專利名稱：用于轉(zhuǎn)換色彩空間的方法和設(shè)備以及多色彩顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理方法，尤其涉及一種用于通過(guò)使用簡(jiǎn)單算法來(lái)補(bǔ)償輸出色彩成分以便所述色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍在預(yù)先確定的范圍內(nèi)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著電子工程的發(fā)展，向用戶提供的電子信息不僅包括簡(jiǎn)單的文本，而且包括各種形式的多媒體信息。向用戶提供的多媒體信息包括靜止圖像、電影、動(dòng)畫、聲音以及文本信息。首先，電影是非常重要的，因?yàn)樗鼈儗?duì)下一代視頻點(diǎn)播(VOD)服務(wù)以及交互服務(wù)來(lái)說(shuō)是必不可少的。因此對(duì)電影的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)進(jìn)行了大量的工作。
此外，由于數(shù)字電子學(xué)的發(fā)展，模擬數(shù)據(jù)現(xiàn)在變得被數(shù)字化并且已經(jīng)引入各種數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)有效地處理大量的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像處理有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
第一，由于不可避免地把噪聲加到原始信號(hào)所以在處理期間降低了模擬圖像信息。然而，數(shù)字圖像信息耐噪聲。
第二，可以由計(jì)算機(jī)來(lái)容易地處理數(shù)字化圖像信息。由于基于計(jì)算機(jī)的圖像處理圖像壓縮變得可能。
總體上，數(shù)字圖像處理涉及使用計(jì)算機(jī)顯示記錄的模擬圖像。通過(guò)數(shù)字視頻交互(DVI)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像處理，其最早在20世紀(jì)80年代后期引入。通過(guò)使用為圖像處理而設(shè)計(jì)的圖形處理器，使用DVI技術(shù)來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的、不能由低性能處理器實(shí)時(shí)執(zhí)行的任務(wù)。
另外，聯(lián)合圖像專家組(JPEG)和運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)提出優(yōu)于DVI的新的編碼標(biāo)準(zhǔn)，并且可以預(yù)料該編碼標(biāo)準(zhǔn)將在數(shù)字圖像處理中起到重要作用，這是因?yàn)樗玫脚c該領(lǐng)域相關(guān)的大多數(shù)公司的支持。MPEG標(biāo)準(zhǔn)仍然在更新，例如，為了實(shí)現(xiàn)諸如在個(gè)人計(jì)算機(jī)上的高清晰度電視(HDTV)的高質(zhì)量的圖像，已經(jīng)開發(fā)出了MPEG II和MPEG III標(biāo)準(zhǔn)。
此外，自從1991年已經(jīng)引入了只要求主處理器而不要求獨(dú)立的硬件來(lái)處理圖像的圖像處理技術(shù)，而這種技術(shù)包括由Apple開發(fā)的QuickTime，由Microsoft開發(fā)的Windows視頻以及由Intel開發(fā)的Indeo。因?yàn)檫@些技術(shù)沒有對(duì)主處理器帶來(lái)很大負(fù)擔(dān)，所以它們對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)非常有用。
隨著對(duì)各種數(shù)字圖像處理技術(shù)的研究，還要求這些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化許多技術(shù)可以相互兼容，從而可以實(shí)現(xiàn)諸如視頻會(huì)議、數(shù)字廣播系統(tǒng)和電視電話之類的許多應(yīng)用。例如，用于在諸如CD-ROM或光盤之類的記錄介質(zhì)上存儲(chǔ)信息的數(shù)字圖像壓縮技術(shù)與用于視頻會(huì)議的壓縮技術(shù)兼容。
在由紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色彩成分表示的3維色彩空間中處理常規(guī)的圖像信號(hào)，這些色彩成分通過(guò)使用光源產(chǎn)生。因?yàn)镽GB色彩是構(gòu)成所有色彩的原色，所以可以通過(guò)使用這3種色彩來(lái)顯示圖像信號(hào)。
圖1是說(shuō)明用來(lái)表示色彩的原色之間關(guān)系的文氏圖。
參照?qǐng)D1，通過(guò)組合RGB色彩可以生成每種色彩信號(hào)。也就是說(shuō)，R組合G表示黃(Y)信號(hào)，G組合B表示青(C)信號(hào)，而B組合R表示品紅(M)信號(hào)。當(dāng)混合所有原色時(shí)就產(chǎn)生白光(W)。
圖2說(shuō)明了在RGB和CMY色彩成分之間的波長(zhǎng)關(guān)系。
參照?qǐng)D2，R光具有最長(zhǎng)的波長(zhǎng)，而B信號(hào)具有最短的波長(zhǎng)。Y光具有在G和R光的波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)。同樣，C光具有在G和B光波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)，而M光具有在B和R光波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)。因此，通過(guò)混合兩種不同的原色可以生成CMY信號(hào)。
圖3是RGB和CMY色彩成分的色圖。
