CN1252991C - 改变图像亮度的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了改变图像亮度的方法和设备。改变图像亮度的方法包括：获取亮度级增加率，其中，亮度级增加率按照确定色域，表示三个输入色成分，即第一、第二和第三色成分的亮度将增加的程度；利用亮度级增加率定标输入色成分和确把定标结果确定为输入色成分的增加值；利用增加值获取第四色成分值；和利用第四色成分值和增加值，获取其亮度相对于输入色成分的亮度增加了的输出色成分。

Description

改变图像亮度的方法和设备

技术领域

本发明涉及图像处理器，尤其涉及在保持图像色调和饱和度的同时，调整图像亮度的方法和设备。

背景技术

由于像液晶显示器(LCD)、硅基底液晶(LCoS)、或数字微型镜器件(DMD)那样的微型显示器，或像等离子体显示板(PDP)那样的彩色显示器广泛用于计算机监视器或电视机，它们的市场份额越来越大。大功率灯泡或大功率电极已经应用在显示器中，以便把显示屏的输出光强度增加到大于阴极射线管的输出光强度。

为了无需使用大功率灯泡或大功率电极，就可以增加输出图像的亮度，人们已经开发出四色显示器，在四色显示器中，把任意色成分(下文称之为第四色成分)加入称为第一到第三色成分的三种传统色成分中。第四色成分可以通过让显示器中灯泡的光束穿过第四色成分的滤色器(下文称之为第四滤色器)或用第四滤色器反射光束获得。当第四滤色器是白色滤色器时，可以增加显示器的亮度，因此，不需要使用大功率灯泡或大功率电极。可选地，如果第四滤色器是任意颜色滤色器时，那么，可以提高在相应色域内表示颜色的能力，因此，可以在显示器中表示高质量的颜色。由此可见，有必要从三个色成分中提取第四色成分，从而提供第四色成分。

颁发给德克萨斯仪器公司(Texas Instruments Incorporated)的美国专利第5,233,385号(发明名称：白光增强色场序制投影(White LightEnhanced Color Field Sequential Projection))公开了增加输出图像的亮度的传统技术之一。在这种方法中，把白色滤色器加入红色、绿色、和蓝色(R、G和B)滤色器中。然后，通过场序制(field sequential)方法，可以提高与白色滤色器部分的幅度成比例的输出图像的亮度，在场序制方法中，在空间上把生成颜色的滤色器部分四等分或在时间上把视频帧四等分之后，把白色滤色器部分或白光帧加入R、G和B滤色器中。然而，尽管这种方法可以提高显示器中输出图像的亮度，但是，由于输出图像亮度的增加是借助于非彩色成分实现的，它可以降低输出图像的像素的原饱和度。

还存在另一种改变图像亮度的传统技术，即，颁发给Canon KabushikiKaisha(日本佳能公司)的美国专利第5,929,943号(发明名称：提取白色成分数据的图像处理设备(Image Processing Apparatus Which ExtractsWhite Component Data))公开的技术。根据这种方法，当红色、绿色、蓝色和白色在二进制液晶显示器中被确定为像素单元时，从每个R、G和B数据中提取的和经过半色调处理的白色成分被传送到R、G和B滤色器和白色显示点。这种方法通过非线性转换输入R、G和B数据当中的最小值，生成白色成分。换句话说，非线性模型对应于伽玛系数(gamma)、偏移、和比例。简而言之，这种方法加强了可能要施加在每个像素上的传统场序制方法的白色成分，和按照预定模型确定有多少白色成分施加到像素上。但是，这种方法没有考虑到保持输出图像的原饱和度和防止彩色图像因施加在图像像素上的白色成分数量的增加而消色的任何措施。因此，当增加输出图像的亮度时，不可能保持图像的饱和度。

发明内容

本发明的目的是提供一种在保持图像色调和饱和度的同时，可以增加图像亮度的、改变图像亮度的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在实施上述方法时，改变图像亮度的设备。

根据本发明的一个方面，提供了改变图像亮度的方法。所述改变图像亮度的方法包括：确定由两个或更多个区域组成的色域中，三个输入色成分所属的区域，并根据确定的区域计算亮度级增加率(level incremental rate)，其中，亮度级增加率表示三个输入色成分，即，第一、第二和第三色成分的亮度将按照第四色成分所属的色域增加的程度；利用亮度级增加率改变输入色成分的比例，和把改变比例的结果确定为输入色成分的增加值；利用增加值获取第四色成分值；和利用第四色成分值和增加值，获取其亮度相对于输入色成分的亮度增加了的输出色成分。这里，亮度级增加率不大于第一预定值。

根据本发明的另一个方面，提供了改变图像亮度的设备。所述设备包括：区域确定单元，用于确定四色色域中，三个输入色成分所属的区域，并且输出确定结果，作为第一控制信号；增加率计算器，用于利用可用光通量增加率和三个输入色成分，响应第一控制信号，计算亮度级增加率，其中，亮度级增加率对应于从外部输入的三个输入色成分，即第一、第二和第三色成分的亮度将增加的程度；增加值计算器，用于根据从增加率计算器输入的亮度级增加率，改变三个输入色成分的比例，和输出改变比例的结果作为输入色成分的增加值；第四色成分值计算器，用于利用从增加值计算器输入的增加值，计算第四色成分值，和输出第四色成分值；和输出色成分计算器，利用增加值和第四色成分值，计算其亮度相对于三个输入色成分的亮度增加了的输出色成分，和输出输出色成分。

附图说明

通过参照附图，对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其它方面和优点将更加清楚，在附图中：

图1是在三维色空间中显示三个输入色成分，即第一到第三色成分(例如，R、G和B)的图形；

图2是在利用R、G和W的二维空间中显示第一到第四色成分，例如，R、G、B和W的图形；

图3是在利用R、G和W的二维空间中显示第一到第四色成分，例如，R、G、B和W的另一个图形；

图4是根据本发明改变图像亮度的方法的流程图；

图5是如图4所示的、改变图像亮度的方法的步骤10和12的另一个优选实施例的流程图；

图6是如图4所示的、改变图像亮度的方法的步骤10和12的另一个优选实施例的流程图；

图7是如图4所示的、改变图像亮度的方法的步骤16的优选实施例的流程图；

图8是如图4所示的、改变图像亮度的方法的步骤18的优选实施例的流程图；

图9是根据本发明改变图像亮度的设备的方块图；

图10是根据本发明的、如图9所示的区域确定单元的优选实施例的方块图；

图11是根据本发明的、如图9所示的增加率计算器的优选实施例的方块图；

图12是根据本发明的、如图9所示的区域确定单元的另一个优选实施例的方块图；

图13是根据本发明的、如图9所示的增加率计算器的另一个优选实施例的方块图；

图14是根据本发明的、如图9所示的增加值计算器的方块图；

图15是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器的方块图；

图16是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器的另一个优选

实施例的方块图；

图17是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器的另一个优选

实施例的方块图；

图18是根据本发明的、如图9所示的输出色成分计算器的优选实施例的方块图；和

图19是根据本发明的、如图9所示的输出色成分计算器的另一个优选实施例的方块图。

具体实施方式

从现在开始，参照附图更详细地描述根据本发明改变图像亮度的方法和设备。

图1是在三维色空间中显示三个输入色成分，即第一到第三色成分，例如，R、G和B的图形，和图2是在利用R、G和W的二维空间中显示第一到第四色成分，例如，R、G、B和W(这里，W代表第四色成分)的图形。在图2中，X-轴对应于R和Wr之和，其中，Wr是在由R、G和B轴构成的三维色空间中把W投影在R-轴上的结果。Y-轴对应于G和Wg之和，其中，Wg是在由R、G和B轴构成的三维色空间中把W投影在G-轴上的结果。例如，第四色成分W可以用R、G和B的矢量和来表示，和可以通过W＝{Wr，Wg，Wb}来定义。这里Wb表示在R、G和B轴的三维色空间中把W投影在B-轴上的结果。

