色彩变换亮度校正方法和设备技术

一种亮度方向上的色彩校正方法，其包括：将色彩变换（Ｔ）应用于输入色彩（Ｃｉ），产生变换的色彩（Ｃｔ）；根据输入色彩（Ｃｉ）的第一显示驱动值表示（Ｒｓ５Ｇｓ５Ｂｓ）和变换的色彩（Ｃｔ）的第二显示驱动值表示（Ｒｔ５Ｇｔ５Ｒｔ）来确定换算系数（ｆ）；以及将变换的颜色（Ｃｔ）的色彩表示与换算系数（ｆ）相乘以获得输出色彩（Ｃｏ）。其能够用于减少由该变换（Ｔ）所引入的亮度误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种亮度方向上色彩校正的方法，该方法是一种色彩 处理领域中的操作。本专利技术还涉及一种用于亮度方向上色彩校正的设备，以及包括这 种设备的电视信号接收机。本专利技术还涉及一种实现该方法的基本步骤的计算机程序产品，该 计算机程序产品应用于软件使能的图像处理系统中或者与该图像处理 系统协同工作。
技术介绍
很久以前就知道可以以多种方式来表现色彩。存在许多与设备无关的(一般的)色空间，如CIE XYZ。对于典型的遵从EBU (欧洲广播 联盟)的基于CRT的电视接收机，还存在许多与设备相关的空间，例如 RGB空间。摄像机是一种可变的设备(例如，其彩色滤光器、其图像捕获设 备、其可调的参数，……)，因此摄像机也产生与设备相关的色彩描述。 但是默认地假定摄像机产生RGB色彩表示，这些RGB色彩表示致使在通常预期的(标准的)显示器上的相当精确的再现，这能够例如利用 MacBeth色彩校验器(color checker)来进行校验。电视色度学的基本标准(例如NTSC和PAL，将这些概念转换到 (transfer)例如MPEG-2 )在二十世纪五十年代得到了发展，从那时 起人类的意识中开始有显示器的概念了。现在，CRT显示器已经具有了完全不同的磷光体，但是更为重要的 是，已经为电视观看引入了许多新型的显示技术，如LCD、 PDP(等离 子体显示板)，而且在将来例如为移动的/便携式的观看器(viewer) 引入电子墨水显示器。这意味着单一的RGB色彩表示将会导致在不同的显示器上实际上再现出不同的色彩，这不是希望出现的情况。例如，LCD通常比CRT具有更淡并且稍绿的蓝色，因此，例如[O， 0, 1]的RGB色彩在这两个显示器上看起来可能非常不同。对于大多数色彩来 说这种不同可能尚未使一般的观众感觉不满意(因为在人脑中色觉实 际上非常复杂)，但是对于一些关键的色彩(例如白点或肉色)，这可 能就令人不快了。因此，希望应用色彩变换使得在两个显示器上再现大致相同的(或 至少更相似的)色彩，在理想中应该是在原始时的色彩(至少在景象 照度已经降低时)。由于在人类视觉的早期处理阶段的色觉是线性的过程，因此在理 论上这是能够做到的(甚至对于非线性的再现设备，因为在模型中能 够考虑显示器的非线性)，并且在线性光域(例如XYZ，线性的RGB)中， 通过应用矩阵(所谓的矩阵化)将例如摄像机的RGB值，即例如从电缆 中出来的RGB值(对于本专利技术来说忽略了向传输色彩系统和来自传输色 彩系统的转变)转变成用于特殊显示器的校正的RGB'值来完成。但是也存在许多使色彩校正没有变为那么普遍的原因(即，在显 示器中不使用矩阵或者使用理论上不正确的矩阵)。尽管利用显示器的物理行为的知识(当为显示器提供显示驱动值 R、 G、 B并最终为多原色显示器提供诸如Ye的其他显示驱动值(例如对 于黄色的原色像素提供0和255之间的值)时不同通道的实际光输出) 能够让显示器近似地再现(在特殊的校准精度、稳定性等之内)与标 准的预期电视显示器相同的色彩，但是目前仍无法达到原始景象中的 色彩再现。原因之一在于尽管显示器制造商知道他们制造哪一台显示器，但 是电视联播网的另一方，即记录一方还未完全标准化，因此这是不能 进行补偿的变量。摄影师可以改变例如其专业摄像机的Y传递函数(transfer function)形状来确定参数，或者色彩校正器可以引入未知的参数， 从而使景象的色彩在所用的演播室再现显示器上看起来足够逼真。但 是，在该显示器上是微小差别的可能在另一台显示器上是大的差别， 特别因为这些显示器具有通常非线性的Y特性时，这可能将微小的差 别放大为大的色差。在用户位置的再现一侧还存在着许多不可控制的变量，如背景照 明(以及相应的观众适应性)，在显示器上的反射等，已经导致一些人5完全放弃了色彩校正，因为这些校正可能小于未知的可变误差。其次，还存在一个色域(gamut)映射的基本问题，即，尽管两个 色域(例如对于标准显示器来自摄像机的色彩的源色域，以及实际的 显示器色域)可能有许多色彩都是共同的，但总有一些色彩能在一个 色域内再现而不能在另一个色域内再现。特别是，白点的变化是一个公知的问题。具有颜色太黄的自然白 点的显示器可能需要再现浅蓝色的白点(预期的图像致使白点产生)。 甚至对于理论上可以再现大于l (或者255或者是任何约定的显示器最 大驱动值)的通道输出的显示器(如CRT)，颜色系统被构造成使[l， 1， 1] 与通常称为(显示器)白色的最大亮度色彩相对应。