CN107578370A - 一种rgb模式下快速不失真提高画面饱和度的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，包括：将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；对所述每个像素的S部分按照公式进行处理，得到调整后的S部分S′；根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′。本发明方法相对于传统线性调整饱和度的方法，在普遍提高有雾图像的饱和度的同时，减少了无雾区高饱和度区的饱和度溢出失真现象。另外变换公式计算简单易编程，可极大提高计算速度减少错误。本发明还提供了相应的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法与装置。
背景技术
图像的饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。在图像处理领域，饱和度这个数值对画面最终的成像效果有很大的影响。图像的饱和度调整有很多方法，最简单的就是判断每个像素的R、G、B值是否大于或小于128，如果大于则加上调整值，如果小于则减去调整值；也可将像素RGB转换为HSV或者HSL，然后调整其S部分，从而达到线性调整图象饱和度的目的。但是不同的处理方法，带来的效果差别很大，例如利用HSV和HSL调整饱和度，其调节范围很窄，饱和度没达到，难看的色斑却出现了。另外饱和度的处理，如果速度太慢，就无法用于视频图像的实时处理。由于以上的原因，需要研究一种能够快速高效的提升画面饱和度的方案。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法和装置，其目的在于能够在RGB模式下快速调节图像的饱和度，并且画面的色彩显示效果不失真，由此解决现有技术无法快速不失真提高画面饱和度的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，包括：
将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′：
S′＝S+K×S2+K0，或
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1′、L2′、L3′分别为调整后的相应RGB值。
本发明的一个实施例中，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2。
本发明的一个实施例中，所述S0的取值为0.3～0.7。
本发明的一个实施例中，若将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
本发明的一个实施例中，若将待处理图像I从RGB模式转化为HSL模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
按照本发明的另一方面，还提供了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置，包括模式转化模块、S部分调整模块以及饱和度处理模块，其中：
所述模式转化模块，用于将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
所述S部分调整模块，用于对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′:
S′＝S+K×S2+K0，或
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
所述饱和度处理模块，用于根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1′、L2′、L3′分别为调整后的相应RGB值。
本发明的一个实施例中，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2。
本发明的一个实施例中，所述S0的取值为0.3～0.7。
本发明的一个实施例中，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
本发明的一个实施例中，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSL模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，将待处理图像转化到HSV模式或者HSL模式，并对转化后图像的S部分进行处理调节其S部分的值，并且调节公式满足对低饱和度区间提高大对高饱和度区提高小，其相对于传统线性调整饱和度的方法，在普遍提高有雾图像的饱和度的同时，减少了无雾区高饱和度区的饱和度溢出失真现象；
(2)在YUV或者BSI颜色模式下，增加饱和度比较简单做简单替换即可，在RGB模式下增加饱和度则需要复杂的计算。如果先转换为BSI模式再替换s然后转换回来，则计算起来分支非常多而且复杂。本发明提供的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，对S部分的值进行调整后，可以直接在RGB模式下对待处理图像按照本发明变换公式进行变换处理，从而调节其饱和度，实现RGB模式下的直接变换，该公式计算简单易编程，可极大提高计算速度减少错误。从而也能够满足视频处理的高速计算需求。
附图说明
图1是本发明实施例中一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明申请人在长期研究中发现，提高图像的饱和度有两个问题：
(I)如果采用线性方法提高饱和度(以0为黑白，1为纯色)，容易产生饱和度溢出，使得某些颜色分量取大于1的值，从而过饱和颜色失真，无法区分高饱和度区的细节；
(II)对于低饱和度区，即使饱和度提高很多，颜色改变也非常细微；
因此基于上面两点，我们认为提高饱和度应该选取一个对低饱和度区间提高大，高饱和度区提高小的变换函数。这个函数必须满足以下条件：F(0)＝0,F(1)＝1，且连续递增。
基于上述理论基础，我们可以采用如下公式对图像的S部分进行变换：
S′＝S+K×S2+K0
其中K为可调系数，K0为起始饱和度；K缺省取值为0.2，可以在0.2～0.4之间取值，过大则容易失真；K0缺省值一般取值为0，取0.1～0.2可以提高缺省饱和度，但是容易失真，一般取0作简化运算。K和K0两者可以独立变动。这个公式颜色调整比较柔和自然，如果需要比较鲜艳的图像风格，可以对K0取较高值。
或者采用如下公式：
其中S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；所述S0的取值为0.3～0.7；通常地，S0可以取0.5左右，低于0.3效果不明显，高于0.7则对本来就鲜艳的场景会处理的过于鲜艳。其中S0越小，饱和度增加越快。这个公式适合需要比较鲜艳的颜色的场合。
上述对S部分的调整相对于传统线性调整饱和度的方法，在普遍提高有雾图像的饱和度的同时，可以减少无雾区高饱和度区的饱和度溢出失真现象。
另外，进一步地，在YUV或者BSI颜色模式下，增加饱和度比较简单，在RGB模式下增加饱和度则需要复杂的计算。如果先转换为BSI模式再替换S然后转换回来，则计算起来分支非常多而且复杂，我们有如下快速计算方式。
假设RGB中亮度最大的为L3，中间的为L2，最小的为L1。
令S为饱和度，即S＝(L3-L1)/L3，
令S′为改变后的饱和度，那么：
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
