CN114584752A - 图像颜色还原方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种图像颜色还原方法及相关设备,所述方法应用于显示装置,包括:接收拍摄装置生成的屏幕色域RGB数据;获取拍摄装置拍摄图像时的拍摄环境色温、显示装置的显示环境色温和显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标;根据拍摄环境色温、显示环境色温和显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。本申请可以实现对图像颜色的精准还原。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种图像颜色还原方法及相关设备。
背景技术
人们经常会利用拍摄装置拍摄图像、利用显示装置显示拍摄的图像。如果拍摄装置生成图像的色域与显示装置使用的色域不同,显示系统会无法精准还原图像的颜色,使用户从显示设备看到的图像和真实场景拍摄的图像存在色差。此外,在不同的光线环境下,人眼观测的画面会呈现不同的颜色。如果拍摄图像和显示图像的光线不同,也会使用户从显示装置看到的图像颜色失真。
发明内容
本申请实施例公开了一种图像颜色还原方法及相关设备,能够实现对图像颜色的精准还原。
本申请第一方面公开了一种图像颜色还原方法,应用于显示装置,所述方法包括:
接收拍摄装置生成的屏幕色域RGB数据;
获取所述拍摄装置拍摄图像时的拍摄环境色温、所述显示装置的显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标;
根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
所述图像颜色还原方法在显示装置上根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标(代表屏幕色温)对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,能够还原拍摄时图像的真实颜色,提高了图像颜色的还原精度,实现在不同的观看环境下获得拍摄时的视觉效果。
在一些可选的实施方式中,所述拍摄装置根据所述屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域,得到所述屏幕色域RGB数据。
若拍摄装置默认生成的图像数据与显示装置的色域不一致,可以在拍摄装置中进行色域转换,使拍摄装置生成与显示装置的色域一致的屏幕色域RGB数据,从而实现图像颜色的精准还原。
在一些可选的实施方式中,所述根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换包括:
对所述拍摄环境色温和所述显示环境色温进行融合处理,得到融合色温;
将所述融合色温映射为目标色温;
计算所述目标色温对应的色坐标;
计算所述目标色温对应的色坐标和所述屏幕色域信息中白色的色坐标的色坐标比值矩阵;
将所述屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间,得到第一XYZ色彩数据;
将所述第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间,得到第一LMS色彩数据;
将所述第一LMS色彩数据与所述色坐标比值矩阵相乘,得到第二LMS色彩数据;
将所述第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间,得到第二XYZ色彩数据;
将所述第二XYZ数据转换到RGB色彩空间,得到所述显示环境RGB数据。
在一些可选的实施方式中,所述融合色温根据下式计算:
Tsource=alpha*(CCT2)+(1-alpha)*CCT1
其中,CCT1为拍摄环境色温,CCT2为显示环境色温,Tsource为融合色温,alpha为加权系数,alpha大于0小于1。
在一些可选的实施方式中,所述目标色温根据下式计算:
Ttarget=K1*log10(Tsource)-K2
其中,Tsource为融合色温,Ttarget为目标色温,K1、K2为常数。
在一些可选的实施方式中,所述计算所述目标色温对应的色坐标包括:
计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ:
其中,Ttarget为目标色温,C1为第一辐射常数,C1=3.7483×10-1W·cm2,C2为第二辐射常数,C2=1.4388cm+K,λ为可见光波长,以1nm为步进,在380-830nm的波长范围内逐一取值进行计算,得到所述普朗克黑体曲线;
根据所述普朗克黑体曲线Mbλ,计算色坐标(x0,y0,z0):
将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间,得到u0、v0:
u′=4(x0/((x0+15y0+3z0),u0=u′
v′=9y/((x0+15y0+3z0),v0=v′;
增大目标色温,Ttarget=Ttarget*(1+σ),将增大后的目标色温代入所述计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ至所述将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间进行计算,结果记为u1、v1,其中σ为常数,σ大于0小于1;
根据u1、v1、u0、v0计算目标色温对应的uv坐标:
du=u1-u0
dv=v1-v0
其中,Duv为常数,Duv大于0小于1;
根据所述目标色温对应的uv坐标计算所述目标色温对应的色坐标(xtarget,ytarget,ztarget):
u′=u
v′=1.5v
xtarget=9u′/(6u′-16v′+12)
ytarget=2uv′/(3u′-8v′+6)
ztarget=1-xtarget-ytarget。
在一些可选的实施方式中,所述方法还包括:
将显示环境RGB数据输出至屏幕进行显示。
