专利名称：色相分割系统及其分割方法
技术领域：
本发明有关于一种色彩处理方法及系统，特别是有关于一种色相分割系统及其分割方法(HUE SEGMENTATION SYSTEM AND METHODTHEREOF)，以决定影像装置的色域(color gamut)范围。
背景技术：
现有技术中，为了建构影像装置的色域范围，通常需要处理色彩空间(color space)中360度的每一个色相角度(hue angle)。如图1所示，现有的色相分割示意图。当建构色域范围100时，在色彩空间(例如CIE L*a*b*)利用每一个色相角度102来找出色域边界(gamut boundary)104，以360个色相分页(hue page)形成色域范围100。其中不同的色相角度102表示不同的颜色，不同的彩度(chroma)表示该颜色的鲜艳程度，即其色彩饱和度。
当以360度色相角度102形成色相分页之后，对每一色相角度中所包含的颜色进行对应(mapping)以及运算。由于该运算过程在不同色彩空间转换时以复杂的转换矩阵来作运算，因此其复杂程度相当高，而且耗用大量的计算时间。此外，在计算影像数据时需要储存运算的数据，当其运算越复杂且时间越长，所需提供的存储器储存空间也越大，提高影像装置的成本。
因此需要发展一种新颖的色相分割方法，以解决上述大量复杂运算以及耗用计算时间的问题。
发明内容
本发明的一目的提供一种色相分割系统及其分割方法，以较少的数据建构色域(color gamut)范围，简化计算的复杂度及其耗用的存储器。
本发明另一目的提供一种色相分割系统及其分割方法，在运算色相角度来决定色域范围时，节省其运算的时间。
根据上述目的，本发明提出一种色相分割系统及其分割方法，该色相分割系统主要包含色相区段产生模块、区段面积计算模块、区段面积差异计算模块、比较单元以及附加色相区段产生模块。色相分割方法主要包括下列步骤色相区段产生模块依据输入的复数个基本颜色的色彩数据计算色域的复数个色相角度以及对应于每一色相角度的最大彩度值(chroma)，以产生该色域中复数个色相区段。以360个色相角度形成的色域范围定义为参考色域；以360个色相角度形成的区段定义为参考色相区段，每一色相区段依其包含的色相角度可以找出其相对应的参考色相区段。在一实施例中，参考色域的总面积为360个色相区段的面积总和，每一参考色相区段的面积等于两个色相角度范围之间对应的色相区段的三角形面积和。
区段面积计算模块计算每一色相区段的面积及所有色相区段的总面积，然后将每一色相区段的面积以及这些色相区段总面积的计算结果输入至区段面积差异计算模块。
该区段面积差异计算模块分别计算每一色相区段与其对应的参考色相区段两者的面积差值，然后记录该面积差值，并且将累计的总面积差值输入至比较单元。
该比较单元依据一精确度设定值，比较区段面积差异计算模块计算所得的色相区段的总面积差值。当该总面积差值大于该精确度设定值，则利用附加色相区段产生模块从区段面积差异计算模块记录的每一色相区段与对应的参考色相区段两者的面积差值中，选出面积差值最大的色相区段，并且在该面积差值最大的色相区段中寻找最大彩度值或是最小彩度值作为一顶点，以进一步分割该色相区段，以形成复数个附加色相区段来取代色相区段。
接着重复执行区段面积计算模块、区段面积差异计算模块、比较单元以及附加色相区段产生模块，直到色相区段总面积的差值小于该精确度设定值。即使得上述的色相区段以及附加色相区段的面积总和趋近于由参考色相区段组成的色域面积。
另一实施例中，本发明也可同时在一部分或是全部的色相区段中寻找复数顶点，形成更多的附加色相区段，以取代色相区段。然后重复执行区段面积计算模块、区段面积差异计算模块、比较单元以及附加色相区段产生模块，直到色相区段总面积的差值小于该精确度设定值。
本发明提供一种有效率的色相分割方法，改善现有技术中使用360度色相角度的方法，以使用较少的色相分页，达到影像装置所需要的精度的色域范围，以简化形成该色域范围的运算过程并且减少耗用的计算时间。本发明也能节省存储器的使用量。
图1表示现有的色相分割示意图。
图2表示依据本发明实施例中色相分割系统的示意图。
图3表示依据本发明图2的色相分割系统执行色相分割方法的流程图。
图4表示依据本发明实施例中色域范围内具有复数个色相区段及附加色相区段的示意图。
图5A、图5B表示依据本发明图4第一实施例中一色相区段及其附加色相区段的详细视图。
图5C表示依据本发明图4第二实施例中一色相区段及其附加色相区段的详细视图。
主要组件符号说明100色域范围102色相角度104色域边界200色相区段产生模块202区段面积计算模块204区段面积差异计算模块206比较单元
208附加色相区段产生模块 400色域范围400a参考色域 400b6个顶点围成的色域400c12个顶点围成的色域 402a～402f色相角度404a～404f色相区段 406a～406f参考色相区段408a1、408a2、408b1、408b2附加色相区段408c1、408c2、408d1、408d2附加色相区段408e1、408e2、408f1、408f2附加色相区段具体实施方式
