强的方法较第一种方法更好，能够实现图像色彩的增强，进行色彩增强的目的是为了提高画面显示质量，但是进行空间转换后，如果运算过程中增益不当，即不经过判断就对全部分量进行增益运算，则色彩增强之后会发生以下问题：如果是纯色灰阶，对饱和度值进行增益运算，显示颜色会发生变化，会使纯色灰阶发生色偏；如果是彩色画面，对饱和度值进行增益运算，肤色等画面显示会产生过饱和的现象。
因此，如果进行空间转换之后不对转换后空间的各个分量参数进行分析和判断，就不能进行合适的增益运算，无法对增益运算的方案进行选择，进一步还会造成色偏和过饱和，因而导致图像质量下降。
发明内容
（一）要解决的技术问题
针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何进行合适的色彩增强，能够避免出现过饱和或者过量，提高图像质量。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种图像色彩增强的方法，包括：
S1、采集图像的色彩分量，并将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
S2、通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；
S3、将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
进一步地，步骤S2具体包括：判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时只对亮度进行增益运算，当饱和度的值不为0时对饱和度和亮度都进行增益运算。
进一步地，当饱和度不为0时，还进一步包括：
对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入步骤S3，否则对饱和度和亮度进行增益运算。
进一步地，对饱以及亮进行度增益运算的同时，色相值保持不变。
进一步地，步骤S1中将色彩分量由RGB空间转化到HSV空间具体包括：
S11、根据RGB三个分量求最大值和最小值；
S12、根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
S13、根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
S14、根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
进一步地，步骤S12中得到色相的值之后还包括：对色相的值进行60倍的放大，如果得到色相的值小于0，在得到的色相的值基础上加360作为当前色相的值。
进一步地，预设饱和度和预设亮度是对一系列的图像的饱和度和亮度进行取样，再根据取样结果进行制定。
进一步地，步骤S4中进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。
进一步地，步骤S5中进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种图像色彩增强的装置，包括：第一转换单元、增益执行单元和和第二转换单元；
第一转换单元中包括采集单元和转换子单元，其中采集单元用于采集图像的色彩分量，转换子单元用于将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
增益执行单元用于通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；
第二转换单元用于将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
进一步地，增益执行单元中包括第一判断单元、第一增益运算单元和第二增益运算单元，第一判断单元用于判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时进入第一增益运算单元，对亮度进行增益运算；当饱和度的值不为0时依次进入第二增益运算单元以及第一增益运算单元，分别对饱和度和亮度都进行增益运算。
进一步地，增益执行单元中还包括：第二判断单元，用于对对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入第二转换单元，否则进入第二增益运算单元，对饱和度进行增益运算，再进入第一增益运算单元，对亮度进行增益运算。
进一步地，所述转换子单元具体包括：
第一计算单元，根据RGB三个分量求最大值和最小值；
第二计算单元，根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
第三计算单元，根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
第四计算单元，根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
进一步地，所述第二计算单元对色相的值进行增益运算具体包括：对色相的值进行60倍的放大，如果得到色相的值小于0，在得到的色相的值基础上加360作为当前色相的值。
进一步地，第二增益运算单元对饱和度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。
进一步地，第一增益运算单元对亮度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。
（三）有益效果
本发明提供了一种图像色彩增强的方法和装置，其中方法包括：S1、采集图像的色彩分量，并将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；S2、通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；S3、将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。利用上述图像增强的方法，首先把采集到的图像从颜色分量密切相关的RGB空间转换到HSV空间，然后再对H、S、V这三个空间参数进行分析和判断，运用增益函数对色彩增强过程中的增益运算，并对增强方案进行选择，能够在图像色彩得到增强的同时，避免图像显示中纯色灰阶的色偏以及肤色过饱和的问题，提高图像质量。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种图像色彩增强的方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一中步骤S1的步骤流程图；
图3为本发明实施例一中HSV颜色模型图；
图4为本发明实施例一中饱和度S增益函数曲线图；
图5为本发明实施例一中亮度V增益函数曲线图；
图6为本发明实施例一中图像色彩增强方法的总流程图；
图7为本发明实施例二中提供的一种图像色彩增强的装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
本发明实施例一中提供了一种图像色彩增强的方法，步骤流程如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S1、采集图像的色彩分量，并将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
