专利名称：色度和饱和度的自动调整方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理，具体地说涉及数字图像和视频信号的调节处理。
背景技术：
通常视频信号的颜色都可用基于笛卡尔坐标的RGB三维空间表示， 红(R),绿(G)，蓝色(B)三基色的组合可构成任意颜色。不透明 物体的颜色依赖于它所反射光的波长；例如，红色物体显示红色是由 于它只反射产生红光的波段；当不透明物体反射所有波段时，该物体 是白色；相反当该物体吸收所有波段则表现为黑色。然而由于信号带 宽的需求，现实中视频信号RGB表示法并不十分有效。在标清SD和高 清HD电视系统里，视频信号通常表示为数字分量形式(YCbCr) 。 YCBCR 分别代表亮度分量(Y)和两个色度分量(CBCJ 。亮度分量包含视频 的亮度信息，色度分量包含视频的颜色信息，数字分量值(Y，CB，CR) 与(R, G， B )相互均可通过函数表示式进行转换以便于显示设备的显示。 为了描述颜色的特征，通常使用色度，饱和度和强度特性，色度代表 其颜色属性，饱和度给出了纯色被白光稀释的程度，强度代表该单色 图像的亮度。
对于电视和图像显示，通常需要将来自源视频的信号进行色度和饱 和度的调整，或对经过对比度调整的视频信号进行基于色度的饱和度 的补偿。 一种传统的调节方法需要将YCBCR的坐标空间进行固定角度的 旋转后得到新的坐标系统YIQ，然后针对调整区域进行调整。该方法需 要在新坐标中对需要调整区域进行扇形划分，极大增加硬件成本且实 现较困难，不适合应用在电视芯片设计当中。
发明内容
本发明的目的在于提供能够克服以上问题的调整方法和装置。 根据本发明的第一方面，提供一种色度和饱和度的自动调整方法，
4包括下列步骤基于视频信号的Y、 Cb和Ck但，计算每个像素点的色度 值和饱和度值；基于所述色度值查找包括不同色度权重函数的色度-饱 和度变化对照表，得到饱和度变化值，并且将增益参数和饱和度变化 值相乘，得到基于色度调整的权重值；将最后得到的色度调整的权重
值与值CB,CK分别相乘，得到调整后的Cb，Ck但，以便输出给显示设备进
4亍显示。
根据本发明的第二方面，提供一种自动色度和饱和度调整装置，它 包括色度和饱和度产生模块，基于视频信号的Y、 CB和Ca值，计算色 度值和饱和度值；色度权重值产生模块，基于所述色度值查找包括不 同色度权重函数的色度-饱和度变化对照表，得到饱和度变化值，并且 将增益参数和饱和度变化值相乘，得到基于色度调整的权重值；色度 饱和度调整模块，将得到的色度调整的权重值与色度分量CB， Ck分別相 乘，得到调整后的Cb，Cr但，以便输出给显示设备进行显示。 本发明还适用于RGB视频信号的色度和饱和度自动调整。 本发明采用增益调整算法针对任意颜色的饱和度进行任意程度调 节，实现方法有效且灵活，提高数字视频图像的质量，满足用户对于 视频质量的不同要求。
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，附图中..
图1为自动色度和饱和度调整装置的结构示意图2为自动色度和饱和度调整的流程图3为YCB"色度空间；
图4为基于色度的饱和度变化规律图。
具体实施例方式
图1为根据本发明的一个实施例的自动色度和饱和度调整装置。如 图l所示，该装置包括亮度增益产生模块，色度和饱和度产生模块， 色度权重值产生模块与色度饱和度调整模块。
亮度增益产生模块用于对经过对比度调节后的亮度调节。经过对比 度调节后的视频信号，如果没有进行色彩饱和度补偿，就会导致图像看起来像被"漂白"或"过暗"。亮度增益产生模块通过对源视频信 号与对比度增强后的视频信号进行比较，计算出其亮度增强因子，以 便对图像进行亮度调节。然而对于无需对比度调整的模块，可以将亮 度增益因子设置为1。由于受到亮度最大值的限制，若亮度增益值大于
亮度增益最大值，则选用最大亮度增益值；若小于亮度增益最大值， 则选用当前的增益值。
色度和饱和度产生模块用于视频信号从RGB空间转化为YCA空间 后，将CB，Cx分量的色度和饱和度计算出来，色度代表该视频的颜色范 围，饱和度代表该视频的色度丰富程度。通过该模块，能确定需要调 整的颜色范围以及饱和度调整后图像的饱和度变化值，饱和度变化值 可以供后帧图像处理参考用。
在色度权重值产生模块中，通过不同颜色饱和度的变换规律，产生 色度权重函数，进而产生色度权重值。预先选取0度，品红(61度)， 红色(103度)，黄色(167度)，绿色(241度)，青绿色(283度)， 蓝色(247度)，360度颜色和饱和度变化比例规律，根据基于色度的 饱和度变化规律产生色度权重函数(即，色度-饱和度变化)的查找表。 色度权重值产生模块基于之前确定的色度，可以查表得到对应的色度 权重函数；然后通过增益参数、色度权重函数和亮度增益因子产生色 度调整用的权重值；该其权重值的最大值由最大权重限制模块限制， 如果大于最大权重值，则选用最大权重值，如果小于最大权重值，则 使用当前权重值。
