CN104702815A - 一种彩色输出设备色域可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种彩色输出设备的色域可视化方法，首先调整设备，使之处在正常使用条件之内，输出标准色靶，获得色靶色块的CIE Lab色度值，作为构建可视化色域空间的数据集；其次将步骤1得到的数据集按照L轴取值分成n等份，把每一等份内的数据点投影到色度坐标ab平面上，获得n个投影平面；对投影平面点云处理，获得点云边缘数据点，并利用封闭曲线拟合，对曲线进行填充；在每个区域内，将经过填充的曲线叠加；最后将所有区域内的曲线，在同一坐标体系中显示，即构成彩色输出设备可视化的色域空间。本发明方法采用彩色输出设备色域可视化的参数化建模方法，其原理简单，清晰，通过合理参数选择，达到准确刻画设备色域的目的。

Description

一种彩色输出设备色域可视化方法

技术领域

本发明属于彩色输出技术领域，涉及一种彩色输出设备色域的描述方法，具体涉及一种彩色输出设备的色域可视化方法。

背景技术

众所周知，不同的彩色输出设备其所能表现的色域不同，比如彩色显示器和彩色打印机或印刷机，其所能表现的色域不同。此外，相同的彩色输出设备，由于其所使用的呈色材料不同或电子元件老化等原因，导致即使相同型号的彩色输出设备其色域也会有所不同，比如同样型号的显示器对同一幅图像的显示，其色彩也会产生差别。如何正确的描述彩色输出设备的色域，对于正确评价彩色输出设备的性能，评价彩色输出设备对彩色图像的再现效果具有重要意义。目前，对于彩色输出设备色域的描述主要有凸壳算法及其改进算法和分区最大化法等方法。凸壳算法及其改进算法是通过将所有采样点构成三角形面片，再将三角形面片合并以构成设备色域空间凸壳，虽然该方法可以将所有样本空间点包括在色域空间凸壳内，但该方法属于非参数化建模，其构成的可视化形体其应用受到一定局限。分区最大化法将整个色域空间分成若干区域，每个区域用其色域空间的最大值替代，从而构成整个色域空间，该方法色域空间的描述精度较低。本发明利用微分几何学的基本原理，构建一种新型的参数化色域可视化的方法。该方法具有基本原理简单，清晰，并可以根据需要调节所构成的设备色域空间可视化精度的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型彩色输出设备色域可视化方法，解决了彩色输出设备色域可视化方法参数化建模的问题，并且其模型可以根据需要，调节其输出精度。

本发明所采用的技术方案是，一种彩色输出设备的色域可视化方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对彩色输出设备进行调整，使彩色输出设备处在正常的使用条件之内，输出标准色靶文件，并获得色靶文件每个色块的CIELab颜色空间标准色度值，作为构建彩色输出设备可视化色域空间的样本数据集；

步骤2：将步骤1得到的样本数据集按照色度坐标明度L轴分成n等份，对于每一等份内的样本数据分别投影到色度坐标ab平面上，由此，获得n个投影平面；

对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，利用曲线拟合点云结构边缘数据点，获得封闭的曲线方程，并将曲线进行填充；在每个区域内，分别将经过填充的曲线，进行叠加；

步骤3：将所有区域的经过叠加的曲线，在同一坐标体系中显示，即构成彩色输出设备可视化的色域空间。

本发明的特点还在于，

其中的步骤2中对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，具体按照以下步骤实施：平面云图样本按照横坐标的取值，采用垂直于横坐标的等距栅格对样本数据进行划分，如果样本数量多且分布均匀，则采用细栅格对样本数据进行划分，否则采用较粗的栅格对样本数据进行划分，在每个栅格内求取纵坐标的极值，即平面云图边界点。

其中的步骤2中利用曲线拟合点云结构边缘数据点，获得封闭的曲线方程，并将曲线进行填充，采用封闭连续二次B样条曲线插值曲线对边缘样本点进行拟合。

本发明的有益效果是，本发明采用彩色输出设备色域可视化的参数化建模方法，其原理简单，清晰，并通过合理的参数选择，可以达到准确刻画彩色输出设备可视化色域的目的。

附图说明

图1是L坐标值在40～50之间，其投影平面点云图；

图2是L坐标值在40～50之间，其投影平面点云边界散点图；

图3是L坐标值在40～50之间，其投影平面点云边界样本数据点二次B样条拟合曲线形状图；

图4是经过叠加后，喷墨打印机可视化色域空间立体效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明彩色输出设备的色域可视化方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对彩色输出设备进行调整，使其处在正常的使用条件之内，输出标准色靶文件(色靶文件中的色块样本应覆盖整个彩色输出设备色域空间)，并获得色靶文件每个色块的CIE Lab颜色空间标准色度值，以此作为构建彩色输出设备可视化色域空间的样本数据集。

步骤2：将样本数据集按照色度坐标明度L轴分成n等份，对于每一等份内的样本数据分别投影到色度坐标ab平面上，由此，可以获得n个投影平面，类似于对L轴做n个切面，而不在切面上的样本点投影到切面上。

对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，为提高算法效率，本发明采用一种快速、简洁的平面点云边缘提取算法。

平面云图样本按照横坐标(即a值)的取值，采用垂直于横坐标的等距栅格对样本数据进行划分。如果样本数量多且分布均匀，则采用细栅格对样本数据进行划分，否则采用较粗的栅格对样本数据进行划分。在每个栅格内求取纵坐标的极值，即为平面云图边界点。

