CN1661666A

CN1661666A - 用于转换色彩空间的方法和设备以及多色彩显示设备

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Publication number: CN1661666A
Application number: CN2005100628083A
Authority: CN
Inventors: 玉贤旭; 李性德; 崔瑗熙; 金昌容; 朴斗植
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: EP1571829A3; EP1571829A2; KR100601942B1; US20050190967A1; JP2005295511A; KR20050087268A; US8274527B2; CN100456838C

Abstract

提供了一种用于把包括第一到第m输入色彩成分的m维色彩空间转换为包括第一到第n输出色彩成分的n维色彩空间(m＜n)的方法和设备。所述方法包括通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分；确定第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；以及当第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分。简化了向高维输出色彩空间的色彩转换。

Description

用于转换色彩空间的方法和设备以及多色彩显示设备

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，尤其涉及一种用于通过使用简单算法来补偿输出色彩成分以便所述色彩成分的动态范围在预先确定的范围内的方法和设备。

背景技术

随着电子工程的发展，向用户提供的电子信息不仅包括简单的文本，而且包括各种形式的多媒体信息。向用户提供的多媒体信息包括静止图像、电影、动画、声音以及文本信息。首先，电影是非常重要的，因为它们对下一代视频点播(VOD)服务以及交互服务来说是必不可少的。因此对电影的标准化已经进行了大量的工作。

此外，由于数字电子学的发展，模拟数据现在变得被数字化并且已经引入各种数字图像处理技术来有效地处理大量的数字图象数据。数字图像处理有几个优点。

第一，由于不可避免地把噪声加到原始信号所以在处理期间降低了模拟图像信息。然而，数字图像信息耐噪声。

第二，可以由计算机来容易地处理数字化图像信息。由于基于计算机的图像处理图像压缩变得可能。

总体上，数字图像处理涉及使用计算机显示记录的模拟图像。通过数字视频交互(DVI)技术来实现数字图像处理，其最早在20世纪80年代后期引入。通过使用为图像处理而设计的图形处理器，使用DVI技术来执行复杂的、不能由低性能处理器实时执行的任务。

另外，联合图像专家组(JPEG)和运动图像专家组(MPEG)提出优于DVI的新的编码标准，并且可以预料该编码标准将在数字图像处理中起到重要作用，这是因为它得到与该领域相关的大多数公司的支持。MPEG标准仍然在更新，例如，为了实现诸如在个人计算机上的高清晰度电视(HDTV)的高质量的图像，已经开发出了MPEG II和MPEG III标准。

此外，自从1991年已经引入了只要求主处理器而不要求独立的硬件来处理图像的图像处理技术，而这种技术包括由Apple开发的QuickTime，由Microsoft开发的Windows视频以及由Intel开发的Indeo。因为这些技术没有对主处理器带来很大负担，所以它们对个人计算机来说非常有用。

随着对各种数字图像处理技术的研究，还要求这些技术的标准化。通过标准化许多技术可以相互兼容，从而可以实现诸如视频会议、数字广播系统和电视电话之类的许多应用。例如，用于在诸如CD-ROM或光盘之类的记录介质上存储信息的数字图像压缩技术与用于视频会议的压缩技术兼容。

在由红(R)、绿(G)和蓝(B)色彩成分表示的3维色彩空间中处理常规的图像信号，这些色彩成分通过使用光源产生。因为RGB色彩是构成所有色彩的原色，所以可以通过使用这3种色彩来显示图像信号。

图1是说明用来表示色彩的原色之间关系的文氏图。

参照图1，通过组合RGB色彩可以生成每种色彩信号。也就是说，R组合G表示黄(Y)信号，G组合B表示青(C)信号，而B组合R表示品红(M)信号。当混合所有原色时就产生白光(W)。

图2说明了在RGB和CMY色彩成分之间的波长关系。

参照图2，R光具有最长的波长，而B信号具有最短的波长。Y光具有在G和R光的波长之间的波长。同样，C光具有在G和B光波长之间的波长，而M光具有在B和R光波长之间的波长。因此，通过混合两种不同的原色可以生成CMY信号。

