CN1479529A - 彩色补偿的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种彩色补偿输入信号的装置，包括：色度偏差产生单元，根据输入色度信号和预定第一参考值来计算色度偏差；色调偏差产生单元，根据输入色调信号和预定第二参考值来计算色调偏差；亮度偏差产生单元，根据输入信号检测的输入亮度信号和预定第三参考值来计算亮度偏差；肤色映射函数产生单元，在根据色度偏差、色调偏差和亮度偏差而独立地补偿输入的色度、色调和亮度信号之后输出补偿的色度信号、补偿的色调信号和补偿的亮度信号。按照本发明，当彩色由于传输缺陷失真时，彩色可以被补偿为合适的颜色。

Description

彩色补偿的装置和方法

本申请要求2002年7月26日向韩国专利局提交的韩国申请第2002-44353号的优先权，其公开内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种彩色补偿的装置和方法，具体涉及一种能够当所表示的彩色在显示装置上显示时失真的时候彩色补偿为所期望的颜色的彩色补偿装置和方法。

背景技术

经常，在显示装置上显示的彩色在图像信号传输期间或由于照相机拍摄的外部光的影响而失真。尤其是在失真的彩色在视觉上可以感知时，例如人的皮肤的颜色(肤色)的情况，需要补偿彩色。

彩色补偿的装置和方法一般在彩色失真的情况下将输入图像补偿为尽可能与原始彩色相近。图1是示出传统彩色补偿方法、特别是补偿肤色的方法的一个示例。参考图1，建立了彩色偏好轴A。彩色偏好轴A是用于补偿肤色的参考。在图1中，在YUV彩色空间中示出了偏好轴A。在建立偏好轴A之后，通过将在与偏好轴A接近的某个区域(图1中具有斜线的区域)中现有的彩色移动到偏好轴A来执行映射以便具有偏好轴A的色值。如图所示，偏好轴A具有123度或117度的角度。由菲利普半导体公司制造的TDA9178芯片就使用了这种方法的一个示例。

另一种补偿方法是首先检测在整个图像中的肤色区域，然后跳过对所检测区域的彩色增强。但是，上述彩色补偿的装置和方法有一个问题，即彩色补偿的结果在视觉上不令人满意，因为它将特定区域的彩色移动到一个被建立的偏好轴A的色值而未考虑人们的偏好，或者它未对诸如肤色的特定区域执行彩色增强。而且，由于所述方法仅仅补偿了色调，不可能正确地补偿彩色的色度或亮度。

发明内容

本发明一个方面是提供一种能够当在显示装置上显示彩色失真时根据人们的彩色偏好来补偿色度、色调和亮度的彩色补偿装置和方法。

本发明的其他方面和/或优点将在后面的说明中部分给出，并且可以在所述说明中部分地显而易见，或者可以通过本发明的实践而学习。

可以通过提供按照本发明的一个方面的彩色补偿装置来实现本发明的上述和/或其他方面，所述装置包括：色度偏差产生单元，根据输入色度信号和预定第一参考值来计算色度偏差；色调偏差产生单元，根据输入的色调信号和预定第二参考值来计算色调偏差；亮度偏差产生单元，根据输入的亮度信号和预定第三参考值来计算亮度偏差；肤色映射函数产生单元，在根据所计算的色度偏差、所计算的色调偏差和所计算的亮度偏差而独立地补偿输入的色度、色调和亮度信号之后输出校正的色度信号、校正的色调信号和校正的亮度信号。

优选的但不要求的是，所述装置还包括色空间转换单元，转换在色空间中的输入图像的彩色信号，以便计算输入色度信号、输入色调信号和输入亮度信号，并且向色度偏差产生单元、色调偏差产生单元和亮度偏差产生单元发送所计算的色度、色调和亮度信号。

