CN106454300A - 色域扩展系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种色域扩展系统和方法，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展，所述系统包括：第一转换模块，用于将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域；第二转换模块，用于将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域；坐标点对应模块，用于根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；对应表生成模块，用于生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；标准色彩对照表生成模块，用于将根据所述对应表生成标准色彩对照表。本发明能够保持图像在不同显示器上的输出结果，得到色域扩展的效果，提高处理速度，降低CPU的功耗。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种色域扩展方法。
背景技术
图像色域(Color Gamut)是指某种能表达的颜色数量所构成的范围区域，在不同的显示器中，色域范围也不一样。通常国际上通行的色彩衡量标准是NTSC(美国国家电视标准委员会)规定的色域范围，也即能够在显示器上表现的色彩范围。每一部电视机所用的技术限制了它可以处理的色彩范围。国际照明协会(CIE)制定了一个用于描述色域的方法：CIE－xy色度图，在这个坐标系中，各种显示设备能表现的色域范围用RGB三点连线组成的三角形区域来表示，三角形的面积越大，则表示这种显示设备的色域范围越大。如图1所示，黑色三角形为信源端，一般在显示器中，信源端显示为BT.709。白色区域为显示器端，根据不同的显示器显示范围不同，则划分的三角形区域范围也不相同，三角形越大，则显示范围也越大。
图像的色域扩展，是将信源端的三角形色域三个顶点扩展到显示器端的三角形色域三个顶点，即最后将在显示器上显示的信源端的黑色三角形区域扩展为显示器白色三角形区域，也就是将小色域到大色域的映射过程。理想情况下，如图1所示，信源端的RGB三点坐标在显示器端的色域三角形范围内。传统的色域映射算法有设备相关法、图像相关法、空间相关法等。但需要对处理图像的色彩内容进行统计分析，确定图像的色域及所采用的映射函数，算法复杂度较高，计算量大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种色域扩展系统和相应的方法，有效的解决了色域扩展时算法复杂度高，计算量大的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种色域扩展系统，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展，所述系统包括：
第一转换模块，用于将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度(C1)、第一亮度(L1)和第一色调(H1)；
第二转换模块，用于将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度(C2)、第二亮度(L2)和第二色调(H2)；
坐标点对应模块，用于根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
对应表生成模块，用于根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
标准色彩对照表生成模块，用于将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
根据本发明的其中一个方面，所述坐标点对应模块包括：
第一色调处理单元，用于将第一转换色域中各个坐标点的第一色调按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度、第一亮度重新组合并划分为一组，其中N为自然数；
第二色调处理单元，用于将第二转换色域中各个坐标点的第二色调按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度、第二亮度重新组合并划分为一组；
坐标点提取单元，用于提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；
坐标点处理单元，用于将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；
坐标点匹配单元，用于对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点。
根据本发明的其中一个方面，所述坐标点对应模块还包括：
色调适应单元，用于判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内；
对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围，然后调用所述坐标点处理单元。
根据本发明的其中一个方面，其中，还包括：
输入信息获取模块，用于获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；
输入信息转换模块，用于根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；
信息输出模块，用于根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
根据本发明的其中一个方面，其中，所述第一色域为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为与信源端的RGB色域对应的LCH色域；
所述第二色域为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为与显示器端的RGB色域对应的LCH色域。
相应的，本发明还提供了一种色域扩展方法，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展，所述标准色彩对照表的生成方法包括：
