基于高色域显示器的色彩调节方法及调节系统与流程

本发明涉及一种显示技术领域，特别是一种基于高色域显示器的饱和度调节方法及调节系统。

背景技术：

目前高色域显示已经成为液晶电视的发展趋势，但由于通常LCD显示器是通过调节RGB三基色的亮度来实现全彩显示，通常其显示色域为三角形面积。随着量子点等高色域技术的出现，可显示的色域越来越高。按照目前国际电信联盟推荐的色域标准BT.2020来看，其色域面积大大增加超出了真实物体色的颜色，所以尽管显示器的显示色域面积可以达到BT.2020的色域面积，但由于超出真实物体色部分的颜色，人眼看上去会过于鲜艳而变现得不够“真实”；如何能够将不真实的这部分颜色变得与证实物体色，是一个值得研究的课题。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于高色域显示器的色彩调节方法及调节系统，从而在高色域显示器色彩艳丽的同时能够保证色彩真实的目的。

本发明提供了一种基于高色域显示器的色彩调节方法，包括如下步骤：

步骤S1、将一RGB输入信号由RGB色彩空间转换为HSV色彩空间；

步骤S2、将HSV色彩空间在色域图中所表示的HSV色域面积与RGB色彩空间在色域图中所表示的RGB色域面积重叠，对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整，使HSV色域面积完全置于RGB色域面积的范围内，得到调整后的H’S’V’色彩空间；

步骤S3、将调整后的H’S’V’色彩空间转换为R’G’B’色彩空间后输出。

进一步地，所述步骤S2中HSV色域面积通过将HSV色彩空间在色度图中的各点相连形成；所述RGB色域面积通过将RGB色彩空间在色度图中RGB三基色所在位置的点相连形成。

进一步地，所述步骤S2中对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整为对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整，色调H以及亮度V保持不变，从而获得调整后的H’S’V’色彩空间。

进一步地，所述对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整包括：

以RGB色域的红色为起点，以白色为圆心，逆时针旋转一周将HSV色域面积与RGB色域面积相交的6个点、起点以及圆心分别定义为B、C、D、E、F、G、A、W并将各点与圆心相连，通过将HSV色彩空间中的色调H的角度与A点和6个点之间的夹角进行比较，获得调整后色彩饱和度S’的值。

进一步地，所述调整后色彩饱和度S’值通过以下方式获得：

当0°≤H≤∠AWB；S’＝F1×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWB＜H＜∠AWC；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWC≤H≤∠AWD；S’＝F2×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWD＜H＜∠AWE；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWE≤H≤∠AWF；S’＝F3×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWF＜H＜∠AWG；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠GWA≤H≤360°；S’＝F4×S；H’＝H，V’＝V；

所述F1、F2、F3和F4满足：F＝f(H)＝aH⁵+bH⁴+cH³+dH²+eH+f，其中a、b、c、d、e、f为常数，通过数值函数拟合得到。

本发明还提供了一种基于高色域显示器的色彩调节系统，色彩调节系统包括：

转换模块，用于将一RGB输入信号由RGB色彩空间转换为HSV色彩空间或将H’S’V’色彩空间转换为RGB色彩空间后输出；

压缩模块，用于将HSV色彩空间在色度图中的HSV色域面积与RGB色彩空间在色度图中的RGB色域面积重叠，对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整，使HSV色域面积完全置于RGB色域面积的范围内，并将调整后的H’S’V’色彩空间发送至转换模块。

进一步地，所述HSV色域面积通过将HSV色彩空间在色度图中的各点相连形成；所述RGB色域面积通过将RGB色彩空间在色度图中RGB三基色所在位置的点相连形成。

进一步地，所述对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整为对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整，色调H以及亮度V保持不变，从而获得调整后的H’S’V’色彩空间。

进一步地，所述对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整包括：

以RGB色域的红色为起点，以白色为圆心，逆时针旋转一周将HSV色域面积与RGB色域面积相交的6个点、起点以及圆心分别定义为B、C、D、E、F、G、A、W并将各点与圆心相连，通过将HSV色彩空间中的色调H的角度与A点和6个点之间的夹角进行比较，获得调整后色彩饱和度S’的值。

