专利名称：将色度变换从输入色彩空间转换到输出色彩空间的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及后期制作(post-production)色彩信息元数据，具体 而言，涉及一种将图像序列的原始色度变换(colorimetric transform,也称 为色彩调整)从输入色彩空间转换至输出色彩空间以使所述变换能够存在 于视频分配工作流(video distribution workflow)中。
背景技术：
近些年来，用于观看图像的装置类型急剧增加。消费者可以通过多个 不同的输出设备(例如监视器、显示器、电视、照相机、打印机和其他电 子装置)观看图像。尽管阴极射线管(CRT)曾经是观看图像的标准设备， 目前用户也可以购买液晶显示器(LCD)或者等离子体显示屏(PDP)。 但是，各种可以使用的设备数量的增加也产生了色均匀性(color umfonmty)的问题。由于不同类型设备机械方面的差异，色彩通常是以不 同方式显示的。S卩，随着可用设备多样性变得越来越明显，色均匀性的问 题也变得越来越突出。
就这点而言，在新的后期制作环境中，越来越需要能够从例如色彩变 换工具(color transform tool)产生色彩信息元数据，所述色彩变换工具可 以在从获取到后期制作的色彩管理过程中获得。即，当设备准备显示色彩 时，显示设备在显示所需色彩之前需要精确的色彩信息元数据来将内容色 彩变换(调整)至需视觉比较在后期制作中是当前的常用方式。在这种比较中，进行色彩变换 (调整)以将一种显示匹配至另外一种显示或者需要的色彩空间。
一种色彩变换技术包括使用三维査找表(3DLUT)。该技术使用一个 为每个输入色彩限定对应的输出色彩的表。目前3D LUT可以用现有技术 自动生成。但是，3D LUT技术不能通过工作流(例如从获取到后期处理) 由内容携带，这至少是由于现有显示设备的限制造成的，从而3D LUT不 能在显示解码级被再生。即，3D LUT不适用于端到端的设计，因为3DLUT 不能解构(deconstruction)对于3D LUT的序贯决策积分(sequential decision mtegral)，并且与3D LUT相关的处理能力要求非常高，目前采用的消费 用显示器无法具有这种处理能力。
另一种色彩变换技术包括使用色彩确定表(例如，美国电影摄影师协 会色彩确定表(ASC-CDL))。色彩确定表(CDL)与编辑判定表(EDL) 相比较以表示电影或者视频编辑，除非CDL指向色彩分级选择。不幸的是， 大多数CDL是由其工作流的各个部分所专有，这使工作流不能无缝。艮P， 这种CDL不能通过工组流携带摄影师的选择。另外，这些CDL只能实现不 能解决色彩通道之间串扰(例如偏色)的信道特定一维LUT。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种用于将图像序列的色度调整从输入色 彩空间变换至输出色彩空间的方法，包括确定用于将图像序列的色彩空 间转换至需要的输出色彩空间的变换表；对所述图像序列的子集进行一阶 近似，所述图像序列的子集由所述变换表限定；并且如果所述图像序列未 达到收敛，则对所述图像序列的所述子集进行二阶近似。在本发明的一个实施例中，上述方法提供中间项的和，用于限定输出 色彩空间的色彩分量，其中所述中间项的数量与输入色彩空间分量的数量 相对应，并且所述中间项由所述输入色彩空间分量其中之一的参数函数限 定，所述参数函数的参数被限定为对于全部输入色彩，输出色彩最接近 于原始色度调整的色彩。
本发明的可选实施例提供了一种用于将图像序列的色度调整从输入色 彩空间变换至输出色彩空间的方法，包括通过中间项的和限定输出色彩 空间的每个分量，其中所述中间项的数量对应于输入色彩空间分量的数 量；将每个中间项限定为输入色彩空间分量其中之--的参数函数；并将所 述参数函数的参数限定为对于全部输入色彩，输出色彩最接近于原始色 度变换的色彩。然后中间项的组合被用于图像序列，用于将图像序列的色 度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间。
