CN109525749A - 一种校正图像色彩偏差的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种校正图像色彩偏差的方法及装置，所述方法包括：根据图像测量数据和标准色卡构建初始色彩校正矩阵；将图像测量数据进行色彩空间的转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；根据标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，获取色差值的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。相比于通过计算测量色与标准色之间距离上的偏差进行色彩校准的方法，本发明通过获取色彩距离和方位上的偏差，从而更准确地进行图像色彩校正。

Description

一种校正图像色彩偏差的方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种校正图像色彩偏差的方法及装置。
背景技术
为了使色彩设计和复制更精确，让色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减小由于空间的不均匀而带来的复制误差，现有技术中，通常利用CIE1976LAB对色彩进行评价，从而对图像色彩偏差进行校正。但在CIE1976LAB描述的LAB颜色空间中，测量色与标准色之间的明度差、色度差、总色差都只计算距离上的偏差，并没有计算测量色与标准色的色彩方位的偏差，因此，采用现有技术进行色彩校准时，得到的结果依旧不够准确。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，通过获取色彩距离和方位上的偏差，从而更准确地进行图像色彩校正。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种校正图像色彩偏差的方法，适于在计算设备中执行，至少包括如下步骤：
将完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据所述图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵；
将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将所述校正色彩值与所述标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；
根据预设的多个所述标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用所述初始色彩校正矩阵对多个所述色差值和多个所述色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值；
根据所述色差的最小值和所述色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将所述最佳颜色校正矩阵与所述图像数据相乘，得到校正图像数据。
进一步的，所述根据完成白平衡的图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵，具体为：
将所述图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据所述标准色彩值的线性色彩值和所述图像测量数据的三色值，构建所述初始色彩校正矩阵。
进一步的，所述将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值，具体为：
将所述图像测量数据根据所述RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将所述XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到所述校正色彩值。
进一步的，所述色差值的计算方法为：
其中，ΔC为色差值，k为所述标准色卡的色卡数，ci为每个所述校正色彩值与所述标准色彩值之间的色差，cw[i]表示第i个所述标准色彩值的色差权重。
进一步的，所述色偏角的计算方法为：
其中，ΔA为色偏角，k为所述标准色卡的色卡数，ai为每个所述校正色彩值与所述标准色彩值之间的色偏角，aw[i]表示第i个所述标准色彩值的色偏角权重。
进一步的，所述获取色差值的最小值和色偏角的最大值，具体为：
根据所述色差值和所述色偏角，组成综合偏差值；
通过CCM参数生成工具，遍历多个所述综合偏差值，获取多个所述综合偏差值中的最小综合偏差值后，将组成所述最小综合偏差值的所述色差值和所述色偏角，分别作为所述色差值的最小值和所述色偏角的最大值。
进一步的，本发明实施例提供的一种校正图像色彩偏差的装置，包括：
矩阵构建模块，用于根据完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据所述图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵；
数据校正模块，用于将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将所述校正色彩值与所述标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；
数据计算模块，用于根据预设的多个所述标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用所述初始色彩校正矩阵对多个所述色差值和多个所述色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值；
