一種色彩空間三維顯示方法
2023-07-06 03:28:26 2
專利名稱：一種色彩空間三維顯示方法
技術領域：
本發明涉及圖像、視頻處理技術領域，尤其涉及ー種色彩空間三維顯示方法。
背景技術：
RGB(紅、緑、藍)色彩空間是計算機中常見的色彩空間，它通過紅、綠、藍三基色的相加來產生其他的顔色。其中RGB24使用24比特位表示一個像素點的色彩，紅、綠、藍各佔8位，可以得到256*256*256種顏色。YUV色彩空間被歐洲電視系統所採用的ー種顏色編碼方法。其中"Y "表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰階值；而"U "和"V "表示的則是色度(Chrominance或ChiOma)。彩色電視採用YUV空間正是為了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機 的兼容問題，使黒白電視機也能接收彩色電視信號。我們經常提出的YUV又稱為YCbCr，YCbCr則是在世界數字組織視頻標準研製過程中作為ITU-R BT1601建議的一部分。HSL色彩空間是Tektronic公司提出的一種顏色系統。其中"H "表示色彩或者色調(Hue)、" S "表示色飽和度(Saturation)、" L "表示亮度(Lightness)。HSL色彩空間與人類的視覺感知系統比較吻合，在エ業界尤其是人工智慧、影視、藝術創作等方面得到廣泛應用。圖像色彩示波器的出現，是人們期望一種直觀描述圖像顔色信息的基本訴求的產物。傳統的矢量示波器只能描述色彩空間中的ー個或者兩個分量的信息，原因就是矢量示波器是ニ維圖形，通常ニ維圖形只能建立數學坐標系中的兩個軸。比如，UV矢量圖只能描述YUV色彩空間中的'U'ンV'兩路色差信息；Y波形圖只能描述YUV色彩空間中的'V亮度信息；RGB隊列示波器只能描述RGB色彩空間中的某一個顏色通道的統計信息。因此，傳統的示波器雖然能從各個方面顯示出圖像中的顔色信息，但是不能直觀顯示圖像中真實顏色分布情況，不能同時描述色彩空間中每ー種分量上圖像顏色的分布情況。
發明內容
本發明提出的ー種色彩空間的三維顯示方法，能直觀描述圖像中顔色信息在不同色彩空間的分布情況而不是選擇性的呈現色彩空間中的ー種或兩種分量信息。為達到上述目的，採用如下的技術方案ー種色彩空間三維顯示方法，包括以下步驟獲取原始圖像；根據所述原始圖像的像素採集數縮放所述原始圖像，得到縮略圖像；根據所述縮略圖像識別出對應的色彩空間；判斷所述縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間是否一致，如果一致，根據所述縮略圖像的色彩空間建立所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型，
如果不一致，轉化縮略圖像的色彩空間到目標圖像的色彩空間後，根據所述目標圖像的色彩空間建立所述目標圖像對應的三維色彩空間模型；計算所述縮略圖像中的像素點在所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或目標圖像對應的三維色彩空間模型中對應的坐標位置及顔色值；根據所述坐標位置及顏色值對所述縮略圖像進行渲染並顯示。所述色彩空間的類型包括RGB色彩空間、HSL色彩空間或YUV色彩空間。計算所述縮略圖像中的像素點在所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中對應的坐標位置及顏色值的步驟包括將對計算所得的坐標位置及顏色值合併為採用點元結構描述。根據所述坐標位置及顔色值對縮略圖像進行渲染並顯示的步驟包括渲染所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中所有的點元， 把所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中的坐標投影到ニ維圖像中。本發明提供了ー種色彩空間三維顯示方法，是建立在三維空間的數學模型，能用笛卡爾坐標系中的坐標分量分別表示色彩空間中三種色彩分量。首先，建立恰當的數學模型，把色彩空間對應到笛卡爾坐標系中；然後，渲染三維空間，把三維坐標系投影到ニ維圖像中；最後，旋轉觀察點，從不同角度觀察色彩空間中的顔色分布情況。採用該技術方案可以真實反映圖像中像素點的色彩信息在色彩空間的分布情況，而不是僅僅描述圖像中顔色信息在色彩空間中的部分色彩分量上的分布狀況。本發明技術方案帶來的有益效果I、在一幅圖中就能直觀的顯示圖像中像素點在不同顔色空間中的分布情況，而不是相對於傳統示波器，至少兩副圖才能顯示象素點在顔色空間的分布情況。2、本發明的色彩空間三維顯示方法，不僅能反映像素點的分布信息，還能顯示像素點的相對關係信息，像素點的聚集密度反映出這種顏色的像素點的多少，像素點之間的相對位置反映了兩個像素點在的差異情況；而傳統的示波器，只能反應兩個軸上的像素分布情況，那麼，在另外ー個軸上表現出來的像素點相對位置信息就丟失了。