CN109618144A - 识别多原色图像信号中yuv信号来源的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及宽色域，多原色，图像和视频显示，为实现对多原色视频信号与三原色情况下的YUV格式相兼容的传输和存储，通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源，从而从传播的YUV三图像分量恢复出信源端的多原色视频信号，本发明，识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，步骤一，传播多原色图像信号；步骤二，在接收端识别YUV信号的来源；步骤三，保障与目前标准色域显示设备的兼容性；步骤四，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息；步骤五，保证目前标准色域显示器能够正确显示；步骤六，准确显示相应色彩信号；步骤七，识别YUV信号来源的准则。本发明主要应用于视频显示场合。
Description
技术领域
本发明涉及宽色域，多原色，图像和视频显示，图像和视频编码，图像和视频表达，图像和视频传播，盲识别技术，具体讲,涉及识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法。
背景技术
图像的色彩是衡量图像质量的一个重要指标。如果成像、传播或显示技术不能充分覆盖图像的色域，那么就会导致图像的色度失真、色饱和度下降，从而导致重现图像质量变差、真实感降低，大大降低观众的收视体验。
随着人们生活、工作、娱乐和消费方式的改变，宽色域图像的应用范围越来越广、人们对其期望值也越来越高。不仅视频广播领域需要宽色域图像源和宽色域显示设备，在诸如电子商务等新兴行业中更加亟需色彩高保真图像。
1931年，国际照明委员会CIE制定了CIE 1931RGB系统，规定将700nm的红、546.1nm的绿和435.8nm的蓝作为三原色。后来CIE 1931-xy色度图成为描述色彩范围最为常用的图表，人眼可感知的色域范围为附图1中所示的舌形曲线界定的范围。
ITU-R BT.709-4按当时主流显示器阴极射线管(CRT)设定色度参数，以R、G、B三原色界定的三角形为系统可实现色域，即sRGB色域。sRGB系统的色域覆盖率理论最大值为可视色域的33.24％，也就是图1所示的RGB三角形区域。显然，此数值远远不能满足真实再现自然色彩的需求，大部分高饱和度的颜色都无法显示。为克服这个缺点，国际上于1998年和2006年先后制定了《未来电视和图像系统的国际统一色度和相关特性》建议书ITU-RBT.1361和“面向视频应用的扩展色域”建议书IEC61966-2-4，在一定程度上实现了扩展色域。
为了能够高保真地重现色彩，除了提高显示设备的色域覆盖范围外，还需在信源端提供宽色域视频信号。开发多原色图像传感器已经引起了业界的关注。现在已有几种多原色图像传感器类型，例如青色、黄色、绿色、品红色(Cyan,Yellow,Green and Magenta,CYGM)图像传感，特别是红、绿、蓝和宝石蓝四原色(Red,Green,Blue and Emerald,RGBE)图像传感器。RGBE四原色图像传感器的彩色滤波阵列与当前流行的Bayer彩色滤波阵列相比，多了宝石蓝滤镜。宝石蓝滤镜的光谱波段位于“负”值红色波长部分，也就是红色的补色。
采用RGBE四原色图像传感器，在信源端除了提供RGB三原色以外，还提供红色的补色宝石蓝色，形成基于红(R)、绿(G)、蓝(B)和宝石蓝色(E)这四种颜色的视频信号。但是在增加了E颜色后，会因为额外传输E色度成分造成数据量大大增加。因此需要研究有效传输或存储(以下统称传播)四原色图像分量的方法。
针对上述问题，一种比较可行的方法是通过分解由RGB三原色和E原色构成的RGBE四边形来降低由于增加E分量带来数据量大大增加的问题。在使用RGB三原色的情况下，混色可能性是唯一的。因此，对于RGBE四原色情况我们可通过类似三原色的方法解决。附图1示出了R、G、B和E四原色覆盖的色域范围示意图。
对于位于四边形色域范围内的复合色光，我们可以采用四边形内的三角形表达，即通过分解将四边形分为两个三角形[1]。这样既可以避免因为额外传输E色成分而造成数据量大大增加的问题，又可以满足混色唯一性的要求。分解四边形为三角形的准则是：尽可能和CIE1931标准三原色光表达方式相同。例如，附图1中的C1要采用RGB三原色表示，而非通过RGE三角形表示。C2超出了RGB三原色的表示范围，无法通过RGB三原色表示，需要采用E原色信号，也就是通过EGB三角形来表达。传播类似C2的色彩信号起到了扩展色域的目的。在线上的颜色类似图1中的C3既可以用RGB也可以用EGB三原色表示，在这两种情况下R或E为0，只有G和B原色用于色彩混合。
YUV是现今电视系统所采用的一种颜色编码方法，采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。多原色信号如何与YUV色彩空间相兼容地传播多原色色度信息是多原色宽色域研究必须要解决的问题。