步骤S2、通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算，其中饱和度的值的范围为0到1；
步骤S3、将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
上述方法通过对转换后的HSV空间中的参数进行分析和判断，在色相（H）不变的前提下适当对饱和度（S）和亮度（V）进行增益运算，避免纯色灰阶发生色偏，以及彩色图像由于增益后的过饱和而影响图像质量，因此在图像显示的艳丽色彩得到提升的同时，还能提高图像质量。
优选地，本实施例步骤S1中将色彩分量由RGB空间转化到HSV空间的步骤流程如图2所示，具体包括：
S11、根据RGB三个分量求最大值和最小值；
S12、根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
S13、根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
S14、根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
具体的，本实施例步骤S12中得到色相的值之后还包括：对色相值进行60倍的放大，如果得到色相的值小于0，在得到的色相的值基础上加360作为当前色相的值。
上述从RGB空间转换到HSV空间根据如下算法实现：
Max=max（R，G，B）
Min=min（R，G，B）
If R=max，H=（G-B）/(max-min)
If G=max，H=2+（B-R）/(max-min)
If B=max，H=4+（R-G）/(max-min)
H=H*60
If H<0，H=H+360
V=max(R，G，B)
S=(max-min)/max
其中的R、G、B分别为采集到的图像在RGB空间的色彩分量，Max表示根据求最大值函数max（R，G，B）计算得到的R、G、B三分量中最大的值，Min表示根据求最大值函数min（R，G，B）计算得到的R、G、B三分量中最小的值，H表示转换到HSV空间后的色相分量，S是饱和度分量，V是亮度分量。其中色相H用角度度量，取值范围为0°～360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°，蓝色为240°，它们的补色是：黄色为60°，青色为180°，品红为300°；饱和度S的取值范围为0.0～1.0；亮度V的取值范围为0.0(黑色)～1.0(白色)，HSV颜色模型图如图3所示。
优选地，本实施例步骤S3中步骤S2具体包括：判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时只对亮度进行增益运算，当饱和度的值不为0时对饱和度和亮度都进行增益运算。
具体的，当饱和度不为0时，还进一步包括：
对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入步骤S3，否则对饱和度和亮度进行增益运算。
其中预设饱和度S’和预设亮度V’是对一系列的图像的饱和度和亮度进行取样，再根据取样结果进行制定。
上述对饱和度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。对于饱和度S增益函数曲线如图4所示。
上述对亮度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。对于亮度V增益函数曲线如图5所示。
上述公式中的常数a和常数b均是根据经验值来确定的，并且选用不同的常数会得到不同的增益效果。
对于上述图像色彩增强方法的总流程如图6所示，首先采集显示图像的R、G、B三个分量信息，将这三个分量信息从RGB空间转换到HSV空间，在色相H不变的情况下，对饱和度S进行判断，当S=0时，则仅对亮度V进行增益运算，并将运算后的显示图像从HSV空间转换到RGB空间，并显示输出；
当S≠0时，则判断S与S’以及V与V’的关系，如果S>S’且V>V’，则直接跳过对饱和度S和亮度V进行增益运算的步骤，直接显示图像从HSV空间转换到RGB空间，并显示输出，否则就依次对饱和度S和亮度V进行增益运算，最后再将运算后的显示图像从HSV空间转换到RGB空间，并显示输出。
上述方法采集R、G、B数据，并先将数据从RGB空间转换至HSV空间，然会通过对H、S、V数据量的分析，对色彩增强运算方案的选择，并运用增益函数，从而使得艳丽色彩得到增强的同时，避免图像显示中纯色灰阶的色偏，或者肤色的过饱和等问题的发生，可以应用于LCD图像显示色彩增强功能的优化。
实施例二
基于上述，本发明实施例二还提供了一种图像色彩增强的装置，组成示意图如图7所示，具体包括：第一转换单元71、增益执行单元72和第二转换单元73，
第一转换单元71中包括采集单元711和转换子单元712，其中采集单元711用于采集图像的色彩分量，转换子单元712用于将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
增益执行单元72用于通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；
第二转换单元73用于将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
优选地，本实施例中增益执行单元72中包括第一判断单元721、第一增益运算单元722和第二增益运算单元723，第一判断单元721用于判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时进入第一增益运算单元722，对亮度进行增益运算；当饱和度的值不为0时依次进入第二增益运算单元723以及第一增益运算单元722，分别对饱和度和亮度都进行增益运算。
更进一步的，本实施例中增益执行单元72还包括第二判断单元724，用于对对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入第二转换单元73，否则进入第二增益运算单元723，对饱和度进行增益运算，再进入第一增益运算单元722，对亮度进行增益运算。
优选地，本实施例中转换子单元712具体包括：
第一计算单元，根据RGB三个分量求最大值和最小值；
第二计算单元，根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
第三计算单元，根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
第四计算单元，根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
优选地，本实施例中第二增益运算单元723进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。
优选地，本实施例中第一增益运算单元722进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。
上述装置的工作流程为：
