CN107680142A - 改善域外色重叠映射的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善域外色重叠映射的方法。该方法包括：步骤10、将色点P在源色域中的RGB数字值转换为Lab颜色空间的L*a*b*值；步骤20、确定色点P所在色调平面，进一步确定色调角H，色饱和度C，和亮度L的值；步骤30、将色点P与色调平面亮度轴上色点Lm所定义直线与目标色域的边界和源色域的边界的交点分别表示为色点PC和Ps，并结合色点Lm和参数α确定参考色点Pi；步骤40、判断色点P在线段|LmPi|内部还是外部；如果是内部，则色点P映射至目标色域后仍为色点P，进入步骤50；如果是外部，则色点P映射至目标色域后为色点P’；步骤50、将映射至目标色域后的色点P的L*a*b*值转化为RGB数字值。本发明改善域外色重叠映射的方法使多种颜色不再映射至同一色点。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种改善域外色重叠映射的方法。
背景技术
色域(gamut)是对一种颜色进行编码的方法，也指一个技术***能够产生的颜色的总和。在显示技术中，由于各种颜色设备所能表现的颜色范围(即色域)各不相同，为实现彩色图像的复制就需要使用色域映射(Gamut Mapping)技术和算法。色域映射一般指将一输入图像信号的源色域映射至适用于显示装置的目标色域以显示该图像。
颜色空间也称彩色模型，用途是在某些标准下用通常可接受的方式对彩色加以说明。为了更适当地描述色彩，国际照明委员会(CIE)提出了各种颜色空间，例如RGB颜色空间，XYZ颜色空间，Lab颜色空间，LCH颜色空间等。
RGB(红绿蓝)颜色空间是依据人眼识别的颜色定义出的颜色空间，通过三种基本颜色的不同程度的迭加来产生各种各样的不同颜色，通常情况下，三种基本颜色的数字值取值范围均为[0,255]。现有显示装置在进行显示时，需要对输入的RGB数字值进行伽马(Gamma)校正处理，将RGB数字值转化为RGB光学值。
XYZ颜色空间是由三刺激值X，Y，Z共三个要素组成的颜色空间，三刺激值X，Y，Z可通过RGB光学值转换得到，众所周知，转换关系一般可以表示为其中R，G，B表示RGB光学值，M表示特定的转化矩阵。相应的，也可以通过M的逆矩阵来得到反向的转换关系。
Lab颜色空间是一种与设备无关的颜色空间，是由L，a，b共三个要素组成的颜色空间；Lab颜色空间中的L分量用于表示像素的亮度，取值范围是[0,100]，表示从纯黑到纯白；a表示从红色到绿色的范围，取值范围是[127,-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围是[127,-128]。
XYZ三刺激值经公式可以转化成Lab空间L*a*b*值：
最大亮度归一化为100时，Xn，Yn，Zn一般默认是95.047,100,108.883。
相应的，Lab空间L*a*b*值经公式可以转化回XYZ三刺激值：
LCH颜色空间是由L，C，H共三个要素组成的颜色空间，L表示亮度并且与Lab颜色空间中的L*相同，C为色饱和度，H为色调角。
如图1所示，其为Lab颜色空间的恒定色调平面示意图。在Lab颜色空间中过任一色点P和亮度轴作平面，可将三维空间转化为二维平面，色点P色调角确定，平面内可用坐标(C,L)来度量色点位置，此时：
L＝L*
。图1中，CL二维平面内纵轴表示亮度L，横轴表示色饱和度C，色点P的位置用坐标(C,L)来度量，色点P位于色点D与原点O和L轴所围成的色域内。
对于色域映射算法，在大色域向小色域映射的过程中，可以结合Lab颜色空间的恒定色调平面(LC剖面)分析。常见算法对位于小色域外部的色点，均映射至小色域边界上，总会存在某区域或某线段映射至同一点的现象，即重叠映射问题。直接导致映射后图像损失细节层次，产生光晕噪声现象。
针对超色域问题，传统算法中将色域内的颜色直接原样输出，把色域外的颜色全部裁切到目标色域边界上，常见方法有如图2和图3所示的两种。
如图2所示，其为最小色差(HPMINDE)算法示意图，纵轴表示亮度L，横轴表示色饱和度C，色点D与原点O和L轴所围成的三角形区域表示源色域，色点T与原点O和L轴所围成的三角形区域表示目标色域。该方法的映射原则是保证映射前后颜色的色差值最小：依据最小色差原则将超色域的颜色映射至目标色域边界上，即寻找距离色点P欧几里得距离最短处的色点P’。
如图3所示，其为沿固定点Lfocal方向映射的色域映射算法示意图，色点D与原点O和L轴所围成的三角形区域表示源色域，源色域范围内部的三角形区域表示目标色域，该方法的映射原则是将超色域的颜色沿着朝向亮度轴上固定点Lfocal方向映射，将超色域的色点P依次映射在目标色域边界上得到色点P’。