通过分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形可以保障信源端输出唯一的亮度信号Y，色差信号U和V，而不必传输数据量很大的E图像。由于一幅图像里既可能包括RGB，又可能包括EGB混色而成的色彩，所以信源端输出的YUV或来自RGB或来自EGB三原色。但是这要求接收端必须能够正确识别接收到的YUV信号是来自于RGB信号还是EGB信号，否则接收端便无法准确显示相应色彩信号。因此，如何通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源是本专利重点解决的问题。
参考文献：
[1]雷志春，段绿茵，李昌禄.兼容传输多原色扩展色域的方法：中国专利号ZL201610668093.4[P].2016-08-11。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在：
不改变现行色域传输系统，不增加传输数据量，实现高保真传输和显示多原色宽色域图像和视频信号，使视频信号源端与接收端同时应用多原色技术来扩展色域，提高多原色视频的显示质量。
实现对多原色视频信号与三原色情况下的YUV格式相兼容的传输和存储，通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源，从而从传播的YUV三图像分量恢复出信源端的多原色视频信号。
为此，本发明采取的技术方案是，识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，步骤如下：
步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号；
步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；
步骤三，对于由RGB三原色表达的色彩，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；
步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；
步骤五，对于由RGB三原色表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；
步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；
步骤七，识别YUV信号来源的准则：若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号，由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。
对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，第四原色为E，分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形，在此情况下，Y、U和V由EGB信号决定。
对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，具体地，EGB情况下传输的取样、量化后的YUV信号为：YEGB＝a1E+b1G+c1B+p1,UEGB＝a2E+b2G+c2B+p2,VEGB＝a3E+b3G+c3B+p3。式中，YEGB代表亮度信号；UEGB、VEGB代表色度信号；an、bn、cn分别为色彩信号E、G和B的压缩系数；pn分别为色彩信号E、G和B的偏移量，n＝1,2,3。
对于RGBE四原色和8bit的量化情况，即标称范围为0-255，再去除保护量化阶层，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端由接收到的YUV信号恢复出R或E，记为R/E、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。
具体地：
传输的YUV信号为：
式中，YRGB代表RGB情况下的亮度信号；URGB、VRGB代表RGB情况下的色差信号；R0代表红基色信号；G0代表绿基色信号；B0代表蓝基色信号；
对YUV颜色空间进行缩放和偏移处理时，处理后的YUV与RGB的彩色空间变换关系为：
式中，R’，G’和B’代表量化后的RGB色彩信号；Y’RGB是RGB情况下量化后的亮度信号，U’RGB和V’RGB是RGB情况下量化后的色差信号；INT为舍入操作；
解码方程为：
式中，R，G和B分别代表RGB情况下恢复的量化RGB色彩信号；
传输的YUV信号也表示为三原色分量的组合，为：
式中，YEGB代表EGB情况下的亮度信号；UEGB、VEGB代表EGB情况下的色差信号；E0代表宝石蓝基色信号；an、bn、cn(n＝1,2,3)分别为色彩信号E0、G0和B0的压缩系数；
为了使YEGB，UEGB，VEGB的标称范围为[0,1]，并且避免传输色差信号的偏移量，即128，则需要满足以下条件：
YEGB、UEGB和VEGB可以通过式(8)来确定：
式(8)中压缩系数的确定：
YUV与EGB信号的彩色空间变换关系为：
式中，E’，G’和B’代表量化后的EGB色彩信号；Y’EGB是EGB情况下量化后的亮度信号，U’EGB和V’EGB是EGB情况下量化后的色差信号；
在接收端用RGB解码矩阵恢复由EGB信号产生的YUV信号，恢复出的EGB信号存在小于0或大于255的情况，当RGBE信号取值变化范围为[0,255]时，a1＝0.5039，b2＝0.2308，c3＝1.0228时，将可完全识别YUV信号，将其代入式(10)，YUV与EGB的彩色空间变换关系：
