影像资料的色彩空间转换方法、编译码方法及其处理单元的制作方法

文档序号:7662433阅读:157来源:国知局

专利名称::影像资料的色彩空间转换方法、编译码方法及其处理单元的制作方法
技术领域
:本发明涉及一种影像处理方法,特别是有关于一种影像资料的色彩空间转换方法、编译码方法及其处理单元。
背景技术
:随身娱乐设备,例如MP3播放机等,已逐渐成为普及率高的消费性电子产品。目前由于科技进步人类的需求也由单纯的音乐播放进而演变为视听娱乐的享受。因此,为了满足消费者的各项需求,许多同时具有音乐播放及视讯播放的视听娱乐设备逐渐被发展出来。目前所有视讯转换功能都会以亮度讯号与彩度讯号来表示一个影像资料,这样的设计是根据人眼视觉模型所定义出来的。在TW专利No.200538933(针对像素资料进行垂直缩放的方法与设备)、TW专利No.468346(编码方法与译码方法)、美国专利No.5,784,050(SystemandmethodforconvertingvideodatabetweenRGBandYUVspaces)、美国专禾UNo.7,103,217(ColorappearancespacetoCMYKmapping)中就提到,利用色彩空间转换手段来将亮度讯号及彩度讯号分开处理。然而,上述的现有技术中用来转换色彩空间的技术手段由于在运算像素资料上所耗费的运算量大,使得所需要的运算元件及内存也相对的提高,容易造成制造影像处理芯片成本提高的问题。因此,如何在有限的资源下,利用不需要多余的内存与运算量的原则,来转换影像资料并提供相同品质与压縮率的视讯品质,将是本
发明内容欲克服的课题。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷,提出一种影像资料的色彩空间转换方法、编译码方法及其处理单元,以新的色彩空间运算法则来处理影像资料,使得影像资料得以在RGB色彩空间与GDrDb色彩空间中转换,以进一步降低处理影像资料的运算量及构成运算的元件数,来降低成本。为达上述目的,根据本
发明内容所提供的影像资料的处理单元包含一编码装置及一译码装置。此编码装置将影像资料的处理单元所接收到的影像资料通过编码程序及一色彩空间转换模块,使影像资料由RGB色彩空间转换成编码后GDrDb色彩空间的位串流。而此译码装置将所接收到的GDrDb色彩空间的位串流通过译码程序及一色彩空间转换模块,使得位串流由GDrDb色彩空间还原成译码后RGB色彩空间的影像资料。此色彩空间转换模块通过将红色元素减去绿色元素后再除以二的方式来决定一个像素资料的红色差元素,以及通过蓝色元素减去绿色元素后再除以二的方式来决定一个像素资料的蓝色差元素。最后,色彩空间转换模块即可输出由绿色元素、红色差元素及蓝色差元素所组成的GDrDb色彩空间的像素资料。另一方面,此色彩空间转换模块通过将红色差元素乘以二后再加上绿色元素的方式来决定一个像素资料的红色元素,以及通过蓝色差元素乘以二后再加上绿色元素的方式来决定一个像素资料的蓝色元素。最后,色彩空间转换模块即可输出由红色元素、绿色元素及蓝色元素所组成的RGB色彩空间的像素资料。图1为一般应用装置的影像资料的处理单元的方块示意图;图2为本发明的编码像素资料的方法流程图3为本发明的译码像素资料的方法流程图;图4为本发明的将像素资料由RGB色彩空间转换至GDrDb色彩空间的方法流程图;图5为本发明的将像素资料由GDrDb色彩空间转换至RGB色彩空间的方法流程图。图中符号说明10影像编码单元110,250色彩空间转换模块120影像切割模块130离散余弦转换模块140量化模块150编码模块20影像译码单元210译码模块220反量化模块230反离散余弦转换模块240影像合成模块30内存单元具体实施方式请参考图1所示,其为一般应用装置的影像资料的处理单元的方块示意图。影像资料的处理单元(未标示)设置于如计算机、手机、MP3播放器等的应用装置(未绘示)中,包含一影像编码单元IO及一影像译码单元20,用以对应用装置所存取的影像资料作编译码的动作。其中,影像编码单元10及影像译码单元20中可以包含多种处理模块,而这些处理模块的配置用以转换像素数据,使得这些转换后的像素资料适合阴极射线管(cathoderaytube,CRT)屏幕、电视机、液晶显示器(liquidcrystaldisplay,LCD)等显示装置来显示。