TW201616864A - 估算圖像之二相異色彩分級版本間之色映射之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係為一種用以處理圖像之方法及裝置，包括估算一圖像之第一色彩分級版本(其值係表示在第一色域體積中)與該圖像之第二色彩分級版本(其值係表示在第二色域體積中)間之色映射，該方法包括以下步驟：藉由考量到圖像之第一色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第一色彩分級版本中得到(10)第一組色彩值(S1)，及藉由考量到圖像之第二色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第二色彩分級版本中得到第二組色彩值(S2)，圖像第一色彩分級版本中之該至少一判定像素中每一者係與圖像第二色彩分級版本中之該至少一判定像素中之一者位於相同位置；及藉由估算一色映射函數以估算(20)圖像之該第一色彩分級版本與該第二色彩分級版本間之該色映射，使該第一組色彩值之色彩值映射至該第二組色彩值之色彩值上。

Description

估算圖像之二相異色彩分級版本間之色映射之方法及裝置
本發明相關色映射領域，尤其相關色映射估算方法，用以估算圖像的第一色彩分級版本與該圖像的第二色彩分級版本之間的色映射。
有鑑於以上說明，本發明的方面係指向產生及維持電腦系統上的資料物件之間的語義關係，以下提出本發明的簡化概要，為要提供本發明一些方面的基本瞭解。此概要並非本發明的延伸概述，不希望用以識別本發明的關鍵或重大元素，以下概要僅以簡化形式提供本發明的一些方面，作為以下所提供詳細說明的序幕。
以下，一圖像包含一特定圖像/視訊格式的一或數個樣本陣列(像素值)，該格式規定一圖像(或視訊)的像素值關連的所有資訊，及顯示器或其他任何裝置可使用以例如視覺化及/或解碼一圖像(或視訊)的所有資訊。一圖像包括至少一分量，依第一樣本陣列的形狀，通常係一luma(或亮度)分量，及可能包括至少一其他分量，依至少一其他樣本陣列的形狀，通常係一色彩分量，或等效地，相同資訊係可由一組色彩樣本陣列如傳統三色RGB表示法表示。
一色域係一特定整組色彩，最普遍用法稱為一組色彩，其可準確地表示在一給定環境中如一給定色空間之內，或藉由一特定輸出裝置。
一色域體積係藉由一色空間及表示在該色空間的值的動態範圍加以定義。
例如，一色域體積係由一RGB ITU-R建議書BT.2020色空間加以定義，及表示在該RGB色空間的值屬於一動態範圍從0至4000尼特(nit)(新燭光每平方公尺)，另一色域體積範例係由一RGB BT.2020色 空間加以定義，及表示在該RGB色空間的值屬於一動態範圍從0至1000尼特。
將圖像(或視訊)色彩分級係改變/增強圖像(或視訊)色彩的過程，將一圖像色彩分級通常涉及色域體積(色空間及/或動態範圍)的變更或關連此圖像的色域的變更。因此同一圖像的二相異色彩分級版本係此圖像的值表示在不同色域體積(或色域)的版本，或圖像的色彩中至少一者已根據不同色彩分級更改/增強的版本，這可涉及使用者互動。
例如，在電影製作中，圖像及視訊係使用三色攝影機以捕捉成RGB色彩值，係由3分量(紅、綠及藍)構成。RGB色彩值係依感測器的三色特性(色彩原色)而定，接著為要取得劇場呈現(使用特定劇場分級)，得到所捕捉圖像的第一色彩分級版本，通常表示所捕捉圖像的第一色彩分級版本的值係根據一標準化YUV格式如BT.2020，其定義參數值用於超高清晰度電視系統(UHDTV)。
接著，為要灌輸藝術意圖，配色師(通常配合攝影指導)係藉由細調/微調一些色彩，在所捕捉圖像的第一色彩分級版本的色彩值上執行控制。
亦得到所捕捉圖像的第二色彩分級版本用以取得家用發行呈現(使用特定家用、藍光光碟/DVD分級)，通常表示所捕捉圖像的第二色彩分級版本的值係根據一標準化YUV格式如ITU-R建議書BT.601(Rec.601)，其定義標準數位電視的播音室編碼參數用於標準4：3及寬螢幕16：9畫面比例，或ITU-R建議書BT.709，其定義參數值用於高清晰度電視系統(HDTV)。
得到所捕捉圖像的此一第二色彩分級版本通常包括延伸所捕捉圖像的第一色彩分級版本的色域體積(例如由配色師修改的RGB BT.2020 1000尼特)，為使所捕捉圖像的第二色彩分級版本屬於一第二色域體積(例如RGB BT.709 1000尼特)。此係一自動步驟，其使用一預設色映射函數(例如用於RGB BT.2020格式映射到RGB BT.709)，通常係藉由三維查找表(亦稱為3D LUT)以近似計算。請注意，所有考慮的YUV格式係以色彩原色參數為其特徵，其允許定義任何RGB至YUV及YUV至RGB色映射。
接著，為要在家用發行中灌輸藝術意圖，配色師(通常配合攝影指導)係藉由細調/微調一些色彩值，在所捕捉圖像的第二色彩分級版本的色彩值上執行控制。
眾所周知，明顯用信號將一預設色映射傳送到顯示器，如YUV至RGB色映射，以便顯示器能應用適當的預設色映射。此外，眾所周知，當色映射使用由圖像的第一色彩分級版本及第二色彩分級版本所計算的參數時，亦用信號將該等參數傳送到顯示器，以便顯示器能利用適當參數以應用適當的預設色映射。
因一圖像的第一色彩分級版本上應用一預設色映射時，不會保留該圖像的第二色彩分級版本中的一些色彩(如配色師所規定)，因此使用預設色映射不能保留藝術意圖。