該色圖可以簡(jiǎn)化為兩個(gè)三角形，一個(gè)把RGB點(diǎn)作為其頂點(diǎn)(RGB三角形)，而另一個(gè)把CMY作為其頂點(diǎn)(CMY三角形)。在這種情況下，該RGB三角形中的所有色彩坐標(biāo)可以表示為R、G和B色彩信號(hào)的組合。類似地，CMY三角形中所有色彩坐標(biāo)可以表示為C、M和Y色彩信號(hào)的組合。然而，位于每個(gè)三角形以外的色彩坐標(biāo)不能由對(duì)應(yīng)于所述三角形的色彩信號(hào)的組合表示。例如，在RGB三角形外的色彩坐標(biāo)(陰影部分)不能使用R、G和B來(lái)表示。對(duì)應(yīng)地，在CMY三角形外的色彩坐標(biāo)不能使用C、M和Y來(lái)表示。因此，當(dāng)使用更多的光源時(shí)可以表示更寬的色域。該色域?qū)τ陲@示高質(zhì)量的圖像尤為重要。
結(jié)果，已經(jīng)引入了具有3個(gè)以上色彩源的多色彩顯示。
圖4A示意地說(shuō)明了常規(guī)的3色彩顯示操作。
在圖4A中，常規(guī)的3色彩顯示裝置通過(guò)使用3維色彩成分(R0，G0，B0)來(lái)表示圖像。
圖4B示意地說(shuō)明了常規(guī)的多色彩顯示設(shè)備的操作。與圖4A的3色彩顯示不同，多色彩顯示把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為6維色彩成分(R0，G0，B0，C，M，Y)并且使用6色彩源再現(xiàn)所轉(zhuǎn)換的信號(hào)。引入把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為多色彩成分的常規(guī)技術(shù)如下。
1)由奧林巴斯光學(xué)有限公司公布的美國(guó)專利第6,633,302號(hào)公開了一種使用XYZ色彩空間的色彩轉(zhuǎn)換的方法。在該方法中，使用查找表來(lái)壓縮在XYZ色域外的色彩的色域。當(dāng)使用5個(gè)以上色彩源時(shí)很難實(shí)現(xiàn)這種方法。
2)一熱那亞公司提出了一種使用光譜數(shù)據(jù)執(zhí)行從3維查找表到2維查找表的色彩映射的方法。另外，使用1維查找表來(lái)修改2維色域的大小。該方法具有難于計(jì)算查找表的缺點(diǎn)。此外，由于每個(gè)顯示所表示的最大色度和明亮度不同，所以可能會(huì)降低輸出質(zhì)量。
因此，需要一種用于把RGB色彩成分轉(zhuǎn)換為包括RGB和CMY的6色彩成分而同時(shí)防止輸入圖像質(zhì)量降低并且保持最大色度和明亮度的簡(jiǎn)單方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于把輸入色彩空間轉(zhuǎn)換為高維輸出色彩空間的簡(jiǎn)化方法和設(shè)備。
本發(fā)明還提供了可以表示具有顯示最大飽和度和明亮度的色彩的色彩空間轉(zhuǎn)換設(shè)備。
本發(fā)明還提供了顯示包括在輸出色彩空間內(nèi)的輸出色彩成分的顯示設(shè)備，該輸出色彩空間由具有比其更少維數(shù)的輸入色彩空間轉(zhuǎn)換而成。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種把包括第一到第m輸入色彩成分的m維色彩空間轉(zhuǎn)換為包括第一到第n輸出色彩成分的n維色彩空間(m＜n)的方法，包括通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分；確定第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；以及當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分。所述提取第一到第n中間色彩成分包括確定用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；確定用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；以及使用第一到第m輸入色彩成分和所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分。第一到第n中間色彩成分的計(jì)算包括計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍；確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比；以及使用所述標(biāo)度比依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。所述標(biāo)度比的確定包括使用預(yù)定的算法來(lái)確定第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)，并且確定所述標(biāo)度比使得所述標(biāo)度比與所述灰度級(jí)互補(bǔ)。使用(第一到第m輸入色彩成分的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。
依照本發(fā)明另一方面，提供了一種用于把包括第一到第m輸入色彩成分的m維色彩空間轉(zhuǎn)換為包括第一到第n輸出色彩成分的n維色彩空間(m＜n)的設(shè)備，包括中間色彩成分提取器，用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分；動(dòng)態(tài)范圍比較器，用于確定所述第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分；和中央控制器，用于控制所述中間色彩成分提取器、動(dòng)態(tài)范圍補(bǔ)償器和色彩成分補(bǔ)償器。所述中間色彩成分提取器包括第一系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；和第二系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；和中央控制器，用于使用第一到第m輸入色彩成分以及所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分。所述中間色彩成分提取器還包括標(biāo)度比確定器，確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比，并且所述中央控制器使用所述標(biāo)度比來(lái)依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。所述標(biāo)度比確定器使用預(yù)定的算法來(lái)確定第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)，并且確定所述標(biāo)度比使得所述標(biāo)度比與所述灰度級(jí)互補(bǔ)。使用(第一到第m輸入色彩成分的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。
