色调调节装置转让专利
申请号 : CN200610108222.0
文献号 : CN100593958C
文献日 : 2010-03-10
发明人 : 许凯翔 , 单益嘉 , 蔡璨鸿 , 高旭佳
申请人 : 帆宣系统科技股份有限公司
摘要 :
本发明揭露一种色调调节装置，当使用者欲调节某一色轴所包含的色调时，不同的色调角会被以不同的旋转角度旋转。藉此，调节后颜色不会产生断差或不该有的轮廓，亦即图像画面较为平顺。调节后的图像品质亦可因而提升。
权利要求 :
1.一种色调调节装置，在一显示系统输入一图像信号，该图像信号由N 个像素所组成，N为一自然数，该图像信号的每一该N个像素被转换为包含一 第一颜色分量以及一第二颜色分量，该色调调节装置用以在该显示系统中， 调节该图像信号中的第i个像素的一色调角，i为1至N范围中的一整数指标， 该色调角经由该第一颜色分量以及该第二颜色分量转换而得，该色调调节装 置包含：一第一存储单元，存储一第一查询表，该第一查询表纪录多个色调角、 多个调节参数以及多个旋转角度，每一该等旋转角度分别对应于该等色调角 的其中之一以及该等调节参数的其中之一，该多个色调角并且被划分为多个 色轴；
一第二存储单元，存储一第二查询表；
一第一处理单元，根据一使用者选定的色轴以及一使用者选定的调节参 数，从该第一查询表下载多个对应的旋转角度至该第二查询表，其中，该使 用者选定的色轴选自该等色轴的其中之一，该使用者选定的调节参数选自该 第一查询表中的该等调节参数的其中之一；以及一第二处理单元，根据该第i个像素的该色调角，从该第二查询表撷取一 旋转角度，并且根据该被撷取的旋转角度，重新调节该第i个像素的该第一颜 色分量以及该第二颜色分量，藉此该第i个像素的该色调角即可被重新调节。
2.如权利要求1所述的色调调节装置，其中，该第二存储单元另存储一第 三查询表，该第三查询表纪录多个对应该等旋转角度的正弦值以及多个对应 该等旋转角度的余弦值。
3.如权利要求2所述的色调调节装置，其中，该第二处理单元是根据下列 公式，重新调节该第i个像素的该第一颜色分量以及该第二颜色分量：C1adj＝C1·cos(d)-C2·sin(d)
；
C2adj＝C1·sin(d)+C2·cos(d)
其中，C1代表该第一颜色分量，C2代表该第二颜色分量，d代表该被撷取 的旋转角度，C1adj代表该被重新调节的第一颜色分量，C2adj代表该被重新调节 的第二颜色分量，该正弦值以及该余弦值是选自该第三查询表。
4.如权利要求1所述的色调调节装置，其中，该显示系统另包含一色调划 分装置，耦接于该色调调节装置，该色调划分装置存储一第四查询表，该第 四查询表纪录多个边界，用以将该等色调角划分为该等色轴。
5.如权利要求1所述的色调调节装置，其中，该第一存储单元为非易失性 且可反复读写的存储装置，该第二存储单元为IC中的随机存取存储器。
6.如权利要求1所述的色调调节装置，其中，该第一颜色分量以及该第二 颜色分量符合下列色彩空间的其中之一：YCbCr、YUV、YIQ、HSI、HSV以及 CIELab。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种色调调节装置(Hue adjusting device)，并且特别地， 涉及一种可将同一色轴中不同的色调，分别以不同的旋转角度调节的色调调 节装置。
背景技术
使用者在观看图像时，常常会针对画面中一部分的颜色进行调节，例如， 将蓝天调节得更蓝，或将绿地调节得更绿等。一般而言，图像中可被调节得 参数有亮度(Lightness)、色调(Hue)以及饱和度(Saturation)。而对大部分 的应用来说，以色调来进行颜色的划分是比较适合的。
欲对图像的颜色进行处理时，必须将图像的信号由原本的色彩空间(如 RGB)转换至亮度(通称Y)与颜色(通称C)分离的色彩空间(如YCbCr、YUV、 CIELab等)，进而得到图像的亮度、色调以及饱和度的信息。请参阅图1，图 1是绘示Lab色彩空间的示意图。以Lab色彩空间为例，L表示亮度分量，a 与b表示颜色分量。如图1所示，亮度L由高度控制，色调H由角度控制， 且饱和度S由半径控制。
