一種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法
【專利摘要】一種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，屬于顏色科學與【技術領域】。以放置在D65燈箱里的Macbeth?colorchecker色卡24個色塊為測試樣本，相機拍得其RGB值，并用PR715測量其CIEXYZ值，采用矩陣A及其對應方程計算出此XYZ值對應的顯示器的R′G′B′，通過建立相機RGB與顯示器R′G′B′三通道的關系，求出相機拍得的任意圖像的RGB在顯示器上再現的R′G′B′圖像。未使用該方法前和使用該方法后，客觀評價的平均色差從17.1降低到12.5CIELAB色差單位；采用主觀視覺評價，30塊測試樣本和6副標準圖像采用該方法比顯示器直接再現效果改進率85.6%。
【專利說明】—種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，屬于顏色科學與【技術領域】。
【背景技術】:
[0002]隨著計算機和光電技術的快速發展，數字圖像設備已經廣泛的應用于工業、科研和生活等各種環境中。數字圖像設備主要包括數字成像設備(如:數碼相機、彩色掃描儀等)和顏色再現設備(如:顯示器和彩色打印機等)。由于各種圖像設備的顏色呈現機理不同，如顯示器的RGB與照相機的RGB、打印機的RGB各不相同，因此，如何在各種設備之間實現準確的顏色傳遞和顏色再現已經成為該領域的研究熱點，一般采用色彩管理系統實現顏色再現。
[0003]常用的數字彩色設備有照相機、掃描儀、顯示器、打印機，也包括投影儀。色彩管理系統(Color Management System, CMS)是將一種輸入設備色空間轉換成另一種輸出設備色空間的管理軟件，目的是為了實現顏色在不同設備間傳遞的一致性，也就是常說的“所見即所得為此，1993年成立的國際色彩聯盟(International Color Consortium,ICC)，致力于開發顏色及管理標準[5]。ICC在國際照明協會(CIE)標準色度CIE XYZ的基礎上，創建了一個表征設備特性的顏色特性文件的格式標準(ICC Profile)，用于以服務于跨平臺環境的色彩管理問題。1996年由微軟(Microsoft)和惠普(HP)公司于提出sRGB(Standard interchange RGB color space)顏色空間[6]。并于 1998 年成為國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)標準 IEC611966-2-1[7],是廣泛應用于計算機、網絡等多媒體設備顏色信息交換的標準顏色空間。基于ICC規范的顏色管理系統與基于SRGB標準顏色空間的顏色管理系統各有優缺點，互相補充。前者要求給出設備的特征文件，能夠靈活應用于不同的顏色設備，但是顏色空間映射運算復雜；后者要求顏色設備和媒體介質按照參照條件設計M，靈活性差，但是這種模式不需要復雜的運算，能夠離開計算機實現顏色設備間的直接通信。
[0004]兩種不同媒體顏色再現，這是一個非常復雜的技術問題，是當前國際上色度學研究的熱點。二十世紀八十年代建立起來的固定觀察條件下簡單刺激上的傳統色度學已不能滿足應用需求，從二十世紀九十年代開始近15年的時間，色度學掀起新一輪研究高潮，其中色貌模型(Color Appearance Models, CAM)研究最為活躍,提出了多種模型。2002年提出色貌模型CIECAM02[9]，2004年CIE正式出版了 CIECAM02[1°]，拉開了實際應用新型色貌模型CIECAM02的序幕。ICC已將CIECAM02色貌模型考慮到了顏色再現框架[11]，目前還處于研究之中，沒有得到實際應用。
[0005]參考文獻:
[0006][1]L.W.MacDonald, Developments in colour management systems, Displays, 16
(4):203-211, 1996.[0007][2]P.A.Rhodes, S.A.R.Scrivener and M.R.Luoj ColourTalk-a system forcolour communication, Displays, 13(2):89-96，1992.[0008][3] P.A.Rhodes and M.R.Luoj A system for WYSIWYG colour communication, Displays, 16(4): 213-221，1996.[0009][4]Lindsay W.MacDonald, Developments in colour management systems, Displays, 16(4)，203-211，1996
