CN101527779B - 一种校色的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种校色的方法和装置，用以解决现有技术对输入计算机图像的校色处理速度较低的问题。主要技术方案包括：将输入的图像划分成不少于1个图像块；对每个图像块中所有像素之间的各种颜色分量值进行比较，相同的成为简单块，不同的成为复杂块；对简单块的一个像素进行校色处理，并将校色处理结果复制到所述简单块中的其他像素上。通过该技术方案，可以针对某些具有特殊特征的图像部分做简化处理来达到提高处理速度的目的，在基本不影响现有校色效果的情况下提高校色处理速度。

Description

一种校色的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机图像处理领域，尤其涉及一种校色的方法和装置。 

背景技术

计算机图像校色是针对同一幅图像，为了消除不同的输出设备(屏幕、打印机)之间的输出特性差异，所采取的图像处理过程，其核心是为了达成一致的、与原稿尽可能接近的输出(色彩)效果。不同的输出设备由于输出特性的差异导致它们能够输出的色彩分别属于不同的色彩空间，校色的过程其实主要就是把处于一个色彩空间(原稿所在的色彩空间—源色彩空间)中的图像转换到另一个色彩空间(设备色彩空间)中的过程。不同的色彩空间的特性通常采用国际色彩联盟(International Color Consortium)指定的工业标准来描述，我们称之为ICC特性文件(ICC Profile)。 

通常针对输出设备的校色过程如图1所示，包括以下几个步骤： 

步骤1、颜色微调； 

这个步骤主要是为了补偿源色彩空间和描述源色彩空间的ICC特性文件之间的差异而设置的。当然在实际操作中也可以用作补偿设备色彩空间和描述设备色彩空间的ICC特性文件之间的差异，或者是单纯地对图像进行某些特殊处理，例如：将整个图像的青(Cyan，简称C)、品(Magenta，简称M)、黄(Yellow，简称Y)、黑(Black，简称K)颜色分量中的品色分量调高。 

步骤2、色彩空间转换； 

这个步骤是整个校色过程的核心步骤，它需要根据源色彩空间和设备色彩空间的特性，逐个像素把处于源色彩空间的图像变成设备色彩空间下视觉效果相同或者接近的图像。请参考下面的伪代码表示： 

Res＝ICC_Convert([in]srcICC，[in]desICC，[in]src，[out]des， 

[in]num)； 

//ICC_Convert是进行色彩空间转换的函数 

//Res表示转换过程的结果，例如：是成功还是失败 

//srcICC表示描述源色彩空间的ICC特性文件 

//desICC表示描述设备色彩空间的ICC特性文件 

//src是一个指向srcICC色彩空间下图像的数据缓冲区的指针 

//des用于输出，是指向转换后图像缓冲区的指针 

//num表示需要转换的像素个数 

当然src也可以直接是一个颜色值，此时通过des就能得到转换后的颜色值； 

有时为了加快速度，srcICC和desICC会合并成为一个文件来指导两个色彩空间的转换过程，我们称之为DeviceLink。使用使用DeviceLink，那么上述代码就变成： 

Res＝ICC_Convert([in]src_des_Link，[in]src，[out]des，[in]num)； 

其中src_des_Link表示从源色彩空间转换到设备色彩空间的DeviceLink。 

步骤3、“黑色”/“灰色”/“纯色”系保留； 

在CMYK色彩空间下，“黑色”的定义有两种： 

a)黑颜色分量值为100％，其他颜色分量值为0，即k＝100％＝1并且c＝0并且m＝0并且y＝0；或者 

b)黑颜色分量值为100％即可，即K＝100％。 

“黑色”保留指的是如果某个源图像像素的颜色值满足上述黑色的定义，那么无论色彩空间转换后颜色值变成什么，都要重新变为(c＝0，m＝0，y＝0，k＝1)的标准黑色值。 

在CMYK色彩空间下，“灰色”的定义为除了k颜色分量外，其他颜色分量相等并且为0，即c＝m＝y＝0。 

“灰色保留”指的是如果某个源图像像素的颜色值满足上述灰色的定义，那么无论色彩空间转换后颜色值变成什么，都要重新变为转换前的颜色值。 

在CMYK色彩空间下，“纯色”的定义为除了一个颜色分量外，其他颜色分量值都为0。 

“纯色”保留指的是如果某个源图像像素的颜色值满足上述纯色的定义，那么无论色彩空间转换后颜色值变成什么，都要重新变为转换前的颜色值。 

之所以在校色过程中存在这一步骤，主要是两个原因引起的： 

a)无论是“黑色”、“灰色”还是“纯色”，在执行色彩空间转换之后其颜色值都可能存在多个颜色分量不为0的情况，从而引起视觉上的“恶化”。 

b)色彩空间转换函数往往没有此类功能，因此必须在图像经过转换之后再对不应该进行转换的像素颜色值进行修正。 

步骤4、总墨量控制。 

不同的纸张对不同油墨的吸收能力有很大区别。如果在同一个位置(像素)上，各个颜色分量的值之和过高，那么就会导致油墨量超过纸张的吸收能力而发生流动或者无法附着到输出介质上，最终破坏整个图像的输出效果。 

