CN108566502A - 一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，通过读取源设备和目标设备的设备文件，然后采用色貌模型作为连接色空间，将设备文件的颜色信息转到连接色空间，进一步提取出源设备和目标设备在色貌模型中的色域边界，然后采用色域映射算法建立源设备到目标设备的色域映射关系，进一步得到色彩管理后的图像，将色彩管理后图像的软打样输出到目标设备中，即完成整个色彩管理，此时，源设备上的目标图像与目标设备上的色彩管理后图像颜色统一。本发明应用广泛，有多种色貌模型可以选择，在跨媒体复制中，提高了彩色复制的精度。
Description
技术领域
本发明属于色彩管理技术领域，具体涉及一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法。
背景技术
随着移动互联网和数字成像设备的发展，彩色图像会在多种不同的输入和输出设备之间互相传输，也会通过网络传播到异地的不同设备上，这就产生了跨媒体颜色复制的问题。但是不同的设备色空间是设备依赖的，其颜色的呈现模式不同，有RGB模式、CMYK模式等，这样就会造成图像在不同的设备上显示会出现颜色差异的问题。色彩管理的出现就是为了解决该问题，使图像在不同设备之间尽量保持颜色外貌一致，实现“所见即所得”。
目前，关于色彩管理的方法主要分为：基于CIELab颜色空间的ICC色彩管理和基于CIECAM02色貌模型的WCS色彩管理。色貌模型主要解决不同媒体在不同的观察条件、背景和环境下的颜色真实再现问题。色貌模型是一个非线性变换系统，在考虑多种色貌现象的基础上，采用模拟复杂人眼视觉响应的数学变换，将一个观察条件下一种媒体的色貌参数映射到另一个观察条件下的另一个媒体上，实现不同观察条件下色貌的准确预测。
ICC是国际色彩联盟的简称，ICC色彩管理技术在执行颜色转换时采用CIELab颜色空间作为特性文件连接色空间，输入设备通过校正好的ICC特性文件将设备值转换到CIELab色空间，ICC提供的颜色转换模块在CIELab色空间中完成色域映射，输出设备再将映射好的CIELab值转换到设备值，实现颜色的输出。随着颜色空间及其色差公式在科学研究和工业应用中的不断深入，CIELab的不足逐渐暴露出来。CIELab颜色空间的色相缺乏视觉均匀性，尤其是在红绿色相中，不能解决色貌现象的问题。因此，对于当今时代跨媒体颜色传递的要求，ICC色彩管理机制已经不能满足实际生产和应用中的需求。
2005年，Microsoft和Canon为新一代的操作系统Windows Vista共同发展WindowsColor System(WCS)，WCS是以CIECAM02色貌模型作为PCS(Profile Connection Space)颜色空间，其目的是要解决跨媒体颜色传递的问题。WCS兼容传统的ICC色彩管理机制，采用CIECAM02色貌模型取代CIALab作为颜色转换的中间连接空间，采用实时的颜色转换模式取代传统的预定义的颜色转换模式。随着色貌模型的发展，涌现出了更多性能比CIECAM02好的色貌模型，但是WCS色彩管理对于连接色空间模块没有提供用于扩展的接口，仅仅基于CIECAM02色貌模型实现色彩管理流程，扩展性很差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，提升了色彩管理效果。
本发明所采用的技术方案是，一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、读取源设备上目标图像的RGB值；
步骤2、选择色貌模型，并将目标图像的RGB值转化到色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值；
步骤3、建立源设备和目标设备的色域映射关系；
步骤4、利用源设备和目标设备的色域映射关系，得到目标设备上的图像在色貌模型中的色貌空间坐标值；
步骤5、通过对目标设备上图像的色貌空间坐标值进行逆转换，得到色彩管理后的图像，完成色彩管理。
本发明的特点还在于，
步骤1具体为，读取源设备上需要进行色彩管理的目标图像，采用开源计算机视觉库Opencv对目标图像进行解码，得到目标图像的RGB值。
步骤2具体按照以下步骤实施：
2.1、根据源设备和目标设备的观察环境参数分别生成初始环境下色貌特性文件和目标环境下色貌特性文件；
2.2、选取一种色貌模型作为连接色空间，所述色貌模型包括CIECAM02、CIECAM02-UCS、CAM16、CAM16-UCS和通过函数接口上传的与CIECAM02色貌模型计算架构相同的色貌模型，计算架构包括观察环境参数、色适应变换和非线性响应压缩；
2.3、读取步骤2.1生成的初始环境下色貌特性文件，使源设备上目标图像的RGB值转化到步骤2.2选择的色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值。
步骤2.1和步骤2.2中的观察环境参数均包括环境状况、适应场的亮度、色适应程度和环境白点的X、Y、Z三个刺激值，环境状况包括平常环境、暗环境和黑暗环境。
步骤3具体按照以下步骤实施：