本申请第二方面公开了一种图像颜色还原方法,应用于拍摄装置,所述方法包括:
获取显示装置的屏幕色域信息;
采集所述拍摄装置拍摄图像时的拍摄环境色温;
根据所述屏幕色域信息,将所述拍摄装置拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据;
将所述拍摄环境色温和所述屏幕色域RGB数据发送给所述显示装置。
在一些可选的实施方式中,所述显示装置根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
在一些可选的实施方式中,所述根据所述显示装置的屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域包括:
根据所述屏幕色域信息计算色域映射矩阵;
根据所述色域映射矩阵将所述传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域。
在一些可选的实施方式中,所述屏幕色域信息包括红色的色坐标(xr,yr,zr)、绿色的色坐标(xg,yg,zg)、蓝色的色坐标(xb,yb,zb)和白色的色坐标(xw,yw,zw),所述色域映射矩阵计算如下:
其中:MPanel为所述色域映射矩阵,
Yr=1
Zr=(1-xr-yr)=zr
Yg=1
Zg=(1-xg-yg)=zg
Yb=1
Zb=(1-xb-yb)=zb
Xw=xw,Yw=yw,Zw=zw
本申请第三方面公开了一种图像颜色还原方法,应用于电子设备,所述电子设备包括拍摄装置和显示装置,所述方法包括:
所述拍摄装置获取显示装置的屏幕色域信息;
所述拍摄装置在图像拍摄过程中,采集拍摄环境色温,根据所述屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据;
所述拍摄装置将拍摄环境色温和屏幕色域RGB数据发送给显示装置;
所述显示装置采集显示环境色温;
所述显示装置根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标,对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
在一些可选的实施方式中,所述根据显示装置的屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据包括:
根据所述屏幕色域信息计算色域映射矩阵;
根据所述色域映射矩阵将所述传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域。
在一些可选的实施方式中,所述屏幕色域信息包括红色的色坐标(xr,yr,zr)、绿色的色坐标(xg,yg,zg)、蓝色的色坐标(xb,yb,zb)和白色的色坐标(xw,yw,zw),所述色域映射矩阵计算如下:
其中:Mpanel为所述色域映射矩阵,
Yr=1
Zr=(1-xr-yr)=zr
Yg=1
Zg=(1-xg-yg)=zg
Yb=1
Zb=(1-xb-yb)=zb
Xw=xw,Yw=yw,Zw=zw
在一些可选的实施方式中,所述根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换包括:
对所述拍摄环境色温和所述显示环境色温进行融合处理,得到融合色温;
将所述融合色温映射为目标色温;
计算所述目标色温对应的色坐标;
计算所述目标色温对应的色坐标和所述屏幕色域信息中白色的色坐标的色坐标比值矩阵;
将所述屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间,得到第一XYZ色彩数据;
将所述第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间,得到第一LMS色彩数据;
将所述第一LMS色彩数据与所述色坐标比值矩阵相乘,得到第二LMS色彩数据;
将所述第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间,得到第二XYZ色彩数据;
将所述第二XYZ数据转换到RGB色彩空间,得到所述显示环境RGB数据。
在一些可选的实施方式中,所述融合色温根据下式计算:
Tsource=alpha*(CCT2)+(1-alpha)*CCT1
其中,CCT1为拍摄环境色温,CCT2为显示环境色温,Tsource为融合色温,alpha为加权系数,alpha大于0小于1。
在一些可选的实施方式中,所述目标色温根据下式计算:
Ttarget=K1*log10(Tsource)-K2
其中,Tsource为融合色温,Ttarget为目标色温,K1、K2为常数。
在一些可选的实施方式中,所述计算所述目标色温对应的色坐标包括:
计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ:
其中,Ttarget为目标色温,C1为第一辐射常数,C1=3.7483×10-12W·cm2,C2为第二辐射常数,C2=1.4388cm+K,λ为可见光波长,以1nm为步进,在380-830nm的波长范围内逐一取值进行计算,得到所述普朗克黑体曲线;
根据所述普朗克黑体曲线Mbλ,计算色坐标(x0,y0,z0):
将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间,得到u0、v0:
u′=4(x0/((x0+15y0+3z0),u0=u′
v′=9y/((x0+15y0+3z0),v0=v′;
增大目标色温,Ttarget=Ttarget*(1+σ),将增大后的目标色温代入所述计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ至所述将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间进行计算,结果记为u1、v1,其中σ为常数,σ大于0小于1;
根据u1、v1、u0、v0计算目标色温对应的uv坐标:
du=u1-u0
dv=v1-v0
其中,Duv为常数,Duv大于0小于1;
