專利名稱：色度和飽和度的自動(dòng)調(diào)整方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理，具體地說(shuō)涉及數(shù)字圖像和視頻信號(hào)的調(diào)節(jié)處理。
背景技術(shù)：
通常視頻信號(hào)的顏色都可用基于笛卡爾坐標(biāo)的RGB三維空間表示， 紅(R),綠(G)，藍(lán)色(B)三基色的組合可構(gòu)成任意顏色。不透明 物體的顏色依賴于它所反射光的波長(zhǎng)；例如，紅色物體顯示紅色是由 于它只反射產(chǎn)生紅光的波段；當(dāng)不透明物體反射所有波段時(shí)，該物體 是白色；相反當(dāng)該物體吸收所有波段則表現(xiàn)為黑色。然而由于信號(hào)帶 寬的需求，現(xiàn)實(shí)中視頻信號(hào)RGB表示法并不十分有效。在標(biāo)清SD和高 清HD電視系統(tǒng)里，視頻信號(hào)通常表示為數(shù)字分量形式(YCbCr) 。 YCBCR 分別代表亮度分量(Y)和兩個(gè)色度分量(CBCJ 。亮度分量包含視頻 的亮度信息，色度分量包含視頻的顏色信息，數(shù)字分量值(Y，CB，CR) 與(R, G， B )相互均可通過(guò)函數(shù)表示式進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便于顯示設(shè)備的顯示。 為了描述顏色的特征，通常使用色度，飽和度和強(qiáng)度特性，色度代表 其顏色屬性，飽和度給出了純色被白光稀釋的程度，強(qiáng)度代表該單色 圖像的亮度。
對(duì)于電視和圖像顯示，通常需要將來(lái)自源視頻的信號(hào)進(jìn)行色度和飽 和度的調(diào)整，或?qū)?jīng)過(guò)對(duì)比度調(diào)整的視頻信號(hào)進(jìn)行基于色度的飽和度 的補(bǔ)償。 一種傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法需要將YCBCR的坐標(biāo)空間進(jìn)行固定角度的 旋轉(zhuǎn)后得到新的坐標(biāo)系統(tǒng)YIQ，然后針對(duì)調(diào)整區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。該方法需 要在新坐標(biāo)中對(duì)需要調(diào)整區(qū)域進(jìn)行扇形劃分，極大增加硬件成本且實(shí) 現(xiàn)較困難，不適合應(yīng)用在電視芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠克服以上問(wèn)題的調(diào)整方法和裝置。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種色度和飽和度的自動(dòng)調(diào)整方法，
4包括下列步驟基于視頻信號(hào)的Y、 Cb和Ck但，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的色度 值和飽和度值；基于所述色度值查找包括不同色度權(quán)重函數(shù)的色度-飽 和度變化對(duì)照表，得到飽和度變化值，并且將增益參數(shù)和飽和度變化 值相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值；將最后得到的色度調(diào)整的權(quán)重
值與值CB,CK分別相乘，得到調(diào)整后的Cb，Ck但，以便輸出給顯示設(shè)備進(jìn)
4亍顯示。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種自動(dòng)色度和飽和度調(diào)整裝置，它 包括色度和飽和度產(chǎn)生模塊，基于視頻信號(hào)的Y、 CB和Ca值，計(jì)算色 度值和飽和度值；色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊，基于所述色度值查找包括不 同色度權(quán)重函數(shù)的色度-飽和度變化對(duì)照表，得到飽和度變化值，并且 將增益參數(shù)和飽和度變化值相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值；色度 飽和度調(diào)整模塊，將得到的色度調(diào)整的權(quán)重值與色度分量CB， Ck分別相 乘，得到調(diào)整后的Cb，Cr但，以便輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。 本發(fā)明還適用于RGB視頻信號(hào)的色度和飽和度自動(dòng)調(diào)整。 本發(fā)明采用增益調(diào)整算法針對(duì)任意顏色的飽和度進(jìn)行任意程度調(diào) 節(jié)，實(shí)現(xiàn)方法有效且靈活，提高數(shù)字視頻圖像的質(zhì)量，滿足用戶對(duì)于 視頻質(zhì)量的不同要求。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，附圖中..
