一种图像序列色彩空间转换的方法

摘要

本发明提供了一种图像序列色彩空间转换的方法，从图像序列中依次提取各个图像文件，再提取每个图像文件的各个像素执行下述步骤：确定当前所提取像素的R、G、B值；根据预先设置的RGB转换校正表分别查找所述R、G、B值各自对应的转换校正后的值R’、G’、B’；将所述R’、G’、B’值进行色彩空间转换为X、Y、Z值；根据预先设置的XYZ转换校正表分别查找所述X、Y、Z值各自对应的转换校正后的值X’、Y’、Z’；将所述X’、Y’、Z’替换所取像素的R、G、B值。使用本发明可缩短数字电影编码处理的时间。

权利要求

1.一种图像序列色彩空间转换的方法，从图像序列中依次提取各个图像，再提取每个图像的各个像素执行下述步骤：a、确定当前所提取像素的R、G、B值；

b、根据预先设置的颜色转换校正表分别查找所述R、G、B值各自对应的转换校正后的值R’、G’、B’；

c、将所述R’、G’、B’值进行色彩空间转换为X、Y、Z值；

d、根据预先设置的颜色转换校正表分别查找所述X、Y、Z值各自对应的转换校正后的值X’、Y’、Z’；和e、将所述X’、Y’、Z’替换所取像素的R、G、B值；

其中，所述颜色转换校正表包括：对应关系为可变数量个值对一的转换校正前值与转换校正后值，所述可变数量的大小是根据人眼对颜色敏感程度的低高确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设置的颜色转换校正表为两个以上；

步骤a前进一步包括：确定人眼对当前所提取像素的关注度大小；

步骤b或d所述颜色转换校正表是根据所述关注度大小选取的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定人眼对当前所提取像素的关注度大小是根据所述像素距离图像中心位置的近远程度确定。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述颜色转换校正表包括：对应关系为一对一的转换校正前值与转换校正后值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述颜色转换校正表包括用于步骤b的RGB转换校正表，采用如下转换公式建立：和用于步骤d的XYZ转换校正表，采用如下转换公式建立：其中，L表示最高亮度值，M、N为经验值，M、N根据用户需求自定义。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤c所述转换采用下述转换公式进行：所述a、b、c、d、e、f、g、h和i为修正系数。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述颜色转换校正表包括：对应关系为连续的多个值对一的转换校正前值与转换校正后值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：分别并行处理每个图像包含的不同部分的像素。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，进一步包括：分别并行处理每个图像序列中不同段的序列。

说明书

一种图像序列色彩空间转换的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及图像处理办法，特别是指一种图像序列色彩空间转换的方法。

背景技术

[0002] 2005年，由迪斯尼、福克斯、派拉蒙、华纳兄弟等几大电影制片公司组成的数字影院推进机构(DCI，Digital Cinema Initiatives)公布了一份名为《数字电影系统技术规范(V1.0)》的技术标准(简称DCI规范)，规范了数字电影的有关技术要求，使数字电影的制作、放映等环节有了统一的国际标准。DCI规范的视频图像格式指定了4K分辨率，采用XYZ色彩空间的12位灰度等级，并使用Motion JPEG200规范进行视频压缩，其数据传输速率达250Mbps。

[0003] 和国外相比，我国的数字电影制作业发展相对落后，目前在国内能够进行数字电影编码制作的后期制作公司数量极少，且大多数公司制作的数字影片尚未达到DCI规范中对数字电影发行包必须是Motion JPEG200规范的要求。这主要是由于目前市场上已有的数字电影编码设备，在对符合DCI规范要求的电影片源(或称为数字电影发行母版(DCDM))进行编码处理时，效率极慢，往往无法满足影片制作周期的要求，因此后期制作公司只能退而求其次选择MPEG2规范来制作数字电影发行包。

[0004] 其原因具体为：符合DCI规范要求的电影片源中的视频图像部分是一组有规则的图像序列，在对这组图像序列进行编码处理时，为了能够达到数字电影放映时投影机对影片色彩空间的要求，需要对数字电影发行母版中的图像序列进行色彩空间转换的处理，即将图像序列的色彩由RGB(RGB即红、绿、蓝三原色，每个像素由这三个值组成)转换为XYZ(XYZ匹配等能光谱的三刺激值，参见国际照明委员会CIE建立的“CIE1931标准色度观察者”)规范，然后再按照Motion JPEG200的规范进行压缩。而对图像序列进行色彩空间的转换处理时，即RGB转XYZ规范过程中，在进行转换校正时运算过程时间消耗相当大，因此导致数字电影编码处理时效率极慢。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像序列色彩空间转换的方法，以缩短数字电影编码处理的时间。