利用曲线拟合点云结构边缘数据点，获得封闭的曲线方程，并将曲线进行填充。具体如下：

对各层边缘提取的样本点采用光滑曲线进行拟合。B样条插值曲线广泛应用于计算机图形学，用以生成平滑曲线，并可用于对特征多边形的逼近。在对特征多边形逼近的应用中，二次B样条插值曲线优于三次B样条插值曲线。输出设备色域L轴切面的色域边界是一条连续封闭曲线，为获得光滑曲线拟合效果，因此，本例采用封闭连续二次B样条曲线插值曲线对边缘样本点进行拟合。

在每个区域内，分别将经过填充的曲线，进行叠加。

步骤3：将所有区域的经过叠加的曲线，在同一坐标体系中显示，即构成彩色输出设备可视化的色域空间。

由以上步骤可以看出，对L轴的划分越细致，所能获得的在L轴上的切面越多，切面越多，所能获得的设备色域边界轮廓曲线越多，这些曲线经在三维空间叠合后，所获得的设备色域可视化模型越精细。

实施例

下面以EPSON STYLUS Pro9800喷墨打印机为例，说明其可视化色域空间的构建步骤。

首先对打印机进行线性化调整，使其处于正常的使用条件之内，选择ECI2002标准色靶，该色靶具有比IT8.7/3标准打印色靶更多的数据信息，可以用来描述彩色打印输出设备的色域空间。将色靶打印输出，测量其CIE Lab色度坐标值。以此作为构建打印机可视化色域空间的样本数据集。

将样本数据集按照色度坐标明度L轴分成10等份(即按照明度值的大小，将色域空间分为10层)，对于每一等份内的样本数据分别投影到色度坐标ab平面上，由此，可以获得10个投影平面。以L坐标值在40～50之间为例，其投影平面点云如图1所示。

对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，以L坐标值在40～50之间为例，其投影平面点云边界样本数据点如图2所示。

利用曲线拟合点云结构边缘数据点。B样条曲线是一种描述自由曲线和曲面的常用数学工具，本例采用分段二次B样条曲线拟合点云结构边缘数据点。

二次B样条插值曲线的特征方程如公式1所示。

$P\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{k,2}\left(t\right)\·B_k=\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{k,2}\left(t\right)\·\left[\begin{array}{c}{B}_{i+1}\\ B_{i+2}\\ B_{i+3}\end{array}\right]---\left(1\right)$

由公式1可以看出B样条插值曲线是分段定义的。式(1)中，B_k表示控制多边形的顶点坐标，B_i+1，B_i+2，和B_i+3表示第i段曲线三个连续的顶点，F_k，2(t)表示二次B样条基函数。其表达式如公式(2)所示。

$F_{k,2}\left(t\right)=\frac{1}{2!}\underset{j=0}{\overset{2-k}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^j\·C_3^j\·{(t+2-k-j)}^2---\left(2\right)$

式(2)中，0≤t≤1，k＝0，1，2。则

$F_{\mathrm{0,2}}\left(t\right)=\frac{1}{2}{(t-1)}^2,F_{\mathrm{1,2}}\left(t\right)=\frac{1}{2}(-2t^2+2t+1),F_{\mathrm{2,2}}\left(t\right)=\frac{1}{2}{t}^2$

则二次B样条插值曲线的矩阵方程描述为公式(3)。

$p\left(t\right)=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{ccc}{t}^2& t& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& -2& 1\\ -2& 2& 0\\ 1& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{B}_{i+1}\\ B_{i+2}\\ B_{i+3}\end{array}\right]---\left(3\right)$

同样，以L坐标值在40～50之间为例，其投影平面点云边界样本数据点二次B样条拟合曲线形状如图3所示。

对图3所形成的封闭连续二次B样条拟合曲线进行填充。

在每个区域内，分别将经填充的曲线，进行叠加。

最后，将所有区域的经过叠加的曲线，在同一坐标体系中显示，即构成彩色输出设备可视化的色域空间。图4为经过叠加后喷墨打印机可视化色域空间立体效果图。

Claims (3)

1.一种彩色输出设备的色域可视化方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对彩色输出设备进行调整，使彩色输出设备处在正常的使用条件之内，输出标准色靶文件，并获得色靶文件每个色块的CIELab颜色空间标准色度值，作为构建彩色输出设备可视化色域空间的样本数据集；

步骤2：将步骤1得到的样本数据集按照色度坐标明度L轴分成n等份，对于每一等份内的样本数据分别投影到色度坐标ab平面上，由此，获得n个投影平面；

对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，利用曲线拟合点云结构边缘数据点，获得封闭的曲线方程，并将曲线进行填充；在每个区域内，分别将经过填充的曲线，进行叠加；

步骤3：将所有区域的经过叠加的曲线，在同一坐标体系中显示，即构成彩色输出设备可视化的色域空间。

2.根据权利要求1所述的彩色输出设备的色域可视化方法，其特征在于，所述的步骤2中对每个投影平面内的平面点云结构进行处理，获得点云结构边缘数据点，具体按照以下步骤实施：平面云图样本按照横坐标的取值，采用垂直于横坐标的等距栅格对样本数据进行划分，如果样本数量多且分布均匀，则采用细栅格对样本数据进行划分，否则采用较粗的栅格对样本数据进行划分，在每个栅格内求取纵坐标的极值，即平面云图边界点。

3.根据权利要求1所述的彩色输出设备的色域可视化方法，其特征在于，所述的步骤2中利用曲线拟合点云结构边缘数据点，获得封闭的曲线方程，并将曲线进行填充，采用封闭连续二次B样条曲线插值曲线对边缘样本点进行拟合。