CN1496131A - Rgb彩色系统中色彩饱和度的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RGB彩色系统中用于对由RGB色彩采样矢量c表现的时变图像的像素饱和度等级进行调节的方法。该方法不需要将RGB色彩采样矢量c转换为YUV采样，以便于随后执行饱和度调节。该方法包括步骤：将一个RGB色彩采样矢量c分解为一个白矢量w和一个色调矢量c_T；通过将该色调矢量c_T与饱和度调节参数相乘得到饱和度调节过的色调矢量c_T ^o；通过将所述白矢量w与饱和度调节过的色调矢量c_T ^o相加得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量c^o；并利用该饱和度调节过的RGB色彩采样矢量c^o来代表一输出图像的彩色像素。

Description

RGB彩色系统中色彩饱和度的调节方法

技术领域

本发明涉及一种在RGB彩色系统中，用于调节利用RGB信号表现的时变图像的像素饱和度等级的方法。该方法不需要将RGB信号转换为YUV信号以便于随后执行饱和度的调节。因此，执行本发明的方法所需的相关联的H/W复杂性与执行典型的饱和度等级调节方法所需的相关联的H/W复杂性相比是低的。

背景技术

亮度和色度分量Y，U，V彩色系统，也就是熟知的亮度和色差彩色系统(Y，R-Y，B-Y)，是视频系统中最广泛使用的彩色系统。例如，在数字电视系统中，视频的Y、U和V信号被压缩和传输。在这样的系统中，由于色彩信息被嵌入在色度信号U和V中，因此通过将色度信号U和V乘以一个色彩饱和度调节增益α来简单的对色彩饱和度进行调节，如下面的等式所示：

U₀＝α·U和V₀＝α·V

此时U₀和V₀表示色彩调节过的色度信号。图1是根据现有技术的色彩饱和度调节电路10的框图，它能够使色度信号U和V的采样值与色彩饱和度调节增益α相乘。注意到如果色彩饱和度调节增益α＝0，则合成采样值将没有色彩。如果色彩饱和度调节增益α＞1，那么合成采样值的色彩将被加深。

在现有技术的RGB彩色系统中，利用如图2所示的色彩饱和度调节电路12进行色彩饱和度的调节。每个RGB输入采样矢量被转换为一个YUV采样值，并且在每个YUV采样值上执行如图1所示的色彩饱和度调节方法。通过将色彩采样值Y₀，U₀，V转换为RGB色彩采样矢量，可获得输出色彩饱和度调节过的RGB采样矢量。可以看到，该转换过程需要大量的计算。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种RGB彩色系统中色彩饱和度调节方法，该方法不需要为了调节RGB色彩采样矢量的饱和度等级而将RGB色彩采样矢量转换为亮度和色度采样。

考虑到依照本发明上述的和其它的目的，提供一种用于对从一时变RGB视频信号中得到的输入图像中至少一个彩色像素的色彩饱和度等级进行调节的方法。该方法包含步骤：获得RGB色彩采样矢量

该色彩采样矢量

代表从时变RGB视频信号中得到的输入图像的彩色像素；将该RGB色彩采样矢量

分解为一白矢量 和一色调矢量 通过将所述色调矢量

与饱和度调节参数相乘，得到饱和度调节过的色调矢量 通过将所述白矢量 与所述饱和度调节过的色调矢量

相加，得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

并且利用所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 代表一输出图像的一个彩色像素。

依照本发明的附加特征，所述饱和度调节参数被构造成使得饱和度调节过的色调矢量

的饱和度等级不会超过一个预定的限制值。

依照本发明的附加特征，所述饱和度调节参数被构造为色彩饱和度调节增益α，并且确保当色彩饱和度调节增益α等于零时，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 变成灰度值。这可通过执行下列的附加步骤来实现：定义亮度矢量

其每一个分量是从所述RGB色彩采样矢量 中获得的亮度值；设定所述饱和度调节参数包括至少一个色彩饱和度调节增益α；通过从由1和所述色彩饱和度调节增益α构成的组中选择一个最小值，而得到一个灰度混合比率α_g；通过将所述亮度矢量

与从1中减去灰度混合比率α_g所得到的量相乘，而得到一个灰度等级调节过的矢量。此外，执行得到所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

