CN112532959A - 一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统 - Google Patents

一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统，其中，所述方法包括：获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。本发明解决了图像中的局部偏色问题。

Description

一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统。
背景技术
随着拍照技术的迅速发展，人们对图像色彩的要求越来越高，不仅仅要求拍出来的色彩还原准确，还希望拍摄出来的出来的图片能够赏心悦目，拍摄的图片更加符合现代的审美，比如拍摄的风景画，希望树木颜色更加绚丽多彩，对于肤色，希望略带一点黄绿而不是红黄。然而由于CMOS图像传感器的先天硬件条件的限制，以及ISP本身算法的缺陷，所拍摄的图片在一些复杂特殊的环境里面很容易出现色彩还原不准确的问题，或者拍摄的图片达不到客户的风格喜好。
针对上述问题提供一种基于SRGB空间的改善图像色彩还原准确性或者修改图像色彩风格的方法。
发明内容
为克服上述问题中的一种或多种，本发明提出一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本发明第一方面提供一种基于色彩空间的局部色彩还原方法，所述方法包括：
获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
在本发明的第一方面提供的优选方案中，所述立体目标区域是通过如下步骤获取的：
获取含有所述偏色区域中内容的对比图像，读取对比图像中第一区域，计算所述第一区域中像素的平均值，其中，所述第一区域为与所述偏色区域相同的区域；
以所述第一区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
在本发明的第一方面提供的优选方案中，所述立体目标区域是通过如下步骤获取的：
使用绘图软件，调试RGB三通道的值，确定出所述真实颜色，并记录该真实颜色的像素值；
在色彩空间中以该真实颜色中心点像素向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
在本发明的第一方面提供的优选方案中，所述立体目标区域是以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离呈直径为R的球、边长为H的正方体或其它多面体。
本发明第二方面提供一种色彩还原系统，所述系统包括：获取模块、选取模块和映射模块，其中，
所述获取模块用于获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
以及用于获取获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
所述选取模块用于以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
所述映射模块用于建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
在本发明的第二方面提供的优选方案中，所述获取获取立体目标区域包括：
获取含有所述偏色区域中内容的对比图像，读取对比图像中第一区域，计算所述第一区域中像素的平均值，其中，所述第一区域为与所述偏色区域相同的区域；
以所述第一区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
在本发明的第二方面提供的优选方案中，所述获取获取立体目标区域包括：
使用绘图软件，调试RGB三通道的值，确定出所述真实颜色，并记录该真实颜色的像素值；
在色彩空间中以该真实颜色中心点像素向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的一种基于色彩空间的局部色彩还原方法和系统，其中，所述方法包括：获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。本发明解决了图像中的局部偏色问题。
附图说明
图1为本发明中局部色彩还原方法的流程示意框图。
图2为本发明中以偏色像素点扩张立体调试区域的示意图。
图3为本发明中色彩还原系统的结构示意框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，本发明方案适用于具有拍摄功能的终端，如数码相机、智能手机、平板电脑以及PC设备等等；本方案可以是基于SRGB色彩空间来解决图像中局部偏色的问题，其它类似的色彩空间同样适用。
参见图1，本发明第一方面提供一种基于色彩空间的局部色彩还原方法，所述方法包括如下步骤：
S11、获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
具体的，对于某一场景，假设通过手机拍摄一张原始图像，该原始图像中的某一物体出现偏色现象，读取该偏色物体的一块小的三角形区域，该三角形区域尽量覆盖有代表性的偏色区域，计算得到该区域像素的平均值Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)，
Figure BDA0002817001360000041
其中该三角形区域有n个像素点。
需要说明的是，该三角形区域也可以是其它形状的区域，用户可以根据实际情况而定，其目的是为了精准地覆盖出现偏色的区域，其中，有代表性是指原始图像中，用户认为的偏色区域，在一副图像中，可能只有一处出现偏色现象，也可能有多处出现偏色现象，用户可以找出来，逐步解决或一同解决。
S12、以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
