CN1371077A - 一种增加影像颜色饱和度的方法 - Google Patents

Abstract

一种增加影像颜色饱和度的方法,含下列步骤:1．将一影像的RGB坐标(r,g,b)色点,转换至对应该CIE色彩坐标(x,y)色点;2．决定该(x,y)色点系位于OBC三角形、OAB三角形、及OAC三角形中那一个三角形内;3．从该(x,y)色点在沿着该O点坐标及该(x,y)色点所形成的直线上,获得出该(r,g,b)色点所对应增加颜色饱和度的(x’,y’)色点;4．将该(x’,y’)色点转换至RGB坐标(r’,g’,b’)色点,该(r’,g’,b’)色点即为该(r,g,b)色点所增加颜色饱和度的色点。

Description

一种增加影像颜色饱和度的方法

本发明涉及一种可用来增加色彩饱和度的方法，其特别涉及将RGB色彩模式转换至CIE色彩模式，进行增加色彩饱和度的方法。

光线由光源直接或通过物体反射或透射后刺激人眼，于是产生了亮度和颜色感觉，这种信息经过大脑的处理，人们就可以辨认物体的亮度(Lightness)、色彩(Hue)和饱和度(Saturation)。引起视觉的色光，可能是由数种波长的光波混合而成，但正常人眼均能感受出它最接近红、橙、黄、绿、蓝、紫等纯光谱色中的那一种，这种属性称为“色彩”；而最接近的光谱色，一般也称之为色光的“色彩”。黑色与白色都没有色彩，介于黑与白中间的灰色，也不具有色彩。对颜色的说明，光只是有色彩是不够的，譬如颜色经长时间的放置与曝晒失去了他原有的色彩、褪了色、渐渐变白，饱和度即是用来说明色彩的鲜艳度。“饱和度”指的是颜色偏离灰色、接近纯光谱色的程度。黑、白、灰色的饱和度最低(0％)，而纯光谱色的饱和度最高(100％)。纯光谱色与白光混合，可以产生各种混合色光，其中纯光谱色所占的百分比，就是该色光的饱和度。另外一个色彩性质上不可缺的是明亮度(lightness)同样是无彩色亦有白至黑的差别，亦就是灰度的变化，有彩色的地方亦是有明亮的和暗淡的区别，因此加上了明亮度后，色彩成了三次元排列，根据色彩的性质便有色相、彩度及亮度，即所谓的三属性。

所有的色彩都可用RGB等三种颜色混配而成，不同的RGB取样决定了不同的色彩，以一个分辨率为256的显像屏幕为例，RGB三者的数值都是分别由0至255，每一个都有256不同的值，三个256相乘计有16，777，216个不同的组合。事实上如此细分，根本就超出了人类视觉判别的能力。就人的肉眼来看，有许多颜色的色泽是相同的，唯一可分辨的是两种颜色的饱和度与光度。色彩的饱和度左右了一个影像产品的成功与失败，一般而言，色彩饱和度较高则颜色表现较为鲜艳。许多人都以色彩饱和度作为评断影音产品或处理影像的产品优劣的一大依据。

一般在色彩学上都使用国际色彩协会所制定的CIE系统来定位颜色的特性，在CIE系统上包含了一个参数Y来对应颜色的亮度，与一个二维颜色坐标(x，y)。x，y的不同值对应的是各种不同的颜色，通常是色调与饱和度两个向度的变化。由于这些参数是藉由颜色对象所发射的光频谱来决定，因此这个系统较其它系统更可详细的描绘出颜色的特性。CIE所制定的颜色光谱图，其表现系以马蹄线为一条光谱轨迹，所有的波长从380～770nm的自然色光都在这条轨迹上(它们的色饱和度为100％)，C点是白光。光谱轨迹从540～770nm是直线，在这段直线上的任何光谱色，都可以通过540nm和700nm 2种波长的单色光，以一定的比例混合产生。在540nm～380nm光谱轨迹的马蹄形曲线上的任何光谱色，都不能仅由540nm和380nm两种色光混合产生，而需用三原色来产生。马蹄形曲线内的C点代表白光，其色饱和度为零。在马蹄形曲线内的任一点都代表某一种颜色的色光。

因此在影像的颜色处理上，虽然由RGB三原色可以得出一个颜色，但希望此色能具有较高的饱和度，也就是希望它们越接近CIE所制定的光谱轨迹越好，因为这样可以复现出更多饱和度更高的色彩。

本发明目的系提供一种来增加图像颜色的饱和度的方法，其利用原有RGB三原色之参数，转换成CIE色彩模式的坐标，而后再利用CIE光谱图的特性找出一个对应于图像的一色点，其在CIE光谱图的色系但具有较高饱和度的色点。