的步骤是：在将所述白矢量

与所述饱和度调节过的色调矢量

相加之前，将该白矢量

与所述灰度混合比率α_g相乘；并且在将已与灰度混合比率α_g相乘后的白矢量

与饱和度调节过的色调矢量

相加时，还加上灰度等级调节过的矢量，以得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

所述色彩饱和度调节增益α可以从通过彩色系统的使用者的调节中手动地获得，或者可以由适当的电路自动地设置。

附图说明

图1是根据现有技术的色彩饱和度调节电路的方框图；

图2是在RGB彩色系统中使用的现有技术的色彩饱和度调节电路的方框图；

图3示出了将一个RGB色彩采样矢量分解为一个白矢量和一个色调矢量的图形表示；

图4是执行本发明的色彩饱和度调节方法的第一实施例的一个示例电路的方框图；

图5是执行本发明的色彩饱和度调节方法的第一实施例的另一示例电路的方框图；

图6是执行本发明的色彩饱和度调节方法的第二实施例的一个示例电路的方框图；

图7是执行本发明的色彩饱和度调节方法的第二实施例的另一个示例电路的方框图；

图8是两个乘法器的方框图；

图9是执行本发明的计算饱和度调节过的色调矢量 的方法的第一实施例的电路的方框图；

图10是执行本发明的计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第二实施例的电路的方框图；

图11至13是数学函数的曲线图；

图14是执行本发明的计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第三实施例的电路的方框图；

图15示出了执行本发明的计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第四实施例的步骤的流程图。

具体实施方式

下文使用一个单独的数字RGB色彩采样矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 来解释本发明。但是，显而易见，在实际应用中本发明的方法将被应用于多个数字RGB色彩采样矢量

所述色彩采样矢量 表示从RGB彩色系统的时变RGB视频信号中获得的图像。

本发明首先按照下面的等式将一个给定的数字RGB彩色输入采样矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 分解为两个分量：

$\stackrel{\→}{C}=\stackrel{\→}{w}+{\stackrel{\→}{C}}_T---\left(1\right)$

这里，

表示白矢量并且 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R_T,G_T,B_T)$ 表示一个与色彩输入采样矢量相关联的色调矢量。白矢量

大致包含亮度量值并且色调矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R_T,G_T,B_T)$ 包含色彩信息。图3示出了该分解的图形表示。色彩采样的范围被假定为0≤R，G，B≤255，但是，本发明可用于具有任何范围的色彩采样。注意色调矢量

的方向与“色调”相关联，而色调矢量

的大小与“饱和度”相关联。

本发明的色彩饱和度调节方法的第一实施例以应用下面的等式为基础：

${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{w}+P\·{\stackrel{\→}{C}}_T=\stackrel{\→}{w}+\stackrel{\→}{C_T^0}---\left(2a\right)$

这里，P是饱和度调节参数，当其与色调矢量

相乘时，用于调节该色调矢量

的饱和度。矢量

表示一个饱和度调节过的色调矢量 矢量

是一个饱和度调节过的RGB色彩采样矢量，其可被输出以代表输出图像的一个像素。

随后，在本文中，提供了四个可用来获得饱和度调节过的色调矢量

的方法的特定例子。这些方法在使用的饱和度调节参数P的特定形式上存在不同。该饱和度调节参数P可采取色彩饱和度调节增益α的形式。该色彩饱和度调节增益α可以从系统使用者的行为来获得，或者从构建以设置该色彩饱和度调节增益α的电路中获得。饱和度调节参数P可以二者择一的包括两个因子，即色彩饱和度调节增益α和饱和度限制参数β，两者一同相乘。在另外一个选择中，饱和度调节参数P可以是由r指示的一个变量。饱和度调节参数P也可以采取天然色(real color)调节增益x的形式。参考下文中进一步的解释，饱和度调节参数P的特定形式将变清楚。

色彩饱和度调节方法的第一实施例的一个示例将在饱和度调节参数P采取色彩饱和度调节增益α的形式的方案中得到进一步的解释，其中(α≥0)。色彩饱和度调节方法的第一实施例的这个示例将以应用下面的等式为基础：

${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{w}+\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T=\stackrel{\→}{w}+\stackrel{\→}{C_T^0}---\left(2b\right)$

在等式(2b)中，能够看出饱和度调节过的色调矢量

等于 。注意如果α＝0(没有色彩)，则 ${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{w};$ 当α＝1时，则 ${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{C};$ 如果α＞1，则色彩饱和度等级增加。

