專利名稱：圖像序列色彩空間轉換的方法
技術領域：
本發明涉及數字電影中的圖像處理方法技術領域，特別是指一種圖像序列色彩空
間轉換的方法。
背景技術：
2005年，由迪斯尼、福克斯、派拉蒙、華納兄弟等幾大電影制片公司組成的數字影院推進機構(DCI，Digital Cinema Initiatives)公布了一份名為《數字電影系統技術規范(VI. 0)》的技術標準(簡稱DCI規范)，規范了數字電影的有關技術要求，使數字電影的制作、放映等環節有了統一的國際標準。DCI規范的視頻圖像格式指定了 4K分辨率，采用XYZ色彩空間的12位灰度等級，并使用Motion JPEG200規范進行視頻壓縮，其數據傳輸速率達250Mbps。 和國外相比，我國的數字電影制作業發展相對落后，目前在國內能夠進行數字電影編碼制作的后期制作公司數量極少，且大多數公司制作的數字影片尚未達到DCI規范中對數字電影發行包必須是Motion JPEG200規范的要求。這主要是由于目前市場上已有的數字電影編碼設備，在對符合DCI規范要求的電影片源(或稱為數字電影發行母版(DC匿))進行編碼處理時，效率極慢，往往無法滿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選擇MPEG2規范來制作數字電影發行包。 其原因具體為符合DCI規范要求的電影片源中的視頻圖像部分是一組有規則的圖像序列，在對這組圖像序列進行編碼處理時，為了能夠達到數字電影放映時投影機對影片色彩空間的要求，需要對數字電影發行母版中的圖像序列進行色彩空間轉換的處理，即將圖像序列的色彩由RGB(RGB即紅、綠、藍三原色，每個像素由這三個值組成)轉換為XYZ (XYZ匹配等能光譜的三剌激值，參見國際照明委員會CIE建立的"CIE1931標準色度觀察者")規范，然后再按照Motion JPEG200的規范進行壓縮。而對圖像序列進行色彩空間的轉換處理時，即RGB轉XYZ規范過程中，在進行伽馬校正時運算過程時間消耗相當大，導致色彩空間的轉換處理消耗時間相當大，從而使得數字電影編碼處理時效率極慢。
發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供了一種圖像序列色彩空間轉換的方法，以縮短圖像序列色彩空間轉換時間，加快數字電影編碼處理速度。 本發明提供的圖像序列色彩空間轉換的方法包括從圖像序列中依次提取各個圖像，再提取每個圖像的各個像素執行下述步驟
a、確定所提取的當前像素的R、G、B值； b、判斷所述當前像素的R、 G、 B值與上一個像素的R、 G、 B值的差是否在設定范圍內，若是，則將上一個像素的X' 、 Y' 、 Z'值替換當前像素的R、 G、 B值；否則執行下一步；
c、將所述當前像素的R、 G、 B值轉換校正為R' 、 G' 、 B'值；再將R' 、 G' 、 B'值進行色彩空間轉換為X、Y、Z值；再將X、Y、Z值轉換校正為X'、Y'、Z';將X'、Y'、Z'替換當前像素的R、G、B值。 可選的，步驟b所述設定范圍為零。
較佳的，步驟b所述設定范圍可調整。 可選的，步驟b前進一步包括確定人眼對當前像素所對應顏色敏感度的高低；所述設定范圍可調整包括根據敏感度的高低，降低或增大所述設定范圍。 可選的，步驟b前進一步包括確定人眼對當前像素關注度的大?。凰鲈O定范圍可調整包括根據關注度大小，降低或增大所述設定范圍。 其中，所述確定人眼對當前像素的關注度大小是根據所述像素距離圖像中心位置的近遠程度確定。 可選的，步驟c將所述當前像素R、 G、 B值轉換校正為R' 、 G' 、 B'值，和/或將X、Y、 Z值轉換校正為X' 、 Y' 、 Z'是根據查表方式進行轉換校正。 可選的，步驟c將所述當前像素R、 G、 B值轉換校正為R' 、 G' 、 B'值是采用下述轉換
公式
<formula>formula see original document page 5</formula>