本发明的可选实施例提供了一种色彩调整装置，用于将图像序列的色 度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间，包括处理器和，用于存储 程序、算法和指令的存储器。在本发明的色彩调整装置中，所述处理器被 配置用于确定一变换表，所述变换表用于将图像序列的输入色彩空间转换 至需要的输出色彩空间；对所述图像序列的子集进行一阶近似，所述图像 序列的子集由所述变换表限定；确定所述图像序列是否达到收敛，并且响 应于所述图像序列未达到收敛(例如，处于预定极限值之内)，对所述图 像序列的子集进行二阶近似。
本发明的可选实施例提供了一种视频分配系统，包括图像获取装置， 用于获取视频；色彩校正装置，用于对获取的图像进行色度调整；和色彩调整装置，配置用于将所述获取的图像的色度调整从输入色彩空间变换至 输出色彩空间。
通过结合附图对本发明的详细说明，本发明的原理更容易得到理解， 其中
图l是本发明的实施方式可以适用的视频分配系统的高层级框图2是根据本发明的可以用在图1所示视频分配系统中的色彩调整装置 的实施方式的高层级框图；和
图3是根据本发明实施方式的将原始色度变换(调整)从输入色彩空间 转换至输出色彩空间的方法的流程图。
可以理解，附图的目的是为了说明本发明的原理，但并不是解释本发
明的惟一可能结构。为了使本发明更容易得到理解，在附图中相同的元件 釆用相同的附图标记来表示。
具体实施例方式
本发明提供了一种方法、装置和系统，用于以一种简洁的方式将用于 图像序列的色度调整而进行的原始色度变换从输入色彩空间转换至输出 色彩空间同时能够存在于视频分配工作流中。虽然将主要以用于从三维査 找表中推导扩展色彩确定表(color decision list)为例对本发明进行说明， 但本发明的特定实施方式并非用于限定本发明的范围。本领域普通技术人 员在本发明的教导下，可以将本发明的原理有利地适用于任何视频分配系 统以通过将原始色度调整从输入色彩空间转换至输出色彩空间来提供色彩管理，从而转换的色彩变换能够存在于视频分配工作流中。
还可以理解，附图中所示元件可以通过各种形式的硬件、软件及其组 合来实现。优选地，这些元件可以通过硬件和软件组合在一个或者多个适 当编程的通用装置上实现，该通用装置可以包括处理器、存储器和输入/ 输出接口。
图l是本发明的实施方式可以适用的视频分配系统的高层级框图。在图 1所示的系统100中，数字摄像机110获取视频内容。获得的视频内容被转 化为表示每个象素的三个色彩通道值的原始数据并被存储在例如服务器
H5上。可以理解，虽然图1说明了用于获取视频内容的数字摄像机110，
在本发明可选实施方式中，也可以使用胶片摄像机获取视频内容并使用例 如电视电影扫描仪进行转化。然后电视电影扫描仪的输出被转化为表示每
个象素的三个色彩通道值的原始数据并被存储在例如服务器115上。
在系统100的内容制备过程的某些阶段，例如可以是获取阶段或者在其
后的处理过程中，可能存在这样一种需求在不改变原始获取的数据的情 况下改变视频内容的"观感(look)"。新观感是用来通过工作流传输至一
个或者多个某种用户显示器，从而在用户显示器层级复制为需要的"观 感"。例如，在图l所示的视频分配系统中，获取/存储的视频内容被传送至
数字媒介(digital intermediary) 120,以使用例如市场上可获得的任何一 种色彩校正工具和市场上可获得的用于数字媒介工作流的专业参考显示 器(reference display) 125对所述获得的视频内容在色彩空间(即所述"观 感")上进行判定。随后视频内容的拷贝在色彩调整装置130被调整以加入 所需色彩空间。例如，在本发明的一个实施例中，根据本发明的色彩调整装置130为获取的视频内容的每个场景或者特定的连续图像序列产生三维