可取的但不要求的是，根据在统计地处理了通过实验获得的数据之后收集的经验数据来提供第一、第二和第三参考值。

推荐的但不要求的是，根据在输入色度信号和第一参考值之间的差来计算色度偏差，肤色映射函数产生单元输出通过对输入色度信号和色度偏差求和而补偿的校正色度信号。

优选的但不要求的是，根据在输入的色调信号和第二参考值之间的差来计算色调偏差，肤色映射函数产生单元输出通过对输入色调信号和色调偏差求和而补偿的校正色调信号。

而且，可取但不要求的是，根据在输入的亮度信号和第三参考值之间的差来计算亮度偏差，肤色映射函数产生单元输出通过对输入亮度信号和亮度偏差求和而补偿的校正亮度信号。

按照本发明的另一个方面，一种彩色补偿方法包括步骤：根据输入的色度信号和预定的第一参考值来计算色度偏差；根据输入的色调信号和预定的第二参考值来计算色度偏差；根据输入的亮度信号和预定的第三参考值来计算亮度偏差；输出在根据色度偏差、色度偏差和亮度偏差而独立地补偿输入的色度、色调和亮度信号之后产生的补偿的色度信号、补偿的色度信号和补偿的亮度信号。

可取但不要求的是，所述方法还包括步骤：转换在色空间中的输入信号的彩色信号以计算色度信号、色调信号和亮度信号；独立地发送所计算的色度、色调和亮度信号作为用于计算色度偏差、色调偏差和亮度偏差的输入信号。

优选但不要求的是，根据在统计地处理了通过实验获得的数据之后收集的经验数据来提供第一、第二和第三参考值。

可取但不要求的是，根据在色度信号和第一参考值之间的差来计算色度偏差，并且输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号包括对输入色度信号和色度偏差求和以输出补偿的色度信号。

推荐但不要求的是，根据在输入的色调信号和第二参考值之间的差来计算色调偏差，并且输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号包括对输入色调信号和色调偏差求和以输出补偿的色调信号。

优选但不要求的是，根据在输入的亮度信号和第三参考值之间的差来计算亮度偏差，并且输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号包括对输入亮度信号和亮度偏差求和以输出补偿的亮度信号。

附图说明

通过参照附图说明本发明的实施例，本发明的上述和/或其他目的和特点将会变得更加清楚和更为容易理解，其中：

图1示出了传统的彩色补偿方法；

图2是示出了按照本发明的一个实施例的彩色补偿装置的方框图；

图3是示出图2的彩色补偿装置的操作方法的一个实施例的流程图；

图4和5是示出以YCbCr色空间表达的人们喜好的肤色区域的视图；

图6是示出用于计算色偏差的色偏差函数的图。

具体实施方式

现在详细说明本发明的当前实施例，其示例在附图中示出，其中在全部附图中类似的附图标号表示类似的元件。下面说明实施例，以便参照附图说明本发明。

图2是示出按照本发明的一个实施例的彩色补偿装置的方框图，所述装置能够补偿肤色。参见图2，所述装置包括色空间转换单元100、色度偏差函数产生单元110、色调偏差函数产生单元120、亮度偏差函数产生单元130和肤色映射函数产生单元140。色空间转换单元100转换输入图像的彩色信号并输出色调信号、色度信号和亮度信号。色度偏差函数产生单元110计算色度偏差。色调偏差函数产生单元120计算色调偏差。另外，亮度偏差函数产生单元130产生亮度偏差。肤色映射函数产生单元140根据所计算的色度偏差、色调偏差和亮度偏差来补偿原始的色度信号、色调信号和亮度信号。

图3是示出了图2的彩色补偿装置的饿操作方法的流程图。参见图3，色空间转换单元100从输入图像的彩色信号来计算原始的色度信号、原始的色调信号和原始的亮度信号(S200)。输入图像的彩色信号可以按照环境具有各种彩色空间，例如RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS。通过利用适当的数学表达式，这些彩色信号被转换为原始的色度信号、原始的色调信号和原始的亮度信号。

在色空间转换单元100计算的原始的色度信号、原始的色调信号和原始的亮度信号被独立地发送到色度偏差函数产生单元110、色调偏差函数产生单元120和亮度偏差函数产生单元130。色度偏差函数产生单元110根据所发送的色度信号和第一参考值来计算色度偏差。色调偏差函数产生单元120根据所发送的色调信号和第二参考值来计算色调偏差。亮度偏差函数产生单元130根据所发送的亮度信号和第三参考值来计算亮度偏差(S210)。

