彩色補償的裝置和方法
2023-12-02 05:00:01
專利名稱：彩色補償的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色補償的裝置和方法，具體涉及一種能夠當所表示的彩色在顯示裝置上顯示時失真的時候彩色補償為所期望的顏色的彩色補償裝置和方法。
背景技術：
經常，在顯示裝置上顯示的彩色在圖像信號傳輸期間或由於照相機拍攝的外部光的影響而失真。尤其是在失真的彩色在視覺上可以感知時，例如人的皮膚的顏色(膚色)的情況，需要補償彩色。
彩色補償的裝置和方法一般在彩色失真的情況下將輸入圖像補償為儘可能與原始彩色相近。圖1是示出傳統彩色補償方法、特別是補償膚色的方法的一個示例。參考圖1，建立了彩色偏好軸A。彩色偏好軸A是用於補償膚色的參考。在圖1中，在YUV彩色空間中示出了偏好軸A。在建立偏好軸A之後，通過將在與偏好軸A接近的某個區域(圖1中具有斜線的區域)中現有的彩色移動到偏好軸A來執行映射以便具有偏好軸A的色值。如圖所示，偏好軸A具有123度或117度的角度。由菲利普半導體公司製造的TDA9178晶片就使用了這種方法的一個示例。
另一種補償方法是首先檢測在整個圖像中的膚色區域，然後跳過對所檢測區域的彩色增強。但是，上述彩色補償的裝置和方法有一個問題，即彩色補償的結果在視覺上不令人滿意，因為它將特定區域的彩色移動到一個被建立的偏好軸A的色值而未考慮人們的偏好，或者它未對諸如膚色的特定區域執行彩色增強。而且，由於所述方法僅僅補償了色調，不可能正確地補償彩色的色度或亮度。
發明內容
本發明一個方面是提供一種能夠當在顯示裝置上顯示彩色失真時根據人們的彩色偏好來補償色度、色調和亮度的彩色補償裝置和方法。
本發明的其他方面和/或優點將在後面的說明中部分給出，並且可以在所述說明中部分地顯而易見，或者可以通過本發明的實踐而學習。
可以通過提供按照本發明的一個方面的彩色補償裝置來實現本發明的上述和/或其他方面，所述裝置包括色度偏差產生單元，根據輸入色度信號和預定第一參考值來計算色度偏差；色調偏差產生單元，根據輸入的色調信號和預定第二參考值來計算色調偏差；亮度偏差產生單元，根據輸入的亮度信號和預定第三參考值來計算亮度偏差；膚色映射函數產生單元，在根據所計算的色度偏差、所計算的色調偏差和所計算的亮度偏差而獨立地補償輸入的色度、色調和亮度信號之後輸出校正的色度信號、校正的色調信號和校正的亮度信號。
優選的但不要求的是，所述裝置還包括色空間轉換單元，轉換在色空間中的輸入圖像的彩色信號，以便計算輸入色度信號、輸入色調信號和輸入亮度信號，並且向色度偏差產生單元、色調偏差產生單元和亮度偏差產生單元發送所計算的色度、色調和亮度信號。
可取的但不要求的是，根據在統計地處理了通過實驗獲得的數據之後收集的經驗數據來提供第一、第二和第三參考值。
推薦的但不要求的是，根據在輸入色度信號和第一參考值之間的差來計算色度偏差，膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入色度信號和色度偏差求和而補償的校正色度信號。
優選的但不要求的是，根據在輸入的色調信號和第二參考值之間的差來計算色調偏差，膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入色調信號和色調偏差求和而補償的校正色調信號。
而且，可取但不要求的是，根據在輸入的亮度信號和第三參考值之間的差來計算亮度偏差，膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入亮度信號和亮度偏差求和而補償的校正亮度信號。
