识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法技术

本发明专利技术涉及宽色域，多原色，图像和视频显示，为实现对多原色视频信号与三原色情况下的YUV格式相兼容的传输和存储，通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源，从而从传播的YUV三图像分量恢复出信源端的多原色视频信号，本发明专利技术，识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，步骤一，传播多原色图像信号；步骤二，在接收端识别YUV信号的来源；步骤三，保障与目前标准色域显示设备的兼容性；步骤四，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息；步骤五，保证目前标准色域显示器能够正确显示；步骤六，准确显示相应色彩信号；步骤七，识别YUV信号来源的准则。本发明专利技术主要应用于视频显示场合。

【技术实现步骤摘要】
识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法
本专利技术涉及宽色域，多原色，图像和视频显示，图像和视频编码，图像和视频表达，图像和视频传播，盲识别技术，具体讲,涉及识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法。
技术介绍
图像的色彩是衡量图像质量的一个重要指标。如果成像、传播或显示技术不能充分覆盖图像的色域，那么就会导致图像的色度失真、色饱和度下降，从而导致重现图像质量变差、真实感降低，大大降低观众的收视体验。随着人们生活、工作、娱乐和消费方式的改变，宽色域图像的应用范围越来越广、人们对其期望值也越来越高。不仅视频广播领域需要宽色域图像源和宽色域显示设备，在诸如电子商务等新兴行业中更加亟需色彩高保真图像。1931年，国际照明委员会CIE制定了CIE1931RGB系统，规定将700nm的红、546.1nm的绿和435.8nm的蓝作为三原色。后来CIE1931-xy色度图成为描述色彩范围最为常用的图表，人眼可感知的色域范围为附图1中所示的舌形曲线界定的范围。ITU-RBT.709-4按当时主流显示器阴极射线管(CRT)设定色度参数，以R、G、B三原色界定的三角形为系统可实现色域，即sRGB色域。sRGB系统的色域覆盖率理论最大值为可视色域的33.24％，也就是图1所示的RGB三角形区域。显然，此数值远远不能满足真实再现自然色彩的需求，大部分高饱和度的颜色都无法显示。为克服这个缺点，国际上于1998年和2006年先后制定了《未来电视和图像系统的国际统一色度和相关特性》建议书ITU-RBT.1361和“面向视频应用的扩展色域”建议书IEC61966-2-4，在一定程度上实现了扩展色域。为了能够高保真地重现色彩，除了提高显示设备的色域覆盖范围外，还需在信源端提供宽色域视频信号。开发多原色图像传感器已经引起了业界的关注。现在已有几种多原色图像传感器类型，例如青色、黄色、绿色、品红色(Cyan,Yellow,GreenandMagenta,CYGM)图像传感，特别是红、绿、蓝和宝石蓝四原色(Red,Green,BlueandEmerald,RGBE)图像传感器。RGBE四原色图像传感器的彩色滤波阵列与当前流行的Bayer彩色滤波阵列相比，多了宝石蓝滤镜。宝石蓝滤镜的光谱波段位于“负”值红色波长部分，也就是红色的补色。采用RGBE四原色图像传感器，在信源端除了提供RGB三原色以外，还提供红色的补色宝石蓝色，形成基于红(R)、绿(G)、蓝(B)和宝石蓝色(E)这四种颜色的视频信号。但是在增加了E颜色后，会因为额外传输E色度成分造成数据量大大增加。因此需要研究有效传输或存储(以下统称传播)四原色图像分量的方法。针对上述问题，一种比较可行的方法是通过分解由RGB三原色和E原色构成的RGBE四边形来降低由于增加E分量带来数据量大大增加的问题。在使用RGB三原色的情况下，混色可能性是唯一的。因此，对于RGBE四原色情况我们可通过类似三原色的方法解决。附图1示出了R、G、B和E四原色覆盖的色域范围示意图。对于位于四边形色域范围内的复合色光，我们可以采用四边形内的三角形表达，即通过分解将四边形分为两个三角形[1]。这样既可以避免因为额外传输E色成分而造成数据量大大增加的问题，又可以满足混色唯一性的要求。分解四边形为三角形的准则是：尽可能和CIE1931标准三原色光表达方式相同。例如，附图1中的C1要采用RGB三原色表示，而非通过RGE三角形表示。C2超出了RGB三原色的表示范围，无法通过RGB三原色表示，需要采用E原色信号，也就是通过EGB三角形来表达。传播类似C2的色彩信号起到了扩展色域的目的。在线上的颜色类似图1中的C3既可以用RGB也可以用EGB三原色表示，在这两种情况下R或E为0，只有G和B原色用于色彩混合。YUV是现今电视系统所采用的一种颜色编码方法，采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。多原色信号如何与YUV色彩空间相兼容地传播多原色色度信息是多原色宽色域研究必须要解决的问题。通过分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形可以保障信源端输出唯一的亮度信号Y，色差信号U和V，而不必传输数据量很大的E图像。由于一幅图像里既可能包括RGB，又可能包括EGB混色而成的色彩，所以信源端输出的YUV或来自RGB或来自EGB三原色。但是这要求接收端必须能够正确识别接收到的YUV信号是来自于RGB信号还是EGB信号，否则接收端便无法准确显示相应色彩信号。因此，如何通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源是本专利重点解决的问题。参考文献：[1]雷志春，段绿茵，李昌禄.兼容传输多原色扩展色域的方法：中国专利号ZL201610668093.4[P].2016-08-11。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在：不改变现行色域传输系统，不增加传输数据量，实现高保真传输和显示多原色宽色域图像和视频信号，使视频信号源端与接收端同时应用多原色技术来扩展色域，提高多原色视频的显示质量。实现对多原色视频信号与三原色情况下的YUV格式相兼容的传输和存储，通过盲识别的方法来判断YUV信号分量的来源，从而从传播的YUV三图像分量恢复出信源端的多原色视频信号。为此，本专利技术采取的技术方案是，识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，步骤如下：步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号；步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；步骤三，对于由RGB三原色表达的色彩，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；步骤五，对于由RGB三原色表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；步骤七，识别YUV信号来源的准则：若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号，由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，第四原色为E，分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形，在此情况下，Y、U和V由EGB信号决定。对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，具体地，EGB情况下传输的取样、量化后的YUV信号为：YEG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，步骤如下：步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号；步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；步骤三，对于由RGB三原色表达的色彩，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；步骤五，对于由RGB三原色表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；步骤七，识别YUV信号来源的准则：若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号，由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。...