将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度、第一亮度和第一色调；
将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度、第二亮度和第二色调；
根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
根据本发明的其中一个方面，其中，所述计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点的对应算法包括：
将第一转换色域中各个坐标点的第一色调按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度、第一亮度重新组合并划分为一组，其中N为自然数；
将第二转换色域中各个坐标点的第二色调按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度、第二亮度重新组合并划分为一组；
提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；
将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；
对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点。
根据本发明的其中一个方面，其中，所述将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组的步骤之前还包括：
判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内；
对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围。
根据本发明的其中一个方面，其中，使用标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展的方法为：
获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；
根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；
根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
根据本发明的其中一个方面，其中，所述第一色域为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为与信源端的RGB色域对应的LCH色域；
所述第二色域为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为与显示器端的RGB色域对应的LCH色域。
本发明针对色域扩展中的问题，首先利用图像色域转换，将信源端和显示器端的RGB色域依次转换到LCH色域；对信源端和显示器端的色调按照相同的等差数值递增顺序划分为不同的组；对不同组的亮度和色度进行压缩，判断信源端的亮度和色度对应显示器端中的哪个亮度和色度，查找显示器端亮度和色度对应的序列，根据此序列查找对应的显示器的RGB数值点，生成查找表。当输入图片时，根据输入图片中的RGB数值点利用查找表查找输出RGB，最后输出图片。本发明能够保持图像在不同显示器上的输出结果，得到色域扩展的效果，图片处理速度变快，节约了大量的时间，且CPU的消耗也大大降低。
附图说明
图1示出了CIE国际照明协会制定的一个用于描述色域CIE－xy色度图；
图2(a)为本发明一个实施例的色域扩展方法流程图；
图2(b)为本发明一个实施例的色域扩展系统的示意图；
图3(a)为本发明一个实施例的计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点的方法流程图；
图3(b)为本发明一个实施例的所述坐标点对应模块的结构示意图；
图4为本发明一个实施例的输入图片的色域扩展后输出图片的示意流程图；
图5为本发明一个实施例的标准色彩对照表生成的流程图；
图6(a)和图6(b)为本发明一个实施例的对第一转换色域中的组与第二转换色域中的组的对应关系示意图；
图7(a)与图7(b)为与图6(a)和图6(b)对应的对压缩后的第一亮度值进行比例划分的示意图；
图8(a)为本发明一个实施例的原始图片；
图8(b)为对图8(a)中的图片采用本发明的方法进行处理后的图片。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在更加详细地讨论示例性实施例之前，应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释为仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
根据本发明的一个实施例，提供了一种色域扩展方法，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展。具体的，所述第一色域指的是信源端的色域，所述第二色域指的是显示器端的色域，所述第一色域和第二色域通常为RGB色域或LCH色域，也可以为其他标准色域。在本实施例中，所述第一和第二色域均为RGB色域。
参见图2(a)，在本发明中，所述标准色彩对照表的生成方法包括：
S201、将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度C1、第一亮度L1和第一色调H1；
S202、将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度C2、第二亮度L2和第二色调H2；
S203、根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
S204、根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
S205、将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
下面将结合附图对上述步骤进行详细说明。
