一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法

摘要

本发明公开一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法，通过在色彩示波器中引入笛卡尔坐标系，将所述原始图像数据转换成目标格式图像数据；根据所述目标格式图像数据中各分量的类别，标识所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴，并根据图像数据的格式确定各个坐标轴的取值范围；将所述目标格式图像数据中的各个像素点的分量根据转换算法转换成所述笛卡尔坐标系中的三维数据值；根据所述三维数据值，计算所述各个像素点在所述笛卡尔坐标系中对应的颜色和位置，在所述位置标识所述颜色，得到三维示波模型，实现了直观反映像素点的空间分布情况。

说明书

技术领域

本发明涉及图像、视频处理领域，尤其涉及一种色彩示波器中色彩模型 映射到三维空间的方法。

背景技术

随着非线性编辑系统的出现，电视节目的后期制作，特别是视频、图像 的处理技术得到了长足的发展。在图像处理技术中，色彩空间是一个常用的 概念。“色彩空间”一词源于西方的“Color Space”，又称作“色域”，色彩 学中，人们建立了多种色彩模型，以一维、二维、三维甚至四维空间坐标来 表示某一色彩，这种坐标系统所能定义的色彩范围即色彩空间。

RGB(红绿蓝)色彩空间是计算机中常见的色彩空间，它通过红、绿、 蓝三基色的相加来产生其他的颜色。其中RGB24使用24位比特位表示一个 像素点的色彩，红、绿、蓝各占8位(各颜色由浅入深均有00000000～11111111 共256种)，可以得到256*256*256种颜色。常用的色彩空间还有YUV、HSL 等。

在图像处理的过程中，人们期望一种直观描述图像颜色信息的基本诉求， 于是出现了图像色彩示波器。但是现有技术中，传统的矢量示波器只能描述 色彩空间中的一个或者两个分量的信息，原因就是矢量示波器是二维图形， 通常二维图形只能建立数学坐标系中的两个轴。比如，UV矢量图只能描述 YUV色彩空间中的U、V两路色差信息；Y波形图只能描述YUV色彩空间 中的Y亮度信息；RGB队列示波器只能描述RGB色彩空间中的某一个颜色 通道的统计信息；总之，传统的示波器虽然能从各个方面显示出图像中的颜 色信息，但是不能直观显示图像中真实颜色分布情况，不能同时描述色彩空 间中每一种分量上图像颜色的分布情况。

综上，图像处理的过程，需要一种三维空间展示的方法。但是，即使在 色彩示波器中引入三维空间，也无法对现有的二维色彩模型进行显示。

发明内容

本发明提供一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法，通过引 入笛卡尔坐标系来表示色彩空间中的各种分量，使现有的色彩模型可以转 换成三维模型进行展现，实现真实反映图像中像素点的色彩信息在色彩空 间的分布情况，使图像颜色信息更加直观，真实再现了色彩空间的各颜色。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种色彩示波器中色彩模型映 射到三维空间的方法，包括以下步骤：

一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法，包括以下步骤：

在色彩示波器中引入笛卡尔坐标系；

根据预先设定的采样密度获取原始图像数据到色彩示波器，将所述原始 图像数据转换成目标格式图像数据；

用所述目标格式图像数据中各分量的类别标识色彩示波器中所述笛卡尔 坐标系中的各个坐标轴，使所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴与所述目标格 式图像数据中各分量一一对应，根据所述目标格式图像数据中各分量的取值 范围确定所述各个坐标轴的取值范围；

将所述目标格式图像数据中的各个数据元素根据转换算法转换成所述笛 卡尔坐标系中与所述数据元素一一对应的三维数据元素；

在所述三维数据元素对应的位置标识对应的颜色，得到三维示波模型。

本发明实施例通过在色彩示波器中引入笛卡尔坐标系；根据预先设定的 采样密度获取原始图像数据到色彩示波器，将所述原始图像数据转换成目标 格式图像数据；用所述目标格式图像数据中各分量的类别标识色彩示波器中 所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴，使所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴与 所述目标格式图像数据中各分量一一对应，根据所述目标格式图像数据中各 分量的取值范围确定所述各个坐标轴的取值范围；将所述目标格式图像数据 中的各个数据元素根据转换算法转换成所述笛卡尔坐标系中与所述数据元素 一一对应的三维数据元素；在所述三维数据元素对应的位置标识对应的颜色， 得到三维示波模型，使现有的色彩模型可以转换成三维模型进行展现，实 现真实反映图像中像素点的色彩信息在色彩空间的分布情况，使图像颜色 信息更加直观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法 的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清 楚、完整的描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出 创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种色彩示波器中色彩模型映射到三维空间的方法， 包括引入笛卡尔坐标系，如图1，包括以下步骤：

步骤101，在色彩示波器中引入笛卡尔坐标系；

首先在色彩示波器中引入三维空间，然后在三维空间中引入笛卡尔坐标 系，用来显示现有色彩空间中的各个颜色。

步骤102，获取原始图像数据，并转换成目标格式。

根据一定的采样密度获取原始图像数据，将原始图像数据转换成目标格 式图像数据；

步骤1021，确定采样密度。

获取所述原始图像的分辨率，根据所述原始图像的分辨率确定采样密度；

本发明优选的，如果是标清图像720x576，缩放因子(8，8)，如果是高 清图像1920x1080，缩放因子(16，16)。其中，缩放因子即图像的采样密度， 原图像中8x8或者16x16的像素块，在缩放之后的图像中用一个像素点表示。

