CN107680141B - 一种色域映射方法及其色域映射装置 - Google Patents

一种色域映射方法及其色域映射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种色域映射方法及其色域映射装置，所述方法包括：在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；获取原始色域内的色点的Lab值，根据Lab值确定色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置并判断色点所在区域；如果色点位于映射目标区域外，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点；通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。通过上述方式，改善映射在边界上色点的均匀性和细节层次等问题。

Description

一种色域映射方法及其色域映射装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种色域映射方法及其色域映射装置。
背景技术
随着科技的不断发展，多媒体设备逐渐呈现多样化的趋势。不同的显示设备有不同的颜色展示方式，然而各显示设备之间的色域映射和匹配问题也日益突出。
如图1所示，现阶段常用的HPMINDE算法，针对超色域问题，把色域外的颜色全部裁切到目标色域边界上，将色域内的颜色直接原样输出。如图2所示，色域内点原样输出，确保色域内颜色的准确呈现；色域外点沿着朝向亮度轴上点的方向映射，域外区域颜色依次映射在了色域边界上，色域面积与映射线段存在较大差异，直接造成了映射均匀性较差。
对于色域映射算法，尤其是在大色域向小色域映射的过程中，常见算法对位于小色域外部的色点，都是沿着朝向亮度轴上某点进行映射，，如小面积的色域ABHG投影到目标区域为AB，而大面积的色域EFJI投影到目标区域为EF，而EF明显比AB短，因此造成了映射均匀性不足，色彩细节层次不够等问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种色域映射算法，通过面积占比获取映射点坐标，确定映射方向，改善映射在边界上色点的均匀性和细节层次等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种色域映射方法，包括如下步骤：
在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；其中，所述映射目标色域的面积小于所述原始色域的面积；
获取原始色域内的色点的Lab值，根据所述Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置；
根据所述坐标位置判断所述色点是否位于所述映射目标区域外；
如果所述色点位于所述映射目标区域外，确定所述色点所在的水平线与所述原始色域的边界线以及所述映射目标色域的边界线的交点；
通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种色域映射装置，所述色域映射装置包括相互电连接的控制器以及数据采集器，
所述控制器用于在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；其中，所述映射目标色域的面积小于所述原始色域的面积；
所述数据采集器用于获取原始色域内的色点的Lab值，根据所述Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置；
所述控制器还用于根据所述坐标位置判断所述色点是否位于所述映射目标区域外；在所述色点位于所述映射目标区域外时，确定所述色点所在的水平线与所述原始色域的边界线以及所述映射目标色域的边界线的交点；通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明通过在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；获取原始色域内的色点的Lab值，再根据Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置并根据坐标位置判断色点映射目标区域；如果色点位于所述映射目标区域外，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点；通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在映射目标色域的边界线上的映射点。通过上述方式，改善了映射在边界上色点的均匀性，提升了色彩细节层次。
附图说明
图1为现有技术HPMINDE算法色域外的颜色裁切目标色域边界示意图；
图2为现有技术HPMINDE算法色域外区域映射在对应边界线段示意图；
图3是本发明色域映射方法一实施例的流程示意图；
图4是图3色域映射方法的色点彩度值一实施例的计算示意图；
图5是图3色域映射方法对应的映射方式一实施例的示意图；
