CN102075666A - 用于从图像去除背景色彩的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于从图像去除背景色彩的方法和装置，通过在比色空间中处理图像来去除背景色彩。在已确定(22)图像的背景色彩的比色值之后，计算(23)用于将背景色彩比色值转变成目标色彩点的值的色适应变换，目标色彩点通常是白色点。然后将所计算的色适应变换应用于(24)所述图像。

Description

用于从图像去除背景色彩的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于从图像去除背景色彩的方法和装置，并且更具体而言、但不是排他地涉及从蓝图的图像去除背景色彩。

背景技术

常常期望从图像去除背景色彩，例如以改善影印产生在有色介质上的原始文档时的清晰度。

已知用于去除图像背景色彩的各种方法，并且在美国专利7,085,413中描述了一种这样的现有技术方法。在此专利中公开的方法涉及使用图像的RGB直方图来识别背景色彩，此后对用来将RGB输入转换成CYMK输出的映射表中的背景色彩条目进行调整；所进行的调整促使RGB背景色彩在CYMK输出色彩空间中被映射成白色。

已经被证明在被拷贝时特别有问题的一种文档是所谓的“蓝图”。“蓝图”是一种基于纸张的再现，通常是技术图纸，为架构或工程设计提供文件。在再现过程中所使用的感光化合物是柠檬酸铁铵和铁氢化钾的溶液。此化合物被涂敷到纸张上，结果，介质被染上蓝色。当(例如使用多功能打印机)拷贝“蓝图”时，通常期望去除蓝色背景；然而，用于背景色彩去除的现有技术图像处理方法在应用于蓝图时表现不好。

发明内容

根据本发明，提供了一种分别如所附权利要求1和8所阐述的用于从图像去除背景色彩的方法和装置。

附图说明

现在将参照所附的简图借助于非限制性的示例来描述本发明的实施例，其中：

图1是多功能打印机中的色彩管理的高级图形表示；

图2是体现本发明的图像背景色彩去除方法的流程图；

图3是描绘色彩管理系统中的ICC数据图(ICC profile)的使用的图示；

图4是在使用ICC数据图的情况下的用于图1的多功能打印机的图2的方法的实施方式的流程图；

图5A、5B和5C分别示出示例性蓝图、通过将图4的背景色彩去除方法应用于图5A的蓝图的扫描版本而产生的图像、以及通过对图5B的图像进行灰阶化和调整其对比度而产生的图像；以及

图6A、6B和6C分别示出与在图5A中相同的示例性蓝图、通过对该示例性蓝图的扫描版本进行对比度调整和灰阶化而产生的图像、以及通过将图4的背景色彩去除方法应用于该示例性蓝图的扫描版本而产生的图像。

具体实施方式

下面结合使用多功能打印机进行蓝图拷贝来描述用于从图像去除背景色彩的本发明的实施例；然而，应理解的是本发明可以应用于从任何图像去除背景色彩，而与该图像的出处无关，并且本发明不限于蓝图图像的处理或多功能打印机。用来实现本发明的图像背景色彩去除方法的装置可以是单一或分布式形式。

图1概括地举例说明使用体现本发明的多功能打印机10对蓝图11进行的拷贝，该打印机被布置为去除原始蓝图11中存在的蓝色背景并产生具有白色背景的输出文档12(假设使用白色打印介质)。

多功能打印机10包括：

-扫描仪单元15，其用于扫描诸如蓝图11的文档以在扫描仪色彩空间(通常为RGB色彩空间)中产生相应的输入图像信号；

-处理块16，其用于处理由扫描仪单元15产生的输入图像信号以在打印机10的输出色彩空间(通常为CYMK色彩空间)中以信号的形式产生输出图像；以及

-打印引擎17，其用于基于从处理块16接收到的输出图像信号产生打印输出文档12.