图4示出了用于执行色彩饱度调节方法第一实施例的一个示例的电路20的框图，其中饱和度调节参数P采取色彩饱和度调节增益α的形式。如等式(1)中所描述的，白色和彩色色调分离器(white and color tone separator)22将输入色彩矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 分解为一个白矢量

和一个色调矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R_T,G_T,B_T).$ 利用乘法器24执行操作 $\stackrel{\→}{C_T^0}=\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T$ 来获得饱和度调节过的色调矢量 从将白矢量

与饱和度调节过的色调矢量 相加的矢量加法器26中获得饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

使用许多种不同分解中的任何一种，可将输入色彩矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 分解为一个白矢量 和一个色调矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R_T,G_T,B_T).$ 但是，本发明并不限制任何特定的分解，例如，可以通过利用下列的任何一个分解方式来进行分解：

${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-Y,G-Y,B-Y)$ 和 $\stackrel{\→}{w}=(Y,Y,Y),$

其中Y是亮度值；                (3)

${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-X,G-X,B-X)$ 和 $\stackrel{\→}{w}=(X,X,X),$

其中 $X=\frac{R+G+B}{3};$ 和                             (4)

${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-\frac{G+B}{2},G-\frac{R+B}{2},B-\frac{R+G}{2})$ 和

$\stackrel{\→}{w}=(\frac{G+B}{2},\frac{R+B}{2},\frac{R+G}{2}).---\left(5\right)$

图5示出了用于执行本发明方法的第一实施例的电路30的框图，其中进行了如等式(3)所示的分解。白矢量计算电路32计算来自RGB色彩采样矢量

的亮度值Y，并构造出白矢量

白矢量 的每一个分量等于亮度值Y。矢量加法器34从RGB色彩采样矢量

中减去白矢量

得到色调矢量

乘法器36将色调矢量

与色彩饱和度调节增益α相乘，得到饱和度调节过的色调矢量 矢量加法器38使饱和度调节过的色调矢量 与白矢量

相加，得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

假设色彩饱和度调节增益α等于或大于零。

将我们的注意转向当等式(2b)中的色彩饱和度调节增益α＝0时的情形，注意到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

可以不是一个取决于色调矢量

的选择或同样的取决于白矢量

的选择的灰度值。例如，如果我们选择利用等式(3)来进行分解，则当色彩饱和度调节增益α＝0时，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

将成为(Y，Y，Y)。这意味着饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 是一个灰度值。但是，如果我们选择利用等式(4)来进行分解，则当α＝0时，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

将成为(X，X，X)。在这种情况下，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

变为一个灰度值，但是它有点儿不同于如Y所表示的典型灰度值。而且，如果我们选择使用等式(5)来进行分解，则当α＝0时，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

将成为 $(\frac{G+B}{2},\frac{R+B}{2},\frac{R+G}{2}),$ 这通常不是一个灰度值。在大多数情况下，希望确保当α＝0时饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

成为灰度值，该灰度值的分级级别与输入信号 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 的亮度值相关联。为了这一目的，将灰度混和比率(gray mixing ration)定义为：

α_g＝min(1.0，α)。

色彩饱和度调节方法的第二实施例是以应用下列等式为基础的：

${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{Y}\·(1-a_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g+P\·{\stackrel{\→}{C}}_T;$ 或

${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{Y}\·(1-a_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g+\stackrel{\→}{C_T^0};$ 其中 $\stackrel{\→}{Y}=(Y,Y,Y).---\left(6a\right)$

与第一实施例相同，P是饱和度调节参数，

是饱和度调节过的色调矢量。很清楚，除了执行了附加步骤之外，色彩饱和度调节方法的第二实施例与第一实施例是等同的。特别的，在进行求和之前将灰度混和比率α_g与白矢量 相乘，并且 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)$ 项包括在该求和中。 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)$ 项被定义为灰度级调节过的矢量。

色彩饱和度调节方法的第二具体实施例的例子将在饱和度调节参数P采取色彩饱和度调节增益α的形式的方案中得到进一步的解释，其中(α≥0)。色彩饱和度调节方法的第二具体实施例的示例将以应用下面的等式为基础：

${\stackrel{\→}{C}}_0=\stackrel{\→}{Y}\·(1-a_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g+\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T;$ 其中 $\stackrel{\→}{Y}=(Y,Y,Y).---\left(6b\right)$

随着α接近于零，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

接近于(Y，Y，Y)。因此，饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 变成灰度级为Y的灰度值。注意当α≥1时，等式(2b)与等式(6b)中的饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

