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一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法

阅读:1092发布:2020-07-21

IPRDB可以提供一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明涉及一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,其特征在于:采集数字成像设备最大化的色域所包含颜色的样本点,计算颜色样本点在固定光源下对应的CIE Lab值,以此建立目标设备的色域及其色域边界;将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值转换到CIE Lab颜色空间,形成恒定的色相轨迹线;将源设备/图像对应的颜色样本点的颜色值转换到CIE Lab值,根据映射意图和映射方法判断样本点是否需要进行色域映射;找到颜色样本点所在明度平面上的恒定色相轨迹,通过多项式插值得到颜色样本点恒定色相轨迹的数字表达式;最后,颜色样本点所形成的恒定色相轨迹与明度轴形成曲面,该曲面与目标设备色域边界形成线色域边界,根据映射意图和映射方法进行色域映射。该色域映射方法具有色相恒定,映射精度高优势,相对用户使用而言也较为方便。,下面是一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法专利的具体信息内容。

1.一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,其特征在于,由以下步骤实现:

步骤S1,采集数字成像设备最大化的色域所包含颜色的样本点;计算颜色样本点在固定光源下对应的CIE Lab值,接着将目标设备的Lab值转换到CIE LCH颜色空间;在CIE LCH颜色空间采用分区最大边界描述(Segment Maxima GBD,SMGBD)进行色域边界描述,建立目标设备色域边界;

步骤S2,将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值转换到CIE Lab颜色空间,共形成9个具有相同明度值L的平面,按照明度值由小到大的顺序对等明度平面进行标记,分别为V(1),V(2),V(3)…V(9),且各明度面分别对应的固定CIELab明度值(记为L(1),L(2),L(3)…L(9));在同一明度值的平面内,连接相同色相的色卡点而形成恒定的色相轨迹线。

步骤S3,将源设备/图像对应的颜色样本点的颜色值转换到CIE Lab值,根据映射意图和映射方法判断样本点是否需要进行色域映射。若不需要进行色域映射,则保持样本点的CIE Lab值不变,色域映射结束;若需要进行色域映射,则执行步骤S4。

步骤S4,找到颜色样本点所在明度平面上的恒定色相轨迹,通过多项式插值得到颜色样本点恒定色相轨迹的数字表达式。

步骤S5,颜色样本点所形成的恒定色相轨迹与明度轴形成曲面,该曲面与目标设备色域边界形成线色域边界(Line Gamut Boundaries),根据映射意图和映射方法进行色域映射,色域映射结束。

2.根据权利要求1所述一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,其特征在于,所述的步骤S2的具有操作步骤如下: 步骤S2-1:将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值通过颜色空间转换公式转换到CIE Lab颜色空间,共形成9个不同明度值大小的等明度平面;

步骤S2-2:按照明度值由小到大的顺序对等明度平面进行标记,分别为V(1),V(2),V(3)…V(9),且各明度面分别对应的固定CIELab明度值(记为L(1),L(2),L(3)…L(9));

步骤S2-3:在任一等明度平面内,连接相同色相的色卡点而形成恒定的色相轨迹线。

3.根据权利要求1所述一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,其特征在于,所述的步骤S4的具有操作步骤如下:步骤S4-1:判断颜色样本点的明度值是否位于孟塞尔色序系统所形成等明度平面,若不位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤S4-2;若位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤S4-3;

步骤S4-2:若颜色样本点对应的L值小于L(1)或者大于L(9)时,则直接把颜色样本点投影到L(1)平面(L<L(1))或L(9)平面(L>L(9)),执行步骤S4-3;若颜色样本点对应的L值位于两个临近孟塞尔等明度平面时,使用两个临近孟塞尔等明度平面上相同色相和彩度的色卡CIE Lab值采取线性内插法求解得到颜色样本点对应的L值所在明度平面(记为V(p))上插值点的CIE Lab值,其插值方法如下:式中, 和 分别为两个相邻的V(i)和V(j)上具有相同色相和彩色

的色卡点的CIE Lab值; 为颜色样本点对应的L值所在明度平面(V(p))上插值点所对应的CIE Lab值。在V(p)上,连接相同色相的插值点而形成恒定的色相轨迹线。执行步骤S4-3;

步骤S4-3:判断颜色样本点是否位于孟塞尔色序系统所形成恒定色相轨迹上,若位于恒定色相轨迹上,直接通过多项式拟合得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹数学表达式,其多项式拟合方法如下:式中,a和b分别为恒定色相轨迹上颜色点对应的CIELab值中的a值和b值;