参考图2，其表示依据本发明一实施例中色相分割系统的示意图。该色相分割系统适用于影像系统，例如液晶显示器、打印机、扫瞄器、数字相机以及其它的影像产生装置，该色相分割系统主要包含色相区段产生模块200、区段面积计算模块202、区段面积差异计算模块204、比较单元206以及附加色相区段产生模块208。
色相区段产生模块200由输入的基本颜色的色彩数据计算一色域的复数个基本色相角度(hue angle)以及对应于每一基本色相角度的最大彩度值(chroma)，以产生该色域中复数个色相区段(hue segments)。为便于说明起见，以360个色相角度形成的区段定义为参考色相区段，每一色相区段依其包含的色相角度可以找出其对应的参考色相区段，将于后详细说明。熟习此项技术者应注意的是，除了产生基本颜色对应的基本色相区段之外，色相区段产生模块200也可由任意颜色的色彩数据来产生任意数量的色相区段。
区段面积计算模块202计算每一色相区段的面积及所有色相区段的总面积，然后将计算结果输入区段面积差异计算模块204。
该区段面积差异计算模块204分别计算及记录每一色相区段与对应的参考色相区段的面积差值，并将累计的总面积差值输入比较单元206。
该比较单元206依据一精确度设定值，比较区段面积差异计算模块204计算所得的色相区段总面积的差值，若此差值大于该精确度设定值，则执行附加色相区段产生模块208。
附加色相区段产生模块208从区段面积差异计算模块204记录的每一色相区段与对应的参考色相区段的面积差值中，选出差值最大的色相区段。在该色相区段中寻找一适当的彩度值(chroma)作为一顶点，该彩度值例如是最大彩度值或是最小彩度值，以进一步分割该色相区段形成复数个附加色相区段来取代该色相区段。
区段面积计算模块202连接于该附加色相区段产生模块208，计算分割色相区段之后新产生的复数个附加色相区段的面积及重新计算所有色相区段的总面积，将计算结果输入区段面积差异计算模块204。该区段面积差异计算模块204分别计算及记录分割后新产生的复数个附加色相区段与对应的参考色相区段的面积差值，并将重新累计的总面积差值输入比较单元206。比较单元206依据一精确度设定值，比较区段面积差异计算模块204计算所得的色相区段总面积差值，若此差值大于该精确度设定值，则重复执行上述附加色相区段产生模块208、区段面积计算模块202、区段面积差异计算模块204及比较单元206的处理流程，直到色相区段总面积的差值小于该精确度设定值。
本发明的色相分割方法可用在任何表示色度-饱和度-亮度的色彩空间(color space)，例如CIE L*a*b*或LCh等色彩空间中。其中，CIE L*a*b*色彩空间是由亮度坐标L*和两个色度坐标组成坐标a*(从绿色到红色)和坐标b*(从蓝色到黄色)。LCh色彩空间为亮度(L)坐标、彩度(chroma，C)坐标以及色相角度(h)组成。
请参考图3及图4并配合参考图2，图3表示依据本发明图2的色相分割系统执行色相分割方法的流程图。图4表示依据本发明实施例中色域400范围内具有复数个色相区段及附加色相区段的示意图，横坐标a*表示从绿色到红色的坐标值，纵坐标b*表示从蓝色到黄色的坐标值。在一实施例中，色域400a为包含原点O在内，以360个色相角所围成的参考色域；色域400b为以R、Y、G、C、B及M等6个顶点所围成的色域；色域400c为例如以R、Pf、Y、Pb、G、Pd、C、Pc、B、Pe、M及Pa等12个顶点所围成的色域。在图3中，执行色相分割方法的步骤如下所述在步骤S300中，色相区段产生模块200依据输入的复数个基本颜色(basic colors)的色彩数据计算色域400b的复数个色相角度(402a～402f)以及对应于每一色相角度(402a～402f)的最大彩度值(chroma)，以产生该色域400b中复数个色相区段(404a～404f)，404a为三角形MOR、404b为三角形ROY、404c为三角形YOG、404d为三角形GOC、404e为三角形COB、404f为三角形BOM，如图4所示。在一实施例中，基本颜色例如是红色-绿色-蓝色(red-green-blue，RGB)以及青蓝-洋红-黄(cyan-magenta-yellow，CMY)。应注意的是，上述色相区段(404a～404f)的个数并不限定于6个，也可为任意数量的色相区段，例如12个色相区段。
在步骤S302中，区段面积计算模块202计算每一色相区段(404a～404f)的面积及所有色相区段(404a～404f)的总面积，然后将每一色相区段(404a～404f)的面积以及这些色相区段(404a～404f)总面积的计算结果输入至区段面积差异计算模块204。
在步骤S304中，该区段面积差异计算模块204分别计算每一色相区段(404a～404f)与其对应的参考色相区段(406a～406f)两者的面积差值，然后记录该面积差值，并且将累计的总面积差值输入至比较单元206。
在步骤S306中，该比较单元206依据一精确度设定值，比较区段面积差异计算模块204计算所得的色相区段(404a～404f)的总面积差值。当该总面积差值大于该精确度设定值，则利用附加色相区段产生模块208执行步骤S308。
