专利名称：增强色彩的方法
背景技术：
本发明总体上涉及色彩处理系统，更具体地，涉及色一种彩增强系统和一种色彩处理系统的元件。
色彩处理大致为两大类，即光投射或显示系统(称为色彩添加系统)，和色料或打印系统(称为减色彩系统)。色彩修正系统已被开发，用于修正原始材料的读出器或扫描器中、显示或打印过程的信号传输或限制中的错误。在打印过程中，修正可间断性校正墨水的移动和物理色彩。在图像或视频显示中，色彩修正用于处理系统中的错误和/或用于改变图画的质量或色彩，以满足某些标准和/或品味。
现有技术系统的实例包括美国专利4,674,963；5,883,984；6,053,609；6,057,931和6,097,501在视频和电视方面，不断有新格式开发出来。现有色彩增强系统将有助于改进数字照相机，电视，视频，和高清晰度电视(HDTV)在大和小格式的画面质量。数字静态照相机和数字视频照相机应有按钮或命令，其触发可改进画面质量的不同的增强级别。例如，阴天照相画面变钝。当按下增强钮时，图像看起来象在晴天照的。
本发明的目的是提供一种增强最终彩色图像使其更逼真、更色彩多样、更引人注目，并有较高的色对比度的概念。本发明几乎适合于任何视频或打印媒介。本发明说明书很好说明了CMYK色彩空间，它是一般与印刷业相关的系统。CMYK代表兰绿色，红紫色，黄色和黑色。这些色彩与基色，红，黄和兰色相关，而黑色被本发明认为是不具有色彩。电视和视频图像使用RGB(红，绿，和兰)色彩空间。在此所述的色彩增强系统可变换成任何已知或新的色彩空间或系统，无论色彩添加系统(光)或减色彩系统(油墨，涂料，等)。
基色是红，黄，兰，及其组合。彩虹的颜色一般认为是鲜艳，明亮的颜色，和或是一个基色，或是两个基色在减色空间以相同比例/百分率混合。在相减基色空间或过程中，当三色成分最低百分率的百分率增加时，整个色彩变得较不鲜明，并且最终变成灰色和/或棕色阴影。这通过色彩空间转换直接与加色过程和空间有关。
图像中的区域是图像中的一组相邻象素，实质上有相同色彩，换言之，实质上有相同色彩成分值。普通技术人员会意识到本发明的益处可通过确定对区域中所述象素的增强函数获得，因为相邻象素实质上有相同的色彩成分值。因此，本发明可应用于以逐个象素为基础(在此计算增强函数，并将其单独应用到各象素)，或以逐个区域为基础(在此就图像的一个区域计算函数，并将相同的函数其应用到区域的各象素)的图像。本系统中总图像的所有增强在图像上不是线性色彩的。
系统确定各色彩成分的相对值。选择并调节一个或多个色彩的值，做为各色彩成分确定相对值的函数。调节的类型和数量是相对值差的函数。调节一个或多个值，从而改变相对值。典型地，减色空间(subtractive color space)中的差是最低和中间值色彩中间。同样，典型地最低基色成分被降低。在CMY(K)中，如果在调查的区域或象素中仅呈现两种色彩，则不进行调节。在初始增强步骤中，不认为黑色(K)是一种色彩。
本发明的其他目的，优点和特性，将通过以下结合附图所做的详细说明显现出来。
附图简要说明
图1是结合本发明的色彩处理系统；图2是相减空间的色轮；图3是用于RYB的、来自具有定标函数(scaling function)的图6色彩导管的单段色轮；图4是CMYK查阅表，基色与增强色相互关联；图5是定标表，示出图4色彩系统到第二色彩系统的关系；图6是色彩导管的概念图。
详细说明本发明的核心是来自相减基色并为其开发。然而，通过数学上的色彩空间转换，该系统可作用于增色和减色空间。
本发明可以两种模式使用。在第一模式，图像是用任何色彩空间编码，因为色彩成分可被转换成基色空间和应用于该基色空间的增强函数。所得的图像可转换回到最初的色彩空间。在可选的第二模式，增强函数可确定在一个基色空间，然后该函数被转换到任何其他色彩空间，从而不必转换图像一转换的函数以图像的色彩空间应用于图像。
