CN1324901C - 颜色校正 - Google Patents

Abstract

用于对输入图像应用基于像素的颜色校正以生成输出图像的数字图像处理装置，所述数字图像处理装置包括颜色校正逻辑，用于执行两个或多个颜色校正过程，这些颜色校正过程分别具有彩色空间中各自的相关区域和各自的相关颜色映射操作；这些颜色校正过程设置为一系列连续的过程，以便一个颜色校正过程的结果输入此系列中的下一个这种过程；各颜色校正过程可用于检测每个像素是否落在彩色空间中各自的区域内，倘若如此，则对该像素应用颜色映射操作；并且所述序列中第一过程之后的各颜色校正过程设置为禁止进行与序列中在先过程的相关区域有关的颜色映射。

Description

颜色校正

技术领域

本发明涉及颜色校正。

发明背景

颜色校正是用于产生图像或视频资料，以便利用对应的替代颜色替代原资料中出现的某些颜色的技术。可能需要这种处理的两个实例为，在不同照明条件下使所拍摄的场景外观匹配，或仅仅出于艺术原因而改变图像的外观。具体就第二个实例而言，应理解术语“校正”并不意味着原来的颜色本身一定存在任何不妥之处；本领域中使用“颜色校正”实际上具有更一般的“颜色改变”的含意。

图像的颜色属性通常在如下表示法(常称为“彩色空间”)之一中视为：一组原色(例如RGB-红、绿和篮)的混合色，一个亮度值(L)加两个色差值(例如Cb、Cr)，或者亮度值(L)、色调值(H)以及饱和度值(S)。在真实的图像中(非测试图案)，所感受到的“颜色”并不单单涉及彩色空间中的一个点，所以通常无法定义为一个精确的值或一组这样的值。相反，观看者可以感受到的单“色”通常占据彩色空间中一定范围的值。例如，红色轿车的图像会具有一定范围的“红色”值，具体取决于局部照明、角度甚至轿车每个区域的清洁度。所以，为了对轿车的“红”色应用颜色校正，实际上要在彩色空间中定义一个区域，以便包含轿车所展示的所有“红”色。然后应用处理操作，将源区域映射到彩色空间中某处的另一相似(目标)区域。以此方式对整个区域进行映射，就将彩色变化映射到目标区域中对应的彩色变化。

因此，颜色校正可以改变图像的一个或多个颜色属性。例如，可以改变色调，而不改变饱和度和亮度值。

通常在数字领域实现颜色校正。美国专利US-A-6434266公开了一种数字颜色校正系统，其中将源图像的每个像素值从RGB表示模式转换成L，S，H表示现模式。按像素将L，S，H值与定义为“待校正颜色”的源范围的L，S，H值范围比较。如果发现像素位于源范围，则该像素被“目标”彩色范围中的像素值所替代。

发明内容

本发明提出用于将基于像素的颜色校正应用于输入图像，以生成输出图像的数字图像处理装置，该装置包括：

颜色校正逻辑，用于执行两个或多个颜色校正过程，这些颜色校正过程分别具有彩色空间中各自的相关区域(locus)和各自的相关颜色映射操作；

所述颜色校正过程设置为一系列连续的过程，以便一个颜色校正过程的结果输入序列中的下一个这种过程；

每个颜色校正过程可用于检测每个像素是否落在彩色空间中所述各自的区域内，倘若如此，则对该像素应用颜色映射操作；以及

序列中第一个过程之后的各颜色校正过程设置为禁止进行与序列中在先过程的所述相关区域有关的颜色映射。

本发明认识到，在具有一序列连续的颜色校正过程的颜色校正系统中可能出现的情况，可能对彩色空间区域应用不一致的校正，导致主观上不理想的结果。本发明提出了一种方便、优雅而简洁的技术来缓解这一问题，即将序列中第一个过程之后的各颜色校正过程设置为禁止进行与序列中在先过程的相关区域有关的颜色映射。