总墨量控制就是当某个像素的颜色各个分量值之和超过某个阈值时，而采取的削减各个颜色分量值的方法。下面以等比例降低颜色分量值的方法来阐述一下它的作用： 

//首先计算总墨量 

sum＝c+m+y+k； 

if(sum＞Threshold) 

{ 

   //如果总墨量超出了阀值，那么等比例削减各个颜色分量 

c＝c*Threshold/sum； 

   m＝m*Threshold/sum； 

   y＝y*Threshold/sum； 

   k＝k*Threshold/sum； 

} 

值得注意的是等比例降低各个颜色分量的方法只是总墨量控制的一种方法。 

步骤5、线性化 

大多数输出设备往往并不能准确地体现输入的颜色值。例如：彩色喷墨打印机在打印一个50％的纯青色(其颜色值为(c＝0.5，m＝0，y＝0，k＝0))色块时，实际输出的青色测量值往往为70％甚至更高。此时为了获得50％的输出青色值，我们需要把输入的青色进行调整。 

比如，50％的输入值输出效果为70％；为了达到50％的输出效果，必须把输入值变成33％。 

步骤6、抖动 

有时，图像中存在从一个颜色到另一个颜色的均匀过渡的区域，其实就是在某个方向上，相邻像素的颜色值发生微小的、有规律的变化。 

但是由于前面的处理步骤，这种颜色过渡的均匀性会受到破坏。此时在颜色逐渐过渡过程中，会发生相邻像素的颜色值发生相对剧烈的变化，从而导致视觉上的“恶化”。 

抖动就是为了去除这种不良的视觉效果，使用的方法是模糊发生突变的边界。 

和总墨量控制一样，抖动的方法也有很多，下面举例说明其中的一种方法及其作用： 

//sizeofImage表示图像的像素个数 

for(int i＝0；i＜sizeofImage；i++) 

{ 

     //image表示图像数据，包含CMYK四个分量。每个分量 

     //的取值范围为0-255. 

//DT表示抖动表，它的每个值也包含四个分量。每个分量的取 

//值也在0到255之间。 

//sizeofDT表示抖动表的大小，为了最大程度上避免重复性， 

//sizeofDT一般为素数。 

if(image[i].c＞0&&image[i].c＜255) 

//％表示同余操作 

image[i].c+＝image[i].c＞DT[i％sizeofDT].c； 

if(image[i].m＞0&&image[i].m＜255) 

image[i].m+＝image[i].m＞DT[i％sizeofDT].m； 

if(image[i].y＞0&&image[i].y＜255) 

image[i].y+＝image[i].y＞DT[i％sizeofDT].y； 

if(image[i].k＞0&&image[i].k＜255) 

image[i].kt＝image[i].k＞DT[i％sizeofDT].k； 

} 

从上述方法中可以看出，通过把输入图像各个像素的各个分量的值随机地增加或者减小的方式达到模糊突变边界的效果。 

虽然上面只列出了计算机图像校色处理过程中的六个处理步骤，但是在实际工作中还可能有更多，同时处理步骤之间的顺序也不是完全固定的。 

从上面各个校色处理步骤我们已经看出，通常的校色方法需要针对原始图像进行多步骤、逐像素地处理，计算量非常庞大。特别是当输入图像为高分辨率和大尺寸时，处理速度便成为一个巨大的瓶颈，无法满足快速输出设备的需要。 