为了在保持图像饱和度的同时，自由地改变图像的亮度，根据本发明改变图像亮度的方法和设备采用了四色处理方法。两个任意色信号C₁和C₂之和可以通过如下方程表示成色信号的两个矢量的标积：

C₃(mag₃，Uvec₃)＝C₁(mag₁，Uvec₁)DotC₂(mag₂，Uvec₂)        ...(1)

这里，C_i(1≤i≤3)表示色信号，mag_i表示色信号的幅度，Uvec_i表示色信号的方向矢量，和Dot表示标积。

在图1中，为了增加图像的输入色信号C₁的光通量，将第四色信号C₂与输入色信号C₁相混合，从而生成混合色C₃。混合色C₃含有与输入色信号C₁的方向矢量不同的方向矢量。由于输入色信号C₁随光通量的增加而改变，需要把混合色C₃校正成含有与原始输入色信号C₁相同的矢量。具体地说，为了获取目标矢量C_T，它与输入图像的输入色信号C₁的方向矢量相同和具有增强亮度，第四色信号C₂和补偿矢量成分C₄的标积可以通过如下方程表示：

C_T(mag_T，Uvec_T)＝C₁(mag₁，Uvec₁)Dot{C₂(mag₂，Uvec₂)DotC₄(mag₄，Uvec₄)}  ...(2)补偿矢量成分C₄的幅度(mag₄)和方向矢量(Uvec₄)分别是输入色信号C₁的幅度(mag₁)和方向矢量(Uvec₁)，分别是第四色信号C₂的幅度(mag₂)和方向矢量(Uvec₂)。因此，如果输入色信号C₁的幅度(mag₁)或方向矢量(Uvec₁)，或者第四色信号C₂的幅度(mag₂)或方向矢量(Uvec₂)发生改变，那么，补偿矢量成分C₄的幅度(mag₄)和方向矢量(Uvec₄)也发生改变。

这里，方程(2)几乎不可能是用四种颜色自然表示输入图像C₁的颜色的充分条件。因此，第四色成分的值必须在考虑了图2所示的色域之后来确定，理由是第四色域不是如具有R、G和B色空间的立方体所表示的色域，而是如具有多达10个面的多面体表示的色域。

假设如图2所示，输入色域被表示成正方形Org-R′-F-G′，输出色域被表示成六边形Org-G′-A-D-B-R′。这里，三角形G′-G″-A和B-R′-R″的内部不能用色成分表示。

在图2中，当被乘以常数值时，在保持它们的方向矢量的同时，可以提高正方形Org-R′-F-G′内部每个输入色成分的幅度。但是，当把色成分与常数值相乘时，随着色成分的幅度增加之后，色成分从正方形Org-R′-F-G′的内部移动到正方形Org-R′-F-G′的外部，具有增加幅度的色成分可以被映射到色空间的外部。

因此，为了在保持输入色成分的方向矢量的同时，增加可能范围内四边形Org-R′-F-G′中输入色成分的亮度，有必要与四边形Org-A′-F-B′中的颜色分离地处理三角形Org′-G′-A′和Org-R′-B′中的颜色。另外，有必要根据相应颜色的成分比或坐标调整相应颜色的增加率或数量，以便使三角形Org′-G′-A′和Org-R′-B′内部颜色的增加量存在于可以表示的可能色范围中。

正方形Org-A′-F-B′的边长与正方形A-D-B-F的边长之比依第四色成分的输出光通量与第一到第三色成分的输出光通量，即R、G和B成分的输出光通量之比L_s而定。下文将把L_S称为光通量增加率。正方形Org-A′-F-B′是通过R、G和B成分的输出光通量所表示的色域，而正方形A-D-B-F是通过第四色成分的输出量所表示的色域。两个三角形Org′-G′-A′和Org-R′-B′是通过第四色成分和R、G和B成分的混合色所表示的色域。光通量增加率L_S可以通过如下方程来表示：

L_S＝{L_{S_r}，L_{S_g}，L_{S_b}}

$L_{S\_r}=\frac{E_{W\_r}}{E_r+E_g+E_b},L_{S\_g}=\frac{E_{W\_g}}{E_r+E_g+E_b}{L}_{S\_b}=,\frac{E_{W\_b}}{E_r+E_g+E_b}...\left(3\right)$

这里，光能量增加率L_S可以用R、G和B成分每一个的光通量增加率L_{S_r}、L_{S_g}和L_{S_b}来表示，从现在开始将它们称为分光通量增加率。E_r、E_g、E_b和E_w分别表示从显示器输出的R信道、G信道、B信道和第四色信道的光强度。E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}分别表示可以用三个色成分，例如，R、G和B成分对第四色信道的输出光强度E_W进行矢量分解获得的R、G和B成分的光强度。例如，让我们假设从显示器输出的R、G和B信道的输出光强度是100，即，E_r＝E_g＝E_b＝100，和用三个色成分对第四色信道的输出光强度E_W进行矢量分解获得的、通过第四信道输出的光束的R、G和B成分各自的光强度E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}分别是40、50和60。那么，R、G和B成分的分光强度增加率L_{S_r}、L_{S_g}和L_{S_b}分别变成0.4、0.5和0.6。在这种情况下，参照图2，正方形Org-R′-F-B′的线段Org-R′的长度与正方形A-D-B-F的线段F-B的长度之比是1∶0.4，和线段Org-G′的长度与线段F-A的长度之比是1∶0.5。

图3是在利用R、G和W的二维空间中显示四种色成分，例如，R、G、B和W的图形。

如果第四色信道的R、G和B成分各自的分解强度E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}彼此不同，那么，线段F-B的长度，图2的W_r不同于线段F-A的长度，W_g，和第四色成分可能所属的色域的形状也许是不同的。图3是显示第四色成分可能所属的色域的各种形状的二维图。

从现在开始，参照附图，描述根据本发明改变图像亮度的方法。

图4是根据本发明改变图像亮度的方法的流程图，它包括在步骤10到14中，利用根据输入色成分所属的色域获得的亮度级增加率，定标输入色成分，和在步骤16到18中，利用增加值R₂、G₂和B₂，获取第四色成分值和输出色成分。

参照图4，在步骤10中，在图2所示的色域内确定包括第一到第三色成分的三个输入色成分所属的区域。这里，三个输入色成分是通常用在图像处理中和可以表示成R、G和B，或亮度Y、和色差信号CrCb的色信号。可选地，三个输入色成分可以表示亮度Y和色差信号I和Q，或者色度、亮度和饱和度(HLS)。可选地，三个输入色成分可以表示成Commission Internationalede I′Eclairge采用的亮度Y和色差信号CIELAB和CIELUV。为了有助于了解本发明，从现在开始，让我们假设三个输入色成分表示成R、G和B。

在步骤10之后，在步骤12中，根据输入色成分R₀、G₀和B₀所属的色域，获取亮度级增加率S₁。这里，亮度级增加率S₁表示某个色域中输入色成分R₀、G₀和B₀每一个的亮度将增加的程度。根据本发明，输入色成分R₀、G₀和B₀所属的色域和输入色成分亮度将增加的数量可以在考虑了光通量增加率L_S之后确定。这里，光通量增加率L_S可以通过方程(3)确定，或者可以被设置在任意值上，例如，被设置成1。可选地，光通量增加率L_S可以被事先设置在可以改变的预定值上。