在步骤S308中，附加色相区段产生模块208从区段面积差异计算模块204记录的每一色相区段(404a～404f)与对应的参考色相区段(406a～406f)两者的面积差值中，选出面积差值最大的色相区段，例如是色相区段404d，并且在该面积差值最大的色相区段404d中寻找最大彩度值或是最小彩度值作为一顶点Pd，以进一步分割该色相区段404d，以形成复数个附加色相区段(408d1、408d2)来取代色相区段404d，其中附加色相区段408d1为三角形GOPd、附加色相区段408d2为三角形PdOC。
接着返回步骤S302，利用区段面积计算模块202及区段面积差异计算模块204计算新产生的附加色相区段(408d1、408d2)的面积及其与对应的参考色相区段的面积差异。将色相区段(404a、404b、404c、404e、404f)以及附加色相区段(408d1、408d2)的总面积差异输入比较单元206，以检查其总面积的差值是否小于该精确度设定值。若该总面积差值仍大于该精确度设定值，则重复执行步骤S308、S302、S304及S306，直到所有色相区段(408a1、408a2、408b1、408b2、408c1、408c2、408d1、408d2、408e1、408e2、408f1、408f2)所组成的色域400c的面积总和趋近于由参考色相区段(406a～406f)组成的色域400a的面积。
另一实施例中，本发明也可同时在一部分或是全部的色相区段(404a～404f)中寻找复数顶点(Pa～Pf)，形成更多的附加色相区段(408a1、408a2、408b1、408b2、408c1、408c2、408d1、408d2、408e1、408e2、408f1、408f2)，以取代色相区段(404a～404f)。然后返回步骤S302，利用区段面积计算模块202、区段面积差异计算模块204、比较单元206以及附加色相区段产生模块208重复执行步骤S302、S304、S306以及S308，直到色相区段(404a～404f)总面积的差值小于该精确度设定值。
根据上述，本发明计算色域400的色相角度(402a～402f)以及利用对应于每一色相角度(402a～402f)的最大彩度值(chroma)，以在该色域400中产生复数个色相区段(404a～404f)。然后进一步计算每一色相区段(404a～404f)与对应的参考色相区段(406a～406f)两者的面积差值，选出面积差值最大的色相区段，并且在该色相区段中寻找顶点，以分割该色相区段形成附加色相区段，使所有色相区段(408a1～408f2)的总面积趋近于所有参考色相区段(406a～406f)的面积，即趋近于色域400范围的面积。本发明的特点在于色相区段的数目远小于现有以360度色相角度所分割的区段数目，故可由简单的计算方式，例如内插法，以计算色相区段内的色彩数据，有效降低运算的复杂度以及计算时间。
请参考图2以及图5A、图5B，图5A、图5B表示依据本发明图4第一实施例中一色相区段及其附加色相区段的详细视图。在图5A的实施例中，例如色相角度402c以及色相角度402d分别是136度(对应基本色绿色)以及195度(对应基本色青蓝色)，且色相角度402c、色相角度402d以及GC线段所围成的三角形区域形成色相区段404d，色相角度402c、色相角度402d以及GC曲线所围成的区域形成参考色相区段406d。区段面积计算模块202计算色相区段404d的面积，而区段面积差异计算模块204计算及记录色相区段404d与其对应的参考色相区段406d两者的面积差值。当所有色相区段的总面积差值大于该精确度设定值，且色相区段404d为面积差值最大的区段时，附加色相区段产生模块208寻找GC曲线上一最大彩度值(chroma)作为顶点Pd，以进一步分割该色相区段404d形成附加色相区段408d1以及408d2，即射线OPd分割该色相区段404d。在一实施例中，利用区段面积计算模块202计算附加色相区段408d1以及408d2的面积，以检查新产生的附加色相区段408d1以及408d2的面积和是否趋近于对应GC曲线形成的参考色相区段406d的面积。
同样地，在图5B的实施例中，色相角度402a、色相角度402b以及RY线段所围成的三角形区域形成色相区段404b，色相角度402a、色相角度402b以及RY曲线所围成的区域形成参考色相区段406b。区段面积计算模块202计算色相区段404b的面积。当所有色相区段的总面积差值大于该精确度设定值，且色相区段404b为面积差值最大的区段时，附加色相区段产生模块208寻找RY曲线上一最小彩度值(chroma)作为顶点Pb，以进一步分割该色相区段404b形成附加色相区段408b1以及408b2，即射线OPb分割该色相区段404b。在一实施例中，利用区段面积计算模块202计算附加色相区段408b1以及408b2的面积，以检查新产生的新产生的附加色相区段408b1以及408b2的面积和是否趋近于对应RY曲线形成的参考色相区段406b的面积。
图5C表示依据本发明图4第二实施例中一色相区段及其附加色相区段的详细视图。本发明的色相分割方法并不受限于在一色相区段寻找一个顶点，也可寻找两个或是两个以上的顶点，例如P1以及P2，将OCP1、OP1P2以及OP2G等三个色相区段的面积作加总，使该加总面积趋近于GC曲线形成的参考色相区段406d的面积。