用这种方法，普通技术人员会了解到二个模式在理论上是等效的，但优选后者，从而避免转换图像进出基色空间的数据丢失(由于数字舍入，或类似的事)。虽然本发明可等效地用于任何色彩空间，但在某些空间方案中黑色的使用需要特别注意。
RYB是理想的色彩空间，并且用来说明本发明观点，CMY(K)用于说明本发明的实施。
本发明着眼于色彩之间的相对差，并且根据函数进行修正。在CMYK，K(黑色)不在初始函数调节。但黑色仍必须是色彩百分率的部分，从使CMYK到RGB的转换精确。当所有三个色彩CMY(K)在色彩上实质相等时，他们在色彩是″不鲜明″的。当色彩之间百分率的差变大时，较大百分比的基色变得更占优势。三色中最小值的颜色，在与其他两色组合方面，产生轻淡的不鲜明、灰色、褐色，或感觉缺少反差、鲜艳、或感觉的锐度。本发明产生更高色彩反差、更鲜明更清晰的图画或色彩，并且逐个象素或逐个区域降低三色中较低的影响。请注意，增强调节可对三色中的一个或多个。
虽然，在大多数色彩空间之间存在转换，但他们总是不完美的，在转换到和从色彩空间转换时可能发生色彩信息的某些丢失。
CMYK为本系统用做减色空间，因为色彩接近基色，并且因为其通常用减色空间。然而，由于CMYK色彩空间的深红有兰色成分，因此，在深红上的操作会影响两种色(红和兰)，而不是一种色(红)。用于本系统的优选色彩空间将是一种新的基色空间，由基色CRY(K)或一个色彩空间RYB(K)组成。由于这些相减系统中没有现成的，因此，本发明也将相对CMYK和RGB进行说明。RGB和CMYK色彩空间已知有互相有直接的数字关系。
包含单个色彩成分值的集合的象素可解析成C，M，Y，和K的百分率值。通常，这也在RBG中进行。减色空间中最小值色彩成分的值基于下列公式之一(a)％MINNEW＝[100％-(％MID-％MIN)]*％MINMIN是有最小百分比值的象素或区域中的色彩成分，MID是有中间百分比值的象素或区域中的色彩成分，MAX是有最大百分比值的象素或区域中的色彩成分，以及MINNEW是增强的最小百分比值的色彩成分；或(b)MINNEW＝[100％-(％MID-％MIN)*f(CC)]*％MIN其中，f(CC)是修改或定标函数。
当MID和MIN之间的差非常小时，修改或定标函数f(CC)可为零。修改函数f(CC)也可增加，减少或改变调节，该调节由该差表示为任何当前色彩成分，或色彩成分具体百分比关系函数的函数。
最大色彩成分MAX可被增加，而不是减少最小色彩成分MIN。同样，最小色彩成分MIN可被减少，且MAX可增加。中间色彩成分MID也可被调节。所有的调节是以下公式反映出的差MID-MIN的函数(d)％MAXNEW＝MAX*fmax(MID-MIN)(e)％MIDNEW＝MID*fmid(MID-MIN)(f)％MINNEW＝MIN*fmin(MID-MIN)该函数或同等物基于两个最低百分比色彩成分值之间差修改一个或多个成分色彩的值。这可被转换成任何其它色彩空间使用的转换。
为保持亮度接近预先处理的图像，对全部色彩成分的额外调节随后进行，根据发生的初始量调节。一旦函数已被计算，全部成分可被修改，以保持最初的亮度或修改的亮度。
总之，任何类型的定标函数，包括非线性函数，可在色彩成分值任何组合的基础上应用。某些情况需要更多或更少的定标发生，例如，公式(b)所述的。这也应用公式(d)-(f)。
可根据查阅表同等地进行增强。新的色彩成分值的确定是通过将基色成分值与表中的基色成分值相配，并为那些色彩成分组从表中读取新的色彩成分值。
可应用其他定则或函数，从而不改变某些色调和其他混浊、暗淡或低亮度的色彩。色彩增强的目的通过定标函数可被改变成，例如，保持特定色彩的钝度(dullness)并使某些选择的色彩更亮或更强烈，或通过增加或减少一种基色多于另一种来确实改变某些色彩。如公式(b)-(f)所讨论的。
