CN1536530A - 色彩处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种色彩处理方法，主要用来增强色彩在RGB值域的强度与饱和度。当一个像素点要被增强时，根据原有的色彩值(R，G，B)，计算出新的一组色彩值(R’，G’，B’)。其原有的红、绿及蓝色的强度值用来得到一个比率因子与一个强度基本值，然后利用此比率因子与一使用者控制的比率因子作比较而得到一个最终的比率因子。此根据这个最终的比率因子与强度基本值新的一组色彩值计算新的一组色彩值，来增强此像素的强度与饱和度。

Description

色彩处理方法与装置

技术领域

本发明涉及电脑图形学与影像处理，特别是一种用于电脑图形学与影像处理的色彩处理的方法及装置。

背景技术

不管是那一家制造商生产出来的电脑屏幕，通常在像素值与色彩强度之间显示一个非线性的关系，由于这个硬件的特性，当一张影像显示在屏幕上时，此图像通常较原有赋予的像素值还暗，为了修正此问题，即有多种增强色彩强度技术的方法被提出来。

传统的色彩处理方法是个别增强红、绿、及蓝色的强度值，例如一个像素的新的红色强度是由其原有的红色强度所决定，一个像素的新的绿色强度是由其原有的绿色强度所决定，而一个像素的新的蓝色强度是由其原有的蓝色强度所决定。举例而言，一个众所周知的色彩处理方法叫做gamma修正，它根据每一个色彩频道本身的一个非线性函数来改进每一个色彩频道。例如，对红色频道的gamma修正可以表示为：

R i’＝kR il/γ，

其中Ri是输入的红色强度，R i’是经过gamma修正后的红色强度，k是一个常数，而γ r是红色频道的gamma因数。如图1所示，此gamma修正并不会改变零及最大的强度，而只在其中的范围变更其强度。然后类似的gamma修正也分别作用于绿色及蓝色频道。

另外一种传统的色彩处理方法是采用一个简化的数学形式来执行类似gamma修正的效果。例如，红色频道的新强度可以计算如下：

R i’＝2R i-2R i2，

其中R i是经过正则化后介于0与1之间的输入红色强度，R i’是修正后的红色强度，其值也落于0与1之间。在实际运用上，如果红色强度以8位元表示，即是介于0与255之间，则其新强度应计算如下：

R i’＝R i(2-R i/255)，

其中R i与R i’皆是以8位元表示。

因为红、绿、及蓝色的强度都个别地处理，这些传统的色彩处理方法有一个潜在的非均匀增强问题，这是运用上述方法在个别的红、绿、及蓝色频道修正时可能采用不同的gamma值所造成的事实，因此电脑屏幕显示的图像在色彩上可能不太自然。

发明内容

本发明克服了上述的色彩处理的非均匀增强问题，并且提出了一种新的色彩处理方法及一种装置，用来增强在RGB值域的色彩强度及饱和度。

在本发明中，原有的红、绿、及蓝色强度值是用来得到一个新的比率因子，然后利用此比率因子与一使用者控制的比率因子作比较而得到一个最终的比率因子，而一个强度基本值则根据原有的红、绿、及蓝色强度值被计算出来，最后再根据最终的比率因子与该强度基本值计算出全部三个色彩频道的新的强度值。

本发明也提出一种用来做色彩处理的装置。因此，这个装置包含一排序区块来决定一个像素的输入R、G及B值的最大及最小值，一比率判定(SCALE DECISION)区块根据最大及最小值与一个使用者控制的比率因子来决定一个最终的比率因子，一基本值判定(BASE DECISION)区块利用最大及最小值来计算一个基本值Ibase，接着下来的色彩处理分为三段，包含一个差分(DIFFERENCE)步骤，一个比率乘积(SCALING)步骤及一个补偿(OFFSET)步骤来计算此像素的增强的强度值。