发明内容

本发明提供一种校色的方法和装置，用以解决现有技术中对计算机图像校色处理速度较低，无法满足快速输出设备需要的问题。 

本发明实施例通过如下技术方案实现： 

本发明实施例提供了一种校色的方法，包括： 

将输入的图像划分成不少于1个图像块； 

对每个图像块中所有像素之间的各种颜色分量值进行比较，相同的成为简单块，不同的成为复杂块； 

对简单块的一个像素进行校色处理，并将校色处理结果复制到所述简单块中的其他像素上。 

本发明另一个实施例还提供了一种校色的装置，包括： 

用于将输入图像划分成不少于1个图像块的单元； 

用于对每个图像块中所有像素之间的各种颜色分量值进行比较，相同的成为简单块，不同的成为复杂块的单元； 

用于对简单块的一个像素进行校色处理，并将校色处理结果复制到所述简单块中的其他像素上的单元。 

通过上述技术方案，本发明通过针对某些具有特殊特征的图像部分做简化处理来达到提高处理速度的目的，可以在基本不影响现有校色效果的情况下提高校色处理速度。 

附图说明

图1为现有技术中图像校色的流程图； 

图2为本发明实施例中对输入的计算机图像进行校色的流程图； 

图3为本发明实施例中校色装置的结构示意图。 

具体实施方式

为了提高对计算机图像校色处理的速度，本发明实施例提出了一种校色方法，下面结合说明书附图对本发明实施例的主要实现原理、具体实施过程及其 对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。 

本发明实施例中，将计算机图像划分成若干个更小的图像块，如果图像块内所有像素的各种颜色分量值相同，则只需要对一个像素进行校色处理，校色处理的结果适用于图像块中的其他像素；如果不同，则将前一个像素或者前一个行列像素的颜色分量值和校色处理结果缓存，如果后一个像素或者后一个行列像素的颜色分量值与前一个像素或者前一个行列像素的颜色分量值相同，则将前一个像素或者前一个行列像素的校色处理结果适用于后一个像素或者后一个行列像素。 

一个实施例中，对输入的计算机图像进行校色的具体过程如图2所示，包括如下步骤： 

步骤101、对输入的图像虚拟地切分为宽为m像素，高为n像素的图像块。为了有更好的效果，m和n可以取相等的值，并且都为2的幂。此时可以把多个像素的同一色面取值或者一个像素的不同色面取值合并成一个大的单元进行比较，这样可以有效地减少比较的次数。 

步骤102、如果图像块内所有像素的所有颜色分量值都相同，即由单一颜色的像素组成，那么这个图像块就是一个简单块；否则这个图像块就不是一个简单块，我们称之为复杂块，最后将探测结果记录起来。 

下面以图像数据按色面存储为例，用伪代码的方式描述整个简单块探测过程的效果： 

//从高度方向上遍历整个图像，其中height指的是整个图像的高度 

//单位是像素 

for(int i＝0；i＜(height+n-1)/n；i++) 

//从宽度方向上遍历整个图像，其中width指的是整个图像的宽度 

//单位是像素 

for(int j＝0；j＜(width+m-1)/m；j++) 

{ 

     //signBlock表示当前图像块是否为简单块，缺省设为简单块 

     SignBlock[i][j]＝TRUE； 

//w表示图像块的实际宽度，以像素为单位 

int w＝m； 

     //h表示图像块的实际高度，以像素为单位 

int h＝n； 

//最右边一列图像块的宽度可能不足m，对这种情况进行处理 

     if(width-j*m＜m)         w＝width-j*m； 

//最下边一行图像块的高度可能不足m，对这种情况进行处理 

     if(height-i*n＜n)      h＝height-i*n； 

     BOOL bIsSimpleBlock＝TRUE； 

//pC指向输入图像左上角像素的青版数据，p指向第i行第j 

//列图像块左上角像素的青版数据。 

p＝pC+i*width*n+j*m； 

//遍历整个图像块 

for(int y＝0；y＜h；y++) 

for(int x＝0；x＜W；x++) 

     //判断图像块的青版数据是否和其左上角青版数据相同 

         if(p[0]！＝p[y*height+x]) 

         { 

     //确定肯定不是简单块，跳出循环不再执行 

bIsSimpleBlock＝FALSE； 

break； 

} 

//如果已经判断出当前图像块不是简单块，那么开始探测下一块 

if(bIsSimpleBlock＝＝FALSE) 

{ 

    SignBlock[i][j]＝FALSE； 

continue； 

} 

//开始考察品色版 

//开始考察黄色版 

//开始考察黑色版 

} 

如果图像数据是按照像素存储的，那么上述的处理流程可能需要相应的变化。SignBlock的意义请参见表1。其中TRUE表示指定的图像块是一个简单块，FALSE表示指定的图像块不是简单块。 

表1： 

位置

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

TRUE

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

TRUE

TRUE

1

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

TRUE

2

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

TRUE

3

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

TRUE

4

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

5

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

6

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

7

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

为了使本发明拥有更好的效果，相邻的并且颜色值相同的简单块可以合并为一个大的简单块。同样相邻的复杂块也可以合并成一个大的复杂块，这样可以减少整个图像的分块数，提高处理速度。比如表1所显示的图像块可以合并成表2中的图像块。 