按照本發明的另一個方面，一種彩色補償方法包括步驟根據輸入的色度信號和預定的第一參考值來計算色度偏差；根據輸入的色調信號和預定的第二參考值來計算色度偏差；根據輸入的亮度信號和預定的第三參考值來計算亮度偏差；輸出在根據色度偏差、色度偏差和亮度偏差而獨立地補償輸入的色度、色調和亮度信號之後產生的補償的色度信號、補償的色度信號和補償的亮度信號。
可取但不要求的是，所述方法還包括步驟轉換在色空間中的輸入信號的彩色信號以計算色度信號、色調信號和亮度信號；獨立地發送所計算的色度、色調和亮度信號作為用於計算色度偏差、色調偏差和亮度偏差的輸入信號。
優選但不要求的是，根據在統計地處理了通過實驗獲得的數據之後收集的經驗數據來提供第一、第二和第三參考值。
可取但不要求的是，根據在色度信號和第一參考值之間的差來計算色度偏差，並且輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號包括對輸入色度信號和色度偏差求和以輸出補償的色度信號。
推薦但不要求的是，根據在輸入的色調信號和第二參考值之間的差來計算色調偏差，並且輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號包括對輸入色調信號和色調偏差求和以輸出補償的色調信號。
優選但不要求的是，根據在輸入的亮度信號和第三參考值之間的差來計算亮度偏差，並且輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號包括對輸入亮度信號和亮度偏差求和以輸出補償的亮度信號。
通過參照
本發明的實施例，本發明的上述和/或其他目的和特點將會變得更加清楚和更為容易理解，其中圖1示出了傳統的彩色補償方法；圖2是示出了按照本發明的一個實施例的彩色補償裝置的方框圖；圖3是示出圖2的彩色補償裝置的操作方法的一個實施例的流程圖；圖4和5是示出以YCbCr色空間表達的人們喜好的膚色區域的視圖；圖6是示出用於計算色偏差的色偏差函數的圖。
具體實施例方式
現在詳細說明本發明的當前實施例，其示例在附圖中示出，其中在全部附圖中類似的附圖標號表示類似的元件。下面說明實施例，以便參照
本發明。
圖2是示出按照本發明的一個實施例的彩色補償裝置的方框圖，所述裝置能夠補償膚色。參見圖2，所述裝置包括色空間轉換單元100、色度偏差函數產生單元110、色調偏差函數產生單元120、亮度偏差函數產生單元130和膚色映射函數產生單元140。色空間轉換單元100轉換輸入圖像的彩色信號並輸出色調信號、色度信號和亮度信號。色度偏差函數產生單元110計算色度偏差。色調偏差函數產生單元120計算色調偏差。另外，亮度偏差函數產生單元130產生亮度偏差。膚色映射函數產生單元140根據所計算的色度偏差、色調偏差和亮度偏差來補償原始的色度信號、色調信號和亮度信號。
圖3是示出了圖2的彩色補償裝置的餓操作方法的流程圖。參見圖3，色空間轉換單元100從輸入圖像的彩色信號來計算原始的色度信號、原始的色調信號和原始的亮度信號(S200)。輸入圖像的彩色信號可以按照環境具有各種彩色空間，例如RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS。通過利用適當的數學表達式，這些彩色信號被轉換為原始的色度信號、原始的色調信號和原始的亮度信號。
在色空間轉換單元100計算的原始的色度信號、原始的色調信號和原始的亮度信號被獨立地發送到色度偏差函數產生單元110、色調偏差函數產生單元120和亮度偏差函數產生單元130。色度偏差函數產生單元110根據所發送的色度信號和第一參考值來計算色度偏差。色調偏差函數產生單元120根據所發送的色調信號和第二參考值來計算色調偏差。亮度偏差函數產生單元130根據所發送的亮度信號和第三參考值來計算亮度偏差(S210)。
