使用也基于属于不同恒定色调叶片的尖点颜色的亮度的亮度映射的色域映射的制作方法

本发明涉及将源色域的颜色映射为适配于源色域和目标色域的尖点(cusp)颜色的目标色域的方法。

背景技术：

色域映射的目的是将属于源色域的源颜色(例如，胶片的扩展色域)重新分配到目标色域(例如，标准电视监视器的色域)。由于目标色域的形状和边界一般与源色域的形状和边界不同，这样映射之后获得的目标颜色中的至少一些与它们的对应源颜色不同。

色域映射的应用领域特别是视频内容制作和后期制作。例如，视频内容的原始版本需要被转换为适配于不同类型的再现或传输的特定版本：例如，电影院的特定版本、用于电视的另一版本和用于因特网的第三版本。这些不同版本可以通过手动颜色校正和/或通过全域和色调映射算法的应用来准备。

在色域映射的要求之中特别是：

·保留颜色邻域和顺序、不具有色带和假轮廓，以显著地防止灰度和颜色渐变的不相干的再现；

·颜色的连续性和不具有视觉量化或者剪辑错误，以显著地防止带效应(banding)和假轮廓；

·亮度、色调和饱和度的分离控制，用于保持对于如何修改颜色的全艺术控制和用于允许更高、语义水平的艺术意图的公式化。

为了定义色域映射，一般使用源色域和目标色域的全域边界描述(gbd)。这样的色域的gbd定义颜色空间中该色域的边界表面。gbd包括一般明确的、通用3d表示，诸如三角形网格或者体积模型。比如，色域的gbd可以基于三角形的网格，每个三角由该gbd的颜色空间中的其三个顶点定义。这些顶点是定位在色域的边界上的颜色。

如rgb颜色空间中的图1上的虚线图示，在三原色显示器或者三原色相机的色域的情况下，尖点线通常与将该显示器或者相机的每个原色与将该原色作为分量的辅色相链接的奇异(singular)线(“边缘”)，即，奇异线将红色与黄色、红色与洋红色、绿色与黄色、绿色与青色、蓝色与青色以及蓝色与洋红色相链接。色域的“尖点线”是结合尖点颜色的线。当在具有色度的度量的颜色空间(诸如lab或者jch颜色空间)中表示色域时，尖点颜色是由该颜色空间中的恒定色调定义的平面中的最大色度(即，最大饱和度)的颜色。例如，在lab颜色空间中，色度被定义为分别a和b的平方的和的平方根。由恒定色调定义的平面一般称为“恒定色调叶片”。更一般地，尖点颜色与限制色域的边界表面上的奇异点(“顶点”)或者奇异线(“边缘”)对应。色域的尖点线可以一般被建模为形成该色域的全域边界上的封闭多边形的线。

如图1上的实线图示，色域的“边沿(rim)”与将该色域的白色点与辅色相链接的该色域的高亮度脊对应，并且与将该色域的黑色点与原色相链接的低亮度脊相对应。例如，色域的黄色边沿在白色点处开始并且在黄色辅色处结束。该黄色边沿上的颜色包括白色、黄白色、鹅黄色、深黄色和最终的黄色辅色本身。诸如色域的尖点线，色域的边沿一般也包括奇异点，奇异点一般与色域的全域边界的非连续弯曲对应。

在图1上，色域的尖点线(虚线)和边沿(实线)由直线定义，这是因为在由具有那些原色和辅色的设备定义的rgb颜色空间中表示这些线。当比如在lab颜色空间中表示时，相同的线一般不是直的。

当试图定义将源色域(具有它自己的源尖点线和源边沿)之内的源颜色色域映射(或者算法：“gma”)到目标颜色使得它们定位在目标色域(具有它自己的目标尖点线和目标边沿)之内的方法，以利用目标色域中的整个颜色范围时，已知根据以下尖点映射条件之中的不同条件来定义gma：任何源尖点颜色将被映射到目标尖点颜色。这样的颜色映射方法被称为“尖点色域映射”。

us2007/236761公开了使用色域的尖点颜色的映射方法。尖点颜色从色域的原色和辅色进行内插。在公开的方法中，颜色([0104]“点a”)被映射([0104]“色度依赖的亮度映射”)到映射后的颜色([0104]“点b”)。映射后的颜色具有的亮度更接近用以映射的颜色的恒定色调叶片的尖点的亮度([0104]“朝最初尖点的亮度压缩”)。该尖点是目标全域的尖点，并且与在该恒定色调叶片中尖点映射([0059]“源最初尖点被映射到目的地最初尖点”)之后并且在将源全域的黑色点和白色点分别映射到目标全域的黑色点和白色点(图11：“亮度重新调整”)之后的相同色调叶片的源全域的尖点完全相同(图12b：“两个尖点”)。亮度映射依赖于执行映射的恒定色调叶片中的唯一黑色点、唯一白色点和唯一尖点。

us20070236761中公开的颜色映射方法中的缺点在于其基于唯一尖点而不是至少两个不同点(源和目标色域中的那些)。

us2005/248784公开了在恒定色调lc叶片中将源全域的尖点映射到目标全域的尖点的称为剪切(shear)映射的色域映射方法。然而，在剪切映射之后，尖点颜色的其他颜色可能仍位于目标色域之外。对于这样的情况，us2005/248784公开了还将位于目标色域之外的颜色映射到目标色域的最接近的颜色，见us2005/248784的图10。文献ep2375719也公开这样的附加映射步骤。

