圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)彩色的視覺感知是人類視覺系統(tǒng)的固有能力。彩色圖像是一種矢量圖像，現(xiàn)有技術(shù)中的彩色圖像增強(qiáng)技術(shù)可分為兩大類:將灰度圖像變換/轉(zhuǎn)換為彩色圖像以提高人們對(duì)圖像內(nèi)容的觀察效率；或:直接對(duì)彩色圖像進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)考慮彩色矢量的所有分量，但可對(duì)不同分量區(qū)別對(duì)待。
[0003]一般來說以光源投射時(shí)所使用的色彩是屬于“疊加型”的原色系統(tǒng)，此系統(tǒng)中包含了紅、綠、藍(lán)三種原色，亦稱為“三原色”。使用這三種原色可以產(chǎn)生其他顏色，例如紅色與綠色混合可以產(chǎn)生黃色或橙色，綠色與藍(lán)色混合可以產(chǎn)生青色(Cyan)，藍(lán)色與紅色混合可以產(chǎn)生紫色或品紅色(Magenta)。當(dāng)這三種原色以等比例疊加在一起時(shí)，會(huì)變成灰色；若將此三原色的強(qiáng)度均調(diào)至最大并且等量重疊時(shí)，則會(huì)呈現(xiàn)白色。這套原色系統(tǒng)常被稱為“RGB色彩空間”，亦即由紅(R)綠(G)藍(lán)(B)所組合出的色彩系統(tǒng)。
[0004]此外，人類還通過三種基本特征量描述彩色，分別是:亮度，與物體的反射率成正比；色調(diào)，與光譜中光的波長(zhǎng)相聯(lián)系；色彩飽和度，與一定色調(diào)光的純度相關(guān)。色調(diào)與色彩飽和度合稱色度，彩色可以用亮度和色度共同表示。人眼對(duì)于彩色的觀察和處理是一種生理和心理現(xiàn)象，對(duì)于彩色的許多結(jié)論建立于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在色彩增強(qiáng)領(lǐng)域，Retinex理論提出增強(qiáng)對(duì)比對(duì)可以實(shí)現(xiàn)圖像正確，該理論主要思想如下:RetineX理論主要包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容:物體的顏色是由物體對(duì)長(zhǎng)波、中波和短波光線的反射能力決定的，而不是由反射光強(qiáng)度的絕對(duì)值決定的；物體的色彩不受光照非均性的影響，具有一致性。依據(jù)Retinex的色彩理論，現(xiàn)有技術(shù)中存在一種實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)的方法，主要包括以下幾個(gè)步驟:
[0005](I)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。如果輸入圖像為彩色圖像，則將其劃分為R，G, B三個(gè)波段；將每個(gè)像素的值由整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)。
[0006](2)計(jì)算每個(gè)波段內(nèi)相對(duì)明暗感覺。
[0007](3)數(shù)據(jù)顯示。將每個(gè)波段內(nèi)像素間的相對(duì)明暗關(guān)系確定的色彩值轉(zhuǎn)換為RGB值以便能在現(xiàn)有的設(shè)備中顯示和使用。
[0008]根據(jù)這一理論，有不同的實(shí)現(xiàn)方式，包括:
[0009]一種圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)方法，通過增強(qiáng)對(duì)比對(duì)來提升圖像效果，具體的公式為:R(i，j)=【R(i，j)-R的平均值】*對(duì)比度調(diào)整系數(shù)+R的平均值*亮度。該方案屬于色彩飽和度的改變，沒有考慮到過飽和問題和飽和后色相變化問題，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域?qū)Ρ榷葋G失，色彩發(fā)生變化。
[0010]另一現(xiàn)有技術(shù)提供一種圖像色彩增強(qiáng)裝置和方法，主要思想是顏色空間轉(zhuǎn)換模塊將輸入的圖像數(shù)據(jù)從RGB空間轉(zhuǎn)換到HSV空間；基于色度的增益函數(shù)生成模塊接收用戶設(shè)置的色度調(diào)節(jié)區(qū)間，生成該色度分區(qū)的基于色度的增益函數(shù)；基于飽和度的增益函數(shù)生成模塊在該用戶設(shè)置的色度調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)，生成基于飽和度的增益函數(shù)；飽和度增強(qiáng)模塊利用所述基于色度的增益函數(shù)和所述基于飽和度的增益函數(shù)對(duì)飽和度進(jìn)行增強(qiáng)。該方案HSV空間的亮度表達(dá)不合理，過于簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換回去后會(huì)出現(xiàn)較大偏差；HSV空間的色域范圍與RGB的色域范圍不一樣，轉(zhuǎn)換過程中會(huì)導(dǎo)致過飽和等問題。
[0011]又一現(xiàn)有技術(shù)提供一種基于hsl空間和自適應(yīng)反雙曲正切函數(shù)的圖像增強(qiáng)算法，包括步驟:(1)對(duì)圖像進(jìn)行RGB到HSL的空間變換；(2)針對(duì)亮度通道L，使用優(yōu)化過的自適應(yīng)反雙曲正切函數(shù)進(jìn)行亮度和對(duì)比度的增強(qiáng)；(3)對(duì)亮度通道進(jìn)行校正以去除噪音；(4)對(duì)增強(qiáng)后的HSL圖像進(jìn)行RGB轉(zhuǎn)換，獲得最終的圖像結(jié)果。該方案僅對(duì)亮度進(jìn)行增強(qiáng)，與色彩增強(qiáng)關(guān)系不大；色域轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的過飽和問題依舊存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為此，需要提供一種不致因轉(zhuǎn)換造成過飽和、且轉(zhuǎn)換效果真實(shí)自然、不丟失色彩信息的對(duì)RGB進(jìn)行矢量變換以實(shí)現(xiàn)圖像色彩增強(qiáng)的方法和裝置。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明人提供了一種圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法，包括步驟:
[0014]獲取待處理區(qū)域一像素點(diǎn)的原始RGB分量集合；
[0015]基于原始RGB分量集合獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合，具體包括:
[0016]從所述原始RGB分量集合中獲取亮度分量，所述亮度分量用于描述所述像素點(diǎn)的亮度；從所述原始RGB分量集合中去除所述亮度分量，獲取RGB色彩矢量；對(duì)所述RGB色彩矢量進(jìn)行一增強(qiáng)處理；將所述亮度分量加入經(jīng)增強(qiáng)處理后的RGB色彩矢量，獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合；
[0017]以所述經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合顯示所述像素點(diǎn)。
