CN1217168C - 用于计算色温的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在彩色显示系统中使用的用于计算色温的装置和方法。该用于计算色温的装置包括一色温选择部分，用于选择与从一变换表输入的一维色度最邻近的一左色温和一右色温，该表将色度变换为色温；一距离计算部分，用于分别计算所选择的左色温和输入的一维色度之间的距离以及所选择的右色温和输入的一维色度之间的距离；和一色温计算部分，用于计算相应于根据所计算的距离的比所输入的一维色度的色温。由于该颜色计算是按照一维级别计算的，所以该装置和方法可以使用少量的硬件来实现。

Description

用于计算色温的装置和方法

                       技术领域

本发明涉及用于计算色温的装置和方法，更具体地说是涉及通过使用一维色度坐标来计算色温的装置和方法。本申请基于2001年3月10日提交的韩国专利申请No.2001-12431，这里引用该申请作为参照。

                       背景技术

色温是来自一完全热辐射的光的温度，它是以Kelvin(开氏绝对温度)单位(K)计量的。当观看一物体时，由观看者所察觉到的整体色调依据该照明的特性而改变。例如，在白炽灯光下，一物体呈现微红色，而在日光下，相同的物体比在白炽灯下呈现更加偏蓝色。这意味着，较高的色温导致偏蓝色，而较低的色温导致偏微红色。因为颜色与色温紧密相关，所以为了改变颜色需要改变色温。

为了真实地通过视觉向观看者传送信息，在许多装置中广泛使用彩色显示系统。这样的装置例如包括TV、DTV、薄膜晶体管(TFT)监视器、彩色打印机、数字照相机、放映机和移动电话。由于彩色显示系统的视觉特性，需要精确地计算相关的色温。当光源的颜色是相同时，以Kelvin单位(K)计量的一光源的相关色温是一黑体的温度。换句话说，该相关色温是由Kelvin标度(标准比较计量值)所表示的光源的波长。

色模型用于颜色分类，并且还根据如像色调、饱和度、色度、亮度和辉度来限制颜色。另外，色模型还用于匹配，并且同时对于必须在视频或网上处理的彩色图像的对象来说是有价值的资源。色模型包括RGB模型、HSB/HSL模型、Munsell彩色系统和CIE彩色模型。CIE彩色模型是由用来制定照明标准的组织“照明国际委员会”(InternationalCommission on Illumination)来决定的。该CIE彩色模型包括CIEXYZ，CIELUV和CIELAB彩色模型。CIEXYZ彩色模型使用按照XYZ表示的正三基色激励值来表示颜色。该CIEXYZ彩色模型使用一色度图。

常规情况下，色温是由使用CIEXYZ彩色模型的X和Y轴的二维色温计算方法来计算的。

现在，将在下面参照图1和2说明用于计算该色温的常规方法。

用于计算色温的常规方法的描述是基于Gunter Wyszeck和W.S.Stiles的“Color Science：Concepts and methodes，quantitativedade and formule，2nd edition，pp.225-229&p.828，1982”。根据计算色温的该常规方法，该光源的色温是通过选择更接于相应于该光源的二维色度坐标的一等温线而得到的。该等温线是表示相对于所选择光源的色温值的线。因此，从该输入图像的RGB色度坐标计算CIE 1931图的二维色度坐标，换句话说，输入XY色度坐标(X_s，Y_s)，(步骤S110)。

然后，XY色度坐标(X_s，Y_s)被转换为CIE 1960 UCS图的二维色度坐标(后面称之为UV色度坐标)(U_s，V_s)(步骤S120)。该UV色度坐标(U_s，V_s)是由下面的数学表达式1计算的：

[式1]

$U_s=\frac{4X_s}{-2X_s+12Y_s+3},V_s=\frac{6Y_s}{-2X_s+12Y_s+3}$

在从CIE 1960 UCS图的UV色度坐标计算UV色度坐标值(U_s，V_s)之后，选择最邻近于该UV色度坐标(U_s，V_s)的二条等温线(步骤S130)。

接下来，得到所选择的UV色度坐标(U_s，V_s)和该二条等温线之间的距离(d_i，d_i+1)(步骤S140)。距离d_i是由下面的数学表达式2计算的：

[式2]