如本领域的技术人员将很好地理解的那样，可以使用任何适当的处理功能(例如可编程微处理器、可编程门阵列或专用硬件)和用于保持处理程序(在适当的情况下)、打印机数据图数据和诸如输入和输出图像的瞬态处理数据的相关存储器来实现处理块16。

处理块16被布置为实现以下这样的色彩管理模块(CMM)18：该色彩管理模块打算确保对被扫描色彩的人类感知与对相应的打印色彩的人类感知相匹配，但期望的图像处理效果被施加的情况则属例外。在当前情况下，色彩管理模块18被布置为执行体现本发明的图像背景色彩去除方法，由此，由扫描仪单元15产生的输入图像的背景色彩基本上被从随后被打印引擎17打印的输出图像去除(也就是说，在输出图像中用白色或某种其它中性色背景代替输入图像的背景色彩)。然而，如将看到的，可替换地可以用打印机10的输出色彩空间中存在的任何期望的目标色彩来代替背景色彩，不是用白色或中性色彩来代替输入图像的背景色彩。

图2是示出体现本发明并且例如由打印机10的处理块16来实现的图像背景色彩去除方法的一般形式的流程图。该方法包括以下步骤：

步骤21  接收输入色彩空间中的输入图像(例如作为RGB信号)；

步骤22  将输入图像转换到比色空间并确定背景色彩(可以在完整图像的转换之前执行输入图像的背景色彩的确定并且可以仅使用输入图像的一部分来实现该确定)；

步骤23  确定适用于将输入图像的背景色彩转变成目标色彩点(通常为比色空间的基准白点)的色适应变换(CAT)；

步骤24  将色适应变换应用于已转换的输入图像以将背景色彩转变成目标色彩点；

步骤25  将已变换图像转换到输出色彩空间以产生输出图像。

如可以看到的，上述方法的中心是色适应变换(CAT)的使用。一般而言，色适应是人类视觉系统适应场景照明的色彩变化的能力。色适应变换(CAT)设法通过修改图像以使得其具有在不同的显示条件下观看到的相同的视觉外观来实现类似的效果。可以使用任何适当的线性或非线性色适应变换，诸如众所周知的Bradford CAT。应注意的是，将色适应变换应用于已转换的输入图像影响所有的图像色彩而不仅仅是已识别的背景色彩。

应认识到，在图2的方法中，在输入色彩空间已经符合在其中发生主要处理的比色色彩空间的情况下，步骤22的相应部分是空操作；同样地，在输出色彩空间符合比色色彩空间的情况下，步骤25是空操作。然而，在实践中，输入色彩空间通常是RGB空间且输出色彩空间通常是CYMK色彩空间(在预计输出设备是打印引擎的情况下)。

在其中执行主要图像处理的比色空间通常将是由国际照明委员会(Commission Internationale d’Eclairage，或CIE)定义的CIEXYZ或CIELAB(在本文中分别简写为“XYZ”和“Lab”)。由于XYZ三色值可以很容易地被转换成Lab值且反之亦然，所以如最实用的那样，分别使用XYZ和Lab来执行图像处理的不同部分是可行的。因此，虽然在输入/输出图像转换中所涉及的比色空间通常是Lab，但常常在XYZ空间中应用色适应变换。

图3是描绘图2的方法的一种实施方式中的ICC数据图的使用的图示。ICC数据图是根据国际色彩联盟(ICC)发布的标准来表征彩色输入或输出设备或者色彩空间的数据集；捕捉或显示色彩的每个设备可以具有其自己的数据图且许多制造商为其产品提供ICC数据图。因此，诸如扫描仪单元15的输入设备通常会具有相关的输入数据图31(例如，存储在处理块16的存储器中)，其包括用于将色彩值从输入设备的色彩空间(‘输入设备坐标’)转换成诸如XYZ或Lab的比色空间中的值的数据，从而在所限定的介质和观看条件下给出相同的感知色彩。同样地，诸如打印引擎17的输出设备通常会具有相关的输出数据图32(同样，例如，存储在处理块16的存储器中)，其包括用于从针对所采取的介质和观看条件的诸如XYZ或Lab的比色空间中的值转换成输出设备的色彩空间中的等效值(‘输出设备坐标’)的数据。将色彩信息转换到和转换出在所限定的介质和观看条件下的比色空间(所谓的“数据图连接空间”)使得能够在输入和输出设备之间可靠地传递色彩信息。