在Y/C分离的色彩空间中，色调的分布是0°-360°。色调的分布可依 实际需求，由角度的范围划分为多个色轴。请参阅图2，图2是绘示现有技 术将色调分为六色轴的示意图。在现有技术中，传统用于调节颜色的集成电 路(Integrated circuit，IC)大都将颜色依色调分为六色轴，分别是红色(Red， R)、蓝色(Blue，B)、绿色(Green，G)、青色(Cyan，C)、洋红色(Magenta，M)、 黄色(Yellow，Y)，如图2所示。有的IC会将肤色的部分再加入，共七色轴 方便使用者调节。
请参阅图3，图3是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。如图3 所示，使用者可藉由窗口画面操作系统(On screen display，OSD)，先选取 欲调节的色轴，再选取欲调节的图像状态(如亮度、色调或饱和度)。
一般而言，图像信号中某一像素的色调可由改变其色调角来完成。对图 像中某一色轴进行色调的调节时，现有技术是将一色轴所有色调旋转相同的 角度，致使调节后颜色会产生断差或不该有的轮廓。换言之，即使是同一轴 的所有颜色，进行色调角的旋转大小也必须不同。
因此，本发明的主要范畴在于提供一种色调调节装置，以解决上述问题。
欲对图像的颜色进行处理时，必须将图像的信号由原本的色彩空间(如 RGB)转换至亮度(通称Y)与颜色(通称C)分离的色彩空间(如YCbCr、YUV、 CIELab等)，进而得到图像的亮度、色调以及饱和度的信息。请参阅图1，图 1是绘示Lab色彩空间的示意图。以Lab色彩空间为例，L表示亮度分量，a 与b表示颜色分量。如图1所示，亮度L由高度控制，色调H由角度控制， 且饱和度S由半径控制。
在Y/C分离的色彩空间中，色调的分布是0°-360°。色调的分布可依 实际需求，由角度的范围划分为多个色轴。请参阅图2，图2是绘示现有技 术将色调分为六色轴的示意图。在现有技术中，传统用于调节颜色的集成电 路(Integrated circuit，IC)大都将颜色依色调分为六色轴，分别是红色(Red， R)、蓝色(Blue，B)、绿色(Green，G)、青色(Cyan，C)、洋红色(Magenta，M)、 黄色(Yellow，Y)，如图2所示。有的IC会将肤色的部分再加入，共七色轴 方便使用者调节。
请参阅图3，图3是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。如图3 所示，使用者可藉由窗口画面操作系统(On screen display，OSD)，先选取 欲调节的色轴，再选取欲调节的图像状态(如亮度、色调或饱和度)。
一般而言，图像信号中某一像素的色调可由改变其色调角来完成。对图 像中某一色轴进行色调的调节时，现有技术是将一色轴所有色调旋转相同的 角度，致使调节后颜色会产生断差或不该有的轮廓。换言之，即使是同一轴 的所有颜色，进行色调角的旋转大小也必须不同。
因此，本发明的主要范畴在于提供一种色调调节装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一范畴在于提供一种色调调节装置，利用查询表纪录每一色轴 中不同色调的对应旋转角度，使得同一色轴中不同的色调可分别以不同的旋 转角度调节。
根据一较佳具体实施例，在一显示系统(Display system)输入一图像信 号(Image signal)，输入图像信号是由N个像素(Pixel)所组成，N为一自然 数。图像信号的每一个像素被转换为包含一第一颜色分量(Color component) 以及一第二颜色分量。本发明的色调调节装置是用以在显示系统中，调节图 像信号中的第i个像素的色调角，i为1至N范围中的一整数指标，其中， 色调角是经由第一颜色分量以及第二颜色分量转换而得。
在上述的实施例中，色调调节装置包含一第一存储单元、一第二存储单 元、一第一处理单元以及一第二处理单元。第一存储单元存储一第一查询表 (Look-up table)，并且第二存储单元存储一第二查询表。第一查询表纪录多 个色调角、多个调节参数以及多个旋转角度，每一个旋转角度分别对应于这 些色调角的其中之一以及这些调节参数的其中之一，这些色调角并且被划分 为多个色轴。