图6是图3色域映射方法对应的映射方式另一实施例的示意图；
图7是本发明色域映射装置一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图3，图3是本发明色域映射方法一实施例的流程示意图，本实施例的色域映射方法包括如下步骤：
301：在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；其中，映射目标色域的面积小于原始色域的面积。
可选的，原始色域和映射目标色域包括计算机图形色域空间、CIE色域空间和电视***色域空间，比如该原始色域为sRGB色域，该映射目标色域为Lab色域，在其他实施方式中也可以是其他两个不同的色域相互映射，在此不做限定。
具体地，原始色域和映射目标色域确认全部颜色空间，并将色域空间放到同一坐标系中。
302：获取原始色域内的色点的Lab值，根据Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置。
具体地，首先获取原始色域内的色点的RGB灰度值，根据该RGB灰度值获取原始色域内的色点的Lab值；利用原始色域内的色点的Lab值，过原始色域内的色点和亮度轴作平面，获取色点在原始色域对应的色调平面内的彩度值和色调角；根据彩度值和色调角确定色点在原始色域对应的色调平面内的坐标位置。
为了清楚说明上述过程，在一个具体地实施例中，如图4所示，图4为图3色域映射方法的色点彩度值一实施例的计算示意图。在图4中，横轴为彩度，纵轴为亮度，在该坐标系中，利用原始色域内的色点Lab值，即亮度值L、红绿色彩值a和蓝黄色彩值b，过任一点P(C*，L*)和亮度轴作平面，将原始色域三维空间转化为二维平面，通过红绿色彩值a和蓝黄色彩值b，确定当前P点色调角H*和彩度值(C*，L*)(具体如下述公式1～3)。
L*＝L (3)
其中，为了得到原始色域内的色点的Lab值，获取原始色域内的色点的RGB灰度值之后，通过转化方程将原始色域内的色点的RGB灰度值转化为原始色域内的色点的RGB光学值；再将原始色域内的色点的RGB光学值转化成原始色域内的色点的三刺激值；最后再将原始色域内的色点的三刺激值转化成原始色域内的色点的Lab值。
优选地，原始色域内的色点的RGB灰度值通过Gamma2.2转化为原始色域内的色点的光学值。
其中，Gamma2.2为是一种特殊的色调曲线，当Gamma值等于1的时候，曲线为与坐标轴成45°的直线，这个时候表示输入和输出密度相同，高于1的Gamma2.2将使得输出亮化。
优选地，原始色域内的色点的RGB光学值通过转换矩阵转化为原始色域内的色点的三刺激值。
一般情况下，RGB灰度值无法直接转换成Lab值，需要先转换成XYZ三刺激值再转换成Lab值(即：RGB灰度值—XYZ三刺激值—Lab值)，在一个可选的实施方式中，首先将RGB灰度值转XYZ三刺激值。
具体地，假设r,g,b为像素三个通道，取值范围均为[0,255]，转换公式如下：
其中转换矩阵如下：
等同于如下公式：
X＝Var_R×0.4124+Var_G×0.3576+Var_B×0.1805
X＝Var_R×0.2126+Var_G×0.7451+Var_B×0.0722
X＝Var_R×0.0193+Var_G×0.1192+Var_B×0.9505
在获取到X红原色刺激量，Y绿原色刺激量，Z蓝原色刺激量后，在将其转换成转Lab。
其中，X为红原色刺激量，Y为绿原色刺激量，Z为蓝原色刺激量，Xn、Yn、Zn采用默认值分别为95.047，100.0，108.883，f(t)为校正函数，t为校正参数，L*为亮度值，a*为红绿色彩值，b*为蓝黄色彩值。
303：根据坐标位置判断色点是否位于所述映射目标区域外。
在一个可选的实施方式中，将坐标位置与所述映射目标色域的边界线函数做比较，判断所述色点是否位于所述映射目标区域外。
具体地，获取原始色域中一色点Lab值后，得到亮度值L，红绿色彩值a和蓝黄色彩值b，根据上述公式(1～3)得到二维平面的色调角H和二维平面的彩度值(C，L)，把得到的色调角和彩度值带入目标色域的边界线函数来判断色点位置关系。
304：如果色点位于映射目标区域外，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点。
具体地，如图5所示，图5是图3色域映射方法对应的映射方式一实施例的示意图。过图中P点做水平线h，水平线h与原始色域的边界线交于点N，与映射目标色域的边界线交于点M。
其中，如果色点位所述映射目标区域内，直接将所述色点的Lab值转化为RGB灰度值输出。
305：通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在映射目标色域的边界线上的映射点。
在一个可选的实施方式中，根据比值确定交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形位于坐标轴的对应点；将对应点与色点的连线与所述目标映射目标色域的边界线的交点确定为色点在映射目标色域的边界线上的映射点。对应点距映射目标色域纵坐标差值与映射目标色域纵坐标之比等于上述比值。