可以在“概要数据图”中详细描述特定的图像处理效果，其例如在Lab比色空间中开始和结束。图3描绘应用色适应变换(CAT)的概要数据图33；虽然数据图输入和输出被指定在Lab值中，但在这种情况下，CAT对XYZ三色值进行运算，其结果是数据图33包括从Lab到XYZ值的初始转换和应用CAT之后的从XYZ到Lab值的逆转换。

出于处理效率的目的，在同一色彩管理模块(CMM)涉及输入设备和输出设备这两者的情况下(如用于多功能打印机的情况那样)，则可以将输入和输出数据图及任何相关的概要数据图组合成单个查找表以供CMM在将输入设备坐标直接转换成输出设备坐标时使用。这在图3中被示出，其中，输入数据图31被与概要数据图33和输出数据图32组合以形成随后被色彩管理系统35使用以在输入和输出设备坐标之间进行转换的查找表(LUT)34。将其应用于使用图2的方法在图1的打印机中实现背景色彩去除的情况，其中，对整个图像应用色适应变换，扫描仪单元15的输入数据图31被与打印引擎17的输出数据图32和CAT概要数据图33相组合以形成单个查找表LUT 19(参见图1)，该查找表LUT 19存储在处理块16的存储器中且被CMM 18使用以将由扫描仪单元15产生的RGB色彩值转换成用于打印引擎17的CYMK值。

现在将相对于图1的多功能打印机并假定使用刚刚描述的ICC数据图参照图4来描述图2的方法的特定实施方式。图4的方法包括以下步骤：

步骤41  使用由扫描仪单元15产生的扫描输入图像的前几行，产生RGB直方图并对上95％的部分取平均值以确定背景的RGB值(或有限的值范围)；

步骤42  访问用于扫描仪单元的RGB至XYZ ICC输入数据图以确定对应于背景RGB值的XYZ三色值；

步骤43  适当地计算线性Bradford色适应矩阵以将背景XYZ值转换成D50基准白色；

步骤44  与从Lab转换到XYZ值、应用在步骤43中计算的色适应变换以及从XYZ转换回到Lab值相对应地生成Lab至Lab概要数据图33；

步骤45  由用于扫描仪单元15的RGB至Lab输入数据图31、Lab至Lab CAT概要数据图33和用于打印引擎17的Lab至CMYK输出数据图32形成单个LUT 19；

步骤46  由色彩管理模块18使用LUT 19来处理由扫描仪单元15提供的全扫描图像，以便以CYMK通道信号的形式为打印引擎17产生输出图像；

步骤47  可选地，可以将输出图像转换成在馈送到打印引擎之前优化的灰阶和对比度。

可以执行进一步的处理以清理图像，此类处理由于背景色彩去除步骤的先前应用而更加有效。

处理块16被布置为执行所有上述步骤。应认识到，步骤41至45相对于由CMM 18在步骤46中执行的主要图像转换过程而言是准备步骤。可以将这些准备步骤视为CMM功能的一部分或视为单独的功能；这同样适用于可选步骤47。已经发现后一步骤47在某些情况下相对于原始扫描文档11而言进一步改善打印输出12的清晰度。

图5A、5B和5C举例说明图4的方法在从蓝图去除背景色彩方面的效力，原始蓝图51在图5A中示出(在转换成用于专利附图的灰阶之后)。图5B示出由于方法步骤41至46的应用而得到的图像52(同样，在转换成用于专利附图的灰阶之后)。图5C示出由于将步骤47应用于图5B的图像而得到的图像53。