整体上，在恒定色调叶片内操作的所有已知的尖点色域映射方法的主要缺点是一般用于该叶片的其他颜色的映射函数的定义的尖点颜色的映射的一般线性传播和执行映射的颜色空间(例如，lab颜色空间)中的源和目标色域的非平面边界(即，弯曲)之间的失配。源和目标色域的弯曲是由于该颜色空间的弯曲或者非线性。例如，在图1中，在其中色域不弯曲的rgb空间中示出色域。在图2中，在色域现在已弯曲的cielab空间中示出这样的色域。色域的弯曲一般反映呈现该色域的颜色空间的弯曲程度。图2表示3dcielab颜色空间中的源色域和目标色域。该颜色空间的恒定色调叶片通常包括l轴。该图上示出的白色线是源全域和目标全域的尖点线。这些尖点线的一些片段不是直的。源和目标全域的边沿的一些片段由白色箭头指示。那些片段也不是直的。作为示例，将考虑该图上的两个特定恒定色调叶片：包括l轴以及定位在源全域的尖点线与由箭头指示的源色域的边沿的片段的交点处ys的源尖点颜色的第一叶片，以及也包括l轴以及定位在目标全域的尖点线与由另一箭头指示的目标色域的边沿的片段的交点处的目标尖点颜色yt的第二叶片。在这些第一和第二恒定色调叶片的每个内，要应用于该叶片的任何源颜色的通常尖点全域映射函数的已知定义是基于特定地对于该恒定色调叶片中的尖点颜色的映射固定的(多个)尖点映射规则的线性传播(或者成比例的方式)。但是，如图2所示，所指示出的源色域的边沿的片段以及所指示出的目标色域的边沿的片段一般在执行映射的颜色空间中不是直线。实际上，一般地，包括尖点线和边沿的任何色域的整个边界通过映射颜色空间(这里，lab颜色空间)的非线性变得弯曲。结果，色域的边沿和尖点线一般不包括在单个恒定色调叶片中，而是穿过不同的恒定色调叶片。因此，当要应用于恒定色调叶片的源颜色的全域映射函数的定义基于(多个)这样的尖点映射规则的线性传播(或者成比例的方式)时，该定义不考虑定位在该恒定色调叶片之外的尖点颜色的位置，特别是不考虑围绕该恒定色调叶片的尖点线和边沿的弯曲。这意味着，实际上，适用于恒定色调叶片中的源尖点颜色的颜色映射可能不适用于该恒定色调叶片的另一源颜色。例如，对于直接位于源色域的边沿的片段上的源颜色，当相同恒定色调叶片的尖点颜色不属于该边沿并且因此不具有该边沿的几何性质时，可能存在边沿的该片段(作为全域的脊)的非线性几何性质和用以映射该源颜色的映射函数与该尖点颜色的映射的线性关联性之间的失配。这两个不同的颜色(即，属于边沿的源颜色和尖点颜色)将更需要不同的颜色映射规则。换言之，当诸如在us2005/248781中由剪切操作来进行线性传播时，从尖点颜色获得的亮度信息可以不适用于映射属于更远离尖点线的区域的颜色。

技术实现要素：

本发明的目标是避免前述缺点。

为了这个目的，本发明的主题是一种在3d非线性全域映射颜色空间中将源颜色从源色域朝目标色域进行色域映射至目标颜色的方法，3d非线性全域映射颜色空间可以以具有用于亮度和色度的轴的2d恒定色调叶片进行分割，其中，恒定色调叶片的源尖点颜色定义为所述恒定色调叶片中和所述源色域中具有最高颜色色度的颜色，

其中，恒定色调叶片的目标尖点颜色定义为所述恒定色调叶片中和所述目标色域中具有最高颜色色度的颜色，

所述方法包括根据与包括所述源颜色的恒定色调叶片相关联的亮度映射函数l'＝f(c,l)，将具有色度c的每个源颜色的亮度l映射为目标颜色的亮度l’，其中，定义所述亮度映射函数定义来满足根据的尖点亮度条件，其中，和分别是该叶片的源尖点颜色的亮度和色度，其中，是该叶片的目标尖点颜色的亮度，

其中，存在与恒定色调h的叶片相关联的至少一个亮度映射函数，其不仅依赖于所述叶片的源尖点颜色的亮度和所述叶片的目标尖点颜色的亮度，而且依赖于与恒定色调h的所述叶片不同的(多个)恒定色调叶片的至少一个其他源尖点颜色的亮度和/或至少一个其他目标尖点颜色的亮度。

优选地，与色调h的恒定色调叶片相关联的所述至少一个亮度映射函数l'＝f(c,l)依赖于这些源尖点颜色的亮度的源平均值和/或这些目标尖点颜色的亮度的目标平均值。这些源尖点颜色是具有亮度的源尖点颜色和/或与恒定色调h的所述叶片不同的(多个)恒定色调叶片的至少一个其他源尖点颜色。当存在与恒定色调h的所述叶片不同的(多个)恒定色调叶片的多于一个的其他源尖点颜色时，平均值可以仅基于这些其他源尖点颜色的亮度计算。这些目标尖点颜色是具有亮度的目标尖点颜色和/或与恒定色调h的所述叶片不同的(多个)恒定色调叶片的至少一个其他目标尖点颜色。当存在与恒定色调h的所述叶片不同的(多个)恒定色调叶片的多于一个的其他目标尖点颜色时，平均值可以仅基于这些其他目标尖点颜色的亮度计算。

优选地，不同的恒定色调叶片的源尖点颜色形成表示源尖点线的多边形，所述源平均值的源尖点颜色包括最接近所述源尖点线与恒定色调h的叶片的交叉点的所述多边形的顶点。优选地，所述源平均值在恒定色调h的叶片与源尖点线的交叉点周围的两个最接近源尖点颜色上计算。

优选地，不同恒定色调叶片的目标尖点颜色形成表示目标尖点线的多边形，所述目标平均值的目标尖点颜色包括最接近所述目标尖点线与恒定色调h的叶片的交叉点的所述多边形的顶点。优选地，所述目标平均值在恒定色调h的叶片与目标尖点线的交叉点周围的两个最接近目标尖点颜色上计算。

优选地，所述至少一个其他源尖点颜色的(多个)色调分布在源色调间隔[h-(1-t)δh^source,h+(1-t)δh^source]上，其中，h是恒定色调的叶片的色调，其中，δh^source是代表位于所述恒定色调h的叶片的所述源色域的颜色的位置处的色调方向上的所述映射颜色空间的曲率的所述恒定色调h周围的源色调间隔，其中，t是低于或者等于1的正亮度权重。

优选地，所述至少一个其他目标尖点颜色的(多个)色调分布在目标色调间隔[h-(1-t)δh^target,h+(1-t)δh^target]上，其中，h是恒定色调的所述叶片的色调，其中，δh^target是代表位于所述恒定色调h的叶片的所述目标色域的颜色的位置处的色调方向上的所述映射颜色空间的曲率的所述恒定色调h周围的目标色调间隔，其中，t是低于或者等于1的正亮度权重。

