CN104243946A - 用于显示器的图像色彩增强方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于显示器的图像色彩增强方法，包括步骤：S101、针对显示器显示的图像，采集CIE1931色彩空间的三色刺激值，计算色度值和亮度值；S102、根据色度值获取显示器的色域范围的RGB三角形；S103、对于任意一组RGB数据在RGB三角形中的色度点D1，定义其相对饱和度为S104、对S1进行增益运算得到增益饱和度S2；S105、根据公式OD2＝OD*S2获取S2在RGB三角形中对应的色度点D2，并且色度点D2位于直线OD上；S106、计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。本发明还公开了一种用于显示器的图像色彩增强装置，用于执行上述的图像色彩增强方法。

Description

用于显示器的图像色彩增强方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种用于显示器的图像色彩增强方法及装置。
背景技术
液晶显示器(LCD)具有机身薄、功耗低、无辐射等优点，得到了广泛的应用，例如移动电话、数字相机、计算机、电视机屏幕等等。现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，包括液晶面板及背光模组，液晶面板与背光模组相对设置，背光模组提供显示光源给液晶面板，以使液晶面板显示影像。随着社会的发展，用户对液晶显示器显示画面的质量要求越来越高，为了提高画面的色彩饱和度，通常使用色彩增强方法对图像进行处理，以提高图像的显示视觉效果。
目前常见的图像色彩增强方法主要有两类：第一类增强方法是不进行颜色空间转换，直接对图像的RGB三个颜色分量进行相同的放缩和平移，从而达到色调不变的目的。第二类增强方法是对色彩分量进行颜色空间转换，从RGB空间转换到其他颜色空间，例如HSV空间或HSL空间，做相应的增强运算处理后，再转回RGB空间。第二类增强方法相较于第一类方法可以取得更好的色彩增强效果。但是目前已有的第二类增强方法中，在增大饱和度的同时，通常会改变色调，因此会导致色偏；或者是在对饱和度较高的图片进行处理时，会出现过饱和现象，导致图像失真。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于显示器的图像色彩增强方法及装置，该方法中，仅对图像的饱和度进行增强运算，增强后不会出现色偏问题；该方法中，不同饱和度在进行增强运算后具有不同的增量，可以保证在原始饱和度较高时不会出现过饱和的问题。
为了实现上述的发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于显示器的图像色彩增强方法，包括步骤：
S101、针对显示器显示的图像中的所有RGB组合，采集CIE1931色彩空间的三色刺激值，并计算相应的色度值和亮度值；
S102、根据计算得到的色度值获取所述显示器的色域范围的RGB三角形；
S103、对于任意一组RGB数据在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255,255,255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离；
S104、采用一增益函数对相对饱和度S1进行增益运算，得到增益饱和度S2；
S105、根据公式OD2＝OD*S2，获取增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2，并且色度点D2位于直线OD上；
S106、计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。
优选地，所述增益函数的取值范围是0～1。
优选地，在相对饱和度S1从0增大到1的范围内，饱和度的增益量△S先增大再减小。
优选地，所述增益函数正弦函数，公式为
优选地，对所述相对饱和度进行增益运算时，色相和亮度保持不变。
本发明的另一方面是提供一种用于显示器的图像色彩增强装置，包括：
数据采集模块，用于采集显示器显示的图像的CIE1931色彩空间的三色刺激值，并计算相应的色度值和亮度值，并根据色度值绘制所述显示器的色域范围的RGB三角形；
初始饱和度计算模块，用于计算任意色度点D1的相对饱和度为S1；
增益函数生成模块，用于提供一增益函数；
饱和度增强模块，利用所述增益函数对所述相对饱和度S1进行增益运算，输出增益饱和度S2；
数据生产模块，根据增益饱和度S2计算得到增大饱和度后的RGB数据。
优选地，所述初始饱和度计算模块获取相对饱和度S1的过程包括：
对于任意一组RGB数据在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255,255,255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离。
优选地，所述数据生产模块计算增大饱和度后的RGB数据的过程包括：
根据公式OD2＝OD*S2，确定增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2；其中，色度点D2位于直线OD上；