本发明的其他各方面和特征由所附权利要求书限定。

附图说明

通过结合附图阅读如下对说明性实施例的详细说明，可明白本发明的上述和其他目标、特征和优点，附图中：

图1是根据本发明实施例的颜色校正系统的示意图；

图2是说明彩色空间中软区域用法的示意图；

图3是说明混色装置的示意图；

图4是说明键生成装置的示意图；

图5是显示键优先级过程的示意性流程图；

图6是说明键修改器的第一实施例的示意图；

图7是说明键修改器的第二实施例的示意图；

图8是说明旁路控制器的示意图；

图9是混色装置的示意图；

图10a和10b是说明直角域中色调旋转问题的示意图；

图11a和11b是说明极坐标域中色调旋转的示意图；

图12是说明软区域中色调旋转的示意图；

图13是说明直角域中色调旋转的可能的实施方案的示意图；

图14是说明极坐标域中色调旋转的示意图；

图15是说明查找表值推导的示意图；

图16是说明利用查找表值进行亮度修改的示意图。

具体实施方式

下文将要描述的实施例可以用硬件、部分可编程硬件(例如专用集成电路或现场可编程门阵列)、运行于通用数据处理装置上的软件或者上述方式的任意组合方式来实现。就用软件实现功能而言，软件可以存储在存储媒体中(未显示)，如磁盘存储媒体、只读存储器等，和/或通过传输媒体如因特网连接(未显示)来存储。

图1是根据本发明实施例的颜色校正系统的示意图。

颜色校正系统包括送入处理器10、预处理器20、混色装置30、后处理器40、输出处理器50、旁路缓冲器60、混色控制器70和旁路控制器80。

输入视频数据由输入处理器按4:2:2 Y，C(亮度，色度)格式接收。输入处理器将视频数据同时路由到预处理器20和旁路缓冲器60。输入处理器还包括将输入视频信号的色度分量上抽样(up sampling)到4:4:4 Y，C格式的处理级。

预处理器20执行色度分量由直角坐标向极坐标的转换，以得到视频的(亮度、饱和度、色调)(LSH)表示。(当然，直角坐标向极坐标的转换不改变亮度，而仅改变彩色信息的表示)。得到的视频表示传送到混色装置30以及混色控制器70。

混色控制器70响应用于定义彩色空间中颜色校正系统要改变的区域的键参数。混色控制器70检测当前像素的L，S，H值是否落在定义为要改变的彩色空间区域内。混色控制器输出键值k，它用于定义是否要改变当前像素，以及在至少一些实施例中用于定义将要进行的变化程度。键值k被传送到混色装置30。

混色控制器70还将信息传送到旁路控制器80，旁路控制器80实际确定尚未被颜色校正系统改变的任何像素。旁路控制器80输出旁路控制信号，由输出处理器50用于将旁路缓冲器60中缓存的输入(未改变的)数据作为未经任何改变的那些像素的输出数据传送。这意味着，在输入处理器10、预处理器20、混色器30和后处理器40上进行的过滤和其他处理的效果不会施加到任何实际不需要作改变的像素上。

回到混色装置30，混色装置接收当前像素的L，S，H值和该像素的键值k。键值控制应用于该像素的变化程度或颜色校正处理程度。变化程度与该键值成比例。如果k＝0，则不对该像素作任何改变。如果k＝1，则完全执行预定改变。如果0＜k＜1，则执行一定比例的预定改变。

图1仅显示了混色控制器70和混色装置30的单处理级，但是在优选实施例中，可设置六个这种连续的处理级。

后处理器40执行极坐标向直角坐标的转换，以转换回4:4:4 Y，C格式；同时还具有消除混色装置30所产生的任何所谓的“非法”颜色的限界功能。非法颜色落在视为合法的颜色范围之外，通常理解为所谓的“彩色立方体”之外的一定范围。

最后，输出处理器50提供上述旁路混色功能，还提供下抽样(downsampling)功能以转换回到4:2:2 Y，C格式。

由图1可见，施加了一些相对延迟，用于补偿上抽样、直角坐标至极坐标转换、极坐标转换至直角坐标以及下抽样处理器的处理延迟。

图2说明利用键值k和所谓的“软”键值来定义颜色校正。

定义彩色空间(例如，直角坐标的CrCb空间)中的一个区域或空间区域92，使之具有等于某个量的键值(例如最大键值，在本实施例中取为等于1)。远离该区域，例如在位置96处，该键值被设为另一个预定量，如零。颜色变化94是相对于该键控区域(keyed region)定义的。这将区域92映射到对应的区域92’上。

