CN1831929A - 动态图像色饱和度调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态图像调整装置，用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中图像信号对应于一第一色饱和度，调整装置包含一第一转换模块、一运算模块、一增益模块以及一第二转换模块。第一转换模块接收图像信号，用以产生多个调整信号。运算模块连接到第一转换模块，用以转换多个调整信号并产生一运算信号。增益模块连接到运算模块，用以调整运算信号并产生一增益信号。第二转换模块连接到增益模块与第一转换模块，第二转换模块依据增益信号与多个调整信号产生一输出信号，其中输出信号相对应于一第二色饱和度。

Description

动态图像色饱和度调整装置

技术领域

本发明关于一种动态图像调整装置，特别是指用以动态调整图像信号的色饱和度的图像调整装置。

背景技术

对于图像或是画面，人眼所能感觉的主要是其色调(Hue)、亮度(Brightness)与色饱和度(Saturation)，由于RGB信号同时包含亮度与颜色，当只想对显示器进行颜色的处理时，直接调整RGB的灰度信号并无法达到目的，因此必须先将彩色信号中的亮度与颜色进行分离后，才能分别对亮度或颜色进行调整。高质量的图像信号在传输时也是将亮度与颜色分离(YPbPr、YCbCr)，因此欲调整显示器的颜色时，可通过调整图像编译器中的Pb、Pr分量或是Cb、Cr分量来完成。

显示器出厂后，使用者可通过显示器的屏幕显示控制功能(on screendisplay，OSD)来调整其所要的色饱和度，以增强图像的呈现效果，使图像的颜色更鲜艳，具有更丰富的视觉效果。但相同的色饱和度设定并无法适用于所有图像，例如当使用者依据目前的画面将显示器的色饱和度设定值提高后，可能会使另一个原本色饱和度就相当高的画面产生过度饱和的现象，反而会造成负面的效果。

目前市面上的显示器皆可由屏幕显示控制功能(OSD)调整画面的色饱和度，使图像可以有较佳的显示，但却无法动态的调整色饱和度，如此会造成如上所述，适用于某一图像的色饱和度设定可能不适用于其他图像，而且现行的显示器技术中，皆是在YCbCr或YPbPr的色彩空间来调整色饱和度，但在YCbCr或YPbPr的色彩空间中，亮度与颜色分离的程度较于LIELab色彩空间较差，因此调整的效果也会相对的比利用Lab信号来进行色饱和度调整效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态图像调整装置，可自动根据不同的图像信号动态调整图像信号的色饱和度。

根据本发明的动态图像调整装置，其用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中图像信号对应于一第一色饱和度，调整装置包含一第一转换模块、一运算模块、一增益模块以及一第二转换模块。第一转换模块接收图像信号，用以产生多个调整信号。运算模块连接到第一转换模块，用以转换多个调整信号并产生一运算信号。增益模块连接到运算模块，用以调整运算信号并产生一增益信号。第二转换模块连接到增益模块与第一转换模块，第二转换模块依据增益信号与多个调整信号产生一输出信号，其中输出信号相对应于一第二色饱和度。

本发明的动态图像调整装置，利用运算模块计算出每张图像的的图像特性图，增益模块并根据图像特性图的特性，相对应的调整图像信号，通过此种方法可自动根据不同的图像信号动态调整图像信号的色饱和度，使图像画面的色饱和度表现达到更佳的效果。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为本发明的动态图像调整装置的系统方块图。

图2A为Lab色彩空间的示意图。

图2B为Lab色彩空间L轴固定的切平面的示意图。

图3A为本发明所利用的图像特性图的示意图。

图3B为本发明利用图像特性图产生增益数据表的示意图。

图4为本发明一种动态图像调整装置的系统方块图。

图5为本发明的动态图像调整方法的步骤流程图。

主要元件符号说明

10、50：图像调整装置            11、51：图像信号

12、52：第一转换模块            13、53：亮度信号

14、60：运算模块                15、55：第一颜色信号

16、62：增益模块                17、57：第二颜色信号

18、56：第二转换模块            19、61：运算信号

21、59：增益信号                23、63：输出信号

30：色彩空间                    32：L轴

34：a轴                         36：b轴

40：图像特性图                  42：色饱和度

44：色饱和度局部面积            46：最大值(S_max)

48：色饱和度总面积              54：运算增益模块

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明的动态图像调整装置10的系统方块图。本发明为一种动态图像调整装置10，用以动态调整一图像信号11的色饱和度，其中图像信号11对应于一第一色饱和度，调整装置10包含一第一转换模块12、一运算模块14、一增益模块16以及一第二转换模块18。

