CN1756374A - 具有基于象素亮度的色彩校正功能的色温转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供一种色温转换方法以及装置，包括：a)计算确定转换范围的变量；b)确定输入象素是否在转换范围区域内，根据计算后变量确定输入象素是否被色温转换；c)若输入像素被色温转换，接收用户设置的色温，比较用户设置色温和图像显示设备的基础色温；d)如果用户设置色温和该基础色温不匹配，根据设置的色温计算对象点色彩坐标，如果该用户设置的色温和该基础色温相配，根据与该用户设置的色温相匹配的多个基础色温计算该对象点的色彩坐标；和e)通过在与该参考点到该对象点相同方向移动与该参考点位移成正比的量转换该输入像素的色温，以便该输入像素可以随着该转换范围的参考点自动地向前移动。

Description

具有基于象素亮度的色彩校正功能的色温转换方法及装置

技术领域

本发明涉及一种色温转换方法以及装置，具体地说，涉及一种色温转换方法以及装置，它们可以将图像从由图像显示设备提供的多个基本色温中的一个转换到另一个不同于所述多个基本色温的色温，并且可以根据用户的选择，允许具有不同的亮度的图像的像素具有不同的色温。

背景技术

在美国专利Nos.4,562,460，4,633,299，4,788,586，以及5,619,229中公开的传统的图像显示设备，通过调节图像的色调或者控制红色，绿色，和蓝色(RGB)视频信号来转换图像的色温。在美国专利Nos.4,685,071以及5,495,428中公开的其他传统的图像显示设备，通过使用相关矩阵来转换图像的色温。然而，这些传统的图像显示设备可以不利地影响图像表示，即，尤其当在给出像素的当前的基本色温以及对象色温之间存在大的差值的时候。所述传统的图像显示设备将一个图像的色温从所述当前的基本色温转换到所述对象色温，从而产生色彩失真，就象所述图像不得不穿过一预定的滤色器一样。图像的这种彩色失真在代表人类皮肤的部分可以比在所述图像的其它部分中变得更明显，因为人可以容易地从较不自然的肤色中区分自然的人类肤色。

发明内容

本发明提供一种色温转换方法以及装置，它们可以尽可以自然地实现具有一所需的色温的图像，并且可以通过根据所述图像的每一个像素的亮度以及色调转换所述图像的每一个像素的色温，最小化所述图像的彩色失真，特别是，在人类皮肤的表示部分中。

根据本发明的一个方面，提供一种具有多个存储单元的色温转化设备的色温转换方法，所述色温转化设备通过比较用户设置的色温和由所述图像显示设备提供的多个基本色温的每一个来控制所述图像显示设备的色温，然后根据所述比较结果补偿输入像素的色温。根据本发明的一个方面，提供一种具有多个存储单元的色温转换装置的色温转换方法，比较用户设置的色温以及由该图像显示设备提供的多个基础色温，然后根据比较结果补偿一输入像素的色温。该色温转化方法包括：(a)计算用于确定转换范围的变量，该转换范围由一二次曲线表示；(b)通过确定该输入像素是否在该转换范围的区域之内确定是否根据该计算的变量转换该输入像素的色温；(c)如果该输入像素将进行色温转换，接收所述用户设置的色温，然后比较该用户设置的色温与该图像显示设备的一基础色温；(d)如果该用户设置的色温和该基础色温不相配，根据该用户设置的色温计算对象点的色彩坐标，并且，如果该用户设置的色温和该基础色温相配，根据多个与该用户设置的色温相匹配的基础色温计算该对象点的色彩坐标；并且(e)通过在与该参考点到该对象点相同的方向上移动与该参考点位移成正比的数量转换该输入像素的色温，以便该输入像素可以随着该转换范围的参考点自动地向前移动。

如果该二次曲线是椭圆形的，(a)可以包括：(a1)通过参考第一存储单元计算该椭圆的基础长度以及该椭圆的长轴以及短轴的长度；以及(a2)参考所述第一存储单元根据该椭圆长轴与所述色彩坐标系的X轴形成的角度计算用于旋转矩阵的系数。

所述第一存储单元可以存储一用于所述椭圆的长轴的长度的调节系数，一用于所述椭圆的短轴的调节系数，所述椭圆的长轴与所述色彩坐标体系的X轴形成的角，以及一亮度标度系数。

根据所述用户设置的色温计算所述对象点的色彩坐标可以包括：(c1)搜索第二存储单元的多个基本亮度(由所述图像显示设备提供)并且获得与所述输入象元最相似的两个采样亮度；(c2)从第二存储单元读取四对与所述用户设置的色温和所述两个采样亮度的组合相当的采样色彩坐标；并且(c3)利用所述四对采样色彩坐标通过内插计算所述对象点的色彩坐标。

所述第二存储单元可以存储用于每个亮度的多个基本色温以及各自的色彩坐标对。

根据和所述用户设置的色温相配的基本色温之一计算所述对象点的色彩坐标，可以包括：(c4)搜索第三存储单元的多个基本亮度(由所述图像显示设备提供)并且获得与所述输入像素最相似的两个采样亮度；(c5)读取相应于和所述用户设置的色温相配的基本色温与两个采样亮度的组合的两对采样色彩坐标；并且(c6)利用所述两对采样色彩坐标通过内插计算所述对象点的所述色彩坐标。