[0006] 为达到上述目的，本发明提供的图像序列色彩空间转换的方法包括：从图像序列中依次提取各个图像，再提取每个图像的各个像素执行下述步骤：

[0007] a、确定当前所提取像素的R、G、B值；

[0008] b、根据预先设置的颜色转换校正表分别查找所述R、G、B值各自对应的转换校正后的值R’、G’、B’；

[0009] c、将所述R’、G’、B’值进行色彩空间转换为X、Y、Z值；

[0010] d、根据预先设置的颜色转换校正表分别查找所述X、Y、Z值各自对应的转换校正后的值X’、Y’、Z’；和

[0011] e、将所述X’、Y’、Z’替换所取像素的R、G、B值。

[0012] 可选的，所述预先设置的颜色转换校正表为两个以上；步骤a前进一步包括：确定人眼对当前所提取像素的关注度大小；步骤b或d所述颜色转换校正表是根据所述关注度大小选取的。

[0013] 其中，所述确定人眼对当前所提取像素的关注度大小是根据所述像素距离图像中心位置的近远程度确定。

[0014] 可选的，所述颜色转换校正表包括：对应关系为一对一的转换校正前值与转换校正后值。

[0015] 其中，所述颜色转换校正表包括：用于步骤b的RGB转换校正表，采用如下公式建立：

[0016]

[0017]

[0018]

[0019] 和用于步骤d的XYZ转换校正表，采用如下公式建立：

[0020]

[0021]

[0022]

[0023] 其中，L表示最高亮度值，M、N为经验值。

[0024] 步骤c所述转换采用下述公式进行：

[0025]

[0026] 所述a、b、c、d、e、f、g、h和i为修正系数。

[0027] 可选的，所述颜色转换校正表包括：对应关系为连续的多个值对一的转换校正前值与转换校正后值。

[0028] 较佳的，所述颜色转换校正表包括：对应关系为可变数量个值对一的转换校正前值与转换校正后值，所述可变数量的大小是根据人眼对颜色敏感程度的低高确定。

[0029] 较佳的，分别并行处理每个图像包含的不同部分的像素。

[0030] 较佳的，分别并行处理每个图像序列中不同段的序列。

[0031] 其中，所述颜色转换校正表包括：RGB转换校正表和XYZ转换校正表。

[0032] 由上可以看出，本发明的提供的方法通过颜色转换变换表，应用于对数字电影发行包的制作过程中，使得在变换时通过查表的方式替代原计算的方式处理图像序列，从而缩短数字电影编码过程中对图像序列色彩空间转换的处理时间，提高了对图像序列的处理效率。提高了执行编码的处理设备的工作效率。

[0033] 可见，通过颜色转换变换表，可以节省每个像素进行转换校正的时间。另外，由于每个颜色值(三原色的每个原色值为0～255)对应一个转换校正后的值，即对色彩值0-255均有对应的转换校正后的值，因此不会出现图像序列色彩丢失、图像文件损坏的问题。

[0034] 另外，对颜色的要求不高时，还可以由多个校正前的值对应一个校正后的值，以减少颜色转换校正表的大小，减少其所占存储空间，便于快速检索，缩短查表时间。

[0035] 另外，人眼对部分颜色的敏感度不同，还可以该根据敏感的程度不同，校正前采用可变化的不同个数值对应校正后的一个值。这样，对应敏感度大的颜色，采用前后一对一的转换校正，不影响校正后的色彩，色彩保持划分细节。对于敏感度低的色彩，则可以采用前后多对一的转换校正，色彩颗粒划分相对粗。这样可以实现在减少颜色转换校正表的大小、减少其所占存储空间、便于快速检索缩短查表时间的同时，尽量不影响人观看的效果。