现有方法的特点是：色域内色点原样输出，确保色域内颜色的准确呈现；色域外色点按照不同原则映射在色域边界上。现有方法的缺点是：方法一中K区域内的颜色都会映射至尖点T，方法二中线段PP’上的颜色都映射至P’点，图像位于该区域的颜色映射后会损失细节层次，产生模糊和光晕噪声现象。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改善域外色重叠映射的方法，提出简单且易实现的色域映射方法来改善映射后图像色彩，增加细节层次。
为实现上述目的，本发明提供了一种改善域外色重叠映射的方法，包括：
步骤10、将色点P在源色域中的RGB数字值转换为Lab颜色空间的L*a*b*值；
步骤20、通过L*a*b*值确定色点P所在色调平面，进一步确定色点P的色调角H，色饱和度C，和亮度L的值；
步骤30、将色点P与色调平面亮度轴上色点Lm所定义直线与目标色域的边界和源色域的边界的交点分别表示为色点PC和Ps，并结合色点Lm和参数α确定参考色点Pi：
，参数α为0～1；
步骤40、判断色点P在线段|LmPi|内部还是外部；如果是内部，则色点P映射至目标色域后仍为色点P，进入步骤50；如果是外部，则色点P映射至目标色域后为色点P’：
步骤50、将映射至目标色域后的色点P的L*a*b*值转化为在目标色域中的RGB数字值。
其中，所述色点Lm为色调平面亮度轴上最大亮度的中点。
其中，所述参数α等于0。
其中，所述参数α等于1。
其中，所述参数α大于0且小于1。
其中，所述步骤10包括：
步骤11、输入色点P在源色域中的RGB数字值；
步骤12、RGB数字值经伽马校正转化为RGB光学值；
步骤13、RGB光学值经转化矩阵转化成XYZ三刺激值；
步骤14、将XYZ三刺激值转化成Lab颜色空间的L*a*b*值。
其中，所述伽马校正采用伽马2.2标准。
其中，所述步骤50包括：
步骤51、将L*a*b*值转化为XYZ三刺激值；
步骤52、将XYZ三刺激值经逆转化矩阵转化成RGB光学值；
步骤53、RGB光学值经伽马校正转化成RGB数字值；
步骤54、输出色点P在目标色域映射后的RGB数字值。
其中，所述伽马校正采用伽马2.2标准。
其中，所述源色域为sRGB色域。
综上，本发明改善域外色重叠映射的方法使多种颜色不再映射至同一色点，而是映射至多个色点，很大程度上缓解多种颜色映射至同一色点的现象；可以通过改变α系数在细节和色差之间取得平衡；不同域外点经映射算法后，拉开了层次和区别，图像细节更加丰富。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为Lab颜色空间的恒定色调平面示意图；
图2为最小色差算法示意图；
图3为沿固定点Lfocal方向映射的色域映射算法示意图；
图4为本发明改善域外色重叠映射的方法的流程图；
图5为本发明改善域外色重叠映射的方法一较佳实施例的算法框图；
图6为本发明改善域外色重叠映射的方法一较佳实施例的映射示意图。
具体实施方式
如图4所示，其为本发明改善域外色重叠映射的方法的流程图。本发明的方法主要包括：
步骤10、将色点P在源色域中的RGB数字值转换为Lab颜色空间的L*a*b*值；
步骤20、通过L*a*b*值确定色点P所在色调平面，进一步确定色点P的色调角H，色饱和度C，和亮度L的值；
步骤30、将色点P与色调平面亮度轴上色点Lm所定义直线与目标色域的边界和源色域的边界的交点分别表示为色点PC和Ps，并结合色点Lm和参数α确定参考色点Pi：
，参数α为0～1；
步骤40、判断色点P在线段|LmPi|内部还是外部；如果是内部，则色点P映射至目标色域后仍为色点P，进入步骤50；如果是外部，则色点P映射至目标色域后为色点P’：
步骤50、将映射至目标色域后的色点P的L*a*b*值转化为在目标色域中的RGB数字值。
其中，所述色点Lm可以选取为色调平面亮度轴上最大亮度的中点。
其中，所述参数α可以等于0，可以等于1，或者也可以为大于0且小于1的任意值。
其中，所述步骤10具体可以包括：
步骤11、输入色点P在源色域中的RGB数字值；
步骤12、RGB数字值经伽马校正转化为RGB光学值；
步骤13、RGB光学值经转化矩阵转化成XYZ三刺激值；
步骤14、将XYZ三刺激值转化成Lab颜色空间的L*a*b*值。
其中，所述步骤50具体可以包括：
步骤51、将L*a*b*值转化为XYZ三刺激值；
步骤52、将XYZ三刺激值经逆转化矩阵转化成RGB光学值；
步骤53、RGB光学值经伽马校正转化成RGB数字值；
步骤54、输出色点P在目标色域映射后的RGB数字值。
其中，所述伽马校正采用伽马2.2标准。
本发明的色域映射过程中，域外色拉开层次后映射至小色域内部，提升映射后颜色的细节层次。基于α系数确定作为参考色点的基准点，对于基准点外部的色点，结合两个边界点和基准点按比例压缩映射；还可以通过改变α系数在细节和色差之间取得平衡。本发明可以有效拉开映射后图像的色彩层次，图像细节更加丰富。