依照本發(fā)明另一方面，提供了一種用于顯示包括第一到第n輸出色彩成分的圖像信號(hào)的色彩顯示設(shè)備，包括中間色彩成分提取器，用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分(m＜n)；動(dòng)態(tài)范圍比較器，用于確定所述第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)所述第m+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分；顯示單元，包括發(fā)出對(duì)應(yīng)于n個(gè)輸出色彩成分波長(zhǎng)的光的n個(gè)光源；和中央控制器，用于控制所述中間色彩成分提取器、動(dòng)態(tài)范圍補(bǔ)償器和色彩成分補(bǔ)償器。
所述中間色彩成分提取器包括第一系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；第二系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；和標(biāo)度比確定器，確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比，其中所述中央控制器使用第一到第m輸入色彩成分以及所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分，并且通過(guò)使用所述標(biāo)度比來(lái)依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。所述標(biāo)度比確定器使用(第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。所述色彩成分補(bǔ)償器包括小的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上小于第一預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償小于所述第一預(yù)定值的色彩成分；和大的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上大于第二預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償大于所述第二預(yù)定值的色彩成分。所述小的色彩成分補(bǔ)償器把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到第m+1到第n中間色彩成分，把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到互補(bǔ)色彩成分，并且把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第一預(yù)定值，其中所述互補(bǔ)色彩成分與小于所述第一預(yù)定值的色彩成分互補(bǔ)。所述大的色彩成分補(bǔ)償器用大于所述第二預(yù)定值的值除第m+1到第n中間色彩成分的值，并且把大于所述第二預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第二預(yù)定值。


通過(guò)參考附圖來(lái)詳細(xì)描述其示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，圖中圖1是說(shuō)明用來(lái)表示色彩的原色之間關(guān)系的文氏圖；圖2說(shuō)明了在RGB和CMY色彩成分之間的波長(zhǎng)關(guān)系；圖3是RGB和CMY色彩成分的色圖；圖4A示意地說(shuō)明了常規(guī)的3色彩顯示的操作；圖4B示意地說(shuō)明了常規(guī)的多色彩顯示設(shè)備的操作；圖5示出依照本發(fā)明一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法的流程圖；圖6示出依照本發(fā)明另一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法的流程圖；圖7是依照本發(fā)明一方面示出在用于中間色彩成分提取操作中的標(biāo)度比和灰度級(jí)之間關(guān)系的曲線；圖8示意地說(shuō)明了依照本發(fā)明一實(shí)施例的色彩成分補(bǔ)償操作；圖9是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換設(shè)備的框圖；和圖10是依照本發(fā)明又一實(shí)施例的多色彩顯示設(shè)備的框圖。
<主要元件的附圖標(biāo)記>
110...中間色彩成分提取器130...動(dòng)態(tài)范圍比較器150...中央控制器170...色彩成分補(bǔ)償器190...顯示單元具體實(shí)施方式

圖5示出了依照本發(fā)明一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法的流程圖。
在操作S510中，輸入RGB信號(hào)。然后，在操作S530中通過(guò)線性地組合輸入色彩信號(hào)來(lái)從輸入RGB信號(hào)中提取CMY信號(hào)?？梢允褂酶鞣N方法來(lái)提取CMY色彩成分，其中之一使用方程式(1)。
C=12G+12B]]>M=12B+12R]]>Y=12R+12G---(1)]]>方程式(1)表示在圖1和圖2中示出的色彩成分之間的關(guān)系。
當(dāng)理論上處理輸入色彩成分Ri、Gi和Bi時(shí)，那么輸入色彩成分Ri、Gi和Bi以及輸出色彩成分CMY具有在方程式(1)中示出的關(guān)系。然而，圖像處理設(shè)備具有制造偏差。因此，使用方程式(2)把輸入色彩成分Ri、Gi和Bi轉(zhuǎn)換為第一到第三中間色彩成分R0、G0和B0。