$d_i=\frac{(V_s-V_i)-t_i(U_s-U_i)}{{(1+t_i^2)}^{1/2}}$

这里，值U_s和V_s是相应于输入图像的UV色度坐标。

值U_i和V_i是在具有t_i斜度的第(i)条等温线上的UV色度坐标。

如图2所示，如果由式2所计算的该距离比d_i/d_i+1为负，则所输入的色度坐标(U_s，V_s)位于i＝j和i＝j+1的二条等温线之间。

接着，从在步骤S140中所计算的二个距离值(d_j，d_j+1)计算一相关的色温T_c(步骤S150)。该相应于所输入的UV色度坐标(U_s，V_s)的相关的色温可以由二个假设来得到。一个假设是假设在二个所选择的色温T_j，T_j+1之间的普郎克轨迹(PL)可以由一具有在二条所选择的等温线A和B的交叉点为中心的圆弧替代。另一假设是假设该相关色温是沿该圆弧的距离的线性函数。其结果，得到如下的数学表达式：

[式3]

$T_c=[\frac{1}{T_j}+\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2}(\frac{1}{T_{j+1}}-\frac{1}{T_j}){]}^{-1}$

这里，θ₁和θ₂是在通过二条等温线T_j，T_j+1和UV坐标(U_s，V_s)之后与等温线A和B的交点相交的相关等温线之间的角度。对于由θ_i/θ_i+1＝sinθ_i/sinθ_i+1表示式表示的具有小角度θ₁和θ₂的相邻的等温线，得到如下的第四个数学表达式：

[式4]

$T_c=[\frac{1}{T_j}+\frac{d_j}{d_j-d_{j+1}}(\frac{1}{T_{j+1}}-\frac{1}{T_j}){]}^{-1}$

如上所述，用于计算二维色温的常规方法是复杂的，并且还需要使用UV色度坐标的二维计算器来建立硬件。在该硬件的建立期间考虑到相关的色温T_c的精度，还需要平方根计算器以计算该距离d_j。另外，还需要比较器、乘法器和除法器等以确定该输入值的范围。结果，按硬件层次建立用于检测二维色温的常规方法其实用价值很低并且其尺寸和成本的利用价值也很低。

                       发明内容

本发明是要克服相关技术中存在的上述问题，因此本发明的目的是提供一种用于容易地计算色温的装置和方法。

上述目的是通过根据本发明的一优选实施例的一用于计算色温的装置来实现的，该装置包括一色温选择部分，用于选择最邻近于从一转换表输入的一维色度的一左色度和一右色度，该转换表将色度转换为色温；一距离计算部分，用于分别计算作为所选择的右色度和输入的一维色度之间的距离的第一距离以及作为所选择的左色度和输入的一维色度之间的距离的第二距离；和用于计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率，其中，所述左色温和所述右色温分别由所述转换表从所述左色度和右色度转换而来。一色温计算部分，用于计算相应于一维色度的色温，其中，所述计算的色温是所述变化率和所述第一比率的乘积与所述右色温相加的结果，或者是把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果。最好是，一维色度是CIEXYZ坐标的X坐标。

上述目的还通过根据本发明的一彩色显示系统来实现，该彩色显示系统包括一将色度变换为色温的表；一色度检测部分，用于检测来自输入的图像数据的色度并且以一维级别输出所检测的色度；一色温选择部分，用于选择来自该表的最邻近于该一维色度的左和右色度；一距离计算部分，用于计算作为所选择的右色度和一维色度之间的距离的第一距离，以及计算作为所选择的左色度和一维色度之间的距离的第二距离，和用于计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率，其中，所述左色温和所述右色温分别由所述转换表从所述左色度和右色度转换而来；和一色温计算部分，用于计算相应于一维色度的色温，其中，所述计算的色温是所述变化率和所述第一比率的乘积与所述右色温相加的结果，或者是把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果；一色温转换部分，用于将输入的图像数据的色度转换为所计算的色温；和一显示部分，用于显示具有该所转换的色温的图像。

上述目的还通过根据本发明的一用于计算色温的方法来实现的，该方法包括有步骤：输入一维色度；选择最邻近于从色度-色温变换表输入的一维色度的左和右色度，和根据把色度转换成色温的所述转换表选择相应的左色温和右色温；计算作为所选择的右色度和输入的一维色度之间的距离的第一距离以及作为所选择的左色度和输入的一维色度之间的距离的第二距离；和计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率；和计算作为所述变化率和所述第一比率的乘积与所述右色温相加的结果或是作为把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果的相应于所输入的一维色度的色温。

