TWI309136B - Apparatus for adjusting specific color attributes and method thereof - Google Patents

Description

1309 ll^6twf.doc/e 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種色彩的調整，且特別是有關於— 種針對色彩空間中不同的色區(color region)來調整影像中 特定色彩性質（color attributes)的裝置及其方法。 【先前技術】 在過去，許多色彩空間(color space)已被定義來描述各 種色彩。例如，RGB色彩空間為一直角座標系統，而紅色 (R)、綠色(G)與藍色(B)分別為此座標系統的三個基底。 即’在RGB色彩空間中，任何一種色彩均可以用紅色(R)、 綠色(G)與藍色(b)這三種色彩性質的組合來描述。雖然 RGB色彩空間最常被應用在譬如掃描器、顯示器等影像的 =入與輸出上，但是由於RGB色彩空間的每一個色彩性 貝彼此之間有很高的關聯性，所以不適合於譬如色彩調整 的影像處理。 正 ^ HSI色彩空間就比較適合於譬如色彩調整的影像處 ，’這疋因為HSI色彩空間較接近人類的視覺感官且它的 母個色彩性質彼此之間不相關。請參照圖〗，其所繪示 之HSI色彩空間為一具有色相伽匀⑻、飽和度㈣臟ti〇n) (2)與，度(mtensity) (1)三個基底的座標系統。其中，色相 ^的是色彩的麵，亦即不同波長的光在人眼巾所感覺出 來=色彩如紅、撥、黃、綠、藍等。餘和度指的是色彩的 純度，亦即色彩中滲入白色的程度，色彩的飽和度越高表 不此色衫芩入的白色越少。亮度指的是色彩的明暗程度， I3091l366twfd〇c/e 越接近白色亮度越高，越接近黑色亮度越低。色相值為〇。 〜360°，而飽和度值與亮度值若以8位元表示時為〇〜255。

傳統上’要調整影像的色彩是藉由一轉換矩陣來轉換 色彩性質而達成。然而，利用轉換矩陣的色彩調整方法合 影響並調整影像的色彩空間中的每一個色區。即是說，不 可能僅僅藉由轉換矩陣旋轉色彩空間來達到以單獨色區範 圍進行色彩調整。而且’雖然在HSI色彩空間中較適合影 像的色彩調整’但是傳統上並未針對在HSI色彩空間不同 的色區去修正調整的方式，以避免在色相劇烈變化區域的 色彩調整反而產生一些問題，譬如在HSI色彩空間中心附 近做微調反而造成大的飽和度或亮度之改變。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種調整特定色彩性質的裝 置及方法，針對色彩空間中不同的色區去修正色彩調整的 方式，因此可以正確地調整色彩。