R0＝-p1Ri+p2Gi+p3BiG0＝q1Ri-q2Gi+q3BiB0＝r1Ri+r2Gi-r3Bi...(2)此外，使用方程式(3)根據(jù)輸入色彩成分Ri、Gi和Bi計(jì)算第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1。
C1＝-a1Ri+a2Gi+a3BiM1＝b1Ri-b2Gi+b3BiY1＝c1Ri+c2Gi-c3Bi...(3)當(dāng)沒有制造偏差時(shí)，(p1，p2，p3)＝(-1，1，1)，(q1，q2，q3)＝(1，-1，1)并且(r1，r2，r3)＝(1，1，-1)。另外，在不考慮制造偏差的情況下(a1，a2，a3)＝(0，1/2，1/2)，(b1，b2，b3)＝(1/2，0，1/2)并且(c1，c2，c3)＝(1/2，1/2，0)。
在依照本實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法中，考慮到制造偏差使用方程式(1)和(2)補(bǔ)償輸入色彩成分Ri、Gi和Bi，從而可以降低由于制造偏差帶來(lái)的圖象質(zhì)量下降。
如從方程式(3)注意到，第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的動(dòng)態(tài)范圍比輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的動(dòng)態(tài)范圍要寬。因此，考慮第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的動(dòng)態(tài)范圍使用方程式(4)來(lái)依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1。
C2＝ratio×C1M2＝ratio×M1Y2＝ratio×Y1...(4)‘ratio’表示用于依照方程式(4)來(lái)依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的標(biāo)度比，并且可以依照各種方式來(lái)計(jì)算。然而在依照本發(fā)明一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法中，計(jì)算所述標(biāo)度比使得其與輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的灰度級(jí)互補(bǔ)。參考圖7將更詳細(xì)地描述標(biāo)度比的計(jì)算。
當(dāng)計(jì)算第一到第六中間色彩成分R0、G0、B0、C2、M2和Y2時(shí)，在操作S550中確定依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2的動(dòng)態(tài)范圍。在操作S550中檢測(cè)其動(dòng)態(tài)范圍超出預(yù)先確定范圍的信號(hào)。
然后，通過(guò)在操作S570中使用其動(dòng)態(tài)范圍超出預(yù)先確定范圍的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償?shù)谝坏降诹虚g色彩成分R0、G0、B0、C2、M2和Y2。如圖3中陰影部分所示的不能使用三原色表示的色彩區(qū)域可以通過(guò)操作S570來(lái)表示。
在依照本實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法中，使用簡(jiǎn)單算法來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償操作S570。參考圖8將詳細(xì)描述補(bǔ)償操作S570。
圖6示出依照本發(fā)明另一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換方法的流程圖。
首先，在操作S610中確定用于通過(guò)線性地組合輸入色彩成分Ri、Gi和Bi來(lái)計(jì)算第一到第六中間色彩成分R0、G0、B0、C1、M1和Y1的第一和第二系數(shù)組。如上所述，可以考慮制造偏差確定第一和第二系數(shù)組。
然后，在操作S630中計(jì)算輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的灰度級(jí)并且確定用于依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的標(biāo)度比。在操作S630中，使用全部RGB色彩成分和CMY色彩成分來(lái)生成彩色，而當(dāng)增加色度時(shí)依比例決定每個(gè)輸入色彩的色度。
可以使用各種方法來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)。在圖6說(shuō)明的實(shí)施例中，使用方程式(5)來(lái)計(jì)算灰度級(jí)。
Grayscale＝{max[RGB]-min[RGB]}/max[RGB]...(5)標(biāo)度比具有和由方程式(5)給出的灰度級(jí)互補(bǔ)的關(guān)系，如方程式(6)所示。
ratio＝1-p*grayscale...(6)在方程式(6)中，p是取決于在灰度級(jí)和標(biāo)度比之間關(guān)系的任意常數(shù)。
圖7是依照本發(fā)明實(shí)施例示出在用于中間色彩成分提取操作中標(biāo)度比和灰度級(jí)之間關(guān)系的曲線。
參照?qǐng)D7，當(dāng)灰色度m處于范圍
時(shí)標(biāo)度比(n)位于范圍[1-p，1]內(nèi)。例如，當(dāng)p＝0.5時(shí)，標(biāo)度比n位于范圍
。如圖7所示，在確定與灰色度互補(bǔ)的標(biāo)度比中，當(dāng)它們超出預(yù)定范圍時(shí)可以降低第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的色度。
在依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1之后，在操作S650中確定依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2的信號(hào)值是否位于預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。例如，當(dāng)每個(gè)色彩成分具有動(dòng)態(tài)范圍
