CN1678083B - 基于像素的亮度转换像素的色温的色温转换方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种色彩转换方法和装置，其基于图像的每一像素的亮度逐像素地将图像的色温转换到用户设定的色温。所述色温转换方法包括：(a)确定与转换范围相关联的第一信息；(b)通过基于第一信息确定输入像素是否在所述转换范围之内来确定所述输入像素的色温是否需要被转换；(c)如果所述输入像素在所述转换范围之内则计算一目标点的色彩坐标；以及(d)通过在与基准点到所述目标点相同的方向上移动与所述基准点位移成比例的量来转换所述输入像素的色温，使得所述输入像素可以随着转换范围的所述基准点而被自动地移动。

Description

基于像素的亮度转换像素的色温的色温转换方法和设备

技术领域

本发明涉及一种色温的转换方法和装置，并更具体地，涉及一种基于图像的每一像素的亮度逐像素地将图像的色温转换到用户设定的色温的色温转换方法和设备。 

背景技术

在美国专利第4562460号、第4633299号、第4788586号和第5619229号中公开的常规的图像显示设备，通过调节图像的色调(hue)或控制红色、绿色、和蓝色(RGB)视频信号来转换图像的色温。在美国专利第4685071号和第5495428号中公开的其它常规的图像显示设备，通过利用相关矩阵来转换图像的色温。然而，这些常规的图像显示设备可能不利地影响图像的表示，特别是当给定像素的当前的基本色温和目标色温之间存在较大差异的时候。所述常规的图像显示设备将图像的色温从当前的基本色温转换到目标色温，因此产生了色彩失真，就像所述图像被迫通过预定的滤色器一样。所述图像的这种色彩失真在该图像表示人类皮肤的部分中比在该图像的其它部分中可变得更加明显，这是因为人们可以容易地将自然的人类肤色从较不自然的那些中区分出来。 

发明内容

本发明提供一种色温转换方法和装置，其通过基于图像的每一像素的亮度和色调来将所述图像的每一像素的色温转换到另一个色温，就能尽可能自然地实现具有期望色温的图像，并能最小化所述图像的色彩失真，特别是，在表示，例如，人类的皮肤的部分中的色彩失真。 

根据本发明的一个方面，提供一种色温转换方法，用于接收由像素组成的图像信号，并且基于输入像素的亮度来转换所述输入像素的色温，其中每一个所述像素都具有亮度信号和色差信号，所述色温转换方法包括：(a)确定与转换范围相关联的第一信息，所述转换范围在色彩坐标系上是以预定的旋 转角倾斜的椭圆来实现的，并且第一信息包括所述椭圆的基本长度、所述椭圆的长轴和短轴的长度、和用于旋转矩阵的系数；(b)通过基于第一信息确定输入像素是否在所述转换范围之内来确定所述输入像素的色温是否需要被转换；(c)如果所述输入像素在所述转换范围之内则计算一目标点的色彩坐标，所述(c)包括：(c1)从存储在查找表中的多个样本亮度中选择与所述输入像素的亮度Y对应的两个样本亮度Y₁和Y_h，其中Y₁＜Y≤Y_h；(c2)从由查找表提供的多个样本色温之中选择与用户设定的色温T_u对应的两个样本色温T₁和T_h，其中T₁＜T_u≤T_h；(c3)如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度之一相同，则从查找表中获得分别对应于所述输入像素的亮度Y以及所选的样本色温T₁和T_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)；(c4)如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度中的任何一个都不相同，则从查找表中获得分别对应于用户设置的色温T_u以及所选的样本亮度Y₁和Y_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})；以及(c5)分别利用所述样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)以及所述样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})通过插值来获得所述目标点的色彩坐标；以及(d)通过在与基准点到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述基准点位移成比例的量，使得所述输入像素能随着转换范围的所述基准点而被自动地移动，来转换所述输入像素的色温，所述基准点为所述椭圆的中心，并且所述(d)包括：(d1)计算所述椭圆的中心和一个交点之间的距离，所述交点为在椭圆的边界和一条从椭圆的中心画出并穿过所述输入像素当前所在的点的直线之间的交点；以及(d2)通过使用所述距离、所述输入像素当前所在的点的色彩坐标以及目标点的色彩坐标，而在与椭圆的中心到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述椭圆的中心的位移成比例的量，来获得在椭圆的中心被移动到目标点的时候、所述输入像素将要移动到的点的色彩坐标，以便转换所述输入像素的色温。 