首先，在步骤S201中，所述第一色域的色彩系统为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为信源端的LCH色域。此步骤能够将色彩显示关于显示端口较敏感的RGB色域系统转换为色彩显示与显示端口相关度较低的LCH色域，便于与显示器端的色域进行匹配。同样的，在步骤S202中，所述第二色域的色彩系统为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为显示器端的LCH色域。
在本实施例中，将RGB色域转换为LCH色域的方法为：先将RGB色彩空间转换为XYZ色彩空间，即[0 0 0]到[255 255 255]向量空间，其中[0 0 0]代表次序为1，[0 0 1]代表次序为2，等等依次类推，次序依次为1～16777216(256＊256＊256)。接下来，分别通过计算信源端和显示器端的舌形图三角形的Red、Green、Blue、White点的x和y坐标点计算得出信源端和显示器端的XYZ色彩矩阵。最后，将所述XYZ色彩矩阵转换为LCH色域。
通过步骤S201和S202，将不同端口的色彩系统转化为具有相同标准的转换色域，即LCH色域，形成了信源端和显示器端的色彩系统之间统一的色彩标准。接下来，在步骤S203中，通过对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点，即计算出信源端的LCH色域中每一个坐标点在显示器端的LCH色域中对应的坐标点，找出不同色域之间的对应关系，参见图3(a)，该方法包括：
S2031，将第一转换色域中各个坐标点的第一色调H1按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度C1、第一亮度L1重新组合并划分为一组；例如，当H2＝0～1时，将显示器端的LCH色域中的H2对应L2、C2分别划分为一组，当H2＝1～2时，将其相应的L2C2组合划分为一组。由于H2的范围为0～360，则根据显示器端的第二色调H2将该LCH色域划分为360个组。
S2032，将第二转换色域中各个坐标点的第二色调H2按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度C2、第二亮度L2重新组合并划分为一组；参见前文，对第二转换色域中各个坐标点的分组方法与步骤S7031中对第一色域中的各坐标点的分组方法相同。
S2033，提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；以信源端LCH色域中的第一组坐标点(H为0～1)为例，在显示器端的LCH色域中提取出对应的第一组坐标点(H为0～1)。
S2034，将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；即，先对步骤S2031和S2032中得到的信源端和显示器端的各个组中的坐标点按照亮度值进行比例划分(划分为M个大组)，划分比例可按照实际的情况进行调整，例如可设置比例为0～10、11～50、51～70、70～90、90～d_Lmax，其中，d_Lmax为该组的坐标点的亮度值中的最大值；再对同一划分区(每个大组)中的坐标点按照色度值进行比例划分(划分为K个小组)，划分比例可按照实际的情况进行调整，例如设置比例为0～10、11～20、20～50、50～Cmax，其中，Cmax为该组的坐标点的色度值中的最大值，对任一组通过亮度值和色度值进行划分后，可以得到M＊K个小组。
S2035，对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；具体的，可根据以下公式计算第一转换色域中的坐标点的第一色度值与第二转换色域中的坐标点的第二色度值之间的距离Dis(i)：
Dis(i)＝b_Cin-Ci。
其中，b＿Cin为第一转换色域中的坐标点的第一色度值，Ci为第二转换色域中的对应的坐标点的第二色度值。
优选的，在步骤S2033之后、步骤S2034之前还包括：
判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内；对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围，然后将压缩后的第一亮度范围执行步骤S2034，当然，若任一组的第一亮度范围均不大于第二亮度范围，则无需压，可直接执行步骤S2034。具体的，所述对第一转换色域中的组进行压缩的公式为：
其中，b＿temp(Lout)为压缩后的亮度值，b_Lin为第一转换色域中待转换的第一亮度值，b_Lmax为第一转换色域中的第一亮度的最大值，b_Lmin为第一转换色域中的第一亮度的最小值，d_Lmax为第二转换色域中的第二亮度的最大值，d_Lmin为第二转换色域中的第二亮度的最小值。
通过步骤S203，实现了信源端和显示器端的LCH色域的一一对应，之后，在步骤S204中，根据所述对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表，最后，在步骤S205中，根据所述对应表生成标准色彩对照表。根据所述标准色彩对照表，在实现图像从第一色域(即信源端)传送到第二色域(显示器端)时的色域扩展的方法为：获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
下面结合附图对上述的技术方案作进一步详细描述。在本实施例中，所述第一色域为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为与信源端的RGB色域对应的LCH色域；所述第二色域为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为与显示器端的RGB色域对应的LCH色域。
参见图4，示出了一种有效的针对图像色域扩展过程中，小色域扩展到大色域的显示范围，对不同显示屏输入图片的色域扩展后输出图片的过程，共分为两个模块：
模块一：计算信源端的RGB值对应显示器端的RGB值，生成标准色彩对照表(具体生成步骤如图5所示)。
模块二：信源端和显示器端的RGB色域转化到LCH色域。
参见图5，下面对模块一的各个步骤进行详细说明。
步骤1，将RGB色域转换为XYZ色域，具体包括以下步骤：
