專利名稱：：圖像處理方法
技術領域：
：本發(fā)明是有關于一種圖像處理方法，且特別是有關于一種具色彩增艷功能的圖像處理方法。
背景技術：
：在第三代(third-generation,3G)通訊技術的發(fā)展下，許多運用3G多媒體的移動通訊裝置，例如手才幾或個人lt字助理(personaldigitalassistant,PDA)等，常被用于接收及顯示數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，讓使用者在操作這些移動通訊裝置的同時，也能觀賞數(shù)字圖像的撥放。有鑒于數(shù)字圖像信號來源，例如電荷耦合元件(chargecoupledevice,CCD)或是移動電視信號的圖像色彩飽和度不足，如何在前述通訊裝置的顯示屏幕上顯示出色彩更飽和的圖像已成為許多廠商發(fā)展的重點?；谑箞D像效果最佳化呈現(xiàn)的目的，目前已有多種圖像處理方法被提出用以提高圖像的色彩飽和度。美國專利號第6771311號的專利案揭露了一種r自動色彩飽和度增強技術」(automaticcolorsaturationenhancement)。此專利中，必須先求出四個預算子(predictor)再進一步計算出級別因子。由于此方法必須經(jīng)過相當復雜的數(shù)學運算，當實現(xiàn)于驅(qū)動IC上時，需要耗費相當大的成本。另外，美國專利號第6721000號的專利案揭露了一種「用于數(shù)字照相機的可適應性像素色彩增強技術J(adaptivepixel-levelcolorenhancementforadigitalcamera)。此專利是針對YUV色彩空間(colorspace)的色彩元素作處理，將U元素及V元素乘上級別因子以達到增加色彩飽和度的效果。然而，此方法在針對本來就已具有高色彩飽和度的像素做色彩增艷后，會使這些像素的灰階值高于一般色彩呈現(xiàn)時的最高灰階值(通常是255)。此種狀況下，僅能以最高灰階值表現(xiàn)這些像素，因而產(chǎn)生「圖像修剪」(clipping)的現(xiàn)象，無法呈現(xiàn)這些像素原始的色彩層次，使圖像失去原本較細微的信息。在2004年的信息顯示會議(societyforinformationdisplay,SID)中，飛利浦研究實l全室(Philipsresearchlaboratories)發(fā)表了一篇名為M吏用較小色域移動裝置顯示更逼真色彩的技術」(morerealisticcolorsfromsmall-gamutmobiledisplays)的論文，提出了一個可減輕r圖像修剪j現(xiàn)象的后處理方法。此技術針對調(diào)整后像素的灰階值大于最大灰階值及像素的灰階值小于最小灰階值(例如是o)的情況作處理，是先對整張圖像同時加上某種程度的白色，使全圖像的灰階值皆大于或等于0,再以像素的最大值對圖像正規(guī)化，可使全圖像的灰階值皆小于或等于255。此方法雖然不至于影響圖像的色調(diào)，但會使圖像的色彩飽和度下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在提供一種具空間適應性的圖像處理方法，是根據(jù)圖像中每個像素的色彩純度去計算出屬于此像素的增艷矩陣，進而對此像素的色彩作不同程度的調(diào)整。圖像中的每個像素的增艷程度不同，針對色彩純度值較小的像素作比較大程度的色彩增艷，針對色彩純度值較大的像素去做比較小程度的色彩增艷，不僅可有效地解決圖像修剪現(xiàn)象，且不會改變像素原始的色調(diào)。本發(fā)明提出一種圖像處理方法，適用于增強圖像的色彩飽和度。圖像包括至少一像素，像素具有像素數(shù)據(jù)，而像素數(shù)據(jù)包括三個色彩的數(shù)據(jù)。圖像處理方法包括首先，計算像素的色彩純度值，其中色彩純度值是三個色彩的數(shù)據(jù)中的最大灰階值與最小灰階值的差值，并依據(jù)色彩純度值得到與色彩純度值對應的級別因子；然后，由級別因子決定像素的增艷矩陣，并依據(jù)增艷矩陣與像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)整后像素數(shù)據(jù)。為讓本發(fā)明的上述特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。