3.1、分别读取源设备和目标设备的设备文件，使设备文件中记录的源设备和目标设备的色彩模式参数值转换到所选择的色貌模型中，分别得到源设备和目标设备的色貌空间坐标值；
3.2、对步骤3.1色貌模型中源设备和目标设备的色貌空间坐标值采用SMGBD分区最大化算法，提取源设备和目标设备的色域边界；
3.3、根据步骤3.2提取的源设备和目标设备的色域边界，通过色域映射算法建立源设备和目标设备的色域映射关系。
步骤3.3色域映射算法包括HPMinΔE算法和SGCK算法。
步骤4具体为，根据步骤3.3建立的映射关系，对色貌模型中目标图像的色貌空间坐标值色域映射与之对应的目标设备上图像的色貌空间坐标值。
步骤5具体按照以下步骤实施：
5.1、通过读取目标环境下色貌特性文件，使目标设备上图像的色貌空间坐标值转换为色度坐标，即得到目标设备上图像的RGB值，从而得到色彩管理后的图像；
5.2、对色彩管理后的图像进行解码，并将其软打样输出到目标设备中，即完成色彩管理。
软打样具体为，将色彩管理后的图像仿真显示的印刷输出效果。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法应用广泛，可用于对计算扫描仪、显示器、打印机等彩色设备之间的色彩管理。
(2)在本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法中，有多种色貌模型可以选择，也可以利用函数接口作为扩展接口自行上传与CIECAM02色貌模型计算架构相同的色貌模型，因此可以选择一种效果更好的色貌模型作为连接色空间。
(3)本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法在跨媒体复制中，提高了彩色复制的精度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、读取源设备上目标图像的RGB值：
读取源设备上需要进行色彩管理的目标图像，采用开源计算机视觉库Opencv对目标图像进行解码，得到目标图像的RGB值。
步骤2、选择色貌模型，并将目标图像的RGB值转化到色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值：
2.1、根据源设备和目标设备的观察环境参数分别生成初始环境下色貌特性文件和目标环境下色貌特性文件，源设备和目标设备的观察环境参数均包括环境状况、适应场的亮度、色适应程度和环境白点的X、Y、Z三个刺激值，环境状况包括平常环境、暗环境和黑暗环境；
2.2、选取一种色貌模型作为连接色空间，所述色貌模型包括CIECAM02、CIECAM02-UCS、CAM16、CAM16-UCS和通过函数接口上传的与CIECAM02色貌模型计算架构相同的色貌模型，计算架构包括观察环境参数、色适应变换和非线性响应压缩；
2.3、读取步骤2.1生成的初始环境下色貌特性文件，使源设备上目标图像的RGB值转化到步骤2.2选择的色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值。
步骤2.1和步骤2.2中的观察环境参数均包括环境状况、适应场的亮度、色适应程度和环境白点的X、Y、Z三个刺激值，环境状况包括平常环境、暗环境和黑暗环境
步骤3、建立源设备和目标设备的色域映射关系：
3.1、分别读取源设备和目标设备的设备文件，使设备文件中记录的源设备和目标设备的色彩模式参数值转换到所选择的色貌模型中，分别得到源设备和目标设备的色貌空间坐标值；
3.2、对步骤3.1色貌模型中源设备和目标设备的色貌空间坐标值采用SMGBD分区最大化算法，提取源设备和目标设备的色域边界；
3.3、根据步骤3.2提取的源设备和目标设备的色域边界，通过色域映射算法建立源设备和目标设备的色域映射关系，色域映射算法包括HPMinΔE算法和SGCK算法。
步骤4、利用源设备和目标设备的色域映射关系，得到目标设备上的图像在色貌模型中的色貌空间坐标值：
根据步骤3.3建立的映射关系，对色貌模型中目标图像的色貌空间坐标值色域映射与之对应的目标设备上图像的色貌空间坐标值。
步骤5、通过对目标设备上图像的色貌空间坐标值进行逆转换，得到色彩管理后的图像，完成色彩管理：
5.1、通过读取目标环境下色貌特性文件，使目标设备上图像的色貌空间坐标值转换为色度坐标，即得到目标设备上图像的RGB值，从而得到色彩管理后的图像；
5.2、对色彩管理后的图像进行解码，并将其软打样输出到目标设备中，即完成色彩管理。
软打样具体为，将色彩管理后的图像仿真显示的印刷输出效果。
步骤3.3中，HPMinΔE算法是基于裁切的映射算法，SGCK算法是基于压缩的算法，色域压缩和色域裁切都有适应自己的应用场合，对于卡通图片或Logo图片来说，它们一般追求的是颜色的对比度和饱和度，这类图片适合色域裁切算法处理。而对于景物等图片来说，它们追求的是整体颜色信息相对的效果，这类图片适合用色域压缩算法进行处理。因此，要根据实际应用中色彩的再现目的决定采用是色域裁切或色域压缩。