为多项式拟合系数。

若不位于恒定色相轨迹上,判断颜色样本点所在的两个临近恒定色相轨迹所形成的区域;颜色样本点向这两个恒定色相轨迹所对应的曲线作垂线得到颜色样本点到曲线的距离,从而确定颜色样本点到两曲线距离的比例关系;利用曲线平移的方法根据到两曲线距离确定的比例关系得到两个平移曲线方程,求解两个平移曲线方程的交点;这些交点与颜色样本点具有相同色相;连接相同色相的交点得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹线。最后通过多项式拟合得到颜色样本点恒定色相轨迹的数学表达式。

4.根据权利要求1所述一种基于光谱域映射来实现跨媒体颜色再现的方法,其特征在于,所述的步骤S5的具有操作步骤如下:步骤S5-1:颜色样本点所形成的恒定色相轨迹数学表达式与CIE Lab颜色空间明度轴形成曲面方程;

步骤S5-2:曲面方程与目标设备色域边界形成线色域边界(Line Gamut Boundaries),从而得到恒定色相所对应的设备色域边界。

步骤S5-3:根据映射意图和映射方法进行色域映射,色域映射结束。映射意图包括感觉法、饱和度法、相对色度法及绝对色度法;映射方法可以选择现有的色域映射方法(包括LLIN,CUSP等),只是映射面是在曲面中。

本发明充分考虑CIE Lab颜色空间参数少、计算简单、易于色差定量表示、应用广泛和认可高的特点,仍然选择CIE Lab空间作为色域映射空间;为了消除CIE Lab空间在固定色相角上存在感知色相偏移(Perceptual Hue Shifts)问题,利用孟塞尔色序系统(Munsell Renovation System)在CIE Lab空间构成的恒定色相轨迹线确定颜色样本点的映射方向来实现保持色相恒定的色域映射方法;该色域映射方法具有色相恒定,映射精度高,相对用户使用而言也较为方便。

说明书全文

一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,具体涉及到图像、源设备色域向目标设备色域的映射方法,源设备和目标设备包括显示器、移动终端、投影仪、打印机及绘图仪等多元化数字成像设备。

背景技术

[0002] 随着数字成像设备如显示器、移动终端、扫描仪、数字相机等迅速发展和广泛应用,跨媒体颜色再现在日常生活中已不可避免。然而,不同数字成像设备之间的呈色机理、物理特性等差异,使其所能呈现的颜色范围(称为色域)之间也存在较大的差异,导致跨媒体颜色再现失真,严重影响了设备之间进行颜色信息的转换与再现。多元化数字成像设备之间色域不匹配是导致彩色图像跨媒体颜色再现失真最主要的因素,使颜色的再现难以达到准确、完整的要求;因此,在跨媒体颜色再现过程中,色域映射一直都是国内外跨媒体颜色再现研究的核心问题。
[0003] 色域映射(Color Gamut Mapping)是一种将其他媒体下的颜色转换到目标设备所能呈现的色域范围内的技术,确保在颜色丢失最小地情况下实现跨媒体颜色再现。为了实现跨媒体颜色再现,必须在同一个与设备无关的颜色空间中描述各有关设备的色域范围,进而在该色空间中实现映射。因此,与设备无关颜色空间的选择尤为重要。与设备无关的颜色空间一般要求是颜色空间在视觉上是均匀的,具有相同色相的颜色所构成的色相轨迹线应该是从明度轴非彩色点向四周辐射的射线,呈一条直线。相对于CAM02、IPT颜色空间而言,CIE推荐的CIE Lab均匀颜色空间由于其参数少、计算简单和易于色差定量表示等特点,是迄今为止色域映射应用最为广泛地中转连接色空间。然而,CIE Lab空间在固定色相角上存在感知色相偏移(Perceptual Hue Shifts)现象,即在视觉上恒定色相轨迹线接近直线的程度低,尤其是蓝紫色区域恒定色相轨迹线。因此,直接采用CIE Lab作为色域映射空间,必然会导致映射后的颜色存在色相偏移现象,对跨媒体颜色再现的准确传输造成影响。基于以上原因,本发明提出了一种利用孟塞尔色序系统(Munsell Renovation System)在CIE Lab空间构成的恒定色相轨迹线确定颜色样本点的映射方向来实现保持色相恒定的色域映射方法。