所述第三存储单元可以分别存储相应于所述基本亮度的一基本色温以及色彩坐标对。

在根据和所述用户设置的色温相配的基本色温计算所述对象点的色彩坐标中，所述对象点的色彩坐标可以是从存储分别相应于所述基本亮度的一个基本色温以及色彩坐标对的第三存储单元处获得的。

(d)可以包括：(d1)计算所述二次曲线和第一点之间的距离；以及(d2)通过使用所述二次曲线和所述第一点之间的距离和所述对象点的色彩坐标计算一个点的色彩坐标，所述输入像素将随所述转换范围的基准点自动地移动到该点。

(d1)可以包括：(d11)移动所述二次曲线的基准点到所述色彩坐标系的原点；(d12)通过使用一旋转矩阵获得的一预定的旋转角旋转所述二次曲线，因此所述输入像素可以随着所述二次曲线旋转；(d13)计算所述第一点的色彩坐标，所述第一点是所述二次曲线以及穿过所述色彩坐标系的原点和一个所述输入像素当前所在的点(在被旋转之后)的一条直线之间的一个交点；以及(d14)计算所述色彩坐标系的原点以及所述第一点之间的距离。

根据本发明的另一个方面，提供一种能够实现任何所述色温转化方法的计算机程序，所述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，提供一种具有多个存储单元的色温转化设备，所述存储单元通过比较用户设置的色温和由所述图像显示设备提供的多个基本色温的每一个来控制一图像显示设备的色温，然后根据所述比较结果补偿输入像素的色温。所述色温转换装置包括：确定单元，确定是否要对所述输入像素进行转换色温；比较单元，比较所述所述用户设置的色温和所述图像显示设备的基本色温来获得对象点的一对色彩坐标；色彩坐标计算单元，取决于所述用户设置的色温是否与所述图像显示设备的基本色温相同，根据所述用户设置的色温或者所述图像显示设备的基本色温来计算对象点的色彩坐标；以及色彩坐标转换单元，通过移动所述转换范围的基准点到所述对象点来转换所述输入像素的色温，因此所述输入像素可以被随着所述转换范围的基准点自动地移动。所述确定单元可以包括：第一存储单元，存储包括亮度标度系数以及用来确定所述转换范围的变量的调节系数；第一计算器，从所述第一存储单元读取所述第一信息然后根据所述第一信息获取第二信息；以及决定器，从所述第一计算器接收所述第二信息然后通过根据第二信息确定所述输入象元是否在所述转换范围的区域之内确定所述输入像素是否被色温转换。

如果所述转换范围是一椭圆，所述第一信息可以至少包括所述亮度标度系数以及用于所述椭圆的长轴的长度的调节系数，用于所述椭圆的短轴的调节系数，所述椭圆的长轴和所述色彩坐标体系的X轴形成的角度以。

如果所述转换范围是一椭圆，所述第二信息可以至少包括所述椭圆的基本长度，所述椭圆的长轴以及短轴的长度，以及用于旋转矩阵的系数。

所述色温计算单元可以包括：第二存储单元，存储用于每个亮度的基本色温以及相应的色彩坐标对；以及第二计算器，根据所述用户设置的色温，通过使用相应于所述用户设置的色温和从第二存储单元中被选择出来的两个采样亮度的组合的四对采样色彩坐标通过内插来计算所述对象点的色彩坐标。

所述色彩坐标计算单元可以包括：第三存储单元，存储分别相应于所述基本亮度的一个基本色温以及色彩坐标对；以及第三计算器，根据所述相应的基本色温，通过内插，使用两对相应于所述相应的基本色温与从所述第三存储单元中被选择出来的两个采样亮度的组合的色彩坐标，计算所述对象点的色彩坐标。

根据本发明的另一个方面，提供一种色温转换装置，其接收包括每个具有亮度信号以及色差信号的像素的图像信号，接收用户设置的色温并且根据所述输入像素的亮度，转换所述输入像素的色温来匹配所述用户设置的色温。所述色温转换装置包括：第一存储单元，存储与用于各个亮度的转换范围有关的第一信息；确定单元，接收所述图像信号，从所述第一存储单元读取第一信息，并且通过根据所述第一信息确定所述输入像素的色差信号是否在所述转换范围的区域之内，来确定所述输入像素是否将被色彩温度转换；第二存储单元，存储多个采样色温和所述相应的采样色彩坐标对作为第二信息；以及色温转换单元，如果所述输入像素将被色彩温度转换，根据所述第二信息(储存在第二存储单元中)计算对象点的色彩坐标，并且通过在与所述参考点到所述对象点相同的方向上移动与所述参考点的位移成正比的数量来转换所述输入像素的色温，以便所述输入像素可以随着所述转换范围的参考点自动地向前移动。