在应用装置于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)色彩空间(以下简称为RGB色彩空间)内操作的实施例中,影像编码单元10可包含一色彩空间转换模块110、一影像切割模块120、一离散余弦转换模块130、一量化模块140及一编码模块150。影像切割模块120用以将影像资料的处理单元所接收到的影像资料切割成一个个8X8大小的影像区块,而每一8X8的影像区块皆为RGB色彩空间。色彩空间转换模块IIO连结于影像切割模块120,用以将每一个8X8的影像区块中的像素资料由RGB色彩空间转换至绿色、红色差(Dr)、蓝色差(Db)色彩空间(以下简称为GDrDb色彩空间)。离散余弦转换模块130连结于色彩空间转换模块IIO,用以将色彩空间转换模块110转换所得的GDrDb色彩空间的像素资料作运算处理,也就是说,将在GDrDb色彩空间的像素资料利用离散余弦正转换(forwarddiscretecosinetransform,FDCT)由空间i或(spatialdomain)转换成频率域(frequencydomain)。量化模块140连结于离散余弦转换模块130,用以将频率域的像素资料通过内存单元30内所储存的量化表(quantizationtable)进行量化处理。也就是说,将像素资料中高频率的部份滤掉,仅保留像素资料中低频率的部份。编码模块150连结于量化模块140,用以通过内存单元30所储存的对照表来编码量化模块140所提供的像素数据,即熵编码。由于,经过离散余弦转换以及量化程序后,影像资料中的每个8X8影像区块中的像素资料将被分成DC值及AC值,其中DC值表示每个8X8影像区块中最左上角像素资料的值,而AC值表示每个8X8影像区块中其它63像素资料的值。因此,像素数据中的DC值将利用差分编码(differentialpulsecodemodulation,DPCM)来依序编码,而像素资料中的AC值将先利用Zig-Zag扫描方式来依序扫描完毕,再利用变动长度编码(run-lengthcoding,RLC)来依序编码。然后,再进一步地利用霍夫曼编码(Huffmancoding)以及加入JPEG标准的档头即成为一在GDrDb色彩空间的JPEG位串流(bit-stream)。影像编码单元IO所输出的JPEG位串流将进一步地传输至影像译码单元20作译码动作,以进一步将译码后的影像资料提供至上述的显示装置来显示。其中,影像译码单元20包含一译码模块210、一反量化模块220、一反离散余弦转换模块230、一影像合成模块240及一色彩空间转换模块250。译码模块210用以将所接收到的JPEG位串流根据内存单元30所提供的资料(对照表)来进行熵译码(entropydecoding)。由于此JPEG位串流在编码时先经由差分编码及变动长度编码后,再经过霍夫曼编码来完成。因此,在译码JPEF位串流时,则需经过霍夫曼译码,或者再进一步经过差分译码,来还原影像资料的DC值及AC值。反量化模块220连结于译码模块210,用以将译码模块210所提供的DC值及AC值通过内存单元30所提供的资料(量化表)来进行反量化程序。也就是说,将DC值与AC值还原成尚未进行量化程序时的频域讯号。反离散余弦转换模块230连结于反量化模块220,用以将反量化模块220反量化的结果,执行反离散余弦转换运算,使得频域讯号的像素资料得以恢复到尚未执行离散余弦转换运算的空间域讯号的像素资料。影像合成模块240连结于反离散余弦转换模块230,将每一个8X8的影像区块整合成原来的影像资料。最后,由连结于影像合成模块240的色彩空间转换模块250用以将在GDrDb色彩空间的像素资料由GDrDb色彩空间转换至RGB色彩空间。然而,虽然上述采用霍夫曼编码或译码来完成编译码的动作,然而在JEPG的标准中,并非局限于此,亦可利用其它可达到相同目的的运算编译码手段来完成。为了更进一步阐述本发明的内容,请参考图2所示,其为本
