CN103618887B - 图像处理方法及装置 - Google Patents

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CN103618887B CN201310632196.1A CN201310632196A CN103618887B CN 103618887 B CN103618887 B CN 103618887B CN 201310632196 A CN201310632196 A CN 201310632196A CN 103618887 B CN103618887 B CN 103618887B
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Abstract

本发明公开了一种图像处理方法及装置,所述图像处理方法通过将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,并通过分析HSI颜色空间中各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量,对主饱和度区域以及次饱和度区域对应控制点的饱和度进行调整从而得到动态的饱和度曲线,最后根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度,从而完成对图像的调整。由于对图像颜色进行区域划分,并在根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度时,使得主饱和等级所对应的等饱和区中控制点饱和度增量增益值增大,而次饱和度等级所对应的等饱和区域的控制点饱和度增量增益值变小,从而实现提升主色彩饱和度,使画面颜色更具有层次感;进而提高了画面显示的效果。

Description

图像处理方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,特别涉及一种图像处理方法及装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高,对电子产品的画面显示效果追求越来越高。现有技术中为了提高画面的显示效果,通常在画面显示时进行图像处理,在图像处理的过程中,为了让色彩显示更为鲜亮,通常需要对图像的饱和度进行调整。现有技术中在对图像的饱和度进行调整时,采用预置的饱和度参数对图像上各点的饱和度进行调整,由于该调整并未根据图像本身进行区域划分,因此调整后图像的画面显示效果较差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种图像处理方法,旨在提高画面显示效果。
为了实现发明目的,本发明提供一种图像处理方法,所述图像处理方法包括以下步骤:
将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由若干等饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域,以及每个等饱和度曲线与等色调线的交点形成的控制点;
统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整;
将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出。
优选地,所述统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整步骤包括:
当统计到的各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量超过该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值增大;当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量小于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值减小。
优选地,所述将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整步骤具体包括:
变换后控制点的饱和度值为cj′(I),其中j为颜色的编号,I为各等饱和度区域所对应的饱和度等级,所述cj′(I)满足:
c j ′ ( I ) = G * 1 M * I + Σ i = 1 I 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M G + Σ i = 1 M 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M * c j ( M ) ;
其中为饱和度增益的直流分量,为饱和度增益的交流分量,为归一化因子,cj(M)为颜色区域内等饱和度级别最高的等饱和区域变换前的饱和度,sj(i)为颜色区域内饱和度等级是i的等饱和区域像素数量,M为j颜色区域内等饱和区域的总数量,h(j)为相应颜色区域内像素点的数量,G是直流分量增益。
优选地,所述根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度分析等色调线上连续的动态饱和度控制曲线的步骤具体为:
将同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度进行拉格朗日插值处理,以得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线。
优选地,所述根据动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整的步骤具体包括:
根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
优选地,所述根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整的步骤具体包括:
