專利名稱：影像處理電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種影像處理技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種將影像從廣色域 轉(zhuǎn)換至預(yù)設(shè)色域的影像處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)近來已被廣泛地使用，并取代陰 極射線管顯示器(CRT)成為下一代顯示器的主流之一。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的改良， 使得液晶顯示器具有消耗功率低、薄型量輕、分辨率高、色彩飽和度高、壽命 長等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用在電腦的液晶屏幕及電視等與生活息息相關(guān)的電子 產(chǎn)品上。
以目前來說，廣色域(WildeGamut)的液晶顯示器，由于其能表現(xiàn)高飽和的 色彩，已經(jīng)成為液晶顯示器的主流產(chǎn)品。主要的原因是廣色域的液晶顯示器其 三原色值，也就是紅色值(R)、綠色值(G)和藍(lán)色值(B)都位于色域圖上較外圍的位置。
所謂的色域，就是指一個(gè)彩色影像裝置實(shí)際上能夠表現(xiàn)出的色彩種類的多 寡。 一般來說，混色的原理就是利用三原色加上白色，就可以混出包含在色域 中的所有顏色。然而，由于廣色域的液晶顯示器其三原色值都是在色域圖較外 圍的位置，因此，若要以如此飽和的顏色來混合出在色域中較為中間的顏色， 反而會(huì)使影像畫面看起來不自然。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種影像處理電路及方法，可以將影像從廣色域轉(zhuǎn)換到 符合國際色彩規(guī)格的預(yù)設(shè)色域中，使影像畫面看起來要為自然，但是又不會(huì)犧 牲影像的飽和度。
另外，本發(fā)明所提供的影像處理電路及方法，不需要復(fù)雜的演算法運(yùn)算，就可以將影像進(jìn)行色域轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明提供一種影像處理電路，包括一輸入單元和一第一乘法器。其中， 輸入單元是用來接收一影像數(shù)據(jù)，并且獲得組成此影像數(shù)據(jù)的多個(gè)色彩信號 值。而第一乘法器則是用來將這些色彩信號乘以一轉(zhuǎn)換矩陣，而獲得多個(gè)轉(zhuǎn)換 色彩信號值，以組成一顯示影像。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換矩陣的形式可以由一使用者所自行設(shè)計(jì)。
另外，轉(zhuǎn)換矩陣也可以由一矩陣產(chǎn)生單元所產(chǎn)生。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 矩陣產(chǎn)生單元包括一比較器、 一加法器、 一除法器、 一運(yùn)算單元和一第二乘法 器。其中，比較器是用來比較些色彩信號值中的最大值，并且將其輸出，而加 法器則是用來計(jì)算這些色彩信號值的總和。另外，除法器則耦接比較器和加法 器，以將色彩信號值中的最大值除以色彩信號值的總和，而獲得一條件值，并 且輸出給運(yùn)算單元。借此，運(yùn)算單元可以依據(jù)條件值所介于的數(shù)值區(qū)間，而計(jì) 算出一加權(quán)值。此外，第二乘法器可以接收一運(yùn)算矩陣，并且將此運(yùn)算矩陣中 至少部份的元素值乘以加權(quán)值而獲得上述的轉(zhuǎn)換矩陣。
從另一觀點(diǎn)來看，本發(fā)明也提供了一種影像處理方法，包括獲得組成一影 像數(shù)據(jù)的多數(shù)色彩信號值，并且將這些色彩信號值乘以一轉(zhuǎn)換矩陣，而獲得多 數(shù)轉(zhuǎn)換色彩信號值，以組成一顯示影像。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換矩陣從左上到右下的主對角線上的元素值皆為
由于本發(fā)明是將色彩信號乘以轉(zhuǎn)換矩陣而獲得多個(gè)轉(zhuǎn)換色彩信號來組成 顯示影像，因此本發(fā)明不需復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，就可以將影像從廣色域轉(zhuǎn)換至預(yù) 設(shè)色域。