总之，对于在属于相同恒定色调叶片的源颜色的非线性颜色空间中映射，取代使用仅基于规定该叶片的源尖点颜色将被映射到该叶片的对应的目标尖点颜色的尖点亮度条件的亮度映射函数，提出建立也基于具有与所述叶片的色调不同的色调的(多个)其他源尖点颜色和(多个)其他目标尖点颜色的这样的函数。优选地，其中考虑这些其他颜色的色调间隔代表该恒定色调叶片的颜色的位置处的非线性颜色空间的曲率。

优选地，所述至少一个亮度映射函数依赖于参数t，参数t代表用以映射的源颜色的亮度l和源色域的黑色点的亮度之间或者用以映射的源颜色的亮度l和源色域的白色点的亮度之间的差。

优选地，所述至少一个亮度映射函数依赖于参数u，参数u代表用以映射的源颜色的色度c和所述恒定色调h的叶片的所述源尖点颜色的色度之间的比率。

本发明的主题也是一种图像处理设备，用于在可以以具有用于亮度和色度的轴的2d恒定色调叶片分割的3d非线性全域映射颜色空间中，将具有黑色点和白色点的源色域中提供的内容的源颜色映射为目标色域的目标颜色，包括：

-尖点模块，配置为从所述源色域获取形成描述源尖点线的多边形的源尖点颜色，并且从所述目标色域获取形成描述目标尖点线的多边形的目标尖点颜色，

-色调间隔模块，配置为对于其中存在用以映射的至少一个源颜色的恒定色调的任何叶片，获取与由所述尖点模块提供的该叶片的源尖点颜色相关联的该叶片的色调h周围的源色调间隔，以及获取与由所述尖点模块提供的该叶片的目标尖点颜色相关联的所述叶片的色调h周围的目标色调间隔，

-亮度映射函数定义模块，配置为对于定位在恒定色调h的相同叶片中的源颜色，定义适配于亮度映射具有色度c和亮度l的这些源颜色的任一个的亮度映射函数f(c,l)，其中，所述亮度映射函数不仅依赖于恒定色调h的所述叶片的源尖点颜色和目标尖点颜色，而且依赖于与恒定色调h的叶片不同的(多个)恒定色调叶片的至少一个其他源尖点颜色和至少一个其他目标尖点颜色，其中，所述至少一个其他源尖点颜色的(多个)色调分布在由所述色调间隔模块提供的源色调间隔上，并且其中，所述至少一个其他目标尖点颜色的(多个)色调分布在由所述色调间隔模块提供的目标色调间隔上，

-亮度映射模块，配置为向定位在恒定色调h的所述叶片中的所述源颜色应用由亮度映射函数定义模块提供的亮度映射函数f(c,l)，以便输出亮度映射后的颜色。

本发明的主题也是一种并入该图像处理设备的电子设备，诸如电视机、机顶盒、网关、平板电脑、智能电话、相机或者并入图像显示设备和/或图像捕获设备的任何电子设备。

本发明的主题也是一种处理器可读介质，具有存储在其中的指令，用于使得处理器执行上面的色域映射的方法，并且是一种计算机可读程序，包括计算机可执行指令，使得计算机能够执行上面的色域映射的方法。

当调色师需要自由地选取任何色度变化时，根据本发明的尖点定向色域映射方法显著地可应用于专业的颜色处理软件。

附图说明

阅读下面以非限制性示例给出并且参考附图的描述，将更清楚地理解本发明，在附图中：

-图1图示rgb颜色空间中的色域的尖点线和边沿；

-图2图示lab颜色空间中的源色域和目标色域；

-图3是图示根据本发明的色域映射方法的实施例的图；

-图4图示lab颜色空间中的尖点线和边沿；

-图5图示根据图3图示出的实施例的如何获取源或者目标色调间隔；

-图6图示根据图3图示出的实施例的变型的如何获取源或者目标色调间隔；

-图7示出根据图2图示出的实施例的从源色域朝目标色域的相同恒定色调叶片的不同源颜色的颜色映射的应用；

-图8图示用于图5图示出的源和目标色调间隔的计算的低亮度值的上线llow(c)和高亮度值的下限lhigh(c)的变型。

具体实施方式

图(特别地，图3)中示出的各种元件的功能可以使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，功能可以通过单一专用处理器、通过单一共享处理器或者通过多个单独处理器(其中的一些可以被共享)提供。此外，术语“处理器”或者“控制器”的显式使用将不被理解为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以在不受限制的情况下隐式包括数字信号处理器(“dsp”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“rom”)、随机存取存储器(“ram”)和非易失贮存器。也可以包括常规和/或定制的其他硬件。

而且，软件可以实现为有形体现在程序贮存单元上的应用程序。应用程序可以被上载至包括任何适当架构的机器并且由其执行。优选地，机器被实现在具有诸如一个或者多个中央处理器(“cpu”)、随机存取存储器(“ram”)和输入/输出(“i/o”)接口之类的硬件的计算机平台上。计算机平台也可以包括操作系统和微指令代码。本文描述的各种处理和功能可以是可以由cpu执行的微指令代码的一部分或者应用程序的一部分，或者其任何组合。此外，各种其他外围单元可以连接至诸如附加数据贮存单元和打印单元之类的计算机平台。

现在将参考附图3描述根据本发明的尖点色域映射方法的具体实施例。

选取cie1976lab颜色空间作为映射颜色空间。lab颜色空间是视觉上均匀的补色(coloropponent)空间，维度l用于亮度并且a和b用于补色维度。沿着a轴表示红/绿补色原色，绿色在负a值并且红色在正a值。沿着b轴表示黄/蓝补色辅色/原色，蓝色在负b值并且黄色在正b值。