根据所述目标色温对应的uv坐标计算所述目标色温对应的色坐标(xtarget,ytarget,ztarget):
u′=u
v′=1.5v
xtarget=9u′/(6u′-16v′+12)
ytarget=2uv′/(3u′-8v′+6)
ztarget=1-xtarget-ytarget。
在一些可选的实施方式中,所述方法还包括:
将显示环境RGB数据输出至屏幕进行显示。
本申请第四方面公开了一种计算机可读存储介质,包括计算机指令,当所述计算机指令在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行如第一方面或第二方面或第三方面所述的图像颜色还原方法。
本申请第五方面公开了一种显示装置,所述显示装置包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述显示装置执行如第一方面所述的图像颜色还原方法。
本申请第六方面公开了一种拍摄装置,所述拍摄装置包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述拍摄装置执行如第二方面所述的图像颜色还原方法。
本申请第七方面公开了一种电子设备,所述电子设备包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述电子设备执行如第三方面所述的图像颜色还原方法。
本申请第八方面公开了一种芯片系统,该芯片系统应用于电子设备;芯片系统包括接口电路和处理器;接口电路和处理器通过线路互联;接口电路用于从电子设备的存储器接收信号,并向处理器发送信号,信号包括存储器中存储的计算机指令;当处理器执行该计算机指令时,芯片系统执行如第一方面或第二方面或第三方面所述的图像颜色还原方法。
应当理解地,上述提供的第四方面所述的计算机可读存储介质、第五方面所述的显示装置、第六方面所述的拍摄装置、第七方面所述的电子设备及第八方面所述的芯片系统均与上述第一方面、第二方面、第三方面的方法对应,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
图1是本申请实施例公开的图像颜色还原方法的应用场景示意图。
图2是本申请实施例公开的图像颜色还原方法的流程图。
图3是图2中对屏幕色域RGB数据进行色适应变换的细化流程图。
图4是对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据的示意图。
图5是本申请实施例公开的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请中的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。应理解,本申请中除非另有说明,“/”表示或的意思。例如,A/B可以表示A或B。本申请中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系。例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B三种情况。“至少一个”是指一个或者多个。“多个”是指两个或多于两个。例如,a、b或c中的至少一个,可以表示:a,b,c,a和b,a和c,b和c,a、b和c七种情况。
为了更好地理解本申请实施例公开的图像颜色还原方法及相关设备,下面首先对本申请图像颜色还原方法的应用场景进行描述。
图1是本申请实施例公开的图像颜色还原方法的应用场景示意图。如图1所示,所述图像颜色还原方法应用于拍摄装置10和显示装置20。拍摄装置10包括图像传感器100、图像信号处理器(Image Signal Processor,ISP)101和色彩校正矩阵(Color CorrectionMatrix,CCM)102。显示装置11包括色彩管理系统(ColorManagement System,CMS)110和输出单元111。
图像传感器100用于将景物通过镜头(图1未示出)生成的光学图像进行光电转换,得到电信号,再对电信号进行模数转换,得到图像信号。图像传感器100可以是CCD(ChargeCouple Device,电荷耦合元件)传感器、CMOS(Complementary MetalOxideSemiconductor,互补式金属氧化半导体)传感器。
图像信号处理器101用于对图像传感器100输出的图像信号进行处理,例如进行黑电平补偿、镜头矫正、坏像素矫正、颜色插值、去噪等处理,得到传感器RGB数据。
色彩校正矩阵102用于根据显示装置20的屏幕色域信息,将传感器RGB数据转换到显示装置20的色域,得到屏幕色域RGB数据。
色彩管理系统110用于根据拍摄装置10的拍摄环境色温、显示装置11的显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标,对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
输出单元11用于将显示环境RGB数据输出至屏幕(图1未示出)进行显示。
本实施例中,拍摄装置10通过色彩校正矩阵102将传感器RGB数据转换到显示装置20的色域,色彩校正矩阵102独立于图像信号处理器101。在本申请的其他实施例中,色彩校正矩阵102可以包括在图像信号处理器101中。显示装置11也可以包括其他的色域转换单元,显示装置11通过其他的色域转换单元将传感器RGB数据转换到显示装置20的色域。
若拍摄装置10使用的色域与显示装置11的色域不一致,显示装置11不能真实还原图像,显示出来的图像与拍摄的图像相比会存在一定的色差。此外,拍摄装置10的拍摄环境色温、显示装置11的显示环境色温和屏幕色温对图像的颜色也有影响。本申请图像颜色还原方法在拍摄装置10中生成与显示装置11的色域一致的屏幕色域RGB数据,在显示装置11中根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,从而能够在显示装置11上还原图像拍摄时的真实颜色。
应当理解,若拍摄装置10能够默认生成的图像色域与显示装置11一致,则无需在拍摄装置10中进行色域转换,只需在显示装置11中进行色适应变换。