根据一使用者选定的色轴以及一使用者选定的调节参数，第一处理单元 会从第一查询表下载多个对应的旋转角度至第二查询表，其中，使用者选定 的色轴选自上述被划分的色轴的其中之一，且使用者选定的调节参数选自第 一查询表中的调节参数的其中之一。
接着，根据第i个像素的色调角，第二处理单元会从第二查询表撷取一 旋转角度，并且根据被撷取的旋转角度，重新调节第i个像素的第一颜色分 量以及第二颜色分量，藉此第i个像素的色调角即可被重新调节。
因此，根据本发明的色调调节装置，当使用者欲调节某一色轴所包含的 色调时，不同的色调角会被以不同的旋转角度旋转。藉此，调节后颜色不会 产生断差或不该有的轮廓，亦即图像画面较为平顺。调节后的图像品质亦可 因而提升。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的 了解。
根据一较佳具体实施例，在一显示系统(Display system)输入一图像信 号(Image signal)，输入图像信号是由N个像素(Pixel)所组成，N为一自然 数。图像信号的每一个像素被转换为包含一第一颜色分量(Color component) 以及一第二颜色分量。本发明的色调调节装置是用以在显示系统中，调节图 像信号中的第i个像素的色调角，i为1至N范围中的一整数指标，其中， 色调角是经由第一颜色分量以及第二颜色分量转换而得。
在上述的实施例中，色调调节装置包含一第一存储单元、一第二存储单 元、一第一处理单元以及一第二处理单元。第一存储单元存储一第一查询表 (Look-up table)，并且第二存储单元存储一第二查询表。第一查询表纪录多 个色调角、多个调节参数以及多个旋转角度，每一个旋转角度分别对应于这 些色调角的其中之一以及这些调节参数的其中之一，这些色调角并且被划分 为多个色轴。
根据一使用者选定的色轴以及一使用者选定的调节参数，第一处理单元 会从第一查询表下载多个对应的旋转角度至第二查询表，其中，使用者选定 的色轴选自上述被划分的色轴的其中之一，且使用者选定的调节参数选自第 一查询表中的调节参数的其中之一。
接着，根据第i个像素的色调角，第二处理单元会从第二查询表撷取一 旋转角度，并且根据被撷取的旋转角度，重新调节第i个像素的第一颜色分 量以及第二颜色分量，藉此第i个像素的色调角即可被重新调节。
因此，根据本发明的色调调节装置，当使用者欲调节某一色轴所包含的 色调时，不同的色调角会被以不同的旋转角度旋转。藉此，调节后颜色不会 产生断差或不该有的轮廓，亦即图像画面较为平顺。调节后的图像品质亦可 因而提升。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的 了解。
附图说明
图1是绘示Lab色彩空间的示意图。
图2是绘示现有技术将色调分为六色轴的示意图。
图3是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。
图4A是绘示根据本发明一较佳具体实施例的显示系统的功能方块图。
图4B是绘示图4A中色调调节装置的功能方块图。
图5是绘示图4A中第一查询表的示意图。
图6是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。
图7是绘示第一查询表与第二查询表的关系图。
附图符号说明
1：显示系统 10a、10b：色彩空间转换装置
12：色调划分装置 120：第四查询表
14：亮度调节装置 16：色调调节装置
160、162：存储单元 1600、1620、1622：查询表
164、166：处理单元
图2是绘示现有技术将色调分为六色轴的示意图。
图3是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。
图4A是绘示根据本发明一较佳具体实施例的显示系统的功能方块图。
图4B是绘示图4A中色调调节装置的功能方块图。
图5是绘示图4A中第一查询表的示意图。
图6是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。
图7是绘示第一查询表与第二查询表的关系图。
