調節圖像顏色的方法和裝置的製作方法

2023-08-06 07:23:01 3

專利名稱：調節圖像顏色的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於調節移動圖像或靜止圖像顏色的方法和裝置，尤其涉及一種用於將圖像的一種特定顏色可選擇地轉換為另一種顏色的方法和裝置。
背景技術：
作為用於圖像的顏色轉換和顏色調節的方法，已經引入了將圖像信號劃分成色調、亮度、色度和飽和信號並一維地處理信號的方法。在美國專利No.5202935、No.5515172、No.5930009、No.6122012和No.6476793中披露了這種方法。由於顏色轉換過程相對簡單，所以這種方法是廉價的。然而，在這個方法中，選擇色區的自由度降低。通常，H-S面表示為極坐標，H表示角度，S表示距原點的距離，且通過一維地組合這兩個坐標而選擇的顏顏色空間上的區域變成扇形區域。然而，難以選擇表示特定對象的顏色如天藍色、膚色或草綠色，這是因為這種顏色與記憶色，即人們相關於熟悉物體回憶起的顏色相關，且這種記憶色在H-S面上通常用橢圓形而不是扇形表示。
參考美國專利US5202935，作為轉換結果，產生了顏色空間的不連續性，由於沒有使用整個空間，所以轉換的圖像會變得不自然，且在圖像空間中相鄰象素間會產生顏色的不連續性。參考美國專利US5930009，可以為R通道、G通道和B通道的每一個通道有選擇地控制顏色轉換。然而，不能為顏色空間或圖像空間上的每個特定區域執行顏色調節。參考美國專利US6122012，由於可控顏色的數量限於6種，其他顏色不能夠被轉換。參考美國專利US5515172和6476793，在將原始色調值與目標色調值匹配之後，色度值和亮度值可被正確地轉換。由於原始色調與目標色調匹配，在以原始色調為中心的特定區域中的顏色被移動至以目標色調為中心的特定區域中的顏色上。移動的結果就造成顏色空間的不連續性。因而，轉換的圖像變得不自然。
作為用於圖像的顏色轉換或顏色調節的另一種方法，已經引入了為每個圖像成分有選擇地執行顏色調節的方法。在美國專利No.6262812中披露了這種方法。在這個方法中，必須預先執行圖像成分的劃分，如位圖、文本和圖形的劃分。即使已經執行了圖像成分的劃分，也不能對包含在位圖中的特定顏色進行有選擇的顏色調節。
作為用於圖像的顏色轉換或顏色調節的另一種方法，已經引入了對每個轉換區有選擇地執行顏色調節的方法。在美國專利US5876286中披露了這種方法。依照這種方法，2-D顏色空間被劃分成多個小三角形的組合，且每個三角形被設為轉換區的基本單元。在這個方法中，通過將非轉換的三角形區域的所有顏色都傳送到轉換的三角形區域，執行從一個三角形到另一個三角形的轉換。因此，當完成轉換時，非轉換三角形的顏色空間區域為空。因而，由於產生了顏色空間的不連續性，轉換的圖像變得不自然。

發明內容
本發明提供一種在顏色空間上設置調節區的方法，通過該方法，在執行了色調節的圖像中不產生顏色空間的不連續性。
本發明也提供一種用於通過在顏色空間上定義為橢圓的調節區內改變基準色和基準色要被調節成的目標色、而執行顏色調節的方法和裝置。
依照本發明的另一個方面，提供一種在顏色空間上設置調節區的方法，包括在顏色空間內將基準色的坐標點設置為橢圓的形心點；形成包含基準色要被轉換成的目標色的坐標點的橢圓；且將橢圓設置為調節區。
根據本發明的另一個方面，提供一種調節圖像顏色的方法，包括在顏色空間內設置至少一個形狀為橢圓的調節區；且基於變量集合將包含在調節區內的象素顏色轉換成其他顏色。
依照本發明的另一個方面，提供一種調節圖像顏色的裝置，包括用於在顏色空間內設置至少一個形狀為橢圓的調節區的器件；和用於基於變量集合將包含在調節區內的象素顏色轉換成其他顏色的器件。