图1示出一种色彩处理系统20，用于在媒介14上复制彩色图像10，以成图像12。如果这是一个印刷处理过程，媒介14就是在其上进行印刷的物体。如果这是一个如电视或CRT的显示器，则媒介14就是显示器。色彩处理系统一般包括透镜22，提供图像12的输入信号，到分离器(separator)24。分离器24提供三色的最小值，在本实施例中，提供四个色彩信号到信号处理器26。然后，信号处理器26提供适当的驱动信号给投影仪或打印机28，这取决于是打印机还是光投影仪。
图中示出四个投影仪/打印机，但根据处理色彩的数量，可使用其他投影仪或打印机。例如，可以是三色相加系统，四色分离系统，或六色彩系统。
色彩处理系统20可被看作是多种成分的组合，以处理色彩信号。例如，透镜22将彩色图像传到色彩编码系统24，将象素分解成给定色彩空间的色彩成分。编码的图像送到适用影响色彩增强的定标函数且适用色彩空间转换的信号处理器26。在信号处理完成后，图像信息或通过光投射、油墨印刷系统被传输到投影仪/打印机28，或使用其他组方法重组色彩成分，从而形成处理的图像12。
本发明方法的色彩增强可在信号处理器26中进行并可作为原始照相机或扫描仪的一部分，和/或可在投影仪或打印机的信号处理器26中进行。信号处理器26可包括已知的经修改可与本发明相结合的信号修正软件。
相对四色分离系统，例如，可适用于包括LCH，HLS，YUV，HSV，HLS和CIE-LUV色彩格式的其他色彩分离的原理的CMYK，来说明本发明的方法。这些系统的某些涉及不同形式的色调(H)，饱和度(S)，光度和亮度(L，Y)，和色度，或三成分色彩系统(U，V)的差。饱和度是色彩亮度的程度。色调也被认为是色彩的名称，光度是色彩明/暗的程度。
在图2中，请注意轮外面的任何色彩是鲜艳和/或纯的。轮外的任何色彩或是一种基色，或是两基色的组合，如在彩虹中一样。如果任何量的第三基色加到轮外，色彩开始变不鲜明，更少鲜艳，并且移进轮内。随着接近中心，依其成分色彩，它变成不鲜明的灰或棕色。实际上，当色彩成分的百分比变大和接近相同时，色彩变成轮中心的不鲜明的灰色。
图3的轮是通过实心的色柱(solid color cylinder)的100％切片(″色管″)，其表面包含沿圆周相等间隔的三基色红、黄、兰色。色柱片的亮度范围从柱的一端的0％到另一端的100％。图6示出色管的概念图。
色管上所示的百分比表示任何三基色的最大值。因此，如果红色在80％处是最大色彩，则色轮将是色管的80％轮。
管和轮盘的表示是要示出对本发明基本的原理。在色轮外，对于图3的100％切片一种色可以是100％，第二色可以是任何百分比，但第三色必须是0％。任何包含多于红，黄，兰基色中两个的多成分色彩必须是在″色管″内，而不是在表面上。圈内的色彩不鲜明，有棕色和灰色色调。
定标函数S1示出在轮的中心和外面之间增加。该函数在第三色彩愈接近轮外时，愈减少最小的第三色彩的作用。一组定标函数调节S2，S3和S4也被示出。他们示出定标函数随色彩从不鲜明移向纯的变化。S2示出对接近纯色的基色的调节。S3和S4示出其他较小的调节。
箭头示出对任何色彩成分的值的调节，该色彩成分使用定标函数修改全部的色彩成分值，以使全部色彩移向圆的外面的鲜艳部分。定标函数是以色彩成分值之间的差为基础。箭头的长度表示对一实施例的定标的相对的调节。增强的量直接与该象素增强的箭头长度有关。色彩越接近轮外，就越朝轮外的鲜艳的纯色增强。
S1，S2，S3和S4作为幅射线示出，因为调节仅是一种色彩成分。如果对多于一种的色彩成分进行改变，依该函数结果可能不是如S5所示的幅射线。本实施例的定标函数S5示出弯曲的调节，该调节有利于基色之一。定标函数可在色管中的任何维度方面改变。定标函数也可用于圆周地移动和改变颜色或色调。这可通过改变三基色中的二个来实现。色管和轮也可有第四白/黑维度(未示出)。该第四维可增加白或黑的量到使管/轮上的任何颜色的无色的灰度程度(将白加入黑中)变亮或变暗/暗淡。管/轮的维度是红，黄，兰和黑。