如果所述转换范围是一椭圆，所述第一信息可以包括所述椭圆的长轴和短轴以及用于旋转矩阵的系数。

附图说明

通过详细地描述在其中的示范性的实施例，参考所附附图，本发明的上述及其他特征以及优点将变得更加明显：

图1是根据本发明的示范性的实施例的色温转换装置的方框图；

图2是根据本发明的示范性的实施例的色温转化方法的流程图；

图3是图解在采样色彩坐标对之间的对象色彩坐标的基于内插的色温图表；

图4是图解在采样色彩坐标对之间的所述对象色彩坐标的基于内插的像素亮度的图表；

图5是根据本发明的另一个示范性的实施例的色温转换装置的方框图；

图6是仍然根据本发明的另一个示范性的实施例的色温转换装置的方框图；

图7是图6的所述色温转换装置的色温转化方法的流程图；

图8是图解在一个当前的像素当前所在的点的色彩坐标和另一个点的色彩坐标之间的关系的图表，所述另一个点是当前的像素的色温被转换后当前的像素将被移动到的点；以及

图9是图解图8的计算r的过程的图表。

具体实施方式

现在参考附图，本发明将被描述得更加充分，其中所述发明的示范性的实施例被示出。在附图中，相同的参考数字代表相似的元件。

图1是根据本发明的一示范性的实施例的色温转换装置100的方框图。参考图1，所述色温转换装置100包括确定单元110、变量计算单元120、存储单元130、比较单元140、第一查询表150、第一色彩坐标计算单元160、第二色彩坐标计算单元170、第二查询表180以及色彩坐标转换单元190。

所述确定单元110接收图像信号，该图像信号包括像素，以及用于确定来自所述变量计算单元120的转换范围的变量(以下简称转换范围确定变量)。所述确定单元110确定所述图像信号的当前的像素是否在所述转换范围之内。即，使用所述转换范围确定变量来确定当前的像素的色温是否需要被转换。这里，所述图像信号的每一个像素包括一亮度信号Y和色差信号Cb以及Cr。另外，所述转换范围可以被实现为任何二次曲线，特别地，其中心在所述色彩坐标系统的原点上的椭圆。被实现为在所述色彩坐标系中的椭圆的转换范围将在下面被描述。

所述变量计算单元120从外部的装置接收所述图像信号，从所述存储单元130接收预定的信息，通过使用所述预定的信息确定所述转换范围确定变量，并且输出所述确定结果到所述确定单元110。

所述存储单元130存储多个调节系数，例如所述转换范围确定变量，并且输出所述多个调节系数到所述变量计算器120。

所述比较单元140接收由用户设置的色温(以下简称用户设置的色温)以及多个基本色温，然后将所述用户设置的色温和所述多个基本色温的每一个进行比较。这里，所述多个基本色温是由所述图像显示设备提供的一组色温。所述第一色彩坐标计算单元160或者第二色彩坐标计算单元170依赖所述比较结果被有选择地使用。即，依赖在所述多个基本色温之中是否存在与所述用户设置的色温的匹配。

所述第一查询表150存储由所述图像显示设备提供的多个基本色温以及多个基本亮度，以及相当于所述多个基本色温以及所述多个基本亮度的组合的色标坐标对。

所述第一色彩坐标计算单元160根据所述用户设置的色温，参考所述第一查询表150的与所述用户设置的色温匹配的多个基础色温中的一个来计算对象点的色彩坐标，所述对象点是所述转换范围的参考点，例如，所述转换范围的中心，将被移动到的点，，与。

所述第二色彩坐标计算单元170，根据参考第一查询表180的所述基础色温的每个亮度来计算对象点的色彩坐标，所述对象点是所述转换范围的参考点，例如，所述转换范围的中心，将被移动到的点。

所述第二查询表180存储相应于所述多个基础色温和所述多个基础亮度的组合的采样色彩坐标对。

如果当前的像素属于所述转换范围，所述色彩坐标变换单元190通过移动转换范围的中心到对象点来转换当前像素的色温，以便所述转换范围和包含在那里的像素、包括当前的像素，可以随着所述转换范围的中心自动地向前移动。

图2是根据本发明的示范性的实施例的色温转化方法的流程图；

参考图1和2，在操作S200中，从所述色温转换装置100外面接收图像信号。所述图像信号包括多个像素，并且每一个像素有一个亮度信号Y和色差信号Cb以及Cr。在操作S210中，变量计算单元120从所述存储单元130接收预定信息并且利用该预定信息确定转换范围确定变量。存储单元130存储多个用于确定转换范围确定变量的调节系数，例如，用于该椭圆的长轴以及短轴的长度的调节系数，该椭圆的长轴和该色彩坐标系的X轴形成的角度，以及亮度标度系数。该调节系数在表1中被示出。

表1

索引	调节系数	常量
			1	用于椭圆的长轴的调节系数	α
2	用于椭圆的短轴的调节系数	β
			3	椭圆的长轴与X轴的角度	θ
4	亮度标度系数	k

操作S210现在在下面将被更加详细地描述。首先，该椭圆的基础长度Base_Dist通过使用等式(1)被计算：

              Base_Dist＝k×Y          …(1)

其中k表示常数，并且Y表示当前的像素的亮度。

第二，使用等式(2)计算该椭圆的长轴的长度α：

              a＝α×Base_Dist         …(2)

其中α表示一个常数。

第三，使用等式(3)计算该椭圆的短轴的长度b：

               b＝β×a         …(3)

其中，β表示用于确定b的常数。

接着，使用该椭圆的长轴和该色彩坐标系的X轴形成的角度θ来确定旋转矩阵的系数m1和m2，通过等式(4)和(5)表示：

              m₁＝cos(-θ)   …(4)

              m₂＝sin(-θ)   …(5)