在该颜色空间中，也可以由极坐标(即，以lch模式)表示颜色，l用于相同亮度，色调角度h：

即，具有a和b作为坐标的向量和a轴之间的角度，与色度(即，颜色的饱和度)对应。c值越高，颜色越饱和。色调角度也可以称为αh。

诸如根据ciecam-02的基于外观的空间jch之类的其他颜色空间可以用于映射。另外，下面的实施例涉及色调保留尖点色域映射。这意味着，颜色映射实际上不在lab空间中的三个维度实施，而是在lab空间的恒定色调叶片的两个维度(即，在2dlc颜色空间)实施。将定义其中要执行颜色映射的恒定色调叶片的色调选取为要映射的源颜色的色调。

用以描述包括用以映射的源颜色的源色域的源gbd基于三角形的网格的本身已知的方式，每个三角形由映射颜色空间中的三个顶点的位置定义，这些顶点是定位在色域的边界上的源颜色。源色域可以与特定或者标准的显示设备(诸如lcd或者oled面板)、与用以映射的特定内容、与诸如相机或者扫描仪之类的图像捕获设备、或者与其他颜色设备对应。

用以描述其中要映射源颜色的目标色域的目标gbd也可以基于三角形的网格的本身已知的方式，每个三角形也由映射颜色空间中的三个顶点的位置定义，这些顶点是定位在色域的边界上的目标颜色。目标色域可以比如与特定或者标准的显示设备或者与打印机对应。

全域边界描述可以是凸形或者非凸形，但是在下面的实施例中，假定源和目标gbd二者接近凸形。

而且，如图3上图示，两个色域的原色、辅色、黑色点和白色点假定为已知。

第一步骤：获取源和目标色域的尖点颜色：

由结合该色域的所有尖点颜色的线定义每个色域的尖点线，而每个尖点颜色定义为该色域内的颜色，其具有与该尖点颜色具有相同的色调h的恒定色调叶片中的所有其他颜色相比最高的颜色饱和度c。使用上面定义的基于由三角形的顶点表示的三角形的gbd，然后由满足该最高颜色饱和度要求的这些三角形的一系列顶点描述色域的尖点线。然后该一系列顶点形成以某一方式约束全域边界描述的封闭多边形。

在下面描述的实现方式中，获取尖点颜色的相同方法用于源色域并且用于目标色域，也就是，stauder等在conferenceoncolouringraphics,imagingandvision,2010年6月14-18日发表的标题为“gamutmappingformotionpicture”的文章中描述的方法。为了从它们的gbd获取源色域和目标色域中每个的尖点线，该文章中描述的以下步骤是这样实现的：

1.检测作为具有最高颜色饱和度c的全域边界描述(gbd)的顶点第一当前尖点顶点；

2.对于定位在该当前尖点顶点的邻域中的该gbd的相邻顶点中的每个，计算质量标准的值(下面进一步给出的定义的示例)，所述邻域由通过该gbd的三角形的边缘链接到当前尖点顶点的所有顶点定义；

3.从这些相邻顶点，选择具有该质量标准的最高值的邻域的顶点作为尖点线的尖点颜色；

4.如果该被选择的顶点满足停止标准(下面进一步给出定义的示例)，则该色域的整个尖点线视为被获取；如果不满足停止标准，则被选择的顶点被当前尖点顶点取代并且上面的步骤2-4被迭代至最后被选择的顶点满足停止标准。

从第一当前尖点顶点直到上面的步骤的迭代的最后被选择的顶点，然后获取定义尖点颜色的一系列尖点顶点，所述系列形成以某一方式约束色域并且描述色域的尖点线的封闭多边形。

形成图4上的多边形的白色线(部分示出)描述通过上面方法获取的该图上示出的色域的尖点线。色域是理想加色显示设备的色域。

仍参考上面已经引用的stauder等人的文章，现在将基于四个子标准的组合给出质量标准k的定义的示例，四个子标准是：饱和度标准ks、亮度相似度标准ki、色调角度增加标准kh和共线性标准kd。

饱和度标准ks定义为诸如找到邻域的最饱和的尖点顶点。属于当前尖点顶点的邻域的顶点v的饱和度标准ks的值定义为以下：

其中

其中是lab颜色空间中邻域顶点v和当前尖点顶点之间的距离，并且其中，恒定系数c1、c2的值可以比如是c1＝150和c2＝50。

亮度相似度标准ki定义为诸如找到沿着尖点线的具有相似亮度l的邻域的尖点顶点。属于当前尖点顶点的邻域的顶点v的亮度相似度标准ki的值，基于相邻顶点l的亮度和当前顶点的亮度之间的差并且如下定义：

其中，恒定系数c3的值可以比如是c3＝100。

色调角度增加标准kh定义为诸如找到增加色调角度的邻域的尖点顶点，以获得由封闭和平滑尖点多边形形成的尖点线描述。属于当前尖点顶点的邻域的顶点v的色调角度增加标准kh的值如下定义：

其中，αh是上面定义的顶点v的色调角度(也称为h)，其中是在使用坐标分别替代a,b时以与αh相同的方式定义出的顶点v的色调角度，其中恒定系数c4的值比如可以是c4＝90。

共线性标准kd定义为诸如找到尽可能接近上面定义的获取尖点线的方法的之前迭代的方向的方向上的邻域的尖点顶点，从而仍改进尖点多边形的平滑性。属于在之前的当前尖点顶点v″′的邻域的之前迭代中本身已经被选择的当前尖点顶点的邻域的顶点v的共线性标准kd的值比如如下定义：

kd＝1-αd/c5

其中，即，第一方向向量和第二方向向量之间的角度，并且其中，恒定系数c5的值比如可以是c5＝90。

然后比如根据以下公式计算属于当前尖点顶点的邻域的顶点v的质量标准k的值：

k＝csks+chkh+ciki+cdkd+cckc

其中，权重系数的值比如是cs＝5，ch＝5，ci＝2和cd＝2。

仍参考上面已经引用的stauder等的文章，现在将如下给出要应用于被选择的顶点的停止标准的定义的示例：

-或者，被选择的顶点与当前尖点顶点完全相同；

-或者，被选择的顶点具有比当前尖点顶点的色调角度增大360度更大的相关联的色调角度αh。

第二步骤：估计源色域和目标色域的尖点颜色的色调间隔

如上面已经说明，改变其中表示色域的颜色空间可能暗示了弯曲，特别地，从线性rgb颜色空间向非线性lab颜色空间改变，也当从非线性rgb颜色空间向非线性lab颜色空间改变时。只要用以将rgb颜色坐标变换为lab坐标的数学函数是非线性，弯曲就出现。更精确地，沿着rgb颜色空间中的直线分布的一组颜色一般沿着lab颜色空间中的非直线的弯曲的线分布。在该lab颜色空间中，在该弯曲的线的任何颜色，可以计算该曲线的曲率。这样的曲率反映由改变颜色空间引起的弯曲。第二步的目的是考虑特别在全域映射颜色空间(这里，lab颜色空间)的色调方向上的弯曲。