色度饱和度调整模块将最后得到的色度权重值与色度分量Cb，"分 别相乘，得到调整后的Cb，Cr分量，以便由YCBCK分量转化为RGB分量， 输出给显示设备进行显示。
图2为本发明的一个实施例的调整流程图。
首先，输入经过对比度调整后的源视频信号并且进行緩沖。然后， 针对经过对比度调整后的视频信号，计算其亮度变化增益，亮度增益 因子Y-gain-整幅视频图像对比度调整后的平均亮度值(aver-y-aft)/ 调整前的平均亮度值(aver-y-before)。由于YCBCR中亮度分量Y的取 值范围是例如16一235，所以最大亮度调整因子Y_max_gain=107/max (abs(y-128))。当计算出的亮度增益因子大于最大亮度调整因子, 则选用最大亮度调整因子Y-max-gain;当小于最大调整因子，则选用计算值Y —gain。
接下来，将视频信号利用RGB与YCBCR的转换公式，将视频信号从 RGB空间转化为KbCr分量形式，
Y=0. 299*R+0. 587*G+0.114*B
CB=-0. 172*R-0. 339*G+0. 511*B+128
CR=0. 511*R-0. 428*G—0. 083*B+128。
基于Y、 Cb和Ck但，按照公式他e^-"tan("/c6) Sw"m"'。" = P =去62 + cr2计算出色度值Hue和饱和度值Saturation,其中 cr=CR-128, cb=CB-128。由于Cb，"分量的取值范围为例如16—240,值 128代表Cb, G分量的零色度值。所以在进行计算时先将源视频色度分 量佳Cb, Ck咸去128,色度最大值为112。按照cb， cr的符号确定色 度所处的位置，若cb为正，cr为正，色度区域在第一象限；若cb为 正，cr为负，色度区域在第二象限；若cb为负，cr为负，色度区域 在第三象限；若cb为负，cr为正，色度区域在第四象限。并根据所处 的象限位置大致确定图像所属色度范围的区域。图3为YCBCa色度空间。
基于源视频信号的色度查找色度-饱和度变化对照表，得到饱和度 变化值。通过分析随着色度变化饱和度的变换规律，选取0度，品红 (61度)，红色(103度)，黄色(167度)，绿色(241度)，青绿色(283 度)，蓝色(247度)，360度，这8个点典型颜色的色度(可以取更 多色度点，点越多越逼近)，分析随着色度变化饱和度的变换规律， 根据相邻两个色度点(xl， yl)和(x2， y2 )计算函数表达式丄"L^妙"， 该表达式可作为不同色度权重函数的查找表。图4为基于色度的饱和 度变化规律示意图。根据源视频信号的色度范围查找色度-饱和度变化 对照表，基于和色度对应的色度权重函数，获得饱和度变化值。
定义用户可配置的增益参数weight—gain。该参数可以根据本幅图 像饱和度调整前的平均饱和度和上 一整幅图像饱和度调整后的平均饱 和度之t匕ratio进4亍i周节。若aver —satu —bef>aver —satu一af t，贝'J t匕值 ratio=abs (aver — satu—aft/aver —satu-bef), 若 aver—satu-bef<aver—satu—aft, 则
ratio=abs (aver —satu—bef/aver — satu—af t) 。 weight-gain的可调范 围在比值ratio值为中心的±0. 5附近。若增加要调整像素的饱和度， 则向正的方向调节weight-gain的大小；若减小要调整像素的饱和度，则向负的方向调节weight —gain的大小。
将增益参数与权重函数相乘，得到基于色度的权重值。在一个例子 中，基于色度的权重值
Weight_hue=gainl+ (weight —gain* (Lut—weight-gainl))。该权重值与 亮度增强因子相乘，得到基于色度调整的权重值。在一个例子中， cs — gain—fnal= gain2+(Weight-hue*(Y-gain)-gain2 ) ) (1)。 式中gainl参数由对应权重函数最大值确定。gain2参数由Y-gain 值确定。
当无亮度变化的饱和度调节
cs — gain—fnal= gain2+(Weight—hue*(Y — gain)-l)， (2) 其中，Y-gain的值为1。
对得到的色度调整权重值进行限幅，由于色度的最大值为例如 112，所以最大色度调整权重值
cs-max_gain=112/max(abs (cb-128)， abs (cr-128))。当计算得到的色 度权重值cs — gain—fnal大于最大权重值，贝'J选用cs-max-gain，当小于 最大权重值，则仍选用cs —gain一fnal。