第五，使用等式(6)计算变量f即该椭圆的长轴的长度的平方的倒数：

$f=\frac{1}{a^2}\·\·\·\left(6\right)$

最后，使用下面的等式(7)计算g即该椭圆的长轴的短轴的平方的倒数：

$g=\frac{1}{b^2}\·\·\·\left(7\right)$

在操作S220中，所述确定单元110使用转换范围确定变量来确定所述当前的像素是否在转换范围的区域之内。操作S220在下面将被更加详细地描述。

首先，接收所述图像信号，并且处理所述图像信号的像素。其次，从变量计算单元120接收的转换范围确定变量m₁，m₂，f似及g，它们是在所述变量计算单元120被计算的。然后，假设P(x，y)表示当前的像素在所述色彩坐

              P_1x＝m₁×x-m₂×y    …(8)

              P_1y＝m₂×x-m₁×y    …(9)

标系上的当前位置，并且P₁(P_1x，P_1y)表示被旋转的位置，通过使用等式(8)和(9)分别获得色彩坐标P_1x以及P_1y：

最后，确定当前的像素是否在所述转换范围的区域之内。即，当前的像素的色温是否需要使用不等式(10)转换。换句话说，如果当前的像素满足不等式(10)，当前的像素在所述转换范围的区域之内。否则，当前的像素被确定为超出所述转换范围，并且当前的像素的色温转换被完成。此后，对后续的像素执行色温转换的另一个循环。

             f×P_1x+g×P_1v≤1        …(10)

在操作S230中，比较单元140接收由图像显示设备提供的用户设置的色温T_u和多个基本色温中的一个；例如，基本色温T_wo。然后比较单元140比较用户设置的色温T_u以及基本色温T_wo。所述用户设置的色温T_u从色温转换装置100外输入到比较单元140，并且被存储在所述色温转换装置100的预定的部分中(例如，存储单元)。所述多个基本色温可以被存储在第二查询表180中。

在操作S270中，如果用户设置的色温T_u和基本色温T_w是不同的，对当前的像素根据用户设置的色温T_u执行色温转换。

反之，在操作S240中，如果用户设置的色温T_u和基本色温T_w相同，对当前的像素根据基本色温T_w执行色温转换。

在操作S270中，第一色彩坐标计算单元170根据参考第一查询表150的当前的像素的亮度信号和色差信号，计算对象点的色彩坐标(以下简称对象色彩坐标)，所述转换范围的中心将被移动到该对象点。表2是第一查询表150的一个例子。

表2

	亮度	T1	T2		TM-1	TM
								Y1	Cb1 T1，Cr1 T1	Cb1 T2，Cr1 T2		Cb1 TM-1，Cr1 TM1	Cb1 TM，Cr1 TM
	Y2	Cb2 T1，Cr2 T1	Cb2 T2，Cr2 T2		Cb2 TM-1，Cr2 TM-1	Cb2 TM，Cr2 TM
								Y3	Cb3 T1，Cr3 T1	Cb3 T2，Cr3 T2		Cb3 TM-1，Cr3 TM-1	Cb3 TM，Cr3 TM
	Y4	Cb4 T1，Cr4 T1	Cb4 T2，Cr4 T2		Cb4 TM-1，Cr4 TM-1	Cb4 TM，Cr4 TM
								...	...	...		...	...
	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
								YN	CbN T1，CrN T1	CbN T2，CrN T2		CbN TM-1，CrN IM-1	CbN TM，CrN TM

对象色彩坐标的计算将参考表2在下面更加详细地被描述。

首先，假设当前的像素有一亮度Y。满足下面的不等式11的两个采样亮度信号Y_l和Y_h被从由第一查询表150提供的多个采样亮度信号中被选择出来。

                Y_l＜Y≤Y_h             …(11)

在多个采样亮度之中，每对两个连续的亮度具有一预定的差异，并且多个采样亮度的每一个具有固定的值。如果多个采样亮度是8位数据，它们可以具有一在0和255之间的值，所述第一查询表150可以具有总共16个采样亮度信号(N＝16)并且每对连续的采样亮度具有16的差别。如果所述16采样亮度信号是0、16、32、48、64、80、...、240，并且当前的像素的亮度信号Y是37，那么两个被选出的采样亮度信号Y_l和Y_h分别是32和48。

然后，从由第一查询表150提供的多个采样色温之中选择满足不等式(12)的两个采样色温。

           T_l＜T_u≤T_h          …(12)

然后，如果当前的像素的亮度Y与多个采样亮度的一个相同，那么不需要通过内插获取当前的像素的亮度。所述内插要求两个采样亮度Y_l和Y_h，分别相应于当前的像素的亮度Y和所选择出来的采样色温T_l和T_h(从第一查询表150处获得)的组合的色标坐标对(Cb_Tl，Cr_Tl)和(Cb_Th，Cr_Th)。此后，通过内插获得对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)，所述对象色彩坐标相应于所述用户设置的色温T_l和当前的像素的亮度Y的组合，包括计算色彩坐标对(Cb_Tl，Cr_Tl)以及(Cb_Th，Cr_Th)以及权值W_tl以及W_th。根据方程式(13)以及(14)，通过获得在T_u和T_l间以及在T_u和T_h间的差值计算权值W_tl和W_th。通过使用方程式(15)和(16)分别地获得对象色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu。图3图解这种在两对采样色彩坐标(Cb_Tl，Cr_Tl)和(Cb_Th，Cr_Th)之间的对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)的基于色温的内插。

