一种对视频信号进行绿色增强的系统及方法

摘要

本发明提出了一种对视频信号进行绿色增强的系统及方法，该系统包括基准轴旋转单元、增强区域判断单元，饱和度增强单元，该方法包括将输入的视频色差信号Cb和Cr经基准轴旋转单元进行色轴旋转，使其旋转到以最饱和的绿色为纵轴的色度空间；再经增强区域判断单元判断旋转后的色度矢量处于色度空间的相应调整区域，得到相应的控制参数；饱和度增强单元根据所述控制参数，以及用户配置参数gain，对当前色度信号进行饱和度增强，从而达到绿色增强的效果。本发明所述系统及方法可以有效的增强图像中的绿色部分，不影响其它颜色，且利用对称性节省了硬件，降低了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频信号处理领域，特别的涉及一种对数字视频信号进行增强的处理。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，电视已渗透到千千万万的家庭中，和衣食住行一样，成为人们不可或缺的生活要素。在家电行业中，对电视画面清晰度的要求与日俱增，作为人类尽享卓越数字视听生活终端的彩色电视机，需要为人类提供影像更加清晰，色彩更加艳丽，声音更加优美的视听享受。提高电视机的性能，特别是如何使电视显示更加清晰、优质的画面越来越得到各厂家的重视。因此，直观的对电视机彩色重现时出现的偏差进行调整和补偿，发挥显示器件的极限，重现色彩的真面目或符合人们的主观偏向的理想色彩就成了视频处理算法的目标。

绿色是人眼较为敏感的颜色，绿色的鲜艳程度直接影响到人们的视觉感受，为了增强颜色中的绿色成分，现有技术采用直接增加RGB色彩空间中G分量大小的方法来实现，但这种方法在一定程度上改变了颜色的色调，看起来不太自然，且这种方法明显影响到了其他颜色，比如肤色和蓝色，而且实际的视频信号是以YCbCr格式进行传输和处理的，在最终显示之前才转换为RGB格式，现有技术的方法是在色彩的RGB空间进行处理，因此会增加不必要的色彩空间转换，且色彩空间的转换难免会带来图像信息的损失，影响图像的显示效果，也增加了系统的硬件电路。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种可以动态的在YCbCr空间进行绿色增强的系统及方法，根据视频信号中表示色彩的色差信号Cb，Cr的大小，动态的给出调整参数，并根据该调整参数进行绿电平增强，达到颜色鲜艳，过渡自然的效果。

一种对视频信号进行绿色增强的系统，包括基准轴旋转单元101、增强区域判断单元102和饱和度增强单元103，其中输入的视频色差信号Cb和Cr首先经基准轴旋转单元101产生输出信号，该输出信号经增强区域判断单元102输出控制参数，然后将该控制参数输入到饱和度增强单元103，增强延迟的输入视频色差信号Cb和Cr后得到视频色差信号输出。

一种对视频信号进行绿色增强的方法，包括如下步骤：

步骤一，基准轴旋转单元101将输入的视频色差信号Cb和Cr进行色轴旋转，使其旋转到以最饱和的绿色为纵轴的色度空间中；

步骤二，增强区域判断单元102判断旋转后的色度矢量处于色度空间调整区域划分的相应部分，得到对应的控制参数；

步骤三，饱和度增强单元103根据所述控制参数，以及参数gain，对当前色度信号进行饱和度增强，从而得到增强后的视频色差信号输出。

其中，步骤三所述参数gain的取值范围为0≤gain≤1，该值可以通过寄存器配置。

其中，步骤二所述的调整区域是以最饱和的绿电平为对称轴左右方向各小于等于90度的两个区域。

所述调整区域的划分是以最饱和的绿电平为对称轴将左右两区域对称划分的分别至少一个区域。

所述划分的区域对应特定的控制参数，所述控制参数根据所在区域与最饱和绿电平的距离渐进取值。

所述控制参数的取值范围为大于等于0且小于等于1。

本发明的有益效果在于：选择在YCbCr空间进行绿色增强，可以不改变图像的色调，而只改变图像的饱和度，且能减少不必要的色度空间转换，简化了硬件实现的复杂度。

通过旋转色度空间的方法可以实现较为精确的绿色增强，且利用对称性减少了区域判断的运算量。

判断调整区域从而只对画面中的绿色部分应用本方法，不影响其它的颜色，且根据不同的区域选择渐变的参数，对不同的色调实现不同程度的绿色增强，避免了明显的分界现象，且画面更加清晰逼真，过渡自然。

附图说明

现将结合参考附图更详细的描述本发明所述的方法，但由于实现该方法可采用多种不同的实现形式，因此并不限于附图图形的形式：

图1是为本发明一种对视频信号进行绿色增强的系统的整体框图。

图2为本发明具体实施方式流程图。

图3为YCbCr空间颜色分布图。

图4为旋转后的色彩空间的颜色分布图。

图5为在色彩空间进行增强区域判断的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

附图1为本发明一种对视频信号进行绿色增强的系统的整体框图，包括基准轴旋转单元101、增强区域判断单元102，饱和度增强单元103。输入的视频色差信号Cb和Cr通过基准轴旋转单元101将其最饱和的绿色旋转到纵轴的位置，判断旋转后的色度矢量输入到增强区域判断单元102，得到控制参数b输入到饱和度增强单元，对当前色度信号进行饱和度增强，从而达到绿色增强的效果。

在视频信号处理中，多采用亮度色差信号的色彩空间YCbCr，本发明中，基于所述色彩空间进行绿电平的增强处理，可以省去系统中不必要的色度空间转换，节省硬件，并且在色度空间的转换中，任何一种转换公式都会有一定的失真，在YCbCr空间而非RGB空间进行绿电平增强可以减少图像信息的损失。