時(shí)，那么確定依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2是否位于
內(nèi)。
當(dāng)依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2之一具有小于所述動(dòng)態(tài)范圍最小值(例如0)的值時(shí)，意味著不能只使用依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2來(lái)表示色彩成分(以下為小色彩成分)。另外，當(dāng)CMY色彩成分之一小于0時(shí)，意味著由輸入色彩成分Ri、Gi和Bi表示的色彩接近于純R、G或B。因此，在操作S670中執(zhí)行小的色彩成分補(bǔ)償操作以便生成表示所述小的色彩成分的信號(hào)。
在操作S670中，使用小的色彩成分的絕對(duì)值來(lái)增加其它色彩成分的色度，并且通過(guò)使用與小的色彩成分互補(bǔ)的色彩成分(互補(bǔ)色彩成分)來(lái)移動(dòng)小的色彩成分的色彩坐標(biāo)。參考圖8描述操作S670。
圖8依照本發(fā)明一實(shí)施例示意地說(shuō)明了色彩成分的補(bǔ)償操作。參照?qǐng)D8，假定色彩成分C為具有負(fù)值C2的小的色彩成分。因?yàn)樯食煞植荒芫哂胸?fù)值，所以負(fù)的色彩成分指的是不能使用M和Y成分表示的色彩成分。因此，使用與C成分互補(bǔ)的R成分來(lái)表示點(diǎn)X。也就是說(shuō)，在向著與C互補(bǔ)的R的方向上移動(dòng)原點(diǎn)O，以及在向M和Y的方向上移動(dòng)C2的絕對(duì)值?？梢酝ㄟ^(guò)把提取函數(shù)F(x)應(yīng)用到C成分的絕對(duì)值而獲得的值、而不是通過(guò)所述絕對(duì)值本身把原點(diǎn)O向R成分移動(dòng)。
方程式(7)示出了怎樣調(diào)整色彩成分。
如果C2＜0，M3＝M2+|C2|，Y3＝Y(jié)2+|C2|，C3＝0，R＝R+F(|C2|) ...(7)從方程式(7)可以得知，當(dāng)C2是小的色彩成分時(shí)，M和Y的色彩成分M2和Y2分別向M和Y移動(dòng)|C2|，而R成分向與C互補(bǔ)的R移動(dòng)F(|C2|)。
類似地，當(dāng)M2和Y2分別是小的色彩成分時(shí)得到方程式(8)。
如果M2＜0，C3＝C2+|M2|，Y3＝Y(jié)2+|M2|，
M3＝0， G＝G+F(|M2|)如果Y2＜0，C3＝C2+|Y2|，M3＝M2+|Y2|，Y3＝0， B＝B+F(|Y2|) ...(8)在如上補(bǔ)償小的色彩成分之后，接下來(lái)在操作S690中確定所補(bǔ)償?shù)牡谒牡降诹虚g色彩成分C2、M2和Y2之一是否具有大于動(dòng)態(tài)范圍最大值(例如1)的值。因?yàn)槠洳荒鼙伙@示，大于預(yù)先確定的最大值的色彩成分(以下稱為大的色彩成分)會(huì)被剪去。因此，為了防止剪去，把大的色彩成分設(shè)置為最大值，并且使用該大的色彩成分來(lái)補(bǔ)償其余成分。例如，當(dāng)C成分大于1時(shí)，使用方程式(9)來(lái)補(bǔ)償其它色彩成分。
如果C2＞1，M3=M2C2,Y3=Y2C2,C3=1---(9)]]>如在方程式(9)中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)相同的比率(C2)來(lái)依比例決定所有的C2、M2和Y2色彩成分，所以降低了色彩失真。
同樣，當(dāng)M2和Y2分別是大的色彩成分時(shí)得到方程式(10)。
如果M2＞1，C3=C2M2,Y3=Y2M2,C3=1]]>如果Y2＞1，C3=C2Y2,M3=M2Y2,Y3=1---(10)]]>使用在圖7中說(shuō)明的方法改進(jìn)了圖像的質(zhì)量，這是因?yàn)椴粌H根據(jù)所述灰度級(jí)來(lái)補(bǔ)償CMY色彩成分，而且當(dāng)依比例決定的CMY色彩成分之一不在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償小的和大的色彩成分。
圖9是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換設(shè)備的框圖。
首先，分別由RGB中間值計(jì)算器910和CMY-1計(jì)算器920根據(jù)輸入色彩成分Ri、Gi和Bi來(lái)計(jì)算第一到第三中間色彩成分R0、G0和B0和第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1。
然后，依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1以便由CMY-2計(jì)算器930獲得依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2。CMY-2計(jì)算器930計(jì)算輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的灰度級(jí)，并且依照與所計(jì)算灰色度互補(bǔ)的標(biāo)度比來(lái)依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1。
動(dòng)態(tài)范圍比較器950確定依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2的動(dòng)態(tài)范圍是否超出了預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍。然后，RGB補(bǔ)償器970和CMY補(bǔ)償器990補(bǔ)償小于或大于所述預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍的色彩成分以便獲得輸出色彩成分R0、G0、B0、C0、M0和Y0。