另外，由于本發(fā)明可以依據(jù)條件值所介于的數(shù)值區(qū)間而計(jì)算出加權(quán)值，并 進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)換矩陣。因此，本發(fā)明在將影像轉(zhuǎn)換至預(yù)設(shè)色域的同時(shí)并不會(huì)犧牲 影像飽和度的表現(xiàn)。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)
明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種影像處理電路的方塊圖。 圖2繪示為圖1中影像數(shù)據(jù)的色彩信號值的分布的色域圖。
圖3繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種矩陣產(chǎn)生單元的電路方塊圖。
圖4繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種產(chǎn)生轉(zhuǎn)換矩陣的步驟流程圖。
圖5繪示為一種條件值與加權(quán)值的關(guān)系圖。 主要元件符號說明-
100:影像處理電路
102:輸入單元
104:第一乘法器
106:延遲單元
108:選擇器
300:矩陣產(chǎn)生單元
302:比較器
304:加法器
306:除法器
308:運(yùn)算單元
310:第二乘法器
C:條件值
L:加權(quán)值
Ml::轉(zhuǎn)換矩陣
M2::運(yùn)算矩陣
R、G、 B、 Rl、 Gl
R'、 G'、 B':轉(zhuǎn)換色彩信號值 Ro、 Go、 Bo:色彩輸出
S402、 S404、 S406、 S408、 S410:產(chǎn)生轉(zhuǎn)換矩陣的步驟流程
具體實(shí)施例方式
7圖1繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種影像處理電路的方塊圖。請
參照圖1，本發(fā)明所提供的影像處理電路100，至少包括輸入單元102和第一 乘法器104。而在一些選擇實(shí)施例中，影像處理電路100還可以包括延遲單元 106和選擇器108。以本實(shí)施例來說，輸入單元102的輸出耦接至第一乘法器 104和延遲單元106，而第一乘法器104和延遲單元106的輸出則分別耦接至 選擇器108的不同的輸入端。
輸入單元102用來接收一影像數(shù)據(jù)，并輸出組成此影像數(shù)據(jù)的多數(shù)個(gè)色彩 信號值，例如紅色色彩信號值R、綠色色彩信號值G和藍(lán)色色彩信號值B。在 本實(shí)施例中，輸入單元102所接收的影像數(shù)據(jù)，可以是一廣色域的影像數(shù)據(jù)， 因此其組成的色彩信號值R、 G、 B的分布，會(huì)如圖2所繪示，分布在色域圖 較外圍的部份。然而，為了要使影像數(shù)據(jù)符合國際的規(guī)格(例如NTSC、 EBU、 SRGB等)，因此需要將影像數(shù)據(jù)由原始的色域轉(zhuǎn)換至某一設(shè)定的目標(biāo)色域范圍 內(nèi)，就如圖2中，Rl、 Gl、 Bl所圍成的范圍。
為了要將輸入單元102所接收到的廣色域的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)的理想色 域中，第一乘法器104會(huì)將影像數(shù)據(jù)的色彩信號值R、 G、 B分別乘上一轉(zhuǎn)換 矩陣M1，以產(chǎn)生多個(gè)轉(zhuǎn)換影像信號R'、 G'、 B，，以組成在預(yù)設(shè)色域范圍內(nèi)的 顯示影像。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換矩陣M1可以是一多維矩陣，例如以下所示的
矩陣
<formula>formula see original document page 8</formula>(1)
在以上第(l)式所提供的矩陣中，從左上到右下的主對角線上的元素值都為 1。雖然本實(shí)施例是利用在第(l)式中所提供的矩陣當(dāng)作轉(zhuǎn)換矩陣，然而僅是供 作參考用。本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者當(dāng)知，轉(zhuǎn)換矩陣的形式可以隨使用者依據(jù)實(shí) 際情況而自行設(shè)計(jì)，本發(fā)明并不加以限制。