参见图2，单个像素点代表的颜色比较单一，并且在实际情况中也不可能是单个像素点的偏色，应该是一个范围内的像素点颜色偏色，因此，对于实际情况中的偏色像素点进行一定范围的扩张，扩张的方法是以偏色区域中的像素平均点Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体调试区域)，正方体的边长为h；需要说明的是，由于本方案是基于SRGB色彩空间，是一个正方体区域，因此，扩张的区域为正方体能够更好地符合表达偏色区域，当然了，其它形状的多面体也是可以的。另外，边长h是一个动态的值，可以根据需求进行大小的调整，当我们认为偏色中心点类似的很多色彩颜色都需要调整，则增大h的值，反之，则可减小h的值。
其中，所述像素平均点是指在偏色区域中最接近该区域平均像素的像素点。
S13、获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
在确定需要调整的偏色区域后，需要确认该偏色区域的真实颜色；对于确认该偏色区域的真实颜色，本方案举例两种思路：
其一是使用对比设备拍摄一张对比图像，对比图像中至少包含了原始图像中的偏色区域，可以认为对比图像中的色彩为真实色彩。
以与获取立体调试区域同样的方式获取立体目标区域，即，在对比图像中找出与原始图像中偏色区域相同的第一区域，在第一区域中也读取一块三角形区域，并计算该区域的平均像素值，再以该区域的像素平均点Pavg /(Ravg /，Gavg /，Bavg /)为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体目标区域)。
其二是使用画图软件，调试RGB三通道的值，确定出用户认为偏色区域该有的色彩表现，并记录该色彩的像素值P1 /(R1 /，G1 /，B1 /)。
再以该像素值P1 /(R1 /，G1 /，B1 /)中中心点为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体目标区域)。
S14、建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
通过上述方法，确定出了原始图像中偏色区域的像素RGB值，以及用户想要调试达到的RGB值，在SRGB色彩空间，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。其映射关系如下：
Figure BDA0002817001360000061
其中，像素点P(R,G,B)为偏色正方体区域的任意一个像素点，P/(R/，G/，B/)为目标正方体区域的与像素点P(R，G，B)对应的映射点。k1，k2，k3为对应RGB通道的斜率，b1，b2，b3是对应的RGB通道的偏移量。通过已知点Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)和Pavg /(Ravg /，Gavg /，Bavg /)可通计算出立体调试区域里的每一个像素点对应的目标像素点(真实颜色的像素点)，具体通入如下公式计算：
Figure BDA0002817001360000071
综上所述，本发明所述的基于色彩空间的局部色彩还原方法，通过扩张调试范围，对偏色区域的描述更加有代表性，映射关系的建立，解决了偏色区域的色彩还原。
另外，用户还可以根据自己的喜好，通过修改调整系数，来改变图像的实况风格。具体为：
通过上述步骤已经获取使偏色像素点映射为准确像素点的映射关系，但是在现实中，通过做如下方式的调整来制定用户预期的风格，例如，想要调试的偏色区域是绿色的树木，希望在准确的基础上有自己的风格爱好，如黄绿、浓绿等等。则可以通过如下方法在真实颜色的基础上调试参数m1，m2，m3：
Figure BDA0002817001360000072
如果是偏黄绿的风格，则m1＝15，m2＝16，m3＝0
如果是偏蓝绿的风格，则m1＝0，m2＝16，m3＝15
需要说的是，上述公式中的“等于号”是赋值操作，并不是纯粹的“等于”。
当然了，以上参数只是参考数据，用户可以根据自己的喜好来调整m1，m2，m3，以达到想要的效果，上述式子中的数据只是为了说明该原理。
上述方法对局部偏色进行说明，当然了，如果扩张的立体区域是整个SRGB色彩空间，那调试的就是色彩空间的风格了。
参见图3，本发明第二方面提供一种色彩还原系统，所述系统100包括：获取模块101、选取模块102和映射模块103，其中，
所述获取模块101用于获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
以及用于获取获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
所述选取模块102用于以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
所述映射模块103用于建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
具体的，对于某一场景，假设通过手机拍摄一张原始图像，该原始图像中的某一物体出现偏色现象，读取该偏色物体的一块小的三角形区域，该三角形区域尽量覆盖有代表性的偏色区域，计算得到该区域像素的平均值Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)，
Figure BDA0002817001360000081
其中该三角形区域有n个像素点。
需要说明的是，该三角形区域也可以是其它形状的区域，用户可以根据实际情况而定，其目的是为了精准地覆盖出现偏色的区域，其中，有代表性是指原始图像中，用户认为的偏色区域，在一副图像中，可能只有一处出现偏色现象，也可能有多处出现偏色现象，用户可以找出来，逐步解决或一同解决。
单个像素点代表的颜色比较单一，并且在实际情况中也不可能是单个像素点的偏色，应该是一个范围内的像素点颜色偏色，因此，对于实际情况中的偏色像素点进行一定范围的扩张，扩张的方法是以偏色区域中的像素平均点Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体调试区域)，正方体的边长为h；需要说明的是，由于本方案是基于SRGB色彩空间，是一个正方体区域，因此，扩张的区域为正方体能够更好地符合表达偏色区域，当然了，其它形状的多面体也是可以的。另外，边长h是一个动态的值，可以根据需求进行大小的调整，当我们认为偏色中心点类似的很多色彩颜色都需要调整，则增大h的值，反之，则可减小h的值。