按照本发明的一个实施例，通过下面的方法来确定用于计算色度偏差、色调偏差和亮度偏差的第一、第二和第三参考值。在肤色的情况下，按照类型来对肤色进行分类。色度、色调和亮度相对于每个类型的颜色来改变。利用实验数据来确定人最偏好的肤色。对于实践的客观结果，应当在相同的环境和条件下操作实验。通过这些实验，可以获得人们偏好的色度、色调和亮度数据，说明诸如类型的因素。

表1是按照校准的CRT显示器和ITU-R(ITU无线通信部分)BT709 YcbCr编码的sRGBd观察条件的实验数据。

表1

	Y	Cb	Cr	C	H
						理想肤色	0.38～0.7	-0.12～-0.05	0.05～0.1	0.078～0.153	123°～152°
实际图像的肤色	0.2～0.95	-0.2～0	0.03～0.22	0～0.3	90°～165°
						优选肤色区域	0.35～0.64	-0.12～-0.03	0.07～0.14	0.1～0.7	100°～138°
平均值(m)	0.51	-0.074	0.098	0.124	126°
						平均偏差	±0.082	±0.021	±0.0128	±0.0185	±8°
统计范围(±δ)	0.427～0.592	-0.095～-0.053	0.0856～0.11	0.105～0.143	118°～134°
						统计范围(±2δ)	0.35～0.673	-0.116～-0.032	0.073～0.124	0.088～0.16	110°～142°

参见表1，人们偏好的肤色几乎是与理想的肤色相同的。但是，当优选的肤色与使用2δ的统计范围相比较时，色度提高了0.01，色调在红色方向上移动了10°。

图4和5示出了在YCbCr色空间中表达的、基于表1的人们偏好的肤色的区域的视图。图4示出了在Cb-Cr平面上的区域，图5示出了在Y-Cb平面上的区域。作为参考，例如利用下面的数学表达式1，CbCr色空间可以被表达为YCH色空间的极座标。

数学表达式1 $C=\sqrt{{\mathrm{Cb}}^2+{\mathrm{Cr}}^2}$ $H={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cr}}$

因此，当以表1给出Y、Cb、Cr、C和H的值时，可以绘出图4和图5的区域。在图4和5中，与所述区域接近的箭头示出了将在所述区域附近的值映射到所述区域中。换句话说，可以通过将在人们偏好的肤色的区域附近的颜色映射到所述区域中来补偿所述颜色。

图6是示出了用于计算色调偏差的色调偏差函数的图。轴X是色调值，轴T是相对于每个色值的色调偏差Δ。在图6中，m是平均值，r_min是实际图像的肤色范围的最小值，r_max是实际图像的肤色范围的最大值。当色值在m-δ，m+δ的范围内时，它是人们偏好的肤色的区域的色值，不必补偿颜色。因此，色调偏差ΔH是0。

当色调值小于m-δ时，它是远离人们偏好的肤色的区域的值。因此，应当提高色调偏差ΔH。色调偏差ΔH的最大值是H0，并且这个值是从在δ和2δ之间的值选择的。相反，当色调值小于m-2δ时，降低色调偏差ΔH。如上所述，因为色值小于m-2δ并且很可能不是肤色，因此降低色调偏差ΔH。换句话说，在假定为肤色的颜色范围内执行补偿。

当色调值大于m+2δ时，与上面相同。但是，在这种情况下，彩色偏差ΔH是一个负(-)值以降低色调值。从-2δ和-δ之间的范围中选择彩色偏差ΔH的最小值H1。

可以利用上述方法来获得用于根据输入色调信号来计算色调偏差的色调偏差函数，并且应用相同的方法来计算色度偏差和亮度偏差。

返回到图2和3的流程图，肤色映射函数产生单元140利用从色度偏差函数产生单元110、色调偏差函数产生单元120、亮度偏差函数产生单元130计算的色度偏差、色调偏差和亮度偏差来补偿原始的色度信号、色调信号和亮度信号(S220)。肤色映射函数产生单元140使用的补偿方法是将所计算的色度偏差与原始的色度信号、所计算的亮度偏差与原始的色调信号、所计算的亮度偏差与原始的亮度信号求和。这可以表达为下面的数学表达式。