在图4所示的用于CMYK色彩系统的实施例中，原始值在一栏中被表现为各成分色彩的饱和度百分比。为清楚起见，未示出黑色或K，因为不用它来确定调节也不用于调节。图4的后段，例如，增强/调节的量示于第三栏，和最后一栏示出增强的百分比。在此实施例中，取中间和最小的色彩值之间的差，并且该差是增强百分比的因素。
例如，对于具有单一％定标函数并有C＝90，M＝10，Y＝10的色彩0001，M和Y之间的差是零，因此，对最低色彩有零调节。可选地，由于M和Y相对于C不鲜明，M和Y可降低相同的量。
对于具有C＝90，M＝20，Y＝10的色彩0002，M和Y之间的差是10，因此，第三色彩Y从10到9降低10％。对于色彩0306，C＝50，M＝20，Y＝80，变成C＝50，M＝14，Y＝80。C和M之间的差是30，因此在最小百分比色彩M有30％的减小。对于色彩0065，百分比是C＝90，M＝70，Y＝27。M(中间色彩)和Y(最低色彩)之间的差是43，所以，Y现在变为14。因此，使用该函数，该色彩的″不鲜明″已被降低约一半。本系统方法通过已知的转换可转换到任何其他色彩系统，如图5所示在本发明系统中，没有特定的调节色彩，但三色中最低的一个是在数量上被向下调节。该系统以这样一种方式工作，灰，棕和淡色不变，或很少变。例如，当色彩是灰-棕色，对兰绿色，红紫色和黄为70％时，由于最小色彩百分比之间没有差，所以，没有增强。
虽然，实施例示出降低最小色彩的百分比，其它色彩成分也可被调节。例如，最高的可通过自身来增加，或通过与降低最低的相组合来加强。同样，中间色彩可被升高。所有这些减小了第三或最低色彩的影响或作用。
如前所述，有某些组合能或不能改变。例如，色彩250，Y＝60和M＝55，仅差百分之五。该色彩通过使用本方法降低55百分之五，实质上不会变得更强烈或鲜艳。因此，该色彩可通过改变定标函数保持其现有状态。
同样，依色彩或其他色彩成分信息百分比的顺序，定标函数可是色彩成分的中间和最低百分比数值差的修改，如公式(b)-(f)所述。基色有不同的不鲜明程度。例如，兰色成分比红色更不鲜明，红色比黄色更不鲜明。因此，如果兰色是最低百分比的色彩成分，其将比红或黄是最低百分比色彩成分时降低的更多。
图5示出图4的CMYK色彩系统到RGB色彩系统的色彩增加的变换。该变换使用Adobe Photoshop进行，虽然也可使用任何已知的变换。图5示出两个色彩系统中最高和最低值色彩之间的相对值。虽然示出修正的CMYK到RGB的转换，但使用转换函数，或转换增强函数，和进行RGB的色彩修改，本发明的方法可用于RGB系统。这对其他色彩空间也是同样正确的。
本发明是一种色彩增强系统，而不一种色彩修正系统，虽然，本处理可成为一种新的色彩修正方法。色彩修正意味着将要印刷或显示的色彩被修正到与原图像一致。
本发明的方法或系统使用色彩成分的幅度做为测量和调节参数。系统的其他参数可用于相对测量和调节。他们可包括任何色彩，色调，饱和度，亮度，色度，焦点或任何其它视频控制。
虽然，已对本发明进行了详细的说明。但应清楚，这仅是用以说明和作为实施例，并不起限制作用。本发明的范围和精神由权利要求书界定。
权利要求
1.一种在彩色处理系统中增强色彩的方法，包括确定色彩分离的各基色成分的相对值；确定中间基色成分到最低基色成分值的差；以及选择并调节一个或多个色彩成分的值，作为所述中间基色成分到所述最低基色成分确定差的函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述调节与所述差的相对值成正比。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述色彩成分的值，仅在所述值差在预定值之上时，才被调节。