3、在非線性編輯領域，可以減少示波器的數量，節省有限的屏幕空間；或者同時顯示不同顔色空間的分布情況，方便用戶的操作。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明ー種色彩空間三維顯示方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明提供了ー種色彩空間三維顯示方法，如圖I所示其包括以下步驟步驟SlOl :獲取原始圖像數據；步驟S102 :根據所述原始圖像的像素採集數縮放所述原始圖像，得到縮略圖像；如果是標清圖像720x576，縮放因子為(8，8)，如果 是高清圖像1920x1080，縮放因子為(16，16);其中，縮放因子圖像的採樣密度，原圖像中8x8或者16x16的像素塊，在縮放之後的圖像中用一個像素點表示。步驟S103 :根據所述縮略圖像識別出對應的色彩空間；該色彩空間可以是YUV、RGB或者HSL，這裡說明一下，原始圖像經縮略後其色彩空間不變。步驟S104 :判斷縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間是否一致。色彩空間的三維展示中，原始圖像的色彩空間可以是任意的；同時用戶在使用三維示波器的時候，可以通過界面設置ー種色彩空間(即，目標圖像的色彩空間)，用戶期望在目標圖像的色彩空間中觀察圖像的色彩信息；所以，中間有個色彩空間轉化的過程；也就是說，三維示波器能展示用戶期望的這種色彩空間的顏色分布情況，而不在乎原始圖像的顏色空間。如果縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間不一致，將所述縮略圖像的色彩空間轉換為目標圖像的色彩空間。原始圖像一般是YUV圖像數據，如果需要顯示RGB或者HSL等其它色彩空間的統計信息，需要把縮放之後的圖像數據轉換成相關的RGB數據或者HSL圖像數據。步驟S105 :建立縮略圖像的色彩空間或目標圖像的色彩空間對應的三維色彩空間模型。如果縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間一致，根據縮略圖像的色彩空間建立所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型，如果縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間不一致，轉化縮略圖像的色彩空間到目標圖像的色彩空間後，根據所述目標圖像的色彩空間建立所述目標圖像對應的三維色彩空間模型。 建立YUV、RGB和HSL色彩空間所對應的三維色彩空間模型，具體如下RGB色彩空間的模型RGB模型時只腳坐標；X-軸——> R ；Y-軸——> G ;Ζ_軸——> B ;其中，RGB的取值範圍[-0.5,0. 5]；縮略圖中像素點的顏色值用表示，像素點RGB分量的比特位分別為〈Bits-r, Bits-g, Bits-b>,那麼，對應到RGB模型中的坐標點用〈r' , g' , h' >表示r' = r/(2*Bits_r)-O. 5g' = g/ (2*Bits_g)-O. 5b' = b/(2*Bits_b)—O. 5HSL色彩空間的模型HSL坐標系是極坐標系，H代表極角、S代表極半徑、L是垂直於極坐標平面的軸；H取值範圍
，S取值範圍[O，I]，L取值範圍[_0.5，0.5];縮略圖的HSL值用表示，對應到極坐標系模型中的HSL值為 ；h' = hs' =sI' = 1-0. 5其對應的直角坐標系表示如下，X軸一 >極半徑在極角為0°的軸上的投影場；Z軸ー>極半徑在極角為90°軸上的投影；Y軸ー>對應極坐標的L軸；極坐標為的像素點，在直角坐標系中的位置用〈X'，デ,Zi >表示，轉化關係如下X1 =S' *cos(h' ) -,Z1 =s' *sin (h; ) ，ず=I'
YUV色彩空間的模型YUV坐標系是直角坐標系-X-軸——> V值，Y-軸——> Y值，Z-軸——> U值；Y取值範圍[-0. 5,0. 5], V取值範圍[-0. 5,0. 5],U取值範圍[-0. 5，O. 5];縮略圖上的YUV顏色值用〈V，y, U〉表示，像素YUV分量的比特位數分別為〈Bits-y, Bits-u, Bits-v>,色彩對應到顏色空間的坐標點用〈V' ,y' ,u' >Y1 = v/ (2*Bits_v)-O. 5y' = y/ (2*Bits_y)-O. 5u' = u/(2*Bits_v)-O. 5步驟S106 :根據所述三維模型計算縮略圖像中的像素點的坐標以及顔色。獲取縮略圖中的像素點，計算出在相應色彩空間模型的坐標位置及其對應的顔色值，用〈〈X，1，Z>, >結構描述,稱這種結構描述的點為點元或者點精靈。