数学表达式2

(Y，C，H)_out＝(Y+ΔY(Y)，C+ΔC(C)，H+ΔH(H))

如上所述，可以通过根据所计算的色度偏差、色调偏差和亮度偏差补偿在现有的诸如肤色的某个区域附近的色度信号、色调信号和亮度信号来补偿失真的颜色。

已经在本发明的优选实施例中说明了肤色补偿的情况。但是，可以对任何颜色都可以使用用于计算人们偏好的色度偏差的方法，并且其后根据彩色数据来计算色度偏差、色调偏差和亮度偏差。而且，当通过示例讨论色度、色调和亮度的彩色属性时，可以明白，可以在多维的色空间中类似地补偿附加的属性。

按照本发明，当因为传输缺陷或各种外部光而导致在输入图像中的人眼对其敏感的一种颜色如此失真以至不适合于摄影时，可以将失真的颜色补偿为人们偏好的一种颜色。

虽然未在所有的方面要求，可以理解本发明的所述可以利用计算机可读的、包括固件的计算机软件来实现。

虽然已经说明了本发明的不同实施例和方面，本领域的技术人员会明白本发明不限于所述方法的实施例，而是在本发明的精神和范围中可以进行各种交换和改变。因此，本发明的范围不限于在所述的范围中，而是由所附的权利要求及其等价物来限定。

Claims (46)

1.一种彩色补偿输入信号的装置，包括：

色度偏差产生单元，根据从输入信号检测的输入色度信号和预定第一参考值来计算色度偏差；

色调偏差产生单元，根据从输入信号检测的输入色调信号和预定第二参考值来计算色调偏差；

亮度偏差产生单元，根据从输入信号检测的输入亮度信号和预定第三参考值来计算亮度偏差；以及

肤色映射函数产生单元，在根据色度偏差、色调偏差和亮度偏差而独立地补偿输入的色度、色调和亮度信号之后输出补偿的色度信号、补偿的色调信号和补偿的亮度信号。

2.按照权利要求1的彩色补偿装置，还包括色空间转换单元，通过转换在色空间中的输入图像的彩色信号来分别计算输入色度信号、输入色调信号和输入亮度信号，并且向对应的色度偏差产生单元、色调偏差产生单元和亮度偏差产生单元发送色度、色调和亮度信号。

3.按照权利要求1的彩色补偿装置，其中根据在统计地处理了通过实验获得的数据之后收集的经验数据来提供第一、第二和第三参考值。

4.按照权利要求3的彩色补偿装置，其中根据在输入色度信号和第一参考值之间的差来计算色度偏差。

5.按照权利要求4的彩色补偿装置，其中肤色映射函数产生单元输出通过对输入色度信号和色度偏差求和而补偿的补偿色度信号。

6.按照权利要求3的彩色补偿装置，其中根据在输入的色调信号和第二参考值之间的差来计算色调偏差。

7.按照权利要求6的彩色补偿装置，其中肤色映射函数产生单元输出通过对输入色调信号和色调偏差求和而补偿的补偿色调信号。

8.按照权利要求3的彩色补偿装置，其中根据在输入的亮度信号和第三参考值之间的差来计算亮度偏差。

9.按照权利要求8的彩色补偿装置，其中肤色映射函数产生单元输出通过对输入亮度信号和亮度偏差求和而补偿的补偿亮度信号。

10.一种输入信号的彩色补偿方法，包括步骤：

根据从输入信号检测的输入色度信号和预定第一参考值来计算色度偏差；

根据从输入信号检测的输入色调信号和预定第二参考值来计算色度偏差；

根据从输入信号检测的输入亮度信号和预定第三参考值来计算亮度偏差；

输出在根据所计算的色度偏差、色度偏差和亮度偏差而独立地补偿输入的色度、色调和亮度信号之后产生的补偿的色度信号、色度信号和亮度信号。

11.按照权利要求10的方法，还包括步骤：

通过转换在色空间中的输入信号的彩色信号来计算输入色度信号、色调信号和亮度信号；

独立地发送所计算的色度、色调和亮度信号作为用于计算色度偏差、色调偏差和亮度偏差的输入色度、色调和亮度信号。

12.按照权利要求10的方法，其中根据在统计地处理了通过实验获得的数据之后收集的经验数据来提供第一、第二和第三参考值。

13.按照权利要求12的方法，其中根据在色度信号和第一参考值之间的差来计算色度偏差。

14.按照权利要求13的方法，输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号的步骤包括对输入色度信号和色度偏差求和步骤。