1.1、将RGB按照[0 0 0]到[255 255 255]的次序排列，即[0 0 0]代表次序为1，[00 1]代表次序为2，……。因此，次序依次为1～16777216(256＊256＊256)。信源端保存的次序BT＿index，显示器端保存的次序D＿index。信源端色域转换矩阵为BT＿A，显示器端色域转换矩阵为D＿A。BT＿A通过测量舌形图信源端三角形的Red、Green、Blue、White点的x和y坐标点计算得出。同样，D＿A通过测量舌形图显示器端四点得出。
例如，BT＿A矩阵为：
D＿A矩阵为：
| 0.5148 | 0.1936 | 0.2298 |
| 0.2343 | 0.6537 | 0.1120 |
| 0.0069 | 0.0921 | 1.2341 |
转换过程为：RGB数值点与转换矩阵相乘。信源端转换为XYZ色域后为BT＿XYZ，显示器端转换为XYZ色域为D＿XYZ。
1.2、分别将信源端和显示器端XYZ色域转换为Lab色域，其中，L为亮度，a为红－绿轴，b为黄－蓝轴。
1.3、将信源端和显示器端Lab色域转化为LCH色域，转换后的信源端和显示器端的RGB共对应16777216个LCH数值。其中，L为亮度，C为色度，H为色调，H的范围为0～360。设转换后为BT＿LCH和D＿LCH色域。与步骤1.1次序类似，转换后的结果为信源端的[0 0 0]到[255 255 255]的RGB对应BT＿LCH的L、C、H次序，显示器端的[0 0 0]到[255 255 255]的RGB对应D＿LCH的L、C、H次序。
步骤2：将转换后的信源端和显示器端的BT＿LCH和D＿LCH色域，按照H为1的等差递增顺序，对在相同度数范围内的L和C重新组合划分。即当H＝0～1时，BT＿LCH和D＿LCH中的H对应L、C分别划分为一组，当H＝1～2时，将BT＿LCH和D＿LCH相应的LC组合划分为一组。由于H的范围为0～360，则共划分BT＿LCH和D＿LCH有360个组。
步骤3：根据划分的BT＿LCH和D＿LCH的每一组的L和C按照下面步骤处理，为了描述方便，下述均以第一组(H为0～1)为例，设BT＿LCH划分后的第一组为b＿L、b＿C，D＿LCH划分后的第一组为d＿L、d＿C，步骤如下：
3.1、判断b＿L的范围是否在d＿L的范围内，若在此范围内则按照下述步骤处理，若不在，则压缩b＿L范围为d＿L范围。如图6(a)所示，信源端的L范围大于显示器端L的范围，则需要进行压缩处理。如图6(b)所示，信源端的L范围小于显示器端L的范围，则不需要进行压缩处理。压缩过程为：
其中，b＿temp(Lout)为压缩后的亮度值，b_Lin为第一转换色域中待转换的第一亮度值，b_Lmax为第一转换色域中的第一亮度的最大值，b_Lmin为第一转换色域中的第一亮度的最小值，d_Lmax为第二转换色域中的第二亮度的最大值，d_Lmin为第二转换色域中的第二亮度的最小值。
3.2、对压缩后的L进行比例划分，如图7(a)所示，比例按照实际的情况进行调整。在实验中，设置比例为0～10、11～50、51～70、70～90、90～d_Lmax。
3.3、多划分后的L按照C的范围进行比例划分，如图7(b)所示。比例按照实际的情况进行调整。在实验中，设置比例为0～10、11～20、20～50、50～Cmax。
3.4、查找步骤3.3中划分区域最接近的C值，计算公式为：
Dis(i)＝b_Cin-Ci
其中，Dis(i)为第一转换色域中的坐标点的第一色度值与第二转换色域中的坐标点的第二色度值之间的距离，b＿Cin为第一转换色域中的坐标点的第一色度值，Ci为第二转换色域中的对应的坐标点的第二色度值。比较选出Dis(i)的最小值，则选择其相对于的序列号。
步骤四：根据上述步骤的序列号，查找信源端的每个RGB点相对于的显示器端的RGB点值，则生成一个标准色彩对照表，标准色彩对照表的代表了256＊256＊256个信源端RGB值点相对于的显示器端RGB值点。
步骤五：根据步骤三中最接近的点的次序，查找对应次序的显示器端RGB值。则输入信源端256＊256＊256个RGB点对应显示器端256＊256＊256个RGB点。
接下来，如模块二所示，输入一幅图片，按照行列读取图片每一个像素点的RGB数值，按照第一模块中生成的标准色彩对照表，查找到图像每一个像素点对应的显示器端的像素点的RGB值。处理的结果为图6所示，图8(a)为原始图片，图8(b)为处理之后的图片。通过这种方法可以有效的处理根据信源端输入的不同图像求取相应的色域扩展后的显示器端的RGB数值，并根据此数值输出相应的输出图片。更有利于进行图像的色域扩展，将信源端的色域范围扩展到不同显示器端的色域范围。
相应的，本发明还提供了一种色域扩展系统，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展。参见图2(b)，所述系统包括：
第一转换模块201，用于将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度C1、第一亮度L1和第一色调H1；
第二转换模块202，用于将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度C2、第二亮度L2和第二色调H2；
坐标点对应模块203，用于根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
对应表生成模块204，用于根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
标准色彩对照表生成模块205，用于将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
其中，所述第一色域的色彩系统为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为信源端的LCH色域。第一转换模块201能够将色彩显示关于显示端口较敏感的RGB色域系统转换为色彩显示与显示端口相关度较低的LCH色域，便于与显示器端的色域进行匹配。同样的，第二转换模块202中，所述第二色域的色彩系统为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为显示器端的LCH色域。通过所述第一和第二转换模块将不同端口的色彩系统转化为具有相同标准的转换色域，即LCH色域，形成了信源端和显示器端的色彩系统之间统一的色彩标准。参见图3(b)，所述坐标点对应模块203包括：