显示端要处理的EGB数据范围为0到255，Y’EGB应扩展255/219×1.9845＝2.3107，U’EGB应扩展255/224×0.2308＝4.9324，V’EGB应扩展255/224＝1.1384，此时，解码方程为：
式中，E，G和B分别代表EGB情况下恢复的量化EGB色彩信号。
求解合适的压缩系数的具体过程如下：
a)将成功识别的数量'amount'初始化为零，并将压缩系数a1，b2和c3初始化为1，即最大值；
b)在编码端初始化EGB信号的量化值，即方程(9)的E’，G’和B’；
c)通过EGB编码矩阵对EGB信号进行编码，以根据方程(9)和(10)获得YUV信号；
d)通过RGB解码矩阵对YUV信号进行解码，以恢复EGB信号；
e)检查恢复的EGB信号是否具有奇异值：如果是，即认为是EGB情况，则'amount'增加1；如果不是，即被认为是RGB情况，那么'amount'保持不变；
f)检查E’，G’和B’是否增加到235：如果是，则计算成功识别率即：'amount'/2203，输出a1，b2，c3，相应的成功识别率，设定'amount'到0；如果不是，将E'，G'和B'依次增加1，然后返回步骤c；
g)检查a1，b2和c3是否降低到下限：如果是，则程序结束；如果不是，则设置步长并依次减小a1，b2和c3的值，然后返回步骤d。
本发明的特点及有益效果是：
1、本发明扩展了视频的色域范围，提高了色域覆盖率，同时不改变现行色域传输系统，不增加传输数据量，也就是不增加信道带宽，实现了色彩高保真传输和显示多原色宽色域图像和视频信号；
2、本发明实现了利用通用的YUV三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号，而无需额外传输标志信息；
3、本发明能够使接收端自动识别视频图像信号YUV的来源，实现对多原色视频信号与三原色情况下的YUV格式相兼容的传输和存储，显示多原色图像，提高多原色视频的显示质量。
附图说明：
图1代表人眼可视色域范围的马蹄形曲线和RGBE四边形色域覆盖范围。
图2确定压缩系数的具体过程图。
图3四原色情况下YUV信号形成和YUV信号来源盲识别方法方框图。
具体实施方式
本发明的技术方案是识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，包括如下步骤：
步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号，而无需额外传输标志信息；
步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；
步骤三，对于由RGB三原色表达的情况，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；
步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；
步骤五，对于由RGB三原色表达的情况，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；
步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；
步骤七，是识别YUV信号来源的准则。该准则利用RGB情况下编码矩阵中两个色差信号U和V的偏移值为128的特点，重新设计含有除了RGB以外的第四原色的颜色三角形的YUV编码矩阵，使得在接收端利用RGB解码矩阵从YUV数据流中恢复三原色信号时出现奇异值。若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号。由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。
对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息。设第四原色为E，分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形，在此情况下，Y、U和V由EGB信号决定。
对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量。本发明中EGB情况下传输的取样、量化后的YUV信号为：YEGB＝a1E+b1G+c1B+p1,UEGB＝a2E+b2G+c2B+p2,VEGB＝a3E+b3G+c3B+p3。式中，YEGB代表亮度信号；UEGB、VEGB代表色度信号；an、bn、cn(n＝1,2,3)分别为色彩信号E、G和B的压缩系数；pn(n＝1,2,3)分别为色彩信号E、G和B的偏移量。
对于RGBE四原色和8bit的量化情况(标称范围为0-255，再去除保护量化阶层)，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端由接收到的YUV信号恢复出R或E(由于接收的信号可能是R，也可能是E，所以以下记为R/E)、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。