例如，記憶色彩如肌肉或皮膚色調、藍天或綠草色調等在配色師指定用於一給定分級時應加以保留。
因此需要一方法用以估算一圖像的二相異色彩分級版本之間的色映射，該圖像保留藝術意圖。
估算同一圖像的二色彩分級版本之間的色映射意指估算一色映射函數，使圖像的第一色彩分級版本的色彩值最佳地映射到該圖像的第二色彩分級版本的色彩值上。
考慮到圖像的第一色彩分級版本中所有像素的色彩值，用以估算色映射，色映射通常係估算完全，但有時會得到不良估算，原因是圖像包括數區域其呈現的特徵並非該圖像內容的一部分，例如上/下黑條紋、標記、字幕、畫中畫(畫中畫(Picture-in-Picture)應用)等。
以下將配合附圖說明本發明的實施例，使本發明的特定本質以及本發明的其他目的、優勢、特點及用途更明朗化。
有鑑於以上說明，本發明的方面係指向產生及維持一電腦系統上資料物件之間的語義關係，以下提出本發明的簡化概要，為要提供本發明一些方面的基本瞭解。此概要並非本發明的延伸概述，不希望用以識別本發明的重要或關鍵元素，以下概要僅以簡化形式提供本發明的一些方面，作為以下所提供詳細說明的序幕。
為補救先前技術的一些缺點，本發明揭示一種用以處理圖像的方法，包括估算一圖像的第一色彩分級版本(其值係表示在第一色域體積中)與該圖像的第二色彩分級版本(其值係表示在第二色域體積中)之間的色映射，該方法的特徵在於包括以下步驟：- 藉由考量到圖像的第一色彩分級版本中的至少一判定像素，從圖像的該第一色彩分級版本中得到第一組色彩值，及藉由考量到圖像的第二色彩分級版本中的至少一判定像素，從圖像的該第二色彩分級版本中得到第二組色彩值，圖像第一色彩分級版本中的該至少一判定像素中的每一者係與圖像第二色彩分級版本中的該至少一判定像素中的一者位在相同位置；及- 藉由估算一色映射函數以估算圖像的該第一色彩分級版本與該第二色彩分級版本之間的該色映射，使該第一組色彩值的色彩值映射到該第二組色彩值的色彩值上。
藉由考量到圖像的第一色彩分級版本與第二色彩分級版本兩者中的至少一判定像素，以估算從該圖像的第一色彩分級版本及第二色彩分級版本中得到的第一組色彩值與第二組色彩值之間的色映射，這允許只考慮圖像的第一(及第二)色彩分級版本的較少色彩值。因此，可從圖像的一特定區域的色彩值中估算色映射，不用考量像素的色彩值位在該區域外或只在該區域內。
根據一實施例，第一組色彩值包括圖像第一色彩分級版本的像素的色彩值，但不包括圖像第一色彩分級版本中的該至少一判定像素的色彩值，及第二組色彩值包括圖像第二色彩分級版本的像素的色彩值，但不包括圖像第二色彩分級版本中的該至少一判定像素的色彩值。
根據一實施例，第一組色彩值包括圖像第一色彩分級版本中的該至少一判定像素的色彩值，及第二組色彩值包括圖像第二色彩分級版本中的該至少一判定像素的色彩值。
根據一實施例，圖像的第一色彩分級版本中或第二色彩分級版本中的該至少一像素係由終端使用者來判定。
根據一實施例，藉由檢測圖像的第一色彩分級版本內或第二色彩分級版本內的一區域，以判定圖像的第一色彩分級版本中或第二色 彩分級版本中的該至少一像素，及判定的像素係該至少一檢測區域內的像素。
根據一實施例，反覆地得到該色映射函數的估算直到達到一準則。
根據一實施例，該色映射函數包括有二色彩變換，其中在疊代k得到該色映射函數的估算係藉由以下步驟：a)藉由在疊代k-1估算的第一色彩變換應用到第一組色彩值以得到一第三組色彩值；b)藉由第二組色彩值映射到第三組色彩值上，以估算一第三色彩變換；c)藉由該第三色彩變換應用到第二組色彩值以得到一第四組色彩值；d)藉由第一組色彩值映射到該第四組色彩值上，以估算一第一色彩變換，該第一色彩變換係用以更新第一色彩變換；e)藉由該第一色彩變換應用到第一組色彩值以得到一第五組色彩值；及f)藉由第五組色彩值映射到第二組色彩值上，以估算一第二色彩變換。
根據一實施例，色映射函數係藉由三維查找表以近似計算。
根據一實施例，該色映射函數包括有至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維分段線性函數以近似計算。
根據一實施例，該色映射函數包括有至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維查找表以近似計算。
根據本發明的其他方面，本發明相關一種裝置，包括有一處理器，配置用以實施上述方法，相關一種電腦程式產品，包括有程式碼指令，當一電腦上執行此程式時，用以執行上述方法的步驟，相關一種處理器可讀取媒體，具有指令儲存在其中，用以令一處理器至少執行上述方法的步驟，及相關一種非暫態儲存媒體，攜帶有程式碼指令，當一運算裝置上執行該程式時，用以執行上述方法的步驟。
10‧‧‧色彩值得到步驟
20‧‧‧色映射函數估算步驟
100‧‧‧色映射函數第一估算得到步驟
110‧‧‧色彩變換估算得到步驟
900‧‧‧裝置
901‧‧‧資料及位址滙流排
902‧‧‧微處理器
903‧‧‧唯讀記憶體
904‧‧‧隨機存取記憶體
905‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
906‧‧‧電池
CMF‧‧‧色映射函數
CMF0‧‧‧色映射函數CMF的第一估算
CMFk,CMFk-1‧‧‧色映射函數CMF的估算
‧‧‧色映射函數CMF的最後估算
E1,E2,E21,E22‧‧‧圖像色彩分級版本