所述椭圆的基本长度可以通过用预定的系数乘以输入像素的亮度来获得。 

(d1)可包括：(d11)将所述椭圆移动到所述色彩坐标系的原点；(d12)利用一旋转矩阵的系数按照预定的角度来旋转所述椭圆和其中所包含的输入像素；(d13)获得在所述色彩坐标系的原点和一条直线之间的交点的色彩坐标，其中所述直线通过所述色彩坐标系的原点和一个在所述输入像素被按照 (d11)中预定的角度旋转之后而已经被移动到的点；以及(d14)计算在所述坐标系的原点和所述交点之间的距离。 

根据本发明的另一方面，提供一种能够实现所述色温转换方法的计算机程序，该计算机程序能够在计算机中被执行。 

根据本发明的另一个方面，提供一种色温转换装置，用于接收由像素组成的图像信号，并且基于输入像素的亮度来转换该输入像素的色温，其中每一个所述像素都具有亮度信号和色差信号，所述色温转换装置包括：第一计算单元，用于计算与转换范围相关联的第一信息，所述转换范围在色彩坐标系上是以预定的旋转角倾斜的椭圆来实现的，并且第一信息包括所述椭圆的基本长度、所述椭圆的长轴和短轴的长度、和用于旋转矩阵的系数；确定单元，用于接收图像信号并且通过基于第一信息确定所述输入像素是否在所述转换范围之内，来确定所述输入像素的色温是否需要被转换；第一存储单元，用于存储多个对应于不同亮度的样本色温以及各自的色彩坐标对；第二计算单元，用于基于从所述存储单元读出的多个样本色温以及各自的色彩坐标对以及用户设定的色温通过插值来获得目标点的色彩坐标，其包括：从存储在查找表中的多个样本亮度中选择与所述输入像素的亮度Y对应的两个样本亮度Y₁和Y_h，其中Y₁≤Y≤Y_h；从由查找表提供的多个样本色温之中选择与用户设定的色温T_u对应的两个样本色温T₁和T_h，其中T₁＜T_u≤T_h；如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度之一相同，则从查找表中获得分别对应于所述输入像素的亮度Y以及所选的样本色温T₁和T_h的组合的样本色彩坐标对(Cr_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)；如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度中的任何一个都不相同，则从查找表中获得分别对应于用户设置的色温T_u以及所选的样本亮度Y₁和Y_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})；以及分别利用所述样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)以及所述样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})通过插值来获得所述目标点的色彩坐标；以及色彩坐标转换单元，用于通过在与基准点到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述基准点位移量成比例的量，使得所述输入像素能随着转换范围的所述基准点而被自动地移动，来转换输入像素的色温，所述基准点为所述椭圆的中心，并且其包括：计算所述椭圆的中心和一个交点之间的距离，所述交点为在椭圆的边界和一条从椭圆的中心画出并穿过所述输入像素当前所在的点的直线之间的交点；以及在椭圆的中心被移动到目标点的 时候，通过使用所述距离、所述输入像素当前所在的点的色彩坐标以及目标点的色彩坐标，而在与椭圆的中心到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述椭圆的中心的位移成比例的量，来获得所述输入像素将要移动到的点的色彩坐标，以便转换所述输入像素的色温。 

所述色温转换装置还可以包括：第二存储单元，用于存储用于不同亮度的各种用户设定的色温。 

附图说明

通过参照附图来详细说明本发明的示例性实施例，本发明的上述及其它特征和优点将变得更加明显，其中： 

图1是根据本发明的一个示例性实施例的色温转换装置的框图； 

图2是根据本发明的一个示例性实施例的色温转换方法的流程图； 

图3是说明在样本色彩坐标对之间的目标色彩坐标的基于色温的插值的图； 

图4是说明在样本色彩坐标对之间的目标色彩坐标的基于像素亮度的插值的图； 

图5是根据本发明的另一示例性实施例的色温转换装置的框图； 

图6是根据本发明的另一示例性实施例的色温转换装置的框图； 

图7是说明在当前像素当前驻留的点的色彩坐标和另一个点的色彩坐标之间的关系的图，其中所述另一个点是当前像素将会在该当前像素的色温被转换之后的点移动到的点；以及 

图8是说明了图7的计算r的过程的图。 

具体实施方式

现在将参照附图更加全面地描述本发明，在所述附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中，相同的参考标号表示相同的元件。 

图1是根据本发明的一个示例性实施例的色温转换装置100的框图。参照图1，色温转换装置100包括：确定单元110、变量计算单元120、存储单元130、色彩坐标计算单元140、查找表、以及色彩坐标转换单元160。 