图3是RGB和CMY色彩成分的色图。

该色图可以简化为两个三角形，一个把RGB点作为其顶点(RGB三角形)，而另一个把CMY作为其顶点(CMY三角形)。在这种情况下，该RGB三角形中的所有色彩坐标可以表示为R、G和B色彩信号的组合。类似地，CMY三角形中所有色彩坐标可以表示为C、M和Y色彩信号的组合。然而，位于每个三角形以外的色彩坐标不能由对应于所述三角形的色彩信号的组合表示。例如，在RGB三角形外的色彩坐标(阴影部分)不能使用R、G和B来表示。对应地，在CMY三角形外的色彩坐标不能使用C、M和Y来表示。因此，当使用更多的光源时可以表示更宽的色域。该色域对于显示高质量的图像尤为重要。

结果，已经引入了具有3个以上色彩源的多色彩显示。

图4A示意地说明了常规的3色彩显示操作。

在图4A中，常规的3色彩显示装置通过使用3维色彩成分(R₀，G₀，B₀)来表示图像。

图4B示意地说明了常规的多色彩显示设备的操作。与图4A的3色彩显示不同，多色彩显示把输入信号转换为6维色彩成分(R₀，G₀，B₀，C，M，Y)并且使用6色彩源再现所转换的信号。引入把输入信号转换为多色彩成分的常规技术如下。

1)由奥林巴斯光学有限公司公布的美国专利第6,633,302号公开了一种使用XYZ色彩空间的色彩转换的方法。在该方法中，使用查找表来压缩在XYZ色域外的色彩的色域。当使用5个以上色彩源时很难实现这种方法。

2)一热那亚公司提出了一种使用光谱数据执行从3维查找表到2维查找表的色彩映射的方法。另外，使用1维查找表来修改2维色域的大小。该方法具有难于计算查找表的缺点。此外，由于每个显示所表示的最大色度和明亮度不同，所以可能会降低输出质量。

因此，需要一种用于把RGB色彩成分转换为包括RGB和CMY的6色彩成分而同时防止输入图像质量降低并且保持最大色度和明亮度的简单方法。

发明内容

本发明提供了用于把输入色彩空间转换为高维输出色彩空间的简化方法和设备。

本发明还提供了可以表示具有显示最大饱和度和明亮度的色彩的色彩空间转换设备。

本发明还提供了显示包括在输出色彩空间内的输出色彩成分的显示设备，该输出色彩空间由具有比其更少维数的输入色彩空间转换而成。

依照本发明的一个方面，提供了一种把包括第一到第m输入色彩成分的m维色彩空间转换为包括第一到第n输出色彩成分的n维色彩空间(m＜n)的方法，包括：通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分；确定第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；以及当第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分。所述提取第一到第n中间色彩成分包括：确定用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；确定用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第m+1到第n中间色彩成分的第二系数组；以及使用第一到第m输入色彩成分和所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分。第一到第n中间色彩成分的计算包括：计算第m+1到第n中间色彩成分的动态范围；确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比；以及使用所述标度比依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。所述标度比的确定包括：使用预定的算法来确定第一到第m输入色彩成分的灰度级，并且确定所述标度比使得所述标度比与所述灰度级互补。使用(第一到第m输入色彩成分的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。

依照本发明另一方面，提供了一种用于把包括第一到第m输入色彩成分的m维色彩空间转换为包括第一到第n输出色彩成分的n维色彩空间(m＜n)的设备，包括：中间色彩成分提取器，用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分；动态范围比较器，用于确定所述第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在所述动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分；和中央控制器，用于控制所述中间色彩成分提取器、动态范围补偿器和色彩成分补偿器。所述中间色彩成分提取器包括：第一系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；和第二系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第m+1到第n中间色彩成分的第二系数组；和中央控制器，用于使用第一到第m输入色彩成分以及所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分。所述中间色彩成分提取器还包括标度比确定器，确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比，并且所述中央控制器使用所述标度比来依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。所述标度比确定器使用预定的算法来确定第一到第m输入色彩成分的灰度级，并且确定所述标度比使得所述标度比与所述灰度级互补。使用(第一到第m输入色彩成分的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。

