TWI485694B

TWI485694B - 影像色彩調整方法與其電子裝置

Info

Publication number: TWI485694B
Application number: TW103102712A
Authority: TW
Inventors: Shan Li
Original assignee: Asustek Comp Inc
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-05-21
Also published as: TW201443865A; CN104144332A; CN104144332B

Description

影像色彩調整方法與其電子裝置

本案是關於一種影像處理方法與其電子裝置，且特別是關於一種可增強色彩飽和度的影像色彩調整方法與其電子裝置。

隨著顯示科技的進步，影像顯示功能已經被大量應用於各種類型的電子裝置中，以作為一種訊息的傳輸手段與方法，。更進一步而言，使用者可以根據其所在的地點、場合、時間等因素，選擇在合適的電子裝置上撥放相關影像或畫面。舉例而言，在平板電腦等手持裝置或者是電視等大型家電播放影像。然而不論在何種裝置上播放影像，為了讓使用者能取得高品質的影像與較鮮豔的色彩，各種不同的影像處理方法相繼被提出，並且運用於不同的裝置中。

在追求高品質的影像中，提升影像的色彩飽和度可以使觀看者觀賞到更鮮豔的色彩與較為清晰的影像。舉例而言，當影像的多個畫素資料被定義於RGB色彩空間中時，可藉由調整畫素資料的紅色分量、綠色分量或者是藍色分量來調整影像的色彩飽和度。然而，若於RGB色彩空間中直接調整或增強影像的單一色彩分量，往往會使得影像失真，並且影像也可能在調整後過於鮮豔而造成偽輪廓現象。

本案提供一種影像色彩調整方法，於特定的色彩空間中對影像進行色彩調整，以提升影像的色彩飽和度。

本案提供一種電子裝置，於接收影像的畫素資料後，利用影像處理單元對前述影像的畫素資料進行色彩空間轉換，並且於特定的色彩空間中對畫素資料進行色彩調整，以提供並顯示具有較佳品質的影像。

本案實施例中的影像色彩調整方法用於具備影像處理能力的電子裝置上，且適於對影像進行色彩調整。方法包括，取得影像於第一色彩空間中的多組第一畫素資料，並且對第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得前述影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料，其中每一第二畫素資料包括亮度分量(L*)、第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)。調整第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)以取得多組第三畫素資料，並且對第三畫素資料進行色彩空間轉換，以取得於第一色彩空間中，對應於第三畫素資料的多組第四畫素資料。

本案實施例中的電子裝置具備影像處理功能且適於對影像進行色彩調整。電子裝置包括影像接收單元、影像處理單元以及顯示螢幕。影像接收單元接收影像並取得影像於第一色彩空間中的多組第一畫素資料。影像處理單元耦接影像接收單元，對第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料，其中每一組第二畫素資料包括亮度分量(L*)、第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)。影像處理單元更利用色彩調整模型調整第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)以取得多組第三畫素資料，並對第三畫素資料進行色彩空間轉換，以取得於第一色彩空間中，對應於第三畫素資料的多組第四畫素資料。顯示螢幕則耦接影像處理單元，用以接收並顯示由前述第四畫素資料所組成的影像。

基於上述，本案實施例所提出的影像色彩調整方法以及其電子裝置，將影像的畫素資料由其它色彩空間轉換至CIELAB色彩空間中並進行色彩調整。透過本案實施例所提出的色彩調整模型，影像色彩調整方法進一步地調整畫素資料於CIELAB色彩空間中的第一色彩分量與第二色彩分量，進而提升影像的色彩飽和度，並將經調整後的畫素資料重新轉至原本的色彩空間以方便輸出與顯示。藉此，影像的色彩飽和度可以被提升以增加畫面的鮮豔程度，並且同時避免影像失真等缺陷。