确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
优选地,所述根据相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值的步骤具体为:
kQ = ( 1 - α ) * kQ 3 2 + α * kQ 2 2
其中kQ为颜色Q对应的增益值,其中α为偏向因子,取值范围为(0,1),颜色Q的相角为θ,与其相邻的两条等色调线的相角为θ2、θ3,颜色Q的等饱和度曲线与相邻两条等色调线的交点分别为Q2、Q3,且有θ2<θ<θ3,交点对应的动态饱和度曲线的增益值分别为kQ2和kQ3。
本发明还提供一种图像处理装置,所述图像处理装置包括:
转换模块,用于将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由若干等饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域,以及每个等饱和度曲线与等色调线的交点形成的控制点;
统计模块,用于统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
处理模块,用于根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
调整模块,用于根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整;
所述转换模块还用于将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出。
优选地,所述调整模块包括:
增益值分析单元,用于根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
调整单元,用于根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
优选地,所述调整单元包括:
分析子单元,用于确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
计算子单元,用于根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
调整子单元,用于根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
本发明通过将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,并通过分析HSI颜色空间中各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量,对主饱和度区域以及次饱和度区域对应控制点的饱和度进行调整从而得到动态的饱和度曲线,最后根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度,从而完成对图像的调整。由于对图像颜色进行区域划分,并在根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度时,使得主饱和等级所对应的等饱和区中控制点饱和度增量增益值增大,而次饱和度等级所对应的等饱和区域的控制点饱和度增量增益值变小,从而实现提升主色彩饱和度,使画面颜色更具有层次感;进而提高了画面显示的效果。
附图说明
图1为本发明图像处理方法较佳实施例的流程示意图;
图2为HSI颜色空间分布图;
图3为本发明图像处理装置较佳实施例的结构示意图;
图4为图3中调整模块的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1,图1为本发明图像处理方法较佳实施例的流程示意图。本发明提供的图像处理方法包括步骤S10至步骤S50。以下对各步骤进行详细叙述。
步骤S10,将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由若干等饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域,以及每个等饱和度曲线与等色调线的交点形成的控制点;
本实施例中,在HSI颜色模型下,该模型用色调H、饱和度S和亮度I三个维度来表示颜色。亮度I从下往上由暗到亮,越靠近亮度I轴饱和度S越低,围绕亮度I轴,不同的椎体相角则可表示红、黄等各种颜色色调H。对于一个彩色图像至少包含两个基本信息:分辨率及每个像素点的YCbCr数据。而对于HSI模型下垂直于亮度I的任一色盘(黑、白两顶点除外),颜色的饱和度S、色调H(θ)分别可用正交矢量Cb、Cr和当前亮度Y(指视频信号YCbCr)表示。S相等的为等饱和度曲线,θ相等的为等色调线。上述S和θ满足:
S = Cb 2 + Cr 2 / Y - - - ( 1 )
θ = arctan Cr Cb - - - ( 2 )
具体地,结合参照图2所示,图2为HSI颜色空间分布图。在图2中可按相角θ可把HSI颜色空间的色调分为若干部分,其中0-7为八个等色调线;按饱和度S则可把色盘的饱和度分为若干部分,其中A、B、C和D为四个等饱和度曲线。如图首先可对颜色色调的分类,即可将色盘的颜色按照用户定义的规则进行分类,例如以等色调线7为例,可在等色调线6和等色调线7中间的等色调线设置一条等色调线L67,在等色调线0和等色调线7中间的等色调线设置一条等色调线L70,由等色调线L67和等色调线L70所围合形成的扇形区域为等色调线7的颜色区域(即上述预置的颜色区域)。具体地等色调线0-7均对应一颜色区域,各颜色区域没有交集,且各颜色的集合包含整个HSI空间的颜色,颜色区域的定义也可以采用其它方式,如将等色调线7和等色调线0之间的区域作为等色调线7的颜色区域,采用本实施例中的颜色区域的定义能使得颜色定义更加准确。