图5是根据本发明的、如图4所示的步骤10和12的优选实施例的流程图，它包括在步骤30和32中确定输入色成分属于哪一个区域，和在步骤34到38中获取亮度级增加率。

根据本发明的实施例，在步骤30中，含有输入色成分R₀、G₀和B₀的输入矢量的延长线的交点(R₃，G₃，B₃)和输入色成分R₀、G₀和B₀所属的区域(输入色域)的边界，即，正方形Org-R′-F-G′的相应边可以从如下方程中获得：

$R_3=\frac{k_1}{M_1}\×R_0,G_3=\frac{k_1}{M_1}{\×G}_0,B_3=\frac{k_1}{M_1}{\×B}_0,...\left(4\right)$

这里，M₁表示输入色成分R₀、G₀和B₀当中的最大值，和k₁指的是在输入色成分R₀、G₀和B₀的亮度的可能范围中的最大值。例如，k₁可以是255。交点(R₃，G₃，B₃)可以存在于图2所示的线段G′-F或F-R′上。如果输入色成分R₀、G₀和B₀对应于点Q，那么，交点(R₃，G₃，B₃)对应于点K。

在步骤30之后，在步骤32中，确定交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的至少一个是否小于第一阈值。根据本发明，第一阈值可以通过如下方程表示：

$\mathrm{First\; threshold\; value}=\frac{k_1}{1+k_3}...\left(5\right)$

这里，K₃是由方程(3)定义的分光通量增加率L_{S_r}、L_{S_g}和L_{S_b}当中的最大或最小值，在下文中将称它为可用光通量增加率。例如，如果可用光通量增加率K₃是1，和k₁＝255，那么，第一阈值可以是127。这里，如果交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的至少一个小于第一阈值，那么，输入色成分R₀、G₀和B₀属于不是固定空间的第一比例空间，换句话说，它们属于图2所示的三角形Org-G′-A′和Org-R′-B′。但是，如果交点(R₃，G₃，B₃)的坐标没有一个小于第一阈值，那么，输入色成分R₀、G₀和B₀属于固定空间的第二比例空间，换句话说，它们属于图2所示的正方形Org-A′-F-B′。

如果交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的至少一个被认为小于第一阈值，那么，如下列方程所示，在步骤36中，从交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的每一个中减去交点(R₃，G₃，B₃)的坐标当中的最小值与可用光通量增加率K₃相乘的结果：

R₄＝R₃-K₃×Min(R₃，G₃，B₃)

G₄＝G₃-K₃×Min(R₃，G₃，B₃)

B₄＝B₃-K₃×Min(R₃，G₃，B₃)                  ...(6)

这里，R₄、G₄和B₄表示相减结果，和Min(R₃，G₃，B₃)表示R₃、G₃和B₃当中的最小值。

在步骤36之后，如方程(7)所示，将输入色成分R₀、G₀和B₀的任何一个的最大亮度值k₁除以R₄、G₄和B₄当中的最大值。在步骤38中把相除结果确定为亮度级增加率S₁，然后，方法继续前进到步骤14。

$S_1=\frac{k_1}{\mathrm{Max}(R_4,G_4,B_4)}...\left(7\right)$

这里，Max(R₄，G₄，B₄)表示R₄、G₄和B₄当中的最大值。

但是，如果交点(R₃，G₃，B₃)的坐标没有一个小于第一阈值，那么，在步骤34中第一预定值被确定为亮度级增加率S₁，然后，方法继续前进到步骤14。这里，第一预定值K₄是1与可用光通量增加率K₃之和。这里，可用光通量增加率K₃是预定值，和第一预定值K₄事先得到确定。这里，亮度级增加率不大于第一预定值。

图6是根据本发明的、如图4所示的步骤10和12的另一个实施例的流程图，它包括在步骤50到54中确定输入色成分所属的区域和在步骤56和58中获取亮度级增加率。

根据本发明的另一个实施例，在步骤50中提取输入色成分R₀、G₀和B₀当中的最大值M1和最小值M2。在步骤50之后，在步骤52中，从最大值M1中减去最小值M2与K₄相乘的结果。在步骤52之后，在步骤54中确定相减结果是否大于第二阈值。例如，第二阈值可以是0。这里，相减结果大于第二阈值，输入色成分R₀、G₀和B₀属于第一比例空间。但是，如果相减结果不大于第二阈值，那么，输入色成分R₀、G₀和B₀属于第二比例空间。

如果相减结果被认为大于第二阈值，那么，在步骤56中，通过如下方程(8)计算相减结果(M1-K₃M2)与最大值M1的比值，并且把计算的比值确定为亮度级增加率S₁，然后，方法继续前进到步骤14。

$S_1=\frac{M1}{M1-K_3\×M2}...\left(8\right)$

但是，如果从最大值M1中减去最小值M2与K₄之积的结果不大于第二阈值，那么，在步骤58中，第二预定值被确定为亮度级增加率S₁，然后，方法继续前进到步骤14。这里，第二预定值是与输入色成分R₀、G₀和B₀无关地确定的，并且等于第一预定值K₄。

当输入色成分R₀、G₀和B₀属于第一比例空间时，根据输入色成分R₀、G₀和B₀获取亮度级增加率S₁。另一方面，当输入色成分R₀、G₀和B₀属于第二比例空间时，与输入色成分R₀、G₀和B₀无关地获取亮度级增加率S₁。

根据本发明，如图4所示的改变图像亮度的方法可以不包括步骤10，在这种情况下，在步骤12中根据第四色成分值所属的色域获取亮度级增加率。

在步骤12之后，利用亮度级增加率S₁定标输入色成分R₀、G₀和B₀，和在步骤14中把定标的结果确定为输入色成分R₀、G₀和B₀的增加值R₂、G₂和B₂。

根据本发明的实施例，在步骤12之后，如方程(9)所示，将输入色成分R₀、G₀和B₀与亮度级增加率S₁相乘，和把相乘结果确定为增加值R₂、G₂和B₂。然后，方法继续前进到步骤16。

R₂＝S₁×R₀

G₂＝S₁×G₀

B₂＝S₁×B₀                   ...(9)

因此，当输入色成分R₀、G₀和B₀属于第二比例空间时，通过如方程(9)所示，将输入色成分R₀、G₀和B₀与亮度级增加率S₁相乘，在保持输入色成分R₀、G₀和B₀每一个的方向矢量的同时，可以增加输入色成分R₀、G₀和B₀每一个的幅度。例如，在利用上面方程(9)的情况中，与输入色成分R₀、G₀和B₀相对应的、如图2所示的点P变成与增加值R₂、G₂和B₂相对应的点P′。

另一方面，如果输入色成分R₀、G₀和B₀属于第一比例空间，那么，利用输入色成分的矢量与输入彩色区域的边界的交点IP₁和输入色成分R₀、G₀和B₀的矢量与输出彩色区域的边界的交点IP₂，可以从方程(10)中获得亮度级增加率S₁。这里，沿着输入色成分R₀、G₀和B₀的矢量方向的延长线穿过交点IP₁和交点IP₂。

$S_1\frac{{\mathrm{IP}}_2}{{\mathrm{IP}}_1}...\left(10\right)$

这里，参照图2，交点IP₁对应于点K(R₃，G₃，B₃)和交点IP₂对应于点H。根据方程(10)，亮度级增加率S₁依线段Org-H的长度与线段Org-K的长度之比而定。如图2所示，线段K-K′和线段R′-B具有相同的斜率。因此，与交点IP₂相对应的线段Org-H的长度与与交点IP₁相对应的线段Org-K的长度之比与线段Org-R′的长度与线段Org-K′的长度之比相同。这里，点K′对应于(R₄，G₄，B₄)。当输入色成分R₀、G₀和B₀对应于点Q时，可以将点Q与亮度级增加率S₁相乘获得输出色域中的点Q″。

