CN1299513C - 色彩修正表生成方法、图像处理装置和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种色彩修正表生成方法、图像处理方法、图像处理装置和记录介质，这样可以更好地实现色彩重现。根据本发明，在变换部分20f使得图像输入信号的色彩空间的白点和具有和该白点相同色度并在输出装置的色彩空间具有最大亮度的最大亮度点相关之后，生成一个三维的使得图像输入信号色彩空间内的有色点同图像输出装置色彩空间内的有色点相关联的色彩修正表，并且该色彩空间中白点和最大亮度点是一致的。根据本发明，当通过输出装置重现图像输入信号的色彩时，通过进行白点修正和使用三维色彩修正表，可以通过使用更宽的色彩空间来获得更好的色彩重现。

Description

说明书 色彩修正表生成方法、图像处理 装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种对于图像输入信号的图像处理，这种处理是在图像输入信号的色彩空间与一个图像输出装置的色彩空间相互关联的情况下进行的。

背景技术

当一个图像输入信号通过使用一个诸如放映机等的显示设备而被重现时，输入图像信号与显示装置的色彩空间是不一样的，因此，进行色彩转换是很必要的。

有一种使用一维色彩修正在显示装置上进行色彩转换的方法。图6是对在该显示装置上进行的色彩转换方法的一个实例进行说明的视图。在如图6所示的色彩转换方法中，显示装置的色彩均衡和亮度特性都通过一个一维色彩修正表RGB而被修正。例如，为了修正显示装置中自色的色度，如图7所示的色彩修正曲线r(R)、g(G)和b(B)是各不相同的。

发明内容

但是，根据该色彩转换方法，使用在该显示装置中R、G、B的亮度范围是由一维色彩修正表在输入最大也就是白点平衡时得到的输出来决定的，因此，具有比该范围更高亮度的区域并没有出现在如图8中所示的点区域内。所以，当图像输入信号的色彩被显示装置重现时，会出现显示装置的色彩空间不能被充分利用的的情况。而且，通过使用一维色彩修正表进行色彩修正也不可能实现精确的色彩转换。

为了解决上述提到的问题，本发明提供了一种色彩修正表生成方法、图像处理方法、图像处理装置和记录介质，这样可以更好的实现色彩重现。

根据本发明的一个方面，色彩修正表生成方法包括以下步骤：具有相应于最大亮度点的图像输入信号色移内的白点，其中该最大亮度点具有如上述白点一样的色度并且在输出装置色移内具有最大亮度；在指定的色彩空间内生成一个使得图像输入信号色移内的有色点同图像输出装置色移内的有色点相关联的三维色彩修正表，并且该色彩空间中图像输入信号色移内的白点和最大亮度点是一致的。

根据这种结构的色彩修正表生成方法，在具有相应于最大亮度点的图像输入信号色移内的白点之后，其中该最大亮度点具有如上述白点一样的色度并且在输出装置色移内具有最大亮度；在指定的色彩空间内生成一个使得图像输入信号色移内的有色点同图像输出装置色移内的有色点相关联的三维色彩修正表，并且该色彩空间中图像输入信号色移内的白点和最大亮度点是一致的。

根据本发明，一种图像处理装置参照三维色彩修正表在指定的色彩空间内对图像输入信号进行图像处理，其中该表使得图像输入信号色移中的有色点同图像输出装置色移中的有色点相关联，并且在该色彩空间内图像输入信号色移中的白点同具有如上述白点一样的色度并且在输出装置色移内的具有最大亮度的最大亮度点是一致的。

更好的，该色彩空间为CIELAB色彩空间、CIELUV色彩空间或是Yxy色彩空间。

更好的，该白点通过变换色移而与最大亮度点相一致。

更好的，从图像输出装置色移内输出的有色点和在图像输入信号色移内的有色点是与图像输出装置色移中的有色点相关联的。

根据本发明的另一方面，一种图像处理方法参照三维色彩修正表在指定的色彩空间内对图像输入信号进行图像处理，其中该表使得图像输入信号色移中的有色点同图像输出装置色移中的有色点相关联，并且在该色彩空间内图像输入信号色移中的白点同具有如上述白点一样的色度并且在输出装置色移内的具有最大亮度的最大亮度点是一致的。

