TWI513326B - 高動態範圍合成影像之色彩校正方法 - Google Patents

高動態範圍合成影像之色彩校正方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI513326B
TWI513326B TW098141822A TW98141822A TWI513326B TW I513326 B TWI513326 B TW I513326B TW 098141822 A TW098141822 A TW 098141822A TW 98141822 A TW98141822 A TW 98141822A TW I513326 B TWI513326 B TW I513326B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
color
dynamic range
high dynamic
image
ticket
Prior art date
Application number
TW098141822A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201121336A (en
Inventor
Tzern Ru Chou
Shih Kai Chang
Original Assignee
Univ Nat Taiwan Normal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Taiwan Normal filed Critical Univ Nat Taiwan Normal
Priority to TW098141822A priority Critical patent/TWI513326B/zh
Publication of TW201121336A publication Critical patent/TW201121336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI513326B publication Critical patent/TWI513326B/zh

Links

Description

高動態範圍合成影像之色彩校正方法
本發明係關於一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，更詳而言之，係有關於藉由拍攝裝置取得不同曝光程度所拍攝到的影像，並找出同色彩於不同明度下的關連性，以作為對該拍攝裝置所取得的高動態範圍合成影像進行色彩校正之技術。
目前多數顯示設備所能呈現動態範圍(Dynamic Range)有限，導致許多影像細節無法清楚呈現，所以透過高動態範圍(High Dynamic Range,HDR)顯示技術更顯得重要，因此，高動態範圍合成影像技術也逐漸被用來呈現較佳品質之影像。
所謂的動態範圍係指影像中最暗與最亮的對比值，一般來說，電腦在顯示數位影像時，若要達到如真實環境之明暗對比表現，其困難度較高，常因無法同時兼顧曝光不足導致過暗區域或曝光過度導致過亮區域的情況，而造成影像中部份影像無法完整顯示出來；對此，高動態範圍影像合成技術則是針對前述數位影像表現之難處進行改善，利用多張影像曝光程度不同的數位影像資料，疊合出具有明暗範圍較廣的合成影像，以增加影像顯示範圍的影像處理技術。
目前高動態範圍影像合成的作法，係利用複數張不同曝光程度的影像進行合成，在連續的曝光影像中，影像含有曝光過度或曝光不足的像素點，當然也有曝光恰當的像素點，因此，由多張影像中包找尋曝光恰當之像素點來進行合成，以得到所謂的高動態範圍合成影像。惟，依目前高動態範圍影像合成方式，多數著重在以恢復影像細節資訊為主要目的，對於合成影像色彩表現部分，頂多只以白平衡或依比例計算等簡單方式進行處理，然而，針對曝光程度不同之影像，其進光量不同恐造成影像彩度受影響或是色相變化，進而導致高動態範圍影像合成後色調可能發生變化，甚至有失真情況，使得影像呈現品質不夠完善。
因此，如何提供一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，使得高動態範圍合成影像在影像合成後其色彩表現更接近真實，以減少傳統高動態範圍影像合成時，僅考量以清楚呈現為目的而導致成像色彩品質不佳等問題，實為目前亟欲解決之技術課題。