本发明提供一种有效率的色相分割方法，改善现有技术中使用360度色相角度的方法，以使用较少的色相分页，达到影像装置所需要的精度的色域范围，以简化形成该色域范围的运算过程并且减少耗用的计算时间。本发明也能节省存储器的使用量。
虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种色相分割方法，其特征在于，所述方法包含(a)依据一色域中复数个颜色的色彩数据，以产生复数个色相区段；(b)计算所述色相区段的总面积；(c)计算所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值；(d)比较所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值与一精确度设定值；(e)当所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值大于所述精确度设定值，在至少一色相区段寻找至少一顶点，以由所述顶点分割所述色相区段，以于所述色相区段形成复数附加色相区段；以及(f)重复执行步骤(b)、(c)、(d)以及(e)，并且计算所述附加色相区段的面积，使所述附加色相区段与所述色相区段的总面积相较于所述色域的总面积两者的差值小于所述精确度设定值。
2.如权利要求1所述的色相分割方法，其特征在于，所述色域由复数参考色相区段组成，依据每一所述色相区段包含的色相角度找出对应的每一所述参考色相区段。
3.如权利要求2所述的色相分割方法，其特征在于，所述色域的总面积为360个色相区段的面积总和，每一所述参考色相区段的面积等于一部分的所述360个色相区段的面积。
4.如权利要求2所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含在步骤(a)之后，计算每一所述色相区段的面积。
5.如权利要求4所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含计算每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
6.如权利要求5所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含记录每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
7.如权利要求6所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含累计每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值，以产生所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值。
8.如权利要求7所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含在步骤(c)之后，依据所述色相区段与相对应的所述参考色相区段两者的面积差值，选取所述面积差值中最大的一色相区段。
9.如权利要求1所述的色相分割方法，其特征在于，在步骤(d)中，还包含在所述色相区段寻找复数个顶点，以由所述顶点分割所述色相区段，形成复数附加色相区段。
10.如权利要求1所述的色相分割方法，其特征在于，依据所述色域中所述颜色的色彩数据以产生所述色相区段的步骤中，还包含检测每一所述颜色的色相角度以及对应于每一所述色相角度的最大彩度值。
11.如权利要求10所述的色相分割方法，其特征在于，所述顶点具有最小彩度值或是最大彩度值。
12.如权利要求1所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法包含利用所述色彩数据计算所述色域的复数个基本色相角度以及对应于每一基本色相角度的最大彩度值，以产生所述色相区段。
13.一种色相分割方法，其特征在于，所述方法将一色域分割成复数个色相区段，在至少一色相区段寻找至少一顶点，以由所述顶点分割所述色相区段，以在所述色相区段形成复数附加色相区段，使所述附加色相区段与所述色相区段的总面积相较于所述色域的总面积两者的差值小于一精确度设定值。
14.如权利要求13所述的色相分割方法，其特征在于，所述色域由复数参考色相区段组成，依据每一所述色相区段包含的色相角度找出对应的每一所述参考色相区段。
15.如权利要求14所述的色相分割方法，其特征在于，所述色域的总面积为360个色相区段的面积总和，每一所述参考色相区段的面积等于一部分的所述360个色相区段的面积。
16.如权利要求14所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含计算每一所述色相区段的面积。
17.如权利要求16所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含计算每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