为了计算亮度级增加率S₁，可以用点J和J′取代点K′。如图2所示，线段K-K′和R′-B与线段Q-J′具有相同的斜率。因此，线段Org-H的长度与线段Org-K的长度之比与线段Org-J的长度与线段Org-J′的长度之比相同。这里，点J对应于方程(8)中的M1，和J′对应于方程(8)中的M1-K₃M2。当输入色成分R₀、G₀和B₀对应于点Q时，可以将点Q与亮度级增加率S₁相乘获得输出色域中的点Q″。

同时，参照方程(9)，在步骤14中获得的增加值R₂、G₂和B₂是增加输入色成分R₀、G₀和B₀的亮度的结果，这意味着增加值R₂、G₂和B₂实际上包括了第四色成分。在步骤14之后，在步骤16中利用增加值R₂、G₂和B₂获取第四色成分的值W_out。下面描述根据本发明的步骤16的实施例。

图7是根据本发明的、图4所示的步骤16的实施例16A的流程图，它包括在步骤90中，把与增加值R₂、G₂和B₂相关的某个值确定为第四色成分的值W_out，和在步骤92和94中，取决于它是否大于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，更新第四色成分值W_out。

在步骤14之后，在步骤90中，把与增加值R₂、G₂和B₂相关的某个值W_m确定为第四色成分的值W_out。这里，某个值W_m可以是增加值R₂、G₂和B₂当中的最小值或加权最小值。可选地，某个值W_m可以是从增加值R₂、G₂和B₂当中的最大值(例如，在K₄＝1的情况下，最大值为511)中减去输入色成分R₀、G₀和B₀任何一个的亮度的可能范围(例如，255)中的最大值(例如，255)的结果。可选地，某个值W_m可以是增加值R₂、G₂和B₂当中的最小值与从增加值R₂、G₂和B₂当中的最大值中减去输入色成分R₀、G₀和B₀任何一个的亮度的可能范围中的最大值的结果的平均值。与增加值R₂、G₂和B₂相关的某个值W_m可以通过如下方程定义：

$W_m=\frac{(a_1{M}_8+a_2{M}_9)}{a_3}...\left(11\right)$

这里，M_g对应于增加值R₂、G₂和B₂当中的最小值，和M₉对应于从增加值R₂、G₂和B₂当中的最大值中减去输入色成分R₀、G₀和B₀任何一个的亮度的可能范围中的最大值的结果。系数a₁、a₂和a₃对应于权重。

在步骤90之后，在步骤92中，确定第四色成分值W_out是否大于第三阈值。这里，第三阈值是第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，并且通过可用光通量增加率K₃确定。

如果第四色成分值W_out不大于第三阈值，那么，方法继续前进到步骤18。但是，如果第四色成分值W_out大于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，即第三阈值，那么，在步骤94中，用第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，更新第四色成分值，然后，方法继续前进到步骤18。例如，如果K₃＝1，那么，第三阈值等于255。

在步骤16之后，在步骤18中，利用第四色成分值W_out和增加值R₂、G₂和B₂获取与增加输入色成分R₀、G₀和B₀的亮度的结果相对应的输出色成分R_out、G_out和B_out。

根据本发明的实施例，如果在步骤16之后，从三个输入色成分R₀、G₀和B₀中获取的第四色成分与显示在第四色信道上的第四色成分相同，那么，在步骤18中，如下列方程(12)所示，从增加值R₂、G₂和B₂中减去第四色成分值W_out，并且把相减结果确定为输出色成分R_out、G_out和B_out。

R_out＝R₂-W_out

G_out＝G₂-W_out

B_out＝B₂-W_out               ...(12)

方程(12)表示在输入色成分R₀、G₀和B₀的混合比R_a、G_a和B_a相同的情况下的输出色成分R_out、G_out和B_out。

但是，当从三个输入色成分R₀、G₀和B₀中获得的第四色成分与显示在第四色信道上的第四色成分不同，而是任意色成分时，换句话说，当通过第四色信道输出的光束的三个输入色成分R₀、G₀和B₀的光强度E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}的至少一个与其它的不同时，可以对根据本发明的、如图4所示的步骤18的另一个实施例作如下说明。这里，E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}是通过用三个输入色成分R₀、G₀和B₀分解通过第四色信道输出的光束的强度E_W获得的。

图8是根据本发明的、如图4所示的步骤18的另一个实施例18A的流程图，它包括在步骤110和112中从增加值R₂、G₂和B₂中减去混合比R_a、G_a和B_a与第四色成分值W_out相乘的结果。

在步骤16之后，利用三个输入色成分R₀、G₀和B₀矢量分解通过第四色信道输出的光束的强度E_W。然后，在步骤110中，将从E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}与E_{W_r}、E_{W_g}和E_{W_b}当中的最大值或最小值之比中获得的混合比R_a、G_a和B_a与第四色成分值W_out相乘。这里，混合比R_a、G_a和B_a可以通过下列方程来定义：

$R_a=b_1\frac{E_{W\_r}}{F(E_{W\_r},E_{W\_g},E_{W\_b})}$

$G_a=b_2\frac{E_{W\_g}}{F(E_{W\_r},E_{W\_g},E_{W\_b})}$

$B_a=b_3\frac{E_{W\_b}}{F(E_{W\_r},E_{W\_g},E_{W\_b})}...\left(13\right)$

这里，F(a，b，c)指的是a、b和c当中的最大值或最小值，和系数b₁、b₂和b₃是权重。

在步骤110之后，在步骤112中，从增加值R₂、G₂和B₂中减去在步骤110中进行相乘的结果，并且，把相减结果确定为输出色成分R_out、G_out和B_out。按照本发明的图8的实施例18A获得的输出色成分R_out、G_out和B_out可以通过下列方程来表示：

R_out＝R₂-W_out×R_a

G_out＝G₂-W_out×G_a

B_out＝B₂-W_out×B_a            ...(14)

从现在开始，参照附图，更详细地描述执行根据本发明改变图像亮度的方法的、改变图像亮度的设备的结构和操作。

图9是根据本发明的改变图像亮度的设备的方块图。改变图像亮度的设备包括区域确定单元140、增加率计算器142、增加值计算器144、第四色成分值计算器146、和输出色成分计算器148。

区域确定单元140确定图2所示的色域的各个颜色区域中，通过输入端IN1从外部输入的三个输入色成分R₀、G₀和B₀所属的区域，然后把确定结果作为第一控制信号C1，输出到增加率计算器142，以便执行图4所示的步骤10。区域确定单元140可以根据通过输入端IN1从外部输入的可用光通量增加率K₃，确定输入色成分R₀、G₀和B₀所属的区域。

增加率计算器142响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，利用通过输入端IN1输入的输入色成分R₀、G₀和B₀计算亮度级增加率S₁，并且把计算结果S₁输出到增加值计算器144，以后执行图4所示的步骤12。这里，增加率计算器142可以根据可用光通量增加率K₃，计算亮度级增加率S₁。

从现在开始，描述如图9所示的区域确定单元140和增加率计算器142的实施例的结构和操作。

图10是根据本发明的区域确定单元140的优选实施例140A的方块图。

参照图10，区域确定单元140A包括交点计算器160和第一比较器162。

交点计算器160计算代表输入色成分R₀、G₀和B₀的输入矢量与基于通过输入端IN2从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀的色域的边界的交点(R₃，G₃，B₃)，和把交点输出到第一比较器162，以便执行图5所示的步骤30。可以通过输出端OUT2把交点(R₃，G₃，B₃)输出到增加率计算器142。