发明内容

[0004] 本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种具有参数少、计算简单、易于色差定量表示和保持色相恒定等特征的跨媒体色域映射方法。
[0005] 本发明通过如下技术方案实现的:一种保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1,采集数字成像设备最大化的色域所包含颜色的样本点;计算颜色样本点在固定光源下对应的CIE Lab值,接着将目标设备的Lab值转换到CIE LCH颜色空间;在CIE LCH颜色空间采用分区最大边界描述(Segment Maxima GBD,SMGBD)进行色域边界描述,建立目标设备色域边界。
[0006] 步骤S2,将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值转换到CIE Lab颜色空间,共形成9个具有相同明度值L的平面,按照明度值由小到大的顺序对等明度平面进行标记,分别为V(1),V(2),V(3),…,V(9),且各明度面分别对应的固定CIELab明度值(记为L(1),L(2),L(3),…,L(9));在同一明度值的平面内,连接相同色相的色卡点而形成恒定的色相轨迹线。
[0007] 步骤S3,将源设备/图像对应的颜色样本点的颜色值转换到CIE Lab值,根据映射意图和映射方法判断样本点是否需要进行色域映射。若不需要进行色域映射,则保持样本点的CIE Lab值不变,色域映射结束;若需要进行色域映射,则执行步骤S4。
[0008] 步骤S4,找到颜色样本点所在明度平面上的恒定色相轨迹,通过多项式插值得到颜色样本点恒定色相轨迹的数字表达式。
[0009] 步骤S5,颜色样本点所形成的恒定色相轨迹与明度轴形成曲面,该曲面与目标设备色域边界形成线色域边界(Line Gamut Boundaries),根据映射意图和映射方法进行色域映射,色域映射结束。
[0010] 在本发明所提供的保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,还可以具有这样的特征:其中,步骤S2包括以下步骤:步骤S2-1:将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值通过颜色空间转换公式转换到CIE 
Lab颜色空间,共形成9个不同明度值大小的等明度平面;
步骤S2-2:按照明度值由小到大的顺序对等明度平面进行标记,分别为V(1),V(2),V(3)…V(9),且各明度面分别对应的固定CIELab明度值(记为L(1),L(2),L(3)…L(9));
步骤S2-3:在任一等明度平面内,连接相同色相的色卡点而形成恒定的色相轨迹线。
[0011] 在本发明所提供的保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,还可以具有这样的特征:其中,步骤S4包括以下步骤:步骤S4-1:判断颜色样本点的明度值是否位于孟塞尔色序系统所形成等明度平面,若不位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤S4-2;若位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤S4-3;
步骤S4-2:若颜色样本点对应的L值小于L(1)或者大于L(9)时,则直接把颜色样本点投影到L(1)平面(L<L(1))或L(9)平面(L>L(9)),执行步骤S4-3;若颜色样本点对应的L值位于两个临近孟塞尔等明度平面时,使用两个临近孟塞尔等明度平面上相同色相和彩度的色卡CIE Lab值采取线性内插法求解得到颜色样本点对应的L值所在明度平面(记为V(p))上插值点的CIE Lab值,其插值方法如下:
式中, 和 分别为两个相邻的V(i)和V(j)上具有相同色相和彩色
的色卡点的CIE Lab值; 为颜色样本点对应的L值所在明度平面(V(p))上插值
点所对应的CIE Lab值。在V(p)上,连接相同色相的插值点而形成恒定的色相轨迹线。执行步骤S4-3;
步骤S4-3:判断颜色样本点是否位于孟塞尔色序系统所形成恒定色相轨迹上,若位于恒定色相轨迹上,直接通过多项式拟合得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹数学表达式,其多项式拟合方法如下:
式中,a和b分别为恒定色相轨迹上颜色点对应的CIELab值中的a值和b值;
为多项式拟合系数。
[0012] 若不位于恒定色相轨迹上,判断颜色样本点所在的两个临近恒定色相轨迹所形成的区域;颜色样本点向这两个恒定色相轨迹所对应的曲线作垂线得到颜色样本点到曲线的距离,从而确定颜色样本点到两曲线距离的比例关系;利用曲线平移的方法根据到两曲线距离确定的比例关系得到两个平移曲线方程,求解两个平移曲线方程的交点;这些交点与颜色样本点具有相同色相,连接相同色相的交点得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹线;最后通过多项式拟合得到颜色样本点恒定色相轨迹的数学表达式。
[0013] 在本发明所提供的保持色相恒定的跨媒体色域映射方法,还可以具有这样的特征:其中,步骤S5包括以下步骤:步骤S5-1:颜色样本点所形成的恒定色相轨迹数学表达式与CIE Lab颜色空间明度轴形成曲面方程;
步骤S5-2:曲面方程与目标设备色域边界形成线色域边界(Line Gamut Boundaries),从而得到恒定色相所对应的设备色域边界。
[0014] 步骤S5-3:根据映射意图和映射方法进行色域映射,色域映射结束。映射意图包括感觉法、饱和度法、相对色度法及绝对色度法;映射方法可以选择现有的色域映射方法(包括LLIN,CUSP等),只是映射面是在曲面中。
[0015] 因此,本发明具有如下优点:充分考虑CIE Lab颜色空间参数少、计算简单、易于色差定量表示、应用广泛和认可高的特点,仍然选择CIE Lab空间作为色域映射空间;为了消除CIE Lab空间在固定色相角上存在感知色相偏移(Perceptual Hue Shifts)问题,利用孟塞尔色序系统(Munsell Renovation System)在CIE Lab空间构成的恒定色相轨迹线确定颜色样本点的映射方向来实现保持色相恒定的色域映射方法;该色域映射方法具有色相恒定,映射精度高,相对用户使用而言也较为方便。