色彩管理的关键在于建立源设备到目标设备的色域映射关系，以显示器(源设备)到打印机(目标设备)为例，因为显示器和打印机的色域不同，显示颜色的方式不一样，因此，显示器上的图片若想输出到打印机上，就必须经过色彩管理的过程，以保证显示器和打印机显示的颜色统一。本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，通过读取源设备和目标设备的设备文件，然后采用色貌模型作为连接色空间，将设备文件的颜色信息转到连接色空间，进一步采用SMGBD分区最大化算法提取出源设备和目标设备在色貌模型中的色域边界，然后采用色域映射算法建立源设备到目标设备的色域映射关系，进一步得到色彩管理后的图像，将色彩管理后图像的软打样输出到目标设备中，即完成整个色彩管理，此时，源设备上的目标图像与目标设备上的色彩管理后图像颜色统一。
本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，应用广泛，可用于对计算扫描仪、显示器、打印机等彩色设备之间的色彩管理；在本发明一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法中，有多种色貌模型可以选择，也可以利用函数接口作为扩展接口自行上传色貌模型，因此可以选择一种效果更好的色貌模型作为连接色空间；在跨媒体复制中，提高了彩色复制的精度。
Claims (9)
1.一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、读取源设备上目标图像的RGB值；
步骤2、选择色貌模型，并将目标图像的RGB值转化到色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值；
步骤3、建立源设备和目标设备的色域映射关系；
步骤4、利用源设备和目标设备的色域映射关系，得到目标设备上的图像在色貌模型中的色貌空间坐标值；
步骤5、通过对目标设备上图像的色貌空间坐标值进行逆转换，得到色彩管理后的图像，完成色彩管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述步骤1具体为，读取源设备上需要进行色彩管理的目标图像，采用开源计算机视觉库Opencv对目标图像进行解码，得到目标图像的RGB值。
3.根据权利要求1所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：
2.1、根据源设备和目标设备的观察环境参数分别生成初始环境下色貌特性文件和目标环境下色貌特性文件；
2.2、选取一种色貌模型作为连接色空间，所述色貌模型包括CIECAM02、CIECAM02-UCS、CAM16、CAM16-UCS和通过函数接口上传的与CIECAM02色貌模型计算架构相同的色貌模型，所述计算架构包括：观察环境参数、色适应变换和非线性响应压缩；
2.3、读取步骤2.1生成的初始环境下色貌特性文件，使源设备上目标图像的RGB值转化到步骤2.2选择的色貌模型中，得到目标图像的色貌空间坐标值。
4.根据权利要求3所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，步骤2.1和步骤2.2所述的观察环境参数均包括环境状况、适应场的亮度、色适应程度和环境白点的X、Y、Z三个刺激值，所述环境状况包括平常环境、暗环境和黑暗环境。
5.根据权利要求1所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：
3.1、分别读取源设备和目标设备的设备文件，使设备文件中记录的源设备和目标设备的色彩模式参数值转换到所选择的色貌模型中，分别得到源设备和目标设备的色貌空间坐标值；
3.2、对步骤3.1色貌模型中源设备和目标设备的色貌空间坐标值采用SMGBD分区最大化算法，提取源设备和目标设备的色域边界；
3.3、根据步骤3.2提取的源设备和目标设备的色域边界，通过色域映射算法建立源设备和目标设备的色域映射关系。
6.根据权利要求5所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，步骤3.3所述色域映射算法包括HPMinΔE算法和SGCK算法。
7.根据权利要求5所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述步骤4具体为，根据所述步骤3.3建立的映射关系，对色貌模型中目标图像的色貌空间坐标值色域映射与之对应的目标设备上图像的色貌空间坐标值。
8.根据权利要求1所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述步骤5具体按照以下步骤实施：
5.1、通过读取目标环境下色貌特性文件，使目标设备上图像的色貌空间坐标值转换为色度坐标，即得到目标设备上图像的RGB值，从而得到色彩管理后的图像；
5.2、对色彩管理后的图像进行解码，并将其软打样输出到目标设备中，即完成色彩管理。
9.根据权利要求8所述的一种基于可扩展色貌模型的色彩管理方法，其特征在于，所述软打样具体为，将色彩管理后的图像仿真显示的印刷输出效果。
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