按照本發明的一個實施例，通過下面的方法來確定用於計算色度偏差、色調偏差和亮度偏差的第一、第二和第三參考值。在膚色的情況下，按照類型來對膚色進行分類。色度、色調和亮度相對於每個類型的顏色來改變。利用實驗數據來確定人最偏好的膚色。對於實踐的客觀結果，應當在相同的環境和條件下操作實驗。通過這些實驗，可以獲得人們偏好的色度、色調和亮度數據，說明諸如類型的因素。
表1是按照校準的CRT顯示器和ITU-R(ITU無線通信部分)BT709 YcbCr編碼的sRGBd觀察條件的實驗數據。
表1
參見表1，人們偏好的膚色幾乎是與理想的膚色相同的。但是，當優選的膚色與使用2δ的統計範圍相比較時，色度提高了0.01，色調在紅色方向上移動了10°。
圖4和5示出了在YCbCr色空間中表達的、基於表1的人們偏好的膚色的區域的視圖。圖4示出了在Cb-Cr平面上的區域，圖5示出了在Y-Cb平面上的區域。作為參考，例如利用下面的數學表達式1，CbCr色空間可以被表達為YCH色空間的極座標。
數學表達式1C=Cb2+Cr2]]>H=tan-1CbCr]]>因此，當以表1給出Y、Cb、Cr、C和H的值時，可以繪出圖4和圖5的區域。在圖4和5中，與所述區域接近的箭頭示出了將在所述區域附近的值映射到所述區域中。換句話說，可以通過將在人們偏好的膚色的區域附近的顏色映射到所述區域中來補償所述顏色。
圖6是示出了用於計算色調偏差的色調偏差函數的圖。軸X是色調值，軸T是相對於每個色值的色調偏差Δ。在圖6中，m是平均值，rmin是實際圖像的膚色範圍的最小值，rmax是實際圖像的膚色範圍的最大值。當色值在m-δ，m+δ的範圍內時，它是人們偏好的膚色的區域的色值，不必補償顏色。因此，色調偏差ΔH是0。
當色調值小於m-δ時，它是遠離人們偏好的膚色的區域的值。因此，應當提高色調偏差ΔH。色調偏差ΔH的最大值是H0，並且這個值是從在δ和2δ之間的值選擇的。相反，當色調值小於m-2δ時，降低色調偏差ΔH。如上所述，因為色值小於m-2δ並且很可能不是膚色，因此降低色調偏差ΔH。換句話說，在假定為膚色的顏色範圍內執行補償。
當色調值大於m+2δ時，與上面相同。但是，在這種情況下，彩色偏差ΔH是一個負(-)值以降低色調值。從-2δ和-δ之間的範圍中選擇彩色偏差ΔH的最小值H1。
可以利用上述方法來獲得用於根據輸入色調信號來計算色調偏差的色調偏差函數，並且應用相同的方法來計算色度偏差和亮度偏差。
返回到圖2和3的流程圖，膚色映射函數產生單元140利用從色度偏差函數產生單元110、色調偏差函數產生單元120、亮度偏差函數產生單元130計算的色度偏差、色調偏差和亮度偏差來補償原始的色度信號、色調信號和亮度信號(S220)。膚色映射函數產生單元140使用的補償方法是將所計算的色度偏差與原始的色度信號、所計算的亮度偏差與原始的色調信號、所計算的亮度偏差與原始的亮度信號求和。這可以表達為下面的數學表達式。
數學表達式2(Y，C，H)out＝(Y+ΔY(Y)，C+ΔC(C)，H+ΔH(H))如上所述，可以通過根據所計算的色度偏差、色調偏差和亮度偏差補償在現有的諸如膚色的某個區域附近的色度信號、色調信號和亮度信號來補償失真的顏色。
已經在本發明的優選實施例中說明了膚色補償的情況。但是，可以對任何顏色都可以使用用於計算人們偏好的色度偏差的方法，並且其後根據彩色數據來計算色度偏差、色調偏差和亮度偏差。而且，當通過示例討論色度、色調和亮度的彩色屬性時，可以明白，可以在多維的色空間中類似地補償附加的屬性。
按照本發明，當因為傳輸缺陷或各種外部光而導致在輸入圖像中的人眼對其敏感的一種顏色如此失真以至不適合於攝影時，可以將失真的顏色補償為人們偏好的一種顏色。
雖然未在所有的方面要求，可以理解本發明的所述可以利用計算機可讀的、包括固件的計算機軟體來實現。
雖然已經說明了本發明的不同實施例和方面，本領域的技術人員會明白本發明不限於所述方法的實施例，而是在本發明的精神和範圍中可以進行各種交換和改變。因此，本發明的範圍不限於在所述的範圍中，而是由所附的權利要求及其等價物來限定。