拍摄装置10可以是相机、网络摄像头,还可以是其他的拍摄设备。
显示装置20可以是LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)、OLED(OrganicLight-Emitting Diode,有机发光二极管)显示器,还可以是其他类型的显示器。
拍摄装置10和显示装置20可以配置在一个电子设备中,例如配置在手机、平板电脑、智能电视、穿戴式设备中。
拍摄装置10和显示装置20也可以是各自独立的设备,例如拍摄装置为独立的相机,显示装置为独立的显示器。
图2是本申请实施例公开的图像颜色还原方法的流程图。参阅图2所示,所述图像颜色还原方法包括如下步骤:
201,拍摄装置获取显示装置的屏幕色域信息。
色域表示彩色设备(如本申请中的拍摄装置、显示装置)可表现出来的色彩范围,色域包括,但不限于sRGB(standard Red Green Blue,标准RGB)色域、DCI-P3色域、AdobeRGB色域、AppleRGB色域等。
可以通过色彩分析仪(例如CA-310色彩分析仪)测量显示装置的屏幕色域信息。具体地,在显示装置的屏幕分别显示红色(red,R)、绿色(green,G)、蓝色(blue,B)、白色(white,W)图片,通过色彩分析仪分别测量显示装置显示红色、绿色、蓝色、白色图片时在XYZ色彩空间的色坐标(xr,yr,zr)、(xr,yg,zg)、(xb,yb,zb)、(xw,yw,zw)。其中,(xr,yr,zr)是红色的色坐标(即显示装置显示红色图片的色坐标),(xg,yg,zg)是绿色的色坐标(即显示装置显示绿色图片的色坐标),(xb,yb,zb)是蓝色的色坐标(即显示装置显示蓝色图片的色坐标),(xw,yw,zw)是白色的色坐标(即显示装置显示白色图片的色坐标)。(xr,yr,zr)、(xg,yg,zg)、(xb,yb,zb)、(xw,yw,zw)统称为显示装置的屏幕色域信息。每种颜色的色坐标包括x色坐标、y色坐标、z色坐标。屏幕色域信息中白色的色坐标(xw,yw,zw)代表屏幕色温。
XYZ色彩空间是CIE(Commission Internationale de L′Eclairage,国际照明委员会)定义的一个色彩空间。
可以在显示装置出厂前测量显示装置的屏幕色域信息。例如,显示装置配置在手机中,可以在手机出厂前测量手机中的显示装置的屏幕色域信息。
可以在显示设备使用一定时间之后,再次测量显示装置的屏幕色域信息。例如,当显示装置老化维修时,可以再次测量显示装置的屏幕色域信息。
显示装置的屏幕色域信息可以存储在显示设备中,拍摄装置从显示设备获取显示装置的屏幕色域信息,如图1所示。拍摄装置可以向显示装置发送色域信息请求,响应于色域信息请求,显示设备向拍摄装置返回显示装置的屏幕色域信息。
或者,显示装置的屏幕色域信息可以存储在拍摄设备中。例如,拍摄设备可以存储多个显示设备的屏幕色域信息,用户在显示装置上选择一个显示设备,显示装置根据用户选择的显示设备确定对应的屏幕色域信息。
显示装置的屏幕色域信息还可以存储在其他设备/位置,例如存储于预设服务器,或者存储于云端,拍摄装置从其他设备/位置获取显示装置的屏幕色域信息。
202,拍摄装置在图像拍摄过程中,采集拍摄环境色温,根据显示装置的屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据。
色温是光源的光谱特性,当光源的光谱分布和黑体辐射相同时,黑体辐射相对应的绝对温度称为光源的色温。一般而言,色温低时,图像会带有橘色的光;随着色温变高,图像变成带有白色的光;当色温再变高时,图像变成带有蓝色的光。
拍摄环境色温是显示装置拍摄图像时的环境光的色温。
拍摄装置可以包括色温传感器,拍摄装置在拍摄图像时通过拍摄装置上的色温传感器采集拍摄环境色温。
在本申请的一个实施例中,参阅图1所示,拍摄装置包括图像传感器、图像信号处理器和色彩校正矩阵。图像传感器将景物通过镜头生成的光学图像进行光电转换,得到电信号,再对电信号进行模数转换,得到图像信号。图像信号处理器对图像传感器输出的图像信号进行处理,得到传感器RGB数据。色彩校正矩阵根据显示装置的屏幕色域信息,将传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据。
拍摄装置通常会将传感器RGB数据转换到默认的色域,例如sRGB色域。在拍摄装置输出图像的色域与显示装置的色域不一致时,显示装置可能无法真实呈现拍摄装置所拍摄的图像的颜色。为了在显示装置上真实呈现图像的颜色,本申请在拍摄装置中将传感器RGB数据色域转换到显示装置的色域。
具体地,色彩校正矩阵根据显示装置的屏幕色域信息计算色域映射矩阵,根据色域映射矩阵将传感器RGB数据转换到显示装置的色域。
色域映射矩阵MPanel可以计算如下:
其中:
Yr=1
Zr=(1-xr-yr)=zr
Yg=1
Zg=(1-xg-yg)=zg
Yb=1
Zb=(1-xb-yb)=zb
Xw=xw,Yw=yw,Zw=zw
(Xr,Yr,Zr)为(xr,yr,zr)对应的三刺激值,(Xg,Yg,Zg)为(xg,yg,zg)对应的三刺激值、(Xb,Yb,Zb)为(xb,yb,zb)对应的三刺激值、(Xw,Yw,Zw)为(xw,yw,zw)对应的三刺激值。三刺激值包括X刺激值、Y刺激值和Z刺激值。白色的色坐标(xw,yw,zw)等于白色的三刺激值(Xw,Yw,Zw)。
三刺激值是CIE颜色系统的三个基本值,CIE颜色系统采用想象的X、Y、Z三种基色,所有的X、Y和Z值都是正的。
将传感器RGB数据与色域映射矩阵相乘,即可得到屏幕色域RGB数据。
在本申请的一个实施例中,显示装置的色域为DCI-P3色域,对应的色域映射矩阵MPanel为
203,拍摄装置将拍摄环境色温和屏幕色域RGB数据发送给显示装置。
例如,拍摄装置将拍摄环境色温和转换到DCI-P3色域的屏幕色域RGB数据发送给显示装置。
204,显示装置采集显示环境色温。
显示环境色温是指显示装置显示图像(即用户通过显示装置观看图像)时的环境光的色温。
显示装置可以包括色温传感器,显示装置通过显示装置上的色温传感器采集显示环境色温。