附图符号说明
1：显示系统 10a、10b：色彩空间转换装置
12：色调划分装置 120：第四查询表
14：亮度调节装置 16：色调调节装置
160、162：存储单元 1600、1620、1622：查询表
164、166：处理单元
具体实施方式
请参阅图4A，图4A是绘示根据本发明一较佳具体实施例的显示系统1 的功能方块图。如图4A所示，显示系统1包含色彩空间转换装置10a、10b、 色调划分装置12、亮度调节装置14、色调调节装置16、饱和度调节装置18。
本发明适用于所有亮度与颜色分离的色彩空间，如YCbCr、YUV、YIQ、 HSI、HSV、CIELab等。在此实施例中，显示系统1的色彩空间转换装置10a 会先将图像信号由原本的色彩空间(如RGB)转换至亮度与颜色分离的色彩空 间(如CIELab)，进而得到图像的亮度、色调以及饱和度的信息，其中，色调 的范围为0°-360°。换言之，当由N个像素(Pixel)所组成的图像信号输入 显示系统1时，图像信号的每一个像素会被转换为包含亮度分量Y、第一颜 色分量(Color component)C1以及第二颜色分量C2，其中，N为一自然数。 此为熟习该项技术的人可轻易达成，在此不再赘述。
色调划分装置12是用以在显示系统1中，将色彩空间(Color space)的 色调角(Hue)划分为多个色轴。色调划分装置12存储一第四查询表120，第 四查询表120纪录多个边界(Boundary)，用以将色调角划分为多个色轴。在 此实施例中，第四查询表120可纪录17个边界，分别设定为(0，22，44，66， 88，110，132，154，176，198，220，242，264，286，308，330，360)，进 而将色调角划分为16个色轴。亦即，第一色轴包含的色调角为0-21度，第 二色轴包含的色调角为22-43度，以此类推。
本发明的色调调节装置16是用以在显示系统1中，调节图像信号中的第 i个像素的色调角，i为1至N范围中的一整数指标。色调角是经由第一颜色 分量C1以及第二颜色分量C2转换而得。需注意的是，色调角的转换亦为熟 习该项技术的人可轻易达成，在此不再赘述。
请参阅图4B，图4B是绘示图4A中色调调节装置16的功能方块图。如 图4B所示，色调调节装置16包含第一存储单元160、第二存储单元162、第 一处理单元164以及第二处理单元166。第一存储单元160存储一第一查询 表1600，并且第二存储单元162存储一第二查询表1620以及一第三查询表 1622。第一存储单元160可为闪存(Flash memory)或是其它非易失性的存储 装置；第二存储单元162则为IC内部的RAM(Random Access Memory)。
请参阅图5，图5是绘示图4A中第一查询表1600的示意图。第一查询 表1600纪录多个色调角、多个调节参数以及多个旋转角度，每一个旋转角度 分别对应于这些色调角的其中之一以及这些调节参数的其中之一。在此实施 例中，第一查询表1600可纪录360个色调角(H)、16个调节参数(U)以及 360*16个旋转角度(d)，如图5所示。
请参阅图6，图6是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。使用者 可藉由图6中窗口画面操作系统，选取色调做调节。如图6所示，调节参数 U可设定为-15-15，其中，负值表示将色调角进行顺时针方向的旋转，正值 表示将色调角进行逆时针方向的旋转。需注意的是，调节参数的正负值可由 底下将说明的正余弦函数来控制，因此，第一查询表仅纪录16组调节参数即 可。
请参阅图7，图7是绘示第一查询表1600与第二查询表1620的关系图。 在此实施例中，当使用者选择调节第二色轴的色调，并且选择调节参数2， 第一处理单元164会根据使用者选定的色轴(第二色轴)以及使用者选定的调 节参数(U＝2或是U＝-2)，从第一查询表1600下载22个对应的旋转角度 (d222-d243)至第二查询表1620，如图7所示。同理，当使用者选择调节第一色 轴的色调，并且选择调节参数0，第一处理单元164亦会根据使用者选定的 色轴(第一色轴)以及使用者选定的调节参数(U＝0)，从第一查询表1600下载 22个对应的旋转角度(d00-d021)至第二查询表1620。