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

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

Cb_Tu＝W_tl×Cb_Tl+W_th×Cb_Th    …(15)

Cr_Tu＝W_tl×Cr_Tl+W_th×Cr_Th    …(16)

然而，如果当前像素的亮度Y与多个采样亮度的任何一个都不相同，由此需要通过内插获得当前像素的亮度。所述内插包括两个采样亮度Y_l和Y_h，相应于用户设置的色温T_u和采样亮度Y_l的结合的采样色彩坐标对(Cb_{Tu_yl}，Cr_{Tu_yl})以及相应于用户设置的色温T_u和采样亮度Y_h的结合的(Cb_{Tu_yh}，Cr_{Tu_yh})，以及权值W_yl和W_yh。利用在Y以及Y_l之间以及在Y和Y_h之间的差值获得权值W_yl和W_yh，它们分别通过方程式(17)以及(18)表示。通过使用等式(19)和(20)分别地获得对象色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu。(Cb_{Tu_l}，Cr_{Tu_l})和(Cb_{Tu_h}，Cr_{Tu_h})之间的

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

Cb_Tu＝W_yl×CbT_{u_yh}+W_yh×CbT_{u_yh}    …(19)

Cr_Tu＝W_yl×CrT_{u_yl}+W_yh×CrT_{u_yh}    …(20)

对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)的内插在图4中被图解说明。

在操作S240中，第二色彩坐标计算单元170参考第二查询表180并基于当前像素的亮度信号和色差信号计算对象色彩坐标。

表3列出了第二查询表180的一个例子。

表3

索引	亮度	色彩坐标
			1	Y1	Cb1 DT，Cr1 DT
2	Y2	Cb2 DT，Cr2 DT
			3	Y3	Cb3 DT，Cr3 DT
4	Y4	Cb4 DT，Cr4 DT
			...	...	...
N-1	YN-1	CbN-1 DT，CrN-1 DT
			N	YN	CbN DT，CrN DT
N+1	YN+1	基础色温

接下来将更加详细地描述计算对象色彩坐标的操作。

首先，在第二查询表180中查找两个满足不等式(21)的采样亮度信号Y_{l_dt}和Y_{h_dt}。

          Y_{l_dt}＜Y≤Y_{h_dt}       …(21)

每一个采样亮度信号Y_{l_dt}和Y_{h_dt}有一个固定的值。如果这两个采样亮度信号Y_{l_dt}和Y_{h_dt}是8位数字，它们的取值就在0到255之间。举例来说，第二查询表180中可以存储总数为16的采样亮度信号(N＝16)，而且每一对连续的采样亮度相差16。另外，这16个采样亮度可以是，比如说，0、16、32、48、64、80、...、240。如果当前像素亮度Y的值是37，32和48就分别被选为采样亮度传号Y_{l_dt}和Y_{h_dt}。

其次，权值W_{yl_dt}和W_{yh_dt}分别取自当前像素的亮度Y与采样亮度Y_{l_dt}的差值和当前像素的亮度Y与采样亮度Y_{h_dt}的差值。这样，通过内插使用权值W_{yl_dt}和W_{yh_dt}获得对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)。具体地说，分别使用下面的等式(22)和(23)计算权值W_{yl_ht}和W_{yh_dt}，使用等式(24)和(25)计算对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)。

$W_{\mathrm{yl}\_\mathrm{dt}}=\frac{Y_{h\_\mathrm{dt}}-Y}{T_{h\_\mathrm{dh}}-T_{l\_\mathrm{dt}}}\·\·\·\left(22\right)$

$W_{\mathrm{yh}\_\mathrm{dt}}=\frac{Y-Y_{l\_\mathrm{dt}}}{T_{h\_\mathrm{dh}}-T_{l\_\mathrm{dt}}}\·\·\·\left(23\right)$

Cb_Tu＝W_{yl_dt}×Cb_{Tu_yl}+W_{yh_dt}×Cb_{Th_yh}    …(24)

Cr_Tu＝W_{yl_dt}×Cr_{Tu_yl}+W_{yh_dt}×Cr_{Tu_yh}    …(25)

如果第二查询表180存储了图像显示设备提供的所有亮度水平(如果每一个亮度水平是用8位数字表示，它的值就在0-255之间)并且它们各自的一对采样色彩坐标，相应于亮度水平的采样色彩坐标对通过参考第二查询表180可以很容易获得。因此，色温转换装置不需要计算权值W_{yl_dt}和W_{yh_dt}和W_{yh_dt}，再执行一个插入过程来得到对象色彩坐标(Cb_Tu，Cr_Tu)。为了存储图像显示设备提供的所有亮度水平和它们各自的采样色彩坐标对，色温转换装置应该包含一个附加的存储空间。

参考前面的图2，在操作S250中，色彩坐标转换单元190在当前像素上通过移动所述转换范围的中心到所述对象点来执行色温转换。操作S250在下面将要被更加详细的描述。