附图说明

[0016] 图1是本发明的保持色相恒定的跨媒体色域映射方法流程图;图2是本发明在实施例中的孟塞尔色序系统色卡点在等明度平面V(4)上形成的恒定色相轨迹线;
图3 是本发明在实施例中的两个相邻的V(i)和V(j)等明度平面之间通过线性内插法在V(p)上得到插值点P示意图;
图4是本发明在实施例中的通过交点得到颜色样本点恒定色相轨迹线的示意图。

具体实施方式

[0017] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明保持色相恒定的跨媒体色域映射方法作具体阐述。
[0018] 图1为本发明基于光谱域映射的跨媒体颜色再现方法的流程图。
[0019] 如图1所示,本发明所提供的基于光谱域映射的跨媒体颜色再现方法包括以下步骤:步骤S1,采集数字成像设备最大化的色域所包含颜色的样本点;计算颜色样本点在固定光源下对应的CIE Lab值,以此建立目标设备的色域及其色域边界。具体操作步骤如下:
(1)采集数字成像设备最大化的色域所包含颜色的样本点,然后计算颜色样本点在固定光源下对应的CIE Lab值;
(2)通过颜色空间转换函数将目标设备的颜色样本点CIE Lab值转换到 CIE LCH颜色空间;
对于颜色空间转换函数可通过下列公式计算得到:
式中, 为颜色样本点CIE1931标准三刺激值, 为CIE标准C光源的
白点三刺激值;
 (3)在CIE LCH颜色空间采用分区最大边界描述(Segment Maxima GBD,SMGBD)进行色域边界描述,建立目标设备色域边界。
[0020] 步骤S2,将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值HV/C(H为色相,V为明度和C为彩度)转换到CIE Lab颜色空间,形成恒定的色相轨迹线。具体操作如下:(1)将孟塞尔色序系统对应色卡的颜色值通过颜色空间转换公式转换到CIE Lab颜色空间,共形成9个不同明度值大小的等明度平面;
(2)按照明度值由小到大的顺序对等明度平面进行标记,分别为V(1),V(2),V(3)…V(9),且各明度面分别对应的固定CIELab明度值(记为L(1),L(2),L(3)…L(9));
(3)在任一等明度平面内,连接相同色相的色卡点而形成恒定的色相轨迹线。
[0021] 图2为本发明在实施例中的孟塞尔色序系统色卡点在等明度平面V(4)上形成的恒定色相轨迹线。
[0022] 步骤S3,将源设备/图像对应的颜色样本点的颜色值转换到CIE Lab值,根据映射意图和映射方法判断样本点是否需要进行色域映射。具体操作如下:(1)将源设备/图像对应的颜色样本点的颜色值转换到CIE Lab值,根据映射意图和映射方法判断样本点是否需要进行色域映射。
[0023] (2)若不需要进行色域映射,则保持样本点的CIE Lab值不变,色域映射结束;若需要进行色域映射,则进行下一步。
[0024] 步骤S4,找到颜色样本点所在明度平面上的恒定色相轨迹,通过多项式插值得到颜色样本点恒定色相轨迹的数字表达式。具体操作如下:(1)判断颜色样本点的明度值是否位于孟塞尔色序系统所形成等明度平面,若不位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤(2);若位于孟塞尔等明度平面内,则执行步骤(3);
(2)若颜色样本点对应的L值小于L(1)或者大于L(9)时,则直接把颜色样本点投影到L(1)平面(L<L(1))或L(9)平面(L>L(9)),执行步骤(3);若颜色样本点对应的L值位于两个临近孟塞尔等明度平面时,使用两个临近孟塞尔等明度平面上相同色相和彩度的色卡CIE Lab值采取线性内插法求解得到颜色样本点对应的L值所在明度平面(记为V(p))上插值点的CIE Lab值,其插值方法如下:
式中, 和 分别为两个相邻的V(i)和V(j)上具有相同色相和彩
色的色卡点的CIE Lab值; 为颜色样本点对应的L值所在明度平面(V(p))上插
值点所对应的CIE Lab值。
[0025] 图3为本发明在实施例中的两个相邻的V(i)和V(j)等明度平面之间通过线性内插法在V(p)上得到插值点P示意图。
[0026] 在V(p)上,连接相同色相的插值点而形成恒定的色相轨迹线。执行步骤(3);(3)判断颜色样本点是否位于孟塞尔色序系统所形成恒定色相轨迹上,若位于恒定色相轨迹上,直接通过多项式拟合得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹数学表达式,其多项式拟合方法如下:
式中,a和b分别为恒定色相轨迹上颜色点对应的CIELab值中的a值和b值;
为多项式拟合系数。
[0027] 若不位于恒定色相轨迹上,判断颜色样本点所在的两个临近恒定色相轨迹所形成的区域;颜色样本点向这两个恒定色相轨迹所对应的曲线作垂线得到颜色样本点到曲线的距离,从而确定颜色样本点到两曲线距离的比例关系;利用曲线平移的方法根据到两曲线距离确定的比例关系得到两个平移曲线方程,求解两个平移曲线方程的交点;这些交点与颜色样本点具有相同色相;连接相同色相的交点得到颜色样本点所在的恒定色相轨迹线。最后通过多项式拟合得到颜色样本点恒定色相轨迹的数学表达式。
[0028] 图4为本发明在实施例中的通过交点得到颜色样本点恒定色相轨迹线的示意图。
[0029] 步骤S5,颜色样本点所形成的恒定色相轨迹与明度轴形成曲面,该曲面与目标设备色域边界形成线色域边界,根据映射意图和映射方法进行色域映射。具体操作步骤如下:(1)颜色样本点所形成的恒定色相轨迹数学表达式与CIE Lab颜色空间明度轴形成曲面方程;
(2)曲面方程与目标设备色域边界形成线色域边界(Line Gamut Boundaries),从而得到恒定色相所对应的设备色域边界。
[0030] (3)根据映射意图和映射方法进行色域映射,色域映射结束。映射意图包括感觉法、饱和度法、相对色度法及绝对色度法;映射方法可以选择现有的色域映射方法(包括LLIN,CUSP等),只是映射面是在曲面中。
[0031] 该发明根据实际的生产需求,仍然选择选择CIE Lab空间作为色域映射空间,相对用户使用而言也较为方便;为了消除CIE Lab空间在固定色相角上存在感知色相偏移(Perceptual Hue Shifts)问题,利用孟塞尔色序系统(Munsell Renovation System)在CIE Lab空间构成的恒定色相轨迹线确定颜色样本点的映射方向来实现保持色相恒定的色域映射方法。
[0032] 实施例的作用与效果根据本实施例所提供的一种利用孟塞尔色序系统(Munsell Renovation System)在CIE Lab空间构成的恒定色相轨迹线确定颜色样本点的映射方向来实现保持色相恒定的色域映射方法,消除了CIE Lab在固定色相角映射时存在的感知色相偏移,颜色映射前后色相保持恒定,映射精度高。
[0033] 根据本实施例所提供的跨媒体色域映射方法,仍然选择CIE Lab空间作为色域映射空间,颜色空间参数少、计算简单、易于色差定量表示、应用广泛和认可度的特点,相对用户使用而言也较为方便。
[0034] 上述实施方式为本发明的优选案例,并不用来限制本发明的保护范围。
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