參照?qǐng)D9，依照本實(shí)施例的色彩轉(zhuǎn)換設(shè)備很容易實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)楫?dāng)依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2不在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)，所述色彩轉(zhuǎn)換設(shè)備使用簡(jiǎn)單算法來(lái)補(bǔ)償該第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2。
圖10是依照本發(fā)明又一實(shí)施例的多色彩顯示設(shè)備的框圖。
在圖10中示出的多色彩顯示設(shè)備包括中間色彩成分提取器110、動(dòng)態(tài)范圍比較器130、色彩成分補(bǔ)償器170、中央控制器150和顯示單元180。
中間色彩成分提取器110通過(guò)線性地組合輸入色彩成分Ri、Gi和Bi來(lái)提取若干中間色彩成分。該中間色彩成分提取器110包括第一系數(shù)組確定器111和第二系數(shù)組確定器113，其分別確定用來(lái)組合來(lái)自輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的RGB和CMY信號(hào)的系數(shù)組。在標(biāo)度比確定器115中確定用來(lái)依比例決定第四到第六中間色彩成分C1、M1和Y1的標(biāo)度比，使用在第二系數(shù)組確定器113中確定的系數(shù)組來(lái)獲得所述中間色彩成分C1、M1和Y1。如上所述，標(biāo)度比可以是與輸入色彩成分Ri、Gi和Bi的灰度級(jí)互補(bǔ)的。
動(dòng)態(tài)范圍比較器130比較依比例決定的、具有預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2的信號(hào)值。當(dāng)依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2中一個(gè)以上不在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)，色彩成分補(bǔ)償器170補(bǔ)償所述信號(hào)值。
顯示單元180顯示由色彩成分補(bǔ)償器170補(bǔ)償?shù)纳食煞?。顯示單元180包括分別對(duì)應(yīng)于RGB和CMY色彩成分的若干光源(未示出)。通過(guò)使用具有若干光源的顯示單元180改進(jìn)了圖像的質(zhì)量。
中央控制器150控制中間色彩成分提取器110、動(dòng)態(tài)范圍比較器130、色彩成分補(bǔ)償器170和顯示單元180的操作。
色彩成分補(bǔ)償器170包括小的色彩成分補(bǔ)償器175和大的色彩成分補(bǔ)償器177。當(dāng)依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2之一小于預(yù)先確定的最小值時(shí)，所述小的色彩成分補(bǔ)償器175使用小的色彩成分的絕對(duì)值來(lái)補(bǔ)償?shù)谝坏降诹虚g色彩成分。當(dāng)依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2之一大于預(yù)先確定的最大值時(shí)，所述大的色彩成分補(bǔ)償器177使用大的色彩成分來(lái)補(bǔ)償依比例決定的第四到第六中間色彩成分C2、M2和Y2之一。如上所述，小的色彩成分補(bǔ)償器175使用小的色彩成分(例如C2)的絕對(duì)值來(lái)增加其它色彩成分(M2，Y2)，并且朝向互補(bǔ)色彩成分(R)移動(dòng)色彩坐標(biāo)遠(yuǎn)離小的色彩成分。
然后，大的色彩成分補(bǔ)償器177確定所補(bǔ)償?shù)谒牡降诹虚g色彩成分C2、M2和Y2之一是否具有大于動(dòng)態(tài)范圍最大值(例如1)的值。為了防止大的色彩成分(例如C2)的色彩被剪裁，如上所述，把該大的色彩成分C2設(shè)置為最大值并且使用該大的色彩成分來(lái)補(bǔ)償其它色彩成分。
本發(fā)明提供了用于把輸入色彩空間轉(zhuǎn)換為高維輸出色彩空間的簡(jiǎn)化方法和設(shè)備。
本發(fā)明還提供了色彩空間轉(zhuǎn)換設(shè)備，其可以表示具有顯示最大飽和度和明亮度的色彩。
本發(fā)明還提供了用于顯示從輸入色彩空間轉(zhuǎn)換的、包括在高維色彩空間內(nèi)的輸出色彩成分的顯示設(shè)備。
雖然參考本發(fā)明示例性的實(shí)施例已經(jīng)特別示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的變化。
權(quán)利要求
1.一種把包括第一到第m輸入色彩成分的m維色彩空間轉(zhuǎn)換為包括第一到第n輸出色彩成分的n-維色彩空間(m＜n)的方法，包括通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分；確定第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；以及當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)，補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提取第一到第n中間色彩成分包括確定用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；確定用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；以及使用第一到第m輸入色彩成分和所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一到第n中間色彩成分分計(jì)算包括計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍；確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比；以及使用所述標(biāo)度比依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述標(biāo)度比的確定包括使用預(yù)定的算法來(lái)確定第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)；以及確定所述標(biāo)度比使得所述標(biāo)度比與所述灰度級(jí)互補(bǔ)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，使用(第一到第m輸入色彩成分的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一到第n中間色彩成分的補(bǔ)償包括當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上小于第一預(yù)定值時(shí)，補(bǔ)償小于所述第一預(yù)定值的色彩成分；以及當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上大于第二預(yù)定值時(shí)，補(bǔ)償大于所述第二預(yù)定值的色彩成分。