                      附图说明

本发明的上述目的和特征通过参照附图对本发明的优选实施例的详细说明将更加清楚。

图1的流程图说明用于计算色温的常规方法；

图2示出了图1的色温计算方法；

图3的框图示出了根据本发明的用于计算色温的装置；

图4是图3的详细框图；

图5的流程图说明根据本发明的用于计算色温的方法；

图6说明用于计算图5的色温的方法；和

图7的框图给出了根据本发明的具有色温计算装置的彩色显示系统的构成。

                      具体实施方式

下面将参照附图根据本发明的优选实施例作详细说明。其中相同的部件由相同的标号表示。

首先，将参照图3说明根据本发明的优选实施例的用于计算色温的装置200。

根据本发明的优选实施例的色温计算装置200包括一邻近色度选择部分210，一距离计算部分230，和一色温计算部分250。

邻近色度选择部分210选择最邻近于从具有色度和色温的变换的表中输入的一维色度的左和右色温。距离计算部分230分别计算由该距离计算部分230所选择的左和右色温和所输入的一维色度之间的差(为了说明方便起见，后面称之为“距离”)。色温计算部分250计算相应于根据所计算的距离的比而输入的一维色度的色温。

接下来，将参照图4来说明根据本发明的优选实施例的色温计算装置200的一个例子。

邻近色度选择部分210包括色度和色温的变换的色度相关表210a。色度相关表210a的色度和色温之间的关系越紧密，使得对色温的计算可变得更精确。邻近色度选择部分210选择更邻近于从色度相关表210a输入的一维色度值的左色度X_a和右色度X_a+1。当左和右色度X_a和X_a+1被选择时，如图6所示，从该色度相关表210a中确定分别相应于左和右色度X_a和X_a+1的左色温T_a和右色温T_a+1。

距离计算部分230通过下述数学表达式5分别计算所选择的左色度X_a和输入的色度X_i之间的距离d2，以及所选择的右色度X_a+1和输入的色度X_i之间的距离d1：

[式5]

d1＝X_a+1-X_i，

d2＝X_I-X_a

另外，距离计算部分230通过下面的数学表达式6计算距离的比(R1或R2)。

虽然本实施例使用了右色度X_a+1和输入的色度X_i之间的距离d1用来得到如图4所示的距离的比，另一方面，也可以使用左色度X_a和输入的色度X_i之间的距离d2。此外，虽然在本实施例中作为例子与除法器230e一起使用了三个加法器230a、230b和230c以得到距离的比R1，但是也可以作各种变化。

[式6]

$R1=\frac{d1}{d1+d2}$

或者，

$R2=\frac{d2}{d1+d2}$

另外，距离计算部分230通过下面的数学表达式7计算左色温T_a和右色温T_a+1的变化率(ΔT)。

[式7]

ΔT＝T_a-T_a+1

色温计算部分250通过利用由距离计算部分230所计算的距离的比R1和色温的变化率ΔΔT来计算相应于所输入的色度X_i的色温T₀。

在本实施例中，色温计算部分250包括一乘法器250a和一加法器250b，同时也可作任何适当的变化。

[式8]

T₀＝T_a+1+ΔT×R1

或者，

T₀＝T_a-ΔT×R2

与第一优选实施例有少许的不同，该色温还可以通过使用图6所示的关系得到，即，通过选择最邻近于从色度相关表210a输入的一维色度X_i左和右色温来得到。

根据本发明的用于计算色温的方法将在下面参照图5和6来说明。

该色温计算方法包括有一维色度输入步骤(S210)，邻近色温选择步骤(S230)，距离计算步骤(S250)，和色温计算步骤(S270)。

在一维色度输入步骤(S210)中，输入到色温计算装置的一图像的一维色度X_i被输入。邻近色温选择步骤(S230)选择最邻近于从色度相关表210a输入的色度X_i的左和右色温。当左和右色度X_a和X_a+1被选择时，从色度相关表210a确定分别相应于左和右色度X_a和X_a+1的左色温T_a和右色温T_a+1。

虽然在本实施例中选择了邻近于所输入的一维色度的色温，但是作为替代也可以选择邻近色度。

距离计算步骤(S250)分别计算所选择的左色度X_a和输入的色度X_i之间的距离d2以及右色度X_a+1和输入的色度X_i之间的距离d1。在S250中，利用所计算的距离d1，d2计算距离的比R1或R2。

色温计算步骤(S270)计算相应于所计算的距离d1，d2和所选择的初始和结束色温T_a，T_a+1的色温。色温计算步骤(S270)包括色温变比率计算子步骤(S270a)和输出色温计算子步骤(S270b)。

色温变化率计算子步骤(S270a)计算从所确定的左和右色温T_a，T_a+1色温的变化率(ΔT)。输出色温计算子步骤(S270b)从距离的比R1或R2和色温的变化率(ΔT)而得到相应于输入色度X_i的色温T₀。也就是，通过将色温的变化率(ΔT)加到左色温T_a或右色温T_a+1/从左色温T_a或右色温T_a+1减去色温的变化率(ΔT)，而计算相应于输入色度X_i的最后输出色温T₀。