具体地，如图5所示，假设原始色域和映射目标色域差值面积为S，得到S＝S△(LxDO)-S△(LxTO)；过任一映射目标色域外的色点P做水平线h，交于两边界与M、N，MN与色域边界所围面积为A，即为A＝S△(LxMN)；过p点做一条线段，交于纵轴于点LT，交映射目标色域边界于点p′，使A/S＝LxLT/LxO，得到LT坐标值结合色点P坐标值确认线段LTP函数，将上述结果代入映射目标色域边界函数，即可得到映射点p′。
进一步的，根据映射目标色域的边界线上的映射点，获取映射目标色域的边界线各线段映射点分布；再根据映射目标色域的边界线各线段映射点分布调整所述映射目标区域外的色点映射方向，使映射目标色域的边界线单位长度内的映射点数量相同，一般情况下保证映射目标色域的边界线各单位长度内的映射点数量上下幅度10％以下即可，而后将调整映射方向后的色点的Lab值重新转化为RGB灰度值输出。
具体地，如图6所示，图6是图3色域映射方法对应的映射方式另一实施例的示意图。通过上述方式得到原始色域中各色点在映射目标色域的边界线上映射点的分布，而映射的均匀性由单位长度映射点数量表示，即β＝面积S/长度L。如果映射线段映射点数目较少，如图中线段AB对应的颜色区域，将原先的区域ABQP增大为区域ABJI，即调整色点映射方向，将区域ABJI内色点与其对应映射点连线方向固定在线段AB内；如果映射线段映射点数目较多，如图中EF对应的颜色区域，将原先的映射对应线段EF增长至线段EK，即调整区域EFHG内的色点与其对应映射点连线方向，使方向固定在在线段EK内，即原先区域EFHG向线段EK方向进行映射。将调整映射方向后的色点的Lab值转化为三刺激值，具体公式如下9～10所示，再经过转化矩阵将三刺激值转化为RGB光学值，最后再由Gamma2.2转化成RGB灰度值输出。
其中，Xn、Yn、Zn采用默认值分别为95.047，100.0，108.883，L为亮度值，a为红绿色彩值，b为蓝黄色彩值，t为校正参数，f(t)为校正函数。
在一个具体的实施例中，在输入sRGB色域空间，将sRGB色域空间内各色点的RGB灰度值依次通过gamma2.2函数和TM转化矩阵以及转化方程，将RGB灰度值转化为Lab值，通过Lab值确认各个色点所在区域，将映射目标区域外的各色点通过模拟计算(具体如上述各实施例)，改变各点映射方向，将调整映射方向后的色点的Lab值转化在重新转化为RGB灰度值输出。
区别于现有技术，本实施例通过在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；获取原始色域内的色点的Lab值，再根据Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置并根据坐标位置判断色点映射目标区域；如果色点位于所述映射目标区域外，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点；通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在映射目标色域的边界线上的映射点。通过上述方式，改善了映射在边界上色点的均匀性，提升了色彩细节层次。
本发明还提供一种色域映射装置，请参阅图7，图7是本发明色域映射装置一实施方式的结构示意图，包括相互电连接的控制器701以及数据采集器702；控制器701用于在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域，其中，映射目标色域的面积小于原始色域的面积；数据采集器702用于获取原始色域内的色点的Lab值，根据Lab值确定色点在原始色域对应的色调平面内的坐标位置。控制器702还用于根据坐标位置判断色点是否位于所述映射目标区域外；在色点位于所述映射目标区域外时，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点；通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在映射目标色域的边界线上的映射点。
具体执行过程请参阅图3～图6以及任一实施方式的相关文字描述，在此不再赘述。
区别于现有技术，本实施例通过在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；获取原始色域内的色点的Lab值，再根据Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置并根据坐标位置判断色点映射目标区域；如果色点位于所述映射目标区域外，确定色点所在的水平线与原始色域的边界线以及映射目标色域的边界线的交点；通过交点与原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与原始色域与映射目标色域的面积差的比值确定色点在映射目标色域的边界线上的映射点。通过上述方式，改善了映射在边界上色点的均匀性，提升了色彩细节层次。
进一步的，本实施例通过色域映射装置进一步简化了色域映射过程繁琐的计算过程，并通过色域映射装置将色域外的颜色全部裁切到目标色域边界上，优化了各色点映射方向，改善映射在边界上色点的均匀性和细节层次等问题。