本發明的再一目的是提供一種調整特定色彩性質的裝 置及方法，計算輝度(luminanee)與色差(eh_職^未分 離的色彩輸入訊號(其譬如採用RGB色彩空間）之色相，由 此色相配合㈣映射表產生__以調1㈣，因此可 以彈性且快速地調整色彩。 本發明提出-種調整特定色彩性質的裝置，包括色彩 空間轉換單①、色雜解元以及色彩職單元。其中， 色^空間轉換單4以接收輝度與色差未分離的色彩輪入 -虎’亚轉換成輝度與色差分離的色彩中間訊號。色彩控 I309136twf.d〇c/e 制單元計算色彩輸入訊號之色相以產生色相訊舻，以及計 算色彩輸入訊號以產生調整參數，並根據色相訊°號產生色 相微調訊號、飽和度微調訊號與亮度微調訊號，以及根據 §周整參數调整飽和度微S周訊號與亮度微調訊號以產生調整 的飽和度微調訊號與調整的亮度微調訊號。色彩調整單元 根據色相微調訊號、調整的飽和度微調訊號與調整的亮度 微調訊號’調整色彩中間訊號以輸出色彩輸出訊號。 在一實施例中，上述之色彩控制單元包括色相計算單 元、微調映射表以及微調訊號調整單元。其中，色相計算 單元计异色彩輸入訊號之色相以產生色相訊號，以及計算 色彩輸入訊號以產生調整參數。微調映射表根據色相訊號 產生色相微調訊號、飽和度微調訊號與亮度微調訊號。微 調訊號調整單元根據調整參數產生權重因子，並以權重因 子調整飽和度微調訊號與亮度微調訊號以產生調整的飽和 度微調訊號與調整的亮度微調訊號。 本發明提出一種調整特定色彩性質的方法，此方法首 先接收輝度與色差未分離的色彩輸入訊號，並將其轉換成 輝度與色差分離的色彩中間訊號。計算色彩輸入訊號之色 相以產生色相訊號，並根據色相訊號產生色相微調訊號、 飽和度微調訊號與亮度微調訊號。計算色彩輸入訊號以產 生調整參數，並根據調整參數調整飽和度微調訊號與亮度 微調訊號以產生調整的飽和度微調訊號與調整的亮度微調 訊號。最後，根據色相微調訊號、調整的飽和度微調訊號 I3091l3^6twf.d〇c/e 與調整的亮度微調訊號，調整色彩中間訊號以輸出色彩輸 出訊號。 本發明因為在色彩控制單元針對色彩空間中不同的色 區去修正色彩調整的方式（即調整飽和度與亮度微調訊號 而產生調整的飽和度與調整的亮度微調訊號），因此可以避 免在色相劇烈變化區域的色彩調整所衍生的問題。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 為了方便說明，以下色彩輸入訊號以RGB影像訊號 (即採用RGB色彩空間表示的影像訊號)為例，而色彩中間 訊號與色彩輸出訊號以YCbCr影像訊號(即採用YCbCr色 彩空間表示的影像訊號)為例。其中，YCbCr色彩空間為一 具有輝度(luminance)(Y)、藍色色差(Cb)與紅色色差(Cr)三 個基底的座標系統，而藍色色差(Cb)與紅色色差(Cr)統稱 為色差(chrominance)。因此，RGB影像訊號是一種輝度與 色差未分離的訊號，而YCbCr影像訊號是一種輝度與色差 分離的訊號。 考慮到降低硬體實現的成本，本發明的色彩調整機制 是建構在簡化的HSI色彩空間上，如圖2所示。而RGB 到簡化的HSI色彩空間的轉換公式如下： LP = max(i?, G, B) (1) SP - min(/?, G, B) (2) 1309 1 3^fetwf.doc/e r = (LP-R)j{LP-SP) (3) g = {LP-G)l{LP-SP) (4) b = (LP-B)/(LP-SP) (5) I = (LP + SP)/2 ⑹ 若/ S 0_5，貝丨J S = (ZP -列/(1尸+列 ⑺ 若 / > 0.5，貝丨J S = (LP- SP)/(2 -乙尸-列 ⑻ 若 = :尸，貝丨J // = 60x(6-g) (9) 若 G = ，貝ij 丑= 60x(2 + r —6) (10) 若 5 = ，貝ij// = 60x(4 + g — r) (11) 若//2 360，貝ij // = 77 — 360 (12) 若孖<0，貝丨J丑= f/ + 360 (13) 其中，max(·)與min(.)