CN115665565A - 在线烟叶图像颜色校正方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线烟叶图像颜色校正方法、系统及装置，包括：获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；将灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值进行显示。本发明可以实现在线烟叶图像颜色校正。

Description

在线烟叶图像颜色校正方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及图像颜色校正领域，尤其是涉及一种在线烟叶图像颜色校正方法、系统及装置。

背景技术

工业相机在拍照时，由于受烟叶随流水线运动、生产环境照明系统、照相机内部设置，以及显示设备不同等因素影响，使得在显示设备上看到的烟叶颜色和实际环境中烟叶的颜色存在明显的差异；

传统的基于目标色颜色特性化方法通常使用相机拍摄标准色卡获得的RGB值后直接与标准照明条件下色卡的XYZ值建立变换关系，由于相机在获取RGB值时需要对传感器响应信号进行伽马(GAMMA)校正以补偿人眼对自然亮度的非线性感知，从而导致建立的变换关系对颜色还原精度不够精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线烟叶图像颜色校正方法、系统及装置，旨在解决在线烟叶图像颜色校正。

本发明提供一种在线烟叶图像颜色校正方法，包括：

S1、获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

S2、根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

S3、将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

S4、根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

S5、获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

S6、获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

本发明还提供一种在线烟叶图像颜色校正系统，包括：

获取模块：用于获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

颜色值模块：用于根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

拟合模块：用于将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

计算模块：用于根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

变换模块：用于获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

显示模块：用于获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

本发明实施例还提供一种在线烟叶图像颜色校正装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

采用本发明实施例，通过拟合得到伽马值使得建立的变换关系对颜色的还原精度更精确，实现了在线烟叶图像颜色校正。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的在线烟叶图像颜色校正方法的流程图；

图2是本发明实施例的在线烟叶图像颜色校正系统的示意图；

图3是本发明实施例的在线烟叶图像颜色校正装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种在线烟叶图像颜色校正方法，图1是本发明实施例的在线烟叶图像颜色校正方法的流程图，如图1所示，具体包括：

S1、获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

S2、根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

S3、将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

将RGB颜色值反向伽马校正到其响应信号值r,g,b,解决了由于相机在获取RGB值时需要对传感器响应信号进行伽马(GAMMA)校正以补偿人眼对自然亮度的非线性感知，从而导致建立的变换关系对颜色还原精度不够精确的问题。

S4、根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

S5、获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

S6、获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

S1具体包括：获取24色卡的图像，24个色块在标准光源下的XYZ值是已知的，在标准光源下由光源功率谱和其反射系数得到这6个灰色色块的亮度为：

其中S(λ)是光源功率谱；r_i(λ)为6块灰色光谱反射系数，i＝1，2，3，4，5，6。

S3具体包括：

获取6个灰色块的RGB值a_i，b_i，c_t,使用公式拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值g_r，g_g，g_b，所述公式如下:

S4具体包括：

色块的响应信号值为

1≤j≤24，j∈N+，24个响应信号值用24×3的矩阵p表示，在向量p中增加通道的高次项和交叉项得到向量P，XYZ值表示为24×3的矩阵H，RGB响应信号值到XYZ值的变换公式表示为：

H＝PM；

计算变换矩阵M。

通常在向量p中增加扩展项，通过增加通道的高次项或者交叉项来实现两者之间的非线性变换，提高空间变换的映射精度。若向量p中项数扩展为11，则P相应表示为24×11矩阵，系数矩阵M为11×3矩阵，随着矩阵P的项数增加，系数矩阵M的容量也明显相应变大，相应影响着相机特性化模型的精度；

通过变换，可求解到变换矩阵M：

M＝(P^TP)^-1P^TH

使用上述步骤获得系数矩阵M后，可将依赖于设备的整幅照片RGB值转换到独立色空间CIEXYZ或CIELAB下，而实现不同设备间的颜色复制与再现。

为工业生产过程中实时捕捉动态实物提供了高效的颜色再现方法。

本发明提供了一种在不同光照环境下，通过国际标准颜色表矫正颜色实现工业生产过程中动态烟叶采集的烟叶颜色在不同的环境和显色设备上能精再现烟叶颜色的方法。是一种基于目标色的数码相机颜色校正方法。

在固定光源的拍摄场景下，将24色卡放置于拍摄目标周边，调整相机参数进行拍照，拍摄采集，使用软件和相关算法提取该场景下ColorChecker24色卡RGB颜色值，通过计算相机三颜色通道的伽马值，将RGB颜色值反向伽马校正到其响应信号值r,g,b,再通过多项式回归计算出r,g,b到XYZ颜色空间的转换关系。通过软件编程实现的求解运算和特性化结果显示，该颜色特性化方法可实现在线烟叶图像颜色实时校正。