现在，对于当前像素，将该像素的颜色属性(本例中为Cb，Cr)与键控区域比较。如果发现当前像素的属性位于键控区域内，则对该像素施加变化94。如果对当前像素来说，键值为零，则不施加任何颜色校正改变。

但是，也可以设置既不表示“完全改变”也不表示“完全不改变”的键值。在本实施例中，利用大于零而小于一的键值来实现此目的。键值为k且0＜k＜1的区域98被称为“软”区域，在图2中用阴影区域表示。

在软区域中，执行部分颜色校正操作。就是说，对颜色属性对应于软区域的像素施加部分改变94。可以方便地将此过渡量或比例设为与键值成比例。

下文中将详尽讨论如何处理部分彩色过渡(colour transition)的问题。

图3是说明混色和混色控制装置的示意图。

其中采用的是连续设置的系列混色器31、32、33...。在实际情况中，采用六个这种混色器，其中，每个混色器的输出成为序列中下一个混色器的输入。每个混色器采用各自的键信号k₁，k₂，k₃...。

第一混色器31的键信号k₁由第一键生成器71生成。同样地，第二混色器31的键信号k_v由第二键生成器72生成。第一键生成器的键信号和第二键生成器的键信号输入键修改逻辑73。它产生两个输出：一个是键值k₂，它实际用于控制第二混色器；另一个是k_f(“累计”键值量)，它传送到序列中键修改逻辑的下一级。延迟部件74对键值k₂延迟处理，以便与它的相关(可能经过修改过的)像素数据同时到达第二混色器32。

沿处理链继续，第三键生成器75通过补偿延迟部件76向第二键修改逻辑77提供键k_v，第二键修改逻辑77还从前一级的键修改逻辑接收累计键值k_f。它输出键k₃，此键通过延迟部件78提供给第三混色器33。

键生成逻辑和键修改逻辑所依据的基本原理是，已经被混色操作序列中先前的混色操作修改过的彩色空间中的位置不应该被再次修改。所以，如果先前键生成器已经生成了涉及彩色空间中该位置的键值1(完全改变)，则禁止后续的键生成器生成涉及彩色空间中同一位置的非零键值。如果生成了涉及彩色空间中某个特定位置的表示部分修正的键值，则允许将进一步的部分修改量传送到键修改逻辑。“累计”键k_f表示由序列中在先生成器应用于该像素的总修改量。所以，如果第一键生成器生成了涉及当前像素的键值例如，0.2，而第二键生成器生成了涉及当前像素的键值例如，0.1，则传送到第三键生成器的累计键值k_f应该是0.3。可以由第三级的键修改逻辑传送的最大键值k₃则应该是(1-0.3)＝0.7。

如上所述，最好设置六个连续的具有对应键生成功能的混色器，但为简洁起见，图3只显示了三级混色过程。因此，在第一级中，键修改逻辑77输出键k_f，它提供输入(通过延迟部件79)给旁路控制器80。

图4是说明键生成器如键生成器71、72或75的示意图。

键生成器接收当前像素的亮度(Y)、色度(C_b，C_r)和饱和度(S)数据。键值k_v根据当前像素的这些属性以及13个常量C₁、...C₁₃来生成。根据一些中间值I₁、...I₈来考虑图4的运算，可以看出：

I₁＝C₁₂+(C₁*C_b)+(C₂*C_r)

I₂＝C₁₃+(C₃*C_b)+(C₄*C_r)

输出I₁和I₂表示像素的色调旋转。

称为“NEGNAM”(负非加乘)的运算表示，把NEGNAM的输入中数值上较小的作为其输出。

所以：

I₃＝I₁和I₂中的较小者，再经限界运算处理，以防止溢出。

$I_4=1-(C_5+\sqrt{I_1^2+I_2^2}),$ 再经位移运算和限界运算处理。位移运算的原因如下所述。为了避免不必要的处理开销，需要利用C₁到C₄来施加的增益分成两部分，即分数分量和2次(power-of-two)分量。分数分量通过乘以C₁..C₄来施加，2次分量通过比特位移的方式来施加。