下面将参照图7说明根据本发明的具有色温计算装置200的彩色显示系统300。

彩色显示系统300包括色度检测部分310、色度-色温变换表320、邻近色度选择部分325、距离计算部分330、色温计算部分340、色温转换部分350和显示部分360。

色度检测部分310将输入图像数据的RGB色度坐标转换为CIE XYZ坐标，并且检测来自输入图像数据的一维色度X_i。如果该输入图像数据是以CIE XYZ坐标表示的，则仅检测一维色度。

邻近色度选择部分325选择最邻近于从色度-色温变换表320所检测的色度X_i的左和右色度X_a，X_a+1。

距离计算部分330分别计算所选择的左色度X_a和所检测的色度X_i之间以及所选择的右色度X_a+1和所检测的色度X_i之间的距离d1，d2。另外，距离计算部分330计算距离的比R1或R2。该距离计算部分330计算左色温T_a和右色温T_a+1的变化率(ΔT)。

色温计算部分340计算相应于根据距离的比所检测的色度X_I的色温T₀。

按照所计算R1或R2，色温转换部分350将所输入的图像数据的色度转换为色温T₀。然后在显示部分360显示具有被转换的色温的图像数据。

虽然在本发明的该优选实施例中使用了CIE XYZ坐标的X坐标，该X坐标清楚地示出了色度坐标和色温之间的关系，但是也可以使用其它的坐标。

在根据本发明的用于计算彩色显示系统的色温的装置和方法中，因为该色温是以一维级别计算的，所以该装置和方法易于按时硬件层次实现。另外，因为色温可以通过所以少量的硬件可靠地获得，所以该装置和方法满足了观看各种颜色的需求。其结果，改进了实用性、使用和扩展性。

虽然描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当了解本发明并不限于所描述的优选实施例，在由所附权利要求所确定的本发明的精神和范围之内可作各种的变化和修改。

Claims (4)

1.一种用于计算色温的装置，包括：

一色温选择部分，用于选择最邻近于从一转换表输入的一维色度的一左色度和一右色度，该转换表将色度转换为色温；

一距离计算部分，用于分别计算作为所选择的右色度和输入的一维色度之间的距离的第一距离以及作为所选择的左色度和输入的一维色度之间的距离的第二距离；和用于计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率，其中，所述左色温和所述右色温分别由所述转换表从所述左色度和右色度转换而来；

一色温计算部分，用于计算相应于一维色度的色温，其中，所述计算的色温是把所述变化率和所述第一比率的乘积和所述右色温相加的结果，或者是把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果。

2.如权利要求1的用于计算色温的装置，其中一维色度是国际照明委员会CIE XYZ坐标的一坐标。

3.一种彩色显示系统，包括：

一将色度变换为色温的表；

一色度检测部分，用于检测来自输入的图像数据的色度并且以一维级别输出所检测的色度；

一色温选择部分，用于选择来自该表的最邻近于该一维色度的左和右色度；

一距离计算部分，用于计算是所选择的右色度和一维色度之间的距离的第一距离，以及计算所选择的左色度和一维色度之间的距离的第二距离，和用于计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率，其中，所述左色温和所述右色温分别由所述转换表从所述左色度和右色度转换而来；和

一色温计算部分，用于计算相应于一维色度的色温，其中，所述计算的色温是所述变化率和所述第一比率的乘积与所述右色温相加的结果，或者是把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果；

一色温转换部分，用于将输入的图像数据的色度转换为所计算的色温；和

一显示部分，用于显示具有该所转换的色温的图像。

4.一种用于计算色温的方法，包括有步骤：

a)输入一维色度；

b)选择最邻近于从色度-色温变换表输入的一维色度的左和右色度，和根据把色度转换成色温的所述转换表选择相应的左色温和右色温；

c)计算作为所选择的右色度和输入的一维色度之间的距离的第一距离以及作为所选择的左色度和输入的一维色度之间的距离的第二距离；和计算作为所述第一距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第一比率，以及计算作为所述第二距离除以所述第一和第二距离的和的结果的第二比率，和用于计算作为从左色温减去右色温的结果的变化率；和

d)计算作为所述变化率和所述第一比率的乘积与所述右色温相加的结果或作为把所述变化率和所述第二比率的乘积从所述左色温减去的结果的相应于所输入的一维色度的色温。

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