依照本发明另一方面，提供了一种用于显示包括第一到第n输出色彩成分的图像信号的色彩显示设备，包括：中间色彩成分提取器，用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分(m＜n)；动态范围比较器，用于确定所述第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；色彩成分补偿器，用于当所述第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在所述动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分；显示单元，包括发出对应于n个输出色彩成分波长的光的n个光源；和中央控制器，用于控制所述中间色彩成分提取器、动态范围补偿器和色彩成分补偿器。

所述中间色彩成分提取器包括：第一系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；第二系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第m+1到第n中间色彩成分的第二系数组；和标度比确定器，确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比，其中所述中央控制器使用第一到第m输入色彩成分以及所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分，并且通过使用所述标度比来依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。所述标度比确定器使用(第一到第m输入色彩成分的灰度级的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。所述色彩成分补偿器包括：小的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上小于第一预定值时补偿小于所述第一预定值的色彩成分；和大的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上大于第二预定值时补偿大于所述第二预定值的色彩成分。所述小的色彩成分补偿器把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到第m+1到第n中间色彩成分，把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到互补色彩成分，并且把小于所述第一预定值的色彩成分的值设置为第一预定值，其中所述互补色彩成分与小于所述第一预定值的色彩成分互补。所述大的色彩成分补偿器用大于所述第二预定值的值除第m+1到第n中间色彩成分的值，并且把大于所述第二预定值的色彩成分的值设置为第二预定值。

附图说明

通过参考附图来详细描述其示例性实施例，本发明的上述及其它特征和优点将变得更加明显，图中：

图1是说明用来表示色彩的原色之间关系的文氏图；

图2说明了在RGB和CMY色彩成分之间的波长关系；

图3是RGB和CMY色彩成分的色图；

图4A示意地说明了常规的3色彩显示的操作；

图4B示意地说明了常规的多色彩显示设备的操作；

图5示出依照本发明一实施例的色彩转换方法的流程图；

图6示出依照本发明另一实施例的色彩转换方法的流程图；

图7是依照本发明一方面示出在用于中间色彩成分提取操作中的标度比和灰度级之间关系的曲线；

图8示意地说明了依照本发明一实施例的色彩成分补偿操作；

图9是依照本发明另一实施例的色彩转换设备的框图；和

图10是依照本发明又一实施例的多色彩显示设备的框图。

<主要元件的附图标记>

110...中间色彩成分提取器

130...动态范围比较器

150...中央控制器

170...色彩成分补偿器

190...显示单元

具体实施方式

图5示出了依照本发明一实施例的色彩转换方法的流程图。

在操作S510中，输入RGB信号。然后，在操作S530中通过线性地组合输入色彩信号来从输入RGB信号中提取CMY信号。可以使用各种方法来提取CMY色彩成分，其中之一使用方程式(1)。

C = \frac{1}{2} G + \frac{1}{2} B

M = \frac{1}{2} B + \frac{1}{2} R

Y = \frac{1}{2} R + \frac{1}{2} G - - - (1)

方程式(1)表示在图1和图2中示出的色彩成分之间的关系。

当理论上处理输入色彩成分R_i、G_i和B_i时，那么输入色彩成分R_i、G_i和B_i以及输出色彩成分CMY具有在方程式(1)中示出的关系。然而，图像处理设备具有制造偏差。因此，使用方程式(2)把输入色彩成分R_i、G_i和B_i转换为第一到第三中间色彩成分R₀、G₀和B₀。

R₀＝-p₁R_i+p₂G_i+p₃B_i

G₀＝q₁R_i-q₂G_i+q₃B_i

B₀＝r₁R_i+r₂G_i-r₃B_i ...(2)

此外，使用方程式(3)根据输入色彩成分R_i、G_i和B_i计算第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁。

C₁＝-a₁R_i+a₂G_i+a₃B_i

M₁＝b₁R_i-b₂G_i+b₃B_i

Y₁＝c₁R_i+c₂G_i-c₃B_i ...(3)

当没有制造偏差时，(p1，p2，p3)＝(-1，1，1)，(q1，q2，q3)＝(1，-1，1)并且(r1，r2，r3)＝(1，1，-1)。另外，在不考虑制造偏差的情况下(a1，a2，a3)＝(0，1/2，1/2)，(b1，b2，b3)＝(1/2，0，1/2)并且(c1，c2，c3)＝(1/2，1/2，0)。