I₅＝经防止溢出的限界运算处理的C₈*(ABS(Y+C₆)+C₇)；

I₆＝同样经防止溢出的限界运算处理的C₁₁*(ABS(S+C₉)+C₁₀)。

这里的I₅可以视为亮度键，而I₆视为饱和度键。

I₇＝I₃或I₄，具体取决于运算处于“扇区模式”还是“椭圆模式”，在扇区模式下，键控区域表示彩色空间中的一个扇区；而在椭圆模式下，键控区域表示彩色空间中的一个椭圆区域。在扇区模式下选择I₃，而在椭圆模式下选择I₄。

I₈＝(I₅和I₆)中的较小者和I₇)中的较小者

然后对值I₈进行“移位和软化”，以形成键值k_v。移位和软化运算允许修改键的界限，使之更好地与正在校正的区域的边界对齐。

图5图示用于处理累计键值k_f和新生成的键值k_v的过程。在本实施例中，该过程是用硬件来执行的，但图5的流程图则示意性地说明，在上述键修改逻辑实现为可编程数据处理装置，且运行存储在存储媒体(如只读存储器或磁盘存储媒体)中的或者通过网络连接(如因特网连接)接收的程序的情况下，该过程如何执行。

在开始100，当前像素的累计键值k_f置零。在步骤110，第一键生成器71生成第一键值k_v。在步骤120，比较k_v和(1-k_f)。如果k_v＞(1-k_f)，则将(1-k_f)(该像素可用的键值量)传送到140混色器31。否则，(与本例第一键生成级的情况一样)如果(1-k_f)＞＝k_v，则将k_v全部传送130到混色器31。

在步骤150，累计键k_f按k_v的量递增，但以k_f的最大值1为限。

如果在步骤160，发现混色操作序列完成，则过程结束。否则，在步骤170，处理步骤返回执行下一个键生成步骤。

下表说明有关累计键k_f和新生成的键k_v的操作。

键修改逻辑的输入		键修改逻辑的输出
				Kf	Kv	Kf	Kv
1	1	1	0
				0	1	1	1
1	0	1	0
				0	0	0	0
0.5	1	1	0.5
				0.2	0.3	0.5	0.3
0.7	0.9	1	0.3

图6图示键修改逻辑73、77...的硬件实施方案。

值k_f并行提供给减法器200(由其产生值(1-k_f))和加法器220。

值(1-k_f)从减法器200传送到NEGNAM 210，NEGNAM 210将新生成的键值k_v作为第二输入接收。NEGNAM 210将k_v与(1-k_f)中的较小者作为当前混色装置使用的当前键输出。NEGNAM 210的输出也传送到加法器220，在加法器220中，它与现有的k_f相加得到新的累计键值k_f。

图7图示键修改逻辑的第二实施例，它还处理“累计”旁路值E_xf。

如上所述，为了确保颜色校正器对未作任何改变的像素透明，最终的累计键值k_f可用于派生旁路功能的控制信号。所以，如果任何混色级已将像素修改到任何程度(即对于该像素，k_f＞0)，则混色装置处理序列的输出将用作输出像素。但是，如果对于该像素，k_f＝0，则说明该像素未经颜色校正过程修改，所以将原像素的旁路(缓存的)值用作输出像素。

在如下情形中可能发生一种例外情况。有可能会使用混色装置处理序列中在先的一些级来排除彩色空间中的某些区域，以对其完全不作任何修改。为此，可导出该区域的键值，但同时设置参数来控制对应的混色装置以实现零改变。因为使用了键修改逻辑和累计键k_f，如上所述，所以这将起禁止序列中后续混色装置对该彩色空间区域进行任何后续改变的效果。

利用只基于k_f的基本“旁路”方法，对应于除外的彩色空间区域的这种“除外的”象素将从混色装置链输出，而不是从旁路缓冲器输出。但是，由于对应于此彩色空间区域的象素尚未被修改过，所以最好采用缓存的象素作为输出。

参考图7，每级均通过k_v(当前键修改逻辑输出的、用于控制当前混色装置的键值)和标志E_xv(在当前键生成器在“排除”模式下操作时设为高的标志)的“与”组合与E_xf的前一个值之间的“或”运算获得累计排除标志E_xf。

