一种基于YCbCr空间模型分层的饱和度调节方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于YCbCr空间模型分层的饱和度调节方法。首先对于某颜色值，若其亮度值大于128，则将其对称到亮度值小于128的空间进行处理，然后计算颜色值所对应的CbCr角度；并根据所在亮度平面的边界形状，判断颜色值所对边界的端点，并计算所在亮度平面上，Cb或Cr可被调节的最饱和值，最后根据设定的目标饱和度系数与Cb或Cr可被调节的最饱和值计算饱和度调节后的颜色值。本发明实现了在不改变颜色值的亮度与色调的前提下，对像素点进行饱和度增强，由于是在颜色模型的有效范围内调节，因此不会出现因过饱和调节而带来的颜色失真，并且会使调节后的图像颜色鲜明。
【专利说明】-种基于YCbCr空间模型分层的饱和度调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像数字化增强【技术领域】，具体涉及一种在保持亮度与色调不变的前 提下，根据对图像YCbCr空间进行的模型分层，对图像饱和度进行调节的图像增强方法。
【背景技术】
[0002] 视障者阅读辅具，可以通过摄像头拍摄外界的图像，然后在显示屏上放大给弱视 者观看。由于摄像头本身图像采集性能、被拍摄对象本身的图像质量、拍摄环境的光照等原 因，有时视障者阅读辅具输出的彩色图像的饱和度偏弱，图像质量并不理想，如果对拍摄的 图像进行图像的饱和度进行增强处理，会给弱视者一个比较好的视觉效果。
[0003] YCbCr颜色空间是便携式视频设备、电视会议DVD、数字电视、HDTV以及其它消费 类视频设备、高质量视频应用、演播室以及专业视频产品的常用格式。例如一些摄像头从底 层传上的数据通常就是YCbCr格式数据。
[0004] 目前比较常用的图像饱和度增强方法是把图像先从YCbCr颜色空间转换到RGB颜 色空间，再从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，然后再进行图像饱和度增强。这种方法的 缺点是颜色空间多次转换，颜色计算的计算量较高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于在保持亮度与色调不变的前提下，直接在YCbCr空间改变图像 的色彩饱和度，提出一种基于YCbCr空间模型分层的饱和度调节方法。
[0006] 对于RGB模型空间的有效像素点，即R、G、B各颜色通道的值均在0至255间的点， 按式（1)转换到YCbCr空间后，RGB颜色模型转换为如图1所示的空间六面体，Y分量的取 值范围为[0,255]，〇3、0的取值范围为[-128，128]，这里￥分量即为亮度分量，〇3、0为 色差信号。不同的Y平面会与六面体的不同边界线段相交。
[0007]
【权利要求】
1. 一种基于YCbCr空间模型分层的饱和度调节方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 对于某颜色值，若其亮度值大于128,则将其对称到亮度值小于128的空间进行处 理，若其亮度值小于或等于128,则直接进入步骤2); 2) 计算颜色值所对应的CbCr角度，并且如果亮度值在（0, 29]进入步骤3 ;如果亮度值 在（29, 76]进入步骤4);如果亮度值在（76, 105]进入步骤5);如果亮度值在（105, 128]进 入步骤6); 3) 计算所在亮度平面的三边形边界，并计算颜色值所对边界的端点； 4) 计算所在亮度平面的四边形边界，并计算颜色值所对边界的端点； 5) 计算所在亮度平面的五边形边界，并计算颜色值所对边界的端点； 6) 计算所在亮度平面的四边形边界，并计算颜色值所对边界的端点； 7) 计算所在亮度平面上，Cb或Cr可被调节的最饱和值； 8) 据设定的目标饱和度系数与Cb或Cr可被调节的最饱和值计算饱和度调节后的颜色 值。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述某颜色值是指从RGB颜色空间依式（1) 转换到YCbCr空间的颜色值，R、G、B的取值范围为[0, 255]，Y的取值范围为[0, 255]，Cb、 Cr的取值范围为[-128,128]，这里Y分量即为亮度分量，Cb、Cr为色差信号；RGB空间的颜 色模型为一立方体，转换后，YCbCr空间的颜色模型为一空间六面体；不同的Y平面会与六 面体的不同边界线段相交；
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)的具体方法为：对于某像素点，其 YCbCr颜色空间的值为（Υρ %，Cri)，依式（2)计算（Y2, Cb2, Cr2):
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)的具体方法为： ?