通過參考附圖詳細敘述其示例的實施例，本發明的上述和其他特點及優點將變得更加明顯，其中圖1是說明依照本發明的一個實施例在顏色空間上設置調節區的方法的圖表；
圖2是說明依照本發明的一個實施例調節圖像顏色的方法的流程圖；圖3a和3b是圖示說明改變圖2中說明的輸入象素的坐標點的操作的圖表；圖4是圖示說明使用圖2中說明的轉換係數轉換輸入象素的顏顏色坐標點的操作的圖表；圖5是依照本發明的一個實施例用於調節圖像顏色的裝置的方框圖；圖6是圖5中示出的調節對象確定器的詳細方框圖；和圖7是圖5中示出的顏色調節單元的詳細方框圖。
具體實施例方式
以下，將參考附圖更完全地敘述本發明，其中示出了本發明的實施例。
圖1是說明依照本發明的一個實施例在顏色空間上設置調節區的方法的圖表。當輸入象素的RGB數據被轉換為YCbCr顏色模型時，X軸指示第一色差信號Cb，Y軸指示第二色差信號Cr。另外，輸入象素的RGB數據可以被轉換為包括亮度信號或色度信號的多個顏色模型。
參考圖1，調節區為橢圓形式。基準色R的坐標為(xr，yr)，其相應於橢圓的形心，基準色R要轉換成的目標色R′的坐標為(xr′，yr′)。橢圓的特徵是，其長軸，即基準軸的長度為a，其短軸，即互補軸(complementary-axis)的長度為b，基準軸和X軸間的旋轉角為θ。用於色調節的變量包括基準色R的坐標(xr，yr)、目標色R′的坐標(xr′，yr′)、與橢圓的旋轉角θ相關的第一變量m1和第二變量m2以及與橢圓的長軸和短軸的長度相關的第三變量f和第四變量g。第一和第二變量m1和m2以及第三和第四變量f和g可以如等式1和2中所示進行表示。
m1＝cos(-θ)m2＝sin(-θ)[等式2]f=1a2]]>f=1b2]]>圖2是說明依照本發明的實施例調節圖像顏色的方法的流程圖。
參考圖2，在操作210輸入要被調節顏色的圖像信號。圖像信號按象素單元被順序輸入，假設每個輸入象素被預先劃分成亮度信號、第一色差信號和第二色差信號諸如YCbCr顏色模型。這裡，在Y被從YCbCr信號中移除之後，其中輸入象素被轉換成YCbCr信號，由兩維坐標系統中的顏顏色坐標點P(x，y)來表示輸入象素，該兩維坐標系統由圖1中示出的Cr軸和Cb軸定義。
在操作220中輸入用於在預定的調節區內調節顏色的變量集合、基準色R的坐標(xr，yr)和目標色R′的坐標(xr′，yr′)，其中該變量集合由通過用戶提供的調節區信息a、b和θ計算得到的第一和第二變量m1和m2及第三和第四變量f和g定義。
然後，在操作230，當前象素i的顏色坐標點P(x，y)被轉變成點P(plx，ply)，如等式3所示。
圖3a和3b分別示出在改變之前和之後的顏色坐標點P(x，y)。
在操作240，通過使用等式4確定當前象素的顏色坐標點P(plx，ply)是否包含在調節區內。
fplx2+gply21]]>也就是，如果當前象素的顏色坐標點P(plx，ply)滿足等式4，則當前象素存在於調節區內。否則，當前象素不存在於調節區內。如果當前象素沒有存在於調節區內，在操作250，確定是否存在用戶設定的另一個調節區。如果有用戶設定的另一個調節區，重複操作220至240。為每一個調節區執行操作220至250。
如果在操作250，當前象素沒有存在於調節區內且也沒有用戶設定的另一個調節區，在操作260中，當前象素i的顏色被輸出。
如果在操作240中，當前象素的改變的顏色坐標點包含在調節區內，則在操作270中計算當前象素的轉換係數α。為此，如圖3b所示，用y＝Bx表示連接調節區內的當前象素的顏色坐標點P(plx，ply)和橢圓的形心點之間的直線，按照等式5計算斜度B，計算基準色R的坐標(xr，yr)和在通過當前象素的顏色坐標點P(x，y)的直線上的調節區的輪廓邊界之間的距離r。這裡，用坐標(xc，yc)來定義直線和調節區的輪廓邊界之間的交點。當plx2＝0時，用r＝1/g來計距離r，且當ply2＝0時，用r＝1/f來計算距離r。否則，如等式6所示來計算距離r。