是相等的。

图6示出了用于执行色彩饱和度调节方法的第二实施例的所述示例的电路40的框图。如等式(1)所描述的，白色和彩色色调分离器42将输入色彩矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 分解为一个白矢量 和一个色调矢量 $\stackrel{\→}{C_T}=(R_T,G_T,B_T).$ 利用乘法器44执行操作 $\stackrel{\→}{C_T^0}=\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T$ 来获得饱和度调节过的色调矢量

最小值选择电路46获取从1和色彩饱和度调节增益α中选择出的最小值，并且提供结果作为灰度混合比率α_g。混合器48的输出信号是 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g.$ 从加法器50中获取饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 所述加法器50将饱和度调节过的色调矢量

与从混和器48中获得的 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g$ 项相加。

图7示出了用于执行色彩饱和度调节方法第二实施例的电路50的详细实现的框图。电路50执行等式(3)以进行分解。白矢量计算电路52计算来自RGB色彩采样矢量

的亮度值Y并构造一个白矢量 白矢量 的每一个分量等于亮度值Y。矢量加法器54从RGB色彩采样矢量

中减去白矢量

以得到色调矢量 乘法器56使色调矢量

与色彩饱和度调节增益α相乘，以获得饱和度调节过的色调矢量

最小值选择电路58从1和色彩饱和度调节增益α中选择一个最小值，并提供结果作为灰度混合比率α_g。混合器60的输出信号是 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g.$ 从加法器62中获得饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

所述加法器62将饱和度调节过的色调矢量 与从混合器60中获得的 $\stackrel{\→}{Y}\·(1-{\mathrm{\α}}_g)+\stackrel{\→}{w}\·{\mathrm{\α}}_g$ 项相加。

色彩饱和度调节方法的第一和第二实施例的共同的缺陷是颜色可被饱和。换句话说，依赖于输入采样的色彩饱和度级别的等级和所需要的色彩饱和度调节增益α，合成的饱和度调节过的RGB色彩矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_0(R_0,G_0,B_0)$ 可映射到R，G，B信号色域的外部(即，R＞255，G＞255，和/或B＞255)。换句话说，可依赖于

的饱和度级别和α，使饱和度调节过的RGB色彩矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_T^0=\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T$ 饱和。因此，本发明提供的可选特征是色彩饱和度限制功能的开发，该色彩饱和度限制功能可被结合到RGB彩色系统中的色彩饱和度调节方法中。

我们将计算色调矢量 的大小，并使该大小与色调矢量 的饱和度等级相联系。记住所述色调矢量

具有分量(R_T，G_T，B_T)。我们可以使用下面的等式来计算该矢量

的大小，其中我们已使该矢量 的大小与色调矢量

的饱和度等级相关联：

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\sqrt{R_T^2+G_T^2+B_T^2}.---\left(7\right)$

使用下面的等式，我们可以选择地近似饱和度等级：

$S$ $\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)$ $=\left|R_T\right|+{|G}_T|+{|R}_T|.---\left(8a\right)$

依照本申请，可以定义计算饱和度等级的各种不同方式，并且本发明不应仅限于计算饱和度等级的任何一种特定的方法，例如，计算饱和度等级的一些额外的方法包括：

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\max (R_T^2,G_T^2,B_T^2);---\left(8b\right)$

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\max \left(\right|R_T|,{|G}_T|,\left|B_T\right|);---\left(8c\right)$

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\sqrt{(R_T^2+G_T^2+B_T^2)+{(R_T-G_T)}^2+{(G_T-B_T)}^2+{(B_T-R_T)}^2};$ 和(8d)

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\left|R_T\right|+\left|G_T\right|+{|B}_T|+{|R}_T-G_T|+{|G}_T-B_T|+|B_T-R_T|.---\left(8e\right)$

至此，我们已经公开了色彩饱和度调节方法的两个实施例。已在等式(3)-(5)中给出了如何将数字RGB色彩输入采样矢量 $\stackrel{\→}{C}=(R,G,B)$ 分解为一白矢量

和一色调矢量

的示例，然而，本发明不应被解释为局限于这些分解示例。已在等式(7)和(8a)-(8e)中给出了如何计算色调矢量

的饱和度等级的示例，然而，正如已讨论过的，本发明也不应被解释为局限于这些计算饱和度等级的示例。

在下文中，将公开用于计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的四个实施例。计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的这些实施例分别使用了饱和度调节参数P的不同形式。计算饱和度调节过的色调矢量