下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本发明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
此实施例以本发明在HDTV色度系统中的实现为例，本发明对其他色度系统同样适用。
1.彩色复合色光在多原色情况下的表示方法
附图1为现有技术(R、G、B和E四原色覆盖的色域范围示意图)。四边形色域范围内每一复合光都存在多种表达的可能性，考虑到与现有显示设备的兼容性，采用四边形内的三角形表达自然界的复合色光。例如，图中的复合色光C1可以通过CIE 1931的RGB三角形，或RGE三角形表示，而复合色光C2可以通过EGB三角形或RGE三角形表示。由于人眼对红色光的亮度不敏感，在表达类似复合色光C2时，要避免红光(R)，也就是避免RGE三角形，而应该采用EGB三角形。
2.通过RGB三原色表达的色光
在RGB图像中，ITU-R BT.601-A标准规定，3个分量信号都采用8位四舍五入的均匀量化方式，并在量化前将三个分量信号归一化到相同的动态范围。因此，HDTV色度系统红、蓝色差信号的压缩系数为：kR＝0.5/0.7874＝0.635，kB＝0.5/0.9278＝0.539。
传输的YUV信号为：
式中，YRGB代表RGB情况下的亮度信号；URGB、VRGB代表RGB情况下的色差信号；R0代表红基色信号；G0代表绿基色信号；B0代表蓝基色信号。由于RGB三原色信号的标称幅度范围为[0,1]，由式(1)可知，YRGB的标称变化范围为[0,1]，URGB和VRGB经压缩后的标称变化范围均为[-0.5,0.5]。
在数字电视系统中，还必须对亮度、色差信号进行取样、量化处理。为了防止由于电路的误差造成信号的过载，在数字媒介中用8bit量化时，量化后的RGB信号的取值范围为[16,235]，量化后的亮度信号Y’RGB的取值范围为[16,235]，量化后的色差信号U’RGB和V’RGB的取值范围为[16,240]。因此，需要对YUV颜色空间进行缩放和偏移处理，处理后的YUV与RGB的彩色空间变换关系为：
式中，R’，G’和B’代表量化后的RGB色彩信号；Y’RGB是RGB情况下量化后的亮度信号，U’RGB和V’RGB是RGB情况下量化后的色差信号；INT为舍入操作。
前已述及，亮度信号的量化范围只有220级，即被压缩了219/255＝0.8588。在显示端必须回复信号的动态范围，更确切地说，显示端处理的RGB信号范围为[0,255]，被压缩的亮度信号Y’RGB应扩展255/219＝1.1644。因为色差信号的量化范围为225级，且压缩系数为kB＝0.5389，kR＝0.6350，被压缩的色差信号U’RGB应扩展255/(224×0.5389)＝2.1124，V’RGB应扩展255/(224×0.6350)＝1.7927。G色差信号(记作CG)是由R和B色差信号的矩阵产生的，即CG＝G0-YRGB＝-0.0722/0.7152×(B0-YRGB)-0.2126/0.7152×(R0-YRGB)。结合方程(1)用URGB和VRGB代替(B0-YRGB)和(R0-YRGB)，得到G0＝CG+YRGB＝YRGB-0.0722/0.7152×(URGB/0.5389)-0.2126/0.7152×(VRGB/0.6350)。结合方程(3)用U’RGB和V’RGB代替URGB和VRGB，得到G＝1.1644(Y’RGB-16)-0.0722/0.7152×2.1124(U’RGB-128)-0.2126/0.7152×1.7927(V’RGB-128)＝1.1644(Y’RGB-16)-0.2123(U’RGB-128)-0.5330(V’RGB-128)。因此，从G到U’RGB的传输系数为-0.0722/0.7152×2.1124＝-0.2132，从G到V’RGB的传输系数为-0.2126/0.7152×1.7927＝-0.5330。此时，解码方程为：
式中，R，G和B分别代表RGB情况下恢复的量化RGB色彩信号。
3.通过EGB三原色表达的色光
目前通用RGB情况下的YUV信号由RGB三分量线性组合而成。对于使用EGB三原色表达的彩色信号，传输的YUV信号也表示为三原色分量的组合，为：
式中，YEGB代表EGB情况下的亮度信号；UEGB、VEGB代表EGB情况下的色差信号；E0代表宝石蓝基色信号；an、bn、cn(n＝1,2,3)分别为色彩信号E0、G0和B0的压缩系数。
为了使YEGB，UEGB，VEGB的标称范围为[0,1]，并且避免传输色差信号的偏移量，即128，则需要满足以下条件：
作为实现方程(6)的方式之一(实际上不限于该实现方式)，YEGB、UEGB和VEGB可以通过式(8)来确定：
下面，申请人说明式(8)中压缩系数的确定：
与RGB情况相同，EGB在8bit量化时，EGB信号的取值范围为[16,235]。为防止信号过载，量化的亮度信号Y’EGB的取值范围为[16,235]，量化的色差信号U’EGB和V’EGB的取值范围为[16,240]。YUV与EGB信号的彩色空间变换关系为：
式中，E’，G’和B’代表量化后的EGB色彩信号；Y’EGB是EGB情况下量化后的亮度信号，U’EGB和V’EGB是EGB情况下量化后的色差信号；