当色域由rgb颜色空间中的立方体表示时，沿着该颜色空间中的直线分布的该色域的所有颜色将沿着lab颜色空间中的曲线分布。因此，给定颜色的定位处的该曲线的曲率可以由该给定颜色处的该曲线的切向量(即，曲线的导数)表示。该切向量的色调分量(即，色调角度)代表该给定颜色的定位处的色调方向上的该曲线的曲率。该色调分量可以称为“色调导数”。

该第二步骤的目的是获得属于相同恒定色调叶片的颜色的定位处的色调方向上的曲率的平均表示。颜色的直线将被定义在包括给定颜色的rgb颜色空间中，在给定颜色处，该曲率不得不被估计，使得lab颜色空间中的对应曲线与包括该给定颜色的恒定色调叶片相交。该位置处的色调方向上的该曲线的曲率(下面称为“色调导数”)与该位置处的lab空间的曲率对应。该第二步骤的目的是估计该恒定色调叶片的不同颜色的这些曲率的至少一个代表值。换言之，该第二步骤的目的是估计代表这些曲率的至少一个“色调导数”或者“色调间隔”。由于色调h的恒定色调叶片由其源和/或目标尖点颜色(即，该叶片与源和/或目标尖点线的交叉点)表征，围绕该色调h的源色调间隔δh^source可以与该源尖点颜色相关联地定义，并且围绕色调h的目标色调间隔δh^target可以与该目标尖点颜色相关联地定义。源色调间隔δh^source代表位于相同恒定色调叶片中的源色域的不同颜色的色调方向上的lab颜色空间的曲率，并且目标色调间隔δh^target代表位于相同恒定色调叶片的目标色域的不同颜色的色调方向上的lab颜色空间的曲率。

在下面的第一到第四子步骤中，描述了与定义恒定色调叶片的任何尖点颜色相关联的这样的“色调间隔”δh^source和δh^target的计算。

虽然本发明优选以上面描述的代表映射颜色空间的曲率的“色调间隔”实现，但是本发明也可以使用不代表这些曲率的“色调间隔”实现：见下面。

对于计算的该描述，要提醒的是色域的边沿由将该色域的白色点与其辅色相链接的高亮度线和将该色域的黑色点与其原色相链接的低亮度线定义。由于该色域由三角形的网格描述(见上面)，边沿由一系列边沿颜色表示，如已经对于上面的尖点线提及。

在第一子步骤的计算中，在作为辅色的源尖点颜色的每个的位置处，即，定位在高亮度边沿与尖点线的交叉点处，高亮度源色调间隔参考图5如下定义：参考线rl定义为将白色点与该辅色(示出为图5上的“尖点颜色”)相链接的直线，在将白色点与该辅色相链接的源色域的边沿(示出为图5上的实曲线)上选择边沿颜色，以使得白色点和该被选择的边沿颜色之间的直线sl与参考线rl相比具有最大色调差(即，色调角度差)。这两条线sl和rl之间的色调差与a-b平面上的这两条线之间的角度投影对应。注意，替代实现方式可以是在该边沿上选择具有与参考线rl在l、a、b坐标方面具有最大距离的边沿颜色。该最大色调差或者最大距离被当作辅色的位置处的高亮度源色调间隔。

在该第一子步骤的实现方式的第一变型中，在定位在源尖点线上的白色点、辅色和第三颜色之间定义三角形，以使得该三角形具有与由将白色点和辅色相链接的直线和边沿界定的表面相同的表面。该定义的三角形被投影在恒定亮度的ab平面上。然后被定位在亮度轴上的投影后的三角形的顶点处的色调角度被视为与尖点辅色相关联的高亮度色调间隔。

在该第一子步骤的实现方式的第二变型中，避免表面的计算。相反，诸如图6中所示，构建距离线dl。如果通过由顶点定义出的多边形描述如上面定义的边沿，则如上面定义的与参考线rl垂直的距离dl被定义在这些顶点的每个和该参考线rl之间。为了避免表面计算，具有所有距离dl上的中间长度的距离mdl被当作辅色的位置处的高亮度源色调间隔。

在上面的第一子步骤的三个实施例中，被获取的高亮度源色调间隔代表该辅色的位置处的色调方向上的lab颜色空间的曲率。更精确地，该色调间隔表示将该辅色与白色点相链接的高亮度弯曲边沿的曲率，其中，对应的高亮度边沿在rgb空间中是直的。假定该边沿上的颜色的这种色调导数也将影响源色域内具有相似色调和高亮度的其他颜色的色调导数，然而，这些后者色调导数难于被直接评估。

与包括它的变型的上面的第一子步骤相似，在第二子步骤中，对于作为原色的源尖点颜色(即定位在低亮度边沿与尖点线的交叉点处)的每个，使用如上面的相同处理定义低亮度源色调间隔，但其中在上面的计算方法中采用黑色点，而不是白色点，产生每个尖点颜色的低亮度色调间隔。该低亮度源色调间隔代表该原色的位置处的lab颜色空间的色调方向上的曲率。更精确地，该色调间隔表示将该原色与黑色点相链接的低亮度弯曲边沿的曲率，其中，对应的低亮度边沿在rgb空间中是直的。假设低亮度边沿上的颜色的这样的色调导数也将影响源色域内具有相似色调和低亮度的其他颜色的色调导数。