然后对等饱和度曲线进行分类,即可将色盘的饱和度按照用户定义的规则进行分类,例如以等饱和度曲线C为例,可在等饱和度曲线C与等饱和度曲线B之间设置一条等饱和度曲线BC,在等饱和度曲线C与等饱和度曲线D之间设置一条等饱和度曲线CD,由等饱和度曲线BC和等饱和度曲线CD围合形成的圆环区域为等饱和度曲线C的等饱和度区域(即上述预置的等饱和度区域)。具体地等饱和度曲线A-D均对应一等饱和度区域,各等饱和度区域没有交集,且各等饱和度的集合包含整个HSI空间的饱和度,同样饱和度区域的定义也可以采用其它方式,如将等饱和度曲线B与等饱和度曲线C之间的区域作为等饱和度曲线C的等饱和度区域,采用本实施例中的等饱和度区域的定义能使得等饱和度区域定义更加准确。
应当说明的是,上述每一颜色区域内对应设有多个等饱和度区域,且每一个颜色区域内的每一等饱和度区域内均设有反应该颜色区域内该等饱和度区域的饱和度的控制点,该控制点为上述等饱和度曲线A-D与等色调线0-7的各个交点。在步骤S10中进行输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间时,首先将输入图像的YCbCr数据转换为HSI数据;然后将所述HSI数据映射至HSI颜色空间,从而完成YCbCr颜色空间的数据与HSI颜色空间数据转换。
步骤S20,统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
步骤20具体包括步骤:统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并确定各颜色区域内的主饱和度区域以及次饱和度区域,并将主饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值增大,将次饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值减小;
其中,统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并确定各颜色区域内的主饱和度区域以及次饱和度区域,并将主饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值增大,将次饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值减小步骤具体包括步骤:当统计到的各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量超过该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值增大;当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量小于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值减小。
进一步地,当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量等于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则不对各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值进行调整。
本实施例中,上述各颜色区域内像素点数量之和等于图像的总像素点,每一颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量之和等于该颜色区域内像素点数量;上述各控制点的饱和度为各控制点所在等饱和度曲线的饱和度。各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值即为变换后控制点饱和度对应增量与变换前控制点饱和度对应增量的比值,其中变换后控制点饱和度对应增量即为该控制点与上一等饱和度等级对应控制点饱和度之差。
本实施例中,设HSI颜色空间被分为N种颜色(即N个颜色区域),每种颜色又被均匀地分为M个饱和度等级(即上述M个等饱和区域),也就是说在每种颜色中有M个控制点。如图2所示,本实施例中,该HSI颜色空间具有8种颜色区域,4种等饱和度区,由BC和CD围合的等饱和区域的饱和度等级为3,由CD和D围合形成的图像的饱和度等级为4。
将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整步骤的具体实现过程包括:动态饱和度变换后的饱和度为cj′(I),其中j为颜色的编号(例如上述0-7),I为各等饱和度区域所反映的饱和度等级,所述cj′(I)满足:
c j ′ ( I ) = G * 1 M * I + Σ i = 1 I 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M G + Σ i = 1 M 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M * c j ( M ) - - - ( 3 )
其中为饱和度增益的直流分量,为饱和度增益的交流分量,为归一化因子,cj(M)为颜色区域内等饱和度级别最高的等饱和区域变换前的饱和度,sj(i)为颜色区域内等饱和度级是i的等饱和区域像素数量,M为颜色区域内等饱和区域的数量,h(j)为相应颜色区域内像素点的数量,G是直流分量增益,由用户自行设置的。
应当说明的是,在上述公式(3)中I和i均为各等饱和度区域所反映的饱和度等级,其中I为常量,i为变量。
下面将具体说明上述公式(3)对控制点饱和度进行调整后能实现对该控制点对应的饱和度增量增益值进行调整的过程。
上述sj(i)为颜色j在饱和度等级为i(1≤i≤M)时的等饱和度区域内像素点的总数量。对于视频画面,sj(i)会随场景变化而不断变化。而对特定画面,sj(i)是定量不变的。显而易见,对于某个特定的画面,各个sj(i)的总和为h(j),即可表示为:
Σ i = 1 M s j ( i ) = h ( j ) - - - ( 4 )
其中,上述h(j)为颜色j(1≤j≤N)的颜色区域内像素点的总量。对于视频画面,h(j)会随场景变化而不断变化,而对特定画面,h(j)是定量不变的。而对于分辨率为H*V的画面,因为每个像素点有一组YCbCr数据,则各个颜色h(j)的和为H*V,即:
Σ i = 1 N h ( j ) = H * V - - - ( 5 )