在接收端用RGB解码矩阵恢复由EGB信号产生的YUV信号，恢复出的EGB信号存在小于0或大于255的情况。实验证明，当a1、b2、c3均取得最大时，即a1＝b2＝c3＝1时，出现奇异值的情况只为75.562％。为了使得当在接收端用RGB解码矩阵恢复由EGB信号产生的YUV信号时100％出现奇异值,则需要得到合适的压缩系数值，在保证完全识别YUV信号的前提下，压缩系数值应尽量大。经计算，当RGBE信号取值变化范围为[0,255]时，a1＝0.5039，b2＝0.2308，c3＝1.0228时，将可完全识别YUV信号，将其代入式(10)，YUV与EGB的彩色空间变换关系：
如前所述,RGB情况下色差信号的被压缩程度相同。对比方程(11)和方程(3),相较于RGB情况下的R和B信号，EGB情况下的E和B信号被压缩程度更大，EGB情况下的G信号未被压缩,这更符合人眼视觉特性。
因为显示端要处理的EGB数据范围为0到255，Y’EGB应扩展255/219×1.9845＝2.3107，U’EGB应扩展255/224×0.2308＝4.9324，V’EGB应扩展255/224＝1.1384。此时，解码方程为：
式中，E，G和B分别代表EGB情况下恢复的量化EGB色彩信号。
求解合适的压缩系数的具体过程如附图2所示。
a)将成功识别的数量(成功识别为EGB情况)'amount'初始化为零，并将压缩系数a1，b2和c3初始化为1，即最大值；
b)在编码端初始化EGB信号的量化值，即方程(9)的E’，G’和B’；
c)通过EGB编码矩阵对EGB信号进行编码，以根据方程(9)和(10)获得YUV信号；
d)通过RGB解码矩阵对YUV信号进行解码，以恢复EGB信号；
e)检查恢复的EGB信号是否具有奇异值：如果是，即认为是EGB情况，则'amount'增加1；如果不是，即被认为是RGB情况，那么'amount'保持不变；
f)检查E’，G’和B’是否增加到235：如果是，则计算成功识别率(即，'amount'/2203)，输出a1，b2，c3，相应的成功识别率，设定'amount'到0；如果不是，将E'，G'和B'依次增加1，然后返回步骤c；
g)检查a1，b2和c3是否降低到下限(以保证YUV包含所有EGB信息，a1，b2和c3都不变为零)：如果是，则程序结束；如果不是，则设置步长(小值，例如0.1)并依次减小a1，b2和c3的值，然后返回步骤d。
4.接收端识别信号来源的过程
RGBE图像传输过程及YUV信号自动识别方法如附图3所示：对于由多原色色度分量形成的YUV信号，在RGBE四原色情况下，8bit量化时，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端用RGB解码矩阵(由式(3)可得)，由接收到的YUV信号恢复出R或E(R/E)、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。
在本发明的一个具体实例中：
(1)一种利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号，而无需额外传输标志信息，并与YUV格式相兼容的多原色视频的传输方法。
(2)这种方法采用由多原色分量信号组成的多边形进行分析，对于能用通用RGB三原色表达的图像色彩，没有变化；对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，则采用由其它原色组成的三角形进行表达，以便达到扩展色域范围的目的。
(3)对于能用通用RGB三原色表达的图像色彩，YUV信号的三原色表达方式不变；在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量不变。
(4)对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含E、G和B信号的信息；在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，利用发射端不同原色编码情况下，在解码端出现奇异值的特征，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号。
(5)传输标准R、G、B以外的图像分量时，例如宝石蓝E，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端由接收到的YUV信号恢复出R或E(R/E)、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。
本发明并不局限于四原色情况，四原色情况下识别YUV信号来源的视频传输方法，同样适用于多原色，例如五原色、六原色。五原色、六原色的实例不再赘述。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，步骤如下：
步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号；
步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；
步骤三，对于由RGB三原色表达的色彩，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；
步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；