表2： 

步骤103、对于简单块而言，背景技术中校色处理过程步骤1-步骤5可以大大简化，无需逐个像素进行复杂计算，只需针对某个像素值进行计算，当所有处理结束后，再统一把计算结果复制到简单块的所有像素上即可。 

由于抖动的处理过程会使得简单块不再成为简单块，因此为了使本发明拥有更好的效果，简单块可以不参与抖动操作—即在抖动处理过程中，简单块内的所有像素的所有分量取值保持不变。 

步骤104、对于复杂块而言，在校色处理过程中保留对前一个像素的颜色分量值和处理结果    。 

步骤105、将后一个   像素和前一个   像素的各种颜色分量值进行比较。 

步骤106、如果后一个像素和前一个像素的各种颜色分量值相同，那么就不需要处理，而是直接把保存的前一个像素的校色处理结果复制。 

下面以等比例降低颜色分量的总墨量控制处理步骤为例，用伪代码的方法说明上述缓冲方法的效果，其中prevDot表示前一个像素处理之前的颜色取值，procDot表示前一个像素处理后的颜色取值，p为指向当前像素颜色值的指针，假设它是按照像素存储的。 

if(p[0]＝＝preVDot) 

//如果当前像素的颜色值和上一个像素处理前的颜色值一致， 

//那么将缓冲的处理后结果直接赋值； 

p[0]＝procDot； 

else 

{ 

     //记录当前像素的颜色值 

     prevDot＝p[0]； 

int sum＝p[0].c+p[0].m+p[0].y+p[0].k； 

if(sum＞Threshold) 

{ 

p[0].c＝p[0].c*Threshold/sum； 

         p[0].m＝p[0].m*Threshold/sum； 

         p[0].y＝p[0].y*Threshold/sum； 

         p[0].k＝p[0].k*Threshold/sum； 

     } 

//记录当前像素处理后的颜色值 

procDot＝p[0]； 

} 

以上方法是对单个像素实施的缓冲，因此可以称之为点缓冲。由于在图像中相邻像素的相关性很强，因此点缓冲策略会减少复杂的计算，起到很好的加速效果。 

作为点缓冲的一种特例，还可以采取线缓冲方法。所谓线缓冲方法指的是在校色处理过程中保留图像前一行或者列像素的颜色分量值和处理结果，那么后一行或者列相同位置的像素和前一行或者列相同位置颜色分量值相同的像素就不需要处理，而是直接把保存的前一行或者列像素的校色处理结果处理结果复制到后一行或者列相同位置的像素即可。 

下面以校色处理过程中的色彩空间转换步骤为例，用伪代码的方式说明线缓冲方法的效果。其中prevLine表示前一行或者列像素处理之前的颜色值，procLine表示前一行或者列像素处理后的颜色值，p为指向当前行或者列首像素颜色值的指针，假设它是按照像素存储的，w为当前图像的宽度。 

int index＝0； 

for(int i＝0；i＜w；i++) 

{ 

    //同位置的像素值与前一行或者列相同，直接复制处理后的颜色值 

    if(p[i]＝＝prevLine[i]) 

         p[i]＝procLine[i]； 

    else 

    { 

         //记录当前像素值(处理之前) 

prevLine[i]＝p[i]； 

//同位置的像素值与前一行或者列不同，那么记录位置到pos中 

         //并且把当前像素的颜色值复制到临时缓冲区src 

pos[index]＝i； 

         src[index]＝p[i]； 

         index++； 

    } 

} 

//执行ICC转换，请注意index永远不会大于w 

ICC_Convert(srcICC，desICC，src，src，index)； 

//将转换后的结果转移到输入图像行或者列和procLine的相同位置中 

for(i＝0；i＜index；i++) 

{ 

    p[pos[i]]＝src[i]； 

} 

//记录当前行或者列处理后的位置，等到处理下一行或者列时使用 

procLine＝p； 

进一步地，假如在相邻两行或者两列的比较过程中发现相关性很小，那么可以放弃比较，直接对当前行或者列像素进行处理，但是要保留好环境(prevLine和procLine)，留待再下一行或者列像素处理时使用。假如有三行图像数据，第一行和第二行图像数据的相关性很小，但是第二行和第三行图像数 据的相关性很大(这是图像数据经常发生的状况)。那么我们的处理过程是这样的，在察觉了第一行和第二行图像数据的相关性很小以后，不再对第二行数据执行优化的校色过程，此时prevLine很可能没有发生变化(指向第一行图像数据)，但是必须在处理第三行图像之前，把prevLine指向第二行图像数据，这样在处理第三行图像数据时，就可以利用第二行和第三行图像数据的相关性了。见下面的示意代码： 