计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。
优选地，所述增益函数的取值范围是0～1。
优选地，在相对饱和度S1从0～1的取值范围内，饱和度的增益量△S先增大再减小。
优选地，所述增益函数为正弦函数，公式为。
有益效果：
本发明实施例提供的用于显示器的图像色彩增强方法及装置，仅对图像的饱和度进行增强运算，增强后不会出现色偏问题；并且对于不同饱和度，在进行增强运算后具有不同的增量，可以保证在原始饱和度较高时不会出现过饱和的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的图像色彩增强方法的步骤流程图。
图2是本发明实施例提供的RGB三角形的图示。
图3是本发明实施例提供的图像色彩增强装置的结构框图。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明的技术特点和结构，以下结合实施例及其附图进行详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种用于显示器的图像色彩增强方法，主要用于对液晶显示器显示(LCD)的图像进行色彩增强。参阅图1和图2，如图1所示的流程图，该方法包括步骤：
步骤S101、针对显示器显示的图像中的所有RGB组合，采集CIE1931色彩空间的三色刺激值X、Y、Z，并计算相应的色度值x、y和亮度值Y。其中，所有RGB组合是指R、G、B分别取值0～255灰阶的所有组合。
步骤S102、根据计算得到的色度值获取所述显示器的色域范围的RGB三角形。本实施例得到的液晶显示器的RGB三角形如图2所示，即得到液晶显示器的色度图。
步骤S103、对于任意一组RGB数据在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255,255,255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离。
步骤S104、采用一增益函数对相对饱和度S1进行增益运算，得到增益饱和度S2。
步骤S105、根据公式OD2＝OD*S2，获取增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2，并且色度点D2位于直线OD上。
步骤S106、计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。
其中，步骤S101中，可以采用色彩分析仪测量图像的三色刺激值X、Y、Z。
其中，步骤S103中，参阅图2，该步骤首先定义了相对饱和度即，将显示器在某一色相下能显示的最大饱和度定义为1，最小值为0。因此在对饱和度进行增强时，只要饱和度的数值在0～1的范围内，就可以避免将饱和度增大到显示器能实现的饱和度范围之外的情况。由此可以选择增益函数的取值范围是0～1，在进行增益运算后得到的饱和度的数值还是在0～1的范围内。
进一步地，对于相对饱和度较弱(接近0的部分)或较强(接近1的部分)时，如果对饱和度进行增益运算后增量过大，有可能会出现图像失真的问题，因此，在本实施例中，对于某一色相在相对饱和度S1从0增大到1的范围内，进行增益运算后饱和度的增益量△S先增大再减小。
在本实施例中，对相对饱和度进行增益运算时，色相和亮度保持不变。如图2所示的，在RGB三角形中，增益饱和度S2对应的色度点D2位于直线OD上，即，与相对饱和度S1对应的色度点D1位于同一直线上。
进一步地，本实施例中选择的增益函数为正弦函数，公式为在以上公式中：
(1)当S1＝0～1时，S2＝0～1；
(2)令 ΔS = S 2 - S 1 = sin ( π 2 * S 1 ) - S 1 ;
对△S求导函数得到， ΔS ′ = π 2 * cos ( π 2 * S 1 ) - 1 ,
当ΔS′＝0时， S 1 = 2 π * arccos ( 2 π ) = N ,
因此，
当S1∈(0,N)时，ΔS′>0，△S递增；
当S1∈(N,1)时，ΔS′<0，△S递减；
并且，S1＝0或1时，△S＝0，
综合以上，使用正弦函数对饱和度进行增益运算，在S1＝0～1的范围内，正弦函数非线性递增变化，增益量ΔS≥0，并且△S先增大再减小，即，对于相对饱和度较弱(接近0的部分)或较强(接近1的部分)时，对饱和度进行增益运算后增量较小，保证了增益饱和度S2平滑过渡且不会出现过饱和现象，避免出现图像失真的问题。
实施例2
本实施例提供了一种用于显示器的图像色彩增强装置，如图3所示的结构框图，该装置主要包括：数据采集模块10、初始饱和度计算模块20、增益函数生成模块30、饱和度增强模块40以及数据生产模块50。
参阅图3并参考图2，该装置主要用于执行如实施例1中提供的图像色彩增强方法的各个步骤，在该装置中：
数据采集模块10主要用于针对显示器显示的图像中的所有RGB组合，采集CIE1931色彩空间的三色刺激值X、Y、Z，并计算相应的色度值x、y和亮度值Y。其中，所有RGB组合是指R、G、B分别取值0～255灰阶的所有组合。另外，该模块还根据计算得到的色度值x、y绘制所述显示器的色域范围的RGB三角形，并将RGB三角形输入到初始饱和度计算模块20和数据生产模块50中。本实施例得到的液晶显示器的RGB三角形如图2所示，即得到液晶显示器的色度图。