為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧電子裝置

120‧‧‧影像接收單元

140‧‧‧影像處理單元

142‧‧‧膚色偵測單元

160‧‧‧顯示螢幕

S220、S240、S242、S244、S260、S262、S264、S280‧‧‧影像色彩調整方法的步驟

圖1是根據本案實施例所繪示的電子裝置的方塊示意圖。

圖2是根據本案實施例所繪示的影像色彩調整方法的流程圖。

圖3是本案另一實施例所繪示的影像色彩調整方法的流程圖。

圖4是本案一實施例所繪示的色彩調整模型的示意圖。

現將詳細參考本案實施例，在附圖中說明。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號，代表相同或類似部分。

本案實施例所提供的影像色彩調整方法，用於具備影像處理功能的電子裝置上，且適於對影像進行色彩調整。一般而言，影像由多個畫素所構成，故影像資料包括定義於某一色彩空間(Color Space)中的多組畫素資料，而本案實施例所提供的影像色彩方法會對前述多組畫素資料進行色彩空間轉換(Color Space Transform)，以便在CIELAB色彩空間中利用色彩調整模型對影像進行色彩調整，以避免影像失真。

圖1是根據本案實施例所繪示的電子裝置的方塊示意圖。請參照圖1，電子裝置100包括影像接收單元120、影像處理單元(Image Processing Unit,IPU)140以及顯示螢幕160，且具備影像處理功能而適於對影像進行色彩調整。更詳細地來說，影像接收單元120由外部接收影像，並且將影像的多組畫素資料傳輸至影像處理單元140。影像處理單元140耦接至影像接收單元120，接收並對影像進行影像處理(Image Processing)。經處理後的影像被輸出至顯示螢幕160，並且由顯示螢幕160顯示經影像處理後的影像。顯示螢幕160可以為液晶顯示螢幕(LCD Display)或者是發光二極體顯示螢幕(LED Display)，然本案並不以此為限。

圖2是根據本案實施例所繪示的影像色彩調整方法的流程圖。請參照圖1與圖2，影像色彩調整方法包括下列步驟。於步驟S220中，影像接收單元120取得影像於第一色彩空間中的多組第一畫素資料。於本實施例中，第一色彩空間為紅-綠-藍(RGB)色彩空間，而每一組第一畫素資料分別包括紅色分量(Red Component)、綠色分量(Green Component)以及藍色分量(Blue Component)。但於本案其它實施例中，第一色彩空間並不限於紅-綠-藍色彩空間，而可以為其它類型的色彩空間，例如是印刷四分色(CMYK)色彩空間。

接著，於步驟S240中，影像處理單元140接收前述的多組第一畫素資料，並且對第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料。於CIELAB色彩空間的定義下，第二畫素資料包括亮度分量(Luminance Component,L*)、第一色彩分量(First Color Component,a*)與第二色彩分量(Second Color Component,b*)。更詳細而言，亮度分量(L*) 代表單一畫素的亮度，第一色彩分量(a*)代表單一畫素顏色在紅色與綠色(對立色)間的偏向程度，而第二色彩分量(b*)代表單一畫素顏色在黃色與藍色(對立色)間的偏向程度。由於CIELAB色彩空間中具有視覺上的均勻性，故在CIELAB色彩空間進行色彩調整，可以較正確的對應至視覺上所感知的色彩變化。

於本實施例中，第一色彩空間為紅-綠-藍色彩空間，然而需注意的是，紅-綠-藍色彩空間與CIELAB色彩空間中的畫素資料無法直接轉換。故於本實施例中，更需藉由一個過渡色彩空間，例如是CIEXYZ色彩空間來協助將影像於紅-綠-藍色彩空間中的第一畫素資料轉換為前述影像於CIELAB色彩空間中的第二畫素資料。具體的做法為對第一畫素資料進行色彩空間轉換以取得於過渡色彩空間中，對應於第一畫素資料的過渡畫素資料。接著，再對過渡畫素資料進行色彩空間轉換以得到於CIELAB色彩空間中，對應於過渡畫素資料的第二畫素資料。