將X、 Y、 Z值轉換校正為X' 、 Y' 、 Z'值是采用下述公式<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，L表示最高亮度值，M和N為經驗值，a、b、c、d、e、f、g、h和i為修正系數。較佳的，進一步包括分別并行處理每個圖像包含的不同部分的像素。較佳的，進一步包括分別并行處理每個圖像序列中不同段的序列。由上可以看出，本發明的提供的方法通過判斷當前像素值與上一個像素值的差在設定范圍內時，直接取上一個像素的X' 、 Y' 、 Z'值作為本像素的X' 、 Y' 、 Z'值，省略復雜的伽馬校正運算的處理過程，有效提高了對圖像序列的處理速度，縮短了數字電影編碼處理時間。 其中，步驟b所述設定范圍可為零，即僅在當前像素的R、 G、 B值和上一個像素的R、G、B值相同時才直接取上一個像素的X'、Y'、Z'值作為本像素的X'、Y'、Z'值，有效保證了色彩值0-255均有對應的轉換校正后的值，因此不會出現圖像序列色彩丟失、圖像文件損壞的問題。 另外，步驟b所述設定范圍還可調整，以根據用戶的需要增大或減少，以使應用較為靈活，例如應用于清晰度較高的情況(如大屏幕高清電視，分辨率較高要求的清晰度高)則設定范圍調整為較小，若應用于清晰度稍低的情況(如應用于小屏幕顯示設備，如MP4，分辨率較低故要求的清晰度相對較低)，則設定范圍調試為較大，相應的圖像序列的處理速度也較快。 較佳的，可以根據人眼對當前像素所表示的顏色的敏感度高低降低或增大所述設定范圍，從而實現對圖像序列的處理速度的動態調整，可以實現對應敏感度高的顏色色彩保持劃分細節，對于敏感度低的色彩顆粒劃分相對較粗。以實現即保證人眼觀看的效果，又可以實現較快的處理圖像序列的處理速度。 較佳的，可以根據人眼對當前所述像素的關注度大小降低或增大所述設定范圍，從而實現對圖像序列的處理速度的動態調整，可以實現對應關注度高的像素保持劃分細節，對于關注度低的像素顆粒劃分相對較粗。以實現即保證人眼觀看的效果，又可以實現較快的處理圖像序列的處理速度。 其中，可以根據所述像素距離圖像中心位置的近遠程度確定人眼對當前所提取像素的關注度大小，像素位于圖像中心，則眼睛關注度最大，像素越靠近圖像邊或角，眼睛關注度越小。以減少對用戶觀看的影響。 另外，可以根據查表方式進行轉換校正，可以進一步縮短圖像序列的處理時間。
而且，可以同時使用多臺處理設備分別處理整個圖像不同部分的像素，或者對整個圖像序列中的不同段序列分別進行處理，從而達到并行處理的目的，這樣整個圖像序列的處理周期將會縮短更多。
圖1為本發明圖像序列色彩空間轉換流程圖。
具體實施例方式
當對數字電影發行母版中的圖像序列進行色彩空間轉換的處理時，從圖像序列的中依次提取每個圖像文件，針對每個圖像文件，參見圖1所示的本發明圖像序列色彩空間轉換流程，依次對提取的該圖像文件的每個像素執行下述步驟
步驟IOI :確定當前所取像素的R、G、B三個值，并進行緩存。 即從圖像序列中選取一張圖像文件，然后從該圖像文件中讀取每個像素的R、 G、 B值，并將這三個值保存在三個變量值中。 步驟102 :判斷所述當前像素的R、 G、 B值和上一個像素的R、 G、 B值是否相同，若是，則執行步驟103，否則執行步驟104。
步驟103 :將上一個像素的三個值X' 、 Y' 、 Z'賦給本像素的X' 、 Y' 、 Z'值，并保存回圖像文件的本像素中，覆蓋本像素的原R、G、B值；并跳轉到步驟108。
由于在同一副圖像中某個范圍內圖像像素值會完全一樣，比如具有藍天白云、黑夜等場景的圖像中，大面積的圖像像素值是完全一樣的，故當判斷出某像素的R、 G、B值和上一個像素的R、 G、 B值相同時直接取上一個像素的X' 、 Y' 、 Z'值作為本像素的X' 、 Y' 、 Z'值，省略步驟103 107的處理過程，有效提高了對圖像序列的處理速度。
步驟104 :對所述R、 G、 B值進轉換校正處理，生成校正后的三個值R' 、 G' 、 B'。
其中，轉換校正所所采用的轉換公式如下所示
<formula>formula see original document page 7</formula> 上式(1)中，L表示最高亮度值，M、N為經驗值，可根據用戶需求自定義，INT運算符表示返回分數部分需要進行取整運算。 不難理解，也可以預先根據上式(1)計算出各個值的校正值，并存在緩存中的一個數據組中，作為RGB轉換校正表表，本步驟通過查表的方式完成轉換校正處理，即分別針對所提取的R、G、B查找RGB轉換校正表，從該RGB轉換校正表中分別查找當前R、G、B各自對應的轉換校正后的三個值R' 、 G' 、 B'。這樣可以節省每個像素進行轉換校正的時間。