査找表(3DLUT)，并且所述3DLU随后被变换以使得变换的色彩调整3D LUT能够在显示器层级135执行，以获得对于所述特定图像序列的所需色 彩意图的一致性。应当可以理解，色彩调整装置130可以是在通用个人计 算机上运行的程序或者已经在数字媒介工作流中使用的硬件，即与一色彩 校正装置结合在一起，或者通过网络连接至数字媒介工组流(例如通过以 太网连接至其色彩校正装置)的硬件和软件的单独组合。实施方式可以根 据每个特定工作流环境具有的特定工作流和财务数据来选择。
例如，图2是根据本发明的可以用在图1所示视频分配系统100中的色彩 调整装置的实施方式的高层级框图。图2所示色彩调整装置130包括处理器 210和用于存储控制程序、算法、LUT等的存储器220。处理器210与传统 支持电路(例如电源、时钟电路、高速缓存等，以及辅助执行存储在存储 器220中的软件程序)协同运转。可以理解，这里以软件处理为例说明的 某些处理步骤也可以在硬件内实现，例如通过与处理器210协作的电路来 执行各个步骤来实现。色彩调整装置130还包括输入一输出电路240，输入 一输出电路240形成为与色彩调整装置130通信的各个功能元件之间的接 □。
虽然图2所示色彩调整装置130被描述为被编程以执行根据本发明的各 个控制功能的通用计算机，本发明还可以用硬件来实现，例如用专用集成 电路(ASIC)来实现。因此，本文描述的处理步骤意在从最宽意义上理解 为由软件、硬件或者软硬件结合来执行。
如上所述，根据本发明一个实施例的色彩调整装置130为获取的视频内容的连续图像的每个场景或者特定序列创建三维査找表(3D LUT)，并 且所述3D LUT随后被变换，从而变换的三维查找表3D LUT可以在显示器 层级135被执行以获得该特定图像序列的所需色彩预期的一致性。具体而 言，色彩调整装置130被配置以将原始色度调整从输入色彩空间变换为输 出色彩空间，在一个实施例中，上述变换是通过由中间项和定义预期输出 色彩空间的每个分量，其中中间项的数量对应于输入色彩空间分量的数 量，并将每个中间项定义为所述输入色彩空间分量之一的参考函数，并定 义所述参考函数的参数，使得对于全部输入色彩，所述输出色彩最接近于 原始色度调整的色彩。下面将对色彩调整装置130进行的判定和执行的处 理进行详细说明。
视频内容和变换3DLUT随后被分配给显示器用于显示。例如，在本发 明的一个实施方式中，视频内容和变换的3D LUT通过DVD母盘平台(DVD mastermg stage)或者用于新分配地点(例如视频点播、移动应用等)的任 何母盘(例如)被烧制在DVD中。本发明的一个重要方面是，在视频内容 分配工作流需要的任何地方，都可以得到色彩调整信息。另外，色彩调整 信息被压縮，从而所述信息可以用于任何工作环境中(即后期处理图像变 换、用于用户显示描绘(display rendering)的元数据创建)。根据本发明， 可以尽可能长地实现(即在后期处理环境下)两个色彩调整(例如3D LUT 和压縮的LUT)，而只有传输本发明的压縮的LUT处于具有有限处理能力 的环境中(即在显示器中)
本发明的一个实施例提出了一种数学和统计方法，其通过例如色彩调 整装置130在后期处理环境中用于压縮创建的3D LUT，该3D LUT可以为任何大小，例如值为16xl6x16 (4比特)禾口256x256x256 (8比特)或者用于 今后可能应用的更大的值，比如每通道10比特、12比特或者更大比特值。
3D LUT可以被描述为一组值(R'ijk, G'ijk, B'ijk),其中i、 j和k在256 个绘制点(plotting point)的情况下可以取0至255或者根据3DLUT的大小 任何其他最大值之间的任何值。R'、 G'、 B'代表特定色彩空间参照中的图 像数据的3个主通道(例如数字影像中的红、绿和蓝或者XYZ色彩空间)。 3DLUT的三个变量不需要是绘制值的线性表示。例如，3DLUT可以被配 置为特定场景(例如肤色)的大多数临界色具有足够的增量细节以在根据 本发明应用色彩变换或者调整时能够符合场景的原始预期。但是，本发明 的原理并非讨论此问题并且假定根据本发明的为获取的视频内容的每个 场景创建的3D LUT包含嵌入其中的适当色彩准确度，包括适当情况下的 色丄或夕卜映身寸(out of gamut mapping)。