以上所述仅为本发明的实施方式，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 (10)

1.一种色域映射方法，其特征在于，包括如下步骤：
在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；其中，所述映射目标色域的面积小于所述原始色域的面积；
获取原始色域内的色点的Lab值，根据所述Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置；
根据所述坐标位置判断所述色点是否位于所述映射目标区域外；
如果所述色点位于所述映射目标区域外，确定所述色点所在的水平线与所述原始色域的边界线以及所述映射目标色域的边界线的交点；
通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。
2.根据权利要求1所述的色域映射方法，其特征在于，所述通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域边界线上的映射点的步骤具体包括：
根据比值确定所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形位于所述坐标轴的对应点；
将所述对应点与所述色点的连线与所述目标映射目标色域的边界线的交点确定为所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。
3.根据权利要求2所述的色域映射方法，其特征在于，所述对应点距映射目标色域纵坐标差值与所述映射目标色域纵坐标之比等于所述比值。
4.根据权利要求1所述的色域映射方法，其特征在于，所述获取原始色域内的色点的Lab值，根据所述Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置的步骤具体包括：
获取所述原始色域内的色点的RGB灰度值，根据所述RGB灰度值获取原始色域内的色点的Lab值；
利用所述原始色域内的色点的Lab值，过所述原始色域内的色点和亮度轴作平面，获取所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的彩度值和色调角；
根据所述彩度值和所述色调角确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置。
5.根据权利要求4所述的色域映射方法，其特征在于，所述获取所述原始色域内的色点的RGB灰度值，根据所述RGB灰度值获取原始色域内的色点的Lab值的步骤具体包括：
获取所述原始色域内的色点的RGB灰度值，将所述原始色域内的色点的RGB灰度值转化为原始色域内的色点的RGB光学值；
将所述原始色域内的色点的RGB光学值转化成原始色域内的色点的三刺激值；
将所述原始色域内的色点的三刺激值转化成原始色域内的色点的Lab值。
6.根据权利要求5所述的色域映射方法，其特征在于，所述原始色域内的色点的RGB光学值通过转换矩阵转化为所述原始色域内的色点的三刺激值。
7.根据权利要求1所述的色域映射方法，其特征在于，所述根据所述坐标位置判断所述色点是否位于所述映射目标区域外的步骤具体包括：
将所述坐标位置与所述映射目标色域的边界线函数做比较，判断所述色点是否位于所述映射目标区域外。
8.根据权利要求1所述的色域映射方法，其特征在于，所述通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点的步骤之后还包括：
根据所述映射目标色域的边界线上的映射点，获取所述映射目标色域的边界线各线段映射点分布；
根据所述映射目标色域的边界线各线段映射点分布调整所述映射目标区域外的色点映射方向，使所述映射目标色域的边界线单位长度内的映射点数量相同；
将调整映射方向后的色点的Lab值重新转化为RGB灰度值输出。
9.根据权利要求1所述的色域映射方法，其特征在于，所述如果所述色点位于所述映射目标区域外，确定所述色点所在的水平线与所述原始色域的边界线以及所述映射目标色域的边界线的交点的方法还包括：
如果所述色点位于 所述映射目标区域内，直接将所述色点的Lab值转化为RGB灰度值输出。
10.一种色域映射装置，其特征在于，所述色域映射装置包括相互电连接的控制器以及数据采集器，
所述控制器用于在同一色域空间内确定原始色域的映射目标色域；其中，所述映射目标色域的面积小于所述原始色域的面积；
所述数据采集器用于获取原始色域内的色点的Lab值，根据所述Lab值确定所述色点在所述原始色域对应的色调平面内的坐标位置；
所述控制器还用于根据所述坐标位置判断所述色点是否位于所述映射目标区域外；在所述色点位于所述映射目标区域外时，确定所述色点所在的水平线与所述原始色域的边界线以及所述映射目标色域的边界线的交点；通过所述交点与所述原始色域与坐标轴的交点所围成图形的面积，与，所述原始色域与所述映射目标色域的面积差的比值确定所述色点在所述映射目标色域的边界线上的映射点。
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