[发明专利]使用统计调谐颜色立方体的个人计算机中视频的处理

说明书

本发明涉及一种处理图像的方法和系统，图像处理是例如视频(解)压缩。本发明特别涉及但并不仅限于不需要昂贵硬件支持而使个人计算机能够处理视频的方法。本发明还涉及静止图像位深度(bit-depth)减少的方法。

彩色图像数字处理的一个问题是可以用来数字化表示图画中的实际颜色的位的数量是有限的。选择每个R，G和B有8位的RGB表示方式产生一个256×256×256颜色的三维一致网格。例如，根据最接近的相邻映射，一个象素的真实颜色被映射到这个分立的集合上。这种量化带来很小的偏差，但是24-位表示需要很强的处理能力。对于没有24-位处理能力的图形显示硬件来说就更加困难。一般的图形显示硬件只支持每个象素8位存储。相应的，256×256×256色的集合被映射到小很多的256色的子集合上，这又带来另一个误差。8位与一个0至255的索引相联系。这样，代替每个象素使用3字节(256×256×256)，每个象素只有一个字节从CPU发送到图形硬件。为了保证它在RGB显示器上的正确显示，图形硬件还存储一个颜色查找表(CLUT)，它将256索引映射回R，G和B强度的组合。这种CLUT的计算和256×256×256原始颜色的集合到256颜色子集合的映射是非常费时的。

通过选择图像中最显著的256色而将图像映射到一个减小的集合是已知的。这些颜色的每一个由一个例如0至255的整数的三元组(R，G，B)定义，它确定颜色在原始颜色立方体中的坐标。对于每个颜色，确定有这个颜色的象素的个数并且选择256个有最多个数的颜色来表示图像。减小的集合由CLUT的索引的集合表示。这种方法有一些缺点。原始帧到由这种减小颜色子集表示的帧的转换需要费事的最相近颜色查找。而且，转换后的帧由颜色索引阵列组成。这些索引只是一些标志而这个数组只是间接地与原始颜色立方体相关。因此，视频操作一般不可能在颜色域内由一个索引表示。此外，这个方法非常费时。对于电影/视频，即快速连续图像序列，该方法要求每个电影帧有一个新的CLUT。安装一个新的CLUT经常比在可用时间内(例如，对于NTSC视频是33ms)显示新的帧的时间更长。即使CPU有能力及时发送一个新的CLUT至图形硬件，这种方法也会引起颜色闪烁。即，在原始帧的序列中保持它们的颜色的象素现在也可能显得颜色有变化。

另一种将图像映射到减小的颜色集合的方式是使用一个相似于，但小于256×256×256颜色的原始立方体的颜色立方体。例如，在一个8×8×4的子空间中选择8红，8绿和4蓝强度以产生256色。强度是固定的使得它们通过将它们等距离分布而可以覆盖每个颜色维的所有范围。在上述例子中，红色和绿色强度每一个为(16，48，80，112，114，176，208，240)而蓝色强度是(32，96，160，224)。如已熟知的，人眼对蓝色的变化的敏感度比对红色或绿色的敏感度低。这个方法的优点是从原始颜色立方体到减小的颜色立方体的转换较为简单。原始的字节被简单地截短。而且，减小域中的处理可能使用适合的索引方案。在上面的例子中，8位索引的前3位一般表示红色强度，第二个3位表示绿色强度，而最后2位表示蓝色强度。转换域中的索引001 100 11相应于原始域中的(48，144，224)。使用这个颜色立方体方法的缺点是由于粗糙的量化使图画的视觉品质变坏很多。特别是，例如彩色蜡笔色调和面部色彩的精致颜色很难使用这种方案显示，即使使用了并列调色(dithering)技术以分散误差也是如此。

本发明的一个目的是提供一种处理图像的方法，它减轻上述的颜色立方体方法的质量变坏。

为此，本发明提供一种处理由象素组成的图像的处理方法。一个相关的象素的颜色由一个多维颜色空间中的点格网的一个相关点表示。这个空间由相关的颜色分量的相关轴生成。该空间是一个RGB空间或YUV空间。根据本发明的过程，为每个相关轴确定一个相关范围，表示图像中的相关的元素分量。在由相关的范围确定的区域中的格网的点中选择一个子集。之后，图像被映射到这个子集上。