发明内容的编码像素资料的方法流程图。虽然影像资料初获得时为RGB色彩空间,然而人类的视觉对于亮度(luminance)比较敏感,对于彩度(chrominance)则比较不敏感。因此,需要将初获得的影像资料作色彩空间转换的动作。首先,色彩空间转换模块110会将影像资料的像素资料由原本的RGB色彩空间转换成GDrDb色彩空间,如步骤S210。关于将此像素资料由RGB色彩空间转换成GDrDb色彩空间的操作说明,将于下文参照图4详加解说。接着,由于联合影像专家群(jointphotographicexpertsgroup,JPEG)影像编译码利用区块编码(blockcoding)的概念完成。因此,影像切割模块120会将在GDrDb色彩空间的影像资料切割成一个个8X8大小的影像区块。每个8X8的影像区块将进行离散余弦转换(discretecosinetransform),将影像区块内的像素资料转换成为频域的值,如步骤S220。由于人类的视觉对于低频讯号的灵敏度远高于高频讯号。因此,将已转换成频域的像素资料进行量化的程序,如步骤S230。此量化程序会将高频的像素资料的值量化为零,只保留低频的像素资料的值,以达到数据压縮的目的。最后,经过量化的影像资料将进行熵编码(entropycoding)的动作,如步骤S240。也就是说,经过量化的像素数据中的DC值将利用差分编码(differentialpulsecodemodulation,DPCM)来依序编码,而像素资料中的AC值将先利用Zig-Zag扫描方式来依序扫描完毕,并利用变动长度编码(run-lengthcoding,RLC)来依序编码。然后,再进一步地利用霍夫曼编码(Huffmancoding)以及加入JPEG标准的档头即成为一在GDrDb色彩空间的JPEG位串流(bit-stream)。然而,JPEG译码系统则与编码系统类似,只是译码程序与编码程序相反,请参考图3所示,其为本
发明内容的译码像素资料的方法流程图。首先,将已编码的JPEG位串流进行文件头处理。接着,将已经编码的像素资料作熵译码的动作,如步骤S310。也就是说,将一部份的位串流进行霍夫曼译码,以还原每个8X8影像区块的AC值,以及将另一部份的位串流先经过霍夫曼译码后,再进一步经过差分译码,来还原每个8X8影像区块的DC值。还原后每一个8X8影像区块的AC值与DC值将进一步地执行反量化的运算,如步骤S320。反量化运算会将每一个8X8影像区块的还原成频域讯号的像素资料。而频域讯号的像素资料将会利用反离散余弦转换公式来运算,使目前的频域讯号转换成空间域的像素资料,如步骤S330。最后,每一个8X8影像区块将会进一步还原成未分割前的影像资料,并且还原后的影像资料在GDrDb色彩空间。因此,利用色彩空间转换模块250将在GDrDb色彩空间中的影像资料内每一个像素资料转换为在RGB色彩空间中的像素资料,如步骤S340。转换后的RGB色彩空间的影像资料将可输出至显示装置来显示,或者亦可根据显示装置的需求再作其它的影像调整动作。为了更进一步阐述本发明的内容,请参考图4所示,来说明本
发明内容利用新的演算技术将影像资料中的像素资料由RGB色彩空间转换至GDrDb色彩空间,其中图4为本
发明内容的将像素资料由RGB色彩空间转换至GDrDb色彩空间的方法流程图。当应用装置欲编码一影像资料时,应用装置内的影像资料的处理单元会开始运算处理此影像资料。由于此应用装置是在RGB色彩空间内操作,因此在将所存取的影像资料转换成GDrDb时,需扫描撷取影像资料中每一个像素资料的值,亦即影像资料中的红色元素R、绿色元素G及蓝色元素B。首先,将每次扫描到的像素资料中的红色元素R设定暂存于影像资料的处理单元中的第一缓存器(未绘示)中,如步骤S411。将每次扫描到的像素资料中的绿色元素G设定暂存于影像资料的处理单元中的第二缓存器(未绘示)中,如步骤S412。以及,将每次扫描到的像素资料中的蓝色元素B设定暂存于影像资料的处理单元中的第三缓存器(未绘示)中,如步骤S413。接着,色彩空间转换模块110会进一步将暂存于第一缓存器的红色元素R减去第二缓存器中的绿色元素G,并将此相减的结果向右偏移,也就是除以2,使得转换红色元素R的结果的取样率降低,然后再暂存于第一缓存器中,如步骤S421。色彩空间转换模块110会将暂存于第三缓存器的蓝色元素B减去第二缓存器中的绿色元素G,并将此相减的结果除以2,使得转换蓝色元素B的结果的取样率下降,然后再暂存于第三缓存器中,如步骤S422。最后,色彩空间转换模块110会从第二缓存器输出绿色元素G(明度色元素),如步骤S431。由第一缓存器输出由红色元素R与绿色元 素G所运算的结果,即红色差元素Dr,如步骤S432。以及,由第三缓存器中输出由蓝色元素B与绿色元素G所运算的结果,即蓝色差元素Db,如步骤S433。因此,色彩空间转换模块110通过上述转换流程,最后所输出的影像资料将为GDrDb色彩空间的影像资料。另外一方面,请参考图5所示,来说明本