在依照本实施例的色彩转换方法中，考虑到制造偏差使用方程式(1)和(2)补偿输入色彩成分R_i、G_i和B_i，从而可以降低由于制造偏差带来的图象质量下降。

如从方程式(3)注意到，第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的动态范围比输入色彩成分R_i、G_i和B_i的动态范围要宽。因此，考虑第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的动态范围使用方程式(4)来依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁。

C₂＝ratio×C₁

M₂＝ratio×M₁

Y₂＝ratio×Y₁ ...(4)

‘ratio’表示用于依照方程式(4)来依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的标度比，并且可以依照各种方式来计算。然而在依照本发明一实施例的色彩转换方法中，计算所述标度比使得其与输入色彩成分R_i、G_i和B_i的灰度级互补。参考图7将更详细地描述标度比的计算。

当计算第一到第六中间色彩成分R₀、G₀、B₀、C₂、M₂和Y₂时，在操作S550中确定依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂的动态范围。在操作S550中检测其动态范围超出预先确定范围的信号。

然后，通过在操作S570中使用其动态范围超出预先确定范围的信号来补偿第一到第六中间色彩成分R₀、G₀、B₀、C₂、M₂和Y₂。如图3中阴影部分所示的不能使用三原色表示的色彩区域可以通过操作S570来表示。

在依照本实施例的色彩转换方法中，使用简单算法来执行补偿操作S570。参考图8将详细描述补偿操作S570。

图6示出依照本发明另一实施例的色彩转换方法的流程图。

首先，在操作S610中确定用于通过线性地组合输入色彩成分R_i、G_i和B_i来计算第一到第六中间色彩成分R₀、G₀、B₀、C₁、M₁和Y₁的第一和第二系数组。如上所述，可以考虑制造偏差确定第一和第二系数组。

然后，在操作S630中计算输入色彩成分R_i、G_i和B_i的灰度级并且确定用于依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的标度比。在操作S630中，使用全部RGB色彩成分和CMY色彩成分来生成彩色，而当增加色度时依比例决定每个输入色彩的色度。

可以使用各种方法来计算所述灰度级。在图6说明的实施例中，使用方程式(5)来计算灰度级。

Grayscale＝{max[RGB]-min[RGB]}/max[RGB] ...(5)

标度比具有和由方程式(5)给出的灰度级互补的关系，如方程式(6)所示。

ratio＝1-p*grayscale...(6)

在方程式(6)中，p是取决于在灰度级和标度比之间关系的任意常数。

图7是依照本发明实施例示出在用于中间色彩成分提取操作中标度比和灰度级之间关系的曲线。

参照图7，当灰色度m处于范围[0，1]时标度比(n)位于范围[1-p，1]内。例如，当p＝0.5时，标度比n位于范围[0.5，1]。如图7所示，在确定与灰色度互补的标度比中，当它们超出预定范围时可以降低第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的色度。

在依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁之后，在操作S650中确定依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂的信号值是否位于预先确定的动态范围内。例如，当每个色彩成分具有动态范围[0，1]时，那么确定依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂是否位于[0，1]内。

当依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一具有小于所述动态范围最小值(例如0)的值时，意味着不能只使用依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂来表示色彩成分(以下为小色彩成分)。另外，当CMY色彩成分之一小于0时，意味着由输入色彩成分R_i、G_i和B_i表示的色彩接近于纯R、G或B。因此，在操作S670中执行小的色彩成分补偿操作以便生成表示所述小的色彩成分的信号。

在操作S670中，使用小的色彩成分的绝对值来增加其它色彩成分的色度，并且通过使用与小的色彩成分互补的色彩成分(互补色彩成分)来移动小的色彩成分的色彩坐标。参考图8描述操作S670。

图8依照本发明一实施例示意地说明了色彩成分的补偿操作。参照图8，假定色彩成分C为具有负值C₂的小的色彩成分。因为色彩成分不能具有负值，所以负的色彩成分指的是不能使用M和Y成分表示的色彩成分。因此，使用与C成分互补的R成分来表示点X。也就是说，在向着与C互补的R的方向上移动原点O，以及在向M和Y的方向上移动C₂的绝对值。可以通过把提取函数F(x)应用到C成分的绝对值而获得的值、而不是通过所述绝对值本身把原点O向R成分移动。