B=plyplx]]>[等式6]r=xc2+yc2=1+B2f+gB2]]>可如等式7所示來計算當前象素P(x，y)的轉換係數α。
=r-||P-R||r=r-(x-xr)2+(y-yr)2r]]>在操作280中，使用轉換係數α從當前象素的顏色坐標點P(x，y)獲得新調節的顏色坐標點P′(x′，y′)。這裡，當(x-xr)＝(y-yr)＝0時，即在當前象素的顏色坐標點P(x，y)與基準顏色坐標點R(xr，yr)匹配時，調節的顏色坐標點P′(x′，y′)被設定為目標顏色坐標點R′(x′，y′)。否則，如等式8所示計算調節的顏色坐標點P′(x′，y′)。
xy=xy+xr-xryr-yr]]>圖4中圖示出操作280。也就是，在由基準顏色坐標點R(xr，yr)、目標顏色坐標點R′(xr′，yr′)、和連接基準顏色坐標點R(xr，yr)和當前象素的顏色坐標點(x，y)的直線和輪廓邊界之間的交點的坐標(xc，yc)所限定的三角形內，利用等式t11∶t21＝t12∶t22將當前象素的顏色坐標點P(x，y)轉換成顏色坐標點P′(x′，y′)。
在操作290，確定是否已經對輸入圖像的所有象素執行了顏色調節。如果已經對輸入圖像的所有象素執行了顏色調節，過程結束。否則，在操作291中指定下一個象素，且過程返回到操作230。
圖5是依照本發明的一個實施例，用於調節圖像顏色的裝置的方框圖。參考圖5，裝置500包括調節區設置單元520、調節區信息存儲單元530、調節對象確定器540和顏色調節單元550。
調節區信息設置單元520基於用戶要求調節的調節區信息設置調節區，用戶通過預設的用戶界面輸入該調節區信息。這裡，調節區可被設置為多於一個，且調節區也可以相互覆蓋。在調節區設置單元520，用戶可以調節橢圓的形心坐標點，即基準顏色坐標點、目標顏色坐標點、長軸長度a、短軸長度b和橢圓的長軸與X軸之間的旋轉角θ。除了按照用戶的調節輸入的基準顏色坐標點和目標顏色坐標點之外，根據長軸長度a、短軸長度b和旋轉角θ而改變的第一和第二變量m1和m2和第三和第四變量f和g如等式1和等式2所示進行計算。
調節區信息存儲單元530在如表1中所示出的查找表格中存儲用於顏色調節的變量集合、每個調節區的基準顏色坐標點和目標顏色坐標點，該變量集合包括通過從調節區設置單元520輸入的調節區信息而計算的第一和第二變量m1和m2以及第三和第四變量f和g。此時，調節區可以相互覆蓋。因而，一個象素可被包含在多於一個的調節區內。在這種情況下，調節區信息存儲單元530可以被設計為對調節區給予優先權、執行與最高優先權相應的調節區的顏色調節、忽略其他調節區且處理後續的象素。或者，調節區信息存儲單元530可被設計為通過執行其中包含當前象素的所有調節區的顏色調節來獲得轉換的顏色坐標點，並通過將轉換的顏色坐標點乘以分配給調節區的權重來執行矢量求和運算。在表1中示出N個調節區。


調節對象確定器540通過基於每個調節區的變量集合判斷當前象素是否包含在調節區內，來確定是否輸入圖像信號510的當前象素是否為將被調節的象素。如果輸入圖像信號510的當前象素是將被調節的象素，那麼調節對象確定器540就將當前象素的顏色坐標點提供給顏色調節單元550。
如果由於當前象素包含在調節區內，調節對象確定器540確定當前象素就是將被調節的象素，則顏色調節單元550通過輸入當前象素的顏色坐標點和相關調節區的變量集合來執行顏色調節。
圖6是圖5中示出的調節對象確定器540的詳細方框圖。參考圖6，調節對象確定器540包括坐標變換器610和確定器620。