步驟S107 :根據所述坐標位置及顏色值對所述縮略圖像進行渲染並顯示。利用顯卡(GPU)創建D3D設備，設置D3D設備需要的狀態以及參數信息，渲染三維空間中所有的點元，把三維坐標系投影到ニ維圖像中。渲染結果是從某ー個角度觀察三維模型中的所有點，會有前後的遮擋，導致觀察的結果特徵不是很明顯，我們通過提供旋轉、平移等操作，讓用戶可以通過滑鼠、鍵盤等輸入設備，調節模型的姿態，呈現出具有明顯特徵的顔色分布渲染結果。本發明提供了ー種色彩空間三維顯示方法，可以真實反映圖像中像素點的色彩信息在色彩空間的分布情況，而不是僅僅描述圖像中顔色信息在色彩空間中的部分色彩分量上的分布狀況。在RGB色彩空間，圖像像素RGB信息影射到RGB三維空間，能顯示出圖像RGB信息的分布情況，而不是傳統RGB示波器描述的R分量或者G分量或者B分量的分布情況。在YUV色彩空間中，把圖像的YUV信息影射到YUV三維空間中，能顯示出圖像中像素點在YUV空間的分布情況，而不是Y波形示波器中描述的圖像中不同'Y'亮度值的像素分布情況，也不是'U,，V'示波器描述的像素色差信息的分布情況。在HSL空間中，把圖像的HSL信息影射到HSL三維空間，能顯示圖像中不同HSL值上像素點的分布情況。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可以通過硬體實現，也可以可藉助軟體加必要的通用硬體平臺的方式來實現，基於這樣的理解，本發明的技術方案可以以軟體產品的形式體現出來，該軟體產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是⑶-R0M，U盤，移動硬碟等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。
總之，以上所述僅為本發明 的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種色彩空間三維顯示方法，其特徵在於，其包括以下步驟 獲取原始圖像； 根據所述原始圖像的像素採集數縮放所述原始圖像，得到縮略圖像； 根據所述縮略圖像識別出對應的色彩空間； 判斷所述縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間是否一致， 如果一致，根據所述縮略圖像的色彩空間建立所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型， 如果不一致，轉化縮略圖像的色彩空間到目標圖像的色彩空間後，根據所述目標圖像的色彩空間建立所述目標圖像對應的三維色彩空間模型； 計算所述縮略圖像中的像素點在所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中對應的坐標位置及顏色值； 根據所述坐標位置及顏色值對所述縮略圖像進行渲染並顯示。
2.如權利要求I所述的一種色彩空間三維顯示方法，其特徵在於， 所述色彩空間的類型包括=RGB色彩空間、HSL色彩空間或YUV色彩空間。
3.如權利要求I所述的一種色彩空間三維顯示方法，其特徵在於， 計算所述縮略圖像中的像素點在所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中對應的坐標位置及顏色值的步驟包括將對計算所得的坐標位置及顏色值合併為採用點元結構描述。
4.如權利要求3所述的一種色彩空間三維顯示方法，其特徵在於， 根據所述坐標位置及顏色值對縮略圖像進行渲染並顯示的步驟包括渲染所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中所有的點元，把所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型或所述目標圖像對應的三維色彩空間模型中的坐標投影到二維圖像中。
全文摘要
本發明公開了一種色彩空間三維顯示方法，包括獲取並縮放原始圖像，得到縮略圖像；判斷縮略圖像的色彩空間與目標圖像的色彩空間是否一致，如果一致，根據所述縮略圖像的色彩空間建立所述縮略圖像對應的三維色彩空間模型，如果不一致，轉化縮略圖像的色彩空間到目標圖像的色彩空間後，根據所述目標圖像的色彩空間建立所述目標圖像對應的三維色彩空間模型；計算所述縮略圖像中的像素點在三維色彩空間模型中對應的坐標位置及顏色值；根據所述坐標位置及顏色值對所述縮略圖像進行渲染並顯示。採用本發明的技術方案，能直觀描述圖像中顏色信息在不同色彩空間的分布情況而不是選擇性的呈現色彩空間中的一種或兩種分量信息。
文檔編號H04N9/64GK102752622SQ201110363138
公開日2012年10月24日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者劉小輝 申請人:新奧特(北京)視頻技術有限公司