E1 j ( j {1,...,C})‧‧‧輸入色彩值
E2 j (j {1,...,C})‧‧‧輸出色彩值
f 1,j ,f 2,j ,f 3,j (j {1,...,C})‧‧‧一維分段線性函數
F1,F2,Fq,...FQ‧‧‧色彩變換
F1k-1‧‧‧在疊代(k-1)計算的第一色彩變換
F1k,F2k,F3k,F4k,F21k,F22k‧‧‧在疊代k計算的色彩變換
M0‧‧‧色彩值得到模組
M‧‧‧色映射得到模組
M1‧‧‧色映射函數第一估算得到模組
M2‧‧‧色彩變換估算得到模組
S1,S2,...,S7,S8‧‧‧色彩值
V(c1,c2,c3)‧‧‧頂點
藉由以下附圖描繪本發明的一實施例，圖中：圖1係根據本發明的一特定且非限定實施例以示意圖顯示色映射估算方 法的步驟，用以估算圖像的二色彩分級版本之間的色映射；圖2以示意圖描繪步驟20的一實施例，用以反覆地得到色映射函數的估算；圖3示意地描繪一色映射函數範例；圖4示意地描繪一範例用以估算一色映射函數，包括有二色彩變換；圖5示意地描繪一範例用以估算一色映射函數，包括有三色彩變換；圖6示意地描繪一3D LUT(三維查找表)範例，近似計算一色映射函數；圖7示意地描繪一色映射函數，包括有一維分段線性函數近似計算的數個色彩變換及一矩陣；圖8顯示一維分段線性函數f的一範例；圖9係根據本發明的一實施例以顯示一裝置的架構範例。
以下本文中將參考附圖以更詳細說明本發明，附圖中顯示本發明的實施例，然而本發明係可具體表現在許多替代形式中，不應解釋為限定在本文中提出的實施例。因此，雖然本發明可能作出各種不同的修改及替代形式，但附圖中係藉由範例方式以顯示本發明的數個特定實施例，並將在本文中詳細說明。然而，應瞭解並無意將本發明限定在所揭示的特殊形式，相反地，本發明將涵蓋本發明如後附申請專利範圍所界定的精神及範疇內包含的所有修改、等效及替代。
本文中使用的術語僅為說明特殊實施例，並不希望限制本發明，本文中使用的單數形"一"、一個"及"該"係希望也包括複數形，除非是上下文另有清楚指明。尚應瞭解，本說明書中使用"包括"、"包括有"、"包含"及/或"包含有"等用詞時，明確指出所述特點、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特點、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添加。此外，當表示一元件係"回應"或"連接"到另一元件時，該元件係可直接回應或連接到該另一元件，或可存在插入元件。對照下，當表示一元件係"直接回應"或"直接連接"到另一元件時，就無插入元件存在。本文中使用的"及/或"一詞包含一或多個關聯列出項的任何及所有組合，並可縮寫為"/"。
應瞭解，雖然本文中使用第一、第二等用詞以描述各種元 件，但此等元件不應由此等用詞限制，此等用詞只用以區別一元件與另一元件，例如，不背離本發明的教示，第一元件可稱作第二元件，同樣地，第二元件可稱作第一元件。
有些實施例係以方塊圖及操作流程圖說明，其中各區塊表示一電路元件、模組，或部分碼，其包括一或多個可執行指令用以實施規定的(數個)邏輯函數。亦應注意，在其他實作中，區塊中所示該(等)函數可不依所示次序發生，例如，取決於所涉及功能性，顯示為連續的二區塊事實上係大體上同時執行，或該等區塊有時係可依相反次序執行。
本文中參考"一個實施例"或"一實施例"意指配合該實施例所說明的一特殊特點、結構或特性係可包含在本發明的至少一實作中。在說明書的各種地方出現"在一實施例中"或”根據一實例”的用語，未必全參考相同實施例，分開或替代的實施例也未必與其他實施例互不相關。
在申請專利範圍中出現的參考數字符號係只藉由繪示說明，在申請專利範圍的範疇上不應具有任何限制作用。
雖未明顯描述，但本發明實施例及變化係可運用在任何組合或子組合中。
本發明係揭示用以估算一圖像的第一色彩分級版本與該圖像的第二色彩分級版本之間的色映射，但延伸用以估算一圖像序列的圖像的第一色彩分級版本與該圖像序列的圖像的第二色彩分級版本之間的色映射，原因是該圖像序列的圖像係循序地及獨立地進行如以下描述的色映射。
估算圖像的第一色彩分級版本與該圖像的第二色彩分級版本之間的色映射可係圖像或視訊處理方法的步驟。
圖1係根據本發明的一特定且非限定實施例以示意圖顯示色映射估算方法的步驟，用以估算一圖像的第一色彩分級版本E1(其值係表示在第一色域體積中)與該圖像的第二色彩分級版本E2(其值係表示在第二色域體積中)之間的一色映射CM。
在步驟10中，一模組M0藉由考量到圖像的第一色彩分級版本E1中的至少一判定像素P1(i,j)，從圖像的該第一色彩分級版本E1中得到第一組色彩值S1，及藉由考量到圖像的第二色彩分級版本E2中的 至少一判定像素P2(i,j)，從圖像的該第二色彩分級版本E2中得到第二組色彩值S2。該至少一判定像素P1(i,j)中的每一者係與該至少一判定像素P2(i,j)中的一者位在相同位置，此係由特定位置(i,j)引起，指出圖像中的一特定列號及一特定行數。
在步驟20中，一模組M係藉由估算一色映射函數CMF以估算圖像的該第一色彩分級版本與該第二色彩分級版本之間的該色映射CM，使該第一組色彩值S1的色彩值映射到該第二組色彩值S2的色彩值上。
色映射函數CMF係定義用以將第一色域體積中表示的色彩值映射到第二色域體積中表示的色彩值上。
