色域映射系统及方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年8月22日提交的美国临时申请No.61/869,027的优先权，其全部 内容通过引用合并到本文中。
[0003] 本申请与2012年12月20日提交的国际专利申请No.PCT/US2012/07083rW及2012 年12月20日提交的国际专利申请NO.PCT/US2012/070855相关，运两个国际专利申请的公开 的全部内容通过引用合并到本文中。
技术领域
[0004] 本公开设及图像处理，例如映射。更具体地，本公开设及色域映射系统及方法。
【附图说明】
[0005] 该说明书包括附图，并且附图构成该说明书的一部分，附图图示了本公开的一种 或更多种实施方式，并且与示例实施方式的描述一起用于说明本公开的原理和实现方式。
[0006] 图1A描绘了示例性矩形平滑光谱。
[0007] 图1B描绘了示例性带通光谱和带阻光谱。
[000引图1C描绘了 ere标准颜色空间内不同的示例性标准色域。
[0009] 图1D描绘了根据本公开的[I，、，r]颜色空间内的示例性标准色域。
[0010] 图2描绘了根据先前的公开的颜色的大致矩形表示。
[0011] 图3描绘了根据本公开的实施方式的色域映射的示例。
[0012] 图4描绘了根据本公开的实施方式的色域映射方法的图像处理应用。
[001引图5描绘了示例性色域映射系统。
[0014] 图6描绘了发射装置的示例性色域表示W及投影装置的示例性色域表示。
[0015] 图7描绘了根据本公开的实施方式的发射装置的白色表示的示例性分数。
[0016] 图8描绘了根据本公开的实施方式的两个平滑光谱的示例。
[0017] 图9A描绘了根据本公开的实施方式的从参数化的光谱表示到常规RGB颜色空间的 变换的示例性方法。
[0018] 图9B描绘了根据本公开的实施方式的从RGB到光谱参数的变换的示例性方法。
[0019] 图10描绘了用于实现本公开的实施方式的目标硬件的示例性实施方式。
【发明内容】
[0020] 在本公开的第一方面中，描述了一种方法，该方法包括:对要显示在显示装置上的 目标图像进行表征，所述表征包括根据参数化坐标组来限定目标图像的边界，该参数化坐 标组至少部分地基于强度参数、中屯、波长参数和饱和度参数;生成所表征的目标图像的至 少一个像素的色域表示，该色域表示包括设及该至少一个像素的饱和度参数的第一色域比 率W及设及该至少一个像素的强度参数的第二色域比率;使用阔值根据第一色域比率或第 二色域比率中至少之一来确定该至少一个像素是否在色域之外；W及如果该至少一个像素 在色域之外，则相对于阔值修改第一色域比率或第二色域比率中至少之一w获得期望值。
[0021] 在本公开的第二方面中，描述了一种系统，该系统包括:转换器模块，其被配置成 接收与在第一颜色空间中限定的第一图像相关联的第一组参数，并且被配置成将该第一组 参数转化成参数化坐标组，该参数化坐标组至少部分地基于强度参数、中屯、波长参数和饱 和度参数;色域计算模块，其被配置成根据参数化坐标组来生成色域表示，该色域表示包括 设及至少一个像素的饱和度参数的第一色域比率W及设及该至少一个像素的强度参数的 第二色域比率；W及色域转换模块，其被配置成生成在第二颜色空间限定的第二图像，所述 生成包括使用阔值根据第一色域比率或第二色域比率中至少之一来确定该至少一个像素 是否在色域之外，并且如果该至少一个像素在色域之外，则相对于阔值修改第一色域比率 或第二色域比率中至少之一W获得期望值。
[0022] 在本公开的第Ξ方面中，描述了一种方法，该方法包括:对要显示在显示装置上的 目标图像进行表征，所述表征包括用Ξ维来定义平滑光谱数学模型，其中，所述Ξ维是强度 参数、波长参数和饱和度参数;基于该平滑光谱数学模型来生成所表征的目标图像的至少 一个像素的色域表示;对该至少一个像素的强度参数、波长参数和饱和度参数中至少之一 进行优化;将目标图像转换成Ξ色颜色空间。
【具体实施方式】