分別為取最大值與最小值之函數，故IP與 分別為最大值訊號與最小值訊號。另外，Λ、G與3分別 為紅色、綠色與藍色之值，而/、S與丑分別為亮度、飽和 度與色相之值。對於式(7)與式(8)，若= W，則5 = 0。對 於式（12)，if = //-360指的是當//2 360時將此仔值減去360才 是真正的//值，而對於式（13)，// = //+36〇指的是當//<〇時將 此丑值加上360才是真正的/f值。 圖4繪示為依照本發明一實施例之調整特定色彩性質 的裝置的方塊圖。請參照圖4，調整特定色彩性質的裝置 40包括色彩空間轉換單元41、色彩控制單元42以及色彩 調整單元43。請參照圖4,色彩空間轉換單元41接收色彩 輸入訊號(其色彩性質包括R_in、G_in與B_in訊號），並 將色彩輸入訊號轉換成色彩中間訊號（其色彩性質包括 13 Ο9 ll36wf d〇c/e 相訊號Hue[K-l:〇]用以記錄真正色相鮮乂值與其鄰近 兩個關鍵點之關係（譬如距離紅色與距離黃色之比為 2:1)。因此，可以用較少的位元在Hue[L_1:K;^ HueR+o' 内§己錄由式（15)計算出來的色相訊號仇e之近似 調整參數計算器63利用下面公< “值再者， LPS = {LP + sp)/2 (l6) LMS = LP - SP , ^ (17) 計算得到第-調整參數仍及/或第二調整參數廳，關於這 個調整麥數及/或^腐的作用會在後文再詳細說明。 請再參照圖5，微調映射表52接收記錄在Hue[L_1:K] 與Hue[K-l:〇]的色相訊號仇e，並藉著色相微調映射表％、 $和度微調映射表55與亮度微調映射表56分別產生色相 微調訊號dHue、飽和度微調訊號dSat與亮度微調訊號 dim。例如，圖7繪示為色相訊號仇e與微調訊號邶站的映 射關係，在此實施例中針對綠色增加其飽和度而針對藍色 減低其飽和度。當然地，根據需要可以更換微調映射表52 内的資料，以調整色相訊號仇e與微調訊號dHue、dSat、 dint之間的映射關係，如此能夠針對各國使用者對某顏色 的偏好來調整。 但是，在HSI色彩空間中色相劇烈變化區域，這種調 整色彩性質的方法會產生一些問題。為了說明產生那些問 題的原因，請參照圖3所繪示的簡化的HSI色彩空間，其 =區域31〜34均為簡化的HSI色彩空間之一平面。在高 売度(如區域32)、低亮度(如區域33)或低飽和度(如區域 130911¾^^6 34)時，利用色相訊號仇e針對某一色區微調時，雖然只稍 微調整也可能會造成該像素的飽和度或亮度劇烈變化。 所以’本發明根據簡化的HSI色彩空間不同的色區去 修正色彩調整，以避免在色相劇烈變化區域的色彩調整所 衍生的問題。請再參考圖5，本發明由色相計算單元51提 供調整參數及/或LMS給微調訊號調整單元53，再由調 整參數映射表57根據調整參數及/或^娜產生權重因子 WF ’以便針對色彩空間不同的色區再對微調訊號北扣與 dint做調整。在本實施例，乘法器58將飽和度微調訊號 dSat與權重因子WF相乘以產生調整的飽和度微調訊號 dSat’，而乘法器59將亮度微調訊號dInt與權重因子WF 相乘以產生調整的亮度微調訊號dint，。當⑽，乘法器58 與59也可以利用映射表來實現乘法的功能。