首先，确定当前像素所在的那个点P的色彩坐标x和y两者是否都具有一个值0。如果所述色彩坐标x和y都具有一个值0(如果x＝y＝0)，P’的色彩坐标x’和y’，该P’点是当前像素将随着所述转换范围的中心被自动地向前移动到的点，被简单地替换为相应的对象色彩坐标T_u(Cb_Tu，Cr_Tu)。换句话说，x′＝Cb_Tu，并且y′＝Cr_Tu。此后，不需要在当前像素上执行附加的处理来完成用于当前像素的色彩转化过程。然后，在随后的像素上执行色彩转换的另一个周期。

然后，当所述色彩坐标x和y不是零时，使用方程式(26)计算在转换范围的中心和在转换范围的边界上的一个点之间的距离r，从转换范围的中心经过点P₁(P₁x，P₁y)画一预定的直线终止在那个点上：

$r=\sqrt{x_c^2+y_c^2}=\sqrt{\frac{1+B^2}{f+{\mathrm{gB}}^2}}\·\·\·\left(26\right)$

其中B是所述预定直线的斜率，定义为：

$B=\frac{p_{1}y}{p_{1}x}$

并且(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，所述预定直线可以通过下列方程式被表示：y＝Bx。如果p₁x＝0并且 $p_{1}y$ $\mathrm{\Ξ}0,$ $r=\frac{1}{g}.$ 如果p₁y＝0并且p₁x≠0， $r=\frac{1}{f}.$

下面，通过下面的方程式(27)计算权值W_m：

$W_m=\frac{r-\left|\right|P\left|\right|}{r}=\frac{r-\sqrt{x^2+y^2}}{r}\·\·\·\left(27\right)$

其中P表示当前像素当前所在的点。

下面，通过使用方程式(28)计算所述点P的色彩坐标x′和y′，所述点P′是在当前像素的色温被转换之后从P移动到的那个点：

$P^{\′}=\left(\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)+W_m\×\left(\begin{array}{c}{x}_t\\ y_t\end{array}\right)\·\·\·\left(28\right)$

其中x_t和y_t是在操作S250中获得的所述对象色彩坐标Cb_Tu和Cr_Tu。

在操作S260中，确定是否所述图像信号的全部像素都已经通过上述的操作；即，操作S200到S250。如果所述图像信号的像素的全部都已经被处理，所述色温转化法被完成。否则，操作S200到S250被重复直到没有图像信号的像素被留下未加工。

图5是根据本发明的另一个本发明的示范性的实施例的色温转换装置500的方框图。参见图5，色彩温度装置500包括转换范围决定单元510、变量计算单元520、存储单元530、比较单元540、第一查询表550、色彩坐标计算单元560、第二查询表580以及色彩坐标转换单元590。

色温转换装置500与色温转换单元100相同，除了色温转化设备500不包括第二色彩坐标计算单元180。

因为色温转换装置500不包括第二色彩坐标计算单元180，第二查询表180需要存储尽可以多的采样色彩坐标对。换句话说，第二查询表180需要存储全部可以的像素亮度以及相应的色彩坐标对。

图6是根据本发明的另一个示范性的实施例的色温转换装置600的方框图。参见图6，除比较单元140、第一查询表150以及第一色彩坐标计算单元160外，色温转换装置600包括色温转换装置100的所有元件。换句话说，所述色温转换装置600包括确定单元610、变量计算单元620、存储单元630、色彩坐标计算单元640、查询表650以及色彩坐标转换单元660。除了它不具有涉及基础色温的部分N+1，查询表650与第二查询表180相同。

下面的表4是查询表650的一个例子。

索引	亮度	色彩坐标
			1	Y1	Cb1 DT，Cr1 DT
2	Y2	Cb2 DT，Cr2 DT
			3	Y3	Cb3 DT，Cr3 DT
4	Y4	Cb4 DT，Cr4 DT
			...	...	...
N-1	YN-1	CbN-1 DT，CrN-1 DT
			N	YN	CbN DT，CrN DT

图7是根据本发明的另一个示范性的实施例的色温转换方法的流程图。特别地，图7是由图6的色温转换装置600执行的色温转换方法的流程图。参考图7，色温转换方法包括在操作S710中计算转换范围确定变量，在操作S720中确定输入像素是否在转换范围的区域之内，在操作S730中计算相应于所述输入像素的色彩坐标，并且在操作S740中转换所述输入像素的色温。

图7的色温转化方法很类似于图2的。然而，图7的色温转化方法根据输入象素的亮度简单地转换输入象素的色温，而不是由使用者手动地进行所述输入象素的色温的转换。

图8图解了通过使用所谓的在椭圆中移动不规则分布的采样点(MMPE)，作为用户设置的色温转换的结果的输入象素在色彩坐标系上的运动。图9是图解在计算距离r的过程的图表，所述距离r是从转换范围的中心R到所述转换范围的边界上的点的距离，从所述转换范围的中心经过点P₁(p₁x，p₁y)的一预定的直线在该点处终止。

在所述色彩坐标系上获得点P′(x′，y′)的色彩坐标的过程，所述点P′是所述输入象素从它当前所在的点P(x，y)将被传送到的那个点，下面将参考图8对所述过程进行更加详细的描述。

参考图8，如果点P和对象点R′都存在在所述转换范围700之内，所述对象点R′是在所述输入象素上执行色温转换之后，转换范围700的参考点R将被转移到的点，可以计算P′的色彩坐标。P′是当在所述输入象素上执行色温转换的时候，所述点P将要被自动地移到的点。通过使用下面的方程式(29)获得在所述参考点R和所述对象点R′之间的距离s：