在第三子步骤中，对于不等于辅色的尖点颜色的每个，从与上面的第一子步骤定义的最近的两个辅色(沿着尖点线测量这样的最近的距离)相关联的高亮度色调间隔内插高亮度色调间隔并且对于不等于原色的尖点颜色的每个，从与上面的第二子步骤中定义的最近的两个原色(沿着尖点线测量这样的最近的距离)相关联的低亮度色调间隔内插低亮度色调间隔内插是基于沿着一侧上的该尖点颜色和另一侧上的两个最近原色或者辅色中的每个之间的尖点线估算出的两个距离。该内插可以简单通过这些距离上的线性，或者可以比如是平方的。可以使用其他已知内插技术，比如样条内插。

对于不是由一系列尖点颜色形成的多边形的顶点的尖点颜色，从最近的相邻顶点尖点颜色内插相关联的色调间隔。

在第四子步骤中，然后通过这种方式从由上面的第三子步骤提供的高亮度和低亮度源色调间隔，计算与尖点颜色(其不是辅色或者原色)相关联的源色调间隔以δh^source：δh^source更接近用以映射的具有高于下限lhigh(c)的亮度的源颜色的高亮度色调间隔并且更接近用以映射的具有低于上限llow(c)的亮度的源颜色的低亮度色调间隔对于用以映射的具有被包括在上限llow(c)和下限lhigh(c)之间的亮度的源颜色，从低亮度色调间隔和高亮度色调间隔内插源色调间隔δh^source。参考图8，将在下面的第三步骤中给出计算的示例，其中，源色调间隔δh^source也依赖于用以映射的源颜色的色度c和亮度l。与具有位于源色域中用以映射的源颜色相同的色调的源尖点颜色相关联的该内插源色调间隔δh^source，被视为代表在该源颜色的位置处的色调方向上的映射颜色空间的曲率。

现在将描述计算与目标尖点颜色相关联的目标色调间隔δh^target的方法。该方法类似地使用与上面描述的四个子步骤。然后从高亮度目标色调间隔和低亮度目标色调间隔相似地计算与该目标尖点颜色相关联的目标色调间隔δh^target，其本身参考目标色域的原色、辅色、白色点和黑色点相似地计算(而不是上面的源色域的那些)，。相似地，下面将在第三步骤中给出计算的示例，其中，目标色调间隔δh^target也依赖于用以映射的源颜色的亮度l和色度c。与具有与用以映射的源颜色的色调相同色调的目标尖点颜色相关联的内插目标色调间隔δh^target被视为代表位于目标色域中并且具有与源颜色相同的色调的颜色的位置处色调方向上的映射颜色空间的曲率。

目标和源色调间隔不代表lab颜色空间的曲率的第二步骤的变型：

替代实现用以计算目标和源色调间隔的上面的第一至第四子步骤，可以实现更简单的替换计算方法，其中，与源尖点颜色相关联的源色调间隔δh^source定义为该源尖点颜色和源尖点线上的至少一个最接近源尖点颜色之间的色调角度，并且与目标尖点颜色相关联的目标色调间隔δh^target定义为该目标尖点颜色和目标尖点线上的至少一个最接近目标尖点颜色之间的色调角度。优选地，源色调间隔定义为围绕该源尖点颜色的两个最接近相邻源尖点颜色之间的色调角度，并且与目标尖点颜色相关联的目标色调间隔定义为围绕该目标尖点颜色的两个最接近相邻目标尖点颜色之间的色调角度。

例如，如果由通过顶点定义的多边形表示尖点线，则实现方式可以如下。当该尖点线与恒定色调叶片的交叉点与多边形的顶点对应时，标识出该尖点颜色的至少一个相邻顶点(即，所述交叉点)。然后色调间隔将是这两个顶点之间的色调间隔。当该尖点线与恒定色调叶片的交叉点不与多边形的顶点对应时，从最接近该交叉点的多边形的两个顶点内插色调间隔。更精确地，色调间隔将是这两个顶点之间的色调角度的一半。相同处理应用于与源尖点颜色相关联的源色调间隔δh^source并且应用于与目标尖点颜色相关联的目标色调间隔δh^target。

第三步骤：定义亮度映射函数：

一旦在上面的第一步骤检测到源全域和目标全域的尖点颜色以及一旦在上面的第二步骤计算出它们的相关联的高亮度和低亮度色调间隔，就可以对于源色域中的恒定色调h的每个叶片定义亮度全域映射函数f，比如第十八届colorandimaging会议：colorscienceandengineeringsystems,technologies,andapplications,sanantonio,texas,p.178-183中j.stauder等在2010年11月发表的题为“motionpictureversioningbygamutmapping”的文章中描述。下面描述该文章中描述的方法的变型。

定义为映射该叶片的任何源颜色的亮度l的恒定色调叶片的亮度映射函数h优选满足下面所谓的“尖点亮度条件”：具有属于该叶片的源色域的尖点颜色的亮度和色度的源颜色在该叶片中被亮度映射到具有与属于该叶片的目标色域的尖点颜色相同的亮度的颜色。意味着，在该叶片中，定义函数f，以使得该条件在图7上图示。考虑该尖点亮度条件，然后比如根据下面的公式定义亮度映射函数f：

f(c,l)＝l+s(公式1),

其中，线性亮度偏移如下定义：

其中，线性亮度权重t和线性色度权重u如下定义：

其中，如上面已经定义，和分别是其中定义映射函数的该恒定色调叶片的源尖点颜色的亮度和色度。公式3b中定义的色度权重u确保具有小色度值的颜色比具有大色度值的颜色在亮度上映射地少。以该方式，保留接近l轴的灰阶。

是上面的步骤1找到的源尖点颜色上的亮度值的平均值定义的平均化源尖点颜色亮度，源尖点颜色在恒定色调h的叶片的尖点颜色周围的色调窗口±(1-t)δh内；然后如下定义这样的平均值：

其中是具有色调v的源色域的尖点颜色的亮度，

其中，h是对于要应用亮度函数的恒定色调叶片的所有源颜色共有的色调值，其中，δh^source是与恒定色调h的叶片的源尖点颜色相关联的源色调间隔，其根据上面步骤2定义的源尖点颜色的高亮度和低亮度源色调间隔，从下面的公式5至7计算：

如图8上图示，对于δh^source的计算考虑的高亮度值的下限lhigh(c)和低亮度值的上限llow(c)，依赖于用以映射的源颜色的色度c。因此，δh^source也依赖于色度。