初始饱和度计算模块20用于计算任意色度点D1的相对饱和度为S1。具体地，对于任意一组RGB数据(如图3中的R1G1B1)在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255,255,255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离。初始饱和度计算模块20将计算得到的相对饱和度为S1输入到饱和度增强模块40中。
增益函数生成模块30用于提供一增益函数，输入到饱和度增强模块40中。在本实施例中，提供的增益函数为正弦函数，其公式为由此在在相对饱和度S1从0～1的取值范围内，饱和度的增益量△S先增大再减小。
饱和度增强模块40，被配置为根据从初始饱和度计算模块20接收到的相对饱和度为S1以及从增益函数生成模块30接收到的增益函数，进行增益运算获得增益饱和度S2。
数据生产模块50首先接收到增益饱和度S2，根据公式OD2＝OD*S2，确定增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2；其中，色度点D2位于直线OD上；然后计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据(如图3中的R2G2B2)。
综上所述，本发明实施例提供的用于显示器的图像色彩增强方法及装置，仅对图像的饱和度进行增强运算，增强后不会出现色偏问题；并且对于不同饱和度，在进行增强运算后具有不同的增量，可以保证在原始饱和度较高时不会出现过饱和的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本发明的保护范围并不局限于上诉的具体实施方式，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种用于显示器的图像色彩增强方法，其特征在于，包括步骤：
S101、针对显示器显示的图像中的所有RGB组合，采集CIE1931色彩空间的三色刺激值，并计算相应的色度值和亮度值；
S102、根据计算得到的色度值获取所述显示器的色域范围的RGB三角形；
S103、对于任意一组RGB数据在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255，255，255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离；
S104、采用一增益函数对相对饱和度S1进行增益运算，得到增益饱和度S2；
S105、根据公式OD2＝OD*S2，获取增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2，并且色度点D2位于直线OD上；
S106、计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。
2.根据权利要求1所述的图像色彩增强方法，其特征在于，所述增益函数的取值范围是0～1。
3.根据权利要求1所述的图像色彩增强方法，其特征在于，在相对饱和度S1从0增大到1的范围内，饱和度的增益量△S先增大再减小。
4.根据权利要求1-3任一所述的图像色彩增强方法，其特征在于，所述增益函数正弦函数，公式为
5.根据权利要求4所述的图像色彩增强方法，其特征在于，对所述相对饱和度进行增益运算时，色相和亮度保持不变。
6.一种用于显示器的图像色彩增强装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集显示器显示的图像的CIE1931色彩空间的三色刺激值，并计算相应的色度值和亮度值，并根据色度值绘制所述显示器的色域范围的RGB三角形；
初始饱和度计算模块，用于计算任意色度点D1的相对饱和度为S1；
增益函数生成模块，用于提供一增益函数；
饱和度增强模块，利用所述增益函数对所述相对饱和度S1进行增益运算，输出增益饱和度S2；
数据生产模块，根据增益饱和度S2计算得到增大饱和度后的RGB数据。
7.根据权利要去6所述的图像色彩增强装置，其特征在于，所述初始饱和度计算模块获取相对饱和度S1的过程包括：
对于任意一组RGB数据在所述RGB三角形中对应的色度点D1，定义其相对饱和度为其中，O为RGB＝(255，255，255)对应的色度点，D为射线OD1与所述RGB三角形的交点，OD1为色度点O与D1的距离，OD为色度点O与D的距离。
8.根据权利要去7所述的图像色彩增强装置，其特征在于，所述数据生产模块计算增大饱和度后的RGB数据的过程包括：
根据公式OD2＝OD*S2，确定增益饱和度S2在所述RGB三角形中对应的色度点D2；其中，色度点D2位于直线OD上；
计算色度点D2对应的RGB数据，得到增大饱和度后的RGB数据。
9.根据权利要求8所述的图像色彩增强装置，其特征在于，所述增益函数的取值范围是0～1。
10.根据权利要求8所述的图像色彩增强装置，其特征在于，在相对饱和度S1从0～1的取值范围内，饱和度的增益量△S先增大再减小。
11.根据权利要求7-10任一所述的图像色彩增强装置，其特征在于，所述增益函数为正弦函数，公式为
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