色度信號處理方法
2023-06-07 03:12:56 1
專利名稱：色度信號處理方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術，特別涉及一種對圖像信號的色度信號進行 增強處理的方法。
背景技術：
一般圖像的顯示，YUV格式或RGB格式的圖像信號通過顯示系統中的 CPU對圖像信號處理後，將處理後的上屏信號送到顯示屏上。原始圖像經 CPU的色度處理後，輸出圖像的色彩處理方面無法完全還原圖像的本來面 貌，層次感不強。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種圖像的色度處理方法，能提升圖 像色彩純度，增強圖像色彩的明亮程度。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案是色度信號處理方法，
包括以下步驟
a、 計算輸入原始圖像各像素點的色彩相位角與色飽和度；
b、 判斷像素點是否在增強區域內，如是，進入步驟C;如否，進入步
驟e;
C、對像素點的色彩相位角進行色相增強調整；所述色相增強調整為 把偏離標準色的相位角修正到標準色相位角，進入步驟d;
d、 對像素點的色飽和度進行色飽和度增強調整；
e、 保存該像素點的色度信號，判斷是否處理完畢當前幀內所有的像素， 如是，輸出圖像；如否處理下一個像素點，回到步驟b。
所述增強區域包括
紅色增強區域以色彩相位角103°為中心，正負偏移7.2。的區域內； 綠色增強區域以色彩相位角241。為中心，正負偏移7.2。的區域內； 藍色增強區域以色彩相位角347。為中心，正負偏移7.2。的區域內； 膚色增強區域以色彩相位角180。為中心，正負偏移7.2。的區域內； 黃色增強區域以色彩相位角167。為中心，正負偏移7.2。的區域內； 紫色增強區域以色彩相位角61。為中心，正負偏移7.2。的區域內；
青色增強區域以色彩相位角283。為中心，正負偏移7.2。的區域內。
本發明的有益效果是提高圖像層次感、使畫面更加生動真實。
以下結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
圖1為色度空間示意圖2為實施例進行色度信號處理的系統示意圖3為實施例色度信號處理的流程圖。
具體實施例方式
色度信號包括色彩信號(即色相信號)與色飽和度信號。YUV格式信號 的色彩信號用角度來表示，即一個像素點的色彩相位角通過tan—1 (U/V)表 示。YUV格式信號中一個像素點的色飽和度為(U2 + V2)1/2。
對輸入圖像信號的色相與色飽和度的增強處理在UV色空間上劃分出 需增強的色域空間，對落入上述的色域空間的像素點單獨進行處理，每個 像素點可以通過調節它的UV坐標的角度和幅度來改變它的色相和色飽和 度。
UV色度空間如圖1所示，光學三基色為紅色、綠色、藍色；三補色為 黃色、紫色、青色。標準紅色的色彩相位角為103° ，標準綠色的色彩相位 角241° ,標準藍色的色彩相位角347° ，標準膚色的色彩相位角180° ， 標準黃色的色彩相位角167° ，標準紫色的色彩相位角61° ，標準青色的 色彩相位角283° 。
1. 色相信號的處理
在色相信號的處理中，由於人眼對紅色、綠色、藍色與膚色特別敏感， 而膚色與黃色比較接近，也可以只對紅色、綠色、藍色、膚色、黃色進行 色相與色度的增強處理。標準色彩的相位角為該色彩增強區的中心相位角。 落入該增強區域內的像素點的相位角重新調整為該區域的中心相位角。
在Matlab的實際驗證中，需要進行從0。 一360°到0 — 1區間的量化。 考慮到人眼的識別能力，即對於角度2%的變化不能識別，所以偏差角度最 大可以為7.2。(即360° *2%=7.2°)。
2. 色飽和度信號的處理
為了保證增強後的圖像色彩更加分明，對色飽和度分量進行了分段線 性增強調整，以擴大色彩變化的動態範圍，使圖像色彩更加鮮明。
經過色相信號的判斷後，對選定的色域同時進行色飽和度的提升，即對於所選擇區域，在YUV空間分別對調整後的U、 V信號進行相應的擴展， 使得色彩值更接近於標準色所在區域，使得色彩更加純正，顏色更加鮮豔。 實施例如圖2所示，顯示系統包括CPU、色域空間增強模塊、顯示屏，CPU通 過色域空間增強模塊與顯示屏相連。色域空間增強模塊接受輸入信號為TTL電平，而從CPU輸出的信號為 LVDS差分信號。在CPU與色域空間增強模塊之間設置有LVDS/TTL轉換器； 如顯示屏接口為TTL電平接口，則色域空間增強模塊與顯示屏直接相連。 但目前的等離子、液晶顯示屏的圖像信號輸入接口一般為LVDS接口，所以 在色域空間增強模塊與顯示屏之間還連接有TTL/LVDS轉換器。