第一转换模块12接收该图像信号11，用以产生多个调整信号(未示出)，其中多个调整信号中每一个调整信号皆包含一亮度信号13、一第一颜色信号15与一第二颜色信号17。

运算模块14连接到第一转换模块12，运算模块14依据多个调整信号中每一调整信号的第一颜色信号15与第二颜色信号17，将多个调整信号转换为一图像特性图，并依据图像特性图的一色饱和度分布产生运算信号19。

于一实施例中，运算模块14依据每一调整信号的第一颜色信号15的绝对值与第二颜色信号17的绝对值，将多个调整信号转换为图像特性图。而于另一实施例中，运算模块14依据每一调整信号的第一颜色信号15的平方值与第二颜色信号17的平方值，将多个调整信号转换为图像特性图。

增益模块16连接到运算模块14，增益模块16调整运算信号19并产生一增益信号21。于一实施例中，增益模块16包含一增益数据表(未示出)，增益模块16根据运算信号19及增益数据表以产生增益信号21。

第二转换模块18连接到增益模块16与第一转换模块12，第二转换模块18依据增益信号21与多个调整信号产生一输出信号23，其中输出信号23相对应于一第二色饱和度。

于一实施例中，要调整一图像画面的色饱和度时，一般的图像画面以RGB图像信号型式输出，所以先将RGB形式的图像信号利用Gamma(灰度系数)对照表进行Gamma 2.2转换，接着再进行Lab色彩空间转换，以产生运算信号，利用Lab色彩空间的亮度与色彩分离的特性，将调整信号所包含的第一及第二颜色信号进行运算，产生运算信号，并依据运算信号产生增益信号，再利用增益信号调整第一及第二颜色信号，并将调整后的第一及第二颜色信号转换为RGB形式的输出信号，如此则可完成色饱和度的调整。

请参阅图1、图2A、图2B、图3A以及图3B，图2A为Lab色彩空间30的示意图。图2B为Lab色彩空间30中L轴32固定的切平面的示意图。图3A为本发明所利用的图像特性图40的示意图。图3B为本发明利用图像特性图40产生增益数据表的示意图。如图2A所示，Lab色彩空间30的亮度与颜色的分离程度较其他色彩空间大，Lab为一种三维的色彩空间30，L轴32代表亮度座标轴，a轴34与b轴36则代表颜色座标轴，其中L表示亮度分量，a与b为颜色分量，其中a代表红、绿色，而b代表蓝、黄色，其中L即为本发明使用的调整信号中所包含的亮度信号，a与b即代表第一颜色信号15与第二颜色信号17。

任意颜色在Lab色彩空间中均有一个座标值。若a与b均为零，则不同的L大小表示不同亮度的白色。如图2B所示，图2B表示固定L的大小取一切平面，即该平面上每一点代表相同亮度上各种不同的颜色。切平面上任一点离原点越近，视觉效果为颜色越淡，色饱和度越低，白色成分越多；反之，则颜色越浓，因此切平面上任一点C*的色饱和度S可定义为其与原点的距离：

$S=\sqrt{a^2+b^2};$

如图3A及图3B所示，通过该操作，可以将多个调整信号转换为一图像特性图40，因此于本发明的一实施例，可利用第一颜色信号15的平方值与第二颜色信号17的平方值，将多个调整信号转换为图像特性图40。而于另一实施例中，为了提高运算的效率，因此在容许的误差范围之内，进行了简化运算式的操作，可以将 $S=\sqrt{a^2+b^2}$ 简化成S＝|a|+|b|，即利用第一颜色信号15的绝对值与第二颜色信号17的绝对值，将多个调整信号转换为图像特性图40。

而于一实施例中，计算图像画面的色饱和度图像特性图40时，只需找出图像画面的特征即可，在保持图像画面特征的情形下以取样的方式进行，例如水平方向每隔8点取一点，垂直方向每隔4条线取一条线来进行计算与统计，而不将整张图像画面所有的像素均进行运算，如此可以减少硬件资源的使用。

图像特性图40可提供图像画面中每个不同色饱和度42所包含的像素个数，由此可以得知图像信号的色饱和度分布。接着利用图像特性图40的色饱和度42的特性产生运算信号19。于一实施例中，如图3B所示，由该张图像色饱和度图像特性图40的最大值(S_max)46开始，一阶一阶往下计算色饱和度局部面积(Area_local)44与色饱和度总面积48的比例，直到比例值大于或等于一预定的阈值(Threshold)。当面积比值大于或等于阈值成立时，其所对应的色饱和度大小定义为色饱和度指标(S_index)。