[0036] 对像素进行处理时，也可以根据像素到图像中心的位置的远近建立权值的大小，所述权值的大小与所述像素位置有关，而像素位置与眼睛关注度大小相关，即像素位于图像中心，则眼睛关注度最大，像素越靠近图像边或角，眼睛关注度越小。这样，像素位置为眼睛关注位置则采用转换校前后一对一的转换校正，像素位置为眼睛关注度低的像素位置，可选取转换校前后多对一的转换校正。如此可采用相对小的颜色转换校正表，便于快速检索，缩短查表时间。且尽量不影响人的观看。

[0037] 另外，可以同时使用多台处理设备分别处理整个图像不同部分的像素，或者对整个图像序列中的不同段序列分别进行处理，从而达到并行处理的目的，这样整个图像序列的处理周期将会缩短更多。

附图说明

[0038] 图1为图像序列色彩的空间转换中像素处理的流程图。

具体实施方式

[0039] 本发明建立颜色转换校正表，当图像序列色彩的空间转换过程中需要进行转换校正运算时，通过查找所建立的颜色转换校正表的方式获得校正后的值。下面对本发明进行详细描述。

[0040] 预先，针对R、G和B每个色彩值进行转换校正运算处理，并分别对应校正前的R、G和B色彩进行存储，以用于对数字电影发行母版中的图像序列进行色彩空间转换的处理过程中R、G、B的转换校正。其中，可以以颜色转换校正表的方式进行存储，记为RGB转换校正表。其中上述转换校正运算所采用的转换公式如下：

[0041]

[0042]

[0043]

[0044] 上式(1)中，L表示最高亮度值，M、N为经验值，可根据用户需求自定义，INT运算符表示返回分数部分需要进行取整运算。

[0045] 由式(1)，由于R、G、B三个值采用的转换公式相同，可建立如下表1所设置的RGB转换校正表，由R、G或B的转换校正共用。该表以每个颜色值(三原色的每个原色值为0～255)对应一个转换校正后的值，共计256个校正前的每个值对应转换校正后每个值，其中R0～R255为根据公式(1)计算出的对应的具体值。

[0046]校正前 0 1 2 3 …… 253 254 255
校正后 R0 R1 R2 R3 …… R253 R254 R255

[0047] 表1

[0048] 另外，若当对颜色的要求不高时，还可以由多个校正前的值对应一个校正后的值，以减少RGB转换校正表的大小，减少其所占存储空间，便于快速检索，缩短查表时间。例如下表2所设置的RGB转换校正表为将每3个值对应一个转换校正后的值(其中最后一组为4个值是便于分割)，其中，该转换校正后的值Q可以取所对应的各个值的转换校正后的值的均值，如下Q1可为表1中R0、R1、R2的均值，当然也可以为通过该三个值计算出的带加权的均值，不再赘述。

[0049]校正前 0-2 3-5 6-8 9-11 …… 246-248 249-251 252-255
校正后 Q1 Q2 Q3 Q4 …… Q82 Q83 Q84

[0050] 表2

[0051] 另外，由于人眼对部分颜色的敏感度不同，还可以将对变换后的色彩分辨率所设置的RGB转换校正表如下表3设置，可根据所述敏感的程度不同，校正前采用可变化的不同个数值对应校正后的一个值。该表3中，人眼对校正前颜色值0-3区域非常不敏感，故均对应转换校正后的相同值，即表示转换校正后为同一个值；人眼对校正前颜色值4-5区域稍微不敏感，故均对应转换校正后的相同值；人眼对校正前颜色值6开始的区域开始敏感，故校正前后采用一对一的值。如表2中Q的取值原理，下述P也可取对应的均值或加权后的值，不再赘述。

[0052]校正前 0-3 4-5 6 7 …… 248-249 250-252 253-255
校正后 P1 P2 P3 P4 …… P199 P200 P201
4个值 2个值 1个值 1个值 2个值 3个值 3个值
说明 对应1 对应1 对应1 对应1 …… 对应1 对应1 对应1
个值 个值 个值 个值 个值 个值 个值

[0053] 表3

[0054] 同理，预先针对X、Y和Z每个色彩值进行转换校正运算处理，并分别对应校正前的X、Y和Z色彩进行存储，以用于对数字电影发行母版中的图像序列进行色彩空间转换的处理过程中X、Y、Z的转换校正。同样以颜色转换校正表的方式进行存储，记为XYZ转换校正表。其中转换校正运算所采用的转换公式如下：

