圖象色彩調整方法
2023-04-24 19:24:31 1
專利名稱：圖象色彩調整方法
技術領域：
本發明涉及一種圖象色彩調整方法，且特別是涉及一種針對特定範圍的圖象色彩調整方法。
背景技術：
目前電視的傳輸信號多半採用Y(亮度)、C(色彩)分離的技術來傳輸，而上述的C信號是用來將色彩轉換成R-Y與B-Y，以代表色彩的色相(hue)與飽和度(saturation)，其中R與B分別為三原色的紅色與藍色信號。所以，傳統方法多半是在這樣的色彩模式(color model)之下做色相、飽和度和亮度對比的調整。
然而，傳統的方法有兩個問題。第一個是只能同時調整所有色彩，無法針對特定的色彩區域作調整。例如加強藍天白雲、綠葉、夕陽等特定色彩區域的飽和度，使畫面上顯示的圖象更為鮮豔動人，或是將偏紅或偏白的膚色調整回到正確的位置。第二個問題是，即使輸入源是數字的紅、綠、藍(簡稱為RGB)信號，也要先轉換到上述的Y、R-Y、B-Y模式，調整過後再轉回顯示用的RGB模式。這個轉換動作會增加電路的複雜度與成本。
美國專利第5060060號提出一種方法與裝置，可針對特定色彩區域做調整。方法是將色彩從RGB模式轉換到Y、R-Y、B-Y模式做第一次調整，然後再轉換到Y(亮度)、H(色相)、C(飽和度)模式做第二次調整。如果要將這個方法套用到電視機等顯示裝置上，一樣要將色彩轉換回顯示用的RGB模式。
美國專利第5585860號提出一種電路，是在Y、R-Y、B-Y模式下監測並調整膚色的區域。這個電路也有相同的問題，也就是必須將色彩在RGB模式與Y、R-Y、B-Y模式之間來迴轉換。
由以上說明可知，目前還沒有方法可以直接在RGB模式下調整特定區域的色彩。
發明內容
本發明的目的是提供一種圖象色彩調整方法，可以直接在RGB模式的特定調整範圍內調整圖象色彩，不需要經過色彩模式轉換，可降低相關電路的複雜度與成本。
本發明的另一目的是提供一種圖象色彩調整方法，可以在任意的色彩模式下，在特定的調整範圍內調整圖象色彩。調整的方式為位於調整範圍邊界的色彩不變，而距離邊界越遠的色彩調整幅度越大。如此可以使調整的邊界能漸進式變化，降低錯誤輪廓的發生。
為達成上述及其它目的，本發明提出一種圖象色彩調整方法，包括下列步驟首先，定義並選擇調整範圍，然後判斷色彩信號是否位於調整範圍之內。若色彩信號位於調整範圍之內，則直接調整色彩信號的紅、綠、藍灰度(gray scale)。
上述圖象色彩調整方法，在一實施例中，調整色彩信號的步驟還包括根據色彩信號與調整範圍邊界的距離，決定調整因子的數值大小。然後根據調整因子的數值，調整色彩信號的紅、綠、藍灰度。
上述圖象色彩調整方法，在一實施例中，調整範圍的邊界是由色彩信號的紅、綠、藍灰度所構成的至少一個不等式所界定。
上述圖象色彩調整方法，在一實施例中，調整因子為多個邊界因子的乘積，而且每一個邊界因子各自對應上述不等式中之一個。
上述圖象色彩調整方法，在一實施例中，邊界因子的數值大小是色彩信號與對應不等式所界定的邊界之間的距離的遞增函數。若色彩信號位於邊界上，則邊界因子的數值為0，而且邊界因子的數值上限為1。
上述圖象色彩調整方法，在一實施例中，根據調整因子的數值調整色彩信號的步驟還包括將色彩信號的紅、綠、藍灰度各自加上或乘上對應的增益值，其中每一個增益值是各自根據調整因子而決定。
從另一觀點來看，本發明另提出一種圖象色彩調整方法，包括下列步驟首先，定義並選擇調整範圍，然後判斷色彩信號是否位於調整範圍之內。若色彩信號位於調整範圍之內，則根據色彩信號與調整範圍邊界的距離，決定調整因子的數值大小。然後，根據調整因子的數值調整色彩信號。
依照本發明的較佳實施例所述，本發明的圖象色彩調整方法是直接在RGB模式的特定調整範圍內調整圖象色彩，因此不需要經過色彩模式轉換，可降低相關電路的複雜度與成本。
此外，本發明的另一種圖象色彩調整方法，是根據調整因子在特定的調整範圍內調整圖象色彩。而調整因子本身是色彩信號與調整範圍邊界的距離的遞增函數，若色彩信號位於邊界上，則調整因子的數值為0。所以能做到位於調整範圍邊界的色彩不變，而距離邊界越遠的色彩調整越完全，使調整的邊界能漸進式變化，降低錯誤輪廓的發生。