15.按照权利要求12的方法，其中根据在输入色调信号和第二参考值之间的差来计算色调偏差。

16.按照权利要求15的方法，输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号的步骤包括对输入色调信号和色调偏差求和并输出的步骤。

17.按照权利要求12的方法，其中根据在输入亮度信号和第三参考值之间的差来计算亮度偏差。

18.按照权利要求17的方法，输出补偿的色度信号、色调信号和亮度信号包括对输入亮度信号和亮度偏差求和。

19.一种用于彩色补偿具有图像属性的输入图像的装置，包括：

第一偏差计算单元，用于从第一参考值检测图像属性的第一个的偏差的第一数量；

第二偏差计算单元，用于从第二参考值检测图像属性的第二个的偏差的第二数量；

补偿单元，利用偏差的第一和第二数量来补偿输入图像的第一和第二图像属性以便输出补偿的图像。

20.按照权利要求19的装置，还包括第三偏差计算单元，用于从第三参考值检测图像属性的第三个的偏差的第三数量，其中补偿单元利用偏差的第一、第二和第三数量来补偿第一、第二和第三图像属性以便输出补偿的图像。

21.按照权利要求19的装置，其中第一和第二属性之一是亮度，第一和第二属性的另一个是色度。

22.按照权利要求20的装置，其中第一到第三图像属性之一是亮度，第一到第三图像属性的另一个是色度，第一到第三图像属性的剩余一个是色调。

23.按照权利要求19的装置，还包括彩色空间转换单元，用于将输入图像转换为由第一和第二偏差计算单元使用的第一和第二属性。

24.按照权利要求23的装置，其中彩色空间转换单元将要映射的输入图像转换为在包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空间中的第一和第二属性。

25.按照权利要求20的装置，还包括彩色空间转换单元，用于将输入图像转换为由第一到第三偏差计算单元使用的第一到第三属性。

26.按照权利要求25的装置，其中彩色空间转换单元将输入图像转换为在包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空间中映射的第一到第三属性。