参见图5及图6，图5为本发明改善域外色重叠映射的方法一较佳实施例的算法框图，图6该较佳实施例的映射示意图，展示了色点P由源色域sRGB色域向目标色域CSOT色域映射时映射路径确定的过程。结合图5和图6，根据本发明得出的缓解域外颜色映射重叠现象的色域映射算法主要包括：
1.输入色点P在源色域sRGB色域中的数字值dRGB；
2.数字值dRGB经Gamma2.2转化成RGB光学值；
3.RGB光学值经转化矩阵转化成XYZ三刺激值；
4.XYZ三刺激值转化成Lab空间的L*a*b*值；
5.通过L*a*b*值确定色点P所在色调平面，进一步确定H,C,L值；
6.从而确定色点P至目标色域的映射路径：通过色点P和Lm所定义的直线来确定目标色域边界上的色点PC，源色域边界上的色点Ps，并结合最大亮度的中点Lm和参数α∈[0,1]确定参考色点Pi；
·
·
Lm在此实施例中定义为CL平面L轴最大亮度的中点，也可以选取L轴上其它固定点。
7.判断色点P在线段|LmPi|内部还是外部？
·内部：进入步骤8；
·外部：
·
·
8.通过公式将L*a*b*值转化为XYZ三刺激值；
9.XYZ三刺激值经转化矩阵的逆矩阵转化成RGB光学值；
10.RGB光学值经Gamma2.2转化成dRGB数字值；
11.输出色点P映射在目标色域CSOT色域中的数字值。
综上，本发明改善域外色重叠映射的方法使多种颜色不再映射至同一色点，而是映射至多个色点；可以通过改变α系数在细节和色差之间取得平衡；不同域外点经映射算法后，拉开了层次和区别，图像细节更加丰富。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，包括：
步骤10、将色点P在源色域中的RGB数字值转换为Lab颜色空间的L*a*b*值；
步骤20、通过L*a*b*值确定色点P所在色调平面，进一步确定色点P的色调角H，色饱和度C，和亮度L的值；
步骤30、将色点P与色调平面亮度轴上色点Lm所定义直线与目标色域的边界和源色域的边界的交点分别表示为色点PC和Ps，并结合色点Lm和参数α确定参考色点Pi：
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，
参数α为0～1；
步骤40、判断色点P在线段|LmPi|内部还是外部；如果是内部，则色点P映射至目标色域后仍为色点P，进入步骤50；如果是外部，则色点P映射至目标色域后为色点P’：
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步骤50、将映射至目标色域后的色点P的L*a*b*值转化为在目标色域中的RGB数字值。
2.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述色点Lm为色调平面亮度轴上最大亮度的中点。
3.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述参数α等于0。
4.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述参数α等于1。
5.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述参数α大于0且小于1。
6.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述步骤10包括：
步骤11、输入色点P在源色域中的RGB数字值；
步骤12、RGB数字值经伽马校正转化为RGB光学值；
步骤13、RGB光学值经转化矩阵转化成XYZ三刺激值；
步骤14、将XYZ三刺激值转化成Lab颜色空间的L*a*b*值。
7.如权利要求6所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述伽马校正采用伽马2.2标准。
8.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述步骤50包括：
步骤51、将L*a*b*值转化为XYZ三刺激值；
步骤52、将XYZ三刺激值经逆转化矩阵转化成RGB光学值；
步骤53、RGB光学值经伽马校正转化成RGB数字值；
步骤54、输出色点P在目标色域映射后的RGB数字值。
9.如权利要求8所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述伽马校正采用伽马2.2标准。
10.如权利要求1所述的改善域外色重叠映射的方法，其特征在于，所述源色域为sRGB色域。
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