确定单元110接收图像信号，该图像信号包括像素、以及来自于变量计算单元120的用于确定转换范围的变量(在下文中，被称为确定变量的转换范围)并且根据转换范围确定变量来确定图像信号的当前像素是否在所述转换范围之内，即，当前像素的色温是否需要被转换。这里，所述图像信号的每个像素包括亮度信号和色差信号。另外，所述转换范围可以在色彩坐标系上由任何二次曲线，特别是，椭圆，来实现。所述转换范围在所述色彩坐标系上现在将被描述为能够被实现为一椭圆。 

变量计算单元120接收来自于外部装置的图像信号，接收来自于存储单元130的预定信息，通过使用该预定信息确定转换范围确定变量，并输出计算结果到确定单元110。 

存储单元130存储各种调节因子，即，所述转换范围确定变量，并将该各种调节因子输出到变量计算器120。 

色彩坐标计算单元140根据由用户设定的色温(在下文中，被称为用户设定的色温)，以及当前像素的亮度信号和色差信号，参考查找表150来计算转换范围的基准点将会被移动到的目标点的色彩坐标。 

查找表150存储多个基本色温以及由图像显示设备提供的多个基本亮度，以及与多个基本色温和多个基本亮度的组合相对应的样本色彩坐标对。 

色温转换单元160通过将转换范围的基准点移动到目标点来转换当前像素的色温。 

图2是根据本发明的一个示例性实施例的色温转换方法的流程图。参照图1和2，在操作步骤S200中，从色温转换装置100的外部接收图像信号。该图像信号包括多个像素，并且该多个像素中的每一个都具有亮度信号Y和色差信号Cb和Cr。在操作步骤S201中，变量计算单元120接收来自于存储单元130的预定信息并且通过使用预定信息确定转换范围确定变量。存储单 元130存储用于确定转换范围确定变量的各种调节因子，即，用于椭圆的主轴的长度和该椭圆的短轴的长度的调节因子、色彩坐标系统的X轴与该椭圆的主轴的角度、以及亮度比例因子。下面的表1中示出了该调节因子。 

表1 

索引	调节因子	常量
			1	用于椭圆的主轴长度的调节因子	α
2	用于椭圆的短轴长度的调节因子	β
			3	X轴与椭圆主轴的角度	θ
4	亮度定标因子	K

现在将更加详细地描述操作步骤S201。 

首先，使用下面的公式(1)来计算所述椭圆的基本长度Base_Dist： 

Base_Dist＝k×Y    ...(1) 

这里，k表示用于确定Base_Dist的常量，和Y表示当前像素的亮度。 

第二，通过使用下面的公式(2)来计算所述椭圆的主轴的长度a： 

a＝α×Base_Dist    ...(2) 

这里α表示用于确定a的常量。 

第三，使用下面的公式(3)来计算所述椭圆的短轴的长度b： 

b＝β×a    ...(3) 

这里β表示用于确定b的常量。 

第四，使用所述椭圆的主轴与色彩坐标系的X轴的角度θ来确定用于旋转矩阵的系数m₁以及m₂，其由下面的公式(4)和(5)表示： 

m₁＝cos(-θ)    ...(4) 

m₂＝sin(-θ)    ...(5) 

第五，使用下面的公式(6)计算所述椭圆的长轴的长度a的平方的倒数f： 

$f=\frac{1}{a^2}...\left(6\right)$

第六并且最后，使用下面的公式(7)计算所述椭圆的短轴的长度b的平方的倒数g： 

$g=\frac{1}{b^2}...\left(7\right)$

在操作步骤S202中，确定单元110根据转换范围确定变量来确定当前像素是否在转换范围之内。现在将会更详细地描述操作步骤S202。、 

首先，接收图像信号，并且对图像信号的像素的每一个都进行处理。第二，接收由变量计算单元120确定的转换范围确定变量m₁、m₂、f、和g。第三，假设P(x，y)表示在色彩坐标系统上的当前像素的当前位置，P₁(p_1x，，p_1y)表示通过旋转P所获得的一个点，并且通过使用公式(8)和(9)分别获得P₁(p_1x，，p_1y)的色彩坐标p_1x和p_1y： 

p_1x＝m₁×x-m₂×y    ...(8) 

p_1y＝m₂×x-m₁×y    ...(9) 

第四并且最后，确定当前像素是否在转换范围之内，即，当前像素的色温是否需要使用不等式(10)来进行转换。换言之，如果当前像素满足不等式(10)，则当前像素就被确定为在转换范围之内。否则，当前像素被确定为在转换范围之外，从而完成全部色温转换方法。此后，在随后的像素上执行另一轮的色温转换。 

f×p_1x+g×p_1y≤1     ...(10) 

在操作步骤S203中，色彩坐标计算单元140根据当前像素的亮度信号和色差信号，参照查找表150来计算所述转换范围的中心将会移动到的目标点的色彩坐标(在下文中，被称为目标色彩坐标)。下面的表2是查找表150的一个例子。 

表2 

索引

亮度

T1

T2

...