為讓本發明上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1為根據於本發明一實施例的圖象色彩調整方法所使用的色度圖。
圖2與圖3表示根據於本發明一實施例的圖象色彩調整方法如何調整色彩信號的紅色灰度。
圖4為根據於本發明一實施例的圖象色彩調整方法的流程圖。
主要元件標記說明1～6色度圖上的色彩區域PR紅色PG綠色PB藍色PY黃色
PM洋紅色PC青色PW白色405定義並選擇調整範圍410接收色彩信號420色彩信號位於調整範圍之內？430決定調整因子的數值大小440根據調整因子調整色彩信號450輸出調整後的色彩信號460直接輸出色彩信號，不予調整具體實施方式
以下說明是根據本發明一實施例的圖象色彩調整方法。在本實施例中，一張圖象是由多個像素(pixel)組成，而每個像素都有一個對應的色彩信號，以決定此像素的紅、綠、藍灰度。簡單地說，本實施例的圖象色彩調整方法，是先判斷像素的色彩信號是否位於特定的調整範圍之內。如果是，就根據色彩信號與調整範圍的邊界之間的距離，決定調整因子的數值大小。然後根據調整因子，調整色彩信號的紅、綠、藍灰度。
所以，首先要判斷色彩信號是否位於調整範圍之內。本實施例的調整範圍是定義於圖1當中的色度圖(chromaticity diagram)。在圖1當中，本實施例的顯示裝置的三原色紅、綠、藍分別標示為PR、PG、PB，這三點之間的三角形包含了上述顯示裝置能顯示的所有色彩。黃色(yellow)、洋紅色(magenta)、青色(cyan)在三角形的三邊上分別標示為PY、PM、PC。PR、PC之間，PG、PM之間以及PB、PY之間的三條直線將三角形劃分為六個色彩區域，分別標示為1到6。而位於三角形之內，色彩區域1～6的共同頂點是白色PW。下面的表1是色彩區域1～6的定義。
表1，色度圖中的色彩區域定義
本實施例是以色彩區域1的膚色區域做為調整範圍。以R、G、B分別代表某個像素的色彩信號的紅、綠、藍灰度，只要滿足R＞G＞B，這個色彩信號就位於本實施例的調整範圍之內。不等式R＞G＞B可以拆解為R＞G與G＞B。在圖1的色度圖當中，色彩區域1就是位於PY與PB之間的直線(表示R＝G)右邊，以及PR與PC之間的直線(表示G＝B)之上。
在調整範圍的判斷之後，下一步是決定調整因子的數值大小。在本實施例中，調整因子是兩個邊界因子Y_Gain與M_Gain的乘積，邊界因子Y_Gain對應於PY與PB之間的直線，而邊界因子M_Gain則對應於PR與PC之間的直線。邊界因子Y_Gain的數值大小是色彩信號與PY與PB之間的直線的距離的遞增函數，同理，邊界因子M_Gain的數值大小是色彩信號與PR與PC之間的直線的距離的遞增函數。下面的表2和表3分別是Y_Gain與M_Gain的定義。
表2，邊界因子Y_Gain的數值定義
表3，邊界因子M_Gain的數值定義
決定了調整因子之後，接下來就是根據調整因子調整色彩信號。假設輸入的色彩信號的紅、綠、藍灰度各為Rin、Gin、Bin，調整過後的紅、綠、藍灰度各為Rout、Gout、Bout，本實施例使用下列的調整公式。
Rout＝Rin+Y_Gain*M_Gain*R_GainGout＝Gin+Y_Gain*M_Gain*G_GainBout＝Bin+Y_Gain*M_Gain*B_Gain其中Y_Gain*M_Gain就是本實施例的調整因子，而R_Gain、G_Gain、B_Gain分別是控制三原色灰度調整幅度的數值，可以是預設常數，也可以由使用者任意指定。R_Gain、G_Gain與B_Gain可以是正值，也可以是負值，也就是說，本實施例的色彩調整可以提高或降低各灰度。當然，本發明並不局限於上面的調整公式，舉例來說，下面是本發明另一實施例使用的調整公式。
Rout＝Rin*(1+Y_Gain*M_Gain*R_Gain)Gout＝Gin*(1+Y_Gain*M_Gain*G_Gain)Bout＝Bin*(1+Y_Gain*M_Gain*B_Gain)