圖1繪示乃依照本發(fā)明較佳實施例的圖像處理方法的流程圖。圖2繪示乃cie標準色度圖。圖3a乃彩色圖像一。圖3b乃圖3a圖像的色度坐標分布圖。圖4a乃圖3a的彩色圖像一經(jīng)圖像處理后的調(diào)整圖像。圖4b乃圖4a圖像的色度坐標分布圖。圖5A乃彩色圖像二。圖5B乃圖5A圖像的色度坐標分布圖。圖6A乃圖5A的彩色圖像二經(jīng)圖像處理后的調(diào)整圖像。圖6B乃圖6A圖像的色度坐標分布圖。具體實施例方式本發(fā)明所提出的圖像處理方法是適用于增強圖像的色彩飽和度，此圖像包括至少一像素。此像素具有對應的像素數(shù)據(jù)，而像素數(shù)據(jù)則包括三個色彩的數(shù)據(jù)，對應于三個色彩的像素數(shù)據(jù)包括(Cl,C2,C3)。三個色彩例如是紅色、綠色及藍色，則可將Cl設定為紅色數(shù)據(jù)的灰階值，C2設定為綠色數(shù)據(jù)的灰階值，而C3設定為藍色數(shù)據(jù)的灰階值。請參照圖1,其繪示乃依照本發(fā)明較佳實施例的圖像處理方法的流程圖。如圖1所示，圖像處理方法包括步驟11-13:首先，由像素數(shù)據(jù)(C1，C2，C3)去計算像素的色彩純度值，并依據(jù)色彩純度值得到與此色彩純度值對應的級別因子；接著，由級別因子決定此像素的增艷矩陣，并依據(jù)此增艷矩陣與像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)整后像素數(shù)據(jù)。在步驟ll中，是由像素的像素數(shù)據(jù)計算此像素的色彩純度值。在此步驟中，對輸入圖像中每個像素的色彩數(shù)據(jù)進行分析，以藉此像素的色彩灰階值之間的關系，估算出此像素的色彩純度值，以像素數(shù)據(jù)(C1，C2,C3)為例，色彩純度值可根據(jù)下列公式所獲得cp=max(Cl,C2，C3)-min(Cl，C2,C3),其中，cp是色彩純度值，max(Cl,C2,C3)是Cl、C2及C3中的最大灰階值，而min(Cl，C2，C3)是Cl、C2及C3中的最小灰階值。色彩純度值的定義為C1、C2及C3中的最大灰階值與最小灰階值的差值。所計算出來的像素的色彩純度值具有多個級別，亦即每個像素的色彩純度值依照其大小可被區(qū)分為不同的級別，因而可進一步地決定每個像素所要增艷的程度。當所計算出的色彩純度值越大時，代表此像素于呈現(xiàn)時傾向于特定色彩的比例越大。舉例來說，假設某像素的像素數(shù)據(jù)是Cl等于18，C2等于165，而C3等于80，則max(Cl，C2,C3)為C2，而min(Cl，C2,C3)為Cl,因此cp等于147。前述已經(jīng)定義過C1是紅色數(shù)據(jù)的灰階值，而C2是綠色數(shù)據(jù)的灰階值，因此此像素傾向于呈現(xiàn)綠色的比例最大。以下繼續(xù)說明此圖像處理方法的步驟。接著，如步驟12所示，根據(jù)色彩純度值以取得與色彩純度值相對應的級別因子。此級別因子是用來決定像素的飽和度將被增強的程度。當像素的色彩純度值決定了之后，按照cp值的大小可進一步地決定此像素的級別因子。假定色彩純度值可被區(qū)分為n個級別，而級別因子的數(shù)值為s,較佳地，是使每個級別的色彩純度值對應一個級別因子的數(shù)值。由于大部分像素的色彩純度值不盡相同，其所該被增強的程度也不同。以圖2做說明，其繪示乃CIE標準色度圖。圖2中的三角形區(qū)域T代表顯示器所能顯示的所有色彩的范圍，標示的點P,及P2是個別對應二個不同像素，其中點Pi的色彩純度較大，具有非常明顯的綠色，而點P2的色彩純度辟交小，其較偏向于白色。由于點P,的像素已具有較大的色彩純度，因此無須再大幅度的增加其色彩飽和度，此時可將P:的級別因子設定為較小值；相反地，由于點P2的像素色彩純度小，因此可較大幅度地增加其色彩飽和度，此時可將p2的級別因子設定為較大值。取得級別因子的方法包括提供查詢表，用以根據(jù)色彩純度值以取得級別因子。較佳地，此查詢表包括多個數(shù)對(Gi,Si),數(shù)對的個數(shù)即是前述的級別數(shù)n，使i-ln,每個數(shù)對各包括一個下限值Gi及對應的一個因子值Si。下限值Gi用以判別各像素的色彩純度值的級別，而對應的因子值Si則用以被指定為像素的級別因子值。