TM-1

TM

1

Y1

Cb1 T1，Cr1 T1

Cb1 T2，Cr1 T2

...

Cb1 TM-1，Cr1 TM-1

Cb1 TM，Cr1 TM

2

Y2

Cb2 T1，Cr2 T1

Cb2 T2，Cr2 T2

...

Cb2 TM-1，Cr2 TM-1

Cb2 TM，Cr2 TM

3

Y3

Cb3 T1，Cr3 T1

Cb3 T2，Cr3 T2

...

Cb3 TM-1，Cr3 TM-1

Cb3 TM，Cr3 TM

4

Y4

Cb4 T1，Cr4 T1

Cb4 T2，Cr4 T2

...

Cb4 TM-1，Cr4 TM-1

Cb4 TM，Cr4 TM

...

...

...

...

...

...

...

N-1

YN-1

CbN-1 T1，CrN-1 T1

CbN-1 T2，CrN-1 T2

...

CbN-1 TM-1，CrN-1 TM-1

CbN-1 TM，CrN-1 TM

N

YN

CbN T1，CrN T1

CbN T2，CrN T2

...

CbN TM-1，CrN TM-1

CbN TM，CrN TM

现在参照表2对所述目标色彩坐标的计算进行更详细的描述。 

首先，假定当前像素具有一个亮度Y、两个样本亮度Y_l和Y_h，，它们满足下面的不等式11，从存储在第一查找表150中的多个样本亮度中被选出。 

Y_l＜Y≤Y_h     ...(11) 

在多个样本亮度中的每两个连续的亮度之间具有一个预定差，并且该多个样本亮度中的每一个都具有一个固定值。如果该多个样本亮度信号中的每一个都是8位数据，那么可以在0和255之间设置一个值。例如，查找表150可以具有总共16个样本亮度信号(即，N＝16)，其中具有16的差值。如果该16个样本亮度信号是0、16、32、48、64、80、...、240，和当前像素的亮度信号Y是37，则该两个所选的样本亮度信号Y_l和Y_h分别是32和48。 

第二，从由查找表150提供的多个样本色温之中选择满足下面不等式(12)的两个样本色温。 

T_l＜T_u≤T_h      ...(12) 

第三，如果当前像素的亮度Y与多个样本亮度之一相同，并因此没有必要通过使用两个样本亮度Y_l和Y_h通过插值获得当前像素的亮度，则从查找表150中获得分别对应于当前像素的亮度Y以及所选的样本色温T_l和T_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_Tl，Cr_Tl)和(Cb_Th，Cr_Th)。此后，对应于当前像素的亮度Y和用户设定的色温T_u的组合的目标色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)是通过使用样本色彩坐标对(Cb_Tl，Cr_Tl)和(Cb_Th，Cr_Th)以及权重值W_tl和W_th经由插值来获得的。权重值W_tl和W_th是通过利用T_u和T_l之间以及T_u和T_h之间的差值来计算得出的，其由等式(13)和(14)所表示。色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu分别通过使用等式(15)和(16)获得。图3示出了这种在两对样本色彩坐标(Cb_Tl，Cr_Tl)和(Cb_Th，Cr_Th)之间的目标色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)的基于色温的插值。 

$W_{\mathrm{tl}}=\frac{T_h-T_u}{T_h-T_l}...\left(13\right)$

$W_{\mathrm{th}}=\frac{T_u-T_l}{T_h-T_l}...\left(14\right)$

Cb_Tu＝W_tl×Cb_Tl+W_th×Cb_Th    ...(15) 

Cr_Tu＝W_tl×Cr_Tl+W_th×Cr_Th    ...(16) 

另一方面，如果当前像素的亮度Y与多个样本亮度中的任何一个都不相同，并因此需要使用两个样本亮度Y_l和Y_h通过插值获得当前像素的亮度，则 对应于用户设置的色温T_u和当前像素的亮度Y的组合的目标色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)可以使用两对样本色彩坐标即(Cb_Tu-yl，Cr_Tu-yl)和(Cb_Tu-yh，Cr_Tu-yh)以及权值W_yl和W_yh来获得，其中(Cb_Tu-yl，Cr_Tu-yl)对应于用户设置的色温T_u和样本亮度Y_l的组合，(Cb_Tu-yh，Cr_Tu-yh)对应于用户设置的色温T_u和样本亮度Y_h的组合。权值W_yl和W_yh是通过利用Y和Y_l之间以及Y和Y_h之间的差值来获得的。权值W_yl和W_yh是分别通过使用公式(17)和(18)计算得出的，以及目标色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu是分别通过使用公式(19)和(20)来获得的。图4中示出了在(Cb_Tu-yl，Cr_Tu-yl)和(Cb_Tu-yh，Cr_Tu-yh)之间的目标色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)的插值。等式(15)和(16)申的色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu不同于等式(19)和(20)中的它们各自对应部分。也就是说，等式(15)和(16)中的色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu被基于一个亮度来插值，而等式(19)和(20)中的色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu被基于两个亮度来插值。 