為了能讓使用者有更彈性的選擇，在影像處理電路100中還配置了延遲單 元106和選擇器108。其中，延遲單元106是用來接收原始的色彩信號值R、 G、 B，并將其送至選擇器108。而選擇器108可以依據(jù)使用者的選擇，而決定將轉(zhuǎn) 換色彩信號值R'、 G'、 B'，或是選擇將原始的色彩信號值R、 G、 B當(dāng)作輸出 Ro、 Go、 Bo來產(chǎn)生顯示影像。借此，使用者就可以選擇使用觀看廣色域的顯示影像，或是符合預(yù)設(shè)色域中的顯示影像。
雖然以上的實(shí)施例只需要利用簡單的矩陣運(yùn)算，就可以有效地將影像數(shù)據(jù) 從廣色域轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)色域。然而，以上的實(shí)施例可能會(huì)犧牲掉顯示影像漸層的 效果，或是使得顯示影像的飽和度降低。因此，為了在影像數(shù)據(jù)從廣色域轉(zhuǎn)換 至預(yù)設(shè)色域可能導(dǎo)致飽和度降低的情況，以下則提供一種矩陣產(chǎn)生單元，其可
以依據(jù)每一影像數(shù)據(jù)的色彩分布，而動(dòng)態(tài)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)換矩陣M1。
圖3繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種矩陣產(chǎn)生單元的電路方塊 圖。請參照圖3，矩陣產(chǎn)生單元300包括比較器302、加法器304、除法器306、 運(yùn)算單元308和第二乘法器310。比較器302和加法器304都是接收色彩信號 值R、 G、 B，并且二者的輸出都耦接至除法器306。此外，除法器306的輸出 耦接至運(yùn)算單元308，而運(yùn)算單元308的輸出則是耦接至第二乘法器310。
圖4繪示為依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一種產(chǎn)生轉(zhuǎn)換矩陣的步驟流程 圖。請合并參照圖3和圖4，當(dāng)比較器302接收了色彩信號值R、 G、 B后，可 以如步驟S402所述，計(jì)算出三者中的最大值，并且將其輸出至除法器306。另 外，加法器304則是加總色彩信號值R、 G、 B，而獲得三者的總和(步驟S404)。 當(dāng)除法器306接收到比較器302和加法器304的輸出后，會(huì)如步驟S406所述， 將色彩信號值R、 G、 B中的最大值除以三者的總和，而得到一條件值C。
運(yùn)算單元308會(huì)接收除法器306的輸出。借此，運(yùn)算單元308可以依據(jù)條 件值C所介于的范圍，而計(jì)算出一加權(quán)值L，就如步驟S408所述。在此，吾 人利用色域的邊界值，來分析條件值C的數(shù)據(jù)，請參照下表
表1
RGB信號值條件值c
R(255,0,0)1
一次色G(0,255,0)1
B(0,0,255)1
Y(255,255,0)1/2
二次色M(255,0,255)1/2
C(0,255,255)1/2
三次色W(255,255,255)1/3
9K(O，O,O)0
從表1的分析可以很清楚的看出，條件值C是介于1到o之間。若是不考 慮黑色的部份，則條件值C是介于l到l/3之間。當(dāng)條件值C等于l/3時(shí)，代 表顯示畫面呈現(xiàn)的顏色為白色。而當(dāng)條件值C介于1到1/2時(shí)，則顯示畫面所 顯示的顏色為飽和度較高的色彩。
為了維持白色的色溫以及色彩中的灰色平衡，因此不希望改變畫面中白色 以及灰度軸的部份，所以本實(shí)施例設(shè)計(jì)了以下的數(shù)學(xué)式，可以使運(yùn)算單元308 產(chǎn)生較佳的加權(quán)值L:
12C-4, if丄SC〈上 3 12
-12C + 6, if仝^C〈丄 12 2
0, ifcJ 2
(2)
圖5繪示為依照第(2)式所計(jì)算出來的條件值C與加權(quán)值L的關(guān)系圖。請 參照圖5，當(dāng)條件值C介于第一區(qū)間，也就是1/3到5/12之間時(shí)，代表顯示畫 面從白色到中間色調(diào)，轉(zhuǎn)換的幅度將從原本白色不轉(zhuǎn)漸漸到轉(zhuǎn)換幅度大的中間 調(diào)，因此加權(quán)值L會(huì)是O到1的漸增線性函數(shù)。當(dāng)條件值C介于第二區(qū)間，也 就是5/12到1/2之間時(shí)，代表顯示畫面是從中間色調(diào)到高飽和的色彩，為了不 損失高飽和的色彩，因此加權(quán)值L會(huì)對應(yīng)此變化而呈現(xiàn)1到0的漸減線性函數(shù)。 而當(dāng)條件值介于第三區(qū)間，也就是介于1/2到1之間時(shí)，代表顯示畫面的顏色 完全是屬于高飽和度的色彩，不希望其因?yàn)檗D(zhuǎn)換而損失色純。因此，在第三區(qū) 間內(nèi)，設(shè)定加權(quán)值L為O。