为解决本发明上述目的，本发明提供一种增加影像颜色饱和度的方法，其利用CIE色彩模式，将RGB色彩模式中代表(255，255，255)坐标全白色点、(255，0，0)坐标全红色点、(0，255，0)坐标全绿色点、及(0，0，255)坐标全蓝色点，分别转换至该CIE色彩坐标对应该全白色点的O点坐标(x₀，y₀)、该全红色点的A点坐标、该全绿色点的B点坐标、及该全蓝色点的C点坐标，该方法包括下列步骤：(1)、将一影像的RGB坐标(r，g，b)色点，转换至对应该CIE色彩坐标(x，y)色点；(2)、决定该(x，y)色点系位于OBC三角形、OAB三角形、及OAC三角形中那一个三角形内，如果该(x，y)色点系位于OBC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该B点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，或系如果该(x，y)色点系位于OAB三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该B点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，再或系如果该(x，y)色点系位于OAC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)；(3)、从该(x，y)色点在沿着该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线上，获得出该(r，g，b)色点所对应增加颜色饱和度的(x’，y’)色点；(4)、将该(x’，y’)色点转换至RGB坐标(r’，g’，b’)色点，其中该(r’，g’，b’)色点即为该(r，g，b)色点所增加颜色饱和度的色点。

为更加清楚了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体实施例，并配合附图，对本发明详加说明，说明如后：

图1A是显示公知CIE色彩模式的示意图。

图1B是显示公知RGB色彩模式的示意图。

图2是显示本发明方法的流程图。

图3是显示依据本发明方法，所增加颜色饱和度的色点的几何示意图。

图1A是显示公知CIE色彩模式的示意图，图1B是显示公知RGB色彩模式的示意图，如果将图1B的RGB色彩模式中表示(255，255，255)坐标全白色点、(255，0，0)坐标全红色点、(0，255，0)坐标全绿色点、及(0，0，255)坐标全蓝色点，转换至图1A的CIE色彩模式，分别可以得出：图1B的O色点，其对应在RGB色彩模式的全白色点；图1B的A色点，其对应在RGB色彩模式的全红色点；图1B的B色点，其对应在RGB色彩模式的全绿色点；图1B的C色点，其对应在RGB色彩模式的全蓝色点，其中该O色点的坐标为(0.313，0.329)，该A色点的坐标为(0.64，0.33)，该B色点的坐标为(0.3，0.6)，该C色点的坐标为(0.15，0.06)。据此，在图1A所显示的O色点、A色点、B色点、及C色点所形成的空间，其系为该图1B所有RGB色彩模式下所有色点，其在CIE色彩模式的对应空间。

图2是显示本发明方法的流程图。依据图2的流程图，其用以将一以RGB色彩模式表示的影像，经由执行图2的流程，使得该图像的所有色点能够增加其颜色的饱和度。图2流程图所显示的步骤，其详细说明如下：

步骤10系取得一图像的RGB坐标(r，g，b)色点。例如，取得一图像的RGB坐标(72，81，178)色点。

步骤20系判断是否如果r＝g＝b，如果为真(true)则进入步骤21，否则进入步骤30。

步骤21系设定(r’，g’，b’)等于该(r，g，b)色点，意即该(r，g，b)色点的饱和度将不做任何改变。

步骤30系使用计算式(1)，计算出该(r，g，b)色点在CIE色彩模式的对应坐标(x，y)色点：

    x＝X/(X+Y+Z)

    y＝Y/(X+Y+Z)

其中X＝0.412*r+0.358*g+0.180*b  (1)

    Y＝0.213*r+0.358*g+0.072*b

    Z＝＝0.019*r+0.119*g+0.950*b

例如，(72，81，178)色点其使用上述计算式(1)如下：

    X＝0.412*72+0.358*81+0.180*178＝90.779

    Y＝0.213*72+0.358*81+0.072*178＝86.088

    Z＝0.019*72+0.119*81+0.950*178＝180.216

    x＝X/(X+Y+Z)＝90.779/(90.779+86.088+180.216)＝0.254

    y＝Y/(X+Y+Z)＝86.088/(90.779+86.088+180.216)＝0.241所以计算出(72，81，178)色点在CIE色彩模式的对应坐标(0.254，0.241)色点。

步骤40系决定该(x，y)色点系位于OBC三角形、OAB三角形、及OAC三角形中那一个三角形内，如果该(x，y)色点系位于OBC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该B点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，或系如果该(x，y)色点系位于OAB三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该B点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，再或系如果该(x，y)色点系位于OAC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)。