$W_{\mathrm{yl}}=\frac{Y_h-Y}{Y_h-Y_l}...\left(17\right)$

$W_{\mathrm{yh}}=\frac{Y-Y_l}{Y_h-Y_l}...\left(18\right)$

Cb_Tu＝W_yl×Cb_{Tu_yl}+W_yh×Cb_{Tu_yh}    ...(19) 

Cr_Tu＝W_yl×Cr_{Tu_yl}+W_yh×Cr_{Tu_yh}    ...(20) 

在操作步骤S204中，色温转换单元160通过移动所述转换范围的基准点(例如，中心)到所述目标点来转换当前像素的色温。现在将更详细地描述操作步骤S204。 

首先，确定当前像素当前所在的点P的两个色彩坐标x和y是否都为0。如果当前像素的两个色彩坐标x和y为0，即，如果x＝y＝0，P′的色彩坐标x’和y′简单地被替换为各自的目标色彩坐标T_u(Cb_Tu，Cr_Tu)，所述P′是当前像素将会随着所述转换范围的中心自动地移动到的点。换言之，x′＝Cb_Tu，和y′＝Cr_Tu。此后，用于当前像素的全部色彩转换过程在不需要在当前像素上执行附加处理的情况下被完成，然后在后来的像素上执行另一轮的色彩转换。 

第二，除非点P的色彩坐标x和y都为0值，在所述转换范围的中心和所述转换范围的边界上的一个点之间的距离r通过使用下面的公式(21)计算得出，其中从所述转换范围的中心通过旋转P得到的点P₁(p_1x，p_1y)画出的一条预定的直线终止于所述转换范围的边界上的点处： 

$r=\sqrt{x_c^2+y_c^2}=\sqrt{\frac{1+B^2}{f+{\mathrm{gB}}^2}}...\left(21\right)$

其中B表示所述预定直线的一个斜度(gradient)，并且 $B=\frac{p_{1}y}{p_{1}x},$ 以及(x_c，y_c)表示在所述预定直线和所述转换范围之间的交点的色彩坐标对。这里，所述预定直线可以由以下公式y＝Bx表示。如果p₁x＝0和p₁y≠0，则 $r=\frac{1}{g}.$  如果p₁y＝0和p₁x≠0，则 $r=\frac{1}{f}$

第三，权值W_m通过使用下面的公式(22)计算得出： 

$W_m=\frac{r-\left|\right|P\left|\right|}{r}=\frac{r-\sqrt{x^2+y^2}}{r}...\left(22\right)$

其中P表示当前像素当前所在的点。 

第四，点P′的色彩坐标x’和y’通过使用下面的公式(23)计算得出，该点P′是当前像素在其色温被转换之后将会从点P移动到的点： 

$P^{\′}=\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+W_m\×\left[\begin{array}{c}{x}_t\\ y_t\end{array}\right]...\left(23\right)$

其中x_t和y_t分别对应于目标色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu，在操作步骤S203中被获得。 

在操作步骤S205中，确定是否图像信号的所有像素都已经执行了上述操作，即，操作步骤S200到S204。如果图像信号的所有像素都已经被处理，则色彩转换方法已经完成。否则，操作步骤S200到S204被重复进行直到图像信号的所有像素都已经被处理为止。 

图5是根据本发明的另一示例性实施例的色温转换装置500的框图。参照图5，色温转换装置500包括确定单元510、第一查找表520、第二查找表550、和色彩坐标转换单元560。色温转换装置500，不同于图1的色温转换装置，没有任何计算单元。这样，色温转换装置500具有需要存储在第一和第二查找表520和550中的每个数据而不是像色温转换装置100那样通过计算而获得所述数据。 

确定单元510接收来自第一查找表520的转换范围确定变量的一个集合。 

第一查找表520存储多个像素亮度和各自的转换范围确定变量的集合并且将对应于当前像素的亮度的转换范围确定变量的集合之一提供到确定单元510。第一查找表520的一个例子由下面的表3示出。 