根据本发明的另一方面，一个计算机可读介质存储了一个使得图像输入信号色移中的有色点同图像输出装置色移中的有色点相关联的三维色彩修正表，并且在该色彩空间内图像输入信号色移中的白点同具有如上述白点一样的色度并且在输出装置色移内的具有最大亮度的最大亮度点是一致的。

根据本发明的另一方面，一个放映机包含有上面所提到的图像处理装置。

附图说明

图1为根据本发明最佳实施例的色彩修正表生成装置的功能性方框图；

图2为根据本发明最佳实施例的色彩修正表生成装置和图像生成装置的一个实例中的具体硬件的概略方框图；

图3为根据本发明的图像处理装置20中的色彩修正表生成过程的流程图；

图4示出了一个输入数据色彩空间和一个输出装置色彩空间之间的关系；

图5为图像处理装置20的一个操作流程图；

图6示出了显示装置色彩转换方法的一个实例的方框图；

图7示出了色彩转换方法中的色彩修正曲线r(R)、g(G)和b(B)；

图8说明了关于色彩转换方法存在的问题；

图9为根据本发明最佳实施例的图像处理装置的功能性方框图；以及

图10放映机20的图像处理部分100中的根据本发明最佳实施例的图像处理装置20A的功能性方框图。

具体实施方式

本发明的实施例将在下面参照附图进行说明。在实施例中提及的术语“色彩重现区域”相当于权利要求中的“色移”。

图1为根据本发明实施例的色彩修正表生成装置的功能性方框图，图9为根据本发明实施例的图像处理装置的功能性方框图，并且图2通过概略方框图示出了色彩修正表生成装置和图像生成装置的一个实例中的具体硬件结构。

在图1中，色彩修正表生成装置20包括有：一个第一色彩空间转换部分20d，一个第二色彩空间转换部分20e，一个换算部分20f，一个第三色彩空间转换部分20g以及一个用来存储生成的色彩修正LUT的色彩修正LUT存储部分20c。这些结构部分的处理过程将在下面详细说明。

并且，在图9中，图像处理装置20A对RGB图像处理数据进行预期的图像处理并将处理后的图像数据输出给图像输出装置30。在这里，该图像数据为：色彩图像被分开为预计的色彩成分，并且各个成分都具有适当的强度，以及如果以预计的比率混合则该数据会具有有色的色彩或无色的色彩如灰和黑。本实施例将要说明的是图像输出装置30，例如显示器或放映机，重现基于RGB数据的色彩的情况。

该图像处理装置20A包括一个用来存储色彩修正表的色彩修正LUT存储部分20c；和一个色彩修正部分20a，该部分从色彩修正LUT存储部分20c中读出选中的色彩修正表(LUT)并参照读出的色彩修正LUT为输出装置将RGB图像输入数据转换为R’G’B’图像数据。

本实施例采用了一个计算机系统来作为实现色彩修正查找表生成器20和图像处理设备20A的硬件的实例。图2示出了该计算机系统的方框图。该计算机系统包括有：作为图像输入设备的扫描仪11a，数字静态照相机11b以及视频摄像机11c，并且它们被连接到计算机主单元12上。这些专用输入设备生成由像素按照点阵排列的图像数据，并把这些图像数据提供给计算机主单元12，其中该图像数据表示在256色时由3种基本色彩R、G和B构成的大约1670万种色彩。

软盘驱动器12a、硬盘驱动器13b和光盘驱动器13c作为外部辅助存储设备与计算机主单元12相连，硬盘13b存储与系统相关的基本程序，并且如果需要的话将从软盘和光盘中读取所需的程序。通过调制解调器14a使得计算机主单元12和外部互联网或其它通信设备相连，并且可以通过一条公共的通信线与外部互联网相连而下载要采用的软件和数据。在该例中，虽然该调制解调器14a是通过电话线进行外部访问的，但是通过LAN适配器进行外部访问的结构也是可能的。另外，该计算机主单元12还连接有对其进行操作的键盘15a和鼠标15b。