本发明较精确的实现了工业相机颜色特性特性化，有效的解决了工业生产过程中，动态烟叶图像采集到的烟叶颜色与工业生产过程中烟叶的真实颜色不一致问题，实现了动态烟叶采集颜色的保真再现。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种在线烟叶图像颜色校正系统，图2是本发明实施例的一种在线烟叶图像颜色校正系统的示意图，如图2所示，具体包括：

获取模块：用于获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

颜色值模块：用于根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

拟合模块：用于将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

计算模块：用于根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

变换模块：用于获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

显示模块：用于获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

获取模块具体用于：获取24色卡的图像，在标准光源下由光源功率谱和其反射系数得到这6个灰色色块的亮度为：

其中S(λ)是光源功率谱；r_i(λ)为6块灰色光谱反射系数，i＝1，2，3，4，5，6。

拟合模块具体用于：

获取6个灰色块的RGB值a_i,b_i,c_i,使用公式拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值g_r，g_g，g_b，所述公式如下:

计算模块具体用于：

色块的响应信号值为

1≤j≤24，j∈N⁺，24个响应信号值用24×3的矩阵p表示，在向量p中增加通道的高次项和交叉项得到向量P，XYZ值表示为24×3的矩阵H，RGB响应信号值到XYZ值的变换公式表示为：

H＝PM；

计算变换矩阵M。

本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。

装置实施例一

本发明实施例提供一种在线烟叶图像颜色校正装置，如图3所示，包括：存储器30、处理器32及存储在存储器30上并可在处理器32上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。

装置实施例二

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，程序被处理器32执行时实现上述方法实施例中的步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (10)

1.一种在线烟叶图像颜色校正方法，其特征在于，包括，

S1、获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

S2、根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

S3、将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

S4、根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

S5、获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

S6、获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：获取24色卡的图像，在标准光源下由光源功率谱和其反射系数得到这6个灰色色块的亮度为：

其中S(λ)是光源功率谱；r_i(λ)为6块灰色光谱反射系数，i＝1，2，3，4，5，6。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：

获取6个灰色块的RGB值a_i，b_i，c_i,使用公式拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值g_r，g_g，g_b，所述公式如下:

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S4具体包括：

色块的响应信号值为

24个响应信号值用24×3的矩阵p表示，在向量p中增加通道的高次项和交叉项得到向量P，XYZ值表示为24×3的矩阵H，RGB响应信号值到XYZ值的变换公式表示为：

H＝PM；

计算变换矩阵M。

5.一种在线烟叶图像颜色校正系统，其特征在于，包括，

获取模块：用于获取24色卡的图像，测量计算24色卡中6个灰色块的亮度；

颜色值模块：用于根据24色卡的图像得到24色卡RGB颜色值；

拟合模块：用于将6个灰色块的亮度进行拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值；

计算模块：用于根据RGB通道的伽马值和24色卡RGB颜色值计算24色卡RGB颜色值的响应信号值P，P为扩展向量；

变换模块：用于获取24色卡标准光源条件下的XYZ值,将XYZ值向量表示为H，计算RGB响应信号值P到XYZ值的变换矩阵M；

显示模块：用于获取在线烟叶图像RGB颜色值，计算得到在线烟叶图像RGB颜色值的响应信号值，根据响应信号值和变换矩阵M得到在线烟叶图像的XYZ值，根据在线烟叶图像的XYZ值进行显示，完成在线烟叶图像颜色校正。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块具体用于：获取24色卡的图像，在标准光源下由光源功率谱和其反射系数得到这6个灰色色块的亮度为：

其中S(λ)是光源功率谱；r_i(λ)为6块灰色光谱反射系数，i＝1，2，3，4，5，6。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述拟合模块具体用于：

获取6个灰色块的RGB值a_i，b_i，c_i,使用公式拟合得到RGB三个颜色通道的伽马值g_r，g_g，g_b，所述公式如下:

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算模块具体用于：

色块的响应信号值为

24个响应信号值用24×3的矩阵p表示，在向量p中增加通道的高次项和交叉项得到向量P，XYZ值表示为24×3的矩阵H，RGB响应信号值到XYZ值的变换公式表示为：

H＝PM；

计算变换矩阵M。

9.一种在线烟叶图像颜色校正装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的在线烟叶图像颜色校正方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的在线烟叶图像颜色校正方法的步骤。

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