其中下限值Gi介于最大灰階值(通常為255)與最小灰階值(通常為O)之間，而因子值Si則介于0與l之間。這些數(shù)對至少包括二個數(shù)對，例如是第一數(shù)對及第二數(shù)對，第一數(shù)對包括第一下限值及對應的第一因子值，而第二數(shù)對包括第二下限值及對應的第二因子值。其中第一下限值是大于第二下限值，而第一因子值是小于第二因子值。查詢表的特點在于，這些數(shù)對具有下限值遞減以及對應的因子值遞增的性質(zhì)，亦即當下限值越大時，其對應的因子值越小，而下限值越小時，其對應的因子值越大。請參考以下的查詢表I，主要將色彩純度值區(qū)分為十三個級別(n=13):查詢表I<table>complextableseeoriginaldocumentpage4</table><table>complextableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在此，同樣地以像素數(shù)據(jù)(C1，C2,C3)等于(18，165,80)為例做說明。對此像素做色彩增艷的操作時，必須求出其色彩純度，由前述的定義得到此像素色彩純度的數(shù)值cp為147。接著，通過色彩純度的數(shù)值cp與查詢表I去判別此像素的級別因子。較佳地，是將第一下限值G1設定為最大下限值，即查詢表I中的第l個數(shù)對(178,0),其步驟包括(a)首先，判斷此色彩純度值是否大于或等于第一下限值，當此色彩純度值大于或等于第一下限值時，則級別因子為第一下限值對應的第一因子值；當色彩純度值小于第一下限值時，則進入下一步驟；(b)判斷此色彩純度值是否大于或等于下一個數(shù)對的下限值，當此色彩純度值大于或等于下一個數(shù)對的下限值時，級別因子為此下一個數(shù)對所對應的因子值；若是此色彩純度值仍小于下一個數(shù)對的下限值，則進入下一步驟；(c)繼續(xù)重復步驟(b),直到得到級別因子。舉例來說，此例子的像素色彩純度的數(shù)值cp為147,其小于第一下限值178，因此繼續(xù)判斷數(shù)值cp是否大于或等于下一個數(shù)對的下限值。依據(jù)查詢表，下一個數(shù)對是第2個數(shù)對(162,0.05),由于數(shù)值cp仍小于162,因此繼續(xù)向下一個數(shù)對(146，0.IO)作判斷，直到滿足此色彩純度值大于或等于下一個數(shù)對的下限值的條件為止。此例子中，當判斷到第3個數(shù)對(146，0.10)時，由于147大于146,因此可將第三個數(shù)對的因子值0.IO指定為此像素級別因子的凝f直S,即S等于O.10。當決定好像素的級別因子后，如圖l所示，進入步驟13,由級別因子決定像素的增艷矩陣，并依據(jù)增艷矩陣與像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)整后像素數(shù)據(jù)。根據(jù)輸入的級別因子的數(shù)值s，可求出不同程度的增艷矩陣，用以增強具有不同色彩純度的像素的飽和度。增艷矩陣的定義可以如下<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中E是增艷矩陣，s是級別因子值。假定調(diào)整后像素數(shù)據(jù)是(Cl，，C2，，C3，)，其可通過將增艷矩陣E與每個像素的像素數(shù)據(jù)(C1，C2，C3)做矩陣相乘而得，如下所示<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其級別因子為0.10帶由式子(2)可得到C1'、C2'、C3，分別為Cl，=(l+s)C1+(-s/2)C2+(-s/2)C3..C2，=(-s/2)C1+(l+s)C2+(-s/2)C3..C3，=(-s/2)C1+(-s/2)C2+(l+s)C3..以前述原始的像素數(shù)據(jù)(Cl,C2,C3)等于(18，165，80)入式子(3.1)、(3.2)與(3.3)之后，得到的C1，約等于8，C2，約等于177,C3，約等于79，與原始像素數(shù)據(jù)相比較后可觀察到，此調(diào)整后綠色數(shù)據(jù)的灰階值C2，加大而其它二種色彩的灰階值Cl，及C3，是降低，代表著相較于原始像素，綠色的色彩呈現(xiàn)比例增加。