[0023] 如在本文中使用的，短语"色域映射"可W设及处理方法，运些处理方法可W被执 行或计算来实现不同色域之间精确的颜色转换，例如来自特定相机的RGB输出到特定显示 装置的RGB输入的颜色转换。颜色空间是由有一定选择的参数所描述的颜色的表示，例如 RGB颜色空间通过Ξ个变量一红色、绿色和蓝色一的组合来描述颜色。装置或处理的色域仅 仅是某一颜色空间内的可W由该装置或处理表示的颜色的总和。一般而言，由于大部分装 置和处理仅能实现某一颜色空间的较小子集，所W色域是颜色空间的子集。色域取决于特 定装置，使用相同的标准色域空间的不同装置仍可W具有不同的色域。特定装置如数字相 机可W具有其自己的色域，其描述什么样的颜色可W被该相机精确地捕获并作为输出发 送。类似地，特定显示装置例如发射装置或投影装置仅能够显示一定数量的颜色:运些颜色 在其色域内。
[0024] 数字图像需要从一个颜色空间被转换至另一颜色空间，例如需要在被相机捕获之 后被显示在电视上。位于第一颜色空间内的原始数字图像的颜色可W落在第二颜色空间的 色域的外部，在运种情况下，该颜色不能在第二颜色空间中被显示。实际上，不同的颜色空 间能够精确地表示不同的颜色。例如，可W在RGB颜色空间中表示高度饱和的（深)红色，但 是不能在CMYK颜色空间中表示高度饱和的(深)红色。图像处理试图通过将某个色域外部的 颜色转换成该色域内部的不同颜色的某种类型的变换(映射)例如色域映射来解决该问题。
[0025] 色域映射可不同的方式来进行，但是其通常不是尽可能多地保持色域外部的 原始颜色与色域内部的替换颜色之间的相似性的简单问题。人类眼睛W与特定图像中的邻 近颜色有关的方式来感知颜色，因此在色域映射中通常需要考虑图片中存在的其他颜色。 简单的示例可W是包括两种不同灰度的红色一一种红色在图像必须在其中被描述的颜色 空间的色域的外部并且一种红色在该颜色空间的色域的内部一的图像。如果色域外部的红 色仅仅被变换成色域内部的红色，则通过使运两种红色一现在运两种红色在色域内部一彼 此太相似，可w不经意地消除原始的两种红色之间的任何感知差异。在运种情况下，会需要 W如下方式不仅对色域外部的原始红色进行变换而且对色域内部的原始红色进行变换，该 方式使得将运两种颜色都保持在色域内部，但是保持通过人类眼睛感知时的差异。
[00%]通常在由特定RGB标准定义的Ξ色颜色空间或者根据原始RGB数据如YCbCr容易地 得到的颜色空间中执行色域映射。该整体策略的困难是"红色"、"绿色"和"蓝色"是在其内 掩藏人类颜色感知的所有复杂度的感知实体。例如，色域映射通常争取保持色调，但就RGB 而言色调究竟是什么？在此存在固有循环性:色域映射的所有运些方法仅实际上相当于颜 色感知的全部知识。为了克服运些问题，本公开不在RGB的感知颜色空间中操作，而是在描 述实际光谱的物理空间中操作。由于人类感知进化W理解现实世界中的光的行为，并且与 不对现实世界光行为进行任何操作的RGB的某种选择相反，本公开的实施方式模仿光谱的 行为，所W该方法是成功的。
[0027]颜色空间通常是Ξ维的，从而通过Ξ个参数来描述。在2012年12月20日提交的 "Spectral Synthesis for Image Cap1:ure Device Processing(图像捕获装置处理的光 谱分析Γ的PCT专利申请No .PCT/US2012/070837 W及2012年12月20日提交的"Spectral Image Processing(光谱图像处理Γ的PCT专利申请No. PCT/US2012/070855中，描述了颜色 的大致矩形光谱表示的优点，其中每个PCT专利申请的公开的全部内容通过引用被合并到 本文中。借助于示例而并非限制性地，通过遵循在运两个申请中描述的方法，对于利用大致 矩形光谱表示进行的图像处理而言，可W使用变量Ι、λ?和λ!，其中，I是颜色的光谱强度或幅 值，λτ是大致矩形光谱的幅值从0转变成I处的波长，并且，λ!是大致矩形光谱的幅值从I转变 成0处的波长。参考本申请的图1Α，Ι(140)、λ?(150)和λι(155)的含义很明显。
[00%]代替Ι、λτ和λ!，具有大致矩形光谱表示的颜色空间的替选参数组为Ι、λ。和Abw，其 中，I的颜色的光谱强度或幅值的含义与上面相同，λ。是颜色的大致矩形光谱表示的中屯、波 长（因此，确定其色调，例如，澄色、澄黄色、黄色…），并且Abw是颜色的强度非零的波长的带 宽或跨度。参考图14，1(140)八。(156)和人6^160)的含义很明显。
[0029] 可W利用下面的步骤进行从组[I，λ?，