CN104284168A

CN104284168A - 图像色彩增强方法及系统

Info

Publication number: CN104284168A
Application number: CN201410553222.6A
Authority: CN
Inventors: 吴金军; 宁超
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: WO2016058226A1; US9613399B2; CN104284168B; US20160110845A1

Abstract

本发明公开了一种图像色彩增强方法及系统，方法包括：依次提取图像中每个像素在RGB色彩空间的红色、绿色和蓝色；将红色、绿色和蓝色分量转换为该像素在HSV色彩空间的色相、饱和度和明度分量；判断饱和度分量是否大于0且小于1；如果是，则对饱和度分量进行拉伸；将色相分量、拉伸后饱和度分量和明度分量，转换为在RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。应用本发明，在HSV色彩空间中单一对饱和度分量进行拉伸，不改变色相分量和明亮分量，从而不会导致色偏现象的出现，使图像看起来更加鲜艳和生动，增强观众的视觉体验，同时可改善视角色偏，减轻图像泛白现象。

Description

图像色彩增强方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像色彩增强方法及系统。

背景技术

在液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)的饱和度和色域确定的情况下，可以通过现有技术中的图像色彩增强方法对液晶显示器显示的图像进行处理，通过对图像像素在红绿蓝(RGB，Red Green Blue)色彩空间的红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B进行调整，达到使处理后的图像看起来更鲜艳的目的。

现有技术中图像色彩增强方法的缺陷在于，图像处理基于红绿蓝色彩空间进行，在增加饱和度的同时还会改变色调，从而导致色偏现象的出现；另外，现有技术中图像色彩增强方法在对图像中饱和度较高的局部做处理时，不会控制邻近最大饱和度的饱和度的增加幅度，而图像的最大饱和度受硬件限制是不会改变的，从而在饱和度较高的局部易出现过饱和现象，导致色带或色块的出现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中图像色彩增强方法在红绿蓝色彩空间内进行图像处理，在增加饱和度的同时还会改变色调，从而导致色偏现象的出现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图像色彩增强方法及系统。

本发明的技术方案为：

一种图像色彩增强方法，包括：

依次提取图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量；

将所述红色分量、所述绿色分量和所述蓝色分量，转换为所述像素在HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明度分量；

判断所述饱和度分量是否大于0且小于1；

如果是，则对所述饱和度分量进行拉伸，得到拉伸后饱和度分量；

将所述色相分量、所述拉伸后饱和度分量和所述明度分量，转换为在RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。

优选的是，所述对所述饱和度分量进行拉伸包括：

判断所述饱和度分量是否大于或者等于设定的饱和度阈值；

如果是，则对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小；

否则，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小，或者使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

优选的是，根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

优选的是，根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

优选的是，所述K为1。

一种图像色彩增强系统，包括：

提取单元，设置为依次提取图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量；

第一转换单元，设置为将所述红色分量、所述绿色分量和所述蓝色分量，转换为所述像素在HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明度分量；

第一判断单元，设置为判断所述饱和度分量是否大于0且小于1；

饱和度拉伸单元，设置为在所述饱和度分量大于0且小于1的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，得到拉伸后饱和度分量；

第二转换单元，设置为将所述色相分量、所述拉伸后饱和度分量和所述明度分量，转换为在RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。

优选的是，所述饱和度拉伸单元包括：

第二判断单元，设置为判断所述饱和度分量是否大于或者等于设定的饱和度阈值；

第一拉伸单元，设置为在所述饱和度分量大于或者等于所述饱和度阈值的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小；

第二拉伸单元，设置为在所述饱和度分量小于所述饱和度阈值的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小，或者使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

优选的是，所述饱和度拉伸单元具体设置为根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

优选的是，所述饱和度拉伸单元具体设置为根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

优选的是，所述K为1。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明所述的图像色彩增强方法及系统，将图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量转换成HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明亮分量，在HSV色彩空间中单一对饱和度分量进行拉伸，由于处理过程中不改变色相分量和明亮分量，所以不会导致色偏现象的出现，使图像看起来更加鲜艳和生动，增强观众的视觉体验，同时可以改善视角色偏，减轻图像泛白(washout)现象，解决了应用现有技术中图像色彩增强方法对图像处理时出现色偏现象的缺陷。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例图像色彩增强方法的流程图；