如輸入色域空間增強模塊的原始圖像信號為RGB格式，則需轉換為YUV 格式信號再進行處理。色域空間增強模塊將圖像緩存後的像素點逐點處理，首先對圖像進行 色彩空間的轉化，進行亮色分離，然後對色相信號進行處理，提升圖像的 色彩純度，對色飽和度信號進行處理，增強圖像色彩的明亮程度。然後YUV 到RGB轉化輸出。本實施例對三基色、三補色與膚色分別進行了色相與色度的提升，處 理流程如圖3所示1.色相信號的處理通過相位檢測器檢測輸入原始圖像各像素點的色彩相位角，為了達到 增強色彩的目的，本實施例將實際檢測範圍為標準角度正負偏差5。的範 圍。定義設置參數如下紅色增強區域為(98° ，108° :);綠色增強區域為(236°，246°);藍色增強區域為(242°，252。);膚色增強區域為(175。，185°);黃色增強區域為(1620，172°);黃色增強區域為(56。，66° );青色增強區域為(278°，2880)。這樣，只要是落入某增強區域內的像素點的色彩相位角就增強為該增強區域的標準色的色彩相位角。如一像素點的色彩相位角為100° ，落入紅 色增強區域，那麼該像素點的色彩相位角增強後為103° (標準紅色的色彩 相位角)。在設計中，考慮到這樣的處理可能導致大的色彩偏差，比如低對比度 細節的合併，平滑區域出現紋波等，因此只針對高飽和度色彩值進行了矯 正，如果對全彩色進行校正，算法需進行修正，改為H—targe (i， j) = 6 + H—scale*(H(i, j)— 0 )其中，H(i, j)為i行j列的像素點原始的彩色相位角值，e為該增強 區域的標準色的相位角(中心相位角)；H—targe (i， j)為i行j列的像素 點增強後的彩色相位角值；H(i，j)=tan-1 (U/V); H—scale為彩色相位角 調整係數，取值在0到1之間，值越小調整效果越明顯。本實施例中將H_SCale設置為0.5,因為在晶片中不可能存儲小數， 因此實際對應的寄存器值為0. 5* 255 = 127。 (H—scale範圍是0-1，是算 法方面的，為了方便處理。但是在晶片設計中還是採用的從0到255的範 圍)。本領域技術人員完全可以根據上述說明與實際情況的結合，對H—scale 進行調整。2.色飽和度信號的處理在具體算法上，表現為S (i， j) =(U2 (i， j) + V2 (i， j) )1/2其中，S (i， j)為原始圖像第i行j列的色飽和度值，而要使圖像的 色彩更加鮮明和純正，需要提升圖像的色飽和度值。所以需要在圖像的坐 標軸上向外擴展圖像的U、 V色差信號。在實現上，設定了擴展程度係數，可以根據實際圖像進行調整。當然， 在今後的應用中，還可以考慮增加選擇的區域和擴展色域的增強範圍，這 樣可以使得整體圖像的色彩都得到提升，真正還原自然界的圖像的原始色 彩。下面是對色飽和度算法的重新整理補充部分。對分布在需要提升的色飽和度的增強區域內的像素點，重新計算該像 素點的色飽和度值。7個增強區域都有一個用戶可以設定的色飽和度目標值A (可根據實際
效果調整)，同時還有設置有一個範圍值delta。本實施例中，delta設置 為A/2; A設置為240 * 1.414 (實際寄存器值)。對於分布在[A-delta， A]的增強區域的像素點按照下面的公式計算提 升後的色飽和度，然後可以計算出提升比例，對U、 V值做同樣的提升。S一targe (i， j) = S (i， j) + V—scale *( S(i， j) - S)S(i， j)為第i行j列像素點的原始色飽和度，S—targe (i， j)為第i 行j列的像素點提升後的色飽和度，S為用戶設定的色飽和度目標值，在此 設置S為240 * 1. 414， V—scale範圍是0-255，其中V—scale分別對應 著7個UV的值，用戶可以設定的，可以根據實際情況進行調整。在此設置 V—scale為O. 5 (對應的晶片寄存器值為255 * 0. 5 = 127)。經過上面的處理後YUV的值都是處理過的已知參數，進行YUV到RGB 色空間轉換。重新調整後的像素點與沒有落在增強區域的未處理的像素點一起經像 素矩陣統一處理後緩存輸出，經TTL/LVDS轉換器顯示到顯示屏上。
權利要求
1、 色度信號處理方法，其特徵在於，包括以下步驟a、 計算輸入原始圖像各像素點的色彩相位角與色飽和度；b、 判斷像素點是否在增強區域內，如是，進入步驟C;如否，進入步驟e;C、對像素點的色彩相位角進行色相增強調整；所述色相增強調整為 把偏離標準色相位角修正到標準色相位角；d、 對像素點的色飽和度進行色飽和度增強調整；e、 保存該像素點的信號，判斷是否處理完畢當前幀內所有的像素，如 是，輸出圖像；如否處理下一個像素點，回到步驟b。