其中，所述像素平均点是指在偏色区域中最接近该区域平均像素的像素点。
在确定需要调整的偏色区域后，需要确认该偏色区域的真实颜色；对于确认该偏色区域的真实颜色，本方案举例两种思路：
其一是使用对比设备拍摄一张对比图像，对比图像中至少包含了原始图像中的偏色区域，可以认为对比图像中的色彩为真实色彩。
以与获取立体调试区域同样的方式获取立体目标区域，即，在对比图像中找出与原始图像中偏色区域相同的第一区域，在第一区域中也读取一块三角形区域，并计算该区域的平均像素值，再以该区域的像素平均点Pavg /(Ravg /，Gavg /，Bavg /)为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体目标区域)。
其二是使用画图软件，调试RGB三通道的值，确定出用户认为偏色区域该有的色彩表现，并记录该色彩的像素值P1 /(R1 /，G1 /，B1 /)。
再以该像素值P1 /(R1 /，G1 /，B1 /)中中心点为中心，在SRGB色彩空间中向外扩张预定距离，得到一个正方体(立体目标区域)。
通过上述方法，确定出了原始图像中偏色区域的像素RGB值，以及用户想要调试达到的RGB值，在SRGB色彩空间，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。其映射关系如下：
Figure BDA0002817001360000101
其中，像素点P(R,G,B)为偏色正方体区域的任意一个像素点，P/(R/，G/，B/)为目标正方体区域的与像素点P(R，G，B)对应的映射点。k1，k2，k3为对应RGB通道的斜率，b1，b2，b3是对应的RGB通道的偏移量。通过已知点Pavg(Ravg,Gavg,Bavg)和Pavg /(Ravg /，Gavg /，Bavg /)可通计算出立体调试区域里的每一个像素点对应的目标像素点(真实颜色的像素点)，具体通入如下公式计算：
Figure BDA0002817001360000102
综上所述，本发明所述的基于色彩空间的局部色彩还原方法，通过扩张调试范围，对偏色区域的描述更加有代表性，映射关系的建立，解决了偏色区域的色彩还原。
另外，用户还可以根据自己的喜好，通过修改调整系数，来改变图像的实况风格。具体为：
通过上述步骤已经获取使偏色像素点映射为准确像素点的映射关系，但是在现实中，通过做如下方式的调整来制定用户预期的风格，例如，想要调试的偏色区域是绿色的树木，希望在准确的基础上有自己的风格爱好，如黄绿、浓绿等等。则可以通过如下方法在真实颜色的基础上调试参数m1，m2，m3：
Figure BDA0002817001360000103
如果是偏黄绿的风格，则m1＝15，m2＝16，m3＝0
如果是偏蓝绿的风格，则m1＝0，m2＝16，m3＝15
需要说的是，上述公式中的“等于号”是赋值操作，并不是纯粹的“等于”。
当然了，以上参数只是参考数据，用户可以根据自己的喜好来调整m1，m2，m3，以达到想要的效果，上述式子中的数据只是为了说明该原理。
上述方法对局部偏色进行说明，当然了，如果扩张的立体区域是整个SRGB色彩空间，那调试的就是色彩空间的风格了。
可以理解的是，上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于色彩空间的局部色彩还原方法，其特征在于，所述方法包括：
获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
2.根据权利要求1所述的色彩还原方法，其特征在于，所述立体目标区域是通过如下步骤获取的：
获取含有所述偏色区域中内容的对比图像，读取对比图像中第一区域，计算所述第一区域中像素的平均值，其中，所述第一区域为与所述偏色区域相同的区域；
以所述第一区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
3.根据权利要求1所述的色彩还原方法，其特征在于，所述立体目标区域是通过如下步骤获取的：
使用绘图软件，调试RGB三通道的值，确定出所述真实颜色，并记录该真实颜色的像素值；
在色彩空间中以该真实颜色中心点像素向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
4.根据权利要求1所述的色彩还原方法，其特征在于，所述立体目标区域是以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离呈直径为R的球、边长为H的正方体或其它多面体。
5.一种色彩还原系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块、选取模块和映射模块，其中，
所述获取模块用于获取欲还原色彩的原始图像，读取原始图像中的偏色区域，计算所述偏色区域中像素的平均值；
以及用于获取获取立体目标区域，其中，所述立体目标区域和所述立体调试区域的体积相等且内容相同，所述立体目标区域的颜色是所述立体调试区域中内容的真实颜色；
所述选取模块用于以偏色区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离，得到立体调试区域，其中，所述立体调试区域覆盖了偏色区域；
所述映射模块用于建立映射关系，在色彩空间中，将立体调试区域的颜色映射为立体目标区域的颜色。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取获取立体目标区域包括：
获取含有所述偏色区域中内容的对比图像，读取对比图像中第一区域，计算所述第一区域中像素的平均值，其中，所述第一区域为与所述偏色区域相同的区域；
以所述第一区域中的像素平均点为中心，在色彩空间中向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取获取立体目标区域包括：
使用绘图软件，调试RGB三通道的值，确定出所述真实颜色，并记录该真实颜色的像素值；
在色彩空间中以该真实颜色中心点像素向外扩张预定距离得到所述立体目标区域。
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