例如，第一色域體積與第二色域體積係只動態範圍相異，例如可藉由使用一RGB BT.2020色空間以定義第一色域體積，及該等值的動態範圍介於0至4000尼特(新燭光每平方公尺)之間，及使用一RGB BT.2020色空間以定義第二色域體積，及該等值的動態範圍介於0至1000尼特(新燭光每平方公尺)之間。
根據另一範例，第一色域體積與第二色域體積係只色域相異，例如藉由使用一RGB BT.2020色空間以定義第一色域體積，及該等值的動態範圍介於0至1000尼特(新燭光每平方公尺)之間，及使用一RGB BT.709色空間以定義第二色域體積，及該等值的動態範圍介於0至1000尼特(新燭光每平方公尺)之間。
根據另一範例，第一色域體積與第二色域體積係只色空間相異，例如藉由使用一RGB BT.2020色空間以定義第一色域體積，及該等值的動態範圍介於0至1000尼特(新燭光每平方公尺)之間，及使用一YUV BT.2020色空間以定義第二色域體積，及該等值的動態範圍介於0至1000尼特(新燭光每平方公尺)之間。
本發明未侷限於此等色域體積範例，及明顯地第一色域體積及第二色域體積係可定義為具有此等差異(色域、色空間、動態範圍)不止一者。
根據步驟10的一實施例，第一組色彩值S1包括圖像第一色彩分級版本E1的像素的色彩值，但不包括該至少一判定像素P1(i,j)的 色彩值，及第二組色彩值S2包括圖像第二色彩分級版本E2的像素的色彩值，但不包括該至少一判定像素P2(i,j)的色彩值。
根據步驟10的一實施例，第一組色彩值S1包括該至少一判定像素P1(i,j)的色彩值，及第二組色彩值S2包括該至少一判定像素P2(i,j)的色彩值。
根據步驟10的一實施例，終端使用者借助一繪圖使用者介面以判定至少一像素P1(i,j)及/或P2(i,j)。
例如，一終端使用者可選擇字幕或標記周圍的一定界框，像素P1(i,j)及/或P2(i,j)係屬於該定界框的像素。
例如可從判定的特定色彩值中檢測字幕，該等色彩值係視為離群值用以估算色映射。可由終端使用者判定或借助一自動標記檢測器以判定字幕的色彩(“在視訊中使用視訊內文候選影像及色彩分段影像以檢測字幕區域之方法(A method for detecting subtitle regions in a video using video text candidate images and color segmentation images)”，Matsumoto等人，先進智慧國際期刊，第2卷第1期，第37至55頁，2010年七月)。
根據步驟10的的一實施例，藉由檢測圖像的第一色彩分級版本內及/或第二色彩分級版本內的一區域以判定至少一像素P1(i,j)及/或P2(i,j)，及判定的像素P1(i,j)及/或P2(i,j)則係屬於該至少一檢測區域的像素。
一般而言，不限定本發明的範圍，可使用任何工具用以判定、選擇、識別圖像中的像素。
例如，可檢測上/下黑條紋(EP1051033B1)或標記(Yan等人的文章，“自動視訊標記檢測及移除(Automatic video logo detection and removel)”，發表在多媒體系統(2005)，10(5)：379-391)或畫中畫(Cui等人的文章，“未定界視訊流中之多重畫中畫檢測(Multiple PIPS detection in unbounded video stream)”)，及判定的像素P1(i,j)及/或P2(i,j)則係屬於該等上/下黑條紋、標記或畫中畫(PIP應用)的像素。
根據另一範例，可使用自圖像中萃取的凸極圖(Achanta等人的文章，“凸極區域檢測及分段(Saliency region detection and segmentation)”，發表在EPFL)，或使用任何可視人類知覺模型(Mark D. Fairchild：色彩外觀模型(Color Appearance Models)，Wiley & Sons公司出版，2004年)，以得到判定的像素P1(i,j)及/或P2(i,j)。
根據另一實施例，選擇的像素可係藉由線性迴歸從圖像中檢測的離群值(“延伸線性迴歸：加權最小平方異質變異性，局部多項式迴歸(Extending Linear regression：weighted least squares heteroskedasticity,local polynomial regression)，36-350，資料礦(data mining)，2009年10月23日)，或依據一RANSAC演算法(Derpanis等人的文章，“RANSAC演算法概要(Overview of the RANSAC algorithm)”，發表於2010年5月13日)檢測的離群值等。
根據本發明的一實施例，繪示在圖3中，色映射函數CMF包括至少二色彩變換F1,F2,...,Fq,FQ。
根據步驟20的一實施例，繪示在圖2中，在步驟100中，一模組M1得到色映射函數CMF的第一估算CMF0，根據圖3繪示方法的實施例，即第一估算用於各色彩變換Fq。
根據一實施例，各色彩變換的第一估算係一線性單調函數，及一色彩變換係線性矩陣時，該色彩變換的第一估算係單位矩陣。
根據另一範例，色彩變換的第一估算係色映射函數，其將第一色域體積的色空間變換到第二色域體積的色空間，這類色彩變換例如係由標準SMPTE RP 177加以定義。