将上述公式(4)代入公式(3)即可得到:
c j ′ ( I ) = G * I + Σ i = 1 I s j ( i ) h ( j ) / M M * ( G + 1 ) * c j ( M ) - - - ( 6 )
对于公式6,显然当I=M时,cj′(M)=cj(M)。设cj(0)=0,则对于每个饱和度等级,其变换后的饱和度等级I控制点对应饱和度增量△cj′(I)为:
Δ c j ′ ( I ) = c j ′ ( I ) - c j ′ ( I - 1 ) = G + s j ( I ) h ( j ) / M ( G + 1 ) * c j ( M ) M , 1 ≤ I ≤ M - - - ( 7 )
因为变换前饱和度等级均匀分布,则有△cj=cj(I)-cj(I-1)=cj(M)/M,代入公式(7)得到颜色j饱和度等级I相对于I-1的饱和度增量增益值:
k j ( I - 1 ) = Δ c j ′ ( I ) Δc j = c j ′ ( I ) - c j ′ ( I - 1 ) c j ( I ) - c j ( I - 1 ) = G + s j ( I ) h ( j ) / M G + 1 , 1 ≤ I ≤ M - - - ( 8 )
当颜色j的饱和度信息均匀分布时,颜色J的各饱和度等级对应的等饱和区域内像素点的数量为h(j)/M;当颜色的饱和度信息不均匀分布时,则根据公式(8)可得到:
1)当sj(I)>h(j)/M时,即说明颜色j的饱和度I为主饱和度等级,此时kj(I-1)>1,该等饱和区域的饱和度信息将得到拉伸;
2)当sj(I)<h(j)/M时,即说明颜色j的饱和度I为次饱和度等级,此时kj(I-1)<1,该等饱和区域的饱和度信息将得到压缩;
3)当sj(I)=h(j)/M时,kj(I-1)=1,该等饱和区域的饱和度信息将即不压缩也不拉伸;
而当sj(I)=0时,公式(8)可简化为:
k j ( I - 1 ) = &Delta; c j &prime; ( I ) &Delta;c j = c j &prime; ( I ) - c j &prime; ( I - 1 ) c j ( I ) - c j ( I - 1 ) = G G + 1 , 1 &le; I &le; M - - - ( 9 )
可以理解,为保证变换后的饱和度层次,需使0≤kj(I-1)<1,即:
0 &le; G G + 1 < 1 - - - ( 10 )
解公式(10)可得G≥0,但是当G=0时,代入公式8得:
k j ( I - 1 ) = &Delta; c j &prime; ( I ) &Delta;c j = c j &prime; ( I ) - c j &prime; ( I - 1 ) c j ( I ) - c j ( I - 1 ) = s j ( I ) h ( j ) / M , 1 &le; I &le; M - - - ( 11 )
而此时当sj(I)=0时,由公式(11)可知:
kj(I-1)=△cj′(I)=cj′(I)-cj′(I-1)=0 1≤I≤M (12)
即表明将有cj′(I)=cj′(I-1)的情况出现,这种情况下如果对cj′(I)进行插值(1≤I≤M),将导致饱和度等级I与I-1之间有的饱和度不递增的情况,最终导致画面饱和度层次异常。
综上所述,直流增益G必须满足:
G>0 (13)
从而可将公式(8)变化为:
k j ( I - 1 ) = 1 + s j ( I ) h ( j ) * M G 1 + 1 / G , 1 &le; I &le; M - - - ( 14 )
当G>>M时,有M/G<<1,同时有1/G<<1、sj(I)/h(j)<1,所以此时:
kj(I-1)≈1 (15)
即表明直流增益G在保证cj′(I)递增的同时,还可以控制公式(6)中直流分量和交流分量的相对强弱,G越小表明交流分量相对越强;反之G越大则表明直流分量相对越强。当G无穷大时,表明交流分量可以忽略,相当于不做上述处理。
综上所述,在本实施例中,通过上述通过公式(6)可以算出M个控制点变换后的饱和度cj′(1)、cj′(2)······cj′(M),并确保饱和度的增量增益值增大。
步骤S30,根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
具体地,可将同一颜色区域内的各控制点变换后的饱和度进行拉格朗日插值处理,以得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线(DSC,Dynamic Saturation Control);当计算获得上述M个控制点变换后的饱和度cj′(1)、cj′(2)·····cj′(M)后,再对这M个控制点进行拉格朗日插值处理,可以得到一条连续、平滑的动态饱和度控制曲线。
步骤S40,根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整。
本实施例中,上述根据动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整具体包括步骤S41至步骤S43。
步骤S41,根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
本实施例中,上述增益值为k,则颜色j在等饱和度曲线x的增益值表示为kj(x),其中x(0≤x≤1)可以表示任何等饱和度曲线,该kj(x)满足:
其中cj(x)表示等饱和度曲线为x时该等饱和度曲线在变换前的饱和度。
步骤S42,根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
进一步步骤S42包括以下步骤:
确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
本实施例中,根据相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值步骤可通过以下公式实现:
kQ = ( 1 - &alpha; ) * kQ 3 2 + &alpha; * kQ 2 2