数据输出模块，用于根据所述色差的最小值和所述色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将所述最佳颜色校正矩阵与所述图像数据相乘，得到校正图像数据。
进一步的，所述矩阵构建模块具体用于：
将所述图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据所述标准色彩值的线性色彩值和所述图像测量数据的三色值，构建所述初始色彩校正矩阵。
进一步的，所述数据校正模块具体用于：
将所述图像测量数据根据所述RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将所述XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到所述校正色彩值。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的一种校正图像色彩偏差的方法及装置，所述包括：根据图像测量数据和标准色卡构建初始色彩校正矩阵；将图像测量数据进行色彩空间的转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；根据标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，获取色差值的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。相比于通过计算测量色与标准色之间距离上的偏差进行色彩校准的方法，本发明通过获取色彩距离和方位上的偏差，从而更准确地进行图像色彩校正。
附图说明
图1是本发明的一个实施例提供的校正图像色彩偏差的方法的流程示意图；
图2是本发明的另一个实施例提供的校正图像色彩偏差的装置的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1到2。
参见图1，是本发明的一个实施例提供的校正图像色彩偏差的方法的流程示意图，如图1所示，该任务处理方法包括步骤S11至步骤S14。各步骤具体如下：
步骤S11，将完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵。
步骤S12，将图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角。
步骤S13，根据预设的多个标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值。
步骤S14，根据色差的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。
对于步骤S11，具体的，将图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据标准色彩值的线性色彩值和图像测量数据的三色值，构建初始色彩校正矩阵。。
在本实施例中，标准色卡采用Gretag Macbeth色彩测试板。具有24个色块。标准色卡作为构建初始色彩校正矩阵的一个标定工具，与最终生成的初始色彩校正矩阵无关。图像测量数据的白平衡处理采用现有的技术手段，在本实施例中不再赘述。
在本实施例中，标准色卡的标准色彩值与选择的色卡相关，标准色彩值可以通过计算或测量得到。由于标准色卡具有24个色块，通过计算24个色块的三色值数据。由于三色值数据是一个3×24的数据矩阵，同时24个色块的标准色彩值也是一个3×24的数据矩阵，因此，通过最小二乘法，可以得到一个3×3的初始色彩校正矩阵。
对于步骤S12，具体的，将图像测量数据根据RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到校正色彩值。将得到的校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角。
在本实施例中，假设R,G,B为像素的三个通道，预设的取值范围均为[0,255]，则利用转换公式：
其中，伽玛校正函数gamma为：
从而得到RGB转换到XYZ的公式：
其中，M为一个转移矩阵，值为：
M＝{
0.4124,0.3576,0.1805,
0.2126,0.7152,0.0722,
0.0193,0.1192,0.9505
}
通过gamma函数，对图像进行非线性色调编辑，从而提高图像的对比度。
在本实施例中，完成图像测试数据从RGB色彩空间转换到XYZ色彩空间后，通过公式：
L*＝116f(Y/Yn)-16
a*＝500[f(X/Xn)-f(Y/Yn)]
b*＝200[f(Y/Yn)-f(Z/Zn)]
和公式：
将图像测试数据从XYZ色彩空间转换到LAB色彩空间。其中，L*，a*，b*是最终的LAB色彩空间的三个通道值，X，Y，Z是图像测量数据从RGB色彩空间转到XYZ色彩空间后计算出来的值，Xn，Yn，Zn默认为95.047,100.0，108.883。
对于步骤S13，具体的，为标准色卡的每个标准色块配置标准色彩值的色差权重和色偏角权重后，利用初始色彩校正矩阵，对多个色差值和多个色偏角进行计算，得到多个色差值和多个色偏角后。根据色差值和色偏角，组成综合偏差值，并通过CCM参数生成工具，遍历多个综合偏差值，获取多个综合偏差值中的最小综合偏差值后，将组成最小综合偏差值的色差值和色偏角，分别作为色差值的最小值和色偏角的最大值。
其中，色差值的计算方法为：
其中，ΔC为色差值，k为标准色卡的色卡数，ci为每个校正色彩值与标准色彩值之间的色差，cw[i]表示第i个标准色彩值的色差权重。
色偏角的计算方法为：