於步驟S260中，影像處理單元140利用色彩調整模型調整每一第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)以取得多組第三畫素資料。本案實施例中所提出的色彩調整模型為：其中x為所輸入的第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)，f(x)為第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)映射至0~1範圍間的色彩映射值，參數t與γ 為控制參數，參數p與q為限制參數，而g(x)為將色彩映射值經色彩調整模型調整後的色彩調整值。在本案一實施例中，限制參數p與q較佳為一整數。

圖4是本案一實施例所繪示的色彩調整模型的示意圖。請參照圖4以及前述色彩調整模型(方程式1)，圖4中的曲線為色彩調整模型(方程式1)中的色彩映射值f(x)與色彩調整值g(x)間的對應關係，換言之，即為輸入的第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)與輸出的第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)間的對應關係。利用色彩調整模型(方程式1)調整第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)時，所輸入的第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)會先被映射至0~1的範圍間以取得色彩映射值f(x)，並且於色彩調整後將色彩調整值g(x)重新映射回第一色彩分量(a*)或第二色彩分量(b*)的數值範圍之中，以取得多組第三畫素資料。第三畫素資料同樣包括亮度分量(L*)、第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)。

於本實施例中，藉由調整控制參數t與γ 以及限制參數p與q，第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)的改變幅度可以對應地調整。控制參數t與γ 可決定第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)受調整的程度，而限制參數p與q則用於限制第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)以避免第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)受過度增幅而導致影像色彩發生過飽和的情形。於本案實施例中，較佳的是，控制參數t與γ 符合0γ4與 0.99t1.91，而限制參數p與q符合0<p2與0<q1。

如同前述，於CIELAB色彩空間中，第一色彩分量(a*)代表單一畫素顏色在紅色與綠色(對立色)間的偏向程度，而第二色彩分量(b*)代表單一畫素顏色在黃色與藍色(對立色)間的偏向程度。因此，於圖4的對應關係中，若所輸入的色彩映射值f(x)越偏向1，則代表第一色彩分量(a*)越偏向紅色，或者是代表第二色彩分量(b*)越偏向黃色。反之，若所輸入的色彩映射值f(x)越偏向0，則代表第一色彩分量(a*)越偏向綠色，或者是代表第二色彩分量(b*)越偏向藍色。由圖4可知，色彩調整模型具有調整色彩分量在對立色間偏向程度的能力。舉例來說，當所輸入的色彩映射值f(x)為0.8，則經過色彩調整模型(方程式1)調整後，於圖4中所輸出的色彩調整值為0.9。若x為第一色彩分量(a*)，則代表其經色彩模型調整後，越偏向紅色，而若x為第二色彩分量(b*)，則代表其越偏向黃色。

於CIELAB色彩空間中，色度C*的定義為：

而色彩飽和度Sab則定義如下：一般而言，CIELAB色彩空間中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)的數值範圍符合-Ra* R 與-R b * R ，其中R為任一整數。如同前述，由於色彩調整模型(方程式1)具有調整色彩分量在對立色間偏向程度的能力，因此對影像(或者其畫素)而言，影像處理單元140藉由調整控制參數t與γ ，可以使色度C*會相對增加，在不影響影像的亮度L*的情形下，進而提升其色彩飽和度S _ab 。

重新參照圖1與圖2，取得多組第三畫素資料後，影像處理單元140於步驟S280中，對多組第三畫素資料進行色彩空間轉換，以取得於第一色彩空間中，對應於第三畫素資料的多組第四畫素資料。於本實施例中，第一色彩空間為紅-綠-藍色彩空間，故第四畫素資料同樣包括紅色分量、綠色分量以及藍色分量。

圖3是本案另一實施例所繪示的影像色彩調整方法的流程圖。於本實施例中，利用色彩調整模型(方程式1)調整每一組第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)的方法，更可以被細分為對第二畫素資料進行色彩增強處理以及對部分的第二畫素資料進行色彩調整處理。參照圖3，於步驟S240中對第一畫素資料進行色彩空間轉換，取得影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料後，影像處理單元140於步驟S262中，利用色彩調整模型(方程式1)，增強第二畫素資料中的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)。藉由調整控制參數t與γ 以及限制參數p與q，色彩調整模型(方程式1)可如同圖4中的對應關係般調整第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)，以增強第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)，進而達到提升第二畫素資料的色彩飽和度(Color Saturation)的目的。