接下來，在步驟110中，在一疊代k(k係一整數值)，一模組M2使用先前(疊代k-1)計算用於各色彩變換Fq的一估算(色映射CMF的一估算CMFk-1)，從第一組色彩值S1及第二組色彩值S2中得到一估算用於各色彩變換Fq(色映射函數CMF的一估算CMFk)。
重複步驟110直到達到一準則，藉此得到一最後估算用 於各色彩變換Fq(色映射函數CMF的)等於一估算用於各色彩變換Fq(色映射函數CMF的CMFp)，具有p(最後疊代)。
例如當達到最大疊代數k時，或當圖像的第二色彩分級版本E2的二連續估算之間的歐幾里德距離(藉由色映射函數CMF在二連續疊代期間計算的估算CMFk-1及CMFk應用到圖像的第一色彩分級版本E1所得到)係低於一預定臨界值時，即達到該準則。
或者，當圖像的第二色彩分級版本E2的一估算(藉由色映射函數CMF的一估算CMFk應用到圖像的第一色彩分級版本E1所得到)與圖像的第二色彩分級版本E2之間的歐幾里德距離係低於一預定臨界值時，即達到該準則。
根據本發明的一實施例，色映射函數CMF包括二色彩變換F1及F2，其係藉由圖4繪示的方法從該第一組色彩值S1及第二組色彩值S2中估算。
估算二色彩變換F1及F2係一疊代過程，其包括以下步驟用於各疊代k，k係一整數：a)藉由在疊代(k-1)估算的第一色彩變換F1k-1應用到第一組色彩值S1以得到一第三組色彩值S3；b)藉由第二組色彩值S2映射到第三組色彩值S3上，以估算一第三色彩變換F3k；c)藉由該第三色彩變換F3k應用到第二組色彩值S2以得到一第四組色彩值S4；d)藉由第一組色彩值S1映射到該第四組色彩值S4上，以估算一第一色彩變換F1k，該第一色彩變換F1k係用以更新第一色彩變換F1k-1；e)藉由該第一色彩變換F1k應用到第一組色彩值S1以得到一第五組色彩值S5；及f)藉由第五組色彩值S5映射到第二組色彩值S2上，以估算一第二色彩變換F2k。
本發明未侷限於包括有二色彩變換的色映射函數CMF，但延伸到包括有超過二色彩變換的任何色映射。
為繪示目的，圖5描繪一色映射函數CMF包括三色彩變換F1、F21及F22時係如何估算，用於各疊代k，k係一整數：a)藉由在疊代(k-1)估算的一第一色彩變換F1k-1應用到第一組色彩值S1以得到一第三組色彩值S3；b)藉由在疊代(k-1)估算的色彩變換F22k-1應用到第三組色彩值S3以得到一第四組色彩值S4；c)藉由第二組色彩值S2映射到第四組色彩值S4上，以估算一第三色 彩變換F3k；d)藉由該第三色彩變換F3k應用到第二組色彩值S2以得到一第五組色彩值S5；e)藉由第五組色彩值S5映射到第三組色彩值S3上，以估算一第四色彩變換F4k；f)藉由該第四色彩變換F4k應用到第五組色彩值S5以得到一第六組色彩值S6；g)藉由第一組色彩值S1映射到第六組色彩值S6上，以估算一第一色彩變換F1k，該第一色彩變換F1k係用以更新第一色彩變換F1k-1；h)藉由該第一色彩變換F1k應用到第一組色彩值S1以得到一第七組色彩值S7；i)藉由第七組色彩值S7映射到該第五組色彩值S5上，以估算色彩變換F22k，該色彩變換F22k係用以更新色彩變換F22k-1；j)藉由該色彩變換F22k應用到第七組色彩值S7以得到一第八組色彩值S8；及k)藉由該第八組色彩值S8映射到第二組色彩值S2上，以估算色彩變換F21k；不強制在各疊代執行最後步驟k)，在最後疊代後，應將此步驟至少執行一次。
根據一實施例，例如當該準則(用以停止疊代方法與否)需要色彩變換F21k在各疊代的估算時，即在各疊代執行步驟k)，為要評估一準則用以停止如相關圖2所述疊代方法。
根據圖4及5，用以估算色映射函數CMF的原理可輕易延伸到包括有任何色彩變換數目的任何色映射函數。
根據該方法的一實施例，藉由三維查找表(3D LUT)以近似計算色映射CMF。
此實施例允許幾個位元用以表示色映射函數CMF，使編碼成本縮減。
圖6示意顯示一3D LUT範例，近似計算一特定色映射函數CMF。
3D LUT使表示在第一色域體積的至少一色彩值與表示在第二色域體積(不同於第一色域體積)的一色彩值關聯。
一3D LUT允許第一色域體積係分割成一組區域，係由該3D LUT的頂點定界，舉例來說，一3D LUT使一組色彩值與第一色域體積中三個一組的色彩值關聯，該組色彩值可係第二色域體積中三個一組的色彩值，或係色彩變換的一組色彩值表示(如局部地定義色映射函數參數)，用以將第一色域體積中的色彩值變換成第二色域體積中的色彩值。
在圖6中，一方形3D LUT係表示為N×N×N個頂點形成的格子，用於該3D LUT的各頂點V(c1,c2,c3)，需要儲存對應三個一組的色彩值(Vc1,Vc2,Vc3)，與該3D LUT關聯的資料量係N×N×N×K，其中K係用以儲存一3D LUT三位元組值的位元數量，該三位元組值例如係(R,G,B)三位元組、(Y,U,V)三位元組或(Y,Cb,Cr)三位元組等。
根據該方法的一實施例，色映射函數CMF包括至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維分段線性函數以近似計算。
根據該方法的一實施例，色映射函數CMF包括至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維查找表以近似計算。