請繼續(xù)參照圖3和圖4，當(dāng)運(yùn)算單元308如上所述計(jì)算出加權(quán)值L后，會(huì) 將其送至第二乘法器310。其中，第二乘法器310還會(huì)接收一運(yùn)算矩陣M2。借 此，第二乘法器310就可以如步驟S410所述，將運(yùn)算矩陣M2乘以運(yùn)算單元 308所輸出的加權(quán)值L，而獲得轉(zhuǎn)換矩陣M1。
運(yùn)算矩陣可以是使用者自行設(shè)定，而在本實(shí)施例中，則是將第(l)式提供的 矩陣當(dāng)作運(yùn)算矩陣。因此，在本實(shí)施例中，第二乘法器310所輸出的轉(zhuǎn)換矩陣 就可以例如下式所示<formula>formula see original document page 11</formula>
在第(3)式中，由于加權(quán)值會(huì)隨著顯示畫面的飽和度的狀況而變動(dòng)。因此， 轉(zhuǎn)換矩陣M1就不會(huì)是固定的，而是可以依據(jù)顯示畫面的情況來自行調(diào)整。
雖然上述提供了第(2)和(3)式來說明加權(quán)值和轉(zhuǎn)換矩陣的計(jì)算方式，然而并 不是用來限定本發(fā)明。本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者可以依照實(shí)際的狀況，而將第(2) 和(3)式自行修改，這并不影響本發(fā)明的精神。
綜上所述，本發(fā)明至少有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明可以依據(jù)實(shí)際的需要，而將影像從廣色域轉(zhuǎn)到任何的色域中，以 符合不同的國際色彩規(guī)格。因此，本發(fā)明可以適用于任何的顯示器。
2. 本發(fā)明僅是利用多維矩陣運(yùn)算，例如三維矩陣運(yùn)算，就可以將影像從廣 色域轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)色域中，因此本發(fā)明不需要太過復(fù)雜的計(jì)算。
3. 本發(fā)明所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換矩陣，可以依據(jù)影像在不同時(shí)間的飽和度的要求而 自行調(diào)整。因此，本發(fā)明在影像從廣色域轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)色域時(shí)，并不會(huì)犧牲其飽 和度的表現(xiàn)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種影像處理電路，適于將一影像數(shù)據(jù)從一廣色域轉(zhuǎn)換至一預(yù)設(shè)色域，而該影像處理電路包括一輸入單元，用以接收該影像數(shù)據(jù)，并獲得組成該影像數(shù)據(jù)的多數(shù)個(gè)色彩信號值；以及一第一乘法器，用以將該些色彩信號乘以一轉(zhuǎn)換矩陣，而獲得多數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)換色彩信號值，以組成一顯示影像。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其特征在于，該第一轉(zhuǎn)換矩陣為一 多維矩陣。
3. 如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其特征在于，該轉(zhuǎn)換矩陣從左上到 右下的主對角線上的元素值皆為1。
4. 如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其特征在于還包括一矩陣產(chǎn)生單元， 用以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換矩陣。