鑒於上述習知技術之缺點，本發明係提出一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其目的在藉由建立色彩偏移模型(color distortion model，CDM)以及將欲校正之高動態範圍合成影像透過色彩校正矩陣(color calibration matrix，Mcc)，以得到更符合真實色彩之高動態範圍合成影像。
本發明提供一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其包括以下步驟：(1)令拍攝裝置在相同光源環境下以不同曝光程度拍攝色票之影像，以取得該影像於色彩空間(Color Space)之色度座標；(2)利用該色度座標建立色彩偏移模型；(3)透過該色彩偏移模型以迴歸計算方式取得色彩校正矩陣；以及(4)藉由該色彩校正矩陣對該拍攝裝置所取得的高動態範圍合成影像進行色彩校正，以調整該高動態範圍合成影像之色彩。
其中，該色彩偏移模型係由色票之原始色彩RGB值轉換成色度座標所組成，而該色度座標係為該影像於不同曝光程度之色度值。另外，該色彩校正矩陣係為該色票於不同曝光程度之明度、彩度及色相之變化關係。
此外，該步驟(3)係依據該色票於不同曝光程度之原始色彩的明度值，透過該色彩偏移模型得到對應的目標色度值，且將該目標色度值與該色票原始色彩之色度值透過二次多元迴歸方式以得該色彩校正矩陣。而該步驟(4)係透過該色彩校正矩陣內各色彩對應關係，依據該高動態範圍合成影像之各像素點的明度值，以對該合成影像進行色彩校正。
於一變化例中，經由本發明色彩校正後之高動態範圍合成影像，復利用CIECAM02色外貌模式(Color Appearance Model，CAM)調整經色彩校正後之該高動態範圍合成影像於顯示器上所呈現之外貌色彩。
相較於習知技術，本發明之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，係藉由建立色彩偏移模型以作為色彩校正依據，使得高動態範圍合成影像之色彩呈現接近真實，以降低傳統高動態合成影像於色彩表現方面之不足，而將高動態範圍合成影像透過色彩校正以提升其呈現的色彩品質。再者，經色彩修正後的該高動態範圍合成影像復透過色外貌模式調整其於數位顯示裝置之外貌色彩，俾讓使用者透過顯示裝置觀看影像時，能更接近人眼所觀察到影像色彩。
以下藉由特定的具體實例說明本發明之技術內容，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
如第1圖所示，係用以說明本發明之高動態範圍合成影像之色彩校正方法之流程圖。如圖所示，首先於步驟S1中，係令拍攝裝置在同一光源環境下以不同曝光程度拍攝色票之影像，取得該些影像於色彩空間內之色度座標。此步驟之目的是為了取得該拍攝裝置所拍攝到的影像於不同曝光程度下，每種色彩所產生的色度變化，以作為後續色彩校正之依據；而該些影像於色彩空間內之色度座標的取得方式係將色票置於光源均勻的同一拍攝箱內，以不同曝光程度拍攝複數張影像，因同一場景於不同曝光程度所拍攝所呈現色彩會產生變化，藉此得到複數張同一場景不同曝光程度的影像，最後，再透過該些於不同曝光程度之影像，取得色票中各種顏色於色彩空間內的對應色度座標。
該色票可為GretagMacbeth色票、PANTONE色票、DIC色票、RAL色票或被攝影及繪圖用於校正顏色之色票等任一種，以作為拍攝後用於判斷色彩差異之依據。
其中，該色彩空間係一種透過X軸、Y軸與Z軸所構成之三維空間，例如透過紅色(Red)、綠色(Green)、藍色(Blue)三原色(即簡稱RGB)作為X、Y和Z座標軸來表示色彩。亦可透過色相(hue)、彩度(saturation)和明度(lightness)等另一種色彩表示要素作為X、Y和Z座標軸來表示色彩空間。每種可能的顏色於色彩空間內都有唯一的位置；於此需說明，本發明所採用的色彩空間不限定，而可為CIELAB色彩空間、CIEXYZ色彩空間、HSB色彩空間、RGB色彩空間或用於顯示色度之色彩空間等任一種。