步驟105 :對由步驟104取得的三個值R'、G'、B'進行色彩空間轉換，獲得X、 Y、 Z其中，轉換公式如下
<formula>formula see original document page 7</formula> 上式(2)中，a、b、c、d、e、f、g、h、 i為修正系數，取值范圍在0至1之間，可根據用戶需求自定義。 步驟106、分別針對步驟105轉換得到的X、Y、Z進行轉換校正，生成校正后的三個值X，、Y，、Z，。 其中轉換校正運算所采用的轉換公式如下 /AT
<formula>formula see original document page 7</formula>
<formula>formula see original document page 8</formula> (3 ) 上式(3)中，L表示最高亮度值，M、N為經驗值，可根據用戶需求自定義，INT運算 符表示返回分數部分需要進行取整。 不難理解，也可以預先根據上式(3)計算出各個值的校正值，并存在緩存中的一
個數據組中，作為XYZ轉換校正表，本步驟通過查表的方式完成轉換校正處理，即分別針對
所提取的X、Y、Z查找XYZ轉換校正表，從該XYZ轉換校正表中分別查找當前X、Y、Z各自對
應的轉換校正后的三個值X' 、 Y' 、 Z'。這樣可以節省轉換校正的時間。 步驟107 :將步驟106計算得到的三個值X'、 Y'、 Z'保存回原始圖像文件中，覆蓋
原像素的R、G、B值。 步驟108 :至此，已經完成了對一個像素的處理過程。則進一步判斷是否已處理到
最后一個像素，若是，則結束，否則返回步驟101，進行下一個像素的處理。 按照上述方式，依次處理一個圖像的各個像素，之后繼續處理圖像序列中的下一
個圖像文件，直到整個圖像序列全部處理完畢。 經實驗，采用上述方法二制作的轉換模塊集成到數字電影編碼設備中，可以使數 字電影編碼設備對圖像處理的效率提高10 20倍以上。 另外，對于上述步驟102，當對顏色的要求不高時，判斷當前像素值與上一個像素 值的差在設定范圍內(即顏色變化非常不明顯)時，同樣執行步驟103，也可以在不影響人 觀看的效果下，進一步提高處理速度。 對于上述像素值的差的設定范圍，進一步的，由于人眼對不同顏色的敏感度不同， 還可以該根據不同的敏感度建立不同的權值，敏感度大的顏色對應的像素值權值小，敏感 程度小的顏色對應的像素值權值大，通過權值調整上述的像素值差的設定范圍，例如可以 以加數的方式存在，去與所述設定范圍值相加。從而實現當前像素為人眼敏感顏色區域，使 得與上一個像素值的差的設定范圍內小；而當前像素為人眼非敏感顏色區域時，則與上一 個像素值的差的設定范圍內大。這樣可以實現動態的去判斷是否去執行步驟103，可以實現
人觀看的效果下，又提高了處理速度。其中權值可以為負數，其大小的確定可以通過實驗獲得。 對于上述像素值的差的設定范圍，進一步的，由于人眼睛對視野內不同位置不同 關注度的原因，對像素進行處理時，也可以根據像素到圖像中心(假設為人眼睛關注度最 高的位置)的位置的遠近建立權值的大小，所述權值的大小與所述像素位置有關，而像素 位置與眼睛關注度大小相關，即像素位于圖像中心，則眼睛關注度最大，權值較小，像素越 靠近圖像邊或角，眼睛關注度越小，權值越大。同樣可以以加數的方式存在，去與所述設定 范圍值相加。從而實現當前像素處于人眼關注度高位置時，使得與上一個像素值的差的設 定范圍內??；而當前像素處于為人眼關注度低位置時，則與上一個像素值的差的設定范圍 內大。這樣可以實現動態的去判斷是否去執行步驟103，可以實現人觀看的效果下，再次提 高了處理速度。其中權值可以為負數，其大小的確定可以通過實驗獲得。
上述權值雖然已求和的方式為例，不難理解，也可以為差值、或比例系數等。
不難理解上述對像素值的差的設定范圍內的動態調整的兩種方法可以單獨使用，也可以結合使用。 另外，對于本發明提供的方法，可以同時使用多臺處理設備分別處理整個圖像不 同部分的像素，或/且對整個圖像序列中的不同段序列分別進行處理，從而達到并行處理 的目的，這樣整個圖像序列的處理周期將會縮短更多。 以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在 本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護 范圍之內。