为使审查委员清楚了解本发明的详细流程及技术内容，本发明将配合以下的图式及详细的说明，以求审查委员清楚了解本发明。

附图说明

图1是说明运用一种传统方法而得来的强度变动图。

图2为本发明的流程图。

图3为本发明的装置的方块图。

图4为本发明另一实施例的流程图。

图5为根据图4的实施例的装置的方块图。

具体实施方式

如图2所示为本发明色彩处理方法的流程图，令R、G、B分别代表一个像素的红、绿及蓝色频道的强度。当一个像素要增强时，输入该像素的(R，G，B)值，取得(R，G，B)值以后，这些R，G，B值的最大值及最小值将计算出来且分别设为Imax及Imin，其中Imax＝max(R，G，B)，即是R、G及B的最大值，Inin＝min(R，G，B)，即是R、G及B的最小值。

下一步骤是计算最大的比率因子Smax，其被定义为变数Imax及Imin的一个函数，也即Smax＝f1(Imax，Imin)。接下来的步骤则计算强度基本值Ibase，并且也被定义为变数Imax及Imin的一个函数，其计算后并记为Ibase＝f2(Imax，Imin)。

接下来的步骤是根据此最大的比率因子及一个使用者随意控制的比率因子来决定一个最终的比率因子。若该使用者键入一个比率因子的值，则此最终的比率因子设定为该最大的比率因子与该使用者控制的比率因子两者之间较小者，即是S＝min(Smax，Suser)，否则，此最终的比率因子设定为此最大的比率因子，也即S＝Smax。实际上的色彩增强程序包含计算像素的新的(R，G，B)强度值，此色彩增强程序用到两个参数，S与Ibase，再根据原有的(R，G，B)值去计算增强的强度值(R’，G’，B’)，其计算方式是利用下列公式：

R’＝S*(R-Ibase)+Ibase，

G’＝S*(G-Ibase)+Ibase，

B’＝S*(B-Ibase)+Ibase。

如图3所示为一个根据本发明而执行色彩处理的装置的方块图。排序区块301读入一个像素原有的R、G、B值，再输出这些R、G、B值中最大值(Imax)与最小值(Imin)。比率判定区块302接收一个由使用者随意(optional)控制的比率因子，此比率因子的值由该使用者键入，另外由排序区块301计算的Imax及Imin值也送入比率判定区块302，最后再输出一经判定后的最终的比率因子8。基本值判定区块303用Imax及Imin值来计算一个强度基本值Ibase值。

本发明的色彩增强程序根据上述计算的S及Ibase值，再依差分步骤304、比率乘积步骤305及补偿步骤306计算后，得到一个新的输入像素的增强值(R’，G’，B’)。该差分步骤304是去计算一个像素原有的强度值与先前计算的Ibase值的差分值，其计算如下：

      Rd＝R-Ibase，

      Gd＝G-Ibase，及

      Bd＝B-Ibase。

比率乘积步骤305则对差分步骤304产生的输出值做乘积如下：

      Rs＝S*Rd，

      Gs＝S*Gd，及

      Bs＝S*Bd。

最后的补偿步骤306则是对前面计算的比率乘积值做修正而加上Ibase值，其计算如下：

      R’＝Rs+Ibase，

      G’＝Gs+Ibase，及

      B’＝Bs+Ibase。

最后的输出(R’，G’，B’)即为此输入像素的增强值。

如图4所示，为本发明另一个较佳实施例的流程图。此实施例中，比率因子Smax是计算为变量Imax与Imin的一个函数，也即Smax＝(511-Imax)/256。基本值Ibase是计算为变量Imax与Imin的一个函数，也即Ibase＝(Imax*Imin)/256。图5则为依图4的实施例所完成的装置。

如先前所述，最大的比率因子Smax及强度基本值Ibase是定义为Imax与Imin的函数。图4的较佳实施例提供此二者各一个实例。其它可能但不局限于这些的函数可用来有效地计算Smax及Ibase下：