交点计算器160包括第一最大值提取器170、第一除法器172、和第一乘法器172。这里，第一最大值提取器170从通过输入端IN2输入的输入色成分R₀、G₀和B₀当中提取最大值，并且把提取的最大值输出到第一除法器172。第一除法器172将输入色成分R₀、G₀和B₀任何一个的亮度的可能范围中的最大值k₁除以从第一最大值提取器170输入的最大值，并且把相除结果输出到第一乘法器174。第一乘法器174将从第一除法器170输入的相除结果乘以输入色成分R₀、G₀和B₀，并且输出相乘结果，作为交点(R₃，G₃，B₃)。简而言之，交点计算器160计算通过方程(3)定义的交点。

第一比较器162将从交点计算器160输入的交点(R₃，G₃，B₃)与第一阈值相比较，并且把比较结果作为第一控制信号C1，输出到增加率计算器142，以便执行步骤32。

图11是根据本发明的、如图9所示的增加率计算器142的优选实施例142A的方块图。增加率计算器142A包括第一最小值提取器190、第二乘法器191、第一减法器192、第二最大值提取器194、第二除法器196、和第一旁路单元198。

参照图11，第一最小值提取器190、第二乘法器191和第一减法器192执行由方程(6)表示的、如图5所示的步骤36。这里，第一最小值提取器190响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，从通过输入端IN3输入的交点(R₃，G₃，B₃)的坐标当中提取最小值，并且把提取的最小值输出到第二乘法器191。第一最小值提取器190可以从图10所示的区域确定单元140，例如，交点计算器160接收交点(R₃，G₃，B₃)。可选地，第一最小值提取器190可以利用通过输入端IN3从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀，计算交点(R₃，G₃，B₃)。只有当响应第一控制信号C1，交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的至少一个被确定为小于第一阈值时，第一最小值提取器190才从交点(R₃，G₃，B₃)的坐标当中，提取最小值。换句话说，当通过第一控制信号C1察觉到交点(R₃，G₃，B₃)的坐标没有一个小于第一阈值时，第一最小值提取器190不从交点(R₃，G₃，B₃)的坐标当中，提取最小值。第二乘法器191将从第一最小值提取器190输入的最小值乘以从外部输入的可用光通量增加率K₃，并且把相乘结果输出到第一减法器192。第一减法器192从交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的每一个中减去第二乘法器191的输出，并且把相减结果输出到第二最大值提取器194。

如果可用光通量增加率K₃被设置成1，那么，图11所示的增加率计算器142A可以不包括第二乘法器191，在这种情况下，第一减法器192从交点(R₃，G₃，B₃)的坐标的每一个中减去从第一最小值提取器190输入的最小值，并且把相减结果输出到第二最大值提取器194。

图11所示的第二最大值提取器194和第二除法器196执行由方程(7)表示的、如图5所示的步骤38。这里，第二最大值提取器194从第一减法器192的输出R₄、G₄和B₄当中提取最大值，并且把提取的最大值输出到第二除法器196。第二除法器196将输入色成分R₀、G₀和B₀任何一个的亮度的可能范围中的最大值k₁除以从第二最大值提取器194输入的最大值，并且，通过输出端OUT3，把相除结果作为亮度级增加率S₁输出到增加值计算器144。

第一旁路单元198响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，通过输出端OUT4输出第一预定值，作为亮度级增加率S₁，以便执行步骤34例如，当通过第一控制信号C1察觉到交点(R₃，G₃，B₃)的坐标没有一个小于第一阈值时，第一旁路单元198通过输出端OUT4输出第一预定值，作为亮度级增加率S₁。

图12是根据本发明的、如图9所示的区域确定单元140的另一个优选实施例140B的方块图。区域确定单元140B包括第三最大值提取器210、第二最小值提取器212、第三乘法器214、第二减法器216、和第二比较器218。

图12所示的区域确定单元140B执行图6所示的步骤50到54。具体地说，第三最大值提取器210从通过输入端IN4从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀当中提取最大值M1，和第二最小值提取器212从输入色成分R₀、G₀和B₀当中提取最小值M2，以便执行图6所示的步骤50。配备第三乘法器214和第二减法器216是为了执行图6所示的步骤52。这里，第三乘法器214将从第二最小值提取器212输入的最小值M2与第一预定值K₄相乘，并且把相乘结果输出到第二减法器216。第二减法器216将从第三最大值提取器210输入的最大值M1与第三乘法器214的输出相减，并且把相减结果输出到第二比较器218。第二比较器218将从第二减法器216输入的相减结果与第二阈值相比较，并且把比较结果作为第一控制信号C1，输出到增加率计算器142，以便执行步骤54。

图13是根据本发明的、如图9所示的增加率计算器142的另一个优选实施例142B的方块图。增加率计算器142B包括第四乘法器231、第三减法器230、第三除法器232、和第二旁路单元234。

配备第四乘法器231、第三减法器230、第三除法器232是为了执行由方程(8)表示的、图6所示的步骤56。这里，第四乘法器231将从区域确定单元140输入的最小值M2与从外部输入的可用光通量增加率K₃相乘，并且把相乘结果输出到第三减法器230。第三减法器230响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，从最大值M1中减去第四乘法器的输出，并且把相减结果输出到第三除法器232。这里，最大值M1和最小值M2可以从图9的区域确定单元140，例如，分别从图12所示的第三最大值提取器210和第二最小值提取器输入到第三减法器230。可选地，最大值M1和最小值M2可以由增加率计算器142从通过输入端IN1从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀中生成，然后，输入到第三减法器230。

当可用光通量增加率K₃被设置成1时，图13所示的增加率计算器142B无需包括第四乘法器231，在这种情况下，第三减法器230响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，从最大值M1中减去最小值M2，并且把相减结果输出到第三除法器232。

第三除法器232将输入色成分R₀、G₀和B₀当中的最大值M1除以第三减法器230的输出，并且通过输出端OUT5，把相除结果作为亮度级增加率S₁输出到增加值计算器144。执行步骤58的第二旁路单元234响应从区域确定单元140输入的第一控制信号C1，通过输出端OUT6把第二预定值K₄作为亮度级增加率S₁输出到增加值计算器144。例如，当通过第一控制信号C1察觉到从最大值M1中减去最小值M2与K₄之积的结果不大于第二阈值时，通过输出端OUT6把第二预定值K₄作为亮度级增加率S₁，输出到增加值计算器144。

如图9所示的改变图像亮度的设备可以不包括区域确定单元140，在这种情况下，增加率计算器142利用可用光通量增加率K₃和通过输入端IN1输入的输入色成分，计算亮度级增加率S₁，以便执行步骤12。

为了执行图4所示的步骤14，增加值计算器144根据从增加率计算器142输入的亮度级增加率S₁，定标通过输入端IN1从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀，并且把定标结果作为输入色成分R₀、G₀和B₀的增加值R₂、G₂和B₂，输出到第四色成分值计算器146。

图14是根据本发明的、如图9所示的增加值计算器144的优选实施例144A的方块图。增加值计算器144A包括第五乘法器250。

第五乘法器250将通过输入端IN5从增加率计算器142输入的亮度级增加率S₁与通过输入端IN6从外部输入的输入色成分R₀、G₀和B₀的每一个相乘，并且输出相乘结果，作为增加值R₂、G₂和B₂。换句话说，增加值计算器144A的第五乘法器250像方程(9)所示的那样，计算增加值R₂、G₂和B₂。

为了执行步骤16，第四色成分值计算器146利用从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂，计算第四色成分值W_out，并且把第四色成分值W_out输出到输出色成分计算器148。

图15是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器146的实施例146A的方块图。图15所示的第四色成分值计算器146A包括第三最小值提取器280、第三比较器282、第一更新单元284、和第三旁路单元286。