步骤1022，获取原始图像数据。

根据所述采样密度获取原始图像数据；

步骤1023，转换成目标格式。

获取预先设定的图像数据的目标格式，根据所述预先设定的图像数据的 目标格式将所述原始图像数据转换成目标格式图像数据。

输入图像一般是YUV图像数据，但是需要显示的数据格式可能是RGB 或者HSL等其它色彩空间的统计信息。

如果输入图像是YUV图像数据，需要显示RGB或者HSL等其它色彩空 间的统计信息，需要把缩放之后的图像数据转换成相关的RGB数据或者HSL 图像数据；

步骤103，建立空间位置坐标模型。

根据目标格式图像数据中各分量的类别，建立空间位置坐标模型。用所 述目标格式图像数据中各分量的类别标识所述笛卡尔坐标系中的各个坐标 轴，使所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴与所述目标格式图像数据中各分量 一一对应，根据所述目标格式图像数据中各分量的取值范围确定所述各个坐 标轴的取值范围。

本发明优选的：

RGB色彩空间的模型：

RGB模型时只脚坐标；X-轴----＞R；Y-轴----＞G；Z-轴----＞B；其中， RGB的取值范围[-0.5，0.5]；

HSL色彩空间的模型：

HSL坐标系是极坐标系，H代表极角、S代表极半径、L是垂直于极坐标 平面的轴；H取值范围[0，360]，S取值范围[0，1]，L取值范围[-0.5，0.5]；

YUV色彩空间的模型：

YUV坐标系是直角坐标系：X-轴----＞V值，Y-轴----＞Y值，Z-轴----＞U 值；Y取值范围[-0.5，0.5]，V取值范围[-0.5，0.5]，U取值范围[-0.5，0.5]。

步骤104，将图像数据根据转换算法转换成三维数据。

将所述目标格式图像数据中的各个数据元素根据转换算法转换成所述笛 卡尔坐标系中与所述数据元素一一对应的三维数据元素；

缩略图中像素点的颜色值用<r，g，b>表示，像素点RGB分量的比特位 分别为<Bits-r，Bits-g，Bits-b>，那么，对应到RGB模型中的坐标点用<r′，g′，b′> 表示

r′＝r/(2^*Bits-r)-0.5；

g′＝g/(2*^Bits-g)-0.5；

b′＝b/(2^*Bits-b)-0.5；

缩略图的HSL值用<h，s，l>表示，对应到极坐标系模型中的HSL值为 <h′，s′，l′>；

h′＝h；

s′＝s；

l′＝l-0.5；

其对应的直角坐标系表示如下，X轴--＞极半径在极角为0°的轴上的投影 场；Z轴--＞极半径在极角为90°轴上的投影；Y轴--＞对应极坐标的L轴；极 坐标为<h′，s′，l′>的像素点，在直角坐标系中的位置用<x′，y′，z′>表示，转化关 系如下：

x′＝s′*cos(h′)；

y′＝l′；

z′＝s′*sin(h′)；

缩略图上的YUV颜色值用<v，y，u>表示，像素YUV分量的比特位数分别 为<Bits-y，Bits-u，Bits-v>，色彩对应到颜色空间的坐标点用<v′，y′，u′>

v′＝v/(2^*Bits-v)-0.5；

y′＝y/(2^*Bits-y)-0.5；

u′＝u/(2^*Bits-v)-0.5。

步骤105，在三维数据元素对应的位置标识对应的颜色，得到三维示波模 型。

根据所述三维数据元素的各个数据项计算所述三维数据元素在笛卡尔坐 标系中对应的颜色和位置，在所述位置标识所述颜色，得到三维示波模型。

获取缩略图中的像素点(在本实施例，像素点等于权利要求中的数据元 素)，计算出在相应色彩空间模型的坐标位置及其对应的颜色值，用<<x，y，z>， <r，g，b>>结构描述，称这种结构描述的点为点元或者点精灵；

根据所述结果色彩空间对所述原始图像进行渲染并展示，利用显卡(GPU) 创建D3D设备，设置D3D设备需要的状态以及参数信息，渲染出所有的点元；

因为，渲染结果是从某一个角度观察三维模型中的所有点，会有前后的 遮挡，导致观察的结果特征不是很明显，我们通过提供旋转、平移等操作， 让用户可以通过鼠标、键盘等输入设备，调节模型的姿态，呈现出具有明显 特征的颜色分布渲染结果。

把得到的三维示波模型，通过投影转换矩阵投影到二维图像中进行展示。

本发明实施例的技术方案带来的有益效果如下：

本发明实施例根据一定的采样密度获取原始图像数据，将所述原始图像 数据转换成目标格式图像数据；根据所述目标格式图像数据中各分量的类别， 标识所述笛卡尔坐标系中的各个坐标轴，并根据图像数据的格式确定各个坐 标轴的取值范围；将所述目标格式图像数据中的各个像素点的分量根据转换 算法转换成所述笛卡尔坐标系中的三维数据值；根据所述三维数据值，计算 所述各个像素点在所述笛卡尔坐标系中对应的颜色和位置，在所述位置标识 所述颜色，得到三维示波模型，将所述三维示波器模型进行展示，通过引入 笛卡尔坐标系，将二维数据转换为三维数据并对应到笛卡尔坐标系相应位置， 得到了三维示波模型，实现了直观反映像素点的空间分布情况，并能展示像 素点的相对关系信息，方便用户使用。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发 明可以通过硬件实现，也可以可借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实 现，基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来， 该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移 动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

总之，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、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。