其中，ΔA为色偏角，k为标准色卡的色卡数，ai为每个校正色彩值与标准色彩值之间的色偏角，aw[i]表示第i个标准色彩值的色偏角权重。
综合偏差值的计算方法为：
S＝m*ΔC-n*ΔA。其中，为权衡色差和色偏角在综合偏差值S中的影响大小，分别为色差和色偏角加入了一个系数m和n。
在本实施例中，当使用标准24色色卡，则色差权重和色偏角权重的矩阵都为24个值的矩阵，当使用的是标准的140色色卡，则色差权重和色偏角权重的矩阵都为140个值的矩阵。
作为本实施例的一个举例，当使用标准24色色卡，则k为24。通过24个校正色彩值与标准色彩值的色差值和色偏角，得到24个色差值和24个色偏角后，通过最小二乘法，可以得到一个3×3的色彩校正矩阵。为了不改变已经校正的灰色，则该矩阵的每一行必须要满足相加为1，所以确定了每一行数据的两个另外的一个值可以相减得到，因此需要遍历的数据只有6个。精确到小数点后三位，以一个很小的步不断遍历这6个值，并计算综合偏差值S。偏离结束后S值最小的色差值和色偏角组合为最优解。
对于步骤S14，在本实施例中，将色差的最小值和色偏角的最大值相加，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。
本发明实施例提供一种校正图像色彩偏差的方法，包括：根据图像测量数据和标准色卡构建初始色彩校正矩阵；将图像测量数据进行色彩空间的转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；根据标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，获取色差值的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。相比于通过计算测量色与标准色之间距离上的偏差进行色彩校准的方法，本发明通过获取色彩距离和方位上的偏差，从而更准确地进行图像色彩校正。
请参阅图2。
参见图2，是本发明的一个实施例提供的一种校正图像色彩偏差的装置的结构示意图，包括：
矩阵构建模块101，用于将完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵。
在本实施例中，矩阵构建模块101具体用于，将图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据标准色彩值的线性色彩值和图像测量数据的三色值，构建初始色彩校正矩阵。。
在本实施例中，标准色卡采用Gretag Macbeth色彩测试板。具有24个色块。标准色卡作为构建初始色彩校正矩阵的一个标定工具，与最终生成的初始色彩校正矩阵无关。图像测量数据的白平衡处理采用现有的技术手段，在本实施例中不再赘述。
在本实施例中，标准色卡的标准色彩值与选择的色卡相关，标准色彩值可以通过计算或测量得到。由于标准色卡具有24个色块，通过计算24个色块的三色值数据。由于三色值数据是一个3×24的数据矩阵，同时24个色块的标准色彩值也是一个3×24的数据矩阵，因此，通过最小二乘法，可以得到一个3×3的初始色彩校正矩阵。
数据校正模块102，用于将图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角。
在本实施例中，数据校正模块102具体用于，将图像测量数据根据RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到校正色彩值。将得到的校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角。
数据计算模块103，用于根据预设的多个标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值。
在本实施例中，数据计算模块103具体用于，为标准色卡的每个标准色块配置标准色彩值的色差权重和色偏角权重后，利用初始色彩校正矩阵，对多个色差值和多个色偏角进行计算，得到多个色差值和多个色偏角后。根据色差值和色偏角，组成综合偏差值，并通过CCM参数生成工具，遍历多个综合偏差值，获取多个综合偏差值中的最小综合偏差值后，将组成最小综合偏差值的色差值和色偏角，分别作为色差值的最小值和色偏角的最大值。
在本实施例中，当使用标准24色色卡，则色差权重和色偏角权重的矩阵都为24个值的矩阵，当使用的是标准的140色色卡，则色差权重和色偏角权重的矩阵都为140个值的矩阵。
作为本实施例的一个举例，当使用标准24色色卡，则k为24。通过24个校正色彩值与标准色彩值的色差值和色偏角，得到24个色差值和24个色偏角后，通过最小二乘法，可以得到一个3×3的色彩校正矩阵。为了不改变已经校正的灰色，则该矩阵的每一行必须要满足相加为1，所以确定了每一行数据的两个另外的一个值可以相减得到，因此需要遍历的数据只有6个。精确到小数点后三位，以一个很小的步不断遍历这6个值，并计算综合偏差值S。偏离结束后S值最小的色差值和色偏角组合为最优解。
数据输出模块104，用于根据色差的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。
在本实施例中，数据输出模块104具体用于，将色差的最小值和色偏角的最大值相加，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。