对于根据选择从固定光源输出的光(如LCD显示器的背光)的量而 工作的显示器来说，不能够只生成与大于l的显示驱动值相对应的光。因此，在这种显示器中存在三种任选项a) 显示具有不正确色度(例如，太黄)的至少近似白色(这些 颜色大致是最高亮度间隔的无彩色)b) 显示具有正确色度但亮度削减的近似白色c) #~正至少所述近似白色的亮度。在专业地进行第三选项时，利用许多现有的色域映射算法中的任 何一种都可以实现该第三选项，但是，由于其计算量大，因此在实际 的显示器中如果完全地进行修正，就要利用将[1， 1， l]输入白色映射到 所希望色度的最大可再现亮度的白色的矩阵。这具有所有色彩变得过暗的缺点。
技术实现思路
所希望的是获得一种对于色彩变换来说在亮度方向上进行色彩校 正的相对简单的方法，其旨在减少由该变换引入的色彩的亮度误差。 这可以通过一种方法来实现，该方法包括将色彩变换(T)应用于输入色彩(Ci)，产生已变换的色彩(Ct); 根据输入色彩(Ci)的第一显示驱动值表示(Rs，Gs，Bs)和已变 换的色彩(Ct)的第二显示驱动值表示(Rt，Gt，Bt)来确定换算系数 (f);以及将已变换的颜色(Ct)的色彩表示与换算系数(f )相乘以获得输 出色彩(Co)。确定色彩的R、 G和B分量的最大值是一个很容易的操作，特别是如 果已经将色彩在RGB空间中编码，这在电视系统中是通常的。虽然优选尽可能多地将非线性输入色彩表示线性化(例如通过假 定标准Y近似为2.2，在最坏的情况下留下较小的剩余Y )，并在已线 性化的RGB色彩表示上应用变换和校正方法，但是该方法也可以应用于 非线性的RGB色空间。该色彩变换也可以在除了RGB的另一个色空间(例如XYZ，其对于 计算机和互联网应用可能是引起关注的)中进行，因为该乘法换算在 任何线性色空间中都能最好地运行，并且该色彩变换可以应用于几乎 任何色空间中。注意，该方法不限于三维色空间，且其可以例如用于将5原色摄像 机信号变换成新的5原色显示。亮度信息以及因此已变换色彩的亮度中的误差隐含地存在于R、 G、 B值中，因此可以利用基于这些的亮度相关方程式来校正该亮度。本专利技术基于以下理解，即仅仅需要核查输入色彩和最后得到的已 变换色彩的亮度相关性，然后可以通过重新换算(rescaling)简单地 校正(通常的)亮度降低。注意，最简单的变型仅仅是将每种色彩确定的固定公式换算系数 应用于所有的色彩。但是，也可以例如根据R、 G和B值的大小(例如， 它们中的最大值，在本文中称为RGBniax)而使该换算具有适应性。按 照这种方式，例如可以将该方法具体化为不换算深颜色(具有很小的 RGBmax值)。在该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亮度方向上的色彩校正方法，其包括：将色彩变换（Ｔ）应用于输入色彩（Ｃｉ），产生已变换的色彩（Ｃｔ）；根据输入色彩（Ｃｉ）的第一显示驱动值表示（Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓ）和已变换的色彩（Ｃｔ）的第二显示驱动值表示（Ｒｔ，Ｇｔ，Ｂｔ）来确定换算系数（ｆ）；以及将已变换的颜色（Ｃｔ）的色彩表示与换算系数（ｆ）相乘以获得输出色彩（Ｃｏ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-5-10 05103881.81.一种亮度方向上的色彩校正方法，其包括将色彩变换(T)应用于输入色彩(Ci)，产生已变换的色彩(Ct)；根据输入色彩(Ci)的第一显示驱动值表示(Rs，Gs，Bs)和已变换的色彩(Ct)的第二显示驱动值表示(Rt，Gt，Bt)来确定换算系数(f)；以及将已变换的颜色(Ct)的色彩表示与换算系数(f)相乘以获得输出色彩(Co)。2. 如权利要求1所述的亮度方向上的色彩校正方法，其中确定换 算系数(f )包括根据第一显示驱动值表示(Rs，Gs，Bs)的显示驱动值 的最大值和第二显示驱动值表示(Rt,Gt,Bt)的显示驱动值的最大值 来确定该换算系数。3. 如权利要求2所述的亮度方向上的色彩校正方法，其中确定换 算系数(f )包括将该换算系数确定为用笫二显示驱动值表示(Rt，Gt,Bt)的显示驱动值的最大值除第一显示驱动值表示 (Rs，Gs，Bs)的显示驱动值的最大值。4. 如前面任一项权利要求所述的亮度方向上的色彩校正方法，其 中应用色彩变换(T)在显示驱动值表示中进行。5. —种用于亮度方向上的色彩校正的设备(100)，包括 色彩变换单元(101)，其设置为将色彩变换(T)应用于输入色彩(Ci)，产生已变换的色彩(Ct);换算系数确定单元(107)，其设...

【专利技术属性】
技术研发人员：CAM贾斯帕斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]