除了對第二畫素資料中的第一畫素資料與第二畫素資料進行色彩增強處理之外，本實施例更包括對於影像中膚色區域的色彩調整。若影像中具有呈現膚色的膚色區域(通常代表影像中有人物的存在)，則影像處理單元140會於步驟S262中的色彩增強處理後，更進一步地調整對應於膚色區域的第二畫素資料的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)，以使顯示螢幕160更佳地表現影像中呈膚色的膚色區域。

參照圖3，於步驟S220中取得影像於第一色彩空間中的多組第一畫素資料後，影像處理單元140更進一步地於步驟S242中，對多組第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得影像於第二色彩空間中的多組第五畫素資料。舉例而言，第二色彩空間可以為HSV色彩空間，而每一第五畫素資料包括色相分量(H)、飽和度分量(S)以及亮度分量(V)。接著，於步驟S244中，對多組第五畫素資料進行膚色偵測，以判斷影像中是否具有呈膚色的膚色區域。參照圖1，影像處理單元140中更包括有膚色偵測單元142，以偵測影像中的膚色區域。以HSV色彩空間為例，膚色偵測單元142藉由分別設定色相分量(H)、飽和度分量(S)以及亮度分量(V)於適當範圍並對第五畫素資料進行比對，判斷影像中是否具有膚色區域。

若影像中不具有膚色區域，則於步驟S262中，藉由色彩調整模型(方程式1)調整後所得的多組第三畫素資料會被取得，並且影像處理單元140在步驟S280中取得於第一色彩空間中對應於第三畫素資料的第四畫素資料。反之，若影像中具有膚色區域，則影像處理單元140更於步驟S264中，利用色彩調整模性(方程式1)調整部分的第二畫素資料的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)，而前述部分的第二畫素資料對應於影像中的膚色區域。

更詳細而言，藉由調整控制參數t與γ 以及限制參數p與q，色彩調整模型(方程式1)同樣也可用於對膚色區域的調整。值得注意的是，於步驟S262與步驟S264中，色彩調整模型(方程式1)的控制參數t與γ 以及限制參數p與q，在設定上並不一致。相較於步驟S262中用於增強第二畫素資料的第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)的色彩調整模型(方程式1)，用於步驟S264中的色彩調整模型(方程式1)具有較低的控制參數t與γ 值，以適當地降低膚色區域的色彩飽和度。最後，影像處理單元140取得經步驟S262與步驟S264所調整的第三畫素資料後，於步驟S280中取得第一色彩空間中，對應於第三畫素資料的第四畫素資料。

綜上所述，本案實施例所提供的影像色彩調整方法以及電子裝置，可以將影像中定義於其它色彩空間的畫素資料，轉換至CIELAB色彩空間，並且藉由所提出的色彩調整模型，在不使影像失真或過於鮮豔的情況下，調整影像的色彩飽和度。此外，影像色彩調整方法還可以偵測影像中是否存在呈膚色的膚色區域，並且針對影像中的膚色區域，利用相同的色彩調整模型進行調整，以使顯示螢幕能更佳地呈現影像中的膚色區域。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S220、S240、S260、S280‧‧‧影像色彩調整方法的步驟