步骤五，对于由RGB三原色表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；
步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；
步骤七，识别YUV信号来源的准则：若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号，由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。
2.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，第四原色为E，分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形，在此情况下，Y、U和V由EGB信号决定。
3.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，具体地，EGB情况下传输的取样、量化后的YUV信号为：YEGB＝a1E+b1G+c1B+p1,UEGB＝a2E+b2G+c2B+p2,VEGB＝a3E+b3G+c3B+p3。式中，YEGB代表亮度信号；UEGB、VEGB代表色度信号；an、bn、cn分别为色彩信号E、G和B的压缩系数；pn分别为色彩信号E、G和B的偏移量，n＝1,2,3。
4.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于RGBE四原色和8bit的量化情况，即标称范围为0-255，再去除保护量化阶层，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端由接收到的YUV信号恢复出R或E，记为R/E、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。
5.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，具体地：
传输的YUV信号为：
式中，YRGB代表RGB情况下的亮度信号；URGB、VRGB代表RGB情况下的色差信号；
R0代表红基色信号；G0代表绿基色信号；B0代表蓝基色信号；
对YUV颜色空间进行缩放和偏移处理时，处理后的YUV与RGB的彩色空间变换关系为：
式中，R’，G’和B’代表量化后的RGB色彩信号；Y’RGB是RGB情况下量化后的亮度信号，U’RGB和V’RGB是RGB情况下量化后的色差信号；INT为舍入操作；
解码方程为：
式中，R，G和B分别代表RGB情况下恢复的量化RGB色彩信号；
传输的YUV信号也表示为三原色分量的组合，为：
式中，YEGB代表EGB情况下的亮度信号；UEGB、VEGB代表EGB情况下的色差信号；E0代表宝石蓝基色信号；an、bn、cn(n＝1,2,3)分别为色彩信号E0、G0和B0的压缩系数；
为了使YEGB，UEGB，VEGB的标称范围为[0,1]，并且避免传输色差信号的偏移量，即128，则需要满足以下条件：
YEGB、UEGB和VEGB可以通过式(8)来确定：
式(8)中压缩系数的确定：
YUV与EGB信号的彩色空间变换关系为：
式中，E’，G’和B’代表量化后的EGB色彩信号；Y’EGB是EGB情况下量化后的亮度信号，U’EGB和V’EGB是EGB情况下量化后的色差信号；
在接收端用RGB解码矩阵恢复由EGB信号产生的YUV信号，恢复出的EGB信号存在小于0或大于255的情况，当RGBE信号取值变化范围为[0,255]时，a1＝0.5039，b2＝0.2308，c3＝1.0228时，将可完全识别YUV信号，将其代入式(10)，YUV与EGB的彩色空间变换关系：
显示端要处理的EGB数据范围为0到255，Y’EGB应扩展255/219×1.9845＝2.3107，U’EGB应扩展255/224×0.2308＝4.9324，V’EGB应扩展255/224＝1.1384，此时，解码方程为：
式中，E，G和B分别代表EGB情况下恢复的量化EGB色彩信号。
6.如权利要求5所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，求解合适的压缩系数的具体过程如下：
a)将成功识别的数量'amount'初始化为零，并将压缩系数a1，b2和c3初始化为1，即最大值；
b)在编码端初始化EGB信号的量化值，即方程(9)的E’，G’和B’；
c)通过EGB编码矩阵对EGB信号进行编码，以根据方程(9)和(10)获得YUV信号；
d)通过RGB解码矩阵对YUV信号进行解码，以恢复EGB信号；
e)检查恢复的EGB信号是否具有奇异值：如果是，即认为是EGB情况，则'amount'增加1；如果不是，即被认为是RGB情况，那么'amount'保持不变；
f)检查E’，G’和B’是否增加到235：如果是，则计算成功识别率即：'amount'/2203，输出a1，b2，c3，相应的成功识别率，设定'amount'到0；如果不是，将E'，G'和B'依次增加1，然后返回步骤c；
g)检查a1，b2和c3是否降低到下限：如果是，则程序结束；如果不是，则设置步长并依次减小a1，b2和c3的值，然后返回步骤d。
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