为了执行图7所示的步骤90，第三最小值提取器280从通过输入端IN7从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂当中提取最小值，并且把提取的最小值输出到第三比较器282和第三旁路单元286。为了执行图7所示的步骤92，第三比较器282将从第三最小值提取器280输入的最小值与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂相比较，并且把比较结果作为第二控制信号C2，输出到第一更新单元284和第三旁路单元286。第三旁路单元286响应从第三比较器282输入的第二控制信号C2，旁通从第三最小值提取器280输入的最小值，并且通过输出端OUT8把最小值作为第四色成分，输出到输出色成分计算器148。换句话说，当通过从第三比较器282输入的第二控制信号C2察觉到第四色成分值W_out不大于k₂时，第三旁路单元286旁通从第三最小值提取器280输入的最小值，并且通过输出端OUT8把旁通的最小值作为第四色成分，输出到输出色成分计算器148。

为了执行图7所示的步骤94，第一更新单元284响应从第三比较器282输入的第二控制信号C2，把第四色成分值更新成等于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，并且，通过输出端OUT9把更新的第四色成分值W_out输出到输出色成分计算器148。换句话说，当通过第二控制信号C2察觉到第四色成分值被认为大于k₂，第一更新单元284把第四色成分值更新成等于k₂，并且，通过输出端OUT9把更新的第四色成分值W_out输出到输出色成分计算器148。

图16是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器146的另一个实施例146B的方块图。图16所示的第四色成分值计算器146B包括第四最大值提取器320、第四比较器322、第四减法器324、第五比较器326、第二更新器328、和第四旁路单元330。

配备第四最大值提取器320、第四比较器322和第四减法器是为了执行图7所示的步骤90。这里，第四最大值提取器320从通过输入端IN8从增加值计算器114输入的输入色成分R₂、G₂和B₂当中提取最大值，把提取的最大值确定为第四色成分值，并且把第四色成分值输出到第四比较器322和第四减法器324。第四比较器322将从第四最大值提取器320中提取的最大值与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂相比较，看看它是否大于k₂，即，第三阈值，并且把比较结果作为第三控制信号C3，输出到第四减法器324。如果通过从第四比较器322输入的第三控制信号C3察觉到从第四最大值提取器320输入的最大值被证明大于第三阈值，那么，第四减法器324将从第四最大值提取器320输入的最大值与k₂相减，并且把相减结果输出到第五比较器326。另一方面，如果通过第三控制信号C3察觉到第四最大值提取器320的输出不大于第三阈值，那么，第四减法器324把‘0’输出到第五比较器326。例如，第四减法器324将最大值k₂与最大值k₂相减，并且把相减结果输出到第一比较器326。

配备第五比较器326和第四旁路单元330是为了执行图7所示的步骤92。这里，第一比较器326将第四减法器324的输出与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₄相比较，并且把比较结果作为第四控制信号C4，输出到第二更新单元328和第四旁路单元330。如果第四减法器324的输出大于k₂，那么，第五比较器326生成第四控制信号C4，以便启用第二更新单元328。另一方面，如果第四减法器324的输出不大于k₂，那么，第五比较器326生成第四控制信号C4，以便启用第四旁路单元330。响应从第五比较器326输入的第四控制信号C4启用的第四旁路单元330旁通第四减法器324的输出，并且通过输出端OUT10把旁通结果作为第四色成分值，输出到输出色成分计算器148。

为了执行图7所示的步骤94，响应从第五比较器326输入的第四控制信号C4启用的第二更新单元328把第四色成分值更新成等于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，并且通过输出端OUT11把更新的第四色成分值输出到输出色成分计算器148。

图17是根据本发明的、如图9所示的第四色成分值计算器146的另一个优选实施例146C的方块图。如图17所示的第四色成分值计算器146C包括第五最大值提取器340、第四最小值提取器342、第六比较器344、第五减法器346、第六乘法器348、第七乘法器350、最小值设置单元352、加法器354、第七比较器356、第三更新单元358、第四除法器360和第五旁路单元362。

配备第五最大值提取器340、第四最小值提取器342、第六比较器344、第五减法器346、第六乘法器348、第七乘法器350、最小值设置单元352、加法器354和第四除法器360是为了执行图7所示的步骤90。这里，第五最大值提取器340从通过输入端IN9从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂当中的最大值，并且把提取的最大值输出到第六比较器344和第五减法器346。第六比较器344将第五最大值提取器340的输出与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂相比较，看看它是否大于k₂，即，第三阈值，并且把比较结果作为第五控制信号C5，输出到第一减法器346、最小值设置单元352、和加法器354。如果从第五最大值提取器340输出的最大值大于第三阈值，那么，第六比较器344生成第五控制信号C5，以便控制启用第五减法器346。另一方面，如果最大值不大于第三阈值，那么，第六比较器344生成第五控制信号C5，以便控制启用最小值设置单元352。响应第五控制信号C5启用的最小值设置单元352把第四色成分的亮度的可能范围中的最小值k₂，例如，0，输出到加法器354。响应从第六比较器344输入的第五控制信号C5启用的第五减法器346将从第五最大值提取器340输入的最大值与k₂相减，并且把相减结果输出到第六乘法器348。第六乘法器348将第五减法器346的输出乘以系数a₂，并且把相乘结果输出到加法器354。第四最小值提取器342从通过输入端IN9从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂当中提取最小值，并且把提取的最小值输出到第七乘法器350。第七乘法器350将第四最小值提取器342的输出乘以系数a₁，并且把相乘结果输出到加法器354。加法器354将第六乘法器348的输出或最小值设置单元354的输出与第七乘法器350的输出相加，并且把相加结果输出到第四除法器360。换句话说，如果通过第五控制信号C5察觉到第五最大值提取器340的输出被证明大于第三阈值，那么，加法器354将第六乘法器348的输出与第七乘法器350的输出相加。另一方面，如果根据第五控制信号C5，第五最小值提取器340的输出被证明大于第三阈值，那么，加法器354将最小值设置单元352的输出与第七乘法器350的输出相加。

根据本发明，第四色成分值计算器146C可以不包括图17所示的第六和第七乘法器348和350，在这种情况下，加法器354将第五减法器346的输出或最小值设置单元352的输出与第四最小值提取器342的输出相加，并且把相加结果输出到第四除法器360。

第四除法器360将加法器354的输出除以系数a₃，并且把相除结果输出到第七比较器356和第五旁路单元362。

配备第七比较器356和第五旁路单元362是为了执行步骤92。具体地说，第七比较器356将第四除法器360的输出与第四色成分值的亮度的可能范围中的最大值k₂相比较，并且把比较结果作为第六控制信号C6，输出到第三更新单元358和第五旁路单元362。如果第四除法器360的输出大于第三阈值，那么，第七比较器365生成第六控制信号C6，以便启用第三更新单元358。另一方面，如果第四除法器360的输出不大于第三阈值，那么，第七比较器365生成第六控制信号C6，以便启用第五旁路单元362。响应从第七比较器356输入的第六控制信号C6启用的第五旁路单元362旁通第四除法器360的输出，并且通过输出端OUT12把旁通结果作为第四色成分值，输出到输出色成分计算器148。

为了执行步骤94，响应从第七比较器356输入的第六控制信号C6启用的第三更新单元358把第四色成分值更新成等于第三阈值，即，第四色成分的亮度的可能范围中的最大值k₂，并且通过输出端OUT13把更新的第四色成分值输出到输出色成分计算器148。

为了执行步骤18，如图9所示的输出色成分计算器148利用从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂和从第四色成分值计算器146输入的第四色成分值W_out，计算其亮度相对于输入色成分R₀、G₀和B₀的亮度增加了的输出色成分R_out、G_out和B_out。然后，输出色成分计算器148通过输出端OUT1输出输出色成分R_out、G_out和B_out。