其中每个色饱和度指标预先设定一相对应的增益数据表，增益数据表包含不同色饱和度指标所对应的增益值，因此利用增益数据表即可得知需要补偿的增益值，藉此可调整运算信号19。

增益模块16根据运算信号19及增益数据表即可调整运算信号19，以产生增益信号21。第二转换模块18连接到增益模块16与第一转换模块12，第二转换模块18依据增益信号21调整多个调整信号以产生一输出信号23，其中输出信号23相对应于一第二色饱和度，如此则可完成图像信号11色饱和度的调整。

此外本发明的动态图像调整装置另一实施例中，增益模块内加入一个计算平均增益值的功能，因为数字电路运算速度的关系，无法在画面显示的前完成所有运算。又，一般图像画面在播放时，画面内容大致上都是连续变化的，大约每秒钟拨放60张图像，前后几张的图像画面内容变化不会太大，所以如果直接使用前一张画面所计算的增益值调整下一张画面，进行色饱和度调整是合理且可实现的，但容易使画面产生闪烁的现象。所以于本实施例中，增益模块内加入一个计算平均增益值的功能，例如，将前面31张的图像的增益值作平均，再利用平均的增益值调整第32张图像，如此则可以避免图像画面大幅度变化而产生的闪烁感。

请参阅图4，图4为本发明一种动态图像调整装置50的系统方块图。本发明为一种动态图像调整装置50，用以动态调整一图像信号51的色饱和度，其中图像信号51对应于一第一色饱和度。调整装置50包含一第一转换模块52、一运算增益模块54以及一第二转换模块56。

第一转换模块52接收该图像信号51，用以产生多个调整信号(未示出)。多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号53、一第一颜色信号55与一第二颜色信号57。

运算增益模块54连接到第一转换模块52，运算增益模块54接收多个调整信号以产生一增益信号59。于一实施例中，运算增益模块54包含一运算模块60以及一增益模块62。运算模块60用以转换多个调整信号并产生一运算信号61。增益模块62依据运算信号61以产生一增益信号59。

于一实施例中，运算模块60依据多个调整信号中每一调整信号的第一颜色信号55与第二颜色信号57，将多个调整信号转换为一图像特性图，并依据图像特性图的一色饱和度分布产生运算信号61。

于另一实施例中，运算模块60依据每一调整信号的第一颜色信号55的绝对值与第二颜色信号57的绝对值，将多个调整信号转换为图像特性图。而于另一实施例中，运算模块60依据每一调整信号的第一颜色信号55的平方值与第二颜色信号57的平方值，将多个调整信号转换为图像特性图。

增益模块62包含一增益数据表，其中增益模块62根据运算信号61及增益数据表以产生增益信号59。第二转换模块56依据增益信号59与多个调整信号产生一输出信号63，其中输出信号63相对应于一第二色饱和度。

请参阅图5，图5为本发明的动态图像调整方法的步骤流程图。本发明为一种动态图像调整方法，用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中图像信号对应于一第一色饱和度，调整方法包含下列步骤：

S70：接收该图像信号，用以产生多个调整信号；其中多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

S72：转换多个调整信号并产生一运算信号；

于一实施例中，步骤S72依据多个调整信号中每一调整信号的第一颜色信号与第二颜色信号，将多个调整信号转换为一图像特性图，并依据图像特性图的一色饱和度分布产生运算信号。

于另一实施例中，步骤S72依据每一调整信号的第一颜色信号的绝对值与第二颜色信号的绝对值，将多个调整信号转换为图像特性图。而于另一实施例中，步骤S72亦可依据每一调整信号的第一颜色信号的平方值与第二颜色信号的平方值，将多个调整信号转换为图像特性图。

S74：依据运算信号产生一增益信号；其中步骤S74根据运算信号及一增益数据表以产生增益信号。而步骤S74中并可依据运算信号计算一平均增益值以产生增益信号。

S76：依据增益信号与多个调整信号产生一输出信号，其中输出信号相对应于一第二色饱和度。

本发明提供一种动态图像调整装置，利用运算模块计算出每张图像的图像特性图，增益模块根据图像特性图的特性，得到相对应的增益值，再利用增益值进行图像信号的调整，因此可随图像内容不同、自动且动态调整每张图像的色饱和度，通过本发明的动态图像调整装置将可提高画面的质量，使图像有更丰富的视觉效果，让显示器所呈现的画面表现出更佳的效果。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及等效性的安排于本发明的权利要求的范畴内。