发明内容利用新的演算技术将影像资料中的像素资料由GDrDb色彩空间转换至RGB色彩空间,其中图5为本
发明内容的将像素资料由GDrDb色彩空间转换至RGB色彩空间的方法流程图。当应用装置欲译码一位串流时,应用装置内的影像资料的处理单元会将GDrDb色彩空间的位串流再转换回RGB色彩空间的影像资料。因此在将所译码的位串流转换成RGB色彩空间的影像资料时,需扫描经影像合成模块240合成后的影像资料中每一个像素资料的值,亦即影像资料中的红色差元素Dr、绿色元素G及蓝色差元素Db。首先,将每次扫描到的像素数据中的红色差元素Dr设定暂存于影像资料的处理单元中的第四缓存器(未绘示)中,如步骤S511。将每次扫描到的像素资料中的绿色元素G设定暂存于影像资料的处理单元中的第五缓存器(未绘示)中,如步骤S512。以及,将每次扫描到的像素数据中的蓝色差元素Db设定暂存于影像资料的处理单元中的第六缓存器(未绘示)中,如步骤S513。接着,色彩空间转换模块250会进一步将暂存于第四缓存器的红色差元素Dr乘以2,然后将乘法的结果与第五缓存器中的绿色元素G相加,并将此运算结果暂存于第四缓存器中,如步骤S521。色彩空间转换模块250会将暂存于第六缓存器的蓝色差元素Db 乘以2,然后将乘法的结果与第五缓存器中的绿色元素G相加,并将此运算结果暂存于第六缓存器中,如步骤S522。最后,色彩空间转换模块250会从第四缓存器输出红色差元素Dr与绿色元素G的运算结果,即红色元素R,如步骤S531。由第五缓存器输出绿色元素G,如步骤S532。以及,由第六缓存器中输出由蓝色差元素Db与绿色元素G所运算的结果,即蓝色元素B,如步骤S533。因此,色彩空间转换模块250通过上述转换流程,最后所输出的影像资料将为RGB色彩空间的影像资料。本发明所提供的优点在于,在影像编码单元中设置一色彩空间转换模块,使得影像编码单元在编码的过程中,得以将RGB色彩空间的影像资料转换成GDrDb色彩空间的位串流。本发明所提供的另一优点在于,在影像译码单元中设置一色彩空间转换模块,使得影像译码单元在译码的过程中,得以将GDrDb色彩空间的位串流转换成RGB色彩空间的影像资料。本发明所提供的再一优点在于,将影像资料中的像素资料由RGB色彩空间(包含红色元素R、绿色元素G及蓝色元素B)转换至GDrDb色彩空间(包含绿色元素G、红色差元素Dr及蓝色差元素Db)的过程中,须符合以下公式G=GDr=(R—G)+2Db=(B—G)+2本发明所提供的再一优点在于,将影像资料中的像素资料由GDrDb色彩空间(包含绿色元素G、红色差元素Dr及蓝色差元素Db)转换至RGB色彩空间(包含红色元素R、绿色元素G及蓝色元素B)的过程中,须符合以下公式R<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>本发明所提供的再一优点在于,换方法可以大幅降低运算的复杂度,及构成每一运算步骤所需的元件数,利用本发明所提供的色彩空间转即降低转换过程中的运算量,以以降低生产成本。所附图式仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。以上所述仅为本发明的较佳可行实施例,非因此即局限本发明的专利范围,故举凡运用本发明说明书及负图内容所为之等效结构变化,均同理包含于本发明的范围内。权利要求1.一种影像资料的色彩空间转换方法,其特征在于,将在一RGB色彩空间中的像素资料从该RGB色彩空间转换至一GDrDb色彩空间,该方法包含撷取该影像资料的像素资料的的一红色元素、一绿色元素及一蓝色元素;设定该绿色元素为一明度色元素;将该红色元素减去该绿色元素,并将运算结果除以二,以获得一红色差元素;以及将该蓝色元素减去该绿色元素,并将运算结果除以二,以获得一蓝色差元素。2.