应当理解,若拍摄设备和显示设备配置在同一电子设备中,可以采用电子设备上同一色温传感器采集拍摄环境色温和显示环境色温。
205,显示装置根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标,对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
色温会影响用户的人眼观感,为了复现拍摄图像时的人眼观看效果,需要考虑拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色温(屏幕色域信息中白色的色坐标代表屏幕色温),以达到精准还原图像颜色的效果。色适应是人类视觉系统适应场景色彩变化的能力。根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标进行色适应变换,可以改变不同色温条件下图像的色彩,提高了图像颜色的还原精度,以实现在不同的观看环境下获得拍摄时的视觉效果。
图3提供了本申请的一个实施例中对屏幕色域RGB数据进行色适应变换的具体流程。
在本申请的其他实施例中,可以通过其他的色适应变换方法,例如通过VonKries、Fairchild或CMCCAT2000色适应变换模型对屏幕色域RGB数据进行色适应变换。
206,显示装置将显示环境RGB数据输出至屏幕进行显示。
例如,显示装置包括LCD屏幕,显示装置将显示环境RGB数据输出至显示装置的LCD屏幕进行显示。屏幕根据显示环境RGB数据显示对应的图像。
本申请在拍摄装置上生成与显示装置的色域一致的屏幕色域RGB数据,在显示装置上根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色温对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,从而能够还原拍摄时图像的真实颜色,提高了图像颜色的还原精度,实现在不同的观看环境下获得拍摄时的视觉效果。
图3是图2中显示装置对屏幕色域RGB数据进行色适应变换的细化流程图。
301,对拍摄环境色温和显示环境色温进行融合处理,得到融合色温。
在本申请的一个实施例中,可以对拍摄环境色温和显示环境色温进行加权求和,得到融合色温。
例如,根据下式对拍摄环境色温和显示环境色温进行加权求和:
Tsource=alpha*(CCT2)+(1-alpha)*CCT1
其中,CCT1表示拍摄环境色温,CCT2表示显示环境色温,Tsource表示融合色温,alpha为加权系数(即权重),alpha大于0小于1。
应当理解,可以采用其他的融合方法对拍摄环境色温和显示环境色温进行融合处理。
302,将融合色温映射为目标色温。
例如,可以根据下式将融合色温Tsource映射为目标色温Ttarget:
Ttarget=K1*log10(Tsource)-K2
其中,Tsource表示融合色温,Ttarget表示目标色温,K1、K2为常数。K1、K2可以根据实验获得。在一具体实施例中,K1的取值是4279.29,K2的取值是6388.41。
应当理解,可以采用其他的映射方法将融合色温映射为目标色温。
303,计算目标色温对应的色坐标。
在本申请的一个实施例中,可以根据下述方法计算目标色温对应的色坐标:
(1)计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ:
其中,C1为第一辐射常数,C1=3.7483×10-1W·cm2(瓦+平方厘米),C2为第二辐射常数,C2=1.4388cm·K(厘米+开尔文)。
λ为可见光波长,以1nm(纳米)为步进,在380-830nm的波长范围内逐一取值进行计算,得到目标色温的普朗克黑体曲线,得到的普朗克黑体曲线包括451(即830-380+1)个采样值。
(2)根据目标色温的普朗克黑体曲线,计算色坐标(x0,y0,z0):
(3)将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间,得到u0、v0。
u′=4(x0/((x0+15y0+3z0),u0=u′
v′=9y/((x0+15y0+3z0),v0=v′
(4)增大目标色温,Ttarget=Ttarget*(1+σ),将增大后的目标色温代入(1)-(3)进行计算,结果记为u1、v1,σ为常数,σ大于0小于1。在本申请的一个实施例中,σ取值为0.01。
(5)根据u1、v1、u0、v0计算目标色温对应的uv坐标:
du=u1-u0
dv=v1-v0
Duv为常数(Duv表示目标色温与普朗克黑体曲线之间的距离),Duv大于0小于1。在本申请的一个实施例中,Duv取值为0.003。
(6)根据目标色温对应的uv坐标计算目标色温对应的色坐标:
u′=u
v′=1.5v
xtarget=9u′/(6u′-16v′+12)
ytarget=2uv′/(3u′-8v′+6)
ztarget=1-xtarget-ytarget
304,计算目标色温对应的色坐标与显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标的色坐标比值矩阵。
例如,目标色温对应的色坐标为(xtarget,ytarget,ztarget),显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标为(xw,yw,zw),色坐标比值矩阵为:
305,将屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间,得到第一XYZ色彩数据。
XYZ色彩空间是由人眼的三种锥体的响应表示的颜色空间。
屏幕色域RGB数据在RGB色彩空间,将屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间就是将屏幕色域RGB数据从RGB色彩空间转换到XYZ色彩空间。