利用此配置，如果当前象素的键值的最高有效位被键生成器设为1，则设置为排除模式的键生成器将E_xf设为高。该逻辑意味着一旦E_xf设为高，则不能被后续键修改逻辑级设为低。

图8图示旁路控制器。旁路控制器将累计键值k_f和累计排除标志E_xf作为输入接收。旁路控制输出为：

nbypass＝(k_f不等于零)且(非E_xf)

如果键值不为零且未设置排除标志，则将不选择旁路(缓存的)象素。

图9是图1所示的混色装置30的一部分的详细示意图。混色装置30包括颜色校正逻辑，颜色校正逻辑可用于对色调、饱和度和亮度进行期望的加法改变，而对饱和度和亮度进行乘法改变。混色装置逻辑在极坐标域工作。

混色装置从预处理器20输入色调、饱和度和亮度的初始值，以及从混色控制器70输入键值k(它定义当前象素是否经过颜色校正，如经过颜色校正，则校正程度如何)，以及还有期望的修改量(包括色调、饱和度和亮度的附加增量，饱和度和亮度的增益)。

色调修改通过逻辑502来执行。逻辑502只涉及到色调的加法改变(移位)。逻辑502包括查找表(LUT)520，它将在彩色空间的软区域(0＜k＜1的区域)中提供平滑彩色过渡时所需的等式制成表格。应注意，整个彩色空间软区域中初始色调和期望的色调之间平滑的彩色过渡需要极坐标域中饱和度以及色调的相应改变。稍后将参考图10a、10b、11a、11b和12对此进行讨论。查找表520的内容稍后参考图14和图15进行说明。查找表520取键值k作为输入并产生输出，此输出通过相关的加法器522与输入的色调相加，其和生成输出色调。

饱和度修改是由逻辑504来执行的。饱和度逻辑同时涉及加法(移位)改变和乘法(增益)改变。如上所述，输入色调和期望色调之间的平滑过渡还需要对软区域中的饱和度进行修改，因此这些改变也在饱和度逻辑504内执行。

逻辑504包括查找表540，此查找表提供对饱和度的乘法改变，以配合上述的色调变化来提供软区域中的平滑改变。查找表540取键值k作为输入，并产生输出传送到乘法器542，以便与输入的饱和度相乘。然后将乘法运算的结果传送到加法器546，以便与任何期望的加法修改的结果求和。取期望的加法饱和度变化δSat作为乘法器544的输入。乘法器544的第二输入是键值k。乘法器544将δSat与k相乘，其结果输入到加法器546，以便与乘法器542的输出求和。对饱和度的加法修改和乘法修改求和就得到输出饱和度。

亮度是由逻辑506来执行的。亮度逻辑同时涉及加法(移位)改变和乘法(增益)改变。逻辑506以类似于饱和度逻辑504的方式工作，不同之处在于查找表数据的不同。

逻辑506包括查找表560，它提供对亮度的乘法改变，以配合上述的色调变化来实现软区域中的平滑改变。该表的内容稍后参考图16进行说明。查找表560取键值k作为输入，并产生输出传送到乘法器562，以便与输入的亮度相乘。然后将乘法运算的结果传送到加法器566，以便与任何期望的加法修正的结果求和。取期望的加法亮度变化δY作为乘法器564的输入。乘法器564的第二输入是键值k。乘法器564将δY和k相乘，并将结果作为输入传送到加法器566，以便与上述乘法修正的结果求和。对加法修改量和乘法修改量求和就得到输出亮度。

