CN103974051A - 影像处理装置及影像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的影像处理装置用以处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料。该第一色彩空间是由多个色彩元素定义。该多个第一色彩元素不包含一饱和度元素。该影像处理装置包含一转换模块、一增益决定模块及一调整模块。该转换模块用以将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料。该第二色彩空间系由多个第二色彩元素定义。该多个第二色彩元素包含该饱和度元素。该增益决定模块用以根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益。该调整模块用以根据该饱和度增益调整该画面。

Description

影像处理装置及影像处理方法

技术领域

本发明涉及影像处理技术相关，尤其是涉及提升画面饱和度的影像处理装置及影像处理方法。

背景技术

近年来，随着各种电子产品的蓬勃发展，家庭剧院等多媒体***日益普及。在多数多媒体***中，最重要的硬件装置就属影像显示设备。如何适当调整影像显示设备呈现的画面，以符合观看者喜好，一直是产品制造者关注的重要议题。举例而言，提高影像的锐利度可使画面变的清晰，提高影像的饱和度(saturation)则是可使画面色彩更鲜艳。

现行影像处理***(例如摄影机、数字电视、DVD播放器)大多是在YCbCr色彩空间进行影像处理。易言之，若输入信号为以RGB色彩空间表示的影像资料，该输入信号会先被转换为以YCbCr色彩空间表示的影像资料后再进行影像处理。如此技术领域中具有通常知识者所知，定义YCbCr色彩空间的三个色彩元素Y、Cb、Cr分别代表亮度、蓝色色度和红色色度，其中不包含饱和度。YCbCr色彩空间中某一笔影像资料的饱和度系以Cb和Cr两个色彩元素的特定关系表示。因此，若欲分析YCbCr色彩空间中某一张影像的饱和度，必须对其中各像素的Cb值以及Cr值进行分析，更明确地说，是对各像素的Cb值以及Cr值构成的二维阵列进行统计。此一分析程序需要大量的运算资源(尤其是在分析对象为高画质视频串流时)，进而导致影像处理***的硬件成本上升。因此，目前的影像处理***几乎都不提供针对动态影像中各张画面逐一调整饱和度的功能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出新的影像处理装置及影像处理方法，借由将影像资料转换至其色彩元素包含一饱和度元素的色彩空间，在不需要复杂运算程序的情况下即可有效找出一画面的饱和度信息，进而据此提高或降低该画面的饱和度。

根据本发明的一具体实施例为一种影像处理装置，供处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料。该第一色彩空间系由多个第一色彩元素定义。该影像处理装置包含一转换模块、一增益决定模块及一调整模块。该转换模块系用以将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料。该第二色彩空间系由多个第二色彩元素定义，该多个第二色彩元素包含一饱和度元素。该增益决定模块系用以根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益。该调整模块系用以根据该饱和度增益调整该画面。

根据本发明的另一具体实施例为一种影像处理方法，供处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料。该第一色彩空间系由多个第一色彩元素定义。该影像处理方法首先执行一转换步骤，将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料。该第二色彩空间系由多个第二色彩元素定义。该多个第二色彩元素包含一饱和度元素。接着，该影像处理方法执行一决定步骤，根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益。该影像处理方法随后执行一调整步骤，根据该饱和度增益调整该画面。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为根据本发明的一实施例中的影像处理装置的功能方块图。

图2A~图2C系用以呈现根据本发明的调整模块可施以调整程序的对象的数种范例。

图3为根据本发明的一实施例中的影像处理方法的功能方块图。

图4为一饱和度直方图范例。

100：影像处理装置 12：转换模块

14：增益决定模块 16：调整模块

S31~S33：流程步骤

具体实施方式

根据本发明的一实施例为一影像处理装置，其功能方块图如图1所示。影像处理装置100包含转换模块12、增益决定模块14和调整模块16。于实际应用中，影像处理装置100可被整合于各种具有调整影像饱和度需求的电子***中，亦可独立存在。

转换模块12负责在不同的色彩空间之间转换影像资料。于本实施例中，一第一色彩空间系由多个第一色彩元素定义，且该多个第一色彩元素不包含饱和度元素。相对地，一第二色彩空间系由多个第二色彩元素定义，且该多个第二色彩元素包含饱和度元素。于一实施例中，第一色彩空间可为RGB色彩空间或YCbCr色彩空间，第二色彩空间可为HSV色彩空间、HSL色彩空间或HIS色彩空间。以下实施例主要以第一色彩空间为RGB色彩空间而第二色彩空间为HSV色彩空间为例来说明，但本发明的范畴不以此为限。