              (P′-P)＝a(R′-R)    …(29)

$a=\frac{\left|\right|{P-P}^{\′}\left|\right|}{\left|\right|{R-R}^{\′}\left|\right|}=\frac{s_1}{s}=\frac{r_1}{r}\·\·\·\left(30\right)$

方程式(29)可以被调整来形成方程式(30)：

其中：

     r＝r₁+r₂＝r₁+‖P-R‖

因此，使用方程式(31)可以获得点P′：

$P^{\′}=P+\frac{r_1}{r}(R^{\′}-R)=P+\frac{r-\left|\right|P-R\left|\right|}{r}(R^{\′}-R)\·\·\·\left(31\right)$

如方程式(31)所示，通过R，R′，P，和r确定P′。因此，为了计算P′需要计算r。如果所述转换范围700是圆形的，r是转换范围700的半径并且因此总是相同的，使得P′的计算更加容易。

参考图9，转换范围800的中心被移到色彩坐标系(810)的原点，所述转换范围是椭圆的并且按照一预定的角度θ倾斜，因此所述转换范围800的长轴和短轴可以分别地平行于X和Y轴。然后，计算在所述转换范围800的中心和交点(x_c，y_c)之间的距离r(820)，其中所述交点是在所述转换范围的边界和直线821之间的交点。所述通过所述方程式y＝Bx表示的直线821，经过所述转换范围800的中心和通过由θ旋转P获得的点P₁。

所述转换范围800可以通过下列方程式被表示：fx²+gy²＝1，其中 $f=\frac{1}{a^2}$ 并且 $g=\frac{1}{b^2}.$

所述距离r可以通过使用下面的方程式(32)获得：

$r=\sqrt{x_c^2+y_c^2}=\sqrt{\frac{1+B^2}{f+{\mathrm{gB}}^2}}\·\·\·\left(32\right)$

如上所述，当在所述图像中最小化彩色失真时，可以实现用户需要的图像的每一个像素的亮度的任何色温。

尽管本发明已经参考本发明的示范性的实施例被详细地示出和描述，对那些技术领域的普通技术人员来说，应当理解，在不脱离由权利要求书定义的本发明的精神和访问的前提下可以在形式和细节方面做出各种修改和变化。

Claims (19)

1、一种包括多个存储单元的色温转换装置的色温转化方法，所述色温转换装置通过比较用户设置的色温和由所述图像显示设备提供的多个基础色温中的每一个来控制图像显示设备的色温，然后根据比较结果补偿输入象素的色温，所述色温转化方法包括：

(a)计算用于确定转换范围的变量，该转换范围由一二次曲线表示；

(b)通过确定该输入像素是否在该转换范围的区域之内，确定是否根据所计算的变量对该输入像素进行色温转换；

(c)如果该输入像素将进行色温转换，接收所述用户设置的色温，然后比较该用户设置的色温和该设备的图像显示的基础色温；

(d)如果该用户设置的色温和该基础色温不匹配，根据该用户设置的色温计算对象点的色彩坐标，并且

如果该用户设置的色温和该基础色温相匹配，根据匹配于所述用户设置的色温的多个基础色温计算该对象点的色彩坐标；并且

(e)通过在与该参考点到该对象点相同的方向上移动与该参考点位移成正比的数量来转换该输入像素的色温，以便该输入像素可以随着该转换范围的参考点自动地向前移动。

2、权利要求1的色温转换方法，其中如果所述二次曲线是椭圆，(a)包括：

(a1)参考第一存储单元，计算所述椭圆的基础长度以及所述椭圆的长轴和短轴的长度；并且

(a2)根据所述椭圆的长轴和所述色彩坐标系的X轴形成的角度，参考所述第一存储单元，计算用于旋转矩阵的系数。

3、权利要求2的色温转换方法，其中所述第一存储单元存储用于所述椭圆的长轴的长度的调节系数、用于所述椭圆的短轴的调节系数、所述椭圆的长轴和所述色彩坐标系的X轴形成的角以及亮度标度系数。

4、权利要求1的色温转换方法，其中根据所述用户设置的色温计算所述对象点的色彩坐标包括：

(c1)搜索第二存储单元的多个基础亮度(由所述图像显示设备提供)并且获得最类似于所述输入象素的两个采样亮度；

(c2)从所述第二存储单元中读取四对采样色彩坐标，所述采样色彩坐标相应于所述用户设置的色温以及两个采样亮度的组合；并且

(c3)通过内插，使用所述四对采样色彩坐标，计算所述对象点的色彩坐标。

5、权利要求4的色温转换方法，其中所述第二存储单元为每个亮度存储多个基本色温以及相应的多对色彩坐标。

6、权利要求1的色温转换方法，其中根据匹配于所述用户设置的色温地基本色温的一个来计算所述对象点的色彩坐标包括：

(c4)搜索第三存储单元的多个基础亮度(由所述图像显示设备提供)并且获得最类似于所述输入象素的两个采样亮度；

(c5)读取相应于匹配于所述用户设置的色温的基本色温和两个采样亮度的组合的两对色彩坐标；并且

(c6)通过内插，使用所述两对采样色彩坐标，计算所述对象点的色彩坐标。

7、权利要求6的色温转换方法，其中所述第三存储单元存储一基本色温以及多对分别相应于所述基础亮度的色彩坐标。

8、权利要求1的色温转换方法，其中根据匹配于所述用户设置的色温的基础色温计算所述对象点的色彩坐标，所述对象点的色彩坐标是从所述第三存储单元处获得，所述第三存储单元存储一个基础色温以及多对相应于所述基础亮度的色彩坐标。