可以获取RGB色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵,将屏幕色域RGB数据乘以RGB色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵,得到第一XYZ色彩数据。在本申请的一个实施例中,RGB色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵等于显示装置的色域映射矩阵,例如等于:
将屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间可以参考现有技术,此处不再赘述。
306,将第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间,得到第一LMS色彩数据。
LMS色彩空间是由人眼的三种锥体的响应表示的颜色空间。
可以获取XYZ色彩空间到LMS色彩空间的转换矩阵,将第一XYZ色彩数据乘以XYZ色彩空间到LMS色彩空间的转换矩阵,得到第一LMS色彩数据。
在本申请的一个实施例中,第二转换矩阵等于:
将第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间可以参考现有技术,此处不再赘述。
307,将第一LMS色彩数据与色坐标比值矩阵相乘,得到第二LMS色彩数据。
308,将第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间,得到第二XYZ色彩数据。
可以获取LMS色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵,将第二LMS色彩数据乘以LMS色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵,得到第二XYZ色彩数据。
LMS色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵就是XYZ色彩空间到LMS色彩空间的转换矩阵的逆矩阵。
在本申请的一个实施例中,LMS色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵等于:
将第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间可以参考现有技术,此处不再赘述。
309,将第二XYZ数据转换到RGB色彩空间,得到显示环境RGB数据。
可以获取XYZ色彩空间到RGB色彩空间的转换矩阵,将第二XYZ色彩数据乘以XYZ色彩空间到RGB色彩空间的转换矩阵,得到显示环境RGB数据。
XYZ色彩空间到RGB色彩空间的转换矩阵就是RGB色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵的逆矩阵。
在本申请的一个实施例中,XYZ色彩空间到RGB色彩空间的转换矩阵等于:
将第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间可以参考现有技术,此处不再赘述。
将RGB色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵记为MRGB2X,XYZ色彩空间到LMS色彩空间的转换矩阵MXYZ2LMS,将色坐标比值矩阵记为S,将LMS色彩空间到XYZ色彩空间的转换矩阵记为MLMS2XYZ,将XYZ色彩空间到RGB色彩空间的转换矩阵记为MXYZ2RGB,则从屏幕色域RGB数据到显示环境RGB数据的转换矩阵M为:
M=MRG*MXYZ2LMS*S*MLMS2XYZ*MXYZ2RGB
将屏幕色域RGB数据与转换矩阵M相乘,即可得到显示环境RGB数据。
图4是对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据的示意图。
如图4所示,本申请根据拍摄环境色温、显示环境色温、屏幕色温进行色温运算(参见图3中301-304),得到色坐标比值矩阵(即目标色温对应的色坐标和显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标的比值),根据色坐标比值对输入RGB数据(即屏幕色域RGB数据)进行色适应变换,得到输出RGB数据(即显示环境RGB数据)。屏幕色温用屏幕色域信息中白色的色坐标表示。
图5是本申请公开的电子设备(可以是拍摄装置或显示装置,或者是包含拍摄装置和显示装置的电子设备)的结构示意图。如图5所示,所述电子设备50包括一个或多个处理器501和存储器502。处理器501、存储器502通过一个或多个通信总线503连接。存储器502用于存储一个或多个计算机程序504。一个或多个计算机程序504被配置为被该处理器501执行。该一个或多个计算机程序504包括指令,上述指令可以用于执行上述实施例中电子设备(如手机)执行的各个步骤,以实现在电子设备中的图像颜色还原功能。
本实施例还提供一种计算机存储介质,该计算机存储介质中存储有计算机指令,当该计算机指令在电子设备上运行时,使得电子设备执行上述相关方法步骤实现上述实施例中的图像颜色还原方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在电子设备上运行时,使得电子设备执行上述相关步骤,以实现上述实施例中的图像颜色还原方法。
另外,本申请的实施例还提供一种装置,这个装置具体可以是芯片,组件或模块,该装置可包括相连的处理器和存储器;其中,存储器用于存储计算机执行指令,当装置运行时,处理器可执行存储器存储的计算机执行指令,以使芯片执行上述各方法实施例中的图像颜色还原方法。
其中,本实施例提供的电子设备、计算机存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,该模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
该作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种图像颜色还原方法,应用于显示装置,其特征在于,所述方法包括:
接收拍摄装置生成的屏幕色域RGB数据;