其中kQ为颜色Q的增益值,其中α为偏向因子,取值范围为(0,1)。颜色Q的相角为θ,其相邻等色调线的相角为θ2、θ3,且有θ2<θ<θ3。颜色Q的等饱和度曲线与相邻等色调线的交点分别为Q2、Q3,交点对应的动态饱和度曲线增益值分别为kQ2、kQ3。
本实施例中,根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整步骤可以通过以下公式实现:对各像素点的饱和度进行调整;其中S'为像素点调整后的饱和度,kQ为像素点对应的增益值,为像素点调整前的饱和度。
步骤S50,将调整后的HSI颜色空间中的图像数据转换至YCbCr数据并输出。
本实施例中,设某一像素点对应的颜色为Q,且在颜色2和颜色3之间,且该像素点的等饱和度曲线与颜色2和颜色3的交点为Q2和Q3,则两交点的动态饱和度曲线对应的增益值分别为kQ2和kQ3。设某一像素点对应的颜色Q的相角为θ,Q2、Q3点的相角为θ2、θ3,且有θ2<θ<θ3,则
&alpha; = &theta; 3 - &theta; &theta; 3 - &theta; 2 - - - ( 18 )
其中α为偏向因子,取值范围为(0,1)。当α趋近0时,说明该颜色偏向颜色Q3;反之,当α趋近1时,说明该颜色偏向颜色Q2。
此时颜色Q上任一像素点所对应的增益值kQ为:
kQ = ( 1 - &alpha; ) * kQ 3 2 + &alpha; * kQ 2 2 - - - ( 19 )
所以,对于任何一种颜色,根据增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整后的饱和度S'为:
S &prime; = kQ * S = kQ * Cb 2 + Cr 2 Y - - - ( 20 )
其中S'为像素点调整后的饱和度,kQ为像素点对应的增益值,为像素点调整前的饱和度。
相应地,颜色Q的相角θ'为:
&theta; &prime; = arctan Cr &prime; Cb &prime; = arctan Cr Cb = &theta; - - - ( 21 )
因为在DSC曲线的获取及kQ的计算中,亮度Y均不参与运算,则此时可计算出颜色Q变换后Cb'、Cr'值,即:
Cb &prime; = kQ * Cb Cr &prime; = kQ * Cr - - - ( 22 )
最后将转换后数据Y Cb' Cr'进行输出并显示,从而实现对图像的调整。
本发明通过将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,并通过分析HSI颜色空间中各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量,对主饱和度区域以及次饱和度区域对应控制点的饱和度进行调整从而得到动态的饱和度曲线,最后根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度,从而完成对图像的调整。由于对图像颜色进行区域划分,并在根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度时,使得主饱和等级所对应的等饱和区中控制点饱和度增量增益值增大,而次饱和度等级所对应的等饱和区域的控制点饱和度增量增益值变小,从而实现提升主色彩饱和度,使画面颜色更具有层次感;进而提高了画面显示的效果。
本发明还提供了一种图像处理装置,用于实现上述方法。参照图3和图4,图3为本发明图像处理装置较佳实施例的结构示意图;图4为图3中调整模块的结构示意图。本实施例提供的图像处理装置包括:转换模块100、统计模块200、处理模块300和调整模块400,其中,
转换模块100,用于将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由等若干饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域及用于反映每一颜色区域内各等饱和度区域饱和度及颜色的控制点;并将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出;
统计模块200,用于统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
具体地,统计模块200包括统计子模块,该统计子模块用于统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并确定各颜色区域内的主饱和度区域以及次饱和度区域,并将主饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值增大,将次饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值减小;
具体地,统计子模块包括统计子单元当统计到的各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量超过该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值增大;当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量小于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值减小。
进一步地,当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量等于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则不对各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值进行调整。