该计算机主单元12还包括有作为图像输出装置的显示器17a和彩色打印机17b。该显示器的显示区域横向上包括800个像素、在纵向上包括600个像素，并且对于各个像素可以显示1670万种色彩，同时如果需要的话分辨率也可以被更改为640×480或1024×768。

该彩色打印机17b为喷墨打印机，并且用具有四种颜色C、M、Y和K的彩墨在作为介质的打印纸上打印图像。由于它的图像分辨率，诸如360×360dpi或720×720dpi的高密度打印是可以的，并且由于它的分等级表示法，通过选择是否使用彩墨可以实现2级表示。可以通过在计算机主单元12中运行一个预定的程序来从图像输入装置获得图像，或是在图像输出装置显示图像以及为其提供图像。操作系统(OS)12a作为基本程序运行，并且显示器驱动程序(DSP DRV)12b和打印机驱动程序(PRT DRV)12c也集成到操作系统12a中。驱动程序12b和12c取决于显示器17a和彩色打印机17b的模式，并且根据该模式在操作系统12a中被增加或修改。换句话说，在保留作为标准系统例如操作系统12a的普通处理系统的同时，不同的附加处理可以在最大允许范围内实现，

作为运行程序的先决条件，该计算机主单元12含有CPU12e、RAM12f、ROM12g、I/O12h等等，并且CPU12e按需要执行写在ROM12g中的基本程序而使用RAM12f作为临时工作区或指定存储区，或者程序区，而且通过I/O12h和内部设备控制相连的外部设备。

应用程序12d作为基本程序服务由操作系统12a来执行。应用程序12d中处理的内容是多样的，包括监视作为操作装置的键盘15a和鼠标15b的操作，适当的控制不同的外部设备，当它们被操作时进行相应的计算等等，以及在显示器17a或彩色打印机17b上显示或者提供处理后的结果。

该计算机系统通过作为图像输入装置的扫描仪11a来获得图像数据，由应用程序12d进行预定的图像处理，并且在作为图像输出装置的显示器17a或彩色打印机17b上显示作为输出的处理后的结果。

显示器驱动程序12b和打印机驱动程序12c存储在硬盘13b上，并在启动时被读入到计算机主单元12中进行操作。它们被导入之前存储在诸如光盘或软盘等介质上。这样，这些介质就构成了用来存储图像处理程序的介质。在本发明中，虽然该图像处理设备是通过一个计算机系统来实现的，但是这个计算机系统并不是一定必须的，将本发明所需的处理过程应用到类似的图像数据中的其它系统也是可以的。一个用来执行本发明的图像处理的图像处理系统被集成到数字静态照相机中，并且通过彩色打印机来打印经过处理的图像数据也是可能的。对于彩色打印机，由于它可以不经过计算机系统就可以获得图像数据和进行打印，本发明的图像处理可以自动的应用于通过扫描仪、数字静态照相机、调制解调器等获得的图像数据，并进行打印。

而且，该图像处理装置20A还可以应用于用来处理图像数据的不同设备例如放映机、彩色传真设备或彩色拷贝设备。

参照图3和4，由图1中所示的色彩修正表生成装置20来执行的色彩修正表生成处理程序将在下面进行说明。

图3为由根据实施例的色彩修正LUT生成装置20所执行的色彩修正表生成处理程序的流程图。如图3所示，色彩修正LUT生成装置20的第一色彩空间转换部分20d的相关处理使得输入数据色彩空间与中间色彩空间(CIELAB)相匹配(步骤40)。对于中间色彩空间，也可以采用象CIELAB色彩空间一样的CEILUV色彩空间和Yxy色彩空间。

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Xa}\\ \mathrm{Ya}\\ \mathrm{Za}\end{array}\right)=A\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ra}\\ \mathrm{Gq}\\ \mathrm{Ba}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}a11& a12& a13\\ a21& a22& a23\\ a31& a32& a33\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ra}\\ \mathrm{Ga}\\ \mathrm{Ba}\end{array}\right)---\left(1\right)$