方程式(7)示出了怎样调整色彩成分。

如果C₂＜0，

M₃＝M₂+|C₂|，Y₃＝Y₂+|C₂|，

C₃＝0，R＝R+F(|C₂|) ...(7)

从方程式(7)可以得知，当C₂是小的色彩成分时，M和Y的色彩成分M₂和Y₂分别向M和Y移动|C₂|，而R成分向与C互补的R移动F(|C₂|)。

类似地，当M₂和Y₂分别是小的色彩成分时得到方程式(8)。

如果M₂＜0，

C₃＝C₂+|M₂|，Y₃＝Y₂+|M₂|，

M₃＝0， G＝G+F(|M₂|)

如果Y₂＜0，

C₃＝C₂+|Y₂|，M₃＝M₂+|Y₂|，

Y₃＝0， B＝B+F(|Y₂|) ...(8)

在如上补偿小的色彩成分之后，接下来在操作S690中确定所补偿的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一是否具有大于动态范围最大值(例如1)的值。因为其不能被显示，大于预先确定的最大值的色彩成分(以下称为大的色彩成分)会被剪去。因此，为了防止剪去，把大的色彩成分设置为最大值，并且使用该大的色彩成分来补偿其余成分。例如，当C成分大于1时，使用方程式(9)来补偿其它色彩成分。

如果C₂＞1，

M_{3} = \frac{M_{2}}{C_{2}}, Y_{3} = \frac{Y_{2}}{C_{2}}, C_{3} = 1 - - - (9)

如在方程式(9)中，因为通过相同的比率(C₂)来依比例决定所有的C₂、M₂和Y₂色彩成分，所以降低了色彩失真。

同样，当M₂和Y₂分别是大的色彩成分时得到方程式(10)。

如果M₂＞1，

C_{3} = \frac{C_{2}}{M_{2}}, Y_{3} = \frac{Y_{2}}{M_{2}}, C_{3} = 1

如果Y₂＞1，

C_{3} = \frac{C_{2}}{Y_{2}}, M_{3} = \frac{M_{2}}{Y_{2}}, Y_{3} = 1 - - - (10)

使用在图7中说明的方法改进了图像的质量，这是因为不仅根据所述灰度级来补偿CMY色彩成分，而且当依比例决定的CMY色彩成分之一不在预先确定的动态范围内时补偿小的和大的色彩成分。

图9是依照本发明另一实施例的色彩转换设备的框图。

首先，分别由RGB中间值计算器910和CMY-1计算器920根据输入色彩成分R_i、G_i和B_i来计算第一到第三中间色彩成分R₀、G₀和B₀和第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁。

然后，依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁以便由CMY-2计算器930获得依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂。CMY-2计算器930计算输入色彩成分R_i、G_i和B_i的灰度级，并且依照与所计算灰色度互补的标度比来依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁。

动态范围比较器950确定依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂的动态范围是否超出了预先确定的动态范围。然后，RGB补偿器970和CMY补偿器990补偿小于或大于所述预定动态范围的色彩成分以便获得输出色彩成分R₀、G₀、B₀、C₀、M₀和Y₀。

参照图9，依照本实施例的色彩转换设备很容易实现，这是因为当依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂不在预先确定的动态范围内时，所述色彩转换设备使用简单算法来补偿该第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂。

图10是依照本发明又一实施例的多色彩显示设备的框图。

在图10中示出的多色彩显示设备包括中间色彩成分提取器110、动态范围比较器130、色彩成分补偿器170、中央控制器150和显示单元180。

中间色彩成分提取器110通过线性地组合输入色彩成分R_i、G_i和B_i来提取若干中间色彩成分。该中间色彩成分提取器110包括第一系数组确定器111和第二系数组确定器113，其分别确定用来组合来自输入色彩成分R_i、G_i和B_i的RGB和CMY信号的系数组。在标度比确定器115中确定用来依比例决定第四到第六中间色彩成分C₁、M₁和Y₁的标度比，使用在第二系数组确定器113中确定的系数组来获得所述中间色彩成分C₁、M₁和Y₁。如上所述，标度比可以是与输入色彩成分R_i、G_i和B_i的灰度级互补的。