[0055]

[0056]

[0057]

[0058] 上式(2)中，L表示最高亮度值，M、N为经验值，可根据用户需求自定义，INT运算符表示返回分数部分需要进行取整。

[0059] 并且，与建立表1、2或3的原理相同，同样可以建立类似不同的XYZ转换校正表。此处不再举例。

[0060] 预先设定好上述颜色转换校正表(RGB转换校正表和XYZ转换校正表)后，当对数字电影发行母版中的图像序列进行色彩空间转换的处理时，从图像序列的中依次提取每个图像文件，针对每个图像文件，参见图1所示，依次提取该图像文件的每个像素执行下述步骤：

[0061] 步骤101：确定当前所取像素的R、G、B三个值，并进行缓存。

[0062] 步骤102：分别针对所提取的R、G、B查找RGB转换校正表，从该RGB转换校正表中分别查找当前R、G、B各自对应的转换校正后的三个值R’、G’、B’。

[0063] 需要说明的是，当采用表1示出的RGB转换校正表时，分别从RGB转换校正表中查找R、G、B各自对应的转换校正后的R’、G’、B’即可。

[0064] 当采用表2或表3示出的RGB转换校正表时，则分别确定校正前R、G、B的值所属的区间，分别根据RGB转换校正表中记录的该区间所对应的值分别确定转换校正后的值R’、G’、B’。

[0065] 步骤103：对由步骤102取得的三个值R’、G’、B’进行色彩空间转换，获得X、Y、Z三个值。其中，转换公式如下：

[0066]

[0067] 上式(3)中，a、b、c、d、e、f、g、h、i为修正系数，取值范围在0至1之间，可根据用户需求自定义。

[0068] 步骤104：分别针对步骤103转换得到的X、Y、Z查找XYZ转换校正表，从XYZ转换校正表中查找当前X、Y、Z各自对应的转换校正后的三个值X’、Y’、Z’。

[0069] 如步骤102中具体描述的查找原理相同，本步骤以同样的原理获得转换校正后的值，此处不再赘述。

[0070] 步骤105：将步骤104计算得到的三个值X’、Y’、Z’保存回原始图像文件中，覆盖原像素的R、G、B值。

[0071] 通过上述步骤101到105，完成了对一个像素的处理过程。其他的像素采用上述步骤依次进行处理，直到处理到最后一个像素，即直到完成整个图像的处理。之后，则继续处理图像序列中的下一个图像文件，直到整个图像序列全部处理完。

[0072] 另外，在对像素进行处理时，也可以有选择的进行处理，例如执行上述步骤101之前可以增加以下步骤：

[0073] 首先判断像素位置，根据像素在图像中的位置设置权值。如可以根据像素到图像中心的位置的远近建立权值的大小，此处仅简单举例如下设置：像素位于矩形图像的中心位置设置权值为0，像素位于矩形图像的边设置权值为1，像素位于矩形图像的四个角权值为2。使权值的大小与所述像素位置有关，是考虑到像素位置与眼睛关注度大小相关，即像素位于图像中心，则眼睛关注度最大，像素越靠近图像边或角，眼睛关注度越小。

[0074] 相应的，执行步骤102中转换校正时，可根据上述权值选取表1、表2或表3。如权值为0(像素位于图像中心)时，即像素位置为眼睛关注位置则选取表1进行转换校正。如权值为1或2时，则选取表2或表3进行转换校正。可见，通过这样的方法，可以实现对于眼睛关注度低的像素位置，采用相对小的颜色转换校正表，便于快速检索，缩短查表时间。在执行步骤104时同理可选取相应的不同的表，不再赘述。

[0075] 经试验，采用上述表1和步骤101到步骤105进行色彩空间转换方法应用到数字电影编码设备中，可以使数字电影编码设备对图像处理的效率提高10倍以上。当采用表2或3，或根据像素位置判断选取表的方式，可以进一步提高图像处理效率。

[0076] 另外，可以同时使用多台处理设备分别处理整个图像不同部分的像素，或/且对整个图像序列中的不同段序列分别进行处理，从而达到并行处理的目的，这样整个图像序列的处理周期将会缩短更多。

[0077] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。