圖1為自動(dòng)色度和飽和度調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為自動(dòng)色度和飽和度調(diào)整的流程圖3為YCB"色度空間；
圖4為基于色度的飽和度變化規(guī)律圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)色度和飽和度調(diào)整裝置。如 圖l所示，該裝置包括亮度增益產(chǎn)生模塊，色度和飽和度產(chǎn)生模塊， 色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊與色度飽和度調(diào)整模塊。
亮度增益產(chǎn)生模塊用于對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)比度調(diào)節(jié)后的亮度調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)對(duì)比 度調(diào)節(jié)后的視頻信號(hào)，如果沒(méi)有進(jìn)行色彩飽和度補(bǔ)償，就會(huì)導(dǎo)致圖像看起來(lái)像被"漂白"或"過(guò)暗"。亮度增益產(chǎn)生模塊通過(guò)對(duì)源視頻信 號(hào)與對(duì)比度增強(qiáng)后的視頻信號(hào)進(jìn)行比較，計(jì)算出其亮度增強(qiáng)因子，以 便對(duì)圖像進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。然而對(duì)于無(wú)需對(duì)比度調(diào)整的模塊，可以將亮 度增益因子設(shè)置為1。由于受到亮度最大值的限制，若亮度增益值大于
亮度增益最大值，則選用最大亮度增益值；若小于亮度增益最大值， 則選用當(dāng)前的增益值。
色度和飽和度產(chǎn)生模塊用于視頻信號(hào)從RGB空間轉(zhuǎn)化為YCA空間 后，將CB，Cx分量的色度和飽和度計(jì)算出來(lái)，色度代表該視頻的顏色范 圍，飽和度代表該視頻的色度豐富程度。通過(guò)該模塊，能確定需要調(diào) 整的顏色范圍以及飽和度調(diào)整后圖像的飽和度變化值，飽和度變化值 可以供后幀圖像處理參考用。
在色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊中，通過(guò)不同顏色飽和度的變換規(guī)律，產(chǎn)生 色度權(quán)重函數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生色度權(quán)重值。預(yù)先選取0度，品紅(61度)， 紅色(103度)，黃色(167度)，綠色(241度)，青綠色(283度)， 藍(lán)色(247度)，360度顏色和飽和度變化比例規(guī)律，根據(jù)基于色度的 飽和度變化規(guī)律產(chǎn)生色度權(quán)重函數(shù)(即，色度-飽和度變化)的查找表。 色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊基于之前確定的色度，可以查表得到對(duì)應(yīng)的色度 權(quán)重函數(shù)；然后通過(guò)增益參數(shù)、色度權(quán)重函數(shù)和亮度增益因子產(chǎn)生色 度調(diào)整用的權(quán)重值；該其權(quán)重值的最大值由最大權(quán)重限制模塊限制， 如果大于最大權(quán)重值，則選用最大權(quán)重值，如果小于最大權(quán)重值，則 使用當(dāng)前權(quán)重值。
色度飽和度調(diào)整模塊將最后得到的色度權(quán)重值與色度分量Cb，"分 別相乘，得到調(diào)整后的Cb，Cr分量，以便由YCBCK分量轉(zhuǎn)化為RGB分量， 輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。
圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)整流程圖。
首先，輸入經(jīng)過(guò)對(duì)比度調(diào)整后的源視頻信號(hào)并且進(jìn)行緩沖。然后， 針對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)比度調(diào)整后的視頻信號(hào)，計(jì)算其亮度變化增益，亮度增益 因子Y-gain-整幅視頻圖像對(duì)比度調(diào)整后的平均亮度值(aver-y-aft)/ 調(diào)整前的平均亮度值(aver-y-before)。由于YCBCR中亮度分量Y的取 值范圍是例如16一235，所以最大亮度調(diào)整因子Y_max_gain=107/max (abs(y-128))。當(dāng)計(jì)算出的亮度增益因子大于最大亮度調(diào)整因子, 則選用最大亮度調(diào)整因子Y-max-gain;當(dāng)小于最大調(diào)整因子，則選用計(jì)算值Y —gain。
接下來(lái)，將視頻信號(hào)利用RGB與YCBCR的轉(zhuǎn)換公式，將視頻信號(hào)從 RGB空間轉(zhuǎn)化為KbCr分量形式，
Y=0. 299*R+0. 587*G+0.114*B
CB=-0. 172*R-0. 339*G+0. 511*B+128
CR=0. 511*R-0. 428*G—0. 083*B+128。
