CN105096238A - 一种视觉无损的cmyk动态转换算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉无损的CMYK动态转换算法，基于weighted？entropy？filter和skin？probability？estimator来计算图像中的活跃区域和非活跃区域，对于活跃区域其颗粒感明显，对于非活跃区域其颗粒感不明显，并为了实现视觉无损的转换需要特别关注活跃区域的转换方式。因此在保证视觉无损的前提下实现了动态CMYK转换方法，转换后使得C、M、Y、K四个通道的和最小，从而达到节省墨水的目的。

Description

一种视觉无损的CMYK动态转换算法

技术领域

本发明涉及计算机图形处理技术。

背景技术

CMYK是打印机等硬件使用的标准图像格式，由rgb、CIELAB等颜色空间到CMYK颜色空间的转换并不是唯一的，且要受制于硬件自身的限制，所以现行的方法是使用硬件配套的iccprofile中的转换表进行静态转换。然而，静态转换的性能较差，在诸如节省墨水、平均墨水的使用等方面表现都不甚理想。因此，使用动态转换来提升性能成为了该领域的发展方向。由于CMYK相较于RGB空间会损失信息，因此在进行动态转换时要尽可能保留和静态转换时一样多的信息，做到视觉无损。

发明内容

本发明提出了一种视觉无损的CMYK动态转换算法，在进行动态转换时要尽可能保留和静态转换时一样多的信息，做到视觉无损。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种视觉无损的CMYK动态转换算法，包括如下步骤：

第一步，计算activitymap；

第二步，根据activitymap计算每个像素点的目标K值，该目标K值保证像素在没有颗粒感的情况下取到尽可能大的值

k_target＝(1-a)k_defauit+a×min(M_g)(d_g)，M_l(d_l))；

第三步，进行动态转换，求解以下优化问题的解

min||T(c，m，y，k)-(l，a，b)||

min||k_target-k||

该问题的解满足动态转换的结果中K取到尽可能大的值，从而使转换结果中C、M、Y、K四个通道值得和尽可能小。

优选的，第一步的具体计算步骤如下：

a)计算weigtedentropyfilter，计算公式为

$E=-\underset{i\∈\left[\mathrm{0,255}\right]}{\mathrm{\Σ}}w\left(i\right)\×h_i\×\log \left(h_i\right)$

w＝1-G(mean(Np)，8)

GisaGaussianaroundmean(Np)withvariance8

b)计算Skinprobabilitymap

使用以下公式计算像素为皮肤区域的概率

(c,h)arethechromaandhuecoordinatesofthepixel

μ_o＝33，μ_h＝53，σ_o＝25，σ_h＝25

c)将weightedentropymap和skinprobabilitymap结合为activitymap

计算activitylevel

$a=\frac{1.061\×E-0.05}{w+0.98}$

计算activitylevelmultiplier

$s_m=0.45+\frac{-0.5972\×s}{{(1+s^2)}^{0.48}}$

sisthenormalizedP(skin,c,h)withmean0.71andstandarddeviation0.19

计算activitymap

as＝s_m×a。

优选的，在第三步基础上，添加目标min(ΔT(c，m，y，k))或者min(c)则使转换结果中四个颜色通道的值尽可能平均或者尽可能减少某个颜色通道的值。

本发明实施后，对于收集的测试图像进行分析，结果显示动态转换的CMYK结果相较于静态转换的CMYK结果节省的墨水量在15％～25％左右，优化效果明显。

具体实施方式

首先对一些背景技术做出介绍；

1.颗粒感：对于RGB颜色空间中的某一个给定颜色，其对应了CMYK颜色空间中的多种颜色，这多种颜色的区别主要体现在K通道的值不同。对于CMYK颜色空间，K用来表示C、M、Y三个颜色通道混合后的结果，因此可以减少C、M、Y通道的部分值并增加K颜色通道的值(反之亦然)来生成RGB颜色空间中相同的颜色。然而，K颜色通道代表着黑色，该颜色通道的值越大，则画面中像素会越接近于一个黑色的点，若K颜色通道的值过大，即使对应的RGB颜色空间中的颜色相同，其呈现的结果会产生颗粒感，从而影响视觉效果。在静态转换方法中，为了避免出现这种颗粒感的情况，因此转换使用的策略相对保守。而在本算法使用的动态方法中，则会在避免颗粒感的同时，尽可能优化转换策略，以达到特定效果。

2.关于颗粒感的先验知识：对于一副图像而言，图像中平滑的区域颗粒感会尤为明显，而图像中不平滑的区域颗粒感则会不易察觉。此外，对于皮肤这一特定区域，颗粒感会特别明显。因此，需要识别出图像中平滑和不平滑的区域，根据其区域特性，使用保守或激进的转换策略。

3.Weightedentropyfilter：entropyfilter用来计算图像在每一个像素处的变化程度，weightedentropyfilter在普通entropyfilter的基础上过滤掉那些变化很小的像素，仅保留变化很剧烈的像素。Weightedentropyfilter可以用来计算图像中不平滑的区域。

4.Skinprobabilityalgorithm：参考了Skin-sensitiveAutomaticColorCorrection一文中对于皮肤区域的估计方式，用来估算图像中的皮肤区域。