表3 

索引	亮度	转换范围确定变量
			1	Y1	m1 1，m1 2，f1，g1
2	Y2	M2 1，m2 2，f2，g2
			3	Y3	M3 1，m3 2，f3，g3
4	Y4	M4 1，m4 2，f4，g4
			...	...	...
N-1	YN-1	MN-1 1，mN-1 2，fN-1，gN-1
			N	YN	MN 1，mN 2，fN，gN

因为第一查找表520不能存储所有可能的像素亮度和转换范围确定变量的各个的集合，所以其可以从多个像素亮度中搜索与当前像素的亮度最接近的一个，然后，如果存储于第一查找表520当中的多个像素亮度中没有与当前像素的亮度相配的，则可发送对应于所述寻找到的像素亮度的转换范围确定变量的集合中的一个到确定单元510。 

色彩坐标转换单元560从第二查找表550中接收目标色彩坐标，然后通过在与转换范围的基准点到目标色彩坐标所指示的点相同的方向上移动与所述基准点位移成比例的量来转换输入像素的色温，该过程与图1和2中的相同。 

简而言之，色温转换装置500从第一和第二查找表520和550中获得转换范围确定变量和目标色彩坐标，而图1中的色温转换装置100自己计算所述转换范围确定变量并且通过使用多个样本色彩坐标对经由插值来获得目标色彩坐标。因此，色温转换装置100可以在比色温转换装置500的存储容量更小的情况下而被实现。然而，色温转换装置100使用比色温转换装置500更多的时间来获得目标色彩坐标，这是由于它必须执行大量的计算。 

图6是根据本发明的另一示例性实施例的色温转换装置600的框图。参照图6，色温转换装置600包括：确定单元610、变量计算单元620、第一查找表630、色彩坐标计算单元640、第二查找表650、色彩坐标转换单元660、以及存储单元670。 

色温转换装置600包括色温转换装置100的所有元件并且还包括第一查找表630。图6的色彩坐标计算单元640与图1的色彩坐标计算单元140执行的操作并不相同。下面的表4中示出了第一查找表630的例子。 

表4 

索引	亮度	色温
			1	Y1	T1 t
2	Y2	T2 t
			3	Y3	T3 t
4	Y4	T4 t
			...	...	...
N-1	YN-1	TN-1 t
			N	YN	TN  t

现在将对色温转换装置600的操作进行更详细的描述。 

首先，假定当前像素具有一个亮度Y、两个样本亮度Y_l和Y_h，它们的关系满足下面的不等式(24)，它们被从存储在第一查找表630中的多个样本亮度中选出。 

Y_l＜Y≤Y_h    ...(24) 

两个样本亮度Y_l和Y_h中的每一个都具有固定的值。如果两个样本亮度Y_l 和Y_h都是8位数据，那么它们可以具有在0到255之间的值。例如，第一查找表630可以存储总数为16个的样本亮度信号(即，N＝16)，并且在多个样本亮度当中的每两个连续的样本亮度之间可以具有一个差值。如果16个样本亮度信号是0、16、32、48、64、80、...、240，和当前像素的亮度信号Y是37，那么两个所选的样本亮度信号Y_l和Y_h分别是32和48。 

第二，分别对应于两个样本亮度Y_l和Y_h的用户设定的色温T_{l_t}和T_{h_t}是从第二查找表650中获得的。满足下面不等式(25)的用户设定的色温T_{l_t}的样本色温T_{l_l}和T_{l_h}以及满足下面不等式(26)的用户设定的色温T_{h_t}的样本色温T_{h_l}和T_{h_h}是从第二查找表650中找到的。 

T_{l_l}＜T_{l_t}≤T_{l_h}  用于Y_l...(25) 

T_{h_l}＜T_{h_t}≤T_{h_h}    用于Y_h   ...(26) 

第三，通过使用上述公式(13)至(16)而获得分别对应于Y_l和Y_{l_t}的组合以及Y_h和Y_{h_t}的组合的两对样本色彩坐标(Cb_{Tu_l}，Cr_{Tu_l})和(Cb_{Tu_h}，Cr_{Tu_h})。 

第四并且最后，权值是通过使用在当前像素的亮度Y和两个样本亮度Y_l 和Y_h之间的差值来获得的，如公式(17)和(18)所示，然后对应于当前像素的亮度Y和用户设定的色温T_u的组合的目标色彩坐标对通过使用两对样本色彩坐标(Cb_{Tu_l}，Cr_{Tu_l})和(Cb_{Tu_h}，Cr_{Tu_h})以及所述权值来获得，如公式(19)和(20)所示。 