的这些实施例中的任何一个都可以与色彩饱和度调节方法的第一和第二实施例结合使用。

计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第一实施例包括生成一个饱和度限制参数β，该饱和度限制参数β将被与

相乘，以将饱和度等级限制到某一等级。也就是说，如下给出饱和度调节过的色调矢量

$\stackrel{\→}{C_T^0}=\mathrm{\β}\·\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T.---\left(9\right)$

图8示出了相互连接、用于完成等式(9)中所描述的操作的两个乘法器60和62。因此，当把计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第一实施例与如等式(2a)所表示的色彩饱和度调节方法的第一实施例相结合时，我们将饱和度调节参数P定义为β·α。类似地，当把计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第一实施例与如等式(6a)所表示的色彩饱和度调节方法的第二实施例相结合时，我们把饱和度调节参数P定义为β·α。

现在的问题是如何用公式表示饱和度限制参数β。注意如等式(9)所示的将饱和度限制参数β与

相乘的目的是防止

的饱和度等级超出某一个饱和度等级。

如果饱和度等级

小于某一等级时，暗示

是“未饱和”，则从引入饱和度限制参数β的目的来看，很明显β应该等于1。因此，可以作如下的规定：

β＝1如果 $S(\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T)\≤L,---\left(10\right)$

此处L表示一个预定的饱和度等级，我们希望将调节过的色彩采样的色彩饱和度等级限制到该预定的饱和度等级。在下文中，L将作为一个预定的限制值。可以规定如下：

$\stackrel{\→}{C_T^0}=\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T,---\left(11\right)$

当 $S(\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T)\≤L$ 时。

现在在 $S(\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T)>L$ 的情况下，我们需要将

与饱和度限制参数β相乘，从而合成的饱和度调节过的色调矢量

的饱和度等级可被调节为因子β，以防止一个可能的饱和。利用下面的约束：

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T^0\right)=L.$

例如，根据等式(7)或(8a)给出的定义，注意到：

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T^0\right)=S(\mathrm{\β}\·\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T)=\mathrm{\β}\·S(\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T).$

随后我们得到如下的饱和度限制参数：

$\mathrm{\β}=\frac{L}{S(\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T)}.---\left(12\right)$

总之，饱和度调节参数P被选择为与饱和度限制参数β相乘的色彩饱和度调节增益α。然后，按照下面的等式来计算饱和度调节过的色调矢量

${\stackrel{\→}{C}}_T^0=\mathrm{\β}\·\mathrm{\α}\·{\stackrel{\→}{C}}_T,---\left(13\right)$

其中

图9示出了执行计算饱和度调节过的色调矢量 的方法的第一实施例的电路70的方框图。乘法器72使色调矢量 与色彩饱和度调节增益α相乘。饱和度计算电路74计算饱和度等级

并且β-选择电路76按照等式(14)选择饱和度限制参数β的值。从将β与

相乘的乘法器78获得饱和度调节过的色调矢量

现在介绍计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第二实施例。如果我们注意到 $S(\mathrm{\α}\·\stackrel{\→}{C_T})=\mathrm{\α}\·S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right),$ 并且将其与等式(13)和(14)相结合，则可以得到：

${\stackrel{\→}{C}}_T^0=r\·{\stackrel{\→}{C}}_T---\left(15\right)$

其中：

使用等式(15)和(16)计算饱和度调节过的色调矢量

所获得的结果与使用等式(13)和(14)计算所获得的结果是相等的。然而，注意到，使用等式(15)和(16)来计算饱和度调节过的色调矢量 所需要的计算量要小于使用等式(13)和(14)计算所需的计算量。因此，当将计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第二实施例与等式(2a)所表示的色彩饱和度调节方法的第一实施例相结合使用，或与等式(6a)所表示的色彩饱和度调节方法的第二实施例相结合使用时，我们将饱和度调节参数P定义为r。

图10示出了执行计算饱和度调节过的色调矢量 的第二个方法的电路80的方框图。饱和度计算电路82计算饱和度等级

并且r-选择电路84按照等式(16)选择r的值。从将r与

相乘的乘法器86获得饱和度调节过的色调矢量

现在介绍计算饱和度调节过的色调矢量 的方法的第三实施例。可以根据下面的等式表示饱和度调节过的色调矢量

${\stackrel{\→}{C}}_T^0=x\·{\stackrel{\→}{C}}_T,---\left(17\right)$

此处x表示一个自然色调节增益，其被定义为：

数学函数

可以是满足下列条件的任何函数：

-当 $0\≤S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\≤L$ 时，

是关于 的单调递减函数，此处L是一个预定的恒定限制值；

-f(0)＝α；和

-当 $S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\≥L$ 时， $f\left(S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\right)=1.$