图18是根据本发明的、如图9所示的输出色成分计算器148的优选实施例148A的方块图。图18所示的输出色成分计算器148A包括第六减法器390。

第六减法器390从通过输入端I N10从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂的每一个中，减去从第四色成分值计算器146输入的第四色成分值W_out，并且通过输出端OUT14输出相减结果，作为输出色成分R_out、G_out和B_out。换句话说，第六减法器390像方程(12)所示的那样，计算输出色成分R_out、G_out和B_out。

图19是根据本发明的、如图9所示的输出色成分计算器148的另一个优选实施例148B的方块图。图9所示的输出色成分计算器148B包括第八乘法器400和第七减法器402。

为了执行图8所示的步骤110，第八乘法器400将输入色成分的混合比R_a、G_a和B_a乘以通过输入端IN12从第四色成分值计算器146输入的第四色成分值W_out，并且把相乘结果输出到第七减法器402。为了执行图8所示的步骤112，第七减法器402将通过输入端IN13从增加值计算器144输入的增加值R₂、G₂和B₂的每一个与第八乘法器400的输出相减，并且通过输出端OUT15输出相减结果，作为输出色成分R_out、G_out和B_out。

简而言之，如图9所示的、根据本发明改变图像亮度的设备通过输入端IN1接收三个输入色成分R₀、G₀和B₀，并且通过输出端OUT1输出输出色成分R_out、G_out和B_out。

如上所述，在根据本发明改变图像亮度的方法和设备中，在考虑了输入色成分所属的色域之后，根据输入色成分适当地调整增加图像亮度的比率。因此，通过把第四色成分加入三个传统色成分中，可以防止输入色成分被切除，并且解决了当增加输出图像的亮度时引起的图像饱和度降低问题。因此，在保持图像的色调和饱和度与输入色成分的色调和饱和度相同的同时，可以获得亮度增加了输出图像。另外，利用简单方法就可以容易地把三个输入色成分转换成四个输出色成分。

Claims (30)

1.一种改变图像亮度的方法，包括：

(a)确定由两个或更多个区域组成的色域中，三个输入色成分所属的区域，并根据确定的区域计算亮度级增加率，其中，亮度级增加率表示三个输入色成分，即，第一、第二和第三色成分的亮度将按照第四色成分所属的色域增加的程度；(b)利用亮度级增加率改变三个输入色成分的比例和把改变比例的结果确定为三个输入色成分的增加值；

(c)利用增加值获取第四色成分值；和

(d)利用第四色成分值和增加值，获取其亮度相对于输入色成分的亮度增加了的输出色成分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用可以事先改变的光通量增加率执行步骤(a)，所述光通量增加率是所述第四色成分的输出光通量与所述三个输入色成分的输出光通量之比，并且所述亮度级增加率不大于通过所述光通量增加率事先确定的第一预定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(e)包括：

获取代表三个输入色成分的输入矢量的延长线和区域的边界的交点；和

确定交点坐标的至少一个是否小于第一阈值，和如果坐标的至少一个小于第一阈值，那么，输入色成分被认为属于非固定的第一比例空间，或者，如果坐标没有一个不小于第一阈值，那么，输入色成分被认为属于固定的第二比例空间，其中，第一阈值是通过可用光通量增加率确定，可用光通量增加率表示光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(a)包括：

(a1)如果坐标的至少一个小于第一阈值，那么，将交点坐标当中的最小值与表示光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值的可用光通量增加率相乘，并且从交点坐标的每一个中减去相乘结果；

(a2)将三个输入色成分的任何一个的亮度的可能范围中的最大值除以在步骤(a1)中获得的相减结果当中的最大值，把相除结果确定为亮度级增加率，然后，继续前进到步骤(b)；和

(a3)如果交点坐标没有一个小于第一阈值，那么，把第一预定值确定为亮度级增加率，然后，继续前进到步骤(b)。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，第一阈值可以通过如下方程定义：

$\mathrm{First\; threshold\; value}=\frac{k_1}{1+K_3}$

其中，K₃表示与分光通量增加率当中的最大值或最小值相对应的可用光通量增加率，光通量增加率用色成分的分光通量增加率来表示，和k₁表示输入色成分的任何一个的亮度的可能范围内的最大值。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，交点坐标通过如下方程定义：

$R_3=\frac{k_1}{M_1}\×R_0,$ $G_3=\frac{k_1}{M_1}\×G_0,$ $B_3=\frac{K_1}{M_1}\×B_0,$

其中，R₀、G₀和B₀表示输入色成分，M₁表示R₀、G₀和B₀当中的最大值，和k₁表示R₀、G₀和B₀的任何一个的亮度的可能范围中的最大值。

7.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(e)包括：

从三个输入色成分当中提取最大值和最小值；

将最小值与第一预定值相乘，和从最大值中减去相乘结果；和

确定相减结果是否大于第二阈值，

其中，如果相减结果大于第二阈值，那么三个输入色成分被认为属于非固定的第一比例空间，或者，如果相减结果不大于第二阈值，那么三个输入色成分被认为属于固定的第二比例空间。

8.根据权利要求7所述方法，其中，步骤(a)包括：

(a1)如果相减结果大于第二阈值，那么，将与光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值相对应的可用光通量增加率乘以输入色成分当中的最小值，从输入色成分的最大值中减去相乘结果，计算最大值与相减结果之比，把计算的比率确定为亮度级增加率，然后，继续前进到步骤(b)；和

(a2)如果相减结果不大于第二阈值，那么，把第二阈值确定为亮度级增加率，然后，继续前进到步骤(b)。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤(a)之后，步骤(b)包括将三个输入色成分的每一个与亮度级增加率相乘，把相乘结果确定为增加值，然后，继续前进到步骤(c)。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(c)包括：

(c1)在步骤(b)之后，把增加值当中的最小值确定为第四色成分值；

(c2)确定在步骤(c1)中确定的某个值是否大于第三阈值，并且，如果某个值不大于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)；和

(c3)如果在步骤(c1)中确定的某个值大于第三阈值，那么，把第四色成分值更新成等于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)，

其中，第三阈值表示第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且，通过与光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值相对应的可用光通量增加率来确定。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(c)包括：

(c1)在步骤(b)之后，把从增加值当中的最大值中减去三个输入色成分的亮度的可能范围中的最大值的结果确定为第四色成分值；

(c2)确定在步骤(c1)中确定的某个值是否大于第三阈值，并且，如果某个值不大于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)；和

(c3)如果在步骤(c1)中确定的某个值大于第三阈值，那么，把第四色成分值更新成等于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)，

其中，第三阈值表示第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且，通过与光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值相对应的可用光通量增加率来确定。

12.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(c)包括：

(c1)在步骤(b)之后，把利用增加值当中的最小值和从增加值当中的最大值中减去三个输入色成分的亮度的可能范围中的最大值的结果获得的值确定为第四色成分值；

(c2)确定在步骤(c1)中确定的某个值是否大于第三阈值，并且，如果某个值不大于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)；和

(c3)如果在步骤(c1)中确定的某个值大于第三阈值，那么，把第四色成分值更新成等于第三阈值，然后，继续前进到步骤(d)，

其中，第三阈值表示第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且，通过与光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值相对应的可用光通量增加率来确定。

13.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(d)包括从增加值的每一个中减去第四色成分值，并且把相减结果确定为输出色成分。

14.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(d)包括：

(d1)在步骤(c)之后，将第四色成分值乘以从三个输入色成分的光强度与其中的最大值或最小值之比获得的混合比，其中，三个输入色成分的光强度是利用三个输入色成分矢量分解第四色信道的输出光强度获得的；和

(d2)从增加值中减去步骤(d1)中的相乘结果，并且把相减结果确定为输出色成分。

15.根据权利要求4所述的方法，其中，第一预定值是可用光通量增加率与1之和。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，第二预定值是可用光通量增加率与1之和。