通过比较，图6A、6B和6C举例说明图4的方法相对于对蓝图执行现有技术的基于灰阶转换的处理而言的效力。图6A示出原始蓝图51(如前面一样，在转换成用于专利附图的灰阶之后)。图6B示出通过使用现有技术的直接灰阶转换处理产生的图像54，该处理具有用于白点、黑点、背景清理、增强黑色、明亮度、对比度以及伽玛的设置的手动优化。图6C示出通过将方法步骤41至47应用于原始蓝图而产生的图像52。

图4的背景色彩去除方法除其效力之外还表现出许多优点。例如，其允许待处理的原始图像中存在的色彩被保留(在这种情况下省略步骤47)。可以去除不同的背景色彩(例如蓝图的蓝色或在黄色介质上生成的原稿的黄色)或用期望的中性色或者事实上用任何期望的色彩来代替背景色彩。已经具有白色背景的原稿不受该方法的影响，因此该方法对于所有图像而言都可以保持有效。该方法不需要用户进行任何设置或干预，并且其是快速的，因为其与色彩管理相结合并在ASIC层级处理(通常在ASIC中实现CMM)。由于图4的方法涉及标准ICC设备链接数据图的生成，所以这些数据图可用于多工作流。

Claims (13)

1.一种用于从图像去除背景色彩的方法，包括通过以下步骤在比色空间中处理所述图像：

确定(22；41、42)图像的背景色彩的比色值，

计算(23；43)用于将背景色彩比色值转变成目标色彩点的值的色适应变换，以及

将所计算的色适应变换应用于(24；46)所述图像。

2.如权利要求1的方法，其中，所述目标色彩点是比色空间的白色点。

3.如权利要求1的方法，其中，在将所计算的色适应变换应用于所述图像之后，对已变换图像进行灰阶化并调整其对比度(47)。

4.如权利要求1的方法，其中，在ICC概要数据图(33)中表示所计算的色适应变换。

5.如权利要求1的方法，其中，最初通过将输入图像从输入色彩空间转换(22)到所述比色空间来产生所述图像，并且将通过应用所计算的色适应变换而产生的已变换图像从所述比色空间转换(25)到输出色彩空间。

6.如权利要求5的方法，其中，通过使用通过将输入数据图(31)、表示所计算的色适应变换的概要数据图(33)和输出数据图(32)组合而形成的查找表(19)，来一起实现输入图像到比色空间的转换(22)、所计算的色适应变换的应用(24；46)以及已变换图像从比色空间到输出色彩空间的转换(25)。

7.一种用于产生蓝图(11)的方法，包括：

扫描蓝图以在输入色彩空间中产生输入图像；

将输入图像从输入色彩空间转换(22)到比色空间；

根据权利要求1至4中的任一项来处理已转换的输入图像以产生已变换图像；

将已变换图像转换(25)成打印机输出色彩空间中的输出图像；以及

打印所述输出图像。

8.一种用于从图像去除背景色彩的图像处理装置(10)，该装置包括被布置为通过以下处理在比色空间中处理所述图像的色彩管理模块(18)：

确定所述图像的背景色彩的比色值，

计算用于将背景色彩比色值转变成目标色彩点的值的色适应变换，以及

将所计算的色适应变换应用于所述图像。

9.如权利要求8所述的图像处理装置(10)，其中，所述目标色彩点是所述比色空间的白色点。

10.如权利要求8所述的图像处理装置(10)，其中，所述色彩管理模块(18)还被布置为在将所计算的色适应变换应用于所述图像之后对所述已变换图像进行灰阶化和对比度调整。

11.如权利要求8所述的图像处理装置(10)，其中，所述色彩管理模块(18)还被布置为将应用所计算的色适应变换与输入图像到所述比色空间的转换和通过应用所述色适应变换而产生的已变换图像从所述比色空间到输出色彩空间的转换相组合。

12.如权利要求11所述的图像处理装置(10)，其中，所述色彩管理模块被布置为通过使用通过将输入数据图(31)、表示所计算的色适应变换的概要数据图(33)和输出数据图(32)组合而形成的查找表(19)，来实现组合的转换和变换。

13.如权利要求8至12中的任一项所述的图像处理装置，采取多功能打印机(10)的形式。

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