在本发明的一个实施方式中，通过考虑"Ray Box"算法可用简化3D LUT。这种"Ray Box"算法描述在2005年3月17日提交的PCT专利申请 PCT/US2005/08918中，在此全文并入作为参考。所述"Ray Box"算法例如 可以应用在显示器层级。原始3D LUT用于在任何创意性色彩(creative color)变换处理之外(即显示器匹配、装置标定、色彩空间变化)或者在 "观感"相关的创意性色彩变换(即电影制作的摄影导演可能会需要特殊观 感并因此使用本发明以有效和灵活的色彩变换或者调整来实现其艺术意 图)中进行视觉色彩变换或者调整。在PCT专利申请PCT/US2005/08918的 一个实施方式中描述的"Ray Box"算法具有一组用户旋钮，该用户旋钮将 由3个对角线系数(lrr， lgg, LsB)和6个非对角线系数(LRG, Lrb， Lgr， Lgb, l服，Lbg)构成的矩阵的系数进行实时调谐，以改变观感并将其与上述需要的创意性 和非创意性观感相匹配。
在上述本发明的实施方式中，在显示单元内或者作为在显示内容之前
修改内容的解码器来实现修改的Ray Box。另外，在各种实施例中，从概 念上修改所述旋钮以通过软件来实现，能够获得与实体旋钮相同的效果， 利用传输至具有视频分配内容的显示器并由软件解释的信息来在显示所 述内容之前将所需系数重组到色彩通道。这种实施方式描述在2005年10月 28曰提交的PCT专利申请PCT/US2005/039576中，在此全文并入作为参考。 根据本发明的一个实施方式，例如，特定的3DLUT代表后期制作中设 定的希望观感与由视频分配内容和在显示器施加任何校正之前的显示的 组合所代表的观感之间的差异。这样，3D LUT的每个值都可以表示为下 而的方程式
R'ijk = LRR(i) + Lrg(J)十Lrb(1c)
G'ijk = LcR(i)+ LgG(j)+ ^GB(k)
B'ijk = L卿)十LBg(j)+ LBB(k).
(1)
(2)
(3)
上述矩阵的对角线系数(diagonal coefficent)被描述为三个通道(红、 绿和蓝)的每一个的线性一维查找表(ID LUT),并且非对角线系数 (non-diagonal coefficent)描述为串绕。根据本发明，基本上全部胶片内
容、数字获取的视频内容、计算机产生的视频内容或者这些类型的视频产 生方式的混合带来的视觉效果都可以在逐场景(scene-by-scene)的基础上、逐动作(take-by-take)的基础上、或者其他图像适当序列的基础上通过对 角线和非对角线系数的特定近似由对于下一个(即从一个显示至另一个不 同显示)的特定视觉参照(visual reference)来表示。
虽然本发明的上述实施方式描述了执行"Ray Box"算法来简化3D LUT，
但该特定实施方式不应理解为限制本发明的范围。即，用于调整布局有艺 术意图的色彩或者艺术地修改"观感"的色彩校正和/或色彩变换处理或工 具的任何组合也可以通过根据本发明的通用3D LUT来表示。
根据本发明的一个实施方式，代表"观感变化"或者色彩调整的3D LUT 通过一算法自动压缩并由对角线系数(即三个不同的1D LUT)构成的矩 阵表示为第一近似值。对角线系数用数学术语表示(例如ASCCDL值、斜 率、偏移、幂等)，从而可编程芯片很容易处理这些数学术语。另外，根 据本发明的一个实施方式，二级近似包括根据"Ray Box"描述(例如6个1D LUT)创建非对角线系数。所述非对角线系数也用数学术语表示，从而可 编程芯片很容易处理这些数学术语。
在本发明的一个实施方式中，如果ASC CDL被描述为Rout = Clamp ((Rin * sl叩e) + 。ffset广滞或者Rout = f(Rin, Slope, Offset, Power),贝lj3D LUT的每个参 数相对于CDL的函数可以根据方程式(4) 、 (5)和(6)表示
R'ijk = f(i, S1，01,P1) G'ijk = f(j, S2, 02, P2) B'ijk = f(k, S3， 03， P3).