如果由具有下面表达式(2)所示的色彩特性的显示装置来显示具有上面表达式(1)所示的色彩特性的色彩图像，

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Xb}\\ \mathrm{Yb}\\ \mathrm{Zb}\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}\mathrm{Rb}\\ \mathrm{Gb}\\ \mathrm{Bb}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}b11& b12& b13\\ b21& b22& b23\\ b31& b32& b33\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Rb}\\ \mathrm{Gb}\\ \mathrm{Bb}\end{array}\right)---\left(2\right)$

该输入数据色彩空间则与作为中间色彩空间的CIELAB相关联。这时，表达式(1)使得RGB的值与三激励XYZ值相关连。接下来的等式用来使三激励XYZ值与CIELAB空间相关连。

L^* ＝116(Y/Yn)^1/3-16    ifY/Yn＞0.008856                 ...(3)

L^*＝903.29(Y/Yn)        ifY/Yn≤0.008856                 ...(4)

a^*＝500[(X/Xn)^1/3-(Y/Yn)^1/3]                             ...(5)

b^*＝500[(Y/Yn)^1/3-(Z/Zn)^1/3]                             ...(6)

这里，Xn、Yn和Zn都是关于白色输入信号的三激励值。

再者，关于输出装置的色彩空间(色彩重现区域)，第二色彩空间转换部分20e通过表达式(2)使得RGB值和XYZ值相关联(步骤42)。转换部分20f根据接下来的等式在CIEXYZ坐标中进行了转换，使得输入数据色彩空间的白点相当于与输入数据色彩空间的白点具有一样的色度和在输出装置色彩空间CIELAB空间具有最大亮度的点(步骤44)

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{Xb}}^{\′}\\ Y{b}^{\′}\\ Z{b}^{\′}\end{array}\right)=c\left(\begin{array}{c}\mathrm{Xb}\\ \mathrm{Yb}\\ \mathrm{Zb}\end{array}\right)---\left(7\right)$

这里，该转换改变了色彩空间的尺度大小。而且，在xy色度坐标内，色度(x，y)如下定义：

x＝X/(X+Y+Z)

y＝Y/(X+Y+Z)

“c”为转换常数，并由以下等式计算：

$\left(\begin{array}{c}r1\\ g1\\ b1\end{array}\right)=B^{-1}\left(\begin{array}{c}\mathrm{Xaw}\\ \mathrm{Yaw}\\ \mathrm{Zaw}\end{array}\right)---\left(8\right)$

以及

$c=\frac{1}{\mathrm{Max}(r1,g1,b1)}---\left(9\right)$

关于变换后的XYZ值，第三色彩空间变换部分20g将上述的转换等式应用于CIELAB空间(表达式(3)至(6))，并且使输出装置的色彩空间与CIELAB空间相关联(步骤46)。相互关联的输入数据色彩空间和输出设备色彩空间之间的关系在图4中示出。

而且，第三色彩空间变换部分20g对输入图像的每个像素进行了色彩相关的处理(步骤48至56)。通过表达式(1)和(3)至(6)输入图像数据的RGB值与CIELAB坐标相关联。

如果一个需要的色彩在输出装置的色彩空间内存在(步骤50，是)，

$\left(\begin{array}{c}r\\ g\\ b\end{array}\right)=B^{-1}\frac{1}{C}\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)---\left(10\right)$

通过使用上述表达式(10)，CIELAB空间内的数据同输出装置的色彩数据相关，并计算输出装置的RGB值(步骤54)。

另一方面，如果一个需要的色彩在输出装置的色彩空间内不存在(步骤50，否)，则所需色彩的发光度和色度将被改变并且该所需色彩被转换到输出装置的色彩空间中(步骤52)。接下来，通过表达式(3)至(6)的反向转换计算(X’、Y’、Z’)并且通过表达式(10)计算输出装置的RGB值(步骤54)。

经过多次的对于所有转换目标的RGB值的从步骤48至54的色彩相关处理(步骤56，是)，生成了一个三维色彩修正LUT，并被存储在色彩修正LUT存储部分20c中(步骤58)，处理结束。