2、 如權利要求1所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述增強區 域包括紅色增強區域以色彩相位角103。為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內；綠色增強區域以色彩相位角241°為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內；藍色增強區域以色彩相位角347°為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內；膚色增強區域以色彩相位角180°為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內；黃色增強區域以色彩相位角167。為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內。
3、 如權利要求2所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述增強區 域還包括紫色增強區域以色彩相位角61°為中心，正負偏移值為7.2°的區 域內；青色增強區域以色彩相位角283。為中心，正負偏移值為7.2。的區 域內。
4、 如權利要求2或3所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述正 負偏移值為5。。
5、 如權利要求4所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述色相增 強調整所採用的算法為formula see original document page 3H(i, j)為第i行j列的像素點原始的彩色相位角值，e為該增強區域 的標準色的相位角；H—targe (i， j)為第i行j列像素點增強後的彩色相位 角值；H—scale為彩色相位角調整係數，取值在0到1之間。
6、 如權利要求5所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述色飽和 度增強調整所採用的算法為formula see original document page 3S(i， j)為第i行j列像素點的原始色飽和度，S_targe (i， j)為第i行j列的像素點提升後的色飽和度，S為用戶設定的色飽和度目標值，V_scale範圍是0-255。
7、 如權利要求1、 2或3所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所 述色相增強調整所採用的算法為 formula see original document page 3H(i， j)為第i行j列的像素點原始的彩色相位角值，e為該增強區域 的標準色的相位角；H—targe (i, j)為第i行j列像素點增強後的彩色相位 角值；H—scale為彩色相位角調整係數，取值在O到l之間。
8、 如權利要求7所述的色度信號處理方法，其特徵在於，所述色飽和 度增強調整所採用的算法為formula see original document page 3S(i， j)為第i行j列像素點的原始色飽和度，S—targe (i， j)為第i行j列的像素點提升後的色飽和度，S為用戶設定的色飽和度目標值，V—scale範圍是0-255。
全文摘要
色度信號處理方法，涉及圖像處理技術，特別涉及一種對圖像信號的色度信號進行增強處理的方法。本發明公開了一種圖像的色度處理方法，能提升圖像色彩純度，增強圖像色彩的明亮程度。本發明的色度信號處理方法，包括以下步驟a.計算輸入原始圖像各像素點的色彩相位角與色飽和度；b.判斷像素點是否在增強區域內，如是，進入步驟c；如否，進入步驟e；c.對像素點的色彩相位角進行色相增強調整後進入步驟d；d.對像素點的色飽和度進行色飽和度增強調整；e.保存該像素點的色度信號，判斷是否處理完畢，如是，輸出圖像；如否，處理下一個像素點，回到步驟b。本發明的有益效果是提高圖像層次感、使畫面更加生動真實。
文檔編號H04N9/64GK101123733SQ20071010072
公開日2008年2月13日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者結 盧, 吳久清, 張俊喜, 蘇榮強 申請人:四川長虹電器股份有限公司