權利要求
1.一種彩色補償輸入信號的裝置，包括色度偏差產生單元，根據從輸入信號檢測的輸入色度信號和預定第一參考值來計算色度偏差；色調偏差產生單元，根據從輸入信號檢測的輸入色調信號和預定第二參考值來計算色調偏差；亮度偏差產生單元，根據從輸入信號檢測的輸入亮度信號和預定第三參考值來計算亮度偏差；以及膚色映射函數產生單元，在根據色度偏差、色調偏差和亮度偏差而獨立地補償輸入的色度、色調和亮度信號之後輸出補償的色度信號、補償的色調信號和補償的亮度信號。
2.按照權利要求1的彩色補償裝置，還包括色空間轉換單元，通過轉換在色空間中的輸入圖像的彩色信號來分別計算輸入色度信號、輸入色調信號和輸入亮度信號，並且向對應的色度偏差產生單元、色調偏差產生單元和亮度偏差產生單元發送色度、色調和亮度信號。
3.按照權利要求1的彩色補償裝置，其中根據在統計地處理了通過實驗獲得的數據之後收集的經驗數據來提供第一、第二和第三參考值。
4.按照權利要求3的彩色補償裝置，其中根據在輸入色度信號和第一參考值之間的差來計算色度偏差。
5.按照權利要求4的彩色補償裝置，其中膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入色度信號和色度偏差求和而補償的補償色度信號。
6.按照權利要求3的彩色補償裝置，其中根據在輸入的色調信號和第二參考值之間的差來計算色調偏差。
7.按照權利要求6的彩色補償裝置，其中膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入色調信號和色調偏差求和而補償的補償色調信號。
8.按照權利要求3的彩色補償裝置，其中根據在輸入的亮度信號和第三參考值之間的差來計算亮度偏差。
9.按照權利要求8的彩色補償裝置，其中膚色映射函數產生單元輸出通過對輸入亮度信號和亮度偏差求和而補償的補償亮度信號。
10.一種輸入信號的彩色補償方法，包括步驟根據從輸入信號檢測的輸入色度信號和預定第一參考值來計算色度偏差；根據從輸入信號檢測的輸入色調信號和預定第二參考值來計算色度偏差；根據從輸入信號檢測的輸入亮度信號和預定第三參考值來計算亮度偏差；輸出在根據所計算的色度偏差、色度偏差和亮度偏差而獨立地補償輸入的色度、色調和亮度信號之後產生的補償的色度信號、色度信號和亮度信號。
11.按照權利要求10的方法，還包括步驟通過轉換在色空間中的輸入信號的彩色信號來計算輸入色度信號、色調信號和亮度信號；獨立地發送所計算的色度、色調和亮度信號作為用於計算色度偏差、色調偏差和亮度偏差的輸入色度、色調和亮度信號。
12.按照權利要求10的方法，其中根據在統計地處理了通過實驗獲得的數據之後收集的經驗數據來提供第一、第二和第三參考值。
13.按照權利要求12的方法，其中根據在色度信號和第一參考值之間的差來計算色度偏差。
14.按照權利要求13的方法，輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號的步驟包括對輸入色度信號和色度偏差求和步驟。
15.按照權利要求12的方法，其中根據在輸入色調信號和第二參考值之間的差來計算色調偏差。
16.按照權利要求15的方法，輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號的步驟包括對輸入色調信號和色調偏差求和並輸出的步驟。
17.按照權利要求12的方法，其中根據在輸入亮度信號和第三參考值之間的差來計算亮度偏差。
18.按照權利要求17的方法，輸出補償的色度信號、色調信號和亮度信號包括對輸入亮度信號和亮度偏差求和。
19.一種用於彩色補償具有圖像屬性的輸入圖像的裝置，包括第一偏差計算單元，用於從第一參考值檢測圖像屬性的第一個的偏差的第一數量；第二偏差計算單元，用於從第二參考值檢測圖像屬性的第二個的偏差的第二數量；補償單元，利用偏差的第一和第二數量來補償輸入圖像的第一和第二圖像屬性以便輸出補償的圖像。