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述最低基色成分的色彩用于选择并调节。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述值被调节，以增加所述最高和最低值色彩成分之间的相对值。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述色彩成分在确定步骤之前从第一色彩空间变换成基色空间，并在调节步骤之后，从基色空间变换回第一色彩空间。
7.如权利要求1所述的方法，包括将所述确定步骤和选择步骤从所述基色空间转换到第一色彩空间；并在所述第一色彩空间施行调节步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理是在象素基础上进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理是在区域基础上进行的。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理是在信号处理器上进行的。
11.一种用于接收彩色显示图像的输入信号的色彩处理系统，所述系统包括信号处理器，其中所述信号处理器自所述输入信号接收或得到色彩分离；确定色彩分离的各色彩的相对值；确定中间基色成分到最低基色成分值的差；以及选择和调节一个或多个色彩成分的值，作为所述中间基色成分到所述最低基色成分确定差的函数。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述调节与所述差的相对值成正比。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述色彩的值，仅在所述值差在预定值之上时，才被调节。
14.如权利要求11所述的系统，其中，所述最低基色成分的色彩用于所述选择和调节。
15.如权利要求11所述的系统，其中，所述值被调节，以增加所述最高和最低值色彩成分之间的相对值。
16.如权利要求11所述的系统，其中，所述处理器将所述色彩成分在所述确定步骤之前，从第一色彩空间变换成基色空间，并在所述调节步骤之后，从所述基色空间变换回所述第一色彩空间。
17.如权利要求11所述的系统，其中，包括将所述确定步骤和选择步骤从所述基色空间转换到第一色彩空间；并在所述第一色彩空间进行所述调节步骤。
18.如权利要求11所述的系统，其中，所述处理器是在象素基础上操作。
19.如权利要求11所述的系统，其中，所述处理器是在区域基础上操作。
20.如权利要求11所述的系统，其中，所述色彩处理系统是照相机，录像机，光扫描器和打印机中的一种。
21.如权利要求1所述的方法，其中，所述色彩处理系统是图像显示器，视频显示器和打印机中的一种。
22.一种由多个区域组成的、在色彩空间中编码的彩色图像的色彩增强方法，所述方法包括在各区域中检测所述色彩空间的各色彩成分的值；以及以所述色彩成分在一种基色减色空间的相对差为基础，按预定的定标定标函数改变各区域中所述色彩成分的值，用于所述检测的色彩成分。
全文摘要
本增强方法(20)确定各色彩成分的相对值(图3&1－4)。该方法选择(24)和调节(26)一个或多个色彩的值，作为各色彩成分的确定相对值(图3&1－4)的函数。调节(26)的类型和数量是相对值(图3&1－4)差的函数。调节(26)一个或多个值(图3&1－4)，以改变相对值(图3&1－4)。典型地，减色空间的差是最低和中间值色彩之间。同样典型地降低最低基色成分。
文档编号G06T11/00GK1447753SQ01814326
公开日2003年10月8日 申请日期2001年8月17日 优先权日2000年8月18日
发明者P·R·史密斯 申请人:保罗·里德·史密斯·吉塔斯公司(马里兰)