获取所述拍摄装置拍摄图像时的拍摄环境色温、所述显示装置的显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标;
根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
2.如权利要求1所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述拍摄装置根据所述屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域,得到所述屏幕色域RGB数据。
3.如权利要求1所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换包括:
对所述拍摄环境色温和所述显示环境色温进行融合处理,得到融合色温;
将所述融合色温映射为目标色温;
计算所述目标色温对应的色坐标;
计算所述目标色温对应的色坐标和所述屏幕色域信息中白色的色坐标的色坐标比值矩阵;
将所述屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间,得到第一XYZ色彩数据;
将所述第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间,得到第一LMS色彩数据;
将所述第一LMS色彩数据与所述色坐标比值矩阵相乘,得到第二LMS色彩数据;
将所述第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间,得到第二XYZ色彩数据;
将所述第二XYZ数据转换到RGB色彩空间,得到所述显示环境RGB数据。
4.如权利要求3所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述融合色温根据下式计算:
Tsource=alpha*(CCT2)+(1-alpha)*CCT1
其中,CCT1为拍摄环境色温,CCT2为显示环境色温,Tsource为融合色温,alpha为加权系数,alpha大于0小于1。
5.如权利要求3所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述目标色温根据下式计算:
Ttarget=K1*log10(Tsource)-K2
其中,Tsource为融合色温,Ttarget为目标色温,K1、K2为常数。
6.如权利要求3所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述计算所述目标色温对应的色坐标包括:
计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ:
其中,Ttarget为目标色温,C1为第一辐射常数,C1=3.7483×10-12W+cm2,C2为第二辐射常数,C2=1.4388cm+K,λ为可见光波长,以1nm为步进,在380-830nm的波长范围内逐一取值进行计算,得到所述普朗克黑体曲线;
根据所述普朗克黑体曲线Mbλ,计算色坐标(x0,y0,z0):
将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间,得到u0、v0:
u′=4(x0/((x0+15y0+3z0),u0=u′
v′=9y/((x0+15y0+3z0),v0=v′;
增大目标色温,Ttarget=Ttarget*(1+σ),将增大后的目标色温代入所述计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ至所述将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间进行计算,结果记为u1、v1,其中σ为常数,σ大于0小于1;
根据u1、v1、u0、v0计算目标色温对应的uv坐标:
du=u1-u0
dv=v1-v0
其中,Duv为常数,Duv大于0小于1;
根据所述目标色温对应的uv坐标计算所述目标色温对应的色坐标(xtarget,ytarget,ztarget):
u′=u
v′=1.5v
xtarget=9u′/(6u′-16v′+12)
ytarget=2uv′/(3u′-8v′+6)
ztarget=1-xtarget-ytarget。
7.如权利要求1至6中任一项所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述方法还包括:
将显示环境RGB数据输出至屏幕进行显示。
8.一种图像颜色还原方法,应用于拍摄装置,其特征在于,所述方法包括:
获取显示装置的屏幕色域信息;
采集所述拍摄装置拍摄图像时的拍摄环境色温;
根据所述屏幕色域信息,将所述拍摄装置拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据;
将所述拍摄环境色温和所述屏幕色域RGB数据发送给所述显示装置。
9.如权利要求8所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述显示装置根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
10.如权利要求8所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述根据所述屏幕色域信息,将所述拍摄装置拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域包括:
根据所述屏幕色域信息计算色域映射矩阵;
根据所述色域映射矩阵将所述传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域。
12.一种图像颜色还原方法,应用于电子设备,所述电子设备包括拍摄装置和显示装置,其特征在于,所述方法包括:
所述拍摄装置获取显示装置的屏幕色域信息;
所述拍摄装置在图像拍摄过程中,采集拍摄环境色温,根据所述屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据;
所述拍摄装置将拍摄环境色温和屏幕色域RGB数据发送给显示装置;