[0010][5]International Color Consortium, http://www.color, org/index, xalter
[0011][6] S.Susstrunk, R.Buckley, etal.Standard RGB Color Spaces.Presented atthe Seventh Color Imaging Conference:Color Science，Systems, and Applications，127-134，1999.[0012][7]IEC.Colour measurement and management in multimedia systems andequipment Part2.1:Default RGB colour space—sRGB，61966—2—1，InternationalElectrotechnical Commission, 1997.[0013][8] Stokes Mj Anderson Mj Chandrasekar S，et al.A standard defaultcolor space for the internet-srgb[J].Microsoft and Hewlett-Packard JointReport, 1996.[0014][9]N.Moroneyj M.D.Fairchild, C.Li, M.R.Luoj R.W.G.Hunt and T.Newman, TheCIECAM02Color Appearance ModeljProc.1S&T/SIDlOth IS&T/SID Color ImagingConference, 2002.[0015][10]TC8-01:CIE Publication159:2004, A Colour Appearance Model forColour Management Systems:CIECAM02, 2004
[0016][11]Ingeborg Tastlj Miheer Bhachechj Nathan Moroney and Jack Holm, ICCColor Management and CIECAM02, Hewlett-Packard Laboratories, Palo Alto,CA/USA, 2005.
【發明內容】
:
[0017]本發明的目的在于為解決照相機拍攝的實際景物和照片在顯示器上顯示的效果的不一致性的問題，而提供一種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法。
[0018]本發明的技術方案為:
[0019]以放置在D65燈箱里的Macbeth colorchecker色卡24個色塊為測試樣本,相機拍得其RGB值，并用分光光度計測量其CIEXYZ值，采用矩陣A及其對應方程計算出此XYZ值對應的顯示器的V Gi Bi，通過建立相機RGB與顯示器V Gi Bi三通道的關系，求出相機拍得的任意圖像的RGB在顯示器上再現的R' G' B'圖像。具體技術如下:
[0020]—、環境和儀器設備:
[0021](I)暗室環境
[0022]暗室環境的墻壁及地面反光率參照尼桑暗室標準:墻面反光率為60%地面反光率為 20%ο
[0023](2)實驗設備及設置
[0024]數碼相機:曝光模式采用能手動模式，白平衡設置為手動，用燈箱的灰色箱壁作白平衡。[0025]分光光度計:采用Photo Research公司的PR-715分光光度計。用于測量燈箱里樣本的CIE XYZ值。
[0026]顯示器:采用CRT顯示器。頻率:75Hz，分辨率使用顯示器推薦分辨率，色溫:D65。實驗在顯示器預熱2小時后進行。顯示器設置:首先設置顯示器的白點:顯示器色溫設置為6500K或是sRGB模式。其次設置顯示器的TRC (Tone Reproduction Curve)特性:對于CRT顯示器，采用國際上普遍采用的灰度漸變的17臺階灰度條帶(圖1)，將“對比度”調節到最大，調節“亮度”使條帶具有階調變化層次，尤其注意低亮度條帶；對于LCD顯示器，采用灰度和單通道色彩條帶:首先將“對比度”調節到最小，調節“亮度”按鈕使17臺階灰度條帶(圖1)具有階調變化層次，然后調節“對比度”按鈕使單通道彩色條帶具有階調變化層次。
[0027]標準燈箱:采用X-Rite公司標準燈箱。D65光源，照明光源的幾何條件:
0° /45。。
[0028]色卡:X-Rite公司 Macbeth ColorChecker 色卡。
[0029]本發明使用的儀器設備均為市場購買。
[0030]二、本發明方法的具體步驟:
[0031]第一步,用分光光度計測量D65光源下標準白板及樣本ColorChecker24個色樣的XYZ 值。
[0032]第二步，由公式(1)(2)計算出ColorChecker24個色樣在顯示器上顯示的RGB值。
'3.0629 -1.3932 -0.4758"
[0033]A= -0.9693 1.8760 0.0416
0.0679 -0.2289 1.0694
[0034](I)
"i?1 「x_
[0035]G =Ax Y (2)
5」 [Ζ
[0036]第三步，用程序(圖2所示)提取相機獲得的樣本ColorCheCker24塊色卡的R' G' B'值。
[0037]第四步，對R和R'，6和6' ^和…，進行非線性擬合，寫出擬合函數，形式如公式(3):
[圓]Rcrt = aR + bR x R^mcra
[0039]GCRT — aG + b(:; X ^Camera (3)
[0040]Bcrt =aB+bBx BncImcm
[0041]公式(3)中aK、bK、nK由顯示器的R'與相機R兩組數據采用最小二乘法擬合得到；aG> be、ne、由顯示器的G'與相機G兩組數據采用最小二乘法擬合得到；aB、bB、nB由顯示器的B'與相機B兩組數據采用最小二乘法擬合得到。
[0042]第五步，相機拍得的圖像RGB經過公式(3)計算得校正后到顯示器上顯示的圖像R' G' B' ο
[0043]本發明的有益效果在于:本發明的方法是一種色彩管理系統新的技術方案。具有方法簡便、成本低的優點。經過該方法處理后在顯示器上顯示的圖像能與實際景物的顏色較為接近。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0044]圖1為設置顯示器使用灰度條帶圖。
[0045]圖2為程序流程圖。
[0046]圖3為數碼相機到CRT顯示器色彩再現方法示意圖。
[0047]圖4實例I檢驗圖像校正前后效果比較示例圖。
【具體實施方式】:
[0048]實施例所用設備為市售設備。實現的具體步驟同
【發明內容】
部分的描述。
[0049]實施設備SONY CPD-G52021' ' CRT 顯示器和 Canon PowerShot G2 數碼相機。用30塊測試樣本(測試樣本色卡:在CIELAB色空間，L取50，a、b分別取-40、-15、O、15、40，共25種組合，按照D65光源，2°觀察者數據將其轉換到RGB空間，加上五塊灰階色塊(RGB值分別是(50, 50，50) (100，100，100) (150，150，150) (200，200，200) (255，255，255))總計 30塊色塊。用打印機打印出來作為測試色卡。)，D65燈箱里的測試樣本與相機拍攝測試樣本在顯示器直接顯示，兩者之間的平均色差是17.1個CIELAB色差單位；采用該方法處理后再在顯示器上顯示，兩者之間的平均色差是12.5個CIELAB色差單位。同時采用視覺評價，30塊測試樣本和6副標準圖像采用該方法比顯示器直接再現效果改進率85.6%。
【權利要求】
1.一種提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，其特征是:以放置在D65燈箱里的Macbeth colorchecker色卡24個色塊為測試樣本,相機拍得其RGB值,并用分光光度計測量其CIEXYZ值，采用矩陣A及其對應方程計算出此XYZ值對應的顯示器的V Gi Bi，通過建立相機RGB與顯示器R' G' B'三通道的關系，求出相機拍得的任意圖像的RGB在顯示器上再現的V G' B'圖像。
2.根據權利要求1所述的提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，其特征是:分光光度計測量D65光源下Macbeth colorchecker色卡24色的CIEXYZ值，用公式(1)(2)計算出此XYZ值對應的顯示器的V Gi Bi。
3.根據權利要求1所述的提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，其特征是:采用矩陣A計算出的XYZ值對應的顯示器的R' Gi B'與相機RGB之間是非線性關系，形式如公式(3)
4.根據權利要求1所述的提高從數碼相機到顯示器顏色再現效果的方法，其特征是:經校正后顯示器上顯示的圖像V G' B'是由相機拍得的圖像RGB經過公式(3)計算得到。
【文檔編號】G09G5/02GK103474046SQ201310403107
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月8日 優先權日:2013年9月8日
【發明者】黃小喬, 石俊生, 陳載清 申請人:云南師范大學