进一步地，所述调整后色彩饱和度S’值通过以下方式获得：

当0°≤H≤∠AWB；S’＝F1×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWB＜H＜∠AWC；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWC≤H≤∠AWD；S’＝F2×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWD＜H＜∠AWE；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWE≤H≤∠AWF；S’＝F3×S；H’＝H，V’＝V；

当∠AWF＜H＜∠AWG；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

当∠GWA≤H≤360°；S’＝F4×S；H’＝H，V’＝V；

所述F1、F2、F3和F4满足：F＝f(H)＝aH⁵+bH⁴+cH³+dH²+eH+f，其中a、b、c、d、e、f为常数，通过数值函数拟合得到。

本发明与现有技术相比，通过将RGB色彩空间转换为HSV色彩空间后对HSV色彩空间所对应的HSV色域面积中超出RGB色彩空间所对应的RGB色域面积的色域超出部分进行调整，使HSV色域面积整体置于RGB色域面积内，实现在高色域显示器色彩艳丽的前提下，色彩能够体现真实物体色。

附图说明

图1是本发明的色彩调节方法的流程图；

图2是本发明的色彩调节系统的结构框图；

图3是本发明HSV色域面积与RGB色域面积重叠后的示意图；

图4是本发明对HSV色域面积进行压缩后的示意图；

图5是本发明对HSV色彩空间中的色彩饱和度进行压缩的色调与调节后的S’的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种基于高色域显示器的色彩调节方法，包括如下步骤：

步骤S1、将一RGB输入信号由RGB色彩空间转换为HSV色彩空间；

步骤S2、将HSV色彩空间在色域图中所表示的HSV色域面积与RGB色彩空间在色域图中所表示的RGB色域面积重叠，对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整，使HSV色域面积完全置于RGB色域面积的范围内(图4所示)，得到调整后的H’S’V’色彩空间；

步骤S3、将调整后的H’S’V’色彩空间转换为R’G’B’色彩空间后输出。

步骤S1中RGB色彩空间转换为HSV色彩空间采用现有的转换方法实现，具体为：

其中H(色调)的获得通过以下计算得到：

其中，式(1)中θ由以下公式计算得到：

所述式(2)中R、G、B为R、G、B三基色分别归一化的灰阶值；

S(饱和度)的获得通过以下计算得到：

式(3)中Δ通过以下公式计算得到：

Δ＝max(R₁,G₁,B₁)-min(R₁,G₁,B₁) (4)

所述

其中R、G、B为R、G、B三基色分别归一化的灰阶值；

V(亮度)的获得通过以下计算得到：

V＝max(R₁,G₁,B₁) (5)

所述

其中R、G、B为R、G、B三基色分别归一化的灰阶值。

如图3所示，在步骤S2中HSV色域面积通过将HSV色彩空间在色度图中的各点相连形成；所述RGB色域面积通过将RGB色彩空间在色度图中RGB三基色所在位置的点相连形成，RBG色域的形状为三角形。

对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整为对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整，色调H以及亮度V保持不变，从而获得调整后的H’S’V’色彩空间。

通过上述的RGB色彩空间转换成HSV色彩空间的公式，以反推的形式将调整后的H’S’V’色彩空间转换为R’G’B’色彩空间的输入信号，从而获得了色彩艳丽但不失真的画面。

如图2所示，一种基于高色域显示器的色彩调节系统，所述色彩调节系统包括：

转换模块，用于将一RGB输入信号由RGB色彩空间转换为HSV色彩空间或将H’S’V’色彩空间转换为R’G’B’色彩空间后输出；

压缩模块，用于将HSV色彩空间在色度图中的HSV色域面积与RGB色彩空间在色度图中的RGB色域面积重叠，对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整，使HSV色域面积完全置于RGB色域面积的范围内，并将调整后的H’S’V’色彩空间发送至转换模块，具体地，HSV色域面积通过将HSV色彩空间在色度图中的各点相连形成；所述RGB色域面积通过将RGB色彩空间在色度图中RGB三基色所在位置的点的相连形成，RGB色域的形状为三角形。

压缩模块对HSV色域面积中超出RGB色域面积的色域超出部分进行调整具体为对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整，色调H以及亮度V保持不变，从而获得调整后的H’S’V’色彩空间。

本发明中对HSV色彩空间中的色彩饱和度S进行调整采用如下方法实现：

如图3所示，以RGB色域的红色为起点，以白色为圆心，逆时针旋转一周将HSV色域面积与RGB色域面积相交的6个点、起点以及圆心分别定义为B、C、D、E、F、G、A、W并将各点与圆心相连，通过将HSV色彩空间中的色调H的角度与A点和6个点之间的夹角进行比较，获得调整后色彩饱和度S’的值。