注意到最后的条件确保当色彩饱和度等级超过某一个等级时，即使色彩饱和度调节增益很大(α＞1)，输入采样的色彩饱和度等级也没有变化。在图11，12和13中示出了函数 的示例。例如，在图11中，当 $0\≤S\left(\stackrel{\→}{C_T}\right)\≤L$ 时， $x=f\left(S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\right)$ 可以表示为：

$x=1+(\mathrm{\α}-1)\·\frac{(L-S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right))\·(L+S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right))}{L^2}.$

由于当 $S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\≥L$ 时在函数 上的约束条件，所以自然色调节增益x变为：

当将计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第三实施例与等式(2a)所表示的色彩饱和度调节方法的第一实施例相结合使用，或与等式(6a)所表示的色彩饱和度调节方法的第二实施例相结合使用时，我们将饱和度调节参数P定义为自然色调节增益x。

图14示出了执行计算饱和度调节过的色调矢量 的方法的第三实施例的电路90的方框图。饱和度计算电路92计算饱和度等级 用于计算的电路94计算饱和度等级

的

值。自然色调节增益电路96根据等式(18)选择x的值。饱和度调节过的色调矢量 从将x与 相乘的乘法器98得到。

现在介绍计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第四实施例。我们将限制饱和度调节过的色调矢量 ${\stackrel{\→}{C}}_T^0=x\·{\stackrel{\→}{C}}_T$ 的饱和度等级，所以：

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T^0\right)=x\·S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\≤L.$

当 $S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)\≤L$ 且α＞1时，得到下面的条件：

$x\≤\frac{L}{S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)}---\left(19\right)$

通过结合等式(18)和(19)，我们可以得到自然色调节增益的下列关系：

当将计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第四实施例与如等式(2a)所表示的色彩饱和度调节方法的第一实施例相结合使用，或与如等式(6a)所表示的色彩饱和度调节方法的第二实施例相结合使用时，我们将饱和度调节参数P定义为自然色调节增益x。

图15示出了用于执行根据等式(17)和(20)的计算饱和度调节过的色调矢量 的方法的第四实施例的步骤的流程图。在步骤1中，获取色彩饱和度调节增益α和色调矢量

在步骤2中，确定色彩饱和度调节增益α是否等于或小于1。如果是，则在步骤9中将自然色调节增益x设置成等于α。如果色彩饱和度调节增益α不是等于或小于1，则在步骤3中确定色调矢量 的饱和度等级。在步骤4中，确定色调矢量 的饱和度等级是否大于预定的限制值L。如果色调矢量

的饱和度等级大于预定的限制值L，则在步骤5中将自然色的调节增益x设置为等于1。如果色调矢量 的饱和度等级不大于预定的限制值L，则在步骤6中通过计算色调矢量 的饱和度等级值的数学函数f得到第一个值，并通过用色调矢量

的饱和度等级去除预定的限制值L得到第二个值。另外在步骤6中，从第一个值和第二个值中选择一个最小值，并且将自然色调节增益x设置为等于这个最小值。如图15所示，步骤7能够跟随在步骤9、5或6中任一个的后面。在步骤7中，通过将自然色调节增益x与色调矢量

相乘得到饱和度调节过的色调矢量 该饱和度调节过的色调矢量 可用在等式(2a)中以执行色彩饱和度调节方法的第一实施例，或用在等式(6a)中以执行第二实施例。步骤8使得程序循环回到步骤1以获得下一个色调矢量 该色调矢量

代表的可能是同一输入图像的另一个像素，或者代表的可能是随后的输入图像的第一个像素。

可将用于执行计算饱和度调节过的色调矢量

的方法的第四实施例的电路构造成类似于图14中所示的电路90。不同之处将在于，自然色调节增益电路96将根据等式(20)选择x的值。

Claims (23)