此實施例係有利的，原因在於藉由已實施在許多螢幕、顯示器及電視中的現存一維非線性映射函數的組合以近似計算一色映射函數係可能的，該等現存映射函數可用以實施任何種類的色彩變換，如在色彩分級係依存色空間的情況中。
根據該方法的一實施例，色映射函數CMF包括一色彩變換，其係由一矩陣表示。
根據該方法的一非限定實施例，繪示在圖7中，色映射函數CMF包括一色彩變換F1，其係藉由C個一維分段線性函數f1,j(j {1,...,C})以近似計算，一第二色彩變換F21，其係藉由C個一維分段線性函數f2,j(j {1,...,C})以近似估算，及一線性矩陣M(其可視為另一色彩變換F22)，C係一整數等於圖像的分量數，通常C=3，如圖7所繪示。
接著估算色彩變換F1、F21及F22，如圖5中的說明，其中亦藉由C個一維分段線性函數f3,j(j {1,...,C})以近似計算第三色彩變換F3k，及第四色彩變換F4k係一矩陣。
藉由屬於一組輸入色彩值的色彩值的j分量(在此指E1j)映射到屬於一組輸出色彩值的色彩值的j分量(在此指E2j)，以估算各一維分段線性函數f 1,j 、f 2,j 或f 3,j 。例如，相關圖5，當估算一維分段線性函數f1,j時，該組輸入色彩值係第一組色彩值S1，及該組輸出色彩值係第六組色彩值S6。
本發明未受限於一特定方法用以估算一維分段線性函數，係藉由屬於一組輸入色彩值的色彩值的一分量映射到屬於一組輸出色彩值的色彩值的一分量。
例如，可使用Cantoni等人的方法(“適合分段線性函數之最佳曲線(Optimal Curve Fitting With Piecewise Linear Functions)”，IEEE電腦學報，第C-20期，編號1，1971年1月)，如相關圖8所說明。
圖8係以一範例顯示一維分段線性函數 f 。
一維分段線性函數f係由區間[X i ；X i +1]定義，及在各區間中係線性的，請注意，為求簡化，在此考慮該等區間具有相等範圍(等於1)的情況，但等效推理可應用到一般情況(不相等範圍)，值X i 則視為已知。
用於一給定點具有橫坐標s [X i ；X i +1]，藉由f的對應影像係y如：y=f(s)=L(Xi)+(L(Xi+1)-L(Xi))*(s-Xi)
必須例如藉由使用最小平方極小化(LSM)方法以找出最佳值用於L(X i )，其使二次誤差Err(X i )=(y o -f(s o )) 2 的和極小化以用於該組樣本值(s o ,y o )，s o [X i ；X i +1]係第一組色彩值S1的色彩值，及y o 係第二組色彩值S2的色彩值，以用於各區間[X i ；X i +1]i=0,..T，T係一固定整數值或待最佳化的一值。
最小平方極小化(LSM)方法在於求解Err(X i )的偏導數的方程集分別為L(X i ) i=0,...,T 等於零。
L(X i )的值係在區間[X i -1；X i ]及[X i ；X i +1]兩者上判定函數f：y=f(sm)=L(Xi-1)+(L(Xi)-L(Xi-1))*(sm-Xi+1)若sm [X i-1 ；X i ] (4) 及y=f(so)=L(Xi)+(L(Xi+1)-L(Xi))*(so-Xi)若so [X i ；X i +1] (5)
一旦方程(1-3)中的f(s m )及f(s o )係其由方程(1)及(2)提供的表式取代，即得到以下方程：
應用相同推理用於其他區間，得到以下系統：
本發明未侷限於估算一矩陣(M或第四色彩變換F4k)的特定方法係藉由一組輸入色彩值映射到一組輸出色彩值。
例如，當C等於3(三色彩分量每色彩值)時，藉由一組輸入色彩值映射到一組輸出色彩值以估算一3×3矩陣，包括各求解三方程的3線性系統：具有
用於一組樣本((X 0 ,X 1 ,X 2 )Y i )，計算二次誤差係Err i =(Y i -m i (X 0 ,X 1 ,X 2 )) 2 ，及一最小均方法則在於求解mi()的偏導數所建立9方程 的系統分別為 g i,j ，具有i=0,1,2及j=0,1,2。
在圖1至8中，該等模組係功能單元，其與可區別的實體單元係可相關或不相關，例如，此等模組或其中有些模組可共同在唯一組件或電路中，或對一軟體的功能性作出貢獻。反過來說，有些模組可潛在地由數個分開實體所組成，適合本發明的裝置係使用純硬體來實現，例如使用專用硬體如ASIC或FPGA或VLSI(分別是«應用特定積體電路»、«現場可程式閘陣列»、«極大型積體電路»)，或由嵌入一裝置中的數個積體電子組件來實現，或由硬體與軟體組件混合來實現。
圖9繪示一裝置900的示範架構，其係可配置用以實施相關圖1至8所述方法。
裝置900包括以下元件，其係藉由一資料及位址匯流排901鏈接起來：- 一微處理器902(或CPU)，其例如係一DSP(或數位訊號處理器)；- 一ROM(或唯讀記憶體)903；- 一RAM(或隨機存取記憶體)904；- 一I/O(輸入/輸出)介面905，用以從一應用接收資料用於傳送；及一電池906。
根據一變化，電池906係在該裝置的外部，圖9的此等元件各為熟諳此藝者所熟知，不再贅述。在各提及記憶體中，本說明書中使用的«暫存器»一詞可對應到小容量區(一些位元)或對應到極大區(如整個程式，或大量接收或解碼資料)。ROM 903包括至少一程式及數個參數，根據本發明方法的演算法係儲存在ROM 903中。當開關打開時，CPU 902上傳RAM中的程式及執行對應指令。