基于Y、 Cb和Ck但，按照公式他e^-"tan("/c6) Sw"m"'。" = P =去62 + cr2計(jì)算出色度值Hue和飽和度值Saturation,其中 cr=CR-128, cb=CB-128。由于Cb，"分量的取值范圍為例如16—240,值 128代表Cb, G分量的零色度值。所以在進(jìn)行計(jì)算時(shí)先將源視頻色度分 量佳Cb, Ck咸去128,色度最大值為112。按照cb， cr的符號(hào)確定色 度所處的位置，若cb為正，cr為正，色度區(qū)域在第一象限；若cb為 正，cr為負(fù)，色度區(qū)域在第二象限；若cb為負(fù)，cr為負(fù)，色度區(qū)域 在第三象限；若cb為負(fù)，cr為正，色度區(qū)域在第四象限。并根據(jù)所處 的象限位置大致確定圖像所屬色度范圍的區(qū)域。圖3為YCBCa色度空間。
基于源視頻信號(hào)的色度查找色度-飽和度變化對(duì)照表，得到飽和度 變化值。通過(guò)分析隨著色度變化飽和度的變換規(guī)律，選取0度，品紅 (61度)，紅色(103度)，黃色(167度)，綠色(241度)，青綠色(283 度)，藍(lán)色(247度)，360度，這8個(gè)點(diǎn)典型顏色的色度(可以取更 多色度點(diǎn)，點(diǎn)越多越逼近)，分析隨著色度變化飽和度的變換規(guī)律， 根據(jù)相鄰兩個(gè)色度點(diǎn)(xl， yl)和(x2， y2 )計(jì)算函數(shù)表達(dá)式丄"L^妙"， 該表達(dá)式可作為不同色度權(quán)重函數(shù)的查找表。圖4為基于色度的飽和 度變化規(guī)律示意圖。根據(jù)源視頻信號(hào)的色度范圍查找色度-飽和度變化 對(duì)照表，基于和色度對(duì)應(yīng)的色度權(quán)重函數(shù)，獲得飽和度變化值。
定義用戶可配置的增益參數(shù)weight—gain。該參數(shù)可以根據(jù)本幅圖 像飽和度調(diào)整前的平均飽和度和上 一整幅圖像飽和度調(diào)整后的平均飽 和度之t匕ratio進(jìn)4亍i周節(jié)。若aver —satu —bef>aver —satu一af t，貝'J t匕值 ratio=abs (aver — satu—aft/aver —satu-bef), 若 aver—satu-bef<aver—satu—aft, 則
ratio=abs (aver —satu—bef/aver — satu—af t) 。 weight-gain的可調(diào)范 圍在比值ratio值為中心的±0. 5附近。若增加要調(diào)整像素的飽和度， 則向正的方向調(diào)節(jié)weight-gain的大??；若減小要調(diào)整像素的飽和度，則向負(fù)的方向調(diào)節(jié)weight —gain的大小。
將增益參數(shù)與權(quán)重函數(shù)相乘，得到基于色度的權(quán)重值。在一個(gè)例子 中，基于色度的權(quán)重值
Weight_hue=gainl+ (weight —gain* (Lut—weight-gainl))。該權(quán)重值與 亮度增強(qiáng)因子相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值。在一個(gè)例子中， cs — gain—fnal= gain2+(Weight-hue*(Y-gain)-gain2 ) ) (1)。 式中g(shù)ainl參數(shù)由對(duì)應(yīng)權(quán)重函數(shù)最大值確定。gain2參數(shù)由Y-gain 值確定。
當(dāng)無(wú)亮度變化的飽和度調(diào)節(jié)
cs — gain—fnal= gain2+(Weight—hue*(Y — gain)-l)， (2) 其中，Y-gain的值為1。
對(duì)得到的色度調(diào)整權(quán)重值進(jìn)行限幅，由于色度的最大值為例如 112，所以最大色度調(diào)整權(quán)重值
cs-max_gain=112/max(abs (cb-128)， abs (cr-128))。當(dāng)計(jì)算得到的色 度權(quán)重值cs — gain—fnal大于最大權(quán)重值，貝'J選用cs-max-gain，當(dāng)小于 最大權(quán)重值，則仍選用cs —gain一fnal。
將最后得到的色度權(quán)重值與原始色度分量CB， Ck分別相乘，得到調(diào) 整后的Cb,Ck分量。通過(guò)調(diào)整后的Cb，Ck分量，可以計(jì)算出飽和度，得到 飽和度的變化。
最后得到的Cb,Cr分量加上128，再經(jīng)過(guò)最大值255和最小值0限 幅后，按照轉(zhuǎn)換式，
R=Y+1. 371*(CR-128)
G--O. 336 (CR-12)+Y-0. 698 (CR-128)
B=l. 732*(CB-128)+Y
將YCBCR轉(zhuǎn)化為RGB分量，輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。
顯而易見(jiàn)，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化，這種變化不能認(rèn)為
偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，所有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的改
