[发明专利]计算伽玛校正表的有效方法

说明书

发明背景

本发明涉及可以用于比如图像再现装置的应用中的换算表。例如，本发明可以用于在显示图像的过程中亮度(光)或色度(色彩)值的伽玛校正。

数字图像由在图像平面中的许多离散的规则间隔开的点(像素)组成。每个像素由表示红色、绿色和蓝色强度的三个8-位值组给定。通过在图像平面中的像素定义数字图像。通常，对于每个像素位置图像数据由三个8-位值组组成。视频图像通常由8-位亮度值和一个或更多个色差(色度)值表示。

从一种物理或逻辑表示到另一种物理或逻辑表示的图像转换(比如将打印的图像扫描到计算机存储器中或在数字格式之间转换)通常造成例如在色彩成分的亮度和该成分的数值表示之间的关系的特定的失真，或反之亦然。例如当将作为在0至255的范围内的一组色度值存储的计算机图像显示在计算机监视器屏幕上或打印时，就出现这种情况。通过在该图像中的像素所产生实际亮度将不会线性对应于在计算机存储器中的值。在这种情况下，从由显示器所形成的亮度值通常到在计算机存储器中的值存在如下形式的幂关系：

         L(x，y)＝L_max(N(x，y)/N_max)^γ    (1)

这里N(x，y)是在位置(x，y)的数字值，N_max是表示的最大的数字值，L_max是对应于最大的数字值的亮度，以及L(x，y)是位置(x，y)的亮度。系数γ描述该关系的幂指数。通过等式(1)所描述的变换在成像文献中通常称为伽玛校正。系数γ的值随着显示的类型或再现过程的物理特征而变化。例如，对于电视CRT显示器，在所施加的电压和所获得的亮度之间的关系是值γ≈2.2的伽玛函数。

在模拟系统中，非线性电子电路产生伽玛校正变换。应用电子电路来执行伽玛变换的实例性的已有技术包括Murakoshi等人的美国专利US4,783,703(题为“Television Flicker Preventing Circuit With Gamma Value Conversion Prior ToField-To-Frame Conversion”)和Haan等人的美国专利US5,057,919(题为“PictureSignal Interpolation Circuit With Gamma Compensation”)。

对于数字系统，对于实时执行，幂函数的直接计算通常太复杂，因此通常应用存储在查询表中的输入/输出关系预先计算该变换，对于输入变量的每个离散值该查询表具有一个入口。通过参考这个表逐个像素地执行这种变换。应用查询表来执行伽玛变换的实例性的已有技术有McCauley的美国专利US5,363,318(题为“Method And Apparatus For Adaptive Color Characterization AndCalibration”)。类似地，Sasanuma等人的美国专利US5,258,783(题为“ImageProcessing Method And Apparatus With Gamma-Correction Control”)公开了通过应用带有光敏传感器的图像处理装置(复印机或打印机)的输出的直接测量并从该结果中构造校正表来形成校正表。此外，Ikeda等人的美国专利US5,556,372(题为“Image Forming Apparatus And Method Having Gradation Control In ADense Area In Which Gradation Characteristics Are Non-Linear”)公开了基于输入/输出特性的直接测量形成换算表。

当在系统中仅应用一个γ值时，该换算表方法比较有效且效率高。然而，当该系统的用户改变γ时，该换算表方法就存在问题，因为只要伽玛(γ)系数变化就必需改变在该表中的值。例如这些问题可能包括费时的计算和/或浪费资源(存储器或处理器)的计算。