請麥照圖8A ,其繪示為調整參數1;^與權重因子WF

f示為调整參數與權重因子WF 雖然免度是微調時造成飽和度或亮 12 I309LM wf.doc/e 度變化的-個重要因素，但是飽和度亦是—個因素 焭度與飽和度二者在微調時造成的飽和度或亮度變化，= 用二者乘積Z^2X/X(S·來評估二者的影響程度。將式〜 代入β = 2χ/π得到下面公式： ) 若 Κ 〇.5 ’ 則 D = LP-5尸 ^ (18) 右/>〇.5 ,則〜列 (19) 而且，由於在低亮度時微調不會造成飽和度或亮度劇烈尚 化，所以式（19)可以藉由乘上（2—仏—列/⑽+妁簡化= d = ，故在低亮度時式(is)與(I%可合併為〜 因此，調整參數IMS與權重因子WF的映射關係較佳地為 一遞增曲線。 圖9繪示為圖4中色彩調整單元43的方塊圖。請來照 圖9 ’在色彩調整單元43中’ Y_out訊號由亮度調整單元 91根據微調訊號dint’調整Y_in訊號而產生。另外，cb 〇ut 與Cr_out訊號先由色相調整單元92根據微調訊號dHue 分別調整Cb_in與Cr_in訊號再由飽和度調整單元93根據 微調訊號dSat’分別調整而產生。所以’色彩輸出訊號與色 彩中間訊號關係式如下 Y_〇ut = Y_in + dInt' (2〇)