:做任何饱和度增强处理，算法结束； 否则，?
?衣式⑶计算角度Θ，
这里"Λ"为"并且"； 取θ2 = Θ，如果γ2 e (〇,29]进入步骤3);如果Y2 e (29,76]进入步骤4);如果 Y2 e (76, 105]进入步骤5);如果Y2 e (105, 128]进入步骤6)。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3)的具体步骤为： 3-1) Y = Y2平面会与YCbCr空间模型相交于三条边界线段：GC、GA、GE，依式（4)、（5)、 (6)，计算线段 GC、GA、GE 上的截点（Y2, CbGC，CrGC)、（Y2, CbGA，CrGA)、（Y2, CbGE，CrGE):
3-2)计算（
所对应的角度Θ GC、Θ GA、Θ GE :
3- 3)依式（7)计算颜色点（Y2，Cb2，Cr2)所对应的CbCr平面上边界线的2个端点的坐 标值Cb 3, Cr3, Cb4, Cr4,然后进入步骤7，
这里"V"为"或者"。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4)的具体步骤为： 4- l)Y = Y2平面会与YCbCr空间模型相交于四条边界线段：CB、GA、GE、⑶，依式（8)、 (5)、（6)、（9)计算 CB、GA、GE、CD 上的截点（Y2, CbCB，CrCB)、（Y2, CbGA，CrGA)、（Y2, CbGE，CrGE)、 (Y2, CbCD, CrCD)：
4-2)计算（Y2, CbCB，CrCB)、（Y2, CbGA，CrGA)、（Y2, CbGE，CrGE)、（Y2, CbCD，CrCD)所对应的角度 R R R R ? CBA ? GA^ ? GE^ ? CD :
4- 3)依式（10)计算颜色点（Y2，Cb2，Cr2)所对应的CbCr平面上边界线的2个端点的坐 标值Cb 3, Cr3, Cb4, Cr4,然后进入步骤7，
(10),,
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤5)的具体步骤为： 5- l)Y = Y2平面会与YCbCr空间模型相交于五条边界线段：CB、BA、AF、GE、CD，依式（8)、 (11)、（12)、（6)、（9)计算线段 CB、BA、AF、GE、CD 上的截点（Y2, CbCB，CrCB)、（Y2, CbBA，CrBA)、 (Y2, CbAF, CrAF), (Y2, CbGE, CrGE), (Y2, CbCD, CrCD)：
5_2)计算
所对应的角度 Θ CB、θ BA、Θ AF、Θ eE、Θ CD :
5- 3)依式（13)计算颜色点（Y2，Cb2，Cr2)所对应的CbCr平面上边界线的2个端点的坐 标值Cb 3, Cr3, Cb4, Cr4，然后进入步骤7)，
(13) 〇
8. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤6)的具体步骤为： 6- 1)Υ = ￥2平面会与YCbCr空间模型相交于四条边界线段：BH、AF、GE、⑶，依式 (14) 、（I2)、⑶、⑶计算线段 BH、AF、GE、CD 上的截点（Y2, CbBH，CrBH)、（Y2, CbAF，CrAF)、 (Y2, CbGE, CrGE), (Y2, CbCD, CrCD)：
6-2)计算（Y2, CbBH，CrBH)、（Y2, CbAF，CrAF)、（Y2, CbGE，CrGE)、（Y2, CbCD，CrCD)所对应的角度 R R R R ? ΒΗΛ ? AF^ ? GE^ ? CD :
6-3)依式（15)计算颜色点（Y2，Cb2，Cr2)所对应的CbCr平面上边界线的2个端点的坐 标值Cb3, Cr3, Cb4, Cr4，然后进入步骤7)，
(卜）
9. 如权利要求5?8中任一项所述的方法，其特征在于，步骤7)的具体方法为：依式 (16)计算像素点饱和度调节的最饱和色差值Cbmax或Crmax :
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤8)的具体方法为：依式（17)计算饱 和度调整结果（Y5, Cb5, Cr5):
其中为目标饱和度系数，范围[0%, 100% ],值越大，颜色越发饱和,用户可根据实 际情况设定。
【文档编号】H04N9/64GK104104932SQ201410268527
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】童立靖, 彭泉铫 申请人:北方工业大学