(4)
(5)
(6)
15在上述方程式(4) 、 (5)禾P (6)中，f代表描述ASCCDL的已知函 数。但是，如上所述，本发明的原理不局限于ASCCDL函数。即，本发明 的原理可以应用于釆用多个已知参数的几乎任何函数f，例如不执行ASC CDL函数的数字媒介环境中的升程、增益、伽马或者甚至打印机校正值。 例如，作品中发现的表示胶片打印中的典型"脚趾"或"肩膀"举止的解析函 数也可以被用于在本发明的另外实施方式中取代或者补充ASC CDL。
在上述方程式(4) 、 (5)和(6)中，i表示用于红色通道(R)的 输入值，j表示用于绿色通道(G)的输入值，B表示用于蓝色通道(B)的 输入值。在本发明的一个分析红色通道(R)的实施例中，t在0至255之间 (或者根据比特数的任何其他数量的红色通道值)所有可能值的3D LUT 变异系数都被考虑。x的所有可能值的3D LUT变异系数可以作为j和可的系 数通过方程式(7)分析
Var(i) {R'ljk - f(i， S, 0, P)} = ER2 G', k) (S, 0, P). (7)
在上面的方程式(7)中，Var(i)(X)可以是X关于i的所有值的任何分析 变异。为了最优化红色通道(R)，斜率、偏移和幂的红色通道相关代价 函数(cost function)可以根据方程式(8)表示
Fr(S，O,P) = Var(i， j, k){R'ijk - f(i,S,O,P)) = Z( RV - f(i,S,0,P))2. (8)根据本发明，代价函数方程式(8)被优化从而三元组(SR, 0R， PJ产生 最小的代价。为了达到这种结果，本发明人提出了两步法。在第一步中，
利用根据方程式(9)表示的部分代价函数确定对于给定i、 j的红色通道(R)
的第一解(S,O, P):
FR' (j, k, S,〇,P) = Var(i)(R V -f (i, S,〇,P)} = (R V -f (j, S,〇,P))2 / Z1 . (9)
在第二步骤中，全代价函数(8)被用于确定具有最小代价的红色通道 (R)的解(Sr, Or， Pr)。所述部分代价函数(9)和全代价函数(8)产生 根据方程式(10)的红色通道(R)的最小总代价函数(miminal overall cost fimction):
e(SR， 0R， PR) = FR(SR, Or, Pr) = H R,'jk f(i， SR, 0R, PR))2. (] 0)
"J，k
这样，对于来自绿色和蓝色的任何i、 j值的红色通道(R)相关部分代
价可以根据方程式(11)表示
eRak,SR,〇R,PR) = FR(j,k,SR,〇R,PR) = ^S(R'.ijk-f(i,SR,〇R,PR))2/Zl. (11)
上述处理然后对于绿色通道(G)和蓝色通道(B)反复进行以确定(Sc, Oc,Pc0和(Sb，Ob,Pb)部分代价，其可以分别根据方程式(12)和(13)表不
eG(i,k,SG,0G,PG) = F'G(i,k,SG,0G,PG)= E(G'.ijk-f(j,SG,0G,PG))2/》(12)
eB(i,j,SB,〇B,PB) = F'B(i,j,SB,0B,PB)= S(B、k-f(k'SB,〇B,PB))2/Sl. (13)
V k k
应用方程式(11) 、 (12)禾G (13)来产生三个1DLUT，其中每个分别用于R、 G、 B通道中的每一个，当用ASCCDL格式表示时其可以根据方程式(14) 、 (15)禾n (16)来近似
R'ijk f(i, SR, 0R, PR) + eR(j， k， SR, 0R， PR) (14)G'ijk f〔j， SG， 0G, PG) + eG(i, k, SG, 0G, PG) (15)B'ijk ~ f(k, SB, 0B, PB) + eB(i， j, SB, 0B, PB). (16)
如果由ex()表示的典型统计误差(即最小方差的平方根)被忽略，根据木发明的第一近似值在逐场景基础上作为3D LUT的三个1D LUT表达的组合而获得，其可以根据方程式(17) 、 (18)和(19)表示
R'ijk f(i, SR, 0R, PR) (17)G'ijk ~f(j，SG，0G,PG) (18)B'ijk f(k, SB, 0B， PB). (19)
方程式(17) 、 (18)和(19)描述了以数学术语表示的对角线系数
18的实施方式，其可以很容易地由根据本发明的第一近似的实施例的可编程芯片处理。
采用方程式(14) 、 (15)和(16)，可以根据本发明的第二近似推
导出非对角线。具体而言，因为e"x,x)值只涉及来自剩余的通道(例如j和k)的RGB值，这些值可以被认为是任何视觉和非创意性色彩校正机制中的第二数量级的串绕。
艮P，考虑使用RayBox算法和方程式(1) 、 (2)禾口 (3)的3D LUT简化，对角线元素可以根据方程式(20) 、 (21)和(22)表示
L卿)二 f(i， Sr, Or, Pr)
GG(j)
f(j， SG, O(;， PG)
BB(k)
f(k, SB， Ob, Pb).