接着，第二处理单元166会根据第i个像素的色调角，从第二查询表1620 撷取一旋转角度，并且根据被撷取的旋转角度以及第三查询表1622，藉由下 列公式一重新调节第i个像素的第一颜色分量C1以及第二颜色分量C2。第 三查询表1622纪录多个对应旋转角度的正弦值以及多个对应旋转角度的余 弦值。
公式一：
在公式一中，d代表该被撷取的旋转角度，C1adj代表该被重新调节的第一 颜色分量，C2adj代表该被重新调节的第二颜色分量，正弦值以及余弦值分别 选自第三查询表1622。执行公式一后，即完成第i个像素的色调角的调节。 换言之，图像信号中的每一像素皆可藉由本发明的色调调节装置16旋转不同 的角度，进而完成色调的调节。若使用者所选的调节参数小于零，则公式一 可修改为如下所示的公式二：
公式二：
请再参阅图4A，图像信号可进一步再分别经由亮度调节装置14以及饱 和度调节装置18调节亮度以及饱和度，最后再经由色彩空间转换装置10b转 换为原来的色彩空间(例如，由Lab色彩空间转换为RGB色彩空间)。相关技 术为熟习技艺的人可轻易达成，在此不再赘述。
相较于先前技艺，根据本发明的色调调节装置，当使用者欲调节某一色 轴所包含的色调时，不同的色调角会被以不同的旋转角度旋转。藉此，调节 后颜色不会产生断差或不该有的轮廓。调节后的图像品质亦可因而提升。此 外，第一查询表可依实际的应用进行扩充，但电路内的内存(第二存储单元) 大小可维持不变即可完成更多阶的色调调节。更甚者，第一查询表以及第二 查询表均只存放每一色调的旋转角度，第三查询表中存放正弦值与余弦值， 藉由多一次查表的动作，可以节省许多内存。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征 与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。 相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排在本发明所欲申请 的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述 的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
本发明适用于所有亮度与颜色分离的色彩空间，如YCbCr、YUV、YIQ、 HSI、HSV、CIELab等。在此实施例中，显示系统1的色彩空间转换装置10a 会先将图像信号由原本的色彩空间(如RGB)转换至亮度与颜色分离的色彩空 间(如CIELab)，进而得到图像的亮度、色调以及饱和度的信息，其中，色调 的范围为0°-360°。换言之，当由N个像素(Pixel)所组成的图像信号输入 显示系统1时，图像信号的每一个像素会被转换为包含亮度分量Y、第一颜 色分量(Color component)C1以及第二颜色分量C2，其中，N为一自然数。 此为熟习该项技术的人可轻易达成，在此不再赘述。
色调划分装置12是用以在显示系统1中，将色彩空间(Color space)的 色调角(Hue)划分为多个色轴。色调划分装置12存储一第四查询表120，第 四查询表120纪录多个边界(Boundary)，用以将色调角划分为多个色轴。在 此实施例中，第四查询表120可纪录17个边界，分别设定为(0，22，44，66， 88，110，132，154，176，198，220，242，264，286，308，330，360)，进 而将色调角划分为16个色轴。亦即，第一色轴包含的色调角为0-21度，第 二色轴包含的色调角为22-43度，以此类推。
本发明的色调调节装置16是用以在显示系统1中，调节图像信号中的第 i个像素的色调角，i为1至N范围中的一整数指标。色调角是经由第一颜色 分量C1以及第二颜色分量C2转换而得。需注意的是，色调角的转换亦为熟 习该项技术的人可轻易达成，在此不再赘述。