基于上述理论分析，为了实现上述发明目的，如图1所示，本发明提供了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，包括：
S1、将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
本发明方法的应用场景既可以是图像也可以是视频，当然由于处理对象是单幅图像，所以在处理视频时需要将视频分解成图像帧再对图像帧进行处理；
本发明处理的图像对象一般是RGB模式的，因此首先需要将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
对于从RGB模式转化为HSV模式，S部分具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值；
对于从RGB模式转化为HSL模式，S部分具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值；
S2、对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′:
处理公式为：S′＝S+K×S2+K0，或S′＝A/S0-A/(S+S0)；
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
进一步地，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2；所述S0的取值为0.3～0.7。
S3、根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1′、L2′、L3′分别为调整后的相应RGB值。
在本发明方法中，步骤S1和S2相对于传统线性调整饱和度的方法，在普遍提高有雾图像的饱和度的同时，减少了无雾区高饱和度区的饱和度溢出失真现象。另外在步骤S3中，该公式计算简单易编程，可极大提高计算速度减少错误。
进一步地，如图2所示，本发明还提供了一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置，包括模式转化模块1、S部分调整模块2以及饱和度处理模块3，其中:
所述模式转化模块1，用于将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
所述S部分调整模块2，用于对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′:
S′＝S+K×S2+K0，或
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
所述饱和度处理模块3，用于根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1 ′、L2 ′、L3 ′分别为调整后的相应RGB值.
进一步地，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2；所述S0的取值为0.3～0.7；
进一步地，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值
进一步地，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSL模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，包括：
将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′:
S′＝S+K×S2+K0，或S′＝A/S0-A/(S+S0)；
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1′、L2′、L3′分别为调整后的相应RGB值。
2.如权利要求1所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2。
3.如权利要求1所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，所述S0的取值为0.3～0.7。
4.如权利要求1至3任一项所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，若将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
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其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
5.如权利要求1至3任一项所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，若将待处理图像I从RGB模式转化为HSL模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
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其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
6.一种RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置，其特征在于，包括模式转化模块、S部分调整模块以及饱和度处理模块，其中：
所述模式转化模块，用于将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式或者HSL模式得到转化后图像，并获得转化后图像中每个像素的S部分；
所述S部分调整模块，用于对所述每个像素的S部分按照如下公式进行处理，得到调整后的S部分S′:
S′＝S+K×S2+K0，或S′＝A/S0-A/S+S0；
其中K为可调系数，K0为起始饱和度，S0为弹性系数，A＝S0×(1+S0)；
所述饱和度处理模块，用于根据调整后的S部分S′对待处理图像I中每个像素按如下公式进行处理，得到处理后的图像I′:
L1′＝L1-L3×(S′-S)
L2′＝L2-(L3-L2)×(S′-S)
L3′＝L3
其中L1、L2、L3分别为该像素的RGB值中亮度最小值，亮度中间值和亮度最大值；L1′、L2′、L3′分别为调整后的相应RGB值。
7.如权利要求6所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置，其特征在于，所述K的取值范围为0.2～0.4，K0的取值范围为0～0.2。
8.如权利要求6所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的装置，其特征在于，所述S0的取值为0.3～0.7。
9.如权利要求6至8任一项所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSV模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
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其中max为RGB中的最大值，min为RGB中的最小值。
10.如权利要求6至8任一项所述的RGB模式下快速不失真提高画面饱和度的方法，其特征在于，若所述模式转化模块将待处理图像I从RGB模式转化为HSL模式，则转化后图像中每个像素的S部分，具体为：
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