【技术特征摘要】
1.一种识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，步骤如下：步骤一，利用通用的RGB三原色信道或存储媒介传播多原色图像信号；步骤二，利用EGB情况和RGB情况的编码区别在接收端识别YUV信号的来源；步骤三，对于由RGB三原色表达的色彩，亮度信号Y、色差信号U和V表达无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示，也就是保障与目前标准色域显示设备的兼容性；步骤四，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，以便在宽色域显示设备上进行颜色保真地显示；步骤五，对于由RGB三原色表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，压缩系数和偏移量等无变化，以保证目前标准色域显示器能够正确显示；步骤六，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，以便区别于RGB的情况，使接收端能够正确识别接收到的YUV信号的来源，准确显示相应色彩信号；步骤七，识别YUV信号来源的准则：若恢复出的三原色信号值均在标称范围以内，则接收到的YUV信号来源于RGB信号；若恢复出的三原色信号值中存在在标称信号值以外的数值，则接收到的YUV信号来源于第四原色与R、G和B中的两个原色信号，由此即可识别多原色扩展色域中YUV信号的来源。2.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，YUV信号包含第四原色和R、G和B其中的两个原色的信息，第四原色为E，分解RGBE四边形为RGB和EGB两个三角形，在此情况下，Y、U和V由EGB信号决定。3.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于超出利用通用RGB三原色所能表达的色彩，在对YUV信号进行取样、量化处理时，改变其压缩系数和偏移量，具体地，EGB情况下传输的取样、量化后的YUV信号为：YEGB＝a1E+b1G+c1B+p1,UEGB＝a2E+b2G+c2B+p2,VEGB＝a3E+b3G+c3B+p3。式中，YEGB代表亮度信号；UEGB、VEGB代表色度信号；an、bn、cn分别为色彩信号E、G和B的压缩系数；pn分别为色彩信号E、G和B的偏移量，n＝1,2,3。4.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，对于RGBE四原色和8bit的量化情况，即标称范围为0-255，再去除保护量化阶层，接收端识别YUV信号来源具体过程为：在接收端由接收到的YUV信号恢复出R或E，记为R/E、G、B值，若R/E、G和B值均在0到255之间，则复合色光是以RGB传输的；若R/E、G和B值存在小于0或大于255的情况，则复合色光是以EGB传输的。5.如权利要求1所述的识别多原色图像信号中YUV信号来源的方法，其特征是，具体地：传输的YUV信号为：式中，YRGB代表RGB情况下的亮度信号；URGB、VRGB代表RGB情况下的色差信...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷志春，宇欣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12