图2示出了本发明实施例中对饱和度分量进行拉伸的方法的流程图；

图3示出了本发明实施例中用于拉伸饱和度分量的一种拉伸函数的曲线图；

图4示出了图3中所示的拉伸函数的导函数的曲线图；

图5示出了本发明实施例中用于拉伸饱和度分量的另一种拉伸函数的曲线图；

图6示出了图5中所示的拉伸函数的导函数的曲线图；

图7示出了本发明实施例图像色彩增强系统的结构示意图；

图8示出了本发明实施例中饱和度拉伸单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为解决现有技术中图像色彩增强方法的图像处理是基于红绿蓝色彩空间进行的，在增加饱和度的同时还会改变色调，从而导致色偏现象的出现，本发明实施例提供了一种不会导致色偏现象出现的图像色彩增强方法。

如图1所示，是本发明实施例图像色彩增强方法的流程图，所述图像色彩增强方法包括以下步骤：

步骤101：依次提取图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B。

具体地，由于提取图像中某个像素在RGB色彩空间的红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B的方法是本领域技术人员常规采用的技术手段，所以在本文中不再进行展开说明。

步骤102：将所述红色分量、所述绿色分量和所述蓝色分量，转换为所述像素在HSV(色相、饱和度、明度，Hue Saturation Value)色彩空间的色相分量H、饱和度分量S和明度分量V。

具体地，将R、G和B转换为HSV空间的H、S和V的方法为：

计算R、G和B的最大值max和最小值min；

如果R为最大值max，则计算色相分量H＝60*(G-B)/(max-min)，特别地，当计算出来的H小于0时，将H+360作为色相分量；

如果G为最大值max，则计算色相分量H＝60*(2+(B-R)/(max-min))，特别地，当计算出来的H小于0时，将H+360作为色相分量；

如果B为最大值max，则计算色相分量H＝60*(4+(R-G)/(max-min))，特别地，当计算出来的H小于0时，将H+360作为色相分量；

将所述最大值max作为明度分量；

根据S＝(max-min)/max＝1-min/max计算饱和度分量。

步骤103：判断所述饱和度分量是否大于0且小于1。

步骤104：如果是，则对所述饱和度分量进行拉伸，得到拉伸后饱和度分量；否则，保持所述饱和度分量不变。

具体地，当经转换得出的饱和度分量为0时，对应像素为灰色，当经转换得出的饱和度分量为1时，对应像素为纯色，针对灰色和纯色的像素的饱和度，不进行饱和度的拉伸，饱和度分量保持不变；当经转换得出的饱和度分量为一般颜色时，即饱和度分量大于0且小于1时，需要对饱和度分量进行拉伸，即需要增加饱和度分量，得到拉伸后饱和度分量。

步骤105：将所述色相分量、所述拉伸后饱和度分量和所述明度分量，转换为在RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。

具体地，在对饱和度分量进行拉伸(对于灰色和纯色的情况，饱和度分量保持不变)后，通过步骤102得到的色相分量和明度分量，以及通过步骤104得到的拉伸后饱和度分量，转换为RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。

将H、S1和V转换为RGB空间的R1、G1和B1的方法为：

判断S1是否等于0，如果是，则确定R1＝G1＝B1＝V；

否则，根据i＝INTEGER(H/60)计算i，根据a＝V*(1-S1)计算a，根据b＝V*(1-S1*(H/60-i))计算b，根据c＝V*(1-S1*(1-(H/60-i)))计算c；

当i等于0时，确定R1等于明亮分量，确定G1等于c，确定B1等于a；

当i等于1时，确定R1等于b，确定G1等于明亮分量，确定B1等于a；

当i等于2时，确定R1等于a，确定G1等于明亮分量，确定B1等于c；

当i等于3时，确定R1等于a，确定G1等于b，确定B1等于明亮分量；

当i等于4时，确定R1等于c，确定G1等于a，确定B1等于明亮分量；

当i等于5时，确定R1等于明亮分量，确定G1等于a，确定B1等于b。

应用本实施例所述的图像色彩增强方法，将图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量转换成HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明亮分量，在HSV色彩空间中单一对饱和度分量进行拉伸，由于处理过程中不改变色相分量和明亮分量，所以不会导致色偏现象的出现，使图像看起来更加鲜艳和生动，增强观众的视觉体验，同时可以改善视角色偏，减轻图像泛白(washout)现象，解决了应用现有技术中图像色彩增强方法对图像处理时出现色偏现象的缺陷。