以(0.254，0.241)色点作举例，来说明上述的步骤(40)的具体实施方式。首先分别计算出通过O色点与A色点的OA直线计算式、通过O色点与B色点的OB直线计算式、及通过O色点与B色点的OB直线计算式，其直线计算式分别如下：

OA直线计算式系为0.0006*x-0.3282*y+0.1078＝0

OB直线计算式系为0.2713*x+0.0128*y-0.0890＝0

OC直线计算式系为0.2691*x-0.1628*y-0.0306＝0再以(0.254，0.241)色点代入上述的各直线计算式，其代入结果分别如下：

0.0006*0.254-0.3282*0.241+0.1078＝0.029＞0

0.2713*0.254+0.0128*0.241-0.0890＝-0.017＜0

0.2691*0.254-0.1628*0.241-0.0306＝-0.001＜0由上述的代入结果，可以得到(0.254，0.241)色点系位于OBC三角形内。

接着再予计算出由该坐标为(0.313，0.329)的O色点及(0.254，0.241)色点所形成的直线，其相交于由该坐标为(0.300，0.600)的B色点及该坐标为(0.150，0.060)的C色点所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，并请同时参见图3，其计算式说明如下：

令a₁＝y-0.329    b₁＝0.313-x

  c₁＝(y-0.329)*0.313+(0.313-x)*0.241-0.329

  a₂＝0.600-0.060 b₂＝0.150-0.300

  c₂＝(0.600-0.060)*0.150+(0.150-0.300)*0.060可得出x_c＝(b₂*c₁-b₁*c₂)/(b₂*a₁-b₁*a₂)

  y_c＝(a₂*c₁-a₁*c₂)/(a₂*b₁-a₁*b₂)将x＝0.254及y＝0.241代入上述计算式后，所计算出的结果为：x_c＝0.162及y_c＝0.102，据此得出相交点坐标(0.162，0.102)

步骤50系从该(x，y)色点在沿着该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线上，获得出该(r，g，b)色点所对应增加颜色饱和度的(x’，y’)色点。上述的步骤50系使用

x’＝x+[(x-x₀)/[(x-x₀)²+(y-y₀)²]^1/2]*s

y’＝y+[(y-y₀)/[(x-x₀)²+(y-y₀)²]^1/2]*s    (2)的计算式(2)，以计算出该(x’、y’)色点，其中该参数s值系作为一颜色饱和度调值，该颜色饱和度调值的大小可以由使用者决定。

以该参数s＝0.04作举例，来说明上述的步骤50的具体实施方式，并请同时参见图3。计算图3所显示的(x’、y’)色点，其使用颜色饱和度调值为0.04情况下，以该参数s＝0.04代入计算式(2)，可以得出x’＝0.232及y’＝0.207。

步骤60系判断步骤50所计算出的(x’，y’)色点是否超越CIE色彩模式的最大坐标范围，如果为真则进入步骤61，否则进入步骤70。

步骤61系设定该(x’，y’)色点等于步骤40的(x_c，y_c)色点，然后进入步骤70。

步骤70系将该(x’、y’)色点转换至RGB坐标(r’，g’，b’)色点，其中该(r’，g’，b’)色点即为该(r，g，b)色点所增加颜色饱和度的色点。上述的步骤70系使用

r’＝[3.241*x’-1.537*y’-0.499*(1-x’-y’)]*t

g’＝[-0.969*x’+1.876*y’+0.042*(1-x’-y’)]*t

b’＝[0.056*x’-0.204*y’+1.057*(1-x’-y’)]*t  (3)的计算式(3)，以计算出该(r’，g’，b’)色点，其中该参数t的值系由该(r，g，b)色点中的r值、g值、b值三者的其中最大值所决定。

以步骤10的(72，81，178)色点及经步骤50所计算出x’＝0.232及y’＝0.207作范例说明。从r＝72，g＝81，b＝178得出该参数t的值系因为b＝178最大值，所以该参数t＝316.340。再将x’＝0.232，y’＝0.207，t＝316.340代入计算式(3)，可以计算出r’＝48，g’＝59，b’＝178，据此获得(72，81，178)色点，其所增加颜色饱和度的色点系为(48，59，178)。

步骤80系用以增加步骤70的(r’，g’，b’)色点亮度。上述的步骤80系使用

(r″，g″，b″)＝(r’，g’，b’)*k            (4)的计算式(4)，以计算出所增加亮度的(r″，g″，b″)色点，其中该参数k的值系由该(r，g，b)色点中的r值、g值、b值三者的其中最大值，该最大值再加上一亮度调整值后的总加值，其总加值再除以该最大值后所决定，其中该亮度调整值的大小可以由使用者决定。