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述小于第一預(yù)定值的色彩成分的補(bǔ)償包括把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到第m+1到第n中間色彩成分；把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到互補(bǔ)色彩成分，該互補(bǔ)色彩成分與小于所述第一預(yù)定值的色彩成分互補(bǔ)；以及把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為所述第一預(yù)定值。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述大于第二預(yù)定值的色彩成分的補(bǔ)償包括用大于第二預(yù)定值的色彩成分的值除第m+1到第n中間色彩成分的值；以及把大于所述第二預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第二預(yù)定值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一到第m輸入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而第m+1到第n輸出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通過(guò)把轉(zhuǎn)換矩陣
應(yīng)用到包括第一到第m輸入色彩成分的向量而得到的。
10.一種用于把包括第一到第m輸入色彩成分的m維色彩空間轉(zhuǎn)換為包括第一到第n輸出色彩成分的n維色彩空間(m＜n)的設(shè)備，包括中間色彩成分提取器，用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分；動(dòng)態(tài)范圍比較器，用于確定第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分，以便獲得第一到第n輸出色彩成分；和中央控制器，用于控制所述中間色彩成分提取器、動(dòng)態(tài)范圍補(bǔ)償器和色彩成分補(bǔ)償器。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述中間色彩成分提取器包括第一系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；和第二系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；和中央控制器，用于使用第一到第m輸入色彩成分以及所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述中間色彩成分提取器還包括標(biāo)度比確定器，確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比，并且所述中央控制器使用該標(biāo)度比來(lái)依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述標(biāo)度比確定器使用預(yù)定的算法來(lái)確定第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)，并且確定所述標(biāo)度比使得所述標(biāo)度比與灰度級(jí)互補(bǔ)。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，使用(第一到第m輸入色彩成分的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。
15.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述色彩成分補(bǔ)償器包括小的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上小于第一預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償小于該第一預(yù)定值的色彩成分；和大的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上大于第二預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償大于該第二預(yù)定值的色彩成分。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述小的色彩成分補(bǔ)償器把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到第m+1到第n中間色彩成分，把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到互補(bǔ)色彩成分，并且把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第一預(yù)定值，其中所述互補(bǔ)色彩成分與小于所述第一預(yù)定值的色彩成分互補(bǔ)。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述大的色彩成分補(bǔ)償器用大于所述第二預(yù)定值的值除第m+1到第n中間色彩成分的值，并且把大于所述第二預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第二預(yù)定值。