權利要求
一種圖像序列色彩空間轉換的方法，其特征在于，從圖像序列中依次提取各個圖像，再提取每個圖像的各個像素執行下述步驟a、確定所提取的當前像素的R、G、B值；b、判斷所述當前像素的R、G、B值與上一個像素的R、G、B值的差是否在設定范圍內，若是，則將上一個像素的X’、Y’、Z’值替換當前像素的R、G、B值；否則執行下一步；c、將所述當前像素的R、G、B值轉換校正為R’、G’、B’值；再將R’、G’、B’值進行色彩空間轉換為X、Y、Z值；再將X、Y、Z值轉換校正為X’、Y’、Z’；將X’、Y’、Z’替換當前像素的R、G、B值。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b所述設定范圍為零。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b所述設定范圍可調整。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于步驟b前進一步包括確定人眼對當前像素所對應顏色敏感度的高低； 所述設定范圍可調整包括根據敏感度的高低，降低或增大所述設定范圍。
5. 根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于步驟b前進一步包括確定人眼對當前像素關注度的大小； 所述設定范圍可調整包括根據關注度大小，降低或增大所述設定范圍。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定人眼對當前像素的關注度大小 是根據所述像素距離圖像中心位置的近遠程度確定。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c將所述當前像素R、 G、 B值轉換校 正為R' 、 G' 、 B'值，和/或將X、 Y、 Z值轉換校正為X' 、 Y' 、 Z'是根據查表方式進行轉換校 正。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c將所述當前像素R、 G、 B值轉換校 正為R' 、 G' 、 B'值是采用下述轉換公式<formula>formula see original document page 2</formula>將所述R' 、 G' 、 B'值進行色彩空間轉換為X、 Y、 Z值是采用下述公式<formula>formula see original document page 2</formula>將X、 Y、 Z值轉換校正為X' 、 Y' 、 Z'值是采用下述公式 <formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>其中，L表示最高亮度值，M和N為經驗值，a、b、c、d、e、f、g、h和i為修正系數。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括分別并行處理每個圖像包含 的不同部分的像素。
10. 根據權利要求1或9所述的方法，其特征在于，進一步包括分別并行處理每個圖 像序列中不同段的序列。
全文摘要
本發明提供了一種圖像序列色彩空間轉換的方法，從圖像序列中依次提取各個圖像，再提取每個圖像的各個像素執行下述步驟a、確定當前所提取像素的R、G、B值；b、判斷所述當前像素的R、G、B值與上一個像素的R、G、B值的差是否在設定范圍內，若是，則將上一個像素的X’、Y’、Z’值替換所取像素的R、G、B值；否則執行下一步；c、將所述R、G、B值轉換校正為R’、G’、B’值；將所述R’、G’、B’值進行色彩空間轉換為X、Y、Z值；將X、Y、Z值轉換校正為X’、Y’、Z’；將所述X’、Y’、Z’替換所取像素的R、G、B值。使用本發明，可縮短圖像序列色彩空間轉換時間，從而縮短數字電影編碼處理的時間。
文檔編號H04N9/64GK101729912SQ20091024158
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者張曉玲, 王忠平, 耿克明, 肖立群 申請人:北京中企開源信息技術有限公司