附图2为本发明所述绿色增强方法的流程图，所述流程开始于步骤S201，当前图像的色度信号Cb和Cr输入到基准轴旋转单元101，将当前色度信号旋转到以最饱和的绿色为基准矢量的色度空间中。附图3为YCbCr空间的颜色分布图，如图所示，绿色所在的区域为第三象限，最饱和的绿色即图中232°方向的斜线，本发明绿色增强以最饱和的绿色即图中斜线为基准矢量。为了简单且有效的判断色度矢量与基准矢量之间的距离，本发明先对颜色空间进行逆时针旋转，把最饱和的绿色旋转到纵轴的位置，转换的方法为将色彩空间旋转218°，即到达纵轴位置。如下文(3)式和(4)式所示：

rev_Cb＝Cb*cos218°-Cr*sin218°    (3)

rev_Cr＝Cr*cos218°+Cb*sin218°    (4)

其中以rev_Cb表示旋转后的色差信号Cb，以rev_Cr表示旋转后的色差信号Cr。

进行基准轴旋转的结果如图4所示，旋转后的色彩空间中最饱和的绿电平为中心轴，所述绿电平调整即将纵轴附近的点尽量往纵轴调整，趋于饱和的绿色。

在步骤S202，判断经步骤S201的色彩空间转换后，选择所述最饱和的绿电平即纵轴为中心，取一定的区域作为调整区域，本实施例中，以最饱和的绿电平为中心对称轴，取一对称区间，且此区域的大小采用寄存器配置的方式改变，用户调整更加方便，另外由于是对称区域，则只需配置一个值，更加节省寄存器空间。本实施例以此配置值为40°为例，则所述调整范围为50°到130°。

增强区域判断单元102负责判断出色度矢量是否落在需要进行绿色增强的50°到130°的范围内，若不是，则进入步骤S204，说明当前点非本发明需要增强的绿色，不作处理；若是，则进入步骤S203，对每一个在此范围内的色度矢量给出相应的幅度控制参数b，如附图5，本实施例中，所述50°到130°的范围，以纵轴90°为中心，为对称的两个部分：第一象限的50°到90°；第二象限的90°到130°。因其对称性，本实施例中仅以第一象限的部分为例，所述第二象限的部分与第一象限的部分为对称分布。

本实施例中，如附图5所示，第一象限的部分分为五个区域A区、B区、C区、D区、E区，取A区的角度范围为70°到90°，B区、C区、D区、E区的角度范围均为5°。具体的增强区域判断方法为：将色度矢量的斜率(Cr/Cb)与五条基准直线的斜率即角度的正切值进行比较，从而判断出它落在图5中所示的五个区域中的一个内，根据落在区间的不同相应的给出不同的控制参数b，通过所述参数可以对进行绿色增强的幅度进行动态的控制。如附图5所示，对于落在A区的色度矢量，最接近最饱和的绿电平，本实施例中控制参数b值取1，即进行了最大幅度的饱和度增强；对于落在B区至E区的色度矢量，本实施例中，控制参数b值依次取0.8，0.6，0.4，0.2，从而实现了增强幅度的渐变。

值得注意的是，本实施例中绿电平增强调整范围并不局限与所述的50°到130°，其它0°到180°内的范围均属于本发明的保护范围；另外，本发明中第一象限部分和第二象限部分的区间划分不局限于本实施例的划分方式，其它满足第一象限的部分和第二象限的部分基于最饱和的绿电平轴对称，按照调整参数的区别划分区间的方式均属于本发明的保护范围；而且所述控制参数b值的选择也不局限于本实施例所述的值，其它满足大于等于0且小于等于1，按照与对称轴的角度由大到小降幂排列的选择方式，均属于本发明保护的范围。

步骤S203或步骤S204后进入步骤S205，在饱和度增强单元103对色度矢量的Cb分量和Cr分量进行同比例的增强，具体方法为根据控制参数b值对色度矢量的Cb分量，Cr分量分别乘以一个相同的系数进行饱和度的增强。即公式(5)和公式(6)。

Cb_out＝Cb*(1+b*gain)    (5)

Cr_out＝Cr*(1+b*gain)    (6)

其中，Cb_out表示增强后的Cb信号，Cr_out表示增强后的Cr信号。gain的作用是进行增益控制，用户可以通过寄存器的值实时地改变，且满足gain的范围大于等于0且小于等于1。例如：当取b＝1，gain＝0.1时，由公式(5)和公式(6)，相当于给Cb信号和Cr信号上进行了1.1倍的饱和度增强。由于绿电平的增强程度没有一个客观的标准，用户可以根据自己的主观感觉进行调整gain值，更加方便，适应不同的客户需求。

另外，本发明不局限于本实施例中色差信号Cb和色差信号Cr分别乘以一个相同的系数，色差信号Cr所乘的系数可以略大于色差信号Cb上所乘系数，从而简单有效的达到了增加颜色饱和度和进行色调补偿，即向基准绿色轴靠拢的目标。

在本发明所述方法中，因为进行了色度矢量区域的判断，保证本发明只对绿色信号进行增强，因此避免了影响到其它的颜色，比如说肤色和蓝色。由于是根据色度矢量与绿色基准矢量的距离来确定进行绿色增强的幅度，因此可使较绿的绿电平进行较大幅度的饱和度增强，从而实现了自适应的调整。其次，因为本发明的参数是在0和1的范围内渐变的取值，所以实现了较好的过渡，避免了出现明显的分界现象。另外，因为本发明对增强区域的判断是在旋转后的色彩空间进行，且根据第一象限和第二象限的点关于纵轴对称的特点，有效的简化了运算量和实现的复杂度。