本实施例中,上述各颜色区域内像素点数量之和等于图像的总像素点,每一颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量之和等于该颜色区域内像素点数量;上述各控制点的饱和度为各控制点所在等饱和度曲线的饱和度。各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度增量增益值即为变换后控制点饱和度对应增量与变换前控制点饱和度对应增量的比值,其中变换后控制点饱和度对应增量即为该控制点与上一等饱和度等级对应控制点饱和度之差。
本实施例中,设HSI颜色空间被分为N种颜色(即N个颜色区域),每种颜色又被均匀地分为M个饱和度等级(即上述M个等饱和区域),也就是说在每种颜色中有M个控制点。如图2所示,本实施例中,该HSI颜色空间具有8种颜色区域,4种等饱和度区,由BC和CD围合的等饱和区域的饱和度等级为3,由CD和D围合形成的图像的饱和度等级为4。
具体地,将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整具体包括:动态饱和度变换后的饱和度为cj′(I),其中j为颜色的编号(例如上述0-7),I为各等饱和度区域所反映的饱和度等级,所述cj′(I)满足:
c j &prime; ( I ) = G * 1 M * I + &Sigma; i = 1 I 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M G + &Sigma; i = 1 M 1 M * s j ( i ) h ( j ) / M * c j ( M )
其中为饱和度增益的直流分量,为饱和度增益的交流分量,为归一化因子,cj(M)为颜色区域内等饱和度级别最高的等饱和区域变换前的饱和度,sj(i)为颜色区域内饱和度等级是的等饱和区域像素数量,M为颜色区域内等饱和区域的数量,h(j)为相应颜色区域内像素点的数量,G是直流分量增益,由用户自行设置的。
应当说明的是,在上述公式中I和i均为各等饱和度区域所反映的饱和度等级,其中I为常量,i为变量。
在本实施例中,统计模块200通过上述通过公式可以算出M个控制点变换后的饱和度cj′(1)、cj′(2)······cj′(M),并确保饱和度的增量增益值增大,具体的证明过程如方法中描述相同,在此不再累述。
处理模块300,用于根据同一颜色区域内的各控制点变换后的饱和度分析同一等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
具体地,可将同一颜色区域内的各控制点变换后的饱和度进行拉格朗日插值处理,以得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线(DSC,Dynamic Saturation Control);当统计模块200计算获得上述M个控制点变换后的饱和度cj′(1)、cj′(2)·····cj′(M)后,再由处理模块300对这M个控制点进行拉格朗日插值处理,可以得到一条连续、平滑的态饱和度控制曲线。
调整模块400,用于根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整。
具体地,调整模块400包括:
增益值分析模块401,用于根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
本实施例中,上述增益值为k,则颜色j在等饱和度曲线x的增益值表示为kj(x),其中x(0≤x≤1)可以表示任何等饱和度曲线,该kj(x)满足:
其中cj(x)表示等饱和度曲线为x时该等饱和度曲线在变换前的饱和度。
调整单元402,用于根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的所述增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
进一步地,上述调整单元402包括:分析子单元、计算子单元、调整子单元,其中,
分析子单元用于确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
计算子单元用于根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
本实施例中,计算子单元具体根据以下公式获得增益值kQ,
kQ = ( 1 - &alpha; ) * kQ 3 2 + &alpha; * kQ 2 2
其中kQ为颜色Q的增益值,其中α为偏向因子,取值范围为(0,1)。颜色Q的相角为θ,其相邻等色调线的相角为θ2、θ3,且有θ2<θ<θ3。颜色Q的等饱和度曲线与相邻等色调线的交点分别为Q2、Q3,交点对应的动态饱和度曲线增益值分别为kQ2、kQ3。
调整子单元用于根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
本实施例中,调整子单元具体用于通过公式对各像素点的饱和度进行调整;其中S'为像素点调整后的饱和度,kQ为像素点对应的增益值,为像素点调整前的饱和度。
所述转换模块100,还用于将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出。
本发明通过转换模块100将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,并由统计模块200分析HSI颜色空间中各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量,然后通过处理模块300对主饱和度区域以及次饱和度区域对应控制点的饱和度值进行调整从而得到动态的饱和度曲线,最后由调整模块400根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度,从而完成对图像的调整。由于对图像颜色进行区域划分,并在根据动态饱和曲线调整图像各像素点的饱和度时,使得主饱和等级所对应的等饱和区中控制点饱和度增量增益值增大,而次饱和度等级所对应的等饱和区域的控制点饱和度增量增益值变小,从而实现提升主色彩饱和度,使画面颜色更具有层次感;进而提高了画面显示的效果。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种图像处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由若干等饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域,以及每个等饱和度曲线与等色调线的交点形成的控制点;