将最后得到的色度权重值与原始色度分量CB， Ck分別相乘，得到调 整后的Cb,Ck分量。通过调整后的Cb，Ck分量，可以计算出饱和度，得到 饱和度的变化。
最后得到的Cb,Cr分量加上128，再经过最大值255和最小值0限 幅后，按照转换式，
R=Y+1. 371*(CR-128)
G--O. 336 (CR-12)+Y-0. 698 (CR-128)
B=l. 732*(CB-128)+Y
将YCBCR转化为RGB分量，输出给显示设备进行显示。
显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为
偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改
变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。
权利要求
1.一种色度和饱和度的自动调整方法，包括下列步骤基于视频信号的Y、CB和CR值，计算每个像素点的色度值和饱和度值；基于所述色度值查找包括不同色度权重函数的色度-饱和度变化对照表，得到饱和度变化值，并且将增益参数和饱和度变化值相乘，得到基于色度调整的权重值；将最后得到的色度调整的权重值与值CB，CR分别相乘，得到调整后的CB，CR值；以便输出给显示设备进行显示。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述方法包括当计算出 的亮度增益因子大于最大亮度调整因子时，选用最大亮度调整因子的 步骤。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于色度-饱和度变化对照表 是通过选取0度，品红61度，红色103度，黄色167度，绿色241度， 青绿色283度，蓝色247度和360度这8个点典型颜色的色度，分析 随着色度变化饱和度的变换规律而得到的。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于包括根据整幅图像调整 前的平均饱和度和调整后的平均饱和度之比调节增益参数。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于包括对得到的色度调整 的权重值进行限幅的步骤。
6. 如权利要求1所述的方法，包括将视频信号从RGB空间转化 为YCbCk植；还包括将调整后的YCBCa值转化为RGB值的步骤。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述将增益参数和饱和度变化 值相乘得到基于色度调整的权重值的步骤包括将增益参数、饱和度变 化值与亮度增强因子相乘，得到基于色度调整的权重值。
8. —种自动色度和饱和度调整装置，包括色度和饱和度产生模块，基于视频信号的Y、 Cb和Cr植，计算色度 值和饱和度值；色度权重值产生模块，基于所述色度值查找包括不同色度权重函数 的色度-饱和度变化对照表，得到饱和度变化值，并且将增益参数和饱 和度变化值相乘，得到基于色度调整的权重值；色度饱和度调整模块，将得到的色度调整的权重值与色度分量 Cb，Ck分別相乘，得到调整后的CB，"值，以便输出给显示设备进行显示。
9. 如权利要求8所述的装置，其中色度和饱和度产生模块将视频 信号从RGB空间转化为YCbCr但；色度饱和度调整模块将调整后的YCBCR 值转化为RGB值。
10. 如权利要求8所述的装置，其中包括亮度增益产生模块，用于 产生亮度增益因子；所述色度权重值产生模块包括将增益参数、饱和 度变化值与亮度增强因
全文摘要
本发明提供一种色度和饱和度的自动调整方法和装置。所述方法包括下列步骤基于视频信号的Y、C<sub>B</sub>和C<sub>R</sub>值，计算每个像素点的色度值和饱和度值；基于所述色度值查找包括不同色度权重函数的色度-饱和度变化对照表，得到饱和度变化值，并且将增益参数和饱和度变化值相乘，得到基于色度调整的权重值；将最后得到的色度调整的权重值与值C<sub>B</sub>，C<sub>R</sub>分别相乘，得到调整后的C<sub>B</sub>，C<sub>R</sub>值，以便输出给显示设备进行显示。本发明采用增益调整算法针对任意颜色的饱和度进行任意程度调节，实现方法有效且灵活，提高数字视频图像的质量，满足用户对于视频质量的不同要求。
文档编号H04N9/64GK101621702SQ20091009002
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者璐 李 申请人:北京海尔集成电路设计有限公司