Claims

一種影像色彩調整方法，用於具備影像處理功能的一電子裝置，該影像色彩調整方法包括：取得一影像於一第一色彩空間中的多組第一畫素資料；對該些第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得該影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料，其中每一該些第二畫素資料包括亮度分量(L*)、第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)；利用一色彩調整模型調整該些第二畫素資料中的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)以取得多組第三畫素資料；以及對該些第三畫素資料進行色彩空間轉換，以取得於該第一色彩空間中，對應於該些第三畫素資料的多組第四畫素資料；其中該色彩調整模型為：其中x為所輸入的該第一色彩分量(a*)或該第二色彩分量(b*)，f(x)為該第一色彩分量(a*)或該第二色彩分量(b*)映射至0~1範圍間的色彩映射值，參數t與γ為控制參數，參數p與q為限制參數，而g(x)為將該色彩映射值f(x)經該色彩調整模型調整後的色彩調整值。
如申請專利範圍第1項所述的影像色彩調整方法，其中該第一色彩空間為紅-綠-藍(RGB)色彩空間，且每一該些第一畫素資料與每一該些第四畫素資料分別包括一紅色分量(R)、一綠色分量 (G)以及一藍色分量(B)。
如申請專利範圍第1項所述的影像色彩調整方法，其中該些控制參數t與γ符合0γ4與0.99t1.91，而該些限制參數p與q符合0<p2與0<q1。
如申請專利範圍第1項所述的影像色彩調整方法，其中調整該些第二畫素資料中的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)的步驟包括：增強該些第二畫素資料中的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)，以提升該些第二畫素資料的色彩飽和度(Color Saturation)。
如申請專利範圍第4項所述的影像色彩調整方法，更包括：對該些第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得該影像於第二色彩空間中的多組第五畫素資料；以及對該些第五畫素資料進行膚色偵測(Skin Color Detection)，以判斷該影像中是否具有呈膚色的膚色區域；其中，若該影像中具有該膚色區域，則於增強該些第二畫素資料的色彩飽和度後，調整部分的該些第二畫素資料的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)，其中前述部分的該些第二畫素資料對應於該影像中的該膚色區域。
如申請專利範圍第5項所述的影像色彩調整方法，其中該第二色彩空間為HSV色彩空間，而每一該些第五畫素資料包括一色相分量(H)、一飽和度分量(S)以及一亮度分量(V)。
一種電子裝置，具備影像處理功能，該電子裝置包括：一影像接收單元，接收一影像並取得該影像於第一色彩空間中的多組第一畫素資料；一影像處理單元，耦接該影像接收單元，對該些第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得該影像於CIELAB色彩空間中的多組第二畫素資料，其中每一該些第二畫素資料包括亮度分量(L*)、第一色彩分量(a*)與第二色彩分量(b*)，該影像處理單元利用一色彩調整模型調整該些第二畫素資料中的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)以取得多組第三畫素資料，並對該些第三畫素資料進行色彩空間轉換，以取得於該第一色彩空間中，對應於該些第三畫素資料的多組第四畫素資料；以及一顯示螢幕，耦接該影像處理單元，用以接收並顯示由該些第四畫素資料所組成的該影像；其中該色彩調整模型為：其中x為所輸入的該第一色彩分量(a*)或該第二色彩分量(b*)，f(x)為該第一色彩分量(a*)或該第二色彩分量(b*)映射至0~1範圍間的色彩映射值，參數t與γ為控制參數，參數p與q為限制參數，而g(x)為將該色彩映射值f(x)經該色彩調整模型調整後的色彩調整值。
如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該第一色彩空間為紅-綠-藍(RGB)色彩空間，且每一該些第一畫素資料與每一該些第四畫素資料分別包括一紅色分量(R)、一綠色分量(G)以及一藍色分量(B)。
如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該些控制參數t與γ符合0γ4與0.99t1.91，而該些限制參數p與q符合0<p2與0<q1。
如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該影像處理裝置藉由該色彩調整模型增強該些第二畫素資料中的該第一色彩分量(a*)與該第二色彩分量(b*)，以提升該些第二畫素資料的色彩飽和度(Color Saturation)。
如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，其中該影像處理單元更包括一膚色偵測單元，該影像處理單元對該些第一畫素資料進行色彩空間轉換，以取得該影像於第二色彩空間中的多組第五畫素資料，而該膚色偵測單元對該些第五畫素資料進行膚色偵測(Skin Color Detection)，以判斷該影像中是否具有呈膚色的膚色區域。
如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該第二色彩空間為HSV色彩空間，而每一該些第五畫素資料包括一色相分量(H)、一飽和度分量(S)以及一亮度分量(V)。