—种影像资料的色彩空间转换方法,其特征在于,将在一GDrDb色彩空间的像素资料从该GDrDb色彩空间转换至一RGB色彩空间,该方法包含撷取像素数据的一明度色元素、一红色差元素及一蓝色差元素;设定该明度色元素为一绿色元素;将该红色差元素乘以二,并将运算结果加去该明度色元素,以获得一红色元素;以及将该蓝色差元素乘以二,并将运算结果加去该明度色元素,以获得一蓝色元素。3.—种影像资料的编码方法,其特征在于,包含将在一RGB色彩空间的一影像资料转换至一GDrDb色彩空间,并分割成多个影像区块;将该些影像区块作离散余弦转换的运算;将该离散余弦转换的结果进行量化;以及将该量化的结果进行熵编码,以获得一在GDrDb色彩空间的位串流。4.如权利要求3所述的影像资料的编码方法,其特征在于,该RGB色彩空间转换至该GDrDb色彩空间的步骤更进一步包含撷取该影像资料的像素资料的一红色元素、一绿色元素及一蓝色元素;设定该绿色元素为一明度色元素;将该红色元素减去该绿色元素,并将运算结果除以二,以获得一红色差元素;以及将该蓝色元素减去该绿色元素,并将运算结果除以二,以获得一蓝色差元素。5.—种影像资料的译码方法,其特征在于,该方法包含将一已编码的在一GDrDb色彩空间的像素资料进行熵译码;将该熵译码的结果进行反量化运算;将该反量化的结果进行反离散余弦转换的运算;以及将该反离散余弦转换的结果重整并由该GDrDb色彩空间转换至一RGB色彩空间后,以产生在该RGB色彩空间的影像资料。6.如权利要求5所述的影像资料的译码方法,其特征在于,该GDrDb色彩空间转换至该RGB色彩空间的步骤更进一步包含撷取该像素资料的一明度色元素、一红色差元素及一蓝色差元素;设定该明度色元素为一绿色元素;将该红色差元素乘以二,并将运算结果加上该明度色元素,以获得一红色元素;以及将该蓝色差元素乘以二,并将运算结果加上该明度色元素,以获得一蓝色元素。7.—种影像资料的处理单元,其特征在于,该影像处理单元包含:一影像编码单元,用以将一影像资料由一RGB色彩空间转换至一GDrDb色彩空间,并编码该影像资料,以产生一位串流;以及一影像译码单元,用以将该已编码的位串流由该GDrDb色彩空间转换至该RGB色彩空间,并译码该位串流,以还原该影像资料。8.如权利要求7所述的影像资料的处理单元,其特征在于,该影像编码单元包含一色彩空间转换模块,用以将该影像资料由该RGB色彩空间转换至该GDrDb色彩空间;一离散余弦转换模块,用以转换该影像资料的多个影像区块;一量化模块,连结于该离散余弦转换模块,用以量化该转换结果;以及一编码模块,连结于该量化模块,用以编码该量化结果。9.如权利要求7所述的影像资料的处理单元,其特征在于,该影像编码单元中该影像资料的色彩空间的转换须符合下述关系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>10.如权利要求7所述的影像资料的处理单元,其特征在于,该影像译码单元包含一译码模块,用以译码该位串流;一反量化模块,用以反量化该译码结果;一反离散余弦转换模块,用以转换该反量化结果,以进一步还原该影像资料;以及一色彩空间转换模块,用以将该影像资料由该GDrDb色彩空间转换至该RGB色彩空间。11.如权利要求7所述的影像资料的处理单元,其特征在于,该影像译码单元该位串流的色彩空间的转换须符合下述关系R二(DrX2)+G;G=G;以及B二(DbX2)+G。全文摘要本发明涉及一种影像资料的色彩空间转换方法、编译码方法及其处理单元,为解决现有技术于运算像素资料上所耗费的运算量大,且提高所需要的运算元件及内存,造成制造影像处理芯片成本提高的问题,本发明提出一种新的色彩空间运算法则来处理影像资料,以及配合新的色彩空间运算法则,在编码装置及译码装置中加入一色彩空间转换模块,使得影像资料得以在RGB色彩空间与GDrDb色彩空间之间作转换的动作,因此,本发明整体而言,通过新的色彩空间运算法则及色彩空间转换模块的运作,可以进一步降低处理影像资料的运算量及构成运算的元件数,而达成降低成本的目的。文档编号H04N1/60GK101399901SQ20071016183公开日2009年4月1日申请日期2007年9月24日优先权日2007年9月24日发明者林秉横,钟昊群,陈亘志申请人:扬智科技股份有限公司
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