坐標變換器610利用等式3將當前象素的輸入顏色坐標點P(x，y)改變成P(plx，ply)。對每個調節區改變當前象素的顏色坐標點。
確定器620接收由坐標變換器610改變的當前象素的坐標點P(plx，ply)、以及由調節區信息存儲單元530提供的每個調節區的變量集合，並利用等式4確定當前象素的改變了的坐標點P(plx，ply)是否包含在各個調節區內。如果滿足等式4，當前象素的改變了的坐標點P(plx，ply)包含在調節區內，那麼確定器620就將當前象素的顏色坐標點P(x，y)和調節區的變量集合提供給顏色調節單元550。如果不滿足等式4，當前象素的改變了的坐標點P(plx，ply)不包含在調節區內，那麼確定器620就不將當前象素的顏色坐標點P(x，y)提供給顏色調節單元550。
圖7是圖5中示出的顏色調節單元550的詳細方框圖。參考圖7，顏色調節單元550包括開關單元710、轉換係數計算器720和坐標轉換器730。
開關單元710接收調節對象確定器540的調節對象確定結果，且將當前象素提供給轉換係數計算器720或者照原樣輸出當前象素。也就是，當確定當前象素為將被調節的象素時，開關單元710通過將當前象素提供給轉換係數計算器720來容許當前象素被顏色調節。當確定當前象素不是將被調節的象素時，開關單元710通過照原樣輸出當前象素來阻止當前象素被顏色調節。
如果自開關單元710提供輸入象素，則當前象素被包含在預設的調節區內。因而，根據由調節區信息存儲單元530提供的調節區的變量集合，轉換係數計算器720使用等式7來計算在相關的調節區的當前象素的轉換係數。
坐標轉換器730接收由轉換係數計算器720計算的相關調節區內的當前象素的轉換係數和相關調節區的變量集合，並通過如等式8所示將當前象素的顏色坐標點P(x，y)轉換成顏色坐標點P′(x′，y′)，來調節當前象素的顏色。
依照本發明的實施例的用於調節圖像顏色的方法和裝置可以被彩色圖像處理設備如數字彩色TVs和數字靜照相機的製造商使用、以調節製造的產品的基本顏色再現特徵，並且可以被終端用戶使用、以在終端用戶購買產品後將顏色轉換成他(她)們喜愛的顏色。而且，依照本發明的實施例的用於調節圖像顏色的方法和裝置可被圖像編輯器所使用。
本發明也可被體現為在計算機可讀記錄介質上的計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質是任何數據存儲設備，其能夠存儲數據，之後該數據可被計算機系統讀取。計算機可讀記錄介質的例子包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-ROMs、磁帶、軟盤、光學數據存儲設備和載波(如通過網際網路的數據傳輸)。計算機可讀記錄介質也可以分布在與計算機系統連在一起的網絡上，從而計算機可讀代碼就以分布方式被存儲和執行。而且，屬於本發明所在領域的熟練程式設計師可以容易地解釋用於完成本發明的功能程序、代碼和代碼段。
如上所述，依照本發明的實施例，通過在顏色空間上將調節區設置為最能夠正確地表達由人們識別為單色的顏色範圍的橢圓且以改變橢圓的形心點的方式，即改變基準色和基準色要被調節成的目標色來執行顏色調節、提高了選擇將被調節的色區和調節水平的自由度。而且，由於在執行了顏色調節的圖像中沒有產生顏色空間的不連續性，故轉換的圖像是自然的。
儘管已經參考其示例的實施例示出且敘述了本發明，本領域技術人員可以理解，在不偏離由附屬權利要求所限定的本發明的精神和保護範圍的情況下，可以在形式上和細節上作出各種改變。
權利要求
1.一種在顏色空間上設置調節區的方法，包括在顏色空間內將基準色的坐標點設置為橢圓的形心點；形成包含基準色要被轉換成的目標色的坐標點的橢圓；和將橢圓設置為調節區。
2.如權利要求1所述的方法，其中由用戶調節基準色的坐標點、目標色的坐標點、橢圓的長軸長度、橢圓的短軸長度和橢圓的旋轉角。