Cb_out = \Cb _in x cos(dHue) + Cr_in x sin(dHue)]x dSat' (21)

Cr _ out = [Cr _ in x cos(dHue) -Ch _ in x sin(i///we)] x xdSat' (22) 其中，第一因子c〇s(<i//we)為色相微調訊號dHue的餘弦值， 而第二因子sin(册從)為色相微調訊號dHue的正弦值。 13 13091祕 wf.doc/e „，本發明因為在色彩控制單元针對 中不同的色區去修正声杂纲敕 工間 P n Ψ ^ Λί / w°正的方式（即調整飽和度虚意 度破凋讯说而產生調整的飽敗/、儿 號），因此可以避免在声柏卢丨 /、ησ主、冗度微調訊 的間題。 免在色__化區域的色彩調整所衍生 隹;^本《月已以較佳實施例揭露如上，然其 .P，、、白此技藝者，在不脫離本發明之精神 與飾，目財發8月之保護 粑圍田視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式間早說明】 圖1緣示為HSI色彩空間。 圖2與圖3繪示為簡化的HSI色彩空間。 圖4繪示為依照本發明一實施例之調整特定色彩性質 的裝置的方塊圖。 ' 圖5繪示為圖4所示裝置中色彩控制單元的方塊圖。 圖6繪示為圖5所示裝置中色相計算單元的方塊圖。 圖7繪示為圖5所示裝置中根據色相訊號調整飽和度 微調訊號的一實施例。 圖8Α繪示為圖5所示裝置中根據調整參數調整權 重因子的一實施例。 圖8B '纟會示為圖5所示裝置中根據调整參數lms1調整權 重因子的一實施例。 圖9 %示為圖4所示裝置中色彩调整單元的方塊圖。 【主要元件符號說明】 14 13091^6^-4 31〜34 :色彩空間平面 40 :調整特定色彩性質的裝置 41 :色彩空間轉換單元 42 :色彩控制單元 • 43 :色彩調整單元 51 :色相計算單元 52 :微調映射表 53 :微調訊號調整單元 # 54 :色相微調映射表 55 :飽和度微調映射表 56 :亮度微調映射表 57 :調整參數映射表 58、59 :乘法器 61 :比較器 62:色相訊號計算器 63 :調整參數計算器 φ 91 :亮度調整單元 92 :藍色色差調整單元 93 :紅色色差調整單元 R_in、G_in、B_in :色彩輸入訊號 Y_in、Cb_in、Cr_in :色彩中間訊號 Y_out、Cb_out、Cr_out :色彩輸出訊號 dHue :色相微調訊號 dSat :飽和度微調訊號 15 1309 ll^B^twf.doc/e dint :免度微調訊號 dSat’ ：調整的飽和度微調訊號 dint’ ：調整的亮度微調訊號 HuelX-liK]、Hue[K-l:0]:色相訊號 ‘ WF :權重因子 LPS、LMS :調整參數 LP :最大值訊號 MP :中間值訊號 • SP:最小值訊號

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Claims (1)

13091辦对輪 十、申請專利範圍： 種調整特定色彩性質的裝置，包括： 色彩空間轉換單元，用以接收輝度與色差未分離的 色彩輪入訊號，並轉換成輝度與色差分離的一色彩中間 訊號； —色彩控制單元，用以計算該色彩輸入訊號之色相以 產生—色相訊號，以及計算該色彩輸入訊號以產生一調整