5. 如權(quán)利要求4所述的影像處理電路，其特征在于，該矩陣產(chǎn)生單元包括 一比較器，接收該些色彩信號值，并將該些色彩信號值中最大值輸出； 一加法器，用以計(jì)算該些色彩信號值的總和；一除法器，耦接該比較器和該加法器，用以將該些色彩信號值中最大值除以該些色彩信號值的總和，而獲得一條件值；一運(yùn)算單元，依據(jù)該條件值所介于的數(shù)值區(qū)間，而計(jì)算出一加權(quán)值；以及 一第二乘法器，接收一運(yùn)算矩陣，用以將該運(yùn)算矩陣中至少部份的元素值乘以該加權(quán)值而獲得該轉(zhuǎn)換矩陣。
6. 如權(quán)利要求5所述的影像處理電路，其特征在于，該運(yùn)算矩陣為一多維 矩陣。
7. 如權(quán)利要求5所述的影像處理電路，其特征在于，該運(yùn)算矩陣從左上到 右下的主對角線上的元素值皆為1。
8. 如權(quán)利要求5所述的影像處理電路，其特征在于，該第二乘法器是將該 運(yùn)算矩陣中，除了該運(yùn)算矩陣從左上到右下的主對角線上的元素值外的元素值 乘以該加權(quán)值，以獲得該轉(zhuǎn)換矩陣。
9. 如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其特征在于還包括 一延遲單元，接收該些色彩信號；以及一選擇器，耦接該第一乘法器和該延遲單元的輸出，用以選擇該些色彩信 號和該些轉(zhuǎn)換色彩信號二者其中之一輸出，以獲得該顯示影像。
10. —種影像處理方法，包括獲得組成一影像數(shù)據(jù)的多數(shù)色彩信號值；以及將該些色彩信號值乘以一轉(zhuǎn)換矩陣，而獲得多數(shù)轉(zhuǎn)換色彩信號值，以組成一顯示影像。
11. 如權(quán)利要求IO所述的影像處理方法，其特征在于，該第一轉(zhuǎn)換矩陣為 一多維矩陣。
12. 如權(quán)利要求IO所述的影像處理方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換矩陣從左上 到右下的主對角線上的元素值皆為1。
13. 如權(quán)利要求IO所述的影像處理方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換矩陣的形式 是由一使用者自行設(shè)計(jì)。
14. 如權(quán)利要求IO所述的影像處理方法，其特征在于，獲得該轉(zhuǎn)換矩陣的 步驟，包括找出該些該些色彩信號值中的最大值； 加總該些色彩信號值；將該些色彩信號中的最大值除以該些色彩信號的總和，而獲得一條件值；以及依據(jù)該條件值所介于的數(shù)值區(qū)間而計(jì)算出一加權(quán)值，以得到該轉(zhuǎn)換矩陣。
15. 如權(quán)利要求14所述的影像處理方法，其特征在于，獲得該轉(zhuǎn)換矩陣的 步驟，還包括提供一多維運(yùn)算矩陣，其中該多維運(yùn)算矩陣從左上角到右下角的主對角線 上的元素值皆為1;以及將該多維運(yùn)算矩陣中除了主對角線外的其余元素值乘以該加權(quán)值，而獲得 該轉(zhuǎn)換矩陣。
16. 如權(quán)利要求14所述的影像處理方法，其特征在于，獲得該加權(quán)值的步 驟，包括當(dāng)該條件值大于0而小于一第一預(yù)設(shè)值時(shí)，則定義該加權(quán)值為0到1之間 的漸增線性函數(shù)，其變數(shù)為該條件值；當(dāng)該條件值大于該第一預(yù)設(shè)值而小于一第二預(yù)設(shè)值時(shí)，則定義該加權(quán)值為 1到0之間的漸減線性函數(shù)，其變數(shù)為該條件值；以及當(dāng)該條件值大于該第二預(yù)設(shè)值而小于1時(shí)，則使該加權(quán)值為0。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種影像處理電路，包括一輸入單元和一第一乘法器。其中，輸入單元是用來接收一影像數(shù)據(jù)，并且獲得組成此影像數(shù)據(jù)的多個(gè)色彩信號值。而第一乘法器則是用來將這些色彩信號乘以一轉(zhuǎn)換矩陣，而獲得多個(gè)轉(zhuǎn)換色彩信號值，以組成一顯示影像。本發(fā)明可以將影像從廣色域轉(zhuǎn)換到符合國際色彩規(guī)格的預(yù)設(shè)色域中，使影像畫面看起來要為自然，但是又不會(huì)犧牲影像的飽和度。
文檔編號G09G3/36GK101562753SQ20081009521
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者李育儒, 林享曇, 謝珮琳 申請人:中華映管股份有限公司