1.一种用于对从一时变RGB视频信号中得到的输入图像中至少一个彩色像素的色彩饱和度等级进行调节的方法，该方法包含：

获得RGB色彩采样矢量

该色彩采样矢量

代表从时变RGB视频信号中得到的输入图像的彩色像素；

将所述RGB色彩采样矢量

分解为一白矢量

和一色调矢量

通过将所述色调矢量

与饱和度调节参数相乘得到饱和度调节过的色调矢量

通过将所述白矢量

与所述饱和度调节过的色调矢量 相加得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

并且

利用所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 代表一输出图像的彩色像素。

2.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

定义亮度矢量 它的每一个分量是从所述RGB色彩采样矢量 中获得的亮度值；

设定所述饱和度调节参数包括至少一个色彩饱和度调节增益α；

通过从由1和所述色彩饱和度调节增益α构成的组中选择一个最小值，而得到一个灰度混合比率α_g；

通过将所述亮度矢量

与从1中减去灰度混合比率α_g所得到的量相乘，而得到一个灰度等级调节过的矢量；以及

执行得到所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 的步骤是：

在将所述白矢量

与所述饱和度调节过的色调矢量

相加之前，将该白矢量

与所述灰度混合比率α_g相乘，并且在将已与灰度混合比率α_g相乘后的白矢量 与饱和度调节过的色调矢量

相加时，还加上灰度等级调节过的矢量，以得到饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

3.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

获取饱和度调节增益α；并

将该饱和度调节增益α用作所述饱和度调节参数。

4.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

获取饱和度调节增益α；

确定通过将饱和度调节增益α与色调矢量

相乘得到的量的饱和度等级并且

如果该饱和度等级 大于一个预定的限制值L，则：

通过用所述饱和度等级

去除该预定的限制值L，得到饱和度限制参数β，并

通过将饱和度调节增益α与饱和度限制参数β相乘，得到所述饱和度调节参数。

5.按照权利要求4所述的方法，该方法包含：

如果饱和度等级

不大于所述预定的限制值L，则：

将饱和度限制参数β的值设为1，并且

通过使饱和度调节增益α与饱和度限制参数β相乘，得到所述饱和度调节参数。

6.按照权利要求4所述的方法，该方法包含：

如果所述饱和度等级

不大于所述预定的限制值L，则将所述饱和度调节增益α用作所述饱和度调节参数。

7.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

获取饱和度调节增益α；

确定所述色调矢量

的饱和度等级

如果所述色调矢量 的饱和度等级 不大于用所述饱和度调节增益α去除的预定的限制值L，则将饱和度调节增益α用作所述饱和度调节参数；并且

如果所述饱和度等级 大于用所述饱和度调节增益α去除的所述预定的限制值L，则将所述饱和度调节参数设定为与通过用所述色调矢量

的饱和度等级

去除所述预定的限制值L而得到的值相等。

8.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

获取饱和度调节增益α；并且

如果所述饱和度调节增益α不小于零且不大于1，则将所述饱和度调节增益α用作所述饱和度调节参数，其与色调矢量 相乘以设定所述饱和度调节过的色调矢量

的饱和度等级。

9.按照权利要求8所述的方法，该方法包含：

选择一个数学函数，该函数是随着变量在零和一预定的限制值L之间变化，而相对于该变量单调递减的函数；

确保当利用等于零的变量代入计算所述数学函数时，该数学函数等于所述饱和度调节增益α；

确保当利用不小于预定的限制值L的变量代入计算所述数学函数时，该数学函数等于1；并且

如果所述饱和度调节增益α大于1，则：

确定所述色调矢量

的饱和度等级

将所述色调矢量 的所述饱和度等级 用作所述变量，并计算所述数学函数以得到所述数学函数的值，并且

将所述数学函数的值用作所述饱和度调节参数，其与所述色调矢量 相乘以设定所述饱和度调节过的色调矢量

的所述饱和度等级。

10.按照权利要求8所述的方法，该方法包含：

确定所述色调矢量 的饱和度等级

并且

如果所述色调矢量 的所述饱和度等级 不小于一个预定的限制值L，并且如果所述饱和度调节增益α大于1，则：

将与所述色调矢量

相乘的所述饱和度调节参数设为1，从而设置所述饱和度调节过的色调矢量

的所述饱和度等级。

11.按照权利要求8所述的方法，该方法包含：

选择一个数学函数，该函数是随着变量在零和一预定的限制值L之间变化，而相对于该变量单调递减的函数；

确保当利用等于零的变量代入计算所述数学函数时，该数学函数等于所述饱和度调节增益α；

确保当利用不小于预定的限制值L的变量代入计算所述数学函数时，该数学函数等于1；

确定所述色调矢量 的饱和度等级

如果所述色调矢量

的所述饱和度等级

不大于所述预定的限制值L，并且如果所述饱和度调节增益α大于1，则：

将所述色调矢量 的所述饱和度等级 用作所述变量，并且计算数学函数以得到所述数学函数的值，

从由利用所述色调矢量 的所述饱和度等级

计算的所述数学函数的值，与从用所述色调矢量

的所述饱和度等级

去除所述预定的限制值L所得到的值组成的组中选择一个最小值，并且

把与色调矢量

相乘的所述饱和度调节参数设定为与所述最小值相等，以便于因此来设定所述饱和度调节过的色调矢量

的所述饱和度等级；并且

如果所述色调矢量

的所述饱和度等级 大于所述预定的限制值L，并且如果所述饱和度调节增益α大于1，则：

设定与所述色调矢量

相乘的所述饱和度调节参数等于1，从而设定所述饱和度调节过的色调矢量