18.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述第一到第m輸入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而所述第m+1到到第n輸出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通過(guò)把轉(zhuǎn)換矩陣
應(yīng)用到包括第一到第m輸入色彩成分的向量而得到的。
19.一種用于顯示包括第一到第n輸出色彩成分的圖像信號(hào)的色彩顯示設(shè)備，包括中間色彩成分提取器，用于通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分(m＜n)；動(dòng)態(tài)范圍比較器，用于確定所述第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)所述第m+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分；和顯示單元，包括發(fā)出對(duì)應(yīng)于n個(gè)輸出色彩成分波長(zhǎng)光的n個(gè)光源；和中央控制器，用于控制所述中間色彩成分提取器、動(dòng)態(tài)范圍補(bǔ)償器和色彩成分補(bǔ)償器。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述中間色彩成分提取器包括第一系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第一到第m中間色彩成分的第一系數(shù)組；第二系數(shù)組確定器，用于確定用來(lái)通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)計(jì)算第m+1到第n中間色彩成分的第二系數(shù)組；和標(biāo)度比確定器，確定用于依比例決定第m+1到第n中間色彩成分的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)度比，其中，所述中央控制器使用第一到第m輸入色彩成分以及所述第一和第二系數(shù)組來(lái)計(jì)算第一到第n中間色彩成分，并且通過(guò)使用所述標(biāo)度比來(lái)依比例決定第m+1到第n中間色彩成分。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述標(biāo)度比確定器使用(第一到第m輸入色彩成分的灰度級(jí)的最大值-第一到第m輸入色彩成分的最小值)除以第一到第m輸入色彩成分的最大值來(lái)計(jì)算所述灰度級(jí)，并且使用(1-p*灰度)來(lái)計(jì)算所述標(biāo)度比，其中p滿足0＜p＜1。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述色彩成分補(bǔ)償器包括小的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上小于第一預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償小于所述第一預(yù)定值的色彩成分；和大的色彩成分補(bǔ)償器，用于當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分中一個(gè)以上大于第二預(yù)定值時(shí)補(bǔ)償大于所述第二預(yù)定值的色彩成分。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述小的色彩成分補(bǔ)償器把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到第m+1到第n中間色彩成分，把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的絕對(duì)值加到互補(bǔ)色彩成分，并且把小于所述第一預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第一預(yù)定值，其中所述互補(bǔ)色彩成分與小于所述第一預(yù)定值的色彩成分互補(bǔ)。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述大的色彩成分補(bǔ)償器用大于所述第二預(yù)定值的值除第m+1到第n中間色彩成分的值，并且把大于所述第二預(yù)定值的色彩成分的值設(shè)置為第二預(yù)定值。
25.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述第一到第m輸入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而所述第m+1到到第n輸出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通過(guò)把轉(zhuǎn)換矩陣
應(yīng)用到包括第一到第m輸入色彩成分的向量而得到的。
全文摘要
提供了一種用于把包括第一到第m輸入色彩成分的m維色彩空間轉(zhuǎn)換為包括第一到第n輸出色彩成分的n維色彩空間(m＜n)的方法和設(shè)備。所述方法包括通過(guò)線性地組合第一到第m輸入色彩成分來(lái)提取第一到第n中間色彩成分；確定第m+1到第n中間色彩成分是否在預(yù)先確定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；以及當(dāng)?shù)趍+1到第n中間色彩成分的信號(hào)值不在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)時(shí)補(bǔ)償?shù)谝坏降趎中間色彩成分以便獲得第一到第n輸出色彩成分。簡(jiǎn)化了向高維輸出色彩空間的色彩轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1661666SQ200510062808
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者玉賢旭, 李性德, 崔瑗熙, 金昌容, 樸斗植 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社