雖然各個色彩所占的比例會經(jīng)過調(diào)整，但經(jīng)過此算法處理后的圖像色彩仍可以維持原本色彩的色調(diào)，以下用一個例子說明。假設此像素在調(diào)整前紅色、綠色及藍色數(shù)據(jù)的色彩灰階值的關系為Cl>C2>C3,而像素原始的色調(diào)為H,像素在經(jīng)由算法處理后的紅色、綠色及藍色數(shù)據(jù)的關系為Cl，>C2，>C3，，而調(diào)整后的像素的色調(diào)定為H，，其中<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage9</formula><formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage10</formula>……(4.2)其中式子(4.1)、(4.2)為已知HSV色空間(colorspace)中的色調(diào)(Hue)定義關系式，再將式子(3.1)、(3.2)與(3.3)帶到式子(4.2)中<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage10</formula>=60。xCl'-C3'-[(-s/2)C1+(-s/2)C2+(1+s)C3][(l+s)Cl+(-s/2)C2+(-s/2)C3〗-[(-s/2)C1+(-s/2)C2+(1+s)C3〗(l+3s/2)C2-(l+3s/2)C3(l+3s/2)Cl-(l+3s/2)C3"。C2—C3TTC1-C3由以上計算結果可印證像素在調(diào)整前后的色調(diào)不變。如圖l所示，圖像處理方法還包括步驟14:根據(jù)調(diào)整后像素數(shù)據(jù)輸出調(diào)整后圖像。請參照圖3A3B、4A~4B,圖3A乃彩色圖像一，圖3B乃圖3A圖像的色度坐標分布圖，圖4A乃圖3A的彩色圖像經(jīng)圖像處理后的調(diào)整圖像，圖4B乃圖4A圖像的色度坐標分布圖。請觀察圖3B及4B,經(jīng)由圖像處理之后，彩色圖像一的像素的各點坐標于色度分布范圍中向外擴張，代表不同像素的色彩飽和度增加。再請參照圖5A5B、6A-6B，圖5A乃彩色圖像二，圖5B乃圖5A圖像的色度坐標分布圖，圖6A乃圖5A的彩色圖像二經(jīng)圖像處理后的調(diào)整圖像，圖6B乃圖6A圖像的色度坐標分布圖。請同時觀察圖5B及6B,可發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過圖像處理之后的彩色圖像二的像素各點的坐標于色度分布范圍中也很明顯地向分布范圍邊界移動。由圖3A6B可證明此圖像處理方法的確具有增強色彩飽和度以及色彩增艷的效果。由于此方法是以單一像素作為處理單元，不需增加額外的圖像存儲器(framememory),特別適合于可攜式顯示裝置，例如是移動通訊裝置或PDA的低成本要求。與美國專利號第6771311號的專利案『自動色彩飽和度增強技術」相較之下，本發(fā)明僅需針對單一像素做處理，不必同時對整張圖像作分析，可大幅降低運算復雜度以有效地減少硬件實現(xiàn)的復雜度。另外，與美國專利號第6721000號的專利案r用于數(shù)字照相機的可適應性像素色彩增強技術」相較，本發(fā)明的做法是對色彩純度較小的像素做比較大程度的色彩增艷，對色彩純度較大的像素做比較小程度的色彩增艷，因此可減輕圖〗象^修剪(c1ipping)現(xiàn)象。與飛利浦于SID2004所發(fā)表的論文「使用較小色域的移動裝置顯示更逼真色彩的技術」比較，本發(fā)明不必針對整張圖像求最大值與最小值并執(zhí)行復雜的運算即可有效增強圖像的色彩飽和度，亦可減少硬件實現(xiàn)的復雜度。本發(fā)明上述實施例所揭露的圖像處理方法，可針對圖像中單一個像素作處理，以增強圖像的色彩飽和度。通過先輸入單一像素的像素數(shù)據(jù)以求取此像素的色彩純度值，再根據(jù)此色彩純度值的大小判定此像素的級別因子，而計算出屬于此像素的增艷矩陣，再進而由像素數(shù)據(jù)及增艷矩陣對此像素的色彩數(shù)值作動態(tài)調(diào)整。此方式有效地解決了圖像修剪的現(xiàn)象，并達到顯示更優(yōu)質(zhì)色彩的目的。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬
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中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求范圍所界定者為準。權利要求1.一種圖像處理方法，適用于增強圖像的色彩飽和度，該圖像包括至少一像素，該像素具有像素數(shù)據(jù)，該像素數(shù)據(jù)包括三個色彩的數(shù)據(jù)，該圖像處理方法包括(a)計算該像素的色彩純度值，該色彩純度值是該三個色彩的數(shù)據(jù)中的最大灰階值與最小灰階值的差值，并依據(jù)該色彩純度值得到與該色彩純度值對應的級別因子；以及(b)由該級別因子決定該像素的增艷矩陣，并依據(jù)該增艷矩陣與該像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)整后像素數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，其中該色彩純度值具有多個級別。3.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，其中該步驟(a)還包括(al)提供查詢表，用以根據(jù)該色彩純度值以取得該級別因子。4.根據(jù)權利要求3所述的圖像處理方法，其中該查詢表包括多個數(shù)對，該些數(shù)對各包括下限值及對應的因子值。5.根據(jù)權利要求4所述的圖像處理方法，其中該些數(shù)對至少包括第一數(shù)對及第二數(shù)對，該第一數(shù)對包括第一下限值及第一因子值，該第二數(shù)對包括第二下限值及第二因子值，該第一下限值是大于該第二下限值，該第一因子值是小于該第二因子值。6.根據(jù)權利要求5所述的圖像處理方法，其中該步驟(al)還包括(all)判斷該色彩純度值是否大于或等于該第一下限值，當該色彩純度值大于或等于該第一下限值時，該級別因子為該第一因子值。7.根據(jù)權利要求6所述的圖像處理方法，其中當該色彩純度值小于該第一下限值時，該步驟(al)還包括(al2)判斷該色彩純度值是否大于或等于下一個數(shù)對的下限值，當該色彩純度值大于或等于該下一個數(shù)對的下限值時，該級別因子為該下一個數(shù)對的因子值；以及(al3)重復步驟(al2)至得到該級別因子。8.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，其中該三個色彩分別為紅色、綠色及藍色。9.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，其中該調(diào)整后像素數(shù)據(jù)包括另三個色彩的數(shù)據(jù)，該三個色彩的灰階值分別為Cl、C2及C3，該另三個色彩的灰階值分別為C1'、C2，及C3，，該級別因子值為s,根據(jù)該增艷矩陣Cl，=(l+s)xCl+(-s/2)xC2+(-s/2)xC3，C2，=(-s/2)xCl+(l+s)xC2+(-s/2)xC3，以及C3，=(-s/2)xCl+(-s/2)xC2+(l+s)xC3。10.根據(jù)權利要求9所述的圖像處理方法，其中該另三個色彩分別為紅色、綠色及藍色。11.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，還包括根據(jù)該調(diào)整后像素數(shù)據(jù)以輸出調(diào)整后圖像。全文摘要一種圖像處理方法，適用于增強圖像的色彩飽和度。圖像包括至少一像素，像素具有像素數(shù)據(jù)，而像素數(shù)據(jù)包括三個色彩的數(shù)據(jù)。圖像處理方法包括首先，計算像素的色彩純度值，色彩純度值是三個色彩的數(shù)據(jù)中的最大灰階值與最小灰階值的差值，并依據(jù)色彩純度值得到與色彩純度值對應的級別因子；然后，由級別因子決定像素的增艷矩陣，并依據(jù)增艷矩陣與像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生調(diào)整后像素數(shù)據(jù)。文檔編號H04N1/60GK101197917SQ20061016376公開日2008年6月11日申請日期2006年12月4日優(yōu)先權日2006年12月4日發(fā)明者李俊賢,羅新臺,翁瑞興,許景富申請人:勝華科技股份有限公司