所述显示装置采集显示环境色温;
所述显示装置根据拍摄环境色温、显示环境色温和屏幕色域信息中白色的色坐标,对屏幕色域RGB数据进行色适应变换,得到显示环境RGB数据。
13.如权利要求12所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述根据显示装置的屏幕色域信息,将拍摄图像时获得的传感器RGB数据转换到显示装置的色域,得到屏幕色域RGB数据包括:
根据所述屏幕色域信息计算色域映射矩阵;
根据所述色域映射矩阵将所述传感器RGB数据转换到所述显示装置的色域。
15.如权利要求12所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述根据所述拍摄环境色温、所述显示环境色温和所述显示装置的屏幕色域信息中白色的色坐标,对所述屏幕色域RGB数据进行色适应变换包括:
对所述拍摄环境色温和所述显示环境色温进行融合处理,得到融合色温;
将所述融合色温映射为目标色温;
计算所述目标色温对应的色坐标;
计算所述目标色温对应的色坐标和所述屏幕色域信息中白色的色坐标的色坐标比值矩阵;
将所述屏幕色域RGB数据转换到XYZ色彩空间,得到第一XYZ色彩数据;
将所述第一XYZ色彩数据转换到LMS色彩空间,得到第一LMS色彩数据;
将所述第一LMS色彩数据与所述色坐标比值矩阵相乘,得到第二LMS色彩数据;
将所述第二LMS色彩数据转换到XYZ色彩空间,得到第二XYZ色彩数据;
将所述第二XYZ数据转换到RGB色彩空间,得到所述显示环境RGB数据。
16.如权利要求15所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述融合色温根据下式计算:
Tsource=alpha*(CCT2)+(1-alpha)*CCT1
其中,CCT1为拍摄环境色温,CCT2为显示环境色温,Tsource为融合色温,alpha为加权系数,alpha大于0小于1。
17.如权利要求15所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述目标色温根据下式计算:
Ttarget=K1*log10(Tsource)-K2
其中,Tsource为融合色温,Ttarget为目标色温,K1、K2为常数。
18.如权利要求15所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述计算所述目标色温对应的色坐标包括:
计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ:
其中,Ttarget为目标色温,C1为第一辐射常数,C1=3.7483×10-12W+cm2,C2为第二辐射常数,C2=1.4388cm+K,λ为可见光波长,以1nm为步进,在380-830nm的波长范围内逐一取值进行计算,得到所述普朗克黑体曲线;
根据所述普朗克黑体曲线Mbλ,计算色坐标(x0,y0,z0):
将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间,得到u0、v0:
u′=4(x0/((x0+15y0+3z0),u0=u′
v′=9y/((x0+15y0+3z0),v0=v′;
增大目标色温,Ttarget=Ttarget*(1+σ),将增大后的目标色温代入所述计算目标色温的普朗克黑体曲线Mbλ至所述将色坐标(x0,y0,z0)转换到CIE 1960色彩空间进行计算,结果记为u1、v1,其中σ为常数,σ大于0小于1;
根据u1、v1、u0、v0计算目标色温对应的uv坐标:
du=u1-u0
dv=v1-v0
其中,Duv为常数,Duv大于0小于1;
根据所述目标色温对应的uv坐标计算所述目标色温对应的色坐标(xtarget,ytarget,ztarget):
u′=u
v′=1.5v
xtarget=9u′/(6u′-16v′+12)
ytarget=2uv′/(3u′-8v′+6)
ztarget=1-xtarget-ytarget。
19.如权利要求12至18中任一项所述的图像颜色还原方法,其特征在于,所述方法还包括:
将显示环境RGB数据输出至屏幕进行显示。
20.一种计算机可读存储介质,其特征在于,包括计算机指令,当所述计算机指令在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行如权利要求1至7中任一项所述的图像颜色还原方法、或执行如权利要求8至11中任一项所述的图像颜色还原方法、或执行如权利要求12至19中任一项所述的图像颜色还原方法。
21.一种显示装置,其特征在于,所述显示装置包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述显示装置执行如权利要求1至7中任一项所述的图像颜色还原方法。
22.一种拍摄装置,其特征在于,所述拍摄装置包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述拍摄装置执行如权利要求8至11中任一项所述的图像颜色还原方法。
23.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括处理器和存储器,所述存储器,用于存储指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,使得所述电子设备执行如权利要求12至19中任一项所述的图像颜色还原方法。
24.一种芯片系统,该芯片系统应用于电子设备;芯片系统包括接口电路和处理器;接口电路和处理器通过线路互联;接口电路用于从电子设备的存储器接收信号,并向处理器发送信号,信号包括存储器中存储的计算机指令;当处理器执行该计算机指令时,芯片系统执行如权利要求1至7中任一项所述的图像颜色还原方法、或执行如权利要求8至11中任一项所述的图像颜色还原方法、或执行如权利要求12至19中任一项所述的图像颜色还原方法。
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