动态范围比较器130比较依比例决定的、具有预定动态范围的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂的信号值。当依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂中一个以上不在预先确定的动态范围内时，色彩成分补偿器170补偿所述信号值。

显示单元180显示由色彩成分补偿器170补偿的色彩成分。显示单元180包括分别对应于RGB和CMY色彩成分的若干光源(未示出)。通过使用具有若干光源的显示单元180改进了图像的质量。

中央控制器150控制中间色彩成分提取器110、动态范围比较器130、色彩成分补偿器170和显示单元180的操作。

色彩成分补偿器170包括小的色彩成分补偿器175和大的色彩成分补偿器177。当依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一小于预先确定的最小值时，所述小的色彩成分补偿器175使用小的色彩成分的绝对值来补偿第一到第六中间色彩成分。当依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一大于预先确定的最大值时，所述大的色彩成分补偿器177使用大的色彩成分来补偿依比例决定的第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一。如上所述，小的色彩成分补偿器175使用小的色彩成分(例如C₂)的绝对值来增加其它色彩成分(M₂，Y₂)，并且朝向互补色彩成分(R)移动色彩坐标远离小的色彩成分。

然后，大的色彩成分补偿器177确定所补偿第四到第六中间色彩成分C₂、M₂和Y₂之一是否具有大于动态范围最大值(例如1)的值。为了防止大的色彩成分(例如C₂)的色彩被剪裁，如上所述，把该大的色彩成分C₂设置为最大值并且使用该大的色彩成分来补偿其它色彩成分。

本发明还提供了色彩空间转换设备，其可以表示具有显示最大饱和度和明亮度的色彩。

本发明还提供了用于显示从输入色彩空间转换的、包括在高维色彩空间内的输出色彩成分的显示设备。

虽然参考本发明示例性的实施例已经特别示出并描述了本发明，但是本领域内普通技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种形式和细节的变化。

Claims

1.一种把包括第一到第m输入色彩成分的m维色彩空间转换为包括第一到第n输出色彩成分的n-维色彩空间(m＜n)的方法，包括：

通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分；

确定第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；以及

当第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在所述动态范围内时，补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述提取第一到第n中间色彩成分包括：

确定用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；

确定用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第m+1到第n中间色彩成分的第二系数组；以及

使用第一到第m输入色彩成分和所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一到第n中间色彩成分分计算包括：

计算第m+1到第n中间色彩成分的动态范围；

确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比；以及

使用所述标度比依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述标度比的确定包括：

使用预定的算法来确定第一到第m输入色彩成分的灰度级；以及

确定所述标度比使得所述标度比与所述灰度级互补。

5.如权利要求4所述的方法，其中，使用(第一到第m输入色彩成分的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p^*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一到第n中间色彩成分的补偿包括：

当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上小于第一预定值时，补偿小于所述第一预定值的色彩成分；以及

当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上大于第二预定值时，补偿大于所述第二预定值的色彩成分。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述小于第一预定值的色彩成分的补偿包括：

把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到第m+1到第n中间色彩成分；

把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到互补色彩成分，该互补色彩成分与小于所述第一预定值的色彩成分互补；以及

把小于所述第一预定值的色彩成分的值设置为所述第一预定值。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述大于第二预定值的色彩成分的补偿包括：

用大于第二预定值的色彩成分的值除第m+1到第n中间色彩成分的值；以及

把大于所述第二预定值的色彩成分的值设置为第二预定值。

9.如权利要求1所述的方法，其中，第一到第m输入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而第m+1到第n输出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通过把转换矩阵[01/21/2:1/201/2；1/21/20]应用到包括第一到第m输入色彩成分的向量而得到的。

10.一种用于把包括第一到第m输入色彩成分的m维色彩空间转换为包括第一到第n输出色彩成分的n维色彩空间(m＜n)的设备，包括：

中间色彩成分提取器，用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分；

动态范围比较器，用于确定第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；

色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在所述动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分，以便获得第一到第n输出色彩成分；和

中央控制器，用于控制所述中间色彩成分提取器、动态范围补偿器和色彩成分补偿器。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述中间色彩成分提取器包括：