特别的，该色彩修正表生成装置20通过使得输入数据的RGB值与由输入数据的RGB值经过表达式(1)、(3)至(6)和(10)的计算得到的RGB值相关，而生成了一个三维色彩修正表，因此，处理结束。

接下来，参照图5，图像处理装置20的操作将在下面说明。

如图5所示，如果由一个用户设定开始图像输出(步骤70)并且如果一个三维色彩修正LUT被选中(步骤72，是)，则这个被选中的三维色彩修正LUT就被从色彩修正LUT存储部分20c中读出并被写入RAM(步骤74)。该三维色彩修正LUT被并入到色彩修正部分20b中(步骤76)，参照三维色彩修正LUT使用添加计算来进行图像处理，并且进行图像输出处理(步骤78)。

根据使用由本实施例生成的色彩修正表来进行色彩转换的方法，当图像输入信号的色彩由一个输出装置重现时，通过使用更宽的色彩空间可以实现更好的色彩重现。根据该色彩转换方法，在不使用一维色彩修正表的情况下，而只使用三维色彩修正表并进行白点修正，是可以在如图8所示的点区域内实现用作色彩空间的阴影线色彩区域的。

对实施例的修改

在图10中，示出了一个在放映机20的图像处理部分100中设立的上述图像处理装置20A的实例。

图10中所示投影机20的图像处理部分100包括有：用来将模拟图像输入信号转换为数字信号的A/D转换器110；含有一个用来从色彩修正表存储部分20c中读出已选好的色彩修正表的色彩修正部分20a的图像处理装置20A，并参照读出的色彩修正表对每个RGB图像输出信号；用来将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器130；以及用来驱动液晶光调制器在投影机上进行图像显示的L/V(光调制器)驱动器140。

根据含有图像处理装置20A的投影机20的图像处理部分100，色彩修正部分20a根据选定的色彩修正表对数字图像输入信号进行预计的色彩修正。该色彩修正数字图像输入信号通过D/A转换器130被转换成模拟信号，并且根据该转换后的模拟信号，该L/V驱动器140驱动该液晶光调制器对图像进行投影显示。

以这种方式，根据含有图像处理装置20A的投影机20的图像处理部分100，当图像输入信号的色彩通过投影机进行重现时，可以通过使用一个更宽的色彩空间来实现更好的色彩重现。根据该使用由本实施例生成的色彩修正表的色彩转换方法，在不使用一维色彩修正表的情况下，而只使用三维色彩修正表并进行白点修正，可以在如图8所示的点区域内实现用作色彩空间的阴影线色彩区域。

Claims (5)

1.一种色彩修正表生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

进行相关处理，使得一输入数据色彩空间适应于一中间色彩空间；

使一图像输出装置的色彩空间与CIEXYZ色彩空间相关联；

通过在CIEXYZ色彩空间内对所述图像输出装置的色彩空间定标，使所述输入数据色彩空间的一个白点实质上对应于所述图像输出装置之色彩空间中的一个最大亮度点，其中所述最大亮度点的色度与所述白点相同并且具有最大亮度；

使所述图像输出装置的色彩空间与所述中间色彩空间相关联；

使一输入图像数据与所述中间色彩空间相关联；并且

在所述输入数据色彩空间的所述白点实质上对应于所述最大亮度点的一个指定色彩空间内，生成一个三维色彩修正表，所述三维色彩修正表使一图像输入信号的色彩空间内的一个有色点与所述图像输出装置的色彩空间内的一个有色点相关联。

2.一种图像处理装置，其特征在于，所述图像处理装置参照一个三维色彩修正表，对图像输入信号进行图像处理，其中所述三维色彩修正表是根据权利要求1所述的色彩修正表生成方法生成的。

3.如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，位于所述图像输出装置的色彩空间之外且位于所述图像输入信号的色彩空间之内的一个有色点与所述图像输出装置的色彩空间内的一个有色点相关联。

4.一种图像处理方法，其特征在于，所述方法参照一个三维色彩修正表，对图像输入信号进行图像处理，其中所述三维色彩修正表是根据权利要求1所述的色彩修正表生成方法而生成的。

5.一种投影机，其特征在于，包括如权利要求2或3中任何一项所述的图像处理装置。

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