第一色调处理单元2031，用于将第一转换色域中各个坐标点的第一色调H1按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度C1、第一亮度L1重新组合并划分为一组，其中N为自然数，本实施例中N的取值为360；例如，当H2＝0～1时，将显示器端的LCH色域中的H2对应L2、C2分别划分为一组，当H2＝1～2时，将其相应的L2C2组合划分为一组。由于H2的范围为0～360，则根据显示器端的第二色调H2将该LCH色域划分为360个组。
第二色调处理单元2032，用于将第二转换色域中各个坐标点的第二色调H2按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度C2、第二亮度L2重新组合并划分为一组；参见前文，对第二转换色域中各个坐标点的分组方法与步骤S7031中对第一色域中的各坐标点的分组方法相同。
坐标点提取单元2033，用于提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；以信源端LCH色域中的第一组坐标点(H为0～1)为例，在显示器端的LCH色域中提取出对应的第一组坐标点(H为0～1)。
坐标点处理单元2034，用于将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；即，先对步骤S2031和S2032中得到的信源端和显示器端的各个组中的坐标点按照亮度值进行比例划分(划分为M个大组)，划分比例可按照实际的情况进行调整，例如可设置比例为0～10、11～50、51～70、70～90、90～d_Lmax，其中，d_Lmax为该组的坐标点的亮度值中的最大值；再对同一划分区(每个大组)中的坐标点按照色度值进行比例划分(划分为K个小组)，划分比例可按照实际的情况进行调整，例如设置比例为0～10、11～20、20～50、50～Cmax，其中，Cmax为该组的坐标点的色度值中的最大值，对任一组通过亮度值和色度值进行划分后，可以得到M＊K个小组。
坐标点匹配单元2035，用于对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点。
具体的，可根据以下公式计算第一转换色域中的坐标点的第一色度值与第二转换色域中的坐标点的第二色度值之间的距离Dis(i)：
Dis(i)＝b_Cin-Ci。
其中，b＿Cin为第一转换色域中的坐标点的第一色度值，Ci为第二转换色域中的对应的坐标点的第二色度值。
优选的，在坐标点提取单元2033提取出第一和第二转换色域中对应的坐标点之后，以及坐标点处理单元2034处理之前，还需要调用色调适应单元：
色调适应单元，用于判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内；对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围，然后调用所述坐标点处理单元2034。具体的，所述对第一转换色域中的组进行压缩的公式为：
其中，b＿temp(Lout)为压缩后的亮度值，b_Lin为第一转换色域中待转换的第一亮度值，b_Lmax为第一转换色域中的第一亮度的最大值，b_Lmin为第一转换色域中的第一亮度的最小值，d_Lmax为第二转换色域中的第二亮度的最大值，d_Lmin为第二转换色域中的第二亮度的最小值。
通过坐标点对应模块703，实现了信源端和显示器端的LCH色域的一一对应，之后，在对应表生成模块704中，根据所述对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表，最后，在标准色彩对照表生成模块705中，根据所述对应表生成标准色彩对照表。根据所述标准色彩对照表，在实现图像从第一色域(即信源端)传送到第二色域(显示器端)时的色域扩展的方法为：获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
根据所述标准色彩对照表，在实现图像从第一色域(即信源端)传送到第二色域(显示器端)时的色域扩展的系统还包括：
输入信息获取模块，用于获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；输入信息转换模块，用于根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；信息输出模块，用于根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
本发明针对色域扩展中的问题，首先利用图像色域转换，将信源端和显示器端的RGB色域依次转换到LCH色域；对信源端和显示器端的色调按照相同的等差数值递增顺序划分为不同的组；对不同组的亮度和色度进行压缩，判断信源端的亮度和色度对应显示器端中的哪个亮度和色度，查找显示器端亮度和色度对应的序列，根据此序列查找对应的显示器的RGB数值点，生成查找表。当输入图片时，根据输入图片中的RGB数值点利用查找表查找输出RGB，最后输出图片。本发明能够保持图像在不同显示器上的输出结果，得到色域扩展的效果，图片处理速度变快，节约了大量的时间，且CPU的消耗也大大降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种色域扩展系统，其特征在于，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展，所述系统包括：
第一转换模块，用于将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度(C1)、第一亮度(L1)和第一色调(H1)；
第二转换模块，用于将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度(C2)、第二亮度(L2)和第二色调(H2)；
坐标点对应模块，用于根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
对应表生成模块，用于根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