9、权利要求1的色温转换方法，其中(d)包括：

(d1)计算在所述二次曲线以及第一点之间的距离；并且

(d2)使用在所述二次曲线以及第一个点之间的距离以及所述对象点的色彩坐标来计算一个点的色彩坐标，所述输入象素将随着所述转换范围的参考点自动地向前移动到该点。

10、权利要求9的色温转换方法，其中(d1)包括：

(d11)移动所述二次曲线的参考点到所述色彩坐标系的原点；

(d12)使用一旋转矩阵以一预定的旋转角旋转该二次曲线，以便该输入象素可以随着该二次曲线旋转；

(d13)计算所述第一个点的色彩坐标，所述第一个点是该二次曲线与一条经过该色彩坐标系的原点和该输入象素当前所在的点(在被旋转之后)的直线之间的交点；以及

(d14)计算在该色彩坐标系的原点以及所述第一个点之间的距离。

11、一种能够实现权利要求1、2、4、6或8到10中任意一个的色温转换方法的计算机程序，所述计算机程序能够在计算机中实现。

12、一种包括多个存储单元的色温转换装置，所述色温转换装置通过比较用户设置的色温和由所述图像显示设备提供的多个基础色温中的每一个来控制图像显示设备的色温，然后根据所述比较结果补偿该输入象素的色温，所述色温转化方法包括：

确定单元，确定该输入象素是否将被进行色温转换；

比较单元，将该用户设置的色温同该图像显示设备的基础色温相比较，获得对象点的色彩坐标对；

色彩坐标计算单元，基于取决于该用户设置的色温是否与该图像显示设备的基础色温相同的该用户设置的色温或者该图像显示设备的基础色温计算所述对象点的色彩坐标；以及

色彩坐标转换单元，通过在与该参考点到该对象点相同的方向上移动与该参考点位移成正比的量来转换该输入象素的色温，从而使该输入像素可以随着该转换范围的参考点自动地向前移动。

13、权利要求12的色温转换装置，其中所述确定单元包括：

第一存储单元，存储包括亮度标度系数以及用于确定所述转换范围的变量的调节系数的第一信息；

第一计算器，从所述第一存储单元读取第一信息然后根据所述第一信息获得第二信息；以及

确定器，从所述第一计算器接收所述第二信息，然后通过根据所述第二信息确定所述输入象素是否在所述转换范围的区域之内来确定所述输入象素是否将要被色温转换。

14、权利要求13的色温转换装置，其中如果所述转换范围是一椭圆，第一信息至少包括亮度标度系数以及用于所述椭圆的长轴的长度的调节系数、用于所述椭圆的短轴的调节系数和所述椭圆的长轴与所述色彩坐标系的X轴形成的角度。

15、权利要求13的色温转换装置，其中如果所述转换范围是椭圆形的，所述第二信息至少包括所述椭圆的基础长度、所述椭圆的长轴和短轴的长度以及用于旋转矩阵的系数。

16、权利要求12的色温转换装置，其中所述色温计算单元包括：

第二存储单元，存储用于各个亮度以及相应的色彩坐标对的多个基础色温；以及

第二计算器，根据所述用户设置的色温，通过内插，使用相应于所述用户设置的色温与从所述第二存储单元中被选择出来的两个采样亮度的组合的四对采样色彩坐标，计算所述对象点的色彩坐标。

17、权利要求12的色温转换装置，其中所述色彩坐标计算单元包括：

第三存储单元，存储一个基础色温以及多对分别相应于所述基础亮度的色彩坐标；以及

第三计算器，根据相应的基础色温，通过内插，使用相应于所述相应的基础色温与从所述第三存储单元中被选择出来的两个采样亮度的组合的两对采样色彩坐标的内插，计算所述对象点的色彩坐标。

18、一种色温转换装置，用于接收包括像素的图像信号，所述每个像素都具有亮度信号以及色差信号，该装置接收用户设置的色温并且根据所述输入象素的亮度转换输入象素的色温来匹配所述用户设置的色温，所述色温转换装置包括：

第一存储单元，存储关于每个亮度的转换范围的第一信息；

确定单元，接收所述图像信号，从所述第一存储单元读取所述第一信息，并且根据通过基于所述第一信息确定所述输入象素的色差信号是否在所述转换范围的区域之内来确定所述输入象素是否将被色温转换；

第二存储单元，存储多个采样色温以及各对采样色彩坐标作为第二信息；以及

色温转换单元，如果所述输入象素将被色温度-转换，根据所述第二信息(储存在所述第二存储单元中)计算对象点的色彩坐标，并且通过在与所述参考点到所述对象点相同的方向上移动与所述参考点位移成正比的量来转换所述输入象素的色温，因此所述输入象素可以随着所述转换范围的参考点被自动地向前移动。

19、权利要求18的色温转换装置，其中如果所述转换范围是椭圆形的，所述第一信息包括所述椭圆的长轴和短轴的长度以及用于旋转矩阵的系数。

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