Smax＝f1(Imax，Imin)＝2-Imax/255，

Smax＝f1(Imax，Imin)＝(511-Imax)/255，

Smax＝f1(Imax，Imin)＝255/Imax，

Smax＝f1(Imax，Imin)＝(255-Imin)/(Imax-Imin)，

Smax是一个gamma修正曲线，

Ibase＝f2(Imax，Imin)＝0，

Ibase＝f2(Imax，Imin)＝Imin，

Ibase＝f2(Imax，Imin)＝Imin*Imax/255.0，及

Ibase＝f2(Imax，Imin)＝Imin*Imax/256.0，及

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施例的范围。凡按照本发明所作的同等变化及修改，都为本发明的专利范围所覆盖。

Claims (6)

1.一种色彩处理方法，包含下列步骤：

(a)读入一个像素的(R，G，B)值；

(b)计算Imax及Imin，该Imax及Imin分别为该R、G与B值中的最大值及最小值；

(c)计算一个最大的比率因子Smax＝f1(Imax，Imin)，该f1为该Imax与Imin的一个函数；

(d)计算一个强度基本值Ibase＝f2(Imax，Imin)，该f2为该Imax与Imin的一个函数；

(e)读入一个使用者任意控制的比率因子Suser，若此使用者键入该Suser是一个值；

(f)如果该Suser被键入一个值，则设定一个最终的比率因子S＝min(Smax，Suser)，即为该Smax与Suser的最小值；如果没有，则设定最终的比率因子S＝Smax；及

(g)根据下列公式，计算该像素增强的(R’，G’，B’)值：

R’＝S*(R-Ibase)+Ibase，

G’＝S*(G-Ibase)+Ibase，

B’＝S*(B-Ibase)+Ibase。

2.如权利要求1所述的色彩处理方法，其特征在于：该函数f1为Smax＝f1(Imax，Imin)＝(511-Imax)/256.0

3.如权利要求1所述的色彩处理方法，其特征在于：该函数f2为Ibase＝f2(Imax，Imin)＝Imin*Imax/256.0

4.一种色彩处理的装置，其特征在于，它包含有：

一排序区块，用来读入一个像素原有的R、G、B值，而输出Imax及Imin，该Imax及Imin分别为该R、G与B值中的最大值及最小值；

一比率判定区块，用来接收一个由使用者任意控制的比率因子Suser，若该Suser被键入一个值，则决定最终的比率因子S＝min(Smax，Suser)，若该Suser未被键入任何一个值，则决定最终的比率因子S＝Smax，该Smax为用该Imax与Imin计算出来最大的比率因子Smax＝f1(Imax，Imin)，该f1为该Imax与Imin的一个函数；

一基本值判定区块，用来计算Ibase＝f2(Imax，Imin)，该f2为该Imax与Imin的一个函数；

一差分区块，用来计算该像素原有的强度值(R，G，B)与该Ibase的差分值如下：

    Rd＝R-Ibase，

    Gd＝G-Ibase，及

    Bd＝B-Ibase：

一比率乘积区块，用来对该差分区块产生的该Rd，Gd，Bd值乘以该比率因子S如下：

    Rs＝S*Rd，

    Gs＝S*Gd，及

    Bs＝S*Bd；

一补偿区块，用来该Ibase值修正该Rs，Gs，Bs值如下：

    R’＝Rs+Ibase，

    G’＝Gs+Ibase，及

    B’＝Bs+Ibase。

其中该(R’，G’，B’)为该像素的增强值。

5.如权利要求1所述的色彩处理装置，其特征在于：其中该函数f1为Smax＝f1(Imax，Imin)＝(511-Imax)/256。

6.如权利要求1所述的色彩处理装置，其特征在于：其中该函数f2为Ibase＝f2(Imax，Imin)＝Imin*Imax/256.0。

Images