标准色彩对照表生成模块，用于将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
2.根据权利要求1所述的色域扩展系统，其特征在于，所述坐标点对应模块包括：
第一色调处理单元，用于将第一转换色域中各个坐标点的第一色调(H1)按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度(C1)、第一亮度(L1)重新组合并划分为一组，其中N为自然数；
第二色调处理单元，用于将第二转换色域中各个坐标点的第二色调(H2)按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度(C2)、第二亮度(L2)重新组合并划分为一组；
坐标点提取单元，用于提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；
坐标点处理单元，用于将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；
坐标点匹配单元，用于对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点。
3.根据权利要求2所述的色域扩展系统，其特征在于，所述坐标点对应模块还包括：
色调适应单元，用于判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内，以及对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围，然后调用所述坐标点处理单元。
4.根据权利要求1所述的色域扩展系统，其特征在于，还包括：
输入信息获取模块，用于获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；
输入信息转换模块，用于根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；
信息输出模块，用于根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的色域扩展系统，其特征在于，
所述第一色域为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为与信源端的RGB色域对应的LCH色域；
所述第二色域为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为与显示器端的RGB色域对应的LCH色域。
6.一种色域扩展方法，通过生成第一色域内的图像颜色与第二色域内的图像颜色的标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展，所述标准色彩对照表的生成方法包括：
将第一色域的色彩系统转换为第一转换色域，所述第一转换色域的坐标包括第一色度(C1)、第一亮度(L1)和第一色调(H1)；
将第二色域的色彩系统转换为第二转换色域，所述第二转换色域的坐标包括第二色度(C2)、第二亮度(L2)和第二色调(H2)；
根据对应算法计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点；
根据第一转换色域中的坐标点和第二转换色域中的坐标点的对应关系生成第一转换色域到第二转换色域的对应表；
将所述对应表中的第一转换色域转换为第一色域的色彩系统，将所述对应表中的第二转换色域转换为第二色域的色彩系统，根据所述对应表生成标准色彩对照表。
7.根据权利要求6所述的色域扩展方法，其特征在于，所述计算出第一转换色域中每一个坐标点在第二转换色域中对应的坐标点的对应算法包括：
将第一转换色域中各个坐标点的第一色调(H1)按照等差递增顺序分为N组，将同一组中的第一色度(C1)、第一亮度(L1)重新组合并划分为一组，其中N为自然数；
将第二转换色域中各个坐标点的第二色调(H2)按照相同的等差递增顺序分为N组，将同一组中的第二色度(C2)、第二亮度(L2)重新组合并划分为一组；
提取出第一转换色域中任意一组中的全部第一色度和第一亮度的值，并在第二转换色域中提取出对应的组中的全部第二色度和第二亮度的值；
将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组，其中M和K为自然数；
对于第一转换色域中的任意一组中的任一个小组中的坐标，在第二转换色域中对应的小组中查找与该坐标的第一色度值距离最近的第二色度值，并将所述距离最近的第二色度值对应的坐标点确定为第一转换色域中的坐标点在第二转换色域中对应的坐标点。
8.根据权利要求7所述的色域扩展方法，其特征在于，所述将第一转换色域中的任意一组中的第一亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第一色度值的范围进行比例划分形成K个小组，将第二转换色域中的任意一组中的第二亮度值划分为M个大组，对M个大组中的每一大组按照第二色度值的范围进行比例划分形成K个小组的步骤之前还包括：
判断所述第一转换色域中任意一组中第一亮度范围是否在第二转换色域中与该组对应的组中的第二亮度范围内；
对于第一亮度范围大于第二亮度范围的组，将第一转换色域中该组的第一亮度范围压缩为第二转换色域中该组对应的组中的第二亮度范围。
9.根据权利要求6所述的色域扩展方法，其特征在于，使用标准色彩对照表实现图像从第一色域传送到第二色域时的色域扩展的方法为：
获取第一色域中的输入图像的全部像素点的坐标；
根据标准色彩对照表获取所述每一个坐标在第二色域中的对应坐标；
根据所述第二色域中的全部对应坐标生成第二色域中的输出图像。
10.根据权利要求6－9中任一项所述的色域扩展方法，其特征在于，
所述第一色域为信源端的RGB色域，所述第一转换色域为与信源端的RGB色域对应的LCH色域；
所述第二色域为显示器端的RGB色域，所述第二转换色域为与显示器端的RGB色域对应的LCH色域。
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| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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