于此实施例中，转换模块12的输入信号为一画面于RGB色彩空间中的多笔影像资料(以下称RGB影像资料)。实务上，提供至影像处理装置100的一视频串流可能包含多个画面，其中包含输入转换模块12的该画面，并且影像处理装置100可分别针对该视频串流所包含的多个画面进行影像处理程序。转换模块12根据下列方程式将这些RGB影像资料转换为该画面于HSV色彩空间中的多笔影像资料(以下称HSV影像资料)：

H=max(R,G,B)-min(R,G,B)，

V=max(R,G,B)，

$S=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{if\; H}=0\\ \frac{H}{V},\mathrm{if\; H}\≠0\end{array}\right..$

定义HSV色彩空间的三个色彩元素H、S、V分别代表色相(hue)、饱和度(satuation)、色调(luminance)。也就是说，转换模块12的输出信号包含每一笔影像资料各自的饱和度信息。

随后，增益决定模块14根据转换模块12提供的HSV影像资料中与饱和度元素S相关的部分决定一饱和度增益。于一实施例中，增益决定模块14制作这些HSV影像资料的饱和度直方图(histogram)，其横轴代表饱和度大小，纵轴则代表该画面中具有某一饱和度的像素的数量。在图4呈现的饱和度直方图范例中，经标准化后的饱和度分布范围为1~32，而该直方图中对应于像素数量最多的饱和度大小为28。于一实施例中，增益决定模块14可直接将28选为该画面的代表性饱和度。于另一实施例中，增益决定模块14可将对应于不同饱和度的像素数量由饱和度最低的部分开始累加，找出累积结果相对于总像素数量的一比例高于一门槛值(例如百分的九十五)时相对应的饱和度，作为该画面的代表性饱和度。

实务上，计算饱和度增益的方式有很多种，于一实施例中，饱和度增益被设定为饱和度上限除以代表性饱和度(于前述实施例中，即32除以28)的计算结果，于另一实施例中，饱和度增益被设定为代表性饱和度乘以一特定比重(比方说将28乘以1.05或0.95)后的计算结果。该特定比重可根据使用者的偏好选定，亦可为产品出厂前即预设的固定值。

值得注意的是，无论产生饱和度增益的方式为何，由于提供至增益决定模块14的HSV影像资料直接包含各像素的饱和度信息，增益决定模块14不需要进行复杂的统计及运算，即可找出一画面的代表性饱和度。换言之，只要转换模块12的输出信号所对应的色彩空间的定义包含饱和度元素，增益决定模块14便可快速并有效地找出画面的饱和度信息。另外须说明的是，不同使用者的视觉感受各异，影像的饱和度高低通常并无一最佳化标准。因此，增益决定模块14可依据经验法则决定应采用何种方式决定该饱和度增益。

接着，调整模块16负责根据增益决定模块14产生的饱和度增益调整该画面。实务上，受到调整模块16调整的对象可以根据后端需求来决定。于一实施例中，如图2A所示，调整模块16可直接根据该饱和度增益改变该画面的RGB影像资料，例如将这些RGB影像资料分别乘上该饱和度增益。于另一实施例中，如图2B所示，调整模块16可根据该饱和度增益改变该画面的HSV影像资料，例如将这些HSV影像资料中的各个饱和度元素S分别乘上该饱和度增益。若影像处理装置100需提供至后端电路的输出信号格式为RGB资料，这些经改变后的HSV影像资料可再次被转换回RGB影像资料。

于另一实施例中，如图2C所示，转换模块12亦将一画面的RGB影像资料转换为另一第三色彩空间(例如YCbCr色彩空间)中的多笔第三影像资料，而调整模块16系根据该饱和度增益将该多笔第三影像资料分别乘上该饱和度增益，以达成调整该画面的效果。若第三色彩空间为YCbCr色彩空间，调整模块16可将各笔影像资料的Cb值和Cr值分别乘上该饱和度增益，且不调整其Y值。这种做法的好处在于该画面的亮度不会受到饱和度改变的影响而随的变动。

实务上，调整模块16可直接以增益决定模块14提供的饱和度增益作为调整各影像资料的乘积，亦可另外根据查找表或特定运算式找出对应于该饱和度增益的乘积来调整影像资料。

根据本发明的另一实施例为一影像处理方法，其流程图如图3所示。该影像处理方法系供处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料。该第一色彩空间系由多个第一色彩元素定义，该多个第一色彩元素不包含一饱和度元素。该第二色彩空间系由多个第二色彩元素定义，该多个第二色彩元素包含该饱和度元素。该影像处理方法首先执行步骤S31，将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料。接着，该影像处理方法执行步骤S32，根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益。该影像处理方法随后执行步骤S33，根据该饱和度增益调整该画面。