由采集单元711采集图像的色彩分量，经过转换子单元712将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相H、饱和度S和亮度V；
增益执行单元72中的第一判断单元721判断饱和度S的值是否为0，如果S为0则在保持色度H的值不变的情况下，由第一增益运算单元722根据增益函数V1=bv对亮度进行增益运算；如果S不为0则还要进一步对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比；
如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入第二转换单元73，否则就进入第二增益运算单元723，根据增益函数S1=as对饱和度进行增益运算，再由第一增益运算单元722根据增益函数V1=bv对亮度进行增益运算。
采用上述图像色彩增强的装置，首先采集R、G、B数据，并先将数据从RGB空间转换至HSV空间，然会通过对H、S、V数据量的分析，对色彩增强运算方案的选择，并运用增益函数，从而使得艳丽色彩得到增强的同时，避免图像显示中纯色灰阶的色偏，或者肤色的过饱和等问题的发生，可以应用于LCD图像显示色彩增强功能的优化。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (16)

1.一种图像色彩增强的方法，其特征在于，包括：
S1、采集图像的色彩分量，并将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
S2、通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；
S3、将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
2.如权利要求1所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时只对亮度进行增益运算，当饱和度的值不为0时对饱和度和亮度都进行增益运算。
3.如权利要求2所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，当饱和度不为0时，还进一步包括：
对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入步骤S3，否则对饱和度和亮度进行增益运算。
4.如权利要求1所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，对饱以及亮进行度增益运算的同时，色相值保持不变。
5.如权利要求1所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，步骤S1中将色彩分量由RGB空间转化到HSV空间具体包括：
S11、根据RGB三个分量求最大值和最小值；
S12、根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
S13、根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
S14、根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
6.如权利要求5所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，步骤S12中得到色相的值之后还包括：对色相的值进行60倍的放大，如果得到色相的值小于0，在得到的色相的值基础上加360作为当前色相的值。
7.如权利要求3所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，预设饱和度和预设亮度是对一系列的图像的饱和度和亮度进行取样，再根据取样结果进行制定。
8.如权利要求1所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，步骤S4中进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。
9.如权利要求1所述的图像色彩增强的方法，其特征在于，步骤S5中进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。
10.一种图像色彩增强的装置，其特征在于，包括：第一转换单元、增益执行单元和和第二转换单元；
第一转换单元中包括采集单元和转换子单元，其中采集单元用于采集图像的色彩分量，转换子单元用于将色彩分量由RGB空间转换到HSV空间，得到HSV空间参数分别为色相、饱和度和亮度；
增益执行单元用于通过对HSV空间的饱和度进行判断，选择性地对饱和度和亮度进行增益运算；
第二转换单元用于将得到的HSV空间参数转换回RGB空间。
11.如权利要求10所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，增益执行单元中包括第一判断单元、第一增益运算单元和第二增益运算单元，第一判断单元用于判断饱和度的值是否为0，当饱和度的值为0时进入第一增益运算单元，对亮度进行增益运算；当饱和度的值不为0时依次进入第二增益运算单元以及第一增益运算单元，分别对饱和度和亮度都进行增益运算。
12.如权利要求11所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，增益执行单元中还包括：第二判断单元，用于对饱和度、亮度的值分别与预设饱和度以及预设亮度进行对比，如果饱和度超过预设饱和度，且亮度超过预设亮度则不进行任何增益运算，直接进入第二转换单元，否则进入第二增益运算单元，对饱和度进行增益运算，再进入第一增益运算单元，对亮度进行增益运算。
13.如权利要求8所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，所述转换子单元具体包括：
第一计算单元，根据RGB三个分量求最大值和最小值；
第二计算单元，根据RGB三个分量以及最大值和最小值计算得到HSV空间参数中的色相的值；
第三计算单元，根据RGB三个分量求最大值计算得到饱和度的值；
第四计算单元，根据最大值和最小值计算得到亮度的值。
14.如权利要求13所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，所述第二计算单元对色相的值进行增益运算具体包括：对色相的值进行60倍的放大，如果得到色相的值小于0，在得到的色相的值基础上加360作为当前色相的值。
15.如权利要求11所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，第二增益运算单元对饱和度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为S1=as，其中S为空间转换之后得到的饱和度，S1为进行增益运算之后的饱和度，a为常数。
16.如权利要求11所述的图像色彩增强的装置，其特征在于，第一增益运算单元对亮度进行增益运算时的增益函数为指数函数，公式为V1=bv，其中V为空间转换之后得到的亮度，V1为进行增益运算之后的亮度，b为常数。
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