请参阅图4B，图4B是绘示图4A中色调调节装置16的功能方块图。如 图4B所示，色调调节装置16包含第一存储单元160、第二存储单元162、第 一处理单元164以及第二处理单元166。第一存储单元160存储一第一查询 表1600，并且第二存储单元162存储一第二查询表1620以及一第三查询表 1622。第一存储单元160可为闪存(Flash memory)或是其它非易失性的存储 装置；第二存储单元162则为IC内部的RAM(Random Access Memory)。
请参阅图5，图5是绘示图4A中第一查询表1600的示意图。第一查询 表1600纪录多个色调角、多个调节参数以及多个旋转角度，每一个旋转角度 分别对应于这些色调角的其中之一以及这些调节参数的其中之一。在此实施 例中，第一查询表1600可纪录360个色调角(H)、16个调节参数(U)以及 360*16个旋转角度(d)，如图5所示。
请参阅图6，图6是绘示色轴选取以及图像状态调节的示意图。使用者 可藉由图6中窗口画面操作系统，选取色调做调节。如图6所示，调节参数 U可设定为-15-15，其中，负值表示将色调角进行顺时针方向的旋转，正值 表示将色调角进行逆时针方向的旋转。需注意的是，调节参数的正负值可由 底下将说明的正余弦函数来控制，因此，第一查询表仅纪录16组调节参数即 可。
请参阅图7，图7是绘示第一查询表1600与第二查询表1620的关系图。 在此实施例中，当使用者选择调节第二色轴的色调，并且选择调节参数2， 第一处理单元164会根据使用者选定的色轴(第二色轴)以及使用者选定的调 节参数(U＝2或是U＝-2)，从第一查询表1600下载22个对应的旋转角度 (d222-d243)至第二查询表1620，如图7所示。同理，当使用者选择调节第一色 轴的色调，并且选择调节参数0，第一处理单元164亦会根据使用者选定的 色轴(第一色轴)以及使用者选定的调节参数(U＝0)，从第一查询表1600下载 22个对应的旋转角度(d00-d021)至第二查询表1620。
接着，第二处理单元166会根据第i个像素的色调角，从第二查询表1620 撷取一旋转角度，并且根据被撷取的旋转角度以及第三查询表1622，藉由下 列公式一重新调节第i个像素的第一颜色分量C1以及第二颜色分量C2。第 三查询表1622纪录多个对应旋转角度的正弦值以及多个对应旋转角度的余 弦值。
公式一：
在公式一中，d代表该被撷取的旋转角度，C1adj代表该被重新调节的第一 颜色分量，C2adj代表该被重新调节的第二颜色分量，正弦值以及余弦值分别 选自第三查询表1622。执行公式一后，即完成第i个像素的色调角的调节。 换言之，图像信号中的每一像素皆可藉由本发明的色调调节装置16旋转不同 的角度，进而完成色调的调节。若使用者所选的调节参数小于零，则公式一 可修改为如下所示的公式二：
公式二：
请再参阅图4A，图像信号可进一步再分别经由亮度调节装置14以及饱 和度调节装置18调节亮度以及饱和度，最后再经由色彩空间转换装置10b转 换为原来的色彩空间(例如，由Lab色彩空间转换为RGB色彩空间)。相关技 术为熟习技艺的人可轻易达成，在此不再赘述。
相较于先前技艺，根据本发明的色调调节装置，当使用者欲调节某一色 轴所包含的色调时，不同的色调角会被以不同的旋转角度旋转。藉此，调节 后颜色不会产生断差或不该有的轮廓。调节后的图像品质亦可因而提升。此 外，第一查询表可依实际的应用进行扩充，但电路内的内存(第二存储单元) 大小可维持不变即可完成更多阶的色调调节。更甚者，第一查询表以及第二 查询表均只存放每一色调的旋转角度，第三查询表中存放正弦值与余弦值， 藉由多一次查表的动作，可以节省许多内存。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征 与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。 相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排在本发明所欲申请 的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述 的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。