然后将输出色调、输出饱和度和输出亮度传送到序列中的下一个混色装置，或者如果是最后一个混色装置，则传送到后处理器40。

可以按每场、每帧等方式为查找表填充一次数据。数据可以由混色装置内的数据生成装置(未显示)或由外部数据处理装置(未显示)提供。

现在说明对色调修改采用查找表的部分原因。基本上已认识到，简单地利用ΔCb和ΔCr加法矢量转换以使Cb，Cr域中的色调发生变化是不可行的。下文将解释其原因。

简单的加法逻辑就能很好地产生有关亮度和饱和度的加法增量改变，但是对于色调，情况就较为复杂。色调可以基于极坐标域或直角坐标(Cb，Cr)域来考虑。

图10a图示用于尝试在直角坐标域产生色调偏移的简单加法逻辑。尽管这对点颜色，即对彩色空间中的单点所表示的颜色的校正或改变改变有效，但在校正较大的彩色空间区域时可能导致错误的饱和度输出值。(这里要注意的是，观看者可能感觉是单一“颜色”的颜色通常占据彩色空间中的一定区域)。参考图10b，可以看到，如果在直角坐标域中设置了对例如点色620而言是正确的加性校正量(将其映射到对应的颜色620’)，则此校正通常非常不适合同一色区中的其他点色，如颜色610(映射到校正色610’)以及颜色630(映射到校正色630’)。颜色610’和630’的饱和度与输入颜色610和630饱和度非常不同。

通过在色调(极坐标)域进行操作可以缓解此问题。图11a图示应用于极坐标域中色调偏移的简单加法逻辑。这里，色调的改变代表直角坐标域中的旋转。这使彩色空间区域内不同位置都保持正确的饱和度，例如，颜色610正确地映射到颜色610”，而颜色630正确地映射到颜色630”。

但是，在极坐标域中进行操作可能带来其他问题。具体地来说，在颜色校正的“软”区域(即0＜k＜1)中(这些软区域的设置通常导致它们出现在要校正的区域边缘附近)，可能出现非期望的彩“虹”效应。下面将参照图12对此原因予以解释。

图12图示用极坐标域表示的色调偏移。色调偏移可以最易于被描述为角度720的色调旋转，从而使(例如)输入颜色710改变为校正色710’。

在采用在极坐标域实现的色调旋转的基本配置中，“软”区域(其中0＜k＜1)中的校正会导致按一定角度进行的部分旋转，如下所示：

色调旋转＝k.(角度720)

所以，对于例如0.3的键值k，将发生颜色710到校正色710”的旋转。这表示按照等于角度720的30％的角度进行的旋转。

但是，在软区域中，主观上更希望部分校正能在原色和校正色之间的Cb，Cr平面上描绘一条直线740。因此，对于0.3的键值k，主观上更希望改变颜色710以得到校正色710。

但是，这意味着在软区域中，色调以及饱和度也将变化(饱和度由原点至直线740的距离表示)。

这是有可能通过制造产生旋转所需的硬件来实现的，但是在直角坐标(Cb，Cr)域工作，这并非所期望的结果，因为需要大量硬件。图13图示了一种适合于在直角坐标域执行这种旋转的可行的逻辑装置。它包括计算期望的色调变化的正弦和余弦，从硬件或处理操作的角度看，这通常是非常昂贵的。相比之下，本实施例提出一种优雅且较为简单的技术，它的硬件或处理操作的成本低得多。

如上所述，当在极坐标域实现色调变化时，主观上希望在改变色调且0＜k＜1时，亦改变饱和度以及色调。这可以利用查找表来方便地实现，因为描述软区域中色调和饱和度增量的等式是很复杂的。

图14图示图9的装置中有关软区域中色调修改的那些部分。查找表520提供色调偏移所需的改变值，而查找表540提供饱和度改变所需的改变值。两个查找表取键值为输入。下面参考图15讨论据以生成(饱和度和色调的)查找表值的等式。注意，图14所示的修改后的饱和度并不一定是最终的输出饱和度，因为它仍可能因原饱和度的增益或增量发生任何期望的直接变化而被修改。

色调查找表用于以如下方式改变色调：确保色调相对于改变键值沿线740线性过渡。

可以利用图15所示的几何方法和已知的三角恒等式生成图14的两个查找表的内容。图15图示直角坐标(Cb，Cr)域的颜色校正操作。在图15中：

变量“I”表示当k＝1时，颜色校正操作所引起的总变化。

变量“Δhue”表示当k＝1时，颜色校正操作所引起的总色调旋转。

变量“i”表示k的部分值(即0＜k＜1)所引起的增量(矢量)变化。

变量“s”表示0＜k＜1的情况下的期望饱和度。

变量“θ”表示当0＜k＜1时需要的色调变化(旋转)。

变量“Sat”表示当前像素的饱和度。

为了确保随着键值的增加，在直角坐标域从初始颜色直线过渡到校正色，必须利用：

i＝I.k

为了获得饱和度查找表840，需要满足如下等式：

$\frac{s}{\mathrm{Sin}(90-\mathrm{\Δhue}/2)}=\frac{\mathrm{Sat}}{\mathrm{Sin}(180-\mathrm{\θ}-(90-\mathrm{\Δhue}/2))}$