變，都包括在本權(quán)利要求書(shū)的涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種色度和飽和度的自動(dòng)調(diào)整方法，包括下列步驟基于視頻信號(hào)的Y、CB和CR值，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的色度值和飽和度值；基于所述色度值查找包括不同色度權(quán)重函數(shù)的色度-飽和度變化對(duì)照表，得到飽和度變化值，并且將增益參數(shù)和飽和度變化值相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值；將最后得到的色度調(diào)整的權(quán)重值與值CB，CR分別相乘，得到調(diào)整后的CB，CR值；以便輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述方法包括當(dāng)計(jì)算出 的亮度增益因子大于最大亮度調(diào)整因子時(shí)，選用最大亮度調(diào)整因子的 步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于色度-飽和度變化對(duì)照表 是通過(guò)選取0度，品紅61度，紅色103度，黃色167度，綠色241度， 青綠色283度，藍(lán)色247度和360度這8個(gè)點(diǎn)典型顏色的色度，分析 隨著色度變化飽和度的變換規(guī)律而得到的。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于包括根據(jù)整幅圖像調(diào)整 前的平均飽和度和調(diào)整后的平均飽和度之比調(diào)節(jié)增益參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于包括對(duì)得到的色度調(diào)整 的權(quán)重值進(jìn)行限幅的步驟。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括將視頻信號(hào)從RGB空間轉(zhuǎn)化 為YCbCk植；還包括將調(diào)整后的YCBCa值轉(zhuǎn)化為RGB值的步驟。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述將增益參數(shù)和飽和度變化 值相乘得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值的步驟包括將增益參數(shù)、飽和度變 化值與亮度增強(qiáng)因子相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值。
8. —種自動(dòng)色度和飽和度調(diào)整裝置，包括色度和飽和度產(chǎn)生模塊，基于視頻信號(hào)的Y、 Cb和Cr植，計(jì)算色度 值和飽和度值；色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊，基于所述色度值查找包括不同色度權(quán)重函數(shù) 的色度-飽和度變化對(duì)照表，得到飽和度變化值，并且將增益參數(shù)和飽 和度變化值相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值；色度飽和度調(diào)整模塊，將得到的色度調(diào)整的權(quán)重值與色度分量 Cb，Ck分別相乘，得到調(diào)整后的CB，"值，以便輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中色度和飽和度產(chǎn)生模塊將視頻 信號(hào)從RGB空間轉(zhuǎn)化為YCbCr但；色度飽和度調(diào)整模塊將調(diào)整后的YCBCR 值轉(zhuǎn)化為RGB值。
10. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中包括亮度增益產(chǎn)生模塊，用于 產(chǎn)生亮度增益因子；所述色度權(quán)重值產(chǎn)生模塊包括將增益參數(shù)、飽和 度變化值與亮度增強(qiáng)因
全文摘要
本發(fā)明提供一種色度和飽和度的自動(dòng)調(diào)整方法和裝置。所述方法包括下列步驟基于視頻信號(hào)的Y、C<sub>B</sub>和C<sub>R</sub>值，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的色度值和飽和度值；基于所述色度值查找包括不同色度權(quán)重函數(shù)的色度-飽和度變化對(duì)照表，得到飽和度變化值，并且將增益參數(shù)和飽和度變化值相乘，得到基于色度調(diào)整的權(quán)重值；將最后得到的色度調(diào)整的權(quán)重值與值C<sub>B</sub>，C<sub>R</sub>分別相乘，得到調(diào)整后的C<sub>B</sub>，C<sub>R</sub>值，以便輸出給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。本發(fā)明采用增益調(diào)整算法針對(duì)任意顏色的飽和度進(jìn)行任意程度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)方法有效且靈活，提高數(shù)字視頻圖像的質(zhì)量，滿足用戶對(duì)于視頻質(zhì)量的不同要求。
文檔編號(hào)H04N9/64GK101621702SQ20091009002
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者璐 李 申請(qǐng)人:北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司