(20)
(21)
(22)
使用方程式(14) 、 (15)禾Q (16)禾t] (20) 、 (21)禾卩(22)，可以根据方程式(23) 、 (24)和(25)推导出并表示非对角线
LRG(j) + L卿)=eR(j, k, SR, 0R, Pr) (23)L卿)+ L卿)=eG(i， k, SG， 0G, PG) (24)LBR(1) + LBG(j) = eB(i， j, SB, 0B， PB). (25)
假定对角线系数是一阶近似，非对角线系数是系数被假定为高阶近似并且保持小于对角线系数。这样，在本发明的一个实施方式中，非对角线系数的二阶多项式形式的近似可以根据方程式(26)至(31)表示:
Lrgg)=arg*j +bRC}*j (26)
Lgr (i) = acR*i2 + bGR*i (27)
L服(i) = aBR*i2 + bBR*i (28)
LRB(k)=aRB*k2 + bRB*k (29)
LGB(k)=aGB*k2 + bGB*k (30)LBG(j)=aBG*j2 + bBG*j. (31)
虽然非对角线近似在上面被描述为使用二阶多项式形式求解，本发明的原现并不局限于此。即，在本发明的可选实施方式中，本发明的非对角线近似可以使用更高或更低阶模型来实现。另外，非对角线近似可以使用多项式函数的其他函数类型来获得。
但是，利用二阶近似，对角线近似与非对角线近似之间的关系可以根据方程式(32) 、 (33)和(34)表示
^2 2
Lrg①—+ L服(k)
LcR(i)2 + L(3卿2《Lcc(j)2
Lbr (i)2 + Lbg①2《L
BB(k)
(32)
(33)
(34)
使用统计方法求解方程式(32) 、 (33)和(34)以根据方程式(35)、(36)和(37)来找到最小方差Var(jk) {eR(j,k,SR,0R,PR) - (aRG*j2 + bRG*j) - (aRB*k2 + bRB*k" (35)(j和k和多项式系数aRG, bRG, aRB， bRB的全部可能值)
Var(ik) {eG(i,k,SG，0G,PG) - (3gr"2 + bGR*i) - (aGB*k2 + bGB*k)} (36)(i和k和多项式系数aGR, bGR, aGB， bGB的全部可能值)
Var(ij) {eB(i j,SB，0B,PB) - (aBR*i2 + bBR*i) - (aBG*j2 + bBG*j)} (37)
(i和j和多项式系数aBR, bBR, aBG, bBG的全部可能值).
应用统计方法的解产生三个不同组的四次多项式系数，该系数被用于代替描绘的非对角线值。这样根据本发明，3D LUT用一阶和二阶压縮值(BI]9个1DLUT数学系数)的近似值来表示，其可以通过方程式(38)、(39)和(40)来表示
R'ijk f(i，SR,0R,PR) + (aRG*j + bRG)*j + (aRB*k +bRB)*k (38)G'ijk ~ (acR*i + bGR)*i + f(j，SG，0G,PG) + (acB承k +bGB)*k (39)B'ijk ~ (aBR*i + bBR)*i + (aBG*j +bBG)*j + f(k， SB, 0B, Pb). (40)
图3说明r根据本发明实施例的将原始色度调整从输入色彩空间转换至输出色彩空间从而使该调整存在于视频分配工作流中的方法的流程图。
图3所示方法300从步骤302开始，在步骤302中选择视频内容的图像序列以用于色彩空间调整。随后方法进行至步骤304。
在步骤304，推导出3DLUT以将原始图像序列的色彩空间("观感")转换至所需色彩空间("观感")。在本发明的一个实施方式中，利用本技术领域中已有的工具推导出3DLUT。随后方法进行至步骤306。
在步骤306，根据本发明的上述一阶算法近似被应用于图像序列的不同子集的全部象素。例如，在本发明的一个实施方式中， 一阶算法近似被应用于所选图像序列中的前十帧的子集。所述算法随后应用于前二十帧，然后应用于前三十帧，直至算法的结果在统计学上对于图像序列的全部象素是稳定的。即， 一阶算法应用于图像序列的各个子集，直至一个算法应用与另一个算法应用的参数集之间的差别被认为是可忽略的(收敛)。例如，
用户可以设定一个偏差极限值，该当该极限值到达时偏差极限指示算法应用过程的结束。随后方法300进行至步骤308。
在歩骤308中通过应用一阶算法确定是否达到收敛。如果未达到收敛，方法进行至歩骤310。如果达到收敛，方法跳至步骤312。