18.如权利要求17所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含记录每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
19.如权利要求18所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含累计每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值，以产生所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值。
20.如权利要求19所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含依据所述色相区段与相对应的所述参考色相区段两者的面积差值，选取所述面积差值中最大的一色相区段。
21.如权利要求13所述的色相分割方法，其特征在于，所述方法还包含在所述色相区段寻找复数个顶点，以由所述顶点分割所述色相区段，形成复数附加色相区段。
22.一种色相分割系统，其特征在于，所述系统包含一色相区段产生模块，其依据一色域中复数颜色的色彩数据，用以产生复数个色相区段；一区段面积计算模块，其连接于所述色相区段产生模块，用以计算所述色相区段的总面积；一区段面积差异计算模块，其连接于所述区段面积计算模块，用以计算所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值；一比较单元，其用以比较来自于所述区段面积差异计算模块的所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值与一精确度设定值；以及一附加色相区段产生模块，其分别连接于所述区段面积计算模块、所述区段面积差异计算模块以及所述比较单元，其中当所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值大于所述精确度设定值，所述附加色相区段产生模块在至少一色相区段寻找至少一顶点，以由所述顶点分割所述色相区段，以在所述色相区段形成复数附加色相区段；其中，由所述区段面积计算模块计算所述附加色相区段的面积，并且利用所述区段面积计算模块、所述区段面积差异计算模块、所述比较单元以及所述附加色相区段产生模块处理所述附加色相区段，使所述附加色相区段与所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值小于所述精确度设定值。
23.如权利要求22所述的色相分割系统，其特征在于，所述色域由复数参考色相区段组成，依据每一所述色相区段包含的色相角度找出对应的每一所述参考色相区段。
24.如权利要求23所述的色相分割系统，其特征在于，所述色域的总面积为360个色相区段的面积总和，每一所述参考色相区段的面积等于一部分的所述360个色相区段的面积。
25.如权利要求23所述的色相分割系统，其特征在于，所述区段面积计算模块计算每一所述色相区段的面积。
26.如权利要求25所述的色相分割系统，其特征在于，所述区段面积差异计算模块计算每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
27.如权利要求26所述的色相分割系统，其特征在于，所述区段面积差异计算模块记录每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值。
28.如权利要求27所述的色相分割系统，其特征在于，所述区段面积差异计算模块累计每一色相区段与相对应的每一所述参考色相区段两者的面积差值，以产生所述色相区段的总面积与所述色域的总面积两者的差值。
29.如权利要求28所述的色相分割系统，其特征在于，所述区段面积差异计算模块依据所述色相区段与相对应的所述参考色相区段两者的面积差值，选取所述面积差值中最大的一色相区段。
30.如权利要求22所述的色相分割系统，其特征在于，所述顶点具有最小彩度值或是最大彩度值。
31.如权利要求22所述的色相分割系统，其特征在于，所述色相区段产生模块利用所述色彩数据计算所述色域的复数个基本色相角度以及对应于每一基本色相角度的最大彩度值，以产生所述色相区段。
全文摘要
一种色相分割系统及其分割方法，适用于影像装置，该分割方法主要包括下列步骤依据色域中复数个颜色的色彩数据，产生复数个色相区段。接着计算色相区段的总面积与该色域的总面积两者的面积差值。若该差值大于一精确度设定值，则在色相区段中寻找适当顶点，以分割基本色相区段，形成附加色相区段，重复以上的步骤直到色相区段与附加色相区段的总面积与该色域的总面积两者的差值小于该精确度设定值。本发明可使用较少的色相区段来代表影像装置的色域以进行色彩处理，简化计算次数及存储器容量。
文档编号H04N1/46GK101031024SQ20071009640
公开日2007年9月5日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者汪德美, 陈鸿兴 申请人:友达光电股份有限公司