Claims (22)

1.一种动态图像调整装置，用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中该图像信号对应于一第一色饱和度，该调整装置包含：

一第一转换模块，接收该图像信号，用以产生多个调整信号；

一运算模块，连接到该第一转换模块，用以转换该多个调整信号并产生一运算信号；

一增益模块，连接到该运算模块，用以调整该运算信号并产生一增益信号；以及

一第二转换模块，连接到该增益模块与该第一转换模块，该第二转换模块依据该增益信号与该多个调整信号产生一输出信号，其中该输出信号相对应于一第二色饱和度。

2.如权利要求1所述的调整装置，其中该多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

3.如权利要求2所述的调整装置，其中该运算模块依据该多个调整信号中每一调整信号的该第一颜色信号与该第二颜色信号，将该多个调整信号转换为一图像特性图，并依据该图像特性图的一色饱和度分布产生该运算信号。

4.如权利要求3所述的调整装置，其中该运算模块依据每一调整信号的该第一颜色信号的绝对值与该第二颜色信号的绝对值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

5.如权利要求3所述的调整装置，其中该运算模块依据每一调整信号的该第一颜色信号的平方值与该第二颜色信号的平方值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

6.如权利要求1所述的调整装置，其中该增益模块包含一增益数据表，该增益模块根据该运算信号及该增益数据表以产生该增益信号。

7.如权利要求1所述的调整装置，其中该增益模块根据该运算信号计算一平均增益值以产生该增益信号。

8.一种动态图像调整装置，用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中该图像信号对应于一第一色饱和度，该调整装置包含：

一第一转换模块接收该图像信号，用以产生多个调整信号；

一运算增益模块，连接到该第一转换模块，该运算增益模块接收该多个调整信号以产生一增益信号；以及

一第二转换模块，连接到该运算增益模块与该第一转换模块，该第二转换模块依据该增益信号与该多个调整信号产生一输出信号，其中该输出信号相对应于一第二色饱和度。

9.如权利要求8所述的调整装置，该运算增益模块包含：

一运算模块，用以转换该多个调整信号并产生一运算信号；以及

一增益模块，连接到该运算模块，该增益模块依据该运算信号以产生一增益信号。

10.如权利要求9所述的调整装置，其中该多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

11.如权利要求10所述的调整装置，其中该运算模块依据该多个调整信号中每一调整信号的该第一颜色信号与该第二颜色信号，将该多个调整信号转换为一图像特性图，并依据该图像特性图的一色饱和度分布产生该运算信号。

12.如权利要求10所述的调整装置，其中该运算模块依据每一调整信号的该第一颜色信号的绝对值与该第二颜色信号的绝对值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

13.如权利要求10所述的调整装置，其中该运算模块依据每一调整信号的该第一颜色信号的平方值与该第二颜色信号的平方值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

14.如权利要求9所述的调整装置，其中该增益模块包含一增益数据表，其中该增益模块根据该运算信号及该增益数据表以产生该增益信号。

15.如权利要求9所述的调整装置，其中该增益模块根据该运算信号计算一平均增益值以产生该增益信号。

16.一种动态图像调整方法，用以动态调整一图像信号的色饱和度，其中该图像信号对应于一第一色饱和度，该调整方法包含下列步骤：

(a)接收该图像信号，用以产生多个调整信号；

(b)转换该多个调整信号并产生一运算信号；

(c)依据该运算信号产生一增益信号；以及

(d)依据该增益信号与该多个调整信号产生一输出信号，其中该输出信号相对应于一第二色饱和度。

17.如权利要求16所述的方法，其中该多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

18.如权利要求17所述的方法，其中步骤(b)依据该多个调整信号中每一调整信号的该第一颜色信号与该第二颜色信号，将该多个调整信号转换为一图像特性图，并依据该图像特性图的一色饱和度分布产生该运算信号。

19.如权利要求18所述的方法，其中步骤(b)依据每一调整信号的该第一颜色信号的绝对值与该第二颜色信号的绝对值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

20.如权利要求18所述的方法，其中步骤(b)依据每一调整信号的该第一颜色信号的平方值与该第二颜色信号的平方值，将该多个调整信号转换为该图像特性图。

21.如权利要求16所述的方法，其中该步骤(c)根据该运算信号及一增益数据表以产生该增益信号。

22.如权利要求16所述的方法，其中该步骤(c)根据该运算信号计算一平均增益值以产生该增益信号。

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