本发明实施例提供一种校正图像色彩偏差的方法及装置，所述方法包括：根据图像测量数据和标准色卡构建初始色彩校正矩阵；将图像测量数据进行色彩空间的转换，得到校正色彩值后，将校正色彩值与标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；根据标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用初始色彩校正矩阵对多个色差值和多个色偏角进行计算，获取色差值的最小值和色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将最佳颜色校正矩阵与图像数据相乘，得到校正图像数据。相比于通过计算测量色与标准色之间距离上的偏差进行色彩校准的方法，本发明通过获取色彩距离和方位上的偏差，从而更准确地进行图像色彩校正。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (9)

1.一种校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
将完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据所述图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵；
将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将所述校正色彩值与所述标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；
根据预设的多个所述标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用所述初始色彩校正矩阵对多个所述色差值和多个所述色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值；
根据所述色差的最小值和所述色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将所述最佳颜色校正矩阵与所述图像数据相乘，得到校正图像数据。
2.根据权利要求1所述的校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，所述根据完成白平衡的图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵，具体为：
将所述图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据所述标准色彩值的线性色彩值和所述图像测量数据的三色值，构建所述初始色彩校正矩阵。
3.根据权利要求1所述的校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，所述将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值，具体为：
将所述图像测量数据根据所述RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将所述XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到所述校正色彩值。
4.根据权利要求1所述的校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，所述色差值的计算方法为：
其中，ΔC为色差值，k为所述标准色卡的色卡数，ci为每个所述校正色彩值与所述标准色彩值之间的色差，cw[i]表示第i个所述标准色彩值的色差权重。
5.根据权利要求1所述的校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，所述色偏角的计算方法为：
其中，ΔA为色偏角，k为所述标准色卡的色卡数，ai为每个所述校正色彩值与所述标准色彩值之间的色偏角，aw[i]表示第i个所述标准色彩值的色偏角权重。
6.根据权利要求1所述的校正图像色彩偏差的方法，其特征在于，所述获取色差值的最小值和色偏角的最大值，具体为：
根据所述色差值和所述色偏角，组成综合偏差值；
通过CCM参数生成工具，遍历多个所述综合偏差值，获取多个所述综合偏差值中的最小综合偏差值后，将组成所述最小综合偏差值的所述色差值和所述色偏角，分别作为所述色差值的最小值和所述色偏角的最大值。
7.一种校正图像色彩偏差的装置，其特征在于，包括：
矩阵构建模块，用于根据完成白平衡的图像测量数据加载到RGB空间后，根据所述图像测量数据和标准色卡的标准色彩值，构建初始色彩校正矩阵；
数据校正模块，用于将所述图像测量数据利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并通过非线性化处理和色彩空间转换，得到校正色彩值后，将所述校正色彩值与所述标准色彩值进行比较，得到色差值和色偏角；
数据计算模块，用于根据预设的多个所述标准色彩值的色差权重和色偏角权重，利用所述初始色彩校正矩阵对多个所述色差值和多个所述色偏角进行计算，直至获取色差值的最小值和色偏角的最大值；
数据输出模块，用于根据所述色差的最小值和所述色偏角的最大值，组成最佳颜色校正矩阵，并将所述最佳颜色校正矩阵与所述图像数据相乘，得到校正图像数据。
8.根据权利要求7所述的校正图像色彩偏差的装置，其特征在于，所述矩阵构建模块具体用于：
将所述图像测量数据加载到RGB色彩空间后，根据所述标准色彩值的线性色彩值和所述图像测量数据的三色值，构建所述初始色彩校正矩阵。
9.根据权利要求7所述的校正图像色彩偏差的装置，其特征在于，所述数据校正模块具体用于：
将所述图像测量数据根据所述RGB色彩空间的三个像素通道预设的取值范围，利用伽玛校正函数进行伽玛校正，并将进行伽玛校正后的图像测量数据，转换到XYZ色彩空间后，将所述XYZ色彩空间内的图像测量数据转换到LAB色彩空间，得到所述校正色彩值。
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