[0018]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法中，獲取待處理區(qū)域一像素點(diǎn)(i，j)的原始RGB分量集合，所述原始RGB分量集合包括R分量r (i, j)、G分量g (i, j)和B分量b(i, j);其中i，j分別為所述像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；
[0019]步驟“從所述原始RGB分量集合中獲取亮度分量”具體包括:根據(jù)預(yù)設(shè)亮度分離公式從RGB分量集合中獲取所述像素點(diǎn)的亮度分量br (i，j);
[0020]基于原始RGB分量集合獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量的公式為:
[0021]r，(i, j) = Eh* (r (i, j) -br (i, j)) +br (i, j)；
[0022]g，(i, j) = Eh*(g(i, j)_br(i, j))+br (i, j)；
[0023]b，(i, j) = Eh*(b(i, j)_br(i, j))+br (i, j)；
[0024]Eh為增強(qiáng)系數(shù)，所述增強(qiáng)系數(shù)包括預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl或最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh (i, j)。
[0025]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法中，增強(qiáng)系數(shù)滿足溢出控制條件，所述溢出控制條件是指:r’(i，j)、g’(i，j)、b’ (i, j)均不過飽和。
[0026]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法中，對(duì)待處理區(qū)域中以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理滿足溢出控制條件的像素點(diǎn)，以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理；對(duì)待處理區(qū)域中以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理不滿足溢出控制條件的像素點(diǎn)，以最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh(i，j)進(jìn)行增強(qiáng)處理。
[0027]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法中，所述最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh(i，j)為使r’(i，j)、g’(i，j)、b’ (i, j)均不過飽和的最大Eh解。
[0028]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)方法中，對(duì)待處理區(qū)域中所有像素點(diǎn)均以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理，或?qū)Υ幚韰^(qū)域中所有像素點(diǎn)均以最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh(i, j)進(jìn)行增強(qiáng)處理。
[0029]發(fā)明人同時(shí)還提供了一種圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)裝置，包括RGB獲取單元、亮度分量獲取單元、色彩矢量獲取單元、增強(qiáng)單元、計(jì)算單元和顯示單元；
[0030]所述RGB獲取單元用于獲取待處理區(qū)域一像素點(diǎn)的原始RGB分量集合；
[0031]所述亮度分量獲取單元、色彩矢量獲取單元、增強(qiáng)單元、計(jì)算單元用于基于原始RGB分量集合獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合，具體包括:
[0032]所述亮度分量獲取單元從所述原始RGB分量集合中獲取亮度分量，所述亮度分量用于描述所述像素點(diǎn)的亮度；所述色彩矢量獲取單元從所述原始RGB分量集合中去除所述亮度分量，獲取RGB色彩矢量；所述增強(qiáng)單元對(duì)所述RGB色彩矢量進(jìn)行一增強(qiáng)處理；所述計(jì)算單元將所述亮度分量加入經(jīng)增強(qiáng)處理后的RGB色彩矢量，獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合；
[0033]所述顯示單元用于以所述經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合顯示所述像素點(diǎn)。
[0034]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)裝置中，所述RGB獲取單元獲取待處理區(qū)域一像素點(diǎn)(i，j)的原始RGB分量集合，所述原始RGB分量集合包括R分量r (i, j)、G分量g(i，j)和B分量b (i, j);其中i, j分別為所述像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；
[0035]所述亮度分量獲取單元從所述原始RGB分量集合中獲取亮度分量具體包括:根據(jù)預(yù)設(shè)亮度分離公式從RGB分量集合中獲取所述像素點(diǎn)的亮度分量br (i，j);
[0036]基于原始RGB分量集合獲取經(jīng)增強(qiáng)的RGB分量集合的公式為:
[0037]r，(i, j) = Eh* (r (i, j) -br (i, j)) +br (i, j)；
[0038]g，(i, j) = Eh*(g(i, j)_br(i, j))+br (i, j)；
[0039]b，(i, j) = Eh*(b(i, j)_br(i, j))+br (i, j)；
[0040]Eh為增強(qiáng)系數(shù)，所述增強(qiáng)系數(shù)包括預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl或最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh (i, j)。
[0041]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)裝置中，所述增強(qiáng)系數(shù)滿足溢出控制條件，所述溢出控制條件是指:r’(i，j)、g’(i，j)、b’ (i, j)均不過飽和。
[0042]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)裝置中，對(duì)待處理區(qū)域中以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理滿足溢出控制條件的像素點(diǎn)，以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理；對(duì)待處理區(qū)域中以預(yù)設(shè)增強(qiáng)系數(shù)Ehl進(jìn)行增強(qiáng)處理不滿足溢出控制條件的像素點(diǎn)，以最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh(i，j)進(jìn)行增強(qiáng)處理。
[0043]進(jìn)一步地，所述的圖像信號(hào)中的色彩增強(qiáng)裝置中，所述最優(yōu)增強(qiáng)系數(shù)Eh(i，j)為使