3.一種調節圖像顏色的方法，包括(a)在顏色空間內設置至少一個形狀為橢圓的調節區；和(b)基於變量集合、將包含在調節區內的象素的顏色轉換為其他顏色。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述調節區是橢圓，在該橢圓中將基準色的坐標點設為橢圓的形心點，該橢圓包含基準色待轉換成的目標色的坐標點。
5.如權利要求3或4所述的方法，其中操作(a)包括(a1)設置基準色的坐標點、基準色待被轉換成的目標色的坐標點、橢圓的長軸長度和短軸長度以及橢圓的旋轉角；和(a2)將橢圓設置為調節區，該橢圓具有作為其形心的基準色的坐標點，且包含目標色的坐標點，該橢圓由橢圓的長軸長度、短軸長度和旋轉角形成且包含目標色的坐標點。
6.如權利要求5所述的方法，其中操作(a)還包括(a3)將自橢圓的旋轉角獲得的第一和第二變量、自橢圓的長軸長度和短軸長度獲得的第三和第四變量、基準色的坐標點和目標色的坐標點確定作為調節區的變量集合。
7.如權利要求6所述的方法，其中利用下述等式計算第一、第二、第三和第四變量m1＝cos(-θ)m2＝sin(-θ)f=1a2]]>g=1b2]]>其中，m1指示第一變量，m2指示第二變量，f指示第三變量，g指示第四變量，a指示橢圓的長軸長度，b指示橢圓的短軸長度，和θ指示橢圓的旋轉角。
8.如權利要求3或4所述的方法，其中為每個調節區確定變量集合，且將變量集合存儲成查找表格形式。
9.如權利要求3或4所述的方法，其中操作(b)包括(b1)在象素單元中，為每個調節區改變當前象素的顏色坐標點；(b2)通過利用當前象素的改變了的顏色坐標點，確定每個象素的顏色是否包含在調節區內；(b3)計算當前象素相對於包含該當前象素的調節區的轉換係數；和(b4)在包含當前象素的調節區內，利用轉換係數來轉換當前象素的顏色坐標點。
10.如權利要求9所述的方法，其中利用下述等式執行操作(b1)plxply=m1-m2m2-m1x-xry-yr=m1(x-xr)-m2(y-yr)m2(x-xr)+m1(y-yr)]]>其中，當a和b指示對應於預定的調節區的橢圓的長軸長度和短軸長度、θ指示橢圓的旋轉角、(plx，ply)指示改變了的顏色坐標點、(x，y)指示輸入象素的顏色坐標點和(xr，yr)指示基準色的坐標點時，m1＝cos(-θ)，m2＝sin(-θ)。
11.如權利要求9所述的方法，其中利用下述等式執行操作(b2)fplx2+gply21]]>其中，當a和b指示對應於預定的調節區的橢圓的長軸長度和短軸長度、θ指示橢圓的旋轉角和(plx，ply)指示改變了的顏色坐標點時，f＝1/a2，g＝1/b2。
12.如權利要求9所述的方法，其中利用下述等式執行操作(b3)B=plyplx]]>r=xc2+yc2=1+B2f+gB2]]>a=r-||P-R||r=r-(x-xr)2+(y-yr)2r]]>其中，B表示連接當前象素的顏色坐標點P(x，y)和橢圓的形心點的直線y＝Bx的斜度，r表示基準色R的坐標點(xr，yr)和在通過輸入象素P的顏色坐標點P(x，y)的直線上的調節區的輪廓邊界之間的距離，(xc，yc)表示直線y＝Bx和調節區的輪廓邊界之間的交點的坐標點，α指示轉換係數，且當a和b指示橢圓的長軸長度和短軸長度時，f＝1/a2，g＝1/b2。
13.如權利要求12所述的方法，其中當plx2＝0時，距離r被計算為r＝1/g，當ply2＝0時，距離r被計算為r＝1/f。
14.如權利要求9所述的方法，其中利用下述等式執行操作(b4)xy=xy+axr-xryr-yr]]>其中(x′，y′)指示作為顏色調節結果獲得的顏色坐標點，(x，y)指示當前象素的顏色坐標點，α指示轉換係數，(xr，yr)指示基準色坐標，及(xr′，yr′)指示目標色坐標。