第一系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；和

第二系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第m+1到第n中间色彩成分的第二系数组；和

中央控制器，用于使用第一到第m输入色彩成分以及所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述中间色彩成分提取器还包括标度比确定器，确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比，并且所述中央控制器使用该标度比来依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述标度比确定器使用预定的算法来确定第一到第m输入色彩成分的灰度级，并且确定所述标度比使得所述标度比与灰度级互补。

14.如权利要求13所述的设备，其中，使用(第一到第m输入色彩成分的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p^*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。

15.如权利要求10所述的设备，其中，所述色彩成分补偿器包括：

小的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上小于第一预定值时补偿小于该第一预定值的色彩成分；和大的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上大于第二预定值时补偿大于该第二预定值的色彩成分。

16.如权利要求15所述的设备，其中，所述小的色彩成分补偿器把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到第m+1到第n中间色彩成分，把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到互补色彩成分，并且把小于所述第一预定值的色彩成分的值设置为第一预定值，其中所述互补色彩成分与小于所述第一预定值的色彩成分互补。

17.如权利要求15所述的设备，其中，所述大的色彩成分补偿器用大于所述第二预定值的值除第m+1到第n中间色彩成分的值，并且把大于所述第二预定值的色彩成分的值设置为第二预定值。

18.如权利要求10所述的设备，其中，所述第一到第m输入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而所述第m+1到到第n输出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通过把转换矩阵[01/21/2；1/201/2；1/21/20]应用到包括第一到第m输入色彩成分的向量而得到的。

19.一种用于显示包括第一到第n输出色彩成分的图像信号的色彩显示设备，包括：

中间色彩成分提取器，用于通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来提取第一到第n中间色彩成分(m＜n)；

动态范围比较器，用于确定所述第m+1到第n中间色彩成分是否在预先确定的动态范围内；

色彩成分补偿器，用于当所述第m+1到第n中间色彩成分的信号值不在所述动态范围内时补偿第一到第n中间色彩成分以便获得第一到第n输出色彩成分；和

显示单元，包括发出对应于n个输出色彩成分波长光的n个光源；和

20.如权利要求19所述的设备，其中，所述中间色彩成分提取器包括：

第一系数组确定器，用于确定用来通过线性地组合第一到第m输入色彩成分来计算第一到第m中间色彩成分的第一系数组；

标度比确定器，确定用于依比例决定第m+1到第n中间色彩成分的动态范围的标度比，其中，所述中央控制器使用第一到第m输入色彩成分以及所述第一和第二系数组来计算第一到第n中间色彩成分，并且通过使用所述标度比来依比例决定第m+1到第n中间色彩成分。

21.如权利要求20所述的设备，其中，所述标度比确定器使用(第一到第m输入色彩成分的灰度级的最大值-第一到第m输入色彩成分的最小值)除以第一到第m输入色彩成分的最大值来计算所述灰度级，并且使用(1-p^*灰度)来计算所述标度比，其中p满足0＜p＜1。

22.如权利要求19所述的设备，其中，所述色彩成分补偿器包括：

小的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上小于第一预定值时补偿小于所述第一预定值的色彩成分；和

大的色彩成分补偿器，用于当第m+1到第n中间色彩成分中一个以上大于第二预定值时补偿大于所述第二预定值的色彩成分。

23.如权利要求22所述的设备，其中，所述小的色彩成分补偿器把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到第m+1到第n中间色彩成分，把小于所述第一预定值的色彩成分的绝对值加到互补色彩成分，并且把小于所述第一预定值的色彩成分的值设置为第一预定值，其中所述互补色彩成分与小于所述第一预定值的色彩成分互补。

24.如权利要求22所述的设备，其中，所述大的色彩成分补偿器用大于所述第二预定值的值除第m+1到第n中间色彩成分的值，并且把大于所述第二预定值的色彩成分的值设置为第二预定值。

25.如权利要求19所述的设备，其中，所述第一到第m输入色彩成分是RGB色彩成分(m＝3)，而所述第m+1到到第n输出色彩成分是CMY色彩成分(n＝6)，所述CMY色彩成分是通过把转换矩阵[01/21/2；1/201/2；1/21/20]应用到包括第一到第m输入色彩成分的向量而得到的。