$s=\mathrm{Sat}*\frac{\mathrm{Cos}(\mathrm{\Δhue}/2)}{\mathrm{Cos}(\mathrm{\Δhue}/2-\mathrm{\θ})}$

因此，饱和度查找表的内容如下定义为：

$\frac{\mathrm{Cos}(\mathrm{\Δhue}/2)}{\mathrm{Cos}(\mathrm{\Δhue}/2-\mathrm{\θ})}$

并且将此值与当前像素的饱和度Sat相乘。查找表的输入似乎是角度θ，但实际是输入键值k的函数，这将结合色调查找表820的生成来加以说明。

对于色调查找表820，需要满足如下等式：

$\frac{I}{\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\Δhue}\right)}=\frac{\mathrm{Sat}}{\mathrm{Sin}(90-\mathrm{\Δhue}/2)}---\left(1\right)$

$\frac{i}{\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\θ}\right)}=\frac{\mathrm{Sat}}{\mathrm{Sin}(180-\mathrm{\θ}-90+\mathrm{\Δhue}/2)}---\left(2\right)$

将等式1和等式2代入上述等式，求tan(θ)的解，得到：

$\frac{1}{\frac{1}{k*\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\Δhue}\right)}-\tan (\mathrm{\Δhue}/2)}=\tan \left(\mathrm{\θ}\right)$

这意味着角度θ是上述等式左边的反正切。它用于色调查找表820，其输入为键值k，输出为角度θ。然后将此输出角θ加到输入色调角中，从而得到修改后的色调。

此等式还用于使k与角度θ相联系，以配合饱和度查找表840使用。这意味着饱和度查找表的输入可以是k。

因为正切不是连续函数，所以重要的是防止被零除的错误，在计算查找表内容的固件中需要对一些异常进行处理。这些异常为：

(a)k＝0

(b)k＝1

(c)

$\frac{1}{k*\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\Δhue}\right)}-\tan (\mathrm{\Δhue}/2)=0$

(d)Δhue＞＝180度

可以利用如下的程序处理这些异常：

(i)如果Δhue＜-180度，则让Δhue加上360度

(ii)如果Δhue＞180度，则让Δhue减去360度

(iii)如果Δhue的绝对值＞179.9度(即接近180度)，则：

如果k＜0.5，则将色调变化的查找表(LUT)值设为零且将饱和度LUT值设为(1-2k)；

否则(即如果k＞＝0.5)，则将色调变化的LUT值设为Δhue而将饱和度LUT的值设为(2k-1)；

(iv)如果k＝0，则将色调变化的LUT值设为0，将饱和度LUT的值设为1；否则如果正好等于1，则将色调变化的LUT值设为Δhue，而将饱和度的LUT值设为1；

(v)当 $\frac{1}{K*\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\Δhue}\right)}-\tan (\mathrm{\Δhue}/2)=x=0$ 时则色调的LUT值应该设为90°。但是，当上述x近似等于零(即在零的某个预定量即某个SMALLNUMBER(很小的数)内)时，色调查找表也应该设为90°。