20.按照權利要求19的裝置，還包括第三偏差計算單元，用於從第三參考值檢測圖像屬性的第三個的偏差的第三數量，其中補償單元利用偏差的第一、第二和第三數量來補償第一、第二和第三圖像屬性以便輸出補償的圖像。
21.按照權利要求19的裝置，其中第一和第二屬性之一是亮度，第一和第二屬性的另一個是色度。
22.按照權利要求20的裝置，其中第一到第三圖像屬性之一是亮度，第一到第三圖像屬性的另一個是色度，第一到第三圖像屬性的剩餘一個是色調。
23.按照權利要求19的裝置，還包括彩色空間轉換單元，用於將輸入圖像轉換為由第一和第二偏差計算單元使用的第一和第二屬性。
24.按照權利要求23的裝置，其中彩色空間轉換單元將要映射的輸入圖像轉換為在包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空間中的第一和第二屬性。
25.按照權利要求20的裝置，還包括彩色空間轉換單元，用於將輸入圖像轉換為由第一到第三偏差計算單元使用的第一到第三屬性。
26.按照權利要求25的裝置，其中彩色空間轉換單元將輸入圖像轉換為在包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空間中映射的第一到第三屬性。
27.按照權利要求19的裝置，還包括顯示單元，用於顯示補償的圖像。
28.按照權利要求20的裝置，還包括顯示單元，用於顯示補償的圖像。
29.按照權利要求19的裝置，其中第一偏差計算單元將第一屬性與第一到第三範圍相比較以確定第一數量，第一範圍包括第一參考值，並且對於它，第一數量是0，第二範圍在第一範圍之外，並且對於它，第一數量非0；以及第三範圍在第一和第二範圍之外，並且對於它，第一數量是0。
30.按照權利要求29的裝置，其中第二範圍包括中點，在中點，第一數量是最大值和最小值之一，從中點到第一範圍，第一數量提高或降低；以及從中點到第三範圍，第一數量與上面相反地提高或降低。
31.按照權利要求20的裝置，其中第一偏差計算單元將第一屬性與第一到第三範圍相比較以確定第一數量，第一範圍包括第一參考值，對於它，第一數量是0，第二範圍在第一範圍之外，對於它，第一數量非0；以及第三範圍在第一和第三範圍之外，對於它，第一數量是0；第二偏差計算單元比較第二屬性與第四到第六範圍以確定第二數量，第四範圍包括第二參考值，對於它，第二數量是0，第五範圍在第四範圍之外，對於它，第二數量非0，以及第六範圍在第四和第五範圍之外，對於它，第二數量是0，以及第三偏差計算單元比較第三屬性與第七到第九範圍以確定第三數量，第七範圍包括第三參考值，對於它，第三數量是0，第八範圍在第七範圍之外，對於它，第三數量非0，第九範圍在第七和第八範圍之外，對於它，第三數量是0，
32.按照權利要求31的裝置，其中第二、第五和第八範圍每個包括中點，在中點，第一、第二和第三數量的對應的一個是最大值或最小值之一，從中點到對應的第一、第四和第七範圍，對應的第一、第二和第三數量提高或降低，從中點到對應的第三、第六和第九範圍，對應的第一、第二和第三數量與上面相反地提高或降低。
33.一種以由計算機執行的處理指令編碼的計算機可讀介質，該處理指令用於執行彩色補償具有圖像屬性的輸入圖像的方法，所述方法包括步驟從第一參考值來計算圖像屬性的第一個的偏差的第一數量；從第二參考值來計算圖像屬性的第二個的偏差的第二數量；利用偏差的第一和第二數量來計算輸入圖像的第一和第二圖像屬性以便輸出補償的圖像。
34.按照權利要求33的計算機可讀介質，其中所述方法還包括步驟從第三參考值計算圖像屬性的第三個的偏差的第三數量，以及補償以輸出補償的圖像包括利用偏差的第一、第二和第三數量補償輸入圖像的第一、第二和第三圖像屬性以便輸出補償的圖像。