以步骤10的(72，81，178)色点及经步骤70计算出的所增加颜色饱和度的色点(48，59，178)色点，配合使用该亮度调整值系为15的情况下作说明。从r＝72，g＝81，b＝178，因为b大于g大于r，得出最大值系为178，该参数k＝(178+15)/178＝1.084，将该参数k＝1.084及(48，59，178)色点代入计算式(4)，可以计算出r″＝52，g″＝63，b″＝193，据此获得(48，59，178)色点，其所增加亮度的色点系为(52，63，193)。

依据本发明方法，其在较佳实施本发明的具体方式系可完全以程序代码手段予以实现，所实现本发明方法的程序代码，其可以运用于影像处理应用软件。再者，依据本发明方法，其另一实施本发明的具体方式系可使用电路手段予以实现，所实现本发明方法的电路装置程，其可以运用于与影像相关的硬件或软件产品上，如显像器，扫描仪，或是光学产品，如投影机，照相机，摄影机。

虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1.一种增加影像颜色饱和度的方法，其利用CIE色彩模式，将RGB色彩模式中代表(255，255，255)坐标全白色点、(255，0，0)坐标全红色点、(0，255，0)坐标全绿色点、及(0，0，255)坐标全蓝色点，分别转换至该CIE色彩坐标对应该全白色点的O点坐标(x₀，y₀)、该全红色点的A点坐标、该全绿色点的B点坐标、及该全蓝色点的C点坐标，该方法包括下列步骤：

(1)、将一影像的RGB坐标(r，g，b)色点，转换至对应该CIE色彩坐标(x，y)色点；

(2)、决定该(x，y)色点系位于OBC三角形、OAB三角形、及OAC三角形中那一个三角形内，如果该(x，y)色点系位于OBC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该B点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，或系如果该(x，y)色点系位于OAB三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该B点坐标所形成的直线的相交点坐标(x_c，y_c)，再或系如果该(x，y)色点系位于OAC三角形，则计算出由该O点坐标及该(x，y)色点所形成的直线，其相交于由该A点坐标及该C点坐标所形成的直线的相交点坐标(xc，yc)；

(3)、从该(x，y)色点在沿着该0点坐标及该(x，y)色点所形成的直线上，获得出该(r，g，b)色点所对应增加颜色饱和度的(x’，y’)色点；

(4)、将该(x’，y’)色点转换至RGB坐标(r’，g’，b’)色点，其中该(r’，g’，b’)色点即为该(r，g，b)色点所增加颜色饱和度的色点。

2.如权利要求1所述方法，其中进一步包括一个用以增加该(r’，g’，b’)色点亮度的步骤(5)，该步骤系为：使用r″＝r’*k，  g″＝g’*k，b″＝b’*k的计算式，其中该(r″，g″，b″)色点即为该(r’，g’，b’)色点所增加亮度的色点，其中该参数k的值系由该(r，g，b)色点中的r值、g值、b值三者的其中最大值，该最大值再加上一亮度调整值后所决定。

3.如权利要求1所述方法，其中该步骤(1)的转换步骤系为：使用

x＝X/(X+Y+Z)

y＝Y/(X+Y+Z)的计算式，以计算出该(x、y)色点，其中该参数X＝0.412*r+0.358*g+0.180*b，该参数Y＝0.213*r+0.715*g+0.072*b，该参数Z＝0.019*r+0.119*g+0.950*b。

4.如权利要求1所述方法，其中该步骤(3)的获得步骤系为：使用

  x’＝x+[(x-x0)/[(x-x0)2+(y-y0)2]1/2]*s

  y’＝y+[(y-y0)/[(x-x0)2+(y-y0)2]1/2]*s的计算式，以计算出该(x’，y’)色点，其中该参数s值系为一颜色饱和度调整值。

5.如权利要求4所述方法，其中如果所计算出的该(x’，y’)色点，其超越该CIE色彩模式的最大坐标范围时，则设定该(x’，y’)色点为即该(x_c，y_c)色点。

6.如权利要求1所述方法，其中该步骤(4)的转换步骤系为：使用

  r’＝[3.241*x’-1.537*y’-0.499*(1-x’-y’)]*t

  g’＝[-0.969*x’+1.876*y’+0.042*(1-x’-y’)]*t

  b’＝[0.056*x’-0.204*y’+1.057*(1-x’-y’)]*t的计算式，以计算出该(r’，g’，b’)色点，其中该参数t的值系由该(r，g，b)色点中的r值、g值、b值三者的其中最大值所决定。

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