27.按照权利要求19的装置，还包括显示单元，用于显示补偿的图像。

28.按照权利要求20的装置，还包括显示单元，用于显示补偿的图像。

29.按照权利要求19的装置，其中第一偏差计算单元将第一属性与第一到第三范围相比较以确定第一数量，

第一范围包括第一参考值，并且对于它，第一数量是0，

第二范围在第一范围之外，并且对于它，第一数量非0；以及

第三范围在第一和第二范围之外，并且对于它，第一数量是0。

30.按照权利要求29的装置，其中：

第二范围包括中点，在中点，第一数量是最大值和最小值之一，

从中点到第一范围，第一数量提高或降低；以及

从中点到第三范围，第一数量与上面相反地提高或降低。

31.按照权利要求20的装置，其中：

第一偏差计算单元将第一属性与第一到第三范围相比较以确定第一数量，

第一范围包括第一参考值，对于它，第一数量是0，

第二范围在第一范围之外，对于它，第一数量非0；以及

第三范围在第一和第三范围之外，对于它，第一数量是0；

第二偏差计算单元比较第二属性与第四到第六范围以确定第二数量，

第四范围包括第二参考值，对于它，第二数量是0，

第五范围在第四范围之外，对于它，第二数量非0，以及

第六范围在第四和第五范围之外，对于它，第二数量是0，以及

第三偏差计算单元比较第三属性与第七到第九范围以确定第三数量，

第七范围包括第三参考值，对于它，第三数量是0，

第八范围在第七范围之外，对于它，第三数量非0，

第九范围在第七和第八范围之外，对于它，第三数量是0，

32.按照权利要求31的装置，其中：

第二、第五和第八范围每个包括中点，在中点，第一、第二和第三数量的对应的一个是最大值或最小值之一，

从中点到对应的第一、第四和第七范围，对应的第一、第二和第三数量提高或降低，

从中点到对应的第三、第六和第九范围，对应的第一、第二和第三数量与上面相反地提高或降低。

33.一种以由计算机执行的处理指令编码的计算机可读介质，该处理指令用于执行彩色补偿具有图像属性的输入图像的方法，所述方法包括步骤：

从第一参考值来计算图像属性的第一个的偏差的第一数量；

从第二参考值来计算图像属性的第二个的偏差的第二数量；

利用偏差的第一和第二数量来计算输入图像的第一和第二图像属性以便输出补偿的图像。

34.按照权利要求33的计算机可读介质，其中：

所述方法还包括步骤从第三参考值计算图像属性的第三个的偏差的第三数量，以及

补偿以输出补偿的图像包括利用偏差的第一、第二和第三数量补偿输入图像的第一、第二和第三图像属性以便输出补偿的图像。

35.按照权利要求33的计算机可读介质，其中第一和第二图像属性之一是亮度，第一和第二图像属性的另一个是色度。

36.按照权利要求34的计算机可读介质，其中第一到第三图像属性之一是亮度，第一到第三图像属性的另一个是色度，第一到第三图像属性的剩余一个是色调。

37.按照权利要求33的计算机可读介质，其中所述方法还包括将输入图像转换为第一和第二属性来用于计算第一和第二数量。

38.按照权利要求37的计算机可读介质，其中转换输入图像包括将输入图像转换为映射到包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空间中的第一和第二属性。

39.按照权利要求34的计算机可读介质，其中所述方法还包括将输入图像转换为第一到第三属性以用于计算第一到第三数量。

40.按照权利要求39的计算机可读介质，其中转换输入图像包括将输入图像转换为映射到包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空间中的第一到第三属性。

41.按照权利要求33的计算机可读介质，其中所述方法还包括向显示单元输出补偿的图像，用于显示补偿的图像。

42.按照权利要求34的计算机可读介质，其中所述方法还包括向显示单元输出补偿的图像，用于显示补偿的图像。

43.按照权利要求33的计算机可读介质，其中计算第一数量包括将第一属性与第一到第三范围相比较以确定第一数量，

第一范围包括第一参考值，并且对于它，第一数量是0，

第二范围在第一范围之外，并且对于它，第一数量非0；以及

第三范围在第一和第二范围之外，并且对于它，第一数量是0。

44.按照权利要求43的计算机可读介质，其中：

第二范围包括中点，在中点，第一数量是最大值和最小值之一，

从中点到第一范围，第一数量提高或降低，

从中点到第三范围，第一数量与上面相反地提高或降低。

45.按照权利要求34的计算机可读介质，其中：

计算第一数量包括将第一属性与第一到第三范围相比较以确定第一数量，

第一范围包括第一参考值，对于它，第一数量是0，

第二范围在第一范围之外，对于它，第一数量非0；以及

第三范围在第一和第三范围之外，对于它，第一数量是0；

计算第二数量包括比较第二属性与第四到第六范围以确定第二数量，

第四范围包括第二参考值，对于它，第二数量是0，

第五范围在第四范围之外，对于它，第二数量非0；以及

第六范围在第四和第五范围之外，对于它，第二数量是0，

计算第三数量包括比较第三属性与第七到第九范围以确定第三数量，

第七范围包括第三参考值，对于它，第三数量是0，

第八范围在第七范围之外，对于它，第三数量非0，

第九范围在第七和第八范围之外，对于它，第三数量是0，

46.按照权利要求45的计算机可读介质，其中：

第二、第五和第八范围每个包括中点，在中点，第一、第二和第三数量的对应的一个是最大值或最小值之一，

从中点到对应的第一、第四和第七范围，对应的第一、第二和第三数量提高或降低，

从中点到对应的第三、第六和第九范围，对应的第一、第二和第三数量与上面相反地提高或降低。

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