为解决现有技术中图像色彩增强方法的另一个缺陷：在对图像中饱和度较高的局部做处理时，不会控制邻近最大饱和度的饱和度的增加幅度，而图像的最大饱和度受硬件限制是不会改变的，从而在饱和度较高的局部易出现过饱和现象，导致色带或色块的出现，在本发明的一优选的实施例中，提供了优选的拉伸饱和度分量的方法。如图2所示，是本发明实施例中对饱和度分量进行拉伸的方法的流程图，所述对所述饱和度分量进行拉伸，得到拉伸后饱和度分量包括以下步骤：

步骤201：判断所述饱和度分量是否大于或者等于设定的饱和度阈值。

步骤202：如果是，则对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小。

具体地，本领域技术人员可以根据具体实施环境设置所述饱和度阈值，特别地，将饱和度阈值设置为0.5，从而对取值大于等于0.5的饱和度分量进行拉伸时需满足：饱和度分量越大，对其的拉伸幅度(即饱和度分量的增加比例)就越小。这样，对于取值较高的饱和度分量，尤其是邻近100％的饱和度分量，使其增加的幅度变小。

步骤203：否则，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小，或者使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

具体地，对于取值在设定的饱和度阈值之下的饱和度分量来说，对其的拉伸幅度限度较小，即取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小，或者取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

在本实施例中，通过对不同的饱和度分量进行针对性的拉伸：对于饱和度分量较大的，对其的拉伸幅度随着饱和度分量取值的增加而减小，而对于饱和度分量较小的，对其的拉伸幅度既可以随着饱和度分量取值的增加而减小，也可以随着饱和度分量取值的增加而增加，通过上述拉伸方法，可以实现对于邻近饱和度为100％的像素，其饱和度分量增加的幅度不会很大，从而在饱和度较高的局部不会出现过饱和现象，避免了色带或色块的出现。

以下结合图3和图4说明第一种优选的拉伸方法：

第一种拉伸方法为，根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。图3示出了本发明实施例中用于拉伸饱和度分量的一种拉伸函数S1＝K*sin(0.5*π*S)当K等于1时的曲线图，图4示出了图3中所示的拉伸函数S1＝sin(0.5*π*S)的导函数S1'＝0.5*π*cos(0.5*π*S)的曲线图。参照图3，图中粗实线代表拉伸函数对应的曲线，细实线代表作为对比的S1＝S的曲线，两条虚线分别为用于方便看图的水平线和竖直线，可以看出：在饱和度分量S取0和1时，拉伸后饱和度分量S保持不变；在饱和度分量S在(0,1)范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1在(0,1)范围内呈非线性递增变化，拉伸后饱和度分量S1始终大于饱和度分量S，并且如图4所示地，在饱和度分量S在(0,1)范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1的拉伸比例逐渐减小，从而能够保证拉伸后饱和度分量S1的平滑过渡，不会出现过饱和现象，避免了色带或色块的出现。

值得说明的是，本实施例采用上述拉伸函数S1＝sin(0.5*π*S)对饱和度分量进行拉伸时，对应图2所示的拉伸方法：饱和度阈值设定为[0,1]中的任意实数；无论饱和度分量与该饱和度阈值大小关系如何，均对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小。

以下结合图5和图6说明第二种优选的拉伸方法：

第二种拉伸方法为，根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。图5示出了本发明实施例中用于拉伸饱和度分量的一种拉伸函数S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)当K等于1时的曲线图，图6示出了图5中所示的拉伸函数S1＝0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5的导函数S1'＝0.5*π*cos(π*S-0.5*π)的曲线图。参照图5，图中粗实线代表拉伸函数对应的曲线，细实线代表作为对比的S1＝S的曲线，两条虚线分别为用于方便看图的水平线和竖直线，可以看出：在饱和度分量S取端点0和1时，拉伸后饱和度分量S保持不变；在饱和度分量S在(0,1)范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1在(0,1)范围内呈非线性递增变化，在饱和度分量S在(0,0.5]范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1始终小于饱和度分量S；而在饱和度在分量S在(0.5,1)范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1始终大于饱和度分量S，这样会使得饱和度分量低于0.5的像素，拉伸后饱和度分量变得更低，并使得饱和度分量大于0.5的像素，拉伸后饱和度分量变得更高，从而起到增大对比的效果，使图像更有层次感。另外，参照如图6，在饱和度分量S在(0,0.5]范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1的拉伸比例逐渐增加；而在饱和度在分量S在(0.5,1)范围内增大时，拉伸后饱和度分量S1的拉伸比例逐渐减少，从而能够保证拉伸后饱和度分量S1的平滑过渡，不会出现过饱和现象，避免了色带或色块的出现。