色温转换装置600从第一查找表630中获得用户设定的色温而不是从外部接收它。因此，色温转换装置600可以实现不同亮度的像素具有不同的色温。另外，色温转换装置600可以被设计为从外部接收用户设定的色温并然后通过利用该用户设定的色温以及其它用户设定的色温之间的关系使不同亮度的像素具有不同的色温，所述其它用户设定的色温被存储于第一查找表630中并且对应于不同的像素亮度。 

图7是说明输入像素在色彩坐标系上的运动的图，该运动是使用被称为在椭圆中的大量点的运动(MMPE)进行基于用户设定色温的色温转换的结果，和图8是说明获得转换范围的中心R和转换范围的边界上的一个点之间的距离r的过程的图，从转换范围的中心通过点P₁(p₁x，p₁y)画出的一条预定的直线终止于转换范围的边界上的点。 

获得在色彩坐标系统上的一点P′(x′，y′)的色彩坐标的过程现在将会参照图8进行更详细的描述，该点是所述输入像素将会被从它当前所在的点P(x，y)传送到的点。 

参照图8，如果所述点P和转换范围700的基准点R在输入像素上执行色温转换之后将会被传送到的目标点R′都存在于转换范围700之内，那么在所述输入像素上计算点P将会随着转换范围700的基准点R自动地移动到的点P′的色彩坐标是可能的。 

通过使用下面的公式(27)而获得基准点R和目标点R′之间的距离s： 

(P′P)＝α(T′-R)    ...(27) 

公式(27)可以被重新整理到下面的公式(28)中： 

$\mathrm{\α}=\frac{\left|\right|P-P^{\′}\left|\right|}{\left|\right|R-R^{\′}\left|\right|}=\frac{s_1}{s}=\frac{r_1}{r}...\left(28\right)$

其中r＝r₁+r₂＝r₁+||P-R||，相应地，点P′可以通过使用下面的公式(29)获得： 

$P^{\′}=P+\frac{r_1}{r}(R^{\′}-R)=P+\frac{r-\left|\right|P-R\left|\right|}{r}(R^{\′}-R)...\left(29\right)$

如公式(29)所示，P′由R、R′、P和r确定。因此，为了计算P′需要计算r。如果转换范围700是循环的，那么r始终与转换范围700的半径相同，这样使P′的计算更加容易。 

参照图8，转换范围800的中心被移到色彩坐标系(810)的原点，转换范围800是椭圆并以预定的角度θ倾斜，使得转换范围800的长轴和短轴可以分别平行于X和Y轴，然后在转换范围800的中心和交点(x_c，y_c)之间的距离r被计算出(820)，所述交点(x_c，y_c)在所述转换范围的边界和直线821之间。直线821穿过转换范围800的中心和以角度θ旋转P而获得的点P₁。 

转换范围800可由以下公式表示：fx²+gy²＝1其中 $f=\frac{1}{a^2}$ 和 $g=\frac{1}{b^2}.$  距离r可通过使用下面的公式(30)获得： 

$r=\sqrt{x_c^2+y_c^2}=\sqrt{\frac{1+B^2}{f+\mathrm{gB}2}}...\left(30\right)$

如上所述，可能通过最小化图像的色彩失真来实现用户所需要的图像的每一像素的亮度的任何色温。 

虽然已经参考本发明的示范性实施例详细地示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出在形式上以及细节上的各种变化，本发明的精神和范围如所附的权利要求书定义。 

Claims (5)

1.一种色温转换方法，用于接收由像素组成的图像信号，并且基于输入像素的亮度来转换所述输入像素的色温，其中每一个所述像素都具有亮度信号和色差信号，所述色温转换方法包括：

(a)确定与转换范围相关联的第一信息，所述转换范围在色彩坐标系上是以预定的旋转角倾斜的椭圆来实现的，并且第一信息包括所述椭圆的基本长度、所述椭圆的长轴和短轴的长度、和用于旋转矩阵的系数；

(b)通过基于第一信息确定输入像素是否在所述转换范围之内来确定所述输入像素的色温是否需要被转换；

(c)如果所述输入像素在所述转换范围之内则计算一目标点的色彩坐标，所述(c)包括：

(c1)从存储在查找表中的多个样本亮度中选择与所述输入像素的亮度Y对应的两个样本亮度Y₁和Y_h，其中Y₁＜Y≤Y_h；

(c2)从由查找表提供的多个样本色温之中选择与用户设定的色温T_u对应的两个样本色温T₁和T_h，其中T₁＜T_u≤T_h；

(c3)如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度之一相同，则从查找表中获得分别对应于所述输入像素的亮度Y以及所选的样本色温T₁和T_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)；