在本發明的範圍中，可以使用更複雜的調整公式。例如，在本發明的另一個實施例中，R_Gain、G_Gain與B_Gain並非預設常數或使用者指定的數值，而是分別為Rin、Gin與Bin的函數。圖2就是表示本實施例中Rin與R_Gain的對應關係。圖2當中有三條函數曲線，使用者可以選擇任何一條。這是最適合人眼的對應函數，在中間的灰度有最大增益，而在兩邊極端的灰度沒有增益。如果採用最上面一條函數曲線，則Rin與Rout的對應關係就如圖3所顯示。要注意的是，圖3的對應關係並非直線，中間部分有稍微隆起，足夠使人眼看出調整後的差別。本發明並不局限於圖2當中的對應函數，只要使用者能接受，可以使用任意函數。
由之前的表2和表3可知，當色彩信號位於對應的調整範圍的邊界直線上，或很靠近對應的邊界直線時，邊界因子Y_Gain與M_Gain的數值都是0。當色彩信號離調整範圍的邊界越遠，邊界因子就越大，直到上限1為止。如此一來，會使邊界上的色彩信號不受調整影響，而離邊界越遠的色彩信號，調整就越完全，因此調整範圍的邊界能漸進式變化，以降低錯誤輪廓的發生。另外，本發明的邊界因子並不局限於表2和表3當中的遞增函數，例如可以細分為更多階級，或使用數值連續的遞增函數，使調整時的變化更細膩。
以下說明本實施例的詳細流程，圖4為根據於本實施例的圖象色彩調整方法的流程圖。首先，在步驟405定義並選擇調整範圍，在步驟410接收色彩信號。然後在步驟420判斷此色彩信號是否位於調整範圍之內。如果在調整範圍之外，就在步驟460直接輸出色彩信號，不予調整。
另一方面，如果色彩信號位於調整範圍之內，就在步驟430根據色彩信號與調整範圍的邊界的距離，決定調整因子的數值大小。然後在步驟440根據此調整因子，調整色彩信號的紅、綠、藍灰度。最後，在步驟450輸出調整後的色彩信號。
本發明並不局限於以上的實施例，例如，調整範圍可以是更複雜的形狀，可以用更多不等式界定。只要定義明確，足以判斷，調整範圍也可以是任意的形狀，例如由曲線界定。更進一步來說，調整範圍不一定要定義在如圖1的色度圖上，例如可以定義在RGB色彩模式所對應的三維坐標系統。只要將調整因子定義清楚，如同上面的實施例一樣根據邊界距離而變化，就可以達到正確的調整效果。
另外，本發明的圖象色彩調整方法並不局限於RGB色彩模式，也可以運用在其它色彩模式，例如YMC(黃色、洋紅色、青色)與HSV(色相、飽和度、亮度)模式。在本發明所屬領域技術人員，應該能根據以上的實施例，將本發明的圖象色彩調整方法套用在其它色彩模式，因此細節就不予贅述。
依照以上的實施例所述，本發明的圖象色彩調整方法是直接在RGB模式的特定調整範圍內調整圖象色彩，因此不需要經過色彩模式轉換，可降低相關電路的複雜度與成本。而且本發明的圖象色彩調整方法，是根據調整因子以調整圖象色彩。而調整因子本身是色彩信號與調整範圍邊界的距離的遞增函數，若色彩信號位於邊界上，則調整因子的數值為0。所以能做到位於調整範圍邊界的色彩不變，而距離邊界越遠的色彩調整越完全，使調整的邊界能漸進式變化，降低錯誤輪廓的發生。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許之更動與改進，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種圖象色彩調整方法，其特徵是包括下列步驟定義並選擇調整範圍；判斷色彩信號是否位於該調整範圍之內；以及若該色彩信號位於該調整範圍之內，則直接調整該色彩信號的紅、綠、藍灰度。
2.根據權利要求1所述的圖象色彩調整方法，其特徵是調整該色彩信號的步驟還包括根據該色彩信號與該調整範圍邊界的距離，決定調整因子的數值大小；以及根據該調整因子的數值，調整該色彩信號的紅、綠、藍灰度。
3.根據權利要求2所述的圖象色彩調整方法，其特徵是還包括接收該色彩信號；以及輸出調整後的該色彩信號。
4.根據權利要求3所述的圖象色彩調整方法，其特徵是還包括若該色彩信號位於該調整範圍之外，則直接輸出該色彩信號，不予調整。