本实施例采用10位色调值。这意味着，360度的色调旋转对应于十进制数1024种色调变化。这样，色调变化的最小度数用1/1024表示。

这意味着，90度和下一个度数之间可以得到的最小角距，其该下一个度数为：90-(360/1024)＝89.6484375。

此度数的正切是162.9726164。

最后，需要由1/x得到：x＝0.00613600158＝SMALLNUMBER。

利用上述条件和异常，可以构造色调和饱和度的查找表，它们为直角坐标域上的线性过渡提供精确值，从而允许逻辑运算本身在极坐标域进行。

前一个逻辑的作用是实现加法改变。不过，其优点还在于产生乘法增量，如图9的逻辑中所实现的那样。

图16说明实现对饱和度和亮度的乘法改变所需的逻辑。这只适用于饱和度和亮度，因为如上所述，乘法改变并不涉及色调。为了节省乘法器，这些改变方式利用查找表902和乘法器940来实现。从图16可以看出，将查找表920的适当值加到乘法器940上，以便与其输入相乘而得到适当的输出。饱和度和亮度这两种情况的增益均用查找表中的值来实现。就亮度而言，增益是通过将查找表920的内容与期望增益(K＝0例外，这时采用单位增益)相乘并且将适当的查找表值加到乘法器940上以便与输入饱和度相乘而施加的。乘法器940的输出是修改后的饱和度。注意，就饱和度而言，查找表920和乘法器940在图9中以类似于查找表540和乘法器542的方式来实现。饱和度的查找表具有双重目的：提供期望的饱和度增益和与色调相关的饱和度修改。

就亮度而言，查找表920的内容由下式来描述：

1+k*(期望的亮度增益-1)

然后查找表920取键值k作为输入，并产生输出加到乘法器940上，从而与输入亮度相乘而得到经过修改的亮度。对亮度而言，查找表920和乘法器940在图9中以类似于查找表560和乘法器562的方式实现。

就上述至少部分采用软件控制的数据处理装置的本发明的具体实施方式而言，应理解，提供所述软件控制的计算机程序和提供这种计算机程序的存储媒体或传输媒体应视为本发明的一些方面。

虽然参考附图详细说明了本发明的说明性实施例，应理解，本发明并限于这些具体的实施例，并且在不背离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的前提下，本专业人员可对其进行各种变化和修改。

Claims (9)

1.用于将基于像素的颜色校正应用于输入图像，以生成输出图像的数字图像处理装置，所述装置包括：

颜色校正逻辑，用于执行两个或多个颜色校正过程，这些颜色校正过程分别具有彩色空间中各自的相关区域和各自的相关颜色映射操作；

所述颜色校正过程设置为一过程序列，以便一个颜色校正过程的结果输入所述序列中的下一个这种过程；

每个颜色校正过程可用于检测每个像素是否落在彩色空间中所述各自的区域内，倘若如此，则对该像素应用所述颜色映射操作；以及

所述序列中第一个过程之后的各颜色校正过程设置为禁止进行与所述序列中在先过程的所述相关区域有关的颜色映射。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，各所述颜色校正过程通过独立的颜色校正处理器来执行。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少所述颜色校正过程之一的彩色空间的所述区域包括软区域，所述软区域要经过局部颜色映射操作处理。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，具有与所述软区域重叠的彩色空间中的区域的后续过程的所述颜色映射操作只局部地在与所述软区域重叠的区域禁止。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，彩色空间内区域中的软度可以在表示不进行任何颜色映射的第一软度与表示进行完全颜色映射的第二软度之间变化。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在涉及如下所述彩色空间的区域时，部分地禁止通过颜色校正过程进行颜色映射：所述区域，在所述序列的在先过程中与该区域相关的所有软度的和介于所述第一软度和第二软度之间。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在涉及如下所述彩色空间的区域时，完全禁止过程中进行的颜色映射：所述区域，在所述序列的在先过程中与该区域相关的所有软度的和等于或超过所述第二软度时。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，每个过程可用于检测在先过程对彩色空间中各位置所应用的累计软度，并将颜色校正应用到不大于累计软度与所述第二软度之差的程度。

9.用于将基于像素的颜色校正应用于输入图像，以生成输出图像的数字图像处理方法，所述方法包括如下步骤：

执行两个或多个颜色校正过程，这些颜色校正过程分别具有彩色空间中各自的相关区域和各自的相关颜色映射操作；

所述颜色校正过程设置为过程序列，以便一个颜色校正过程的结果输入所述序列中的下一个这种过程；

每个颜色校正过程可用于检测每个像素是否落在彩色空间中所述各自的区域内，倘若如此，则对该像素应用所述颜色映射操作；以及

所述序列中第一个过程之后的各颜色校正过程设置为禁止进行与所述序列中在先过程的所述相关区域有关的颜色映射。

Images