CopyMemory(prevLine，p，sizeof(prevLine))； 

//执行ICC转换 

ICC_Convert(srcICC，desICC，p，p，w)； 

procLine＝p； 

和点缓冲方法一样，线缓冲也能够有效地利用图像中的相邻像素的强相关性，达成减少计算量的目的。 

为了使本发明实施例拥有更好的效果，在简单块探测步骤之后，如果输入的图像数据不是按像素存储的，那么重新把图像组织为按像素存储。之所以安排在简单块探测之后，原因在于：对于简单块无需按像素进行存储。换句话说图像重新组织工作仅对复杂块进行。本方法的效果请参见下面的伪代码： 

//首先判断当前图像块(第i行第j列)是否为复杂块 

if(SignBlock[i][j]！＝TRUE) 

{ 

//w和h分别当前图像块的宽度和高度 

for(int x＝0；x＜h；x++) 

for(int y＝0；y＜w；y++) 

{ 

    //pC，pM，pY，pK分别是指向当前图像块各个色版(CMYK) 

//左上角像素的指针，width表示整个图像的宽度 

pNew[x][y].c＝pC[x*Width+y]； 

pNew[x][y].m＝pM[x*width+y]； 

pNew[x][y].y＝pY[x*width+y]； 

pNew[x][y].k＝pK[x*width+y]； 

} 

} 

pNew为指向处理后得到的按像素存储的图像块数据的指针。 

通过把图像重新组织，图像校色处理过程中的某些步骤，特别是“色彩空间转换”步骤对按照像素组织存储的图像数据处理速度要比按色面组织存储的图像数据快得多。 

本发明的另一个实施例还提供了一种图像校色装置，如图3所示，包括切分单元201、判断单元202、处理单元203和存储单元204，其中切分单元201用于将图像切分成图像块，并把图像块的数据发送给判断单元202和处理单元203，还用于将相邻的图像块进行合并，形成新的图像块。判断单元202用于判断图像块中所有像素之间的各种颜色分量值是否相同，还用于判断复杂块中后一个像素的颜色分量值与存储单元204存储的前一个像素颜色分量值是否相同。处理单元203用于对像素进行校色处理，并把校色结果存储在存储单元204。存储单元204用于存储对像素进行校色的校色结果，并发送给判断单元202。 

通过这种校色装置可以针对某些具有特殊特征的图像部分做简化处理来达到提高处理速度的目的，在基本不影响现有校色效果的情况下提高校色处理速度。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (9)

1.一种校色的方法，其特征在于，包括：

将输入的图像划分成不少于1个图像块；

对每个图像块中所有像素之间的各种颜色分量值进行比较，相同的成为简单块，不同的成为复杂块；

对简单块的一个像素进行校色处理，并将校色处理结果复制到所述简单块中的其他像素上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将复杂块中的前一个像素与后一个像素的各种颜色分量值进行比较，如果相同，将对所述前一个像素的校色处理结果复制到所述后一个像素上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述图像复杂块的颜色分量值是按照色面存储的，将所述图像复杂块的颜色分量值按照像素存储。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像块的长与宽相同，为2的幂个像素。

5.如权利要求1或者4所述的方法，其特征在于，相邻的并且颜色分量值相同的简单块进行合并成新的简单块，相邻的复杂块合并成新的复杂块。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述复杂块中的前一个像素完成校色处理后，将颜色分量值和校色处理结果进行存储；

将后一个像素的颜色分量值与存储的前一个像素颜色分量值进行比较；

如果相同，将存储的前一个像素校色处理结果复制到后一个像素上。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述复杂块中的前一行所有像素完成校色处理后，将所有像素的颜色分量值和校色处理结果进行存储；

将前一行所有像素与后一行对应位置的像素的各种颜色分量值进行比较；

如果相同，将存储的前一行所有像素的校色处理结果复制到后一行像素上。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述复杂块中的前一列所有像素完成校色处理后，将所有像素的颜色分量值和校色处理结果进行存储；

将前一列所有像素与后一列对应位置的像素的各种颜色分量值进行比较；

如果相同，将存储的前一列所有像素的校色处理结果复制到后一列像素上。

9.一种校色的装置，其特征在于，包括：

用于将输入图像划分成不少于1个图像块的单元；

用于对每个图像块中所有像素之间的各种颜色分量值进行比较，相同的成为简单块，不同的成为复杂块的单元；

用于对简单块的一个像素进行校色处理，并将校色处理结果复制到所述简单块中的其他像素上的单元。

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