值得说明的是，本实施例采用上述拉伸函数S1＝0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5对饱和度分量进行拉伸时，对应图2所示的拉伸方法：饱和度阈值设定为0.5；当饱和度分量大于或者等于0.5时，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小；当饱和度分量小于0.5时，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

在以上实施例中，K的取值范围为区间[0,1]内的实数，K的取值可以根据具体实施过程中用户的需要进行调整，极限情况是：当K等于0时，拉伸后饱和度分量为0，彩色图片变为黑白图片。在本发明一优选的实施例中，为了避免拉伸后饱和度分量下降，K的取值为1。

相应地，本发明实施例还提供了一种图像色彩增强系统，如图7所示，是所述图像色彩增强系统的结构示意图，该系统包括：

提取单元301，设置为依次提取图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量；

第一转换单元302，设置为将所述红色分量、所述绿色分量和所述蓝色分量，转换为所述像素在HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明度分量；

第一判断单元303，设置为判断所述饱和度分量是否大于0且小于1；

饱和度拉伸单元304，设置为在所述饱和度分量大于0且小于1的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，得到拉伸后饱和度分量；

第二转换单元305，设置为将所述色相分量、所述拉伸后饱和度分量和所述明度分量，转换为在RGB色彩空间的增强后红色分量、增强后绿色分量和增强后蓝色分量。

应用本实施例所述的图像色彩增强系统，将图像中每个像素在RGB色彩空间的红色分量、绿色分量和蓝色分量转换成HSV色彩空间的色相分量、饱和度分量和明亮分量，在HSV色彩空间中单一对饱和度分量进行拉伸，由于处理过程中不改变色相分量和明亮分量，所以不会导致色偏现象的出现，使图像看起来更加鲜艳和生动，增强观众的视觉体验，同时可以改善视角色偏，减轻图像泛白(washout)现象，解决了应用现有技术中图像色彩增强方法对图像处理时出现色偏现象的缺陷。

进一步地，如图8所示，是本发明实施例中饱和度拉伸单元304的结构示意图，所述饱和度拉伸单元304包括：

第二判断单元401，设置为判断所述饱和度分量是否大于或者等于设定的饱和度阈值；

第一拉伸单元402，设置为在所述饱和度分量大于或者等于所述饱和度阈值的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小；

第二拉伸单元403，设置为在所述饱和度分量小于所述饱和度阈值的情况下，对所述饱和度分量进行拉伸，并使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越小，或者使取值越大的饱和度分量对应的拉伸幅度越大。

在本发明一优选的实施例中，所述饱和度拉伸单元304具体设置为根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

在本发明另一优选的实施例中，所述饱和度拉伸单元304具体设置为根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。在本实施例中，由于饱和度分量低于0.5的像素，拉伸后饱和度分量变得更低，而饱和度分量大于0.5的像素，拉伸后饱和度分量变得更高，从而起到增大对比的效果，使图像更有层次感。

在上述两个优选的实施例中，所述K优选为1。

上述各单元的具体处理过程可参照前面本发明实施例的方法中的描述，在此不再赘述。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种图像色彩增强方法，其特征在于，包括：

判断所述饱和度分量是否大于0且小于1；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述饱和度分量进行拉伸包括：

判断所述饱和度分量是否大于或者等于设定的饱和度阈值；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述K为1。

6.一种图像色彩增强系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述饱和度拉伸单元包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述饱和度拉伸单元具体设置为根据S1＝K*sin(0.5*π*S)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述饱和度拉伸单元具体设置为根据S1＝K*(0.5*sin(π*S-0.5*π)+0.5)对所述饱和度分量进行拉伸，其中S1为所述拉伸后饱和度分量，S为所述饱和度分量，K为大于或者等于0且小于或者等于1之间的实数。

10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述K为1。