5.双边滤波和导向滤波：对于输入图像，需要计算其activitymap，activitymap既包含了像素是否平滑的信息，也包含了像素是否为皮肤的信息，需要以输入图像为参照恢复出activitymap的边缘信息，此时可以使用双边滤波或导向滤波来实现该效果。

其次说明具体算法

1.计算activitymap，对于活跃区域其质地平滑，对于非活跃区域其质地不平滑

a)计算weigtedentropyfilter

常规的entropyfilter的计算公式为

$E=-\underset{i\∈\left[\mathrm{0,255}\right]}{\mathrm{\Σ}}{h}_i\×\log \left(h_i\right)$

为了过滤entropyfilter的结果中变化较小的像素，设计了weightedfilter，计算公式为

$E=-\underset{i\∈\left[\mathrm{0,255}\right]}{\mathrm{\Σ}}w\left(i\right)\×h_i\×\log \left(h_i\right)$

w＝1-G(mean(Np)，8)

GisaGaussianaroundmean(Np)withvariance8

b)计算Skinprobabilitymap

使用以下公式计算像素为皮肤区域的概率

(c,h)arethechromaandhuecoordinatesofthepixel

μ_o＝33，μ_h＝53，σ_o＝25，σ_h＝25

c)将weightedentropymap和skinprobabilitymap结合为activitymap

计算activitylevel

$a=\frac{1.061\×E-0.05}{w+0.98}$

计算activitylevelmultiplier

$s_m=0.45+\frac{-0.5972\×s}{{(1+s^2)}^{0.48}}$

sisthenormalizedP(skin,c,h)withmean0.71andstandarddeviation0.19

计算activitymap

as＝s_m×a

2.根据activitymap计算每个像素点的目标K值，该目标K值可以保证像素在没有颗粒感的情况下取到尽可能大的值

k_target＝(1-a)k_defauit+a×min(M_g)(d_g)，M_l(d_l))

3.进行动态转换

求解以下优化问题的解

min||T(c，m，y，k)-(l，a，b)||

min||k_target-k||

该问题的解可以满足动态转换的结果中K取到尽可能大的值，从而使转换结果中C、M、Y、K四个通道值得和尽可能小。

在该基础上，添加目标

min(ΔT(c，m，y，k))

或者

min(c)

则可以使转换结果中四个颜色通道的值尽可能平均或者尽可能减少某个颜色通道的值。

本发明的特点

1.基于weightedentropyfilter和skinprobabilityestimator来计算图像中的活跃区域和非活跃区域，对于活跃区域其颗粒感明显，对于非活跃区域其颗粒感不明显，为了实现视觉无损的转换需要特别关注活跃区域的转换方式。

2.在保证视觉无损的前提下实现了动态CMYK转换方法，转换后使得C、M、Y、K四个通道的和最小，从而达到节省墨水的目的。

3.在2的基础上，添加了使墨水的使用尽可能平均以及使指定的颜色通道尽可能少地使用的功能，从而达到平衡墨水的使用以及减少对于某种颜色的使用的目的。

本发明实施效果

依据上述步骤，对于收集的测试图像进行分析，结果显示动态转换的CMYK结果相较于静态转换的CMYK结果节省的墨水量在15％～25％左右，优化效果明显。

在此基础上进行的平衡四个颜色通道的墨水使用、以及尽可能减少某个通道的使用，由于要受到每个像素的目标k值的约束，所以相较于普通动态转换的结果优化效果不是特别突出。

Claims (3)

1.一种视觉无损的CMYK动态转换算法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，计算activitymap；

第二步，根据activitymap计算每个像素点的目标K值，该目标K值保证像素在没有颗粒感的情况下取到尽可能大的值

k_target＝(1-a)k_default+a×min(M_g(d_g)，M_l(d_l))；

第三步，进行动态转换，求解以下优化问题的解

min||T(c，m，y，k)-(l，a，b)||

min||k_target-k||

该问题的解满足动态转换的结果中K取到尽可能大的值，从而使转换结果中C、M、Y、K四个通道值得和尽可能小。

2.根据权利要求1所述的一种视觉无损的CMYK动态转换算法，其特征在于：第一步的具体计算步骤如下：

a)计算weigtedentropyfilter，计算公式为

w＝1-G(mean(Np)，8)GisaGaussianaroundmean(Np)withvariance8

b)计算Skinprobabilitymap

使用以下公式计算像素为皮肤区域的概率

(c,h)arethechromaandhuecoordinatesofthepixel

μ_c＝33，μ_h＝53，σ_c＝25，σ_h＝25

c)将weightedentropymap和skinprobabilitymap结合为activitymap

计算activitylevel

$\begin{array}{c}a=1.061\×E-0.05\\ w+0.98\end{array}$

计算activitylevelmultiplier

sisthenormalizedP(skin,c,h)withmean0.71andstandarddeviation0.19计算activitymap

as＝s_m×a。

3.根据权利要求1所述的一种视觉无损的CMYK动态转换算法，其特征在于：在第三步基础上，添加目标min(ΔT(c，m，y，k))或者min(c)则使转换结果中四个颜色通道的值尽可能平均或者尽可能减少某个颜色通道的值。