由于本发明针对的是高色域显示器，因此其HSV色域面积与RGB色域面积相交会形成6个交点。

如图5所示，为色调H与调整后色彩饱和度S’的压缩函数的拟合关系图，根据图3中获得的B、C、D、E、F、G、A、W八个点，从A点开始(色调H＝0)，A点与W点与真实物体色的交点P可以确定，可以得到A点的压缩函数F＝WA/WP，同理，依次调整色点位置，可以得到色调H从0到∠AWB对应的压缩函数值，通过多次方函数的拟合可以得到函数表达式：F＝f(H)＝aH⁵+bH⁴+cH³+dH²+eH+f。

本发明中调整后色彩饱和度S’的值有以下7种情况，分别为：

1、当0°≤H≤∠AWB；S’＝F1×S；H’＝H，V’＝V；

2、当∠AWB＜H＜∠AWC；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

3、当∠AWC≤H≤∠AWD；S’＝F2×S；H’＝H，V’＝V；

4、当∠AWD＜H＜∠AWE；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

5、当∠AWE≤H≤∠AWF；S’＝F3×S；H’＝H，V’＝V；

6、当∠AWF＜H＜∠AWG；S’＝S；H’＝H，V’＝V；

7、当∠GWA≤H≤360°；S’＝F4×S；H’＝H，V’＝V；

所述F1、F2、F3和F4满足：F＝f(H)＝aH⁵+bH⁴+cH³+dH²+eH+f，其中a、b、c、d、e、f为常数，可通过数值函数拟合得到。

比如我们对色调H进行归一化，得到A点的色调＝0，B点H＝0.060617；C点色调＝0.185185，D点H＝0.4166667，E点H＝0.581854，F点H＝0.757576，G点H＝0.860508；

通过拟合可以得到并将其代入上述7种情况中可知：

1、0°≤H≤∠AWB，其中∠AWB＝0.060617；那么F1的值为：

F1＝7166315.71813965*h^5-1124804.61575317*h^4+59806.6086301803*h^3-1178.1637178212*h^2+9.5874067085*h+0.7484364775，最终得到F1的值，从而获得S’＝F1×S；H’＝H，V’＝V；

2、∠AWB＜H＜∠AWC，其中，当∠AWB＝0.060617，∠AWC＝0.185185；那么S’＝S；H’＝H，V’＝V；

3、∠AWC≤H≤∠AWD，其中，当∠AWC＝0.185185，∠AWD＝0.4166667；那么

F2＝-226.8330348*h^4+353.5082393*h^3-179.9344453*h^2+35.970329*h-1.4771837，最终得到F2的值，从而获得S’＝F2×S；H’＝H，V’＝V；

4、∠AWD＜H＜∠AWE，其中，当∠AWD＝0.4166667，∠AWE＝0.581854；那么S’＝S；H’＝H，V’＝V；

5、∠AWE≤H≤∠AWF，其中，当∠AWE＝0.581854，∠AWF＝0.757576；那么F3的值为：

F3＝-23966.8572303*h^5+79633.2994006*h^4-105634.5888261*h^3+69954.7901649*h^2-23136.4375137*h+3059.3124787，最终得到F3的值，从而获得S’＝F3×S；H’＝H，V’＝V；

6、∠AWF＜H＜∠AWG，其中，当∠AWF＝0.757576，∠AWG＝0.860508；那么S’＝S；H’＝H，V’＝V；

7、∠GWA≤H≤360^°，其中，当∠GWA＝0.860508，360°代表为1；那么F4的值为F4＝92.87857*h^3-248.08727*h^2+218.21275*h-62.25236，最终得到F4的值，从而得到S’＝F4×S；H’＝H，V’＝V。

如图4所示，图中三角形为RGB色彩空间中RGB三基色所在位置的点相连所形成，其为真实物体色的色域，图中填充灰色部分为HSV色彩空间对该真实物体色的色域过分鲜艳，已经超出了真是物体色的应有颜色，通过上述方法，把显示器超出真实物体色的部分颜色压缩到真实物体色的色域内，从而实现高色域显示器艳丽且真实的目的。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。