的所述饱和度等级。

12.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

在执行获得所述饱和度调节过的色调矢量 的步骤之前，确定所述色调矢量 的饱和度等级 并取决于所述色调矢量 的饱和度等级

而选择所述饱和度调节参数的值。

13.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

通过估计所述色调矢量 的大小来确定所述色调矢量

的所述饱和度等级

14.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量

并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量

的所述饱和度等级 $S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\sqrt{R_T^2+G_T^2+B_T^2}.$

15.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量 并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量

的所述饱和度等级

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\left|R_T\right|+{|G}_T|+|B_T|.$

16.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量 并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量

的所述饱和度等级

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\max (R_T^2,G_T^2,B_T^2).$

17.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量

并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量 的所述饱和度等级

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\max \left({|R}_T\right|,{|G}_T|,{|B}_T|).$

18.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量 并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量 的所述饱和度等级

$S\left({\stackrel{\→}{C}}_T\right)=\sqrt{(R_T^2+G_T^2+B_T^2)+(R_T-G_T{)}^2+{(G_T-B_T)}^2+{(B_T-R_T)}^2}.$

19.按照权利要求12所述的方法，该方法包含：

用分量(R_T，G_T，B_T)来代表所述色调矢量 并且

使用下面的公式来确定所述色调矢量

的所述饱和度等级

20.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

执行分解所述RGB色彩采样矢量 的步骤：

用分量(R，G，B)代表所述RGB色彩采样矢量

计算来自所述RGB色彩采样矢量 的亮度值Y，

按照等式 $\stackrel{\→}{w}=(Y,Y,Y)$ 来确定所述白矢量

并且

按照等式 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-Y,G-Y,B-Y)$ 来确定所述色调矢量

21.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

执行分解所述RGB色彩采样矢量 的步骤：

用分量(R，G，B)代表所述RGB色彩采样矢量

按照等式 $\stackrel{\→}{w}=(X,X,X),$ 其中 $X=\frac{R+G+B}{3},$ 来确定所述白矢量

并且

按照等式 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-X,G-X,B-X)$ 来确定所述色调矢量

22.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：

执行分解所述RGB色彩采样矢量

的步骤：

用分量(R，G，B)代表所述RGB色彩采样矢量

按照等式 $\stackrel{\→}{w}=(\frac{G+B}{2},\frac{R+B}{2},\frac{R+G}{2})$ 来确定所述白矢量

并且

按照等式 ${\stackrel{\→}{C}}_T=(R-\frac{G+B}{2},G-\frac{R+B}{2},B-\frac{R+G}{2})$ 来确定所述色调矢量

23.按照权利要求1所述的方法，该方法包含：确定亮度矢量 该亮度矢量

的每一个分量是从所述RGB色彩采样矢量

中得到的一个亮度值；

获取色彩饱和度调节增益α；

通过从由1和所述色彩饱和度调节增益α组成的组中选择一个最小值，来得到灰度混合比率α_g；

通过将亮度矢量 与从1中减去所述灰度混合比率α_g得到的值相乘，来得到一个灰度等级调节过的矢量；并且

执行得到所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量 的步骤是：

在将所述白矢量

与所述饱和度调节过的色调矢量

相加之前，将所述白矢量 与所述灰度混合比率α_g相乘，并且

在将与所述灰度混合比率α_g相乘后的白矢量

与所述饱和度调节后的色调矢量 相加时，再加上所述灰度等级调节后的矢量，以得到所述饱和度调节过的RGB色彩采样矢量

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