先前在介绍影像处理装置100时描述的各种电路操作变化(例如决定饱和度增益的方式)亦可应用至图3所绘示的影像处理方法中，其细节不再赘述。

如上所述，本发明提出新的影像处理装置及影像处理方法，借由将影像资料转换至其色彩元素包含一饱和度元素的色彩空间，在不需要复杂运算程序的情况下即可有效找出一画面的饱和度信息，进而据此提高或降低该画面的饱和度。根据本发明的装置及方法可应用在各种具有调整影像饱和度需求的电子***(例如摄影机、数字电视、DVD播放器)中，且其应用范围包含动态影像及静态影像。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种影像处理装置，供处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料，该第一色彩空间是由多个第一色彩元素定义，该影像处理装置包含：

一转换模块，用以将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料，该第二色彩空间是由多个第二色彩元素定义，该多个第二色彩元素包含一饱和度元素；

一增益决定模块，用以根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益；以及

一调整模块，用以根据该饱和度增益调整该画面。

2.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该第一色彩空间为一RGB色彩空间或一YCbCr色彩空间。

3.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该第二色彩空间为一HSV色彩空间、一HSL色彩空间或一HIS色彩空间。

4.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该增益决定模块制作该多笔第二影像资料的一饱和度直方图以找出该画面的一代表性饱和度，并根据该代表性饱和度决定该饱和度增益。

5.如权利要求4所述的影像处理装置，其特征在于，该多笔第二影像资料对应于一总像素数量，该增益决定模块自该饱和度直方图的一最低饱和度向一最高饱和度累计一像素数量，当该像素数量相对于该总像素数量的一比例高于一门槛值，该增益决定模块以该像素数量所对应的该饱和度作为该代表性饱和度。

6.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该调整模块将该多笔第一影像资料分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

7.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该调整模块将该多笔第二影像资料各自的该饱和度元素分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

8.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该转换模块更将该多笔第一影像资料转换为一第三色彩空间中的多笔第三影像资料，以及该调整模块将该多笔第三影像资料分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

9.如权利要求8所述的影像处理装置，其特征在于，该第一色彩空间为一RGB色彩空间，该第二色彩空间为一HSV色彩空间，该第三色彩空间为一YCbCr色彩空间，并且该调整模块是将该多笔第三影像资料各自的Cb值及Cr值分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

10.如权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该画面包含于提供至该影像处理装置的一视频串流中，该影像处理装置调整该视频串流所包含的多个画面。

11.一种影像处理方法，供处理一画面于一第一色彩空间中的多笔第一影像资料，该第一色彩空间是由多个第一色彩元素定义，该影像处理方法包含：

(a)将该多笔第一影像资料转换为一第二色彩空间中的多笔第二影像资料，该第二色彩空间是由多个第二色彩元素定义，该多个第二色彩元素包含一饱和度元素；

(b)根据该多笔第二影像资料与该饱和度元素相关的部分决定一饱和度增益；以及

(c)根据该饱和度增益调整该画面。

12.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，该第一色彩空间为一RGB色彩空间或一YCbCr色彩空间。

13.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，该第二色彩空间为一HSV色彩空间、一HSL色彩空间或一HIS色彩空间。

14.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，步骤(b)包含：

(b1)制作该多笔第二影像资料的一饱和度直方图以找出该画面的一代表性饱和度；以及

(b2)根据该代表性饱和度决定该饱和度增益。

15.如权利要求14所述的影像处理方法，其特征在于，该多笔第二影像资料对应于一总像素数量，步骤(b1)包含：

自该饱和度直方图的一最低饱和度向一最高饱和度累计一像素数量；以及

当累计后的该像素数量相对于该总像素数量的一比例高于一门槛值，以该像素数量所对应的该饱和度作为该代表性饱和度。

16.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，步骤(c)包含将该多笔第一影像资料分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

17.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，步骤(c)包含将该多笔第二影像资料各自的该饱和度元素分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

18.如权利要求11所述的影像处理方法，进一步包含：

将该多笔第一影像资料转换为一第三色彩空间中的多笔第三影像资料；

其中步骤(c)包含将该多笔第三影像资料分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

19.如权利要求18所述的影像处理方法，其特征在于，该第一色彩空间为一RGB色彩空间，该第二色彩空间为一HSV色彩空间，该第三色彩空间为一YCbCr色彩空间，并且步骤(c)包含将该多笔第三影像资料各自的Cb值及Cr值分别乘上该饱和度增益，以调整该画面。

20.如权利要求11所述的影像处理方法，其特征在于，该画面是包含于一视频串流中，该影像处理方法被用以调整该视频串流所包含的多个画面。