15.如權利要求14所述的方法，其中在當前象素的顏色坐標點P(x，y)與基準顏色坐標點R(xr，yr)匹配時，將調節的顏色坐標(x′，y′)設為目標顏色坐標(xr′，yr′)。
16.如權利要求3或4所述的方法，其中為每個調節區分配優先權。
17.如權利要求16所述的方法，其中操作(b)包括(b1)在象素單元中為每個調節區改變當前象素的色坐標；(b2)通過使用當前象素的改變了的色坐標，確定每個象素的顏色是否包含在調節區內；(b3)計算當前象素相對於包含該當前象素的調節區的轉換係數；(b4)確定當前象素是否包含在多於一個的調節區內；和(b5)如果當前象素包含在多於一個的調節區內，則在具有最高優先權的調節區內通過為當前象素計算的轉換係數，來轉換當前象素的顏色坐標點。
18.如權利要求3或4所述的方法，其中為每個調節區分配權重。
19.如權利要求18所述的方法，其中操作(b)包括(b1)在象素單元中為每個調節區改變當前象素的色坐標；(b2)通過使用當前象素的改變了的色坐標，確定每個象素的顏色是否包含在調節區內；(b3)計算當前象素相對於包含該當前象素的調節區的轉換係數；(b4)確定當前象素是否包含在多於一個的調節區內；和(b5)如果當前象素包含在多於一個的調節區內，則利用為當前象素計算的轉換係數、來為每個調節區轉換當前象素的顏色坐標點，將權重乘以轉換了的顏色坐標點，且進行矢量和運算。
20.一種用於調節圖像顏色的裝置，包括用於在顏色空間內設置至少一個形狀為橢圓的調節區的器件；和用於基於變量集合、將包含在調節區內的象素的顏色轉換成其他顏色的器件。
21.如權利要求20所述的裝置，其中在所述調節區設置器件中，通過利用設置為橢圓的形心的基準色的坐標點、基準色要轉換成的目標色的坐標點、橢圓的長軸長度和短軸長度及橢圓的旋轉角來設置調節區。
22.如權利要求20所述的裝置，其中所述顏色轉換器件包括用於為每個調節區存儲變量集合的調節區信息存儲單元，該變量集合包括從橢圓的長軸長度和短軸長度及橢圓的旋轉角獲得的多個變量、基準顏色坐標點、目標顏色坐標點；調節對象確定器，用於通過判斷當前象素是否包含在調節區內來確定當前象素是否是待調節的象素；和顏色調節單元，用於如果確定當前象素包含在調節區內，則基於當前象素的顏色坐標點和相應的調節區的變量集合來執行顏色調節。
23.如權利要求20所述的裝置，其中所述顏色轉換器件計算當前象素相對包含該當前象素的調節區的轉換係數，且利用所計算的轉換係數將當前象素的顏色坐標點轉換成調節的顏色坐標點。
24.如權利要求20所述的裝置，其中在所述調節區設置器件中，為每個調節區分配優先權。
25.如權利要求24所述的裝置，其中如果當前象素包含在多於一個的調節區內，則所述顏色轉換器件在具有最高優先權的調節區內通過為當前象素計算的轉換係數來轉換當前象素的顏色坐標點。
26.如權利要求20所述的裝置，其中在所述調節區設置器件中，為每個調節區分配權重。
27.如權利要求26所述的裝置，其中在所述顏色轉換器件中，如果當前象素包含在多於一個的調節區內，則利用為當前象素計算的轉換係數為每個調節區轉換當前象素的顏色坐標點，將重量乘以轉換的顏色坐標點，且進行矢量和運算。
全文摘要
提供一種用於調節圖像顏色的方法和裝置。該裝置包括用於在顏色空間內設置形狀為橢圓的至少一個調節區的單元；和用於基於變量集合將包含在調節區內的象素的顏色轉換為其他顏色的單元。
文檔編號H04N1/62GK1604657SQ200410088260
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月1日 優先權日2003年9月1日
發明者樸鬥植, 金昌容, 許永植, 李皓榮, 玉賢旭 申請人:三星電子株式會社