5.根據權利要求2所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該調整範圍的邊界是由該色彩信號的紅、綠、藍灰度所構成的至少一個不等式所界定。
6.根據權利要求5所述的圖象色彩調整方法，其特徵是若該色彩信號滿足R＞G＞B，則該色彩信號位於該調整範圍之內，其中R、G、B分別為該色彩信號的紅、綠、藍灰度。
7.根據權利要求5所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該調整因子為多個邊界因子的乘積，而且每一個該邊界因子各自對應上述不等式中之一個。
8.根據權利要求7所述的圖象色彩調整方法，其特徵是每一個該邊界因子的數值大小是根據該色彩信號與該邊界因子所對應的該不等式所界定的邊界之間的距離而定。
9.根據權利要求8所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該邊界因子的數值大小是該色彩信號與該不等式所界定的邊界之間的距離的遞增函數。
10.根據權利要求9所述的圖象色彩調整方法，其特徵是若該色彩信號位於該不等式所界定的邊界上，則該邊界因子的數值為0。
11.根據權利要求9所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該邊界因子的數值上限為1。
12.根據權利要求2所述的圖象色彩調整方法，其特徵是根據該調整因子的數值調整該色彩信號的步驟還包括將該色彩信號的紅、綠、藍灰度各自加上對應的增益值，其中每一個該增益值是各自根據該調整因子而決定。
13.根據權利要求2所述的圖象色彩調整方法，其特徵是根據該調整因子的數值調整該色彩信號的步驟還包括將該色彩信號的紅、綠、藍灰度各自乘上對應的增益值，其中每一個該增益值是各自根據該調整因子而決定。
14.一種圖象色彩調整方法，其特徵是包括下列步驟定義並選擇調整範圍；判斷色彩信號是否位於該調整範圍之內；若該色彩信號位於該調整範圍之內，則根據該色彩信號與該調整範圍邊界的距離，決定調整因子的數值大小；以及根據該調整因子的數值，調整該色彩信號。
15.根據權利要求14所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該調整範圍的邊界是由至少一個不等式所界定。
16.根據權利要求15所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該調整因子為多個邊界因子的乘積，而且每一個該邊界因子各自對應上述不等式中之一個。
17.根據權利要求16所述的圖象色彩調整方法，其特徵是每一個該邊界因子的數值大小是根據該色彩信號與該邊界因子所對應的該不等式所界定的邊界之間的距離而定。
18.根據權利要求17所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該邊界因子的數值大小是該色彩信號與該不等式所界定的邊界之間的距離的遞增函數。
19.根據權利要求18所述的圖象色彩調整方法，其特徵是若該色彩信號位於該不等式所界定的邊界上，則該邊界因子的數值為0。
20.根據權利要求18所述的圖象色彩調整方法，其特徵是該邊界因子的數值上限為1。
全文摘要
一種圖象色彩調整方法，可以直接在RGB模式的特定調整範圍內調整圖象色彩，不需要經過色彩模式轉換，而且能使調整的邊界作漸進式變化，降低錯誤輪廓的發生。此方法包括下列步驟判斷色彩信號是否位於調整範圍之內。若色彩信號位於調整範圍之內，則根據色彩信號與調整範圍的邊界的距離，決定調整因子的數值大小。然後根據調整因子，調整色彩信號的紅、綠、藍灰度。
文檔編號H04N9/68GK1878316SQ20051007519
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月10日 優先權日2005年6月10日
發明者林享曇, 李育儒 申請人:中華映管股份有限公司