!"數，並根據該色相訊號產生一色相微調訊號、一飽和度 祉凋讯旎與一亮度微調訊號，以及根據該調整參數調整該 飽=度微調訊號以產生一調整的飽和度微調訊號或根據該 5周整參數調整該亮度微調訊號以產生一調整的亮度微調訊 號；以及 —色彩調整單元，用以根據該色相微調訊號、該調整 由飽和度微調訊號或該調整的亮度微調訊號，調整該色彩 間訊號以輪出一色彩輸出訊號。

穿置2，·ΐ申請專利範圍第1項所述之調整特定色彩性質的 二’其中该色彩輸入訊號之色彩性括紅色綠 (G) 與藍色(Β)。 裝置Ί巾請專利朗第1項所述之驢特定色彩性質的 2 ~I該色彩中間訊號與該色彩輸出訊號之色彩性質 =匕。又3)、藍色色差(Cb)與紅色色差(cr)。 f置請專利範㈣1摘述之調整特定色彩性質的 (H) 、S 3色雜制單元訊號之色彩性質包括色相訊號 ()飽和度轉吻與亮度訊號(1)。 17 13 09 13ilwf.doc/e 5·如申請專利範圍第1項所述之調整特定色彩性質的 裝置，其中該色彩控制單元包括： 一色相計算單元，用以計算該色彩輸入訊號之色相以 產生忒色相讯號，以及計算該色彩輸入訊號以產生該調整 參數； 一微調映射表，用以根據該色相訊號產生該色相微調 sfl遽、该飽和度微調訊號與該亮度微調訊號；以及 一微調訊號調整單元，用以根據該調整參數產生一權 重因子’並以該權重因子調整該飽和度微調訊號與該亮度 微調訊號以產生該調整的飽和度微調訊號與該調整的亮度 微调訊號。 6·如申請專利範圍第5項所述之調整特定色彩性質的 裝置’其中該色相計算單元包括： 一比較器’用以從該色彩輸入訊號之各色彩性質中選 擇其值為最大、中間與最小者，以分別做為一最大值訊號、 一中間值訊號與一最小值訊號輸出； 一色相訊號計算器，根據該最大值訊號、該中間值訊 號與該最小值訊號計算該色相訊號；以及 一調整參數計算器，根據該最大值訊號與該最小值訊 號計算該調整參數。 7.如申請專利範圍第6項所述之調整特定色彩性質的 裝置，其中該色相訊號為該中間值訊號減該最小值訊號之 值除以該最大值訊號減該最小值訊號之值。 1309 llB^wf d〇c/e 8. 如申請專利範圍第6項所述之調整特定色彩性質的 裝置，其中該調整參數包括一第一調整參數，其值為該最 大值訊號加該最小值訊號之值除以2。 9. 如申請專利範圍第6項所述之調整特定色彩性質的 裝置，其中該調整參數包括一第二調整參數，其值為該最 大值訊號減該最小值訊號之值。 10. 如申請專利範圍第5項所述之調整特定色彩性質 的裝置，其中該微調映射表包括： 一色相微調映射表，用以根據該色相訊號產生該色相 微調訊號； 一飽和度微調映射表，用以根據該色相訊號產生該飽 和度微調訊號；以及 一亮度微調映射表，用以根據該色相訊號產生該亮度 微調訊號。 11. 如申請專利範圍第5項所述之調整特定色彩性質 的裝置，其中該微調訊號調整單元包括： 一調整麥數映射表’用以根據該調整蒼數產生該相重 因子； 一第一乘法器，用以接收該飽和度微調訊號與該權重 因子，並相乘以輸出該調整的飽和度微調訊號；以及 一第二乘法器，用以接收該亮度微調訊號與該權重因 子，並相乘以輸出該調整的亮度微調訊號。 12. 如申請專利範圍第3項所述之調整特定色彩性質 的裝置，其中 13 0913^twf d〇c/e 該色彩輸出訊號之輝度為該色彩中間訊號之輝度加該 调整的觉度微調訊號； 該色彩輸出訊號之藍色色差為乘上一第一因子的該色 彩中間訊號之藍色色差加乘上一第二因子的該色彩中間訊 號之紅色色差’二者和再乘上該調整的飽和度微調訊號； 以及 該色彩輸出訊號之紅色色差為乘上該第一因子的該色 彩中間訊號之紅色色差減乘上該第二因子的該色彩中間訊 號之藍色色差，二者差再乘上該調整的飽和度微調訊號， 其中，該第一因子為該色相微調訊號的餘弦值，而該 第二因子為該色相微調訊號的正弦值。 13. —種調整特定色彩性質的方法，包括： 接收輝度與色差未分離的一色彩輸入訊號，並轉換成 輝度與色差分離的一色彩中間訊號； a十异該色彩輸入訊號之色相以產生一色相訊號，並根 據該色相訊號產生一色相微調訊號、一飽和度微調訊號與 一亮度微調訊號； 計算該色彩輸入訊號以產生一調整參數，並根據該調 整參數調整該飽和度微調訊號以產生一調整的飽和度微調 訊號或根據該調整參數調整該亮度微調訊號以產生一調整 的亮度微調訊號；以及 根據該色相微調訊號、該調整的飽和度微調訊號或該 調整的免度微調訊號’調整§玄色彩中間訊號以輸出一色彩 輸出訊號。 20 Γ3 09136twf d〇c/e 14. 如申請專利範圍第13項所述之色彩性質調整方 法，其中該色彩輸入訊號之色彩性質包括紅色(R)、綠色(G) 與藍色(B)。 15. 如申請專利範圍第13項所述之色彩性質調整方 法，其中該色彩中間訊號與該色彩輸出訊號之色彩性質均 包括輝度(Y)、藍色色差(Cb)與紅色色差(Cr)。 16. 如申請專利範圍第13項所述之色彩性質調整方 法，更包括： ❿ 從該色彩輸入訊號之各色彩性質中選擇其值為最大、 中間與最小者分別做為一最大值訊號、一中間值訊號與一 最小值訊號。 17. 如申請專利範圍第16項所述之色彩性質調整方 法，其中該色相訊號為該中間值訊號減該最小值訊號之值 除以該最大值訊號減該最小值訊號之值。 18. 如申請專利範圍第16項所述之色彩性質調整方 法，其中該調整參數包括一第一調整參數，其值為該最大 φ 值訊號加該最小值訊號之值除以2。 19. 如申請專利範圍第16項所述之色彩性質調整方 法，其中該調整參數包括一第二調整爹數’其值為該最大 值訊號減該最小值訊號之值。 20. 如申請專利範圍第16項所述之色彩性質調整方 法，產生該該調整的飽和度微調訊號與該調整的亮度微調 訊號包括： 根據該調整參數產生一權重因子； 21 13 09 l^^twf.doc/e 將該飽和度微έ周訊號與該權重因子相乘，以輸出該調 整的飽和度微調訊號；以及 將該亮度微調訊號與該權重因子相乘，以輸出該調整 的亮度微調訊號。 21.如申請專利範圍第15項所述之調整特定色彩性質 的方法，其中調整該色彩中間訊號以輸出該色彩輸出訊號 包括： 該色彩中間訊號之輝度加該調整的亮度微調訊號，以 輸出該色彩輸出訊號之輝度； 乘上一第一因子的該色彩中間訊號之藍色色差加乘上 一第二因子的該色彩中間訊號之紅色色差，二者和再乘上 該調整的飽和度微調訊號’以輸出该色彩輪出訊號之藍色 色差；以及 乘上該第一因子的該色彩中間訊號之紅色色差減乘上 該第二因子的該色彩中間訊號之藍色色差，二者差再乘上 該調整的飽和度微調訊號，以輸出該色彩輸出訊號之紅色 色差， 其中，該第一因子為該色相微調訊號的餘弦值，而該 第二因子為該色相微調訊號的正弦值。 22 (8)