35.按照權利要求33的計算機可讀介質，其中第一和第二圖像屬性之一是亮度，第一和第二圖像屬性的另一個是色度。
36.按照權利要求34的計算機可讀介質，其中第一到第三圖像屬性之一是亮度，第一到第三圖像屬性的另一個是色度，第一到第三圖像屬性的剩餘一個是色調。
37.按照權利要求33的計算機可讀介質，其中所述方法還包括將輸入圖像轉換為第一和第二屬性來用於計算第一和第二數量。
38.按照權利要求37的計算機可讀介質，其中轉換輸入圖像包括將輸入圖像轉換為映射到包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空間中的第一和第二屬性。
39.按照權利要求34的計算機可讀介質，其中所述方法還包括將輸入圖像轉換為第一到第三屬性以用於計算第一到第三數量。
40.按照權利要求39的計算機可讀介質，其中轉換輸入圖像包括將輸入圖像轉換為映射到包括RGB、YIQ、YUV、YCbCr和HLS之一的彩色空間中的第一到第三屬性。
41.按照權利要求33的計算機可讀介質，其中所述方法還包括向顯示單元輸出補償的圖像，用於顯示補償的圖像。
42.按照權利要求34的計算機可讀介質，其中所述方法還包括向顯示單元輸出補償的圖像，用於顯示補償的圖像。
43.按照權利要求33的計算機可讀介質，其中計算第一數量包括將第一屬性與第一到第三範圍相比較以確定第一數量，第一範圍包括第一參考值，並且對於它，第一數量是0，第二範圍在第一範圍之外，並且對於它，第一數量非0；以及第三範圍在第一和第二範圍之外，並且對於它，第一數量是0。
44.按照權利要求43的計算機可讀介質，其中第二範圍包括中點，在中點，第一數量是最大值和最小值之一，從中點到第一範圍，第一數量提高或降低，從中點到第三範圍，第一數量與上面相反地提高或降低。
45.按照權利要求34的計算機可讀介質，其中計算第一數量包括將第一屬性與第一到第三範圍相比較以確定第一數量，第一範圍包括第一參考值，對於它，第一數量是0，第二範圍在第一範圍之外，對於它，第一數量非0；以及第三範圍在第一和第三範圍之外，對於它，第一數量是0；計算第二數量包括比較第二屬性與第四到第六範圍以確定第二數量，第四範圍包括第二參考值，對於它，第二數量是0，第五範圍在第四範圍之外，對於它，第二數量非0；以及第六範圍在第四和第五範圍之外，對於它，第二數量是0，計算第三數量包括比較第三屬性與第七到第九範圍以確定第三數量，第七範圍包括第三參考值，對於它，第三數量是0，第八範圍在第七範圍之外，對於它，第三數量非0，第九範圍在第七和第八範圍之外，對於它，第三數量是0，
46.按照權利要求45的計算機可讀介質，其中第二、第五和第八範圍每個包括中點，在中點，第一、第二和第三數量的對應的一個是最大值或最小值之一，從中點到對應的第一、第四和第七範圍，對應的第一、第二和第三數量提高或降低，從中點到對應的第三、第六和第九範圍，對應的第一、第二和第三數量與上面相反地提高或降低。
全文摘要
一種彩色補償輸入信號的裝置，包括色度偏差產生單元，根據輸入色度信號和預定第一參考值來計算色度偏差；色調偏差產生單元，根據輸入色調信號和預定第二參考值來計算色調偏差；亮度偏差產生單元，根據輸入信號檢測的輸入亮度信號和預定第三參考值來計算亮度偏差；膚色映射函數產生單元，在根據色度偏差、色調偏差和亮度偏差而獨立地補償輸入的色度、色調和亮度信號之後輸出補償的色度信號、補償的色調信號和補償的亮度信號。按照本發明，當彩色由於傳輸缺陷失真時，彩色可以被補償為合適的顏色。
文檔編號H04N1/46GK1479529SQ03147579
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月24日 優先權日2002年7月26日
發明者金文喆, 吳才煥, 金文 申請人:三星電子株式會社