17.一种改变图像亮度的设备，包括：

区域确定单元，用于确定四色色域中，三个输入色成分所属的区域，并且输出确定结果，作为第一控制信号；增加率计算器，用于利用可用光通量增加率和三个输入色成分，响应第一控制信号，计算亮度级增加率，其中，亮度级增加率对应于从外部输入的三个输入色成分，即第一、第二和第三色成分的亮度将增加的程度；

增加值计算器，用于根据从增加率计算器输入的亮度级增加率，改变三个输入色成分的比例，和输出改变比例的结果，作为输入色成分的增加值；

第四色成分值计算器，用于利用从增加值计算器输入的增加值，计算第四色成分值，并且输出第四色成分值；和

输出色成分计算器，用于利用增加值和第四色成分值，计算其亮度相对于三个输入色成分的亮度增加了的输出色成分，并且输出输出色成分。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，区域确定单元根据光通量增加率确定三个输入色成分所属的区域，其中，所述光通量增加率是所述第四色成分的输出光通量与所述三个输入色成分的输出光通量之比，并且所述亮度级增加率不大于通过所述光通量增加率事先确定的第一预定值。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，区域确定单元包括：

交点计算器，用于利用三个输入色成分，计算代表三个输入色成分的输入矢量的延长线和色域的边界的交点；和

第一比较器，用于将从交点计算器输入的交点坐标与第一阈值相比较，和输出比较结果，作为第一控制信号，

其中，第一阈值是通过可用光通量增加率确定，可用光通量增加率表示光通量增加率的分光通量增加率当中的最大值或最小值。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，交点计算器包括：

第一最大值提取器，用于从输入色成分中提取最大值；

第一除法器，用于将输入色成分的任何一个的亮度的可能范围中的最大值除以从第一最大值提取器输入的最大值；和

第一乘法器，用于将从第一除法器输入的相除结果与输入色成分的每一个相乘，并且输出相乘结果，作为交点的坐标。

21.根据权利要求19所述的设备，其中，增加率计算器：

第一最小值提取器，用于响应第一控制信号，从自交点计算器输入的交点坐标当中提取最小值；

第二乘法器，用于将从第一最小值提取器输入的最小值与从外部输入的可用光通量增加率相乘，并且输出相乘结果；

第一减法器，用于从交点坐标的每一个中减去从第二乘法器输入的相乘结果，并且输出相减结果；

第二最大值提取器，用于从自第一减法器输入的相减结果中提取最大值；

第二除法器，用于将输入色成分的任何一个的亮度的可能范围中的最大值除以从第二最大值提取器输入的最大值，并且把相除结果作为亮度级增加率，输出到增加值计算器；和

第一旁路单元，用于响应第一控制信号，输出第一预定值，作为亮度级增加率。

22.根据权利要求18所述的设备，其中，区域确定单元包括：

第三最大值提取器，用于从输入色成分中提取最大值；

第二最小值提取器，用于从输入色成分中提取最小值；

第三乘法器，用于将最小值与第一预定值相乘，并且输出相乘结果；

第二减法器，用于从自第三最大值提取器输入的最大值中减去从第三乘法器输入的相乘结果，并且输出相减结果；和

第二比较器，用于将从第二减法器输入的相减结果与第二阈值相比较，并且输出相减结果，作为第一控制信号。

23.根据权利要求22所述的设备，其中，增加率计算器包括：

第四乘法器，用于将最小值乘以可用光通量增加率，并且输出相乘结果；

第三减法器，用于响应第一控制信号，从最大值中减去从第四乘法器输入的相乘结果，并且输出相减结果；

第三除法器，用于将输入色成分当中的最小值除以从第三减法器输入的相减结果，并且输出相除结果，作为亮度级增加率；和

第三旁路单元，用于响应第一控制信号，输出第二预定值，作为亮度级增加率。

24.根据权利要求18所述的设备，其中，增加值计算器包括第五乘法器，用于将从增加率计算器输入的亮度级增加率与输入色成分的每一个相乘，并且输出相乘结果，作为增加值。

25.根据权利要求18所述的设备，其中，第四色成分值计算器包括：

第三最小值提取器，用于从增加值计算器输入的增加值中提取最小值，并且输出提取的最小值；

第三比较器，用于将从第三最小值提取器输入的最小值与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值相比较，并且输出比较结果，作为第二控制信号；

第三旁路单元，用于响应第二控制信号，把从第三最小值提取器输入的最小值作为第四色成分值旁通到输出色成分计算器；和

第一更新单元，用于响应第二控制信号，把第四色成分值更新成等于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且把更新的第四色成分值输出到输出色成分计算器。

26.根据权利要求18所述的设备，其中，第四色成分值计算器包括：

第四最大值提取器，用于从增加值计算器输入的增加值中提取最大值，并且输出最大值；

第四比较器，用于将从第四最大值提取器输入的最大值与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值相比较，并且输出比较结果，作为第三控制信号；

第四减法器，用于响应第三控制信号，从第四最大值提取器输入的最大值中，或从第四色成分的亮度的可能范围中的最大值中减去第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且输出相减结果；

第五比较器，用于将从第四减法器输入的相减结果与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值相比较，并且输出比较结果，作为第四控制信号；

第四旁路单元，用于响应从第五比较器输入的第四控制信号，旁通从第四减法器输入的相减结果，作为第四色成分值；和

第二更新单元，用于响应从第五比较器输入的第四控制信号，把输入色成分更新成等于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值。

27.根据权利要求18所述设备，其中，第四色成分值计算器包括：

第五最大值提取器，用于从增加值计算器输入的增加值中提取最大值，并且输出提取的最大值；

第六比较器，用于将从第五最大值提取器输入的最大值与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值相比较，并且输出比较结果，作为第五控制信号；

最小值设置单元，用于响应从第六比较器输入的第五控制信号，输出第四色成分的亮度的可能范围中的最小值；

第五减法器，用于响应从第六比较器输入的第五控制信号，从第五最大值提取器输入的提取最大值中减去第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且输出相减结果；

第四最小值提取器，用于从增加值计算器输入的增加值中提取最小值，并且输出提取的最小值；

加法器，用于响应第五控制信号，将从第五减法器输入的相减结果，或从最小值设置单元输入的最小值与从第四最小值提取器输入的最小值相加；

第四除法器，用于将从加法器输入的相加结果除以预定第一系数；

第七比较器，用于将从第四除法器输入的相除结果与第四色成分的亮度的可能范围中的最大值相比较，并且输出比较结果，作为第六控制信号；

第五旁路单元，用于响应从第七比较器输入的第六控制信号，旁通从第四除法器输入的相除结果；和

第三更新单元，用于响应从第七比较器输入的第六控制信号，把第四色成分值更新成等于第四色成分的亮度的可能范围中的最大值，并且把更新的第四色成分值输出到输出色成分计算器。

28.根据权利要求27所述的设备，其中，第四色成分值计算器还包括：

第六乘法器，用于将从第五减法器输入的相减结果与预定第二系数相乘，并且把相乘结果输出到加法器；和

第七乘法器，用于将从第四最小值提取器输入的最小值与预定第三系数相乘，并且把相乘结果输出到加法器，

其中，加法器响应第五控制信号，将从第六乘法器输入的相乘结果，或从最小值设置单元设置的最小值与从第七乘法器输入的相乘结果相加。

29.根据权利要求18所述的设备，其中，输出色成分计算器包括第六减法器，用于从增加值的每一个中减去第四色成分值，并且输出相减结果，作为输出色成分。

30.根据权利要求18所述的设备，其中，输出色成分计算器包括：

第八乘法器，用于将从三个输入色成分的光强度与其中的最大值或最小值之比获得的的混合比与第四色成分值相乘，并且输出相乘结果；和

第七减法器，用于从增加值中减去从第八乘法器输入的相乘结果，并且输出相减结果，作为输出色成分。

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