统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整;
将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出;其中,
所述统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整步骤包括:
当统计到的各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量超过该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值增大;当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量小于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值减小。
2.如权利要求1所述的图像处理方法,其特征在于,所述将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整步骤具体包括:
变换后控制点的饱和度值为cj'(I),其中j为颜色的编号,I为各等饱和度区域所对应的饱和度等级,所述cj'(I)满足:
其中为饱和度增益的直流分量,为饱和度增益的交流分量,为归一化因子,cj(M)为颜色区域内等饱和度级别最高的等饱和度区域变换前的饱和度,sj(i)为颜色区域内饱和度等级是i的等饱和度区域像素数量,M为j颜色区域内等饱和度区域的总数量,h(j)为相应颜色区域内像素点的数量,G是直流分量增益。
3.如权利要求1所述图像处理方法,其特征在于,所述根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度分析等色调线上连续的动态饱和度控制曲线的步骤具体为:
将同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度进行拉格朗日插值处理,以得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线。
4.如权利要求1至3中任一项所述图像处理方法,其特征在于,所述根据动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整的步骤具体包括:
根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
5.根据权利要求4所述的图像处理方法,其特征在于,所述根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整的步骤具体包括:
确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
6.如权利要求5所述的图像处理方法,其特征在于,所述根据相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值的步骤具体为:
其中kQ为颜色Q对应的增益值,其中α为偏向因子,取值范围为(0,1),颜色Q的相角为θ,与其相邻的两条等色调线的相角为θ2、θ3,颜色Q的等饱和度曲线与相邻两条等色调线的交点分别为Q2、Q3,且有θ2<θ<θ3,交点对应的动态饱和度曲线的增益值分别为kQ2和kQ3。
7.一种图像处理装置,其特征在于,包括:
转换模块,用于将输入图像的YCbCr数据转换至HSI颜色空间中,所述HSI颜色空间预设由若干等色调线分割形成的若干颜色区域、在各颜色区域内由若干等饱和度曲线分割形成的若干等饱和度区域,以及每个等饱和度曲线与等色调线的交点形成的控制点;
统计模块,用于统计各颜色区域内各等饱和度区域内像素点数量并根据该像素点数量对各颜色区域内各等饱和度区域内控制点的饱和度进行调整;
处理模块,用于根据同一等色调线上的各控制点变换后的饱和度得到等色调线上连续的动态饱和度控制曲线;
调整模块,用于根据所述动态饱和度控制曲线对各像素点的饱和度进行调整;
所述转换模块还用于将调整后HSI颜色空间中图像数据转换至YCbCr数据并输出;其中,
所述统计模块具体用于,当统计到的各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量超过该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值增大;当各颜色区域内各等饱和度区域像素点数量小于该颜色区域像素点总数与等饱和度区域总数量比值时,则将各颜色区域内各等饱和度区域对应的控制点的饱和度值调整使得该控制点对应的饱和度增量增益值减小。
8.如权利要求7所述的图像处理装置,其特征在于,所述调整模块包括:
增益值分析单元,用于根据所述动态饱和度控制曲线分析等色调线上的任一饱和度的增益值;
调整单元,用于根据各像素点对应的饱和度值以及该饱和度值对应的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
9.如权利要求8所述的图像处理装置,其特征在于,所述调整单元包括:
分析子单元,用于确定各像素点对应的相邻两条等色调线的动态饱和度控制曲线并根据各像素点的饱和度值确定各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值;
计算子单元,用于根据各像素点的饱和度值在相邻两条等色调线对应的饱和度的增益值确定该各像素点对应的饱和度的增益值;
调整子单元,用于根据各像素点对应的饱和度的增益值对所述HSI颜色空间中各像素点的饱和度进行调整。
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