在步骤310，如果在处理了所选图像序列的全部子集之后仍未达到收敛(即因为不能达到极限值)，则认为一阶近似不充分，根据本发明的二阶算法近似被用于上述图像序列的不同子集的全部象素。反复进行该计算机制，直至获得所述极限值收敛。典型地，用户一般可以认为所述一阶算法的应用是充分的，但是在可选实施方式中，当由于需要非常特殊的观感并且色彩串绕是观感的重要部分而需要精确的色彩映射时，可以应用根据本发明的二阶算法。然后方法300进行至步骤312。
在步骤312,---旦计算如上所述进行，计算出的参数(现在被认为是"压縮3DLUT元数据")与描述应用了所述算法的所选数据序列的元数据一起存储在数据库中。例如，应用了所述算法的所选数据序列的元数据可以包括下面的信息第一和最后帧健码和时间码数等。然后方法进行至步骤314。
在步骤314中判断需要调整的视频内容中的最后图像序列是否已经得到处理。如果图像内容的视频序列仍需要处理，方法300返回302。如果视频内容的的视频序列已经得到处理，则方法300进行至步骤316。
在步骤316中，处理的数据被压縮以创建例如一个准备好用于分配的母压缩文件(master compressed file) 。 g卩，所选图像的每个序列将具有与其例如在带内(复用为图像数据包的一部分)或带外(在与图像具有相关同歩信息的另外的流上)相对应的相关压縮的LUT元数据。
可选地，所述方法可用进行至步骤318,在该步骤原始视频内容和新创
建的元数据通过分配通道传输以在显示层级解码。即根据本发明创建的原始视频内容和元数据将通过常规解码器和根据本发明的"改进Ray-box"的结合进行解码。即，为了得到最初需要的观感，本发明的改进Ray-box解码器由所述压縮LUT元数据和由所述原始内容在解码级实时地计算每个图像序列的新色彩分量。然后新象素值被传输至显示层级的显示引擎以进行描绘。
在本发明的可选实施方式中，另一种类型的代价函数被用亍优化本发明的第一和第二压缩值的近似的通道。根据本发明的如上所述采用的另外的代价函数可以用方程式(41)来表示
FR''(i,S,〇,P) = aZ(R'ijk-f(i,S,〇,P))2+(1-a)MAXijk(R'ijk-f(i，S,〇'P)2) . (41)在方程式(41)中，"a"表示O和l之间的常数。方程式(41)的代价函
23数不仅考虑了均方差还考虑到了实际应用中很重要的最大误差。
在本发明的可选实施方式中，另一种类型的代价函数被用于优化本发 明的第一和第二压缩值的近似的通道。根据本发明的如上所述采用的另外 的代价函数可以用方程式(42)来表示
在方程式(42)中，g()表示一种能够使小项和大项可以不同地加权的 广义非线性函数。在一个实施例中，函数g()可以通过函数(43)表示
在上面的函数(43)中u。表示通常误差与大误差之间的合理极限值。函 数(43)计算出通常误差的标准平方误差而给予大误差更大权重。
以卜i吉合目前优选实施例对本发明的用于将图像序列的原始色度调整
从输入色彩空间转换至输出色彩空间以使所述调整能够存在于视频分配 工作流中的方法、装置和系统进行了说明，但是所述实施方式并非意在限 制本发明的范围。可以理解，在所附权利要求限定的本发明的原理和范围 之内，本领域普通技术人员可以对本发明的实施方式进行修改。因此，本 发明不应被视为由上述说明来限制，而是由所附权利要求的范围来限定。
'"(i,S,〇,P) = Sg(R'ijk-f(i,S,〇,P)
权利要求
1. 一种用于将图像序列的色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间的方法，包括确定用于将所述图像序列的输入色彩空间转换至需要的输出色彩空间的变换表；对所述图像序列的至少一个子集进行一阶近似，所述图像序列的子集由所述变换表限定；并且判断所述图像序列的至少两个子集之间是否收敛，如果未收敛，则对所述图像序列的所述至少一个子集进行二阶近似。
2. 根据权利要求l所述的方法，还包括提供中间项的和，用于限定所 述输出色彩空间的色彩分量，其中所述中间项的数量与输入色彩空间分量 的数量相对应。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述中间项被限定为所述输入色 彩空间分量其中之 - 的参数函数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述参数函数的参数被限定为 对于全部输入色彩，输入色彩最接近于所述原始色度调整的色彩。
5. 根据权利要求l所述的方法，其中所述一阶近似压缩所述变换表以 确定能够以可以在可编程电路中执行的数学术语表示的对角线系数。