(c4)如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度中的任何一个都不相同，则从查找表中获得分别对应于用户设置的色温T_u以及所选的样本亮度Y₁和Y_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})；以及

(c5)分别利用所述样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)以及所述样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})通过插值来获得所述目标点的色彩坐标；以及

(d)通过在与基准点到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述基准点位移成比例的量，使得所述输入像素能随着转换范围的所述基准点而被自动地移动，来转换所述输入像素的色温，所述基准点为所述椭圆的中心，并且所述(d)包括：

(d1)计算所述椭圆的中心和一个交点之间的距离，所述交点为在椭圆的边界和一条从椭圆的中心画出并穿过所述输入像素当前所在的点的直线之间的交点；以及

(d2)通过使用所述距离、所述输入像素当前所在的点的色彩坐标以及目标点的色彩坐标，而在与椭圆的中心到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述椭圆的中心的位移成比例的量，来获得在椭圆的中心被移动到目标点的时候、所述输入像素将要移动到的点的色彩坐标，以便转换所述输入像素的色温。

2.根据权利要求1所述的色温转换方法，其中，所述椭圆的基本长度是通过用预定的系数乘以输入像素的亮度来获得的。

3.根据权利要求1或2所述的色温转换方法，其中(d1)包括：

(d11)将所述椭圆移动到所述色彩坐标系的原点；

(d12)利用一旋转矩阵的系数按照预定的角度来旋转所述椭圆和其中所包含的输入像素；

(d13)获得在所述椭圆的边界和一条直线之间的交点的色彩坐标，其中所述直线从所述色彩坐标系的原点画出并穿过一个在所述输入像素被按照(d11)中预定的角度旋转之后而已经移动到的点；以及

(d14)计算在所述坐标系的原点和所述交点之间的距离。

4.一种色温转换装置，用于接收由像素组成的图像信号，并且基于输入像素的亮度来转换该输入像素的色温，其中每一个所述像素都具有亮度信号和色差信号，所述色温转换装置包括：

第一计算单元，用于计算与转换范围相关联的第一信息，所述转换范围在色彩坐标系上是以预定的旋转角倾斜的椭圆来实现的，并且第一信息包括所述椭圆的基本长度、所述椭圆的长轴和短轴的长度、和用于旋转矩阵的系数；

确定单元，用于接收图像信号并且通过基于第一信息确定所述输入像素是否在所述转换范围之内，来确定所述输入像素的色温是否需要被转换；

第一存储单元，用于存储多个对应于不同亮度的样本色温以及各自的色彩坐标对；

第二计算单元，用于基于从所述存储单元读出的多个样本色温以及各自的色彩坐标对以及用户设定的色温通过插值来获得目标点的色彩坐标，其包括：

从存储在查找表中的多个样本亮度中选择与所述输入像素的亮度Y对应的两个样本亮度Y₁和Y_h，其中Y₁＜Y≤Y_h；

从由查找表提供的多个样本色温之中选择与用户设定的色温T_u对应的两个样本色温T₁和T_h，其中T₁＜T_u≤T_h；

如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度之一相同，则从查找表中获得分别对应于所述输入像素的亮度Y以及所选的样本色温T₁和T_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)；

如果所述输入像素的亮度Y与多个样本亮度中的任何一个都不相同，则从查找表中获得分别对应于用户设置的色温T_u以及所选的样本亮度Y₁和Y_h的组合的样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})；以及

分别利用所述样本色彩坐标对(Cb_T1，Cr_T1)和(Cb_Th，Cr_Th)以及所述样本色彩坐标对(Cb_{Tu_y1}，Cr_{Tu_y1})和(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})通过插值来获得所述目标点的色彩坐标；以及

色彩坐标转换单元，用于通过在与基准点到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述基准点位移量成比例的量，使得所述输入像素能随着转换范围的所述基准点而被自动地移动，来转换输入像素的色温，所述基准点为所述椭圆的中心，并且其包括：

计算所述椭圆的中心和一个交点之间的距离，所述交点为在椭圆的边界和一条从椭圆的中心画出并穿过所述输入像素当前所在的点的直线之间的交点；

以及在椭圆的中心被移动到目标点的时候，通过使用所述距离、所述输入像素当前所在的点的色彩坐标以及目标点的色彩坐标，而在与椭圆的中心到所述目标点相同的方向上将所述输入像素移动与所述椭圆的中心的位移成比例的量，来获得所述输入像素将要移动到的点的色彩坐标，以便转换所述输入像素的色温。

5.根据权利要求4所述的色温转换装置，进一步包括：

第二存储单元，用于存储用于不同亮度的各种用户设定的色温。

Images