根据变型，当实现上面的更简单的计算与源尖点颜色相关联的源色调间隔δh^source的方法(其中，源色调间隔不代表lab颜色空间的曲率-见上面描述第二步骤的段落的结束)时，可以根据如下有利地计算平均的源尖点颜色亮度值

在该实现方式中，对于位于表示源尖点线的多边形的顶点上的尖点颜色，可以有利地将公式4a中的积分简化为根据如下平均化该尖点颜色的亮度值和该源尖点线上找到的两个最接近顶点的亮度值：

其中，是这两个最接近顶点的亮度值。

对于没有位于表示源尖点线的多边形的顶点上的尖点颜色，如下获取从位于表示源尖点线的多边形的顶点上的尖点颜色，对具有基于根据公式4b计算出的平均的亮度值的顶点的平均后的多边形进行构建。更精确地，该平均化多边形通过具有与表示源尖点线的多边形的顶点相同的色度和色调的平均化的顶点来定义，而平均化的顶点的亮度根据公式4b计算出。一旦构建出该平均化的多边形，可以从在该平均化多边形与包括该尖点颜色的恒定色调叶片的交叉点处的颜色的亮度，对于这样的尖点颜色的任一个，获得平均化的源尖点颜色亮度值

是由上面的步骤1中找到的目标尖点颜色上的亮度值的平均值定义的平均化的目标尖点颜色亮度值，目标尖点颜色位于恒定色调h的叶片的尖点颜色周围的相同色调窗口±(1-t)δh内；然后如下定义这样的平均值：

其中，是具有色调ν的目标色域的尖点颜色的亮度，

其中，h是对于恒定色调叶片的所有颜色共同的色调值，

其中，δh^target是与恒定色调h的叶片的目标尖点颜色相关联的目标色调间隔，其依据上面步骤2定义的目标尖点颜色的高亮度和低亮度目标色调间隔根据公式9至11计算出：

根据变型，当实现上面的更简单的计算与目标尖点线相关联的目标色调间隔δh^target的方法(其中，目标色调间隔不代表lab颜色空间的曲率-见上面描述第二步骤的段落的结束)时，可以有利地根据如下计算平均化目标尖点线亮度值

在该实现方式中，对于位于表示目标尖点线的多边形的顶点的尖点颜色，可以根据如下将公式8a中的的积分有利地简化为平均化该尖点颜色的亮度值和该目标尖点线上找到的两个最接近顶点的亮度值(见上面的步骤2的结束)

其中，是这两个最接近顶点的亮度值。

对于没有位于代表源尖点线的多边形的顶点上的尖点颜色，如下获取依据位于表示目标尖点线的多边形的顶点上的尖点颜色，对具有基于根据公式8b计算出的平均化亮度值的顶点的平均的多边形进行构建。更精确地，该平均化多边形通过具有与表示目标尖点线的多边形的顶点相同的色度和色调的平均化顶点来定义，而平均化顶点的亮度根据公式8b计算。一旦构建出该平均化多边形，就可以依据该平均化多边形与包括该尖点颜色的恒定色调叶片的交叉点处的颜色的亮度，对于这样的尖点颜色的任一个，获取平均化目标尖点颜色亮度值

亮度映射函数的上面的非限制性定义满足上面的尖点亮度条件。

在上面的公式4和8中，基于上面定义的参数t由相同因数(1-t)调制平均化色调窗口的尺寸。注意，实际上一般通过尖点多边形的有限数量的点的总和，替代这些公式的积分。

根据用于要应用于恒定色调叶片的所有源颜色的亮度映射函数f的定义的平均化尖点颜色亮度值的上面的不同定义，考虑定位在该恒定色调叶片之外的源和目标尖点颜色的亮度。这意味着，亮度函数f的定义包含来自具有与用以映射的源颜色的色调h不同的色调的源或者目标尖点颜色的亮度信息。

根据代表色调方向上的lab颜色空间的曲率的源和目标色调间隔的上面的更多特定定义，对于要应用于该色调叶片的所有源颜色的亮度函数f的定义，考虑在以定义色调h的恒定色调叶片的源和目标尖点颜色为中心的这些间隔内的源和目标尖点颜色的亮度。在上面给出的实施例中，在这些色调间隔上平均化这些亮度。这意味着，亮度函数f的定义包含具有来自色调间隔上分布的色调的源或者目标尖点颜色的亮度信息，其代表色调方向上的lab颜色空间的曲率，这些色调也与用以映射的源颜色的色调h不同。

在变型中，公式3b中的色度值可以被与公式4中平均化亮度相同的方式通过平均化的色度值替代。

对于存在用以映射的源颜色的lab颜色空间的每个恒定色调叶片，可以如上述定义特定亮度全域映射函数。在该第三步骤的结束，获取亮度映射的整个定义。

当定义源和目标色调间隔以使得它们代表色调方向上的lab颜色空间的曲率时，该亮度映射的定义比现有技术中的源和目标色域的边界的非线性(即，曲率)更好地匹配。此外，当根据公式7定义源色调间隔δh^source时并且当根据公式11定义源色调间隔δh^target时，色调间隔更大，并且由此，根据公式4和8的尖点颜色的源和目标亮度的平均化，对于全域界限处的源颜色，比对于具有接近恒定色调h的叶片的尖点颜色的该的亮度l的源颜色更强。该调制确保使用以下信息对定位在源全域的边沿上并且远离源尖点线的源颜色在亮度上进行映射：该信息来自于比接近源尖点线定位或者远离边沿的源颜色更多的具有与色调h不同的色调的尖点颜色。这有利地降低上面描述的几何失配的影响。实际上，当使用上面的亮度映射函数的定义时，定位在源全域的边沿上的颜色是根据属于相同边沿的尖点颜色在亮度上映射的-至少在平均化意义上是部分地。

只要它们满足上面的尖点亮度，就可以使用依赖于s参数的其他映射函数，而不是上面使用的函数(f(c,l)＝l+s)，以实现本发明，比如f(c,l)＝sl(公式1’),