RAM 904包括，在一暫存器中係由CPU 902執行及裝置900的開關打開後所上傳的程式，在一暫存器中係輸入資料，在一暫存器中係該方法在不同狀態中的中間資料，及在一暫存器中係用於該方法執行的其他變數。
本文中說明的實作例如可實現在一方法或處理過程、裝置、軟體程式、資料流，或信號中。即若只在單一形式實作的情境中討論(例如只討論作為一方法或一裝置)，所討論特點的實作亦可實現在其他形 式(例如一程式)中。一裝置例如可實現在適當硬體、軟體及韌體中，該等方法例如可實現在一裝置如處理器中，其通常指處理裝置，例如包括有電腦、微處理器、積體電路或可程式邏輯裝置。處理器亦包括通訊裝置如電腦、手機、可攜式/個人數位助理器("PDA")，及有助於終端用戶之間資訊通訊的其他裝置。
根據一特定實施例，用以估算一圖像的第一色彩分級版本E1與該圖像的第二色彩分級版本E2(其值係表示在一第二色域體積中)之間該色映射的方法或裝置，圖像的第一色彩分級版本E1及/或第二色彩分級版本E2及/或判定像素P1(i,j)及/或P2(i,j)係從一來源中得到，例如，該來源屬於一集合，包括有：- 一區域記憶體(903或904)，如視訊記憶體或RAM(或隨機存取記憶體)、快閃記憶體、ROM(或唯讀記憶體)、硬碟；- 一儲存介面(905)，如具有大量儲存的介面、RAM、快閃記憶體、ROM、光碟或磁墊；- 一通訊介面(907)，如有線介面(例如滙流排介面、廣域網路介面、區域網路介面)，或無線介面(如IEEE 802.11介面或藍牙®介面)；及- 一圖像捕捉電路(如感測器，例如CCD(或電荷耦合元件)或CMOS(或互補金屬氧化物半導體))。
根據不同實施例，裝置900係配置用以實施如相關圖1至8所述估算色映射的方法，該裝置屬於一集合，包括有：- 行動裝置；- 通訊裝置；- 遊戲裝置；- 數位板(或平板電腦)；- 膝上型電腦；- 靜態圖像相機；- 視訊攝影機；- 編碼晶片；- 靜態圖像伺服器；- 視訊伺服器(如廣播伺服器、隨選視訊伺服器或網站伺服器)； - 機上盒；- 電視機；- 顯示器；及- 解碼晶片。
本文中所述各種不同處理過程及特點的實作可具體實現在各式各樣不同設備或應用程式中，尤其例如在設備或應用程式中。此類設備的範例包括編碼器、解碼器、後處理器(處理解碼器來的輸出)、前處理器(提供輸入到編碼器)、視訊編碼器、視訊解碼器、視訊編解碼器、網站伺服器、機上盒、膝上型電腦、個人電腦、手機、PDA，及其他任何用以處理圖像或視訊的裝置或其他任何通訊裝置。顯然地，該設備可係移動式，甚至安裝在汽車中。
此外，該等方法係可由一處理器正執行的指令來實施，及此類指令(及/或一實作所產生的資料值)係可儲存在一電腦可讀取儲存媒體上。電腦可讀取儲存媒體可採取電腦可讀取程式產品形式，具體化在一或多個電腦可讀取媒體中，及其上具體化有電腦可執行的電腦可讀取程式碼。如本文中使用的電腦可讀取儲存媒體係考慮非暫態儲存媒體，提供固有能力用以在其中儲存資訊，以及固有能力用以從其提供資訊檢索。電腦可讀取儲存媒體例如可係(但不限於)電子、磁性、光學、電磁、紅外線，或半導體系統、裝置，或元件，或以上各項的任何合適組合。應了解，以下雖然提供可應用本發明的電腦可讀取儲存媒體的較特定範例，但如本領域的普通技術人員容易理解，僅是舉例而非徹查的列表：可攜式電腦磁碟；硬碟；唯讀記憶體(ROM)；可拭除可程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)；可攜式光碟唯讀記憶體(CD-ROM)；光學儲存裝置；磁性儲存裝置；或以上各項的任何合適組合。
該等指令可形成一應用程式，有形具體化在一處理器可讀取媒體上。
指令例如係可在硬體、韌體、軟體或一組合中，指令例如係可在作業系統、分開的應用程式或二者的組合中找到，因此一處理器的特徵例如係可作為配置用以執行一處理過程的裝置，及同時作為包含有一處理器可讀取媒體的裝置(如儲存裝置)，具有指令用以實施一處理過程。 此外，一處理器可讀取媒體可儲存(在指令外添加或代替指令)一實作所產生的資料值。
如熟諳此藝者明白，數個實作可產生各種信號，格式化用以攜帶資訊，其例如係可儲存或傳送，該資訊例如可包括指令用以執行一方法，或所述實作中的一者所產生的資料。例如，可格式化一信號用以攜帶為資料，即用以寫入或讀取所述一實施例的語法規則，或用以攜帶為資料，即所述一實施例寫成的實際語法值。例如可格式化此一信號作為一電磁波(例如使用頻譜的一射頻部分)或作為一基頻信號。格式化例如可包括編碼一資料流及利用編碼資料流以調變一載波。信號攜帶的資訊例如可係類比或數位資訊，如所知，信號係可透過各式各樣有線或無線鏈接來傳送，信號係可儲存在一處理器可讀取媒體上。
已說明數個實作，然而，應瞭解可作出不同修改，例如可結合、增補、修改或移除不同實作的元件以產生其他實作。此外，本領域的普通技術人員應瞭解其他結構或方法係可替代用於該等揭示者，如所揭示實作，作為結果的實作將依至少大體上相同的(數個)方式，執行至少大體上相同的(數個)功能，以達成至少大體上相同的(數個)結果，因此，本發明涵蓋此等及其他實作。
10‧‧‧色彩值得到步驟
20‧‧‧色映射函數估算步驟
‧‧‧色映射函數之估算
E1‧‧‧圖像之第一色彩分級版本
E2‧‧‧圖像之第二色彩分級版本
M0‧‧‧色彩值得到模組
M‧‧‧色映射估算模組
S1‧‧‧第一組色彩值
S2‧‧‧第二組色彩值

Claims (13)