6. 根据权利要求l所述的方法，其中所述二阶近似确定能够以可以在 可编程电路中执行的数学术语表示的非对角线系数。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中在所述非对角线系数表示通道串绕。
8. 根据权利要求l所述的方法，包括压缩与所述近似的图像序列相关 的信息以创建压縮的元数据文件。
9. 根据权利要求8所述的方法，包括将所述压縮的元数据文件通信至显示层级。
10. 根据权利要求8所述的方法，包括存储所述压縮的元数据文件。
11. 根据权利要求10所述的方法，包括存储与所述原始图像序列相关 的信息以及所述压縮的元数据文件。
12. 根据权利要求l所述的方法，其中所述变换表包括多维査找表。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述多维查找表包括三维査找表。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中所述多维查找表包括针对所述 图像序列的不同色彩元素的各自的查找表。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中所述图像序列的至少两个子集之 间的所述判断的收敛与一极限值比较以确定是否达到收敛。
16. —种用于将图像序列的色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩 空间的方法，包括通过中间项的组合限定所述输出色彩空间的分量，其中所述中间项的 数量对应于输入色彩空间分量的数量；将所述中间项限定为输入色彩空间分量至少其中之 一 的函数；将所述函数的参数限定为，对于全部输入色彩，输出色彩最接近于原 始色度调整的色彩；并且将所述中间项的组合应用于所述图像序列，用于将所述图像序列的色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述中间项的组合限定一多维査找表。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中所述函数包括参数函数。
19. 一种用于将图像序列的色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间的装置，包括存储器，用于存储程序、算法和图像数据； 处理器，被配置用于确定一变换表，所述变换表用于将图像序列的输入色彩空间转换至需要的输出色彩空间；对所述图像序列的至少一个子集进行一阶近似，所述图像序列的子集由所述变换表限定；确定所述图像序列的至少两个子集之间是否达到收敛；并且 响应于所述图像序列未达到收敛，对所述图像序列的至少一个子集进行二阶近似。
20. 根据权利要求19所述的装置，其中所述一阶近似和所述二阶近似 的至少其中之一存储在所述存储器中。
21. 根据权利要求19所述的装置，其中所述变换表包括査找表。
22. —种视频分配系统，包括 图像获取装置，用于获取图像；色彩校正装置，用于对至少一个获取的图像进行色度调整；和 色彩调整装置，配置用于将所述获取的图像的所述色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间。
23. 根据权利要求22所述的视频分配系统，还包括参考显示器，用于协助所述获取的图像的所述色度调整。
24. 根据权利要求22所述的视频分配系统，还包括用于在所述输出色 彩空间显示所述变换的色度调整的显示器。
25. 根据权利要求22所述的视频分配系统，其中所述变换的色度调整 被通信至显示层级以在所述输出色彩空间中显示。
全文摘要
一种用于将图像序列的色度调整从输入色彩空间变换至输出色彩空间的方法、装置和系统，包括色彩调整装置，用于确定用于将所述图像序列的输入色彩空间转换至需要的输出色彩空间的变换表；对所述图像序列的至少一个子集进行一阶近似，所述图像序列的子集由所述变换表限定；并且如果所述图像序列未收敛，则对所述图像序列的所述至少一个子集进行二阶近似。在一个实施方式中，所述输出色彩空间的色彩分量由中间项的组合限定，其中所述中间项的数量与输入色彩空间分量的数量相对应。所述变换能够存在于视频分配流中。
文档编号H04N9/64GK101461250SQ200680054829
公开日2009年6月17日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者皮埃尔·简·奥利维耶 申请人:汤姆逊许可公司