以及

以及上面对于t、u、和的相同定义。

第四步骤：通过应用亮度映射函数的亮度映射：

然后向用以映射的内容的源颜色的亮度应用上面定义的亮度映射函数f(c,l)，通过以下坐标在映射颜色空间lab中表示每个颜色：

根据本发明，仅向l坐标应用亮度映射函数f，以使得结果，映射后的颜色具有坐标，其中

图7示出在源和目标全域具有相同白色点w,w’,w”和相同黑色点b,b’,b”的情况下，恒定色调叶片lc的亮度映射函数f的应用的示例。根据上面定义的亮度映射函数f将具有与该叶片的源尖点颜色相同的亮度但色度较小的源颜色a亮度映射至目标颜色a’：目标颜色a’的位置图示在目标尖点颜色的方向上映射亮度并且通过源尖点颜色的亮度和目标尖点颜色的亮度之间的差控制亮度映射的量。

第五步骤：色度映射：

在之前步骤的结束获取的亮度映射后的颜色n’是中间映射的颜色。特别地，当通过亮度映射的之前步骤获取的中间映射的颜色n’没有定位在目标色域内时，该颜色n’以该目标颜色在目标色域内部的方式被最终色度映射至目标颜色n’。

为了图示这样的色度映射，中间映射的颜色n’在向所谓的锚点n0的方向上被色度映射至目标颜色n”。在特定实施例中，该锚点放置在亮度轴上并且具有以下坐标：并且被锚定在该锚点上的直线被选取为用于色度映射步骤的映射轨迹。在该特定情况下，第二映射不影响颜色的亮度。

这样的色度映射可以描述为将中间映射的颜色n’和锚点n0之间的距离k’修改为目标颜色n”和相同锚点n0之间的距离k”。参考图示将a亮度映射为a’的之前示例，a’将被色度映射为a”：见图7。

任何其他已知的算法可以用于该色度映射，诸如全域压缩、全域剪辑或者全域扩展。

对于定位在目标色域内的中间映射的颜色n’，特别地当中间映射的颜色n’规则地填充目标色域时，该第五步骤可以是可选的。

作为结论，上面的第一至第五步骤的实现方式使得用以映射的内容的源颜色从它们所定位的源色域被全局色域映射至目标色域中的目标颜色。上面的第四和第五步骤可以被合并到影响用以映射的源颜色的亮度和色度的色域映射的一个步骤，。

当色调间隔代表映射颜色空间的曲率时上面的颜色映射方法的主要优点：

1.对于亮度映射考虑色调方向上的颜色空间的曲率。

2.即使不能在用以映射的每个颜色的位置处估计该曲率，也可以考虑色调方向上的该颜色空间的曲率。

3.考虑颜色空间的曲率的存在，以使得降低整个恒定色调叶片上的映射的一般线性传播和非平面边界之间的失配的影响。

根据硬件方面，本发明涉及一种图像处理设备，配置用于将具有黑色点和白色点的源色域中提供的内容的源颜色映射为目标色域的目标颜色，其中，在可以以具有用于亮度和色度的轴的2d恒定色调叶片分割的3d非线性全域映射颜色空间中执行所述映射。

该图像处理设备包括：

-尖点模块，配置为从所述源色域获取形成描述源尖点线的多边形的源尖点颜色，并且从所述目标色域获取形成描述目标尖点线的多边形的目标尖点颜色，

-色调间隔模块，配置为对于其中存在至少一个用以映射的源颜色的恒定色调的任何叶片，获取与由所述尖点模块提供的该叶片的源尖点颜色相关联的该叶片的色调h周围的源色调间隔(其反映位于该叶片中的颜色的色调方向上的lab颜色空间的曲率)，以及与由所述尖点模块提供的该叶片的目标尖点颜色相关联的所述叶片的色调h周围的目标色调间隔(其反映位于该叶片中的颜色的色调方向上的lab颜色空间的曲率)，

-亮度映射函数定义模块，配置为对于定位在恒定色调h的相同叶片中的源颜色，定义适配于亮度映射具有色度c和亮度l的这些源颜色的任一个的亮度映射函数f(c,l)，其中，所述亮度映射函数不仅依赖于恒定色调h的所述叶片的源尖点颜色和目标尖点颜色，而且依赖于与恒定色调h的叶片不同的恒定色调叶片的至少一个其他源尖点颜色和至少一个其他目标尖点颜色，其中，所述至少一个其他源尖点颜色的(多个)色调分布在由所述色调间隔模块提供的源色调间隔上，并且其中，所述至少一个其他目标尖点颜色的(多个)色调分布在由所述色调间隔模块提供的目标色调间隔上，

-亮度映射模块，配置为向定位在恒定色调h的所述叶片中的所述源颜色，应用由亮度映射函数定义模块提供的亮度映射函数f(c,l)，以输出亮度映射后的颜色

优选地，所述图像处理设备还包括色度映射模块，配置为将由所述亮度映射模块提供的所述亮度映射后的颜色，色度映射为最终映射后的颜色，以使得它们定位在所述目标色域中。

上面的模块是可以或者可以不与物理可区分单元对应。例如，这些模块或者它们中的一些被一起分组在单个组件或者电路中，或者组成同一软件的各个功能。相反，一些模块可以由独立物理实体构成。

根据纯硬件实施例例如以专用组件(例如，以asic(专用集成电路)或者fpga(现场可编程门阵列)或者vlsi(超大规模集成)或者集成到设备中的若干电子部件的形式或者甚至以硬件元件和软件元件混合的形式实现该图像处理设备。

当在与作为lab颜色空间的视觉均匀颜色空间不同的颜色空间中提供源颜色时，这些源颜色在被映射之前以本身已知的方式变换为视觉均匀颜色空间中的表示。

图像处理设备可以特别被并入电子设备，诸如电视机、机顶盒、网关、平板电脑、智能电话、相机或者并入图像显示设备和/或图像捕获设备的任何电子设备。

虽然已经关于具体实施例描述本发明，但是要理解本发明不限于该实施例。因此要求保护的本发明包括本文描述的实施例的变型，如对于本领域技术人员是显然的。

要进一步理解，因为附图中描绘的组成系统部件和方法的一些优选以软件实现，所以系统部件或者处理功能块之间的实际连接可以依赖于实现本发明的方式而不同。