  1. 一種用以處理圖像之方法，包括估算一圖像之第一色彩分級版本(其值係表示在第一色域體積中)與該圖像之第二色彩分級版本(其值係表示在第二色域體積中)間之色映射，該方法包括以下步驟：- 藉由考量到圖像之第一色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第一色彩分級版本中得到(10)第一組色彩值(S1)，及藉由考量到圖像之第二色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第二色彩分級版本中得到第二組色彩值(S2)，圖像第一色彩分級版本中之該至少一判定像素中每一者與圖像第二色彩分級版本中之該至少一判定像素中之一者位於相同位置；及- 藉由估算一色映射函數以估算(20)圖像之該第一色彩分級版本與該第二色彩分級版本間之該色映射，使該第一組色彩值之色彩值映射至該第二組色彩值之色彩值上，其特徵在於，該色映射函數包括有二色彩變換，在疊代k得到該色映射函數之估算係藉由以下步驟：a)藉由在疊代k-1估算之第一色彩變換(F1k-1)應用至第一組色彩值(S1)以得到一第三組色彩值(S3)；b)藉由第二組色彩值(S2)映射至第三組色彩值(S3)上，以估算一第三色彩變換(F3k)；c)藉由該第三色彩變換(F3k)應用至第二組色彩值(S2)以得到一第四組色彩值(S4)；d)藉由第一組色彩值(S1)映射至該第四組色彩值(S4)，以估算一第一色彩變換(F1k)；該第一色彩變換(F1k)係用以更新第一色彩變換(F1k-1)；e)藉由該第一色彩變換(F1k)應用至第一組色彩值(S1)以得到一第五組色彩值(S5)；及f)藉由第五組色彩值(S5)映射至第二組色彩值，以估算一第二色彩變換(F2k)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中第一組色彩值包括圖像第一色彩分級版本之像素之色彩值，但不包括圖像第一色彩分級版本中之該至 少一判定像素之色彩值，及第二組色彩值包括圖像第二色彩分級版本之像素之色彩值，但不包括圖像第二色彩分級版本中之該至少一判定像素之色彩值。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中第一組色彩值包括圖像第一色彩分級版本中之該至少一判定像素之色彩值，及第二組色彩值包括圖像第二色彩分級版本中之該至少一判定像素之色彩值。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中圖像之第一色彩分級版本中或第二色彩分級版本中之該至少一像素係由終端使用者判定。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中藉由檢測圖像之第一色彩分級版本內或第二色彩分級版本內之一區域，以判定圖像之第一色彩分級版本中或第二色彩分級版本中之該至少一像素，及判定之像素係該至少一檢測區域內之像素。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中反覆地得到(20)該色映射函數之估算直到達到一準則。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其中色映射函數係藉由三維查找表以近似計算。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中該色映射函數包括有至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維分段線性函數以近似計算。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中該色映射函數包括有至少一色彩變換，該至少一色彩變換係藉由一維查找表以近似計算。
  10. 一種用以處理圖像之裝置，包括有一處理器，配置用以估算一圖像之第一色彩分級版本(其值表示在第一色域體積中)與該圖像之第二色彩分級版本(其值表示在第二色域體積中)間之色映射，其特徵在於處理器尚配置用以：- 藉由考量到圖像之第一色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第一色彩分級版本中得到(10)第一組色彩值(S1)，及藉由考量到圖像之第二色彩分級版本中之至少一判定像素，從圖像之該第二色彩分級 版本中得到第二組色彩值(S2)，圖像第一色彩分級版本中之該至少一判定像素中每一者係與圖像第二色彩分級版本中之該至少一判定像素中之一者位在相同位置；及- 藉由估算一色映射函數以估算(20)圖像之該第一色彩分級版本與該第二色彩分級版本間之該色映射，使該第一組色彩值之色彩值映射至該第二組色彩值之色彩值上。
  11. 一種電腦程式產品，包括有程式碼指令，當一電腦上執行此程式時，用以執行如申請專利範圍第1至9項中任一項方法之步驟。
  12. 一種處理器可讀取媒體，具有指令儲存於其中，用以令一處理器執行如申請專利範圍第1至9項中任一項方法之步驟。
  13. 一種非暫態儲存媒體，攜帶有程式碼指令，當一運算裝置上執行該程式時，用以執行如申請專利範圍第1至9項中任一項方法之步驟。
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