接著，於步驟S2中，利用色度座標建立色彩偏移模型。由於所有色度座標中包括各種顏色之色票於不同曝光程度下所呈現之色度值，因此，於本實施例中，可將色彩空間內各色度座標數據透過三次迴歸多項式計算，以建立色彩偏移模型，換句話說，該色彩偏移模型之建構，係由該色票之原始色彩RGB值轉換成色度座標，再將該色度座標之色彩關係建構成色彩偏移模型。
之後，於步驟S3中，則透過色彩偏移模型取得色彩校正矩陣。主要係依據色票內各色彩於不同曝光程度下的明度值，透過色彩偏移模型計算比對，以找出符合的目標色度值，接著，再將目標色度值與色票各種色彩色度值透過二次多元迴歸方式計算以得色彩校正矩陣，換句話說，該色彩校正矩陣係為該色票於不同曝光程度之明度、彩度以及色相變化關係。
最後，於步驟S4中，透過色彩校正矩陣作為該拍攝裝置對所其取得的高動態範圍合成影像進行色彩校正，以調整該高動態範圍合成影像之色彩。本步驟係由色彩偏移模型得到色彩校正矩陣內各色彩對應關係，此時，將欲進行校正的高動態範圍合成影像之各像素點的明度值，透過該色彩校正矩陣進行計算，以得到高動態範圍合成影像校正後色彩。
如第2a圖所示，係用以詳細說明第1圖所示之本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法中步驟S3的流程圖，即進一步說明取得色彩校正矩陣的方法，首先，於步驟S31中，係依據色票於不同曝光程度之原始色彩的明度值，透過色彩偏移模型得到對應的目標色度值，由於色彩不同曝光程度下其明度值不同，也造成色彩呈現上有所差異，因此，藉由色彩偏移模型中各色彩於不同明度值下的色度值，以找出相對應的目標色度值，而該目標色度值係最符合人眼所觀看到的色彩。
接著，於步驟S32中，將步驟S31所取得目標色度值與色票上各原始色彩色度值建立對應關聯性，且透過二次多元迴歸方式估計出色彩校正矩陣，以作為高動態範圍合成影像色彩校正之用。
如第2b圖所示，係用以詳細說明第1圖所示之本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法之步驟S4的流程圖，即進一步說明進行色彩校正的處理，首先於步驟S41中，係依據高動態範圍合成影像之各像素點的明度值，透過色彩校正矩陣得到對應的色彩，藉由色彩於色彩校正矩陣內不同明度值之關聯性，求得最接近人眼所觀察到之色彩。
接著，於步驟S42中，將所得到對應色彩，取代高動態範圍合成影像之色彩，完成色彩校正程序，使該高動態範圍合成影像所呈現之色彩符合人眼所視之感覺。
茲以一具體實施例來說明本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法。
首先，依據不同曝光程度下色彩關聯性來建立色彩偏移模型，其作法係把GretagMacbeth色票(註：該GretagMacbeth色票係一種包括24種顏色之色票)置於D65標準光源對色燈箱內，透過數位相機拍攝在不同曝光程度下的複數張影像，且將所有數據轉換成CIELAB色彩空間內的色度座標。第3圖及附件參考圖所示係包括24種顏色於不同曝光程度所造成色度分佈，其中，三個基本座標係包含表示顏色的亮度L，L=0為黑色，而L=100為白色，於紅色和綠色之間的位置a* (a* 負值為綠色，正值為紅色)以及在黃色和藍色之間的位置b* (b* 負值為藍色，正值為黃色)。
接著，透過三次迴歸的多項式(式1)計算出在不同曝光程度下，該GretagMacbeth色票中24種色彩於CIELAB色彩空間內之明度、彩度、色相等變化值，以構成色彩偏移模型，作為色彩校正之依據。
其中，L 、a 、b 表示同一色塊於不同曝光程度下的色 度值，m 表示參數，i 表示GretagMacbeth色票的24種顏色。
透過前述將GretagMacbeth色票24種原始色彩於不同曝光程度下的RGB值轉換為CIELAB色彩空間所表示色度座標，以形成如第3圖及附件參考圖所示之CIELAB色彩空間，也就是透過該CIELAB色彩空間可得知每一種色彩在不同明度下(依據曝光程度不同)之色度以及其關聯性，因此，欲校正的高動態範圍合成影像中任一像素點透過該關聯性，即可找出所需要的目標色度值，在此所謂之目標色度值係指最接近人眼所視之顏色，因此，使用者可訂定最符合自己期望或觀看到色彩的明度值，以作為校正依據。
接著，依據該色彩偏移模型來建立色彩校正矩陣。其作法係將數位像機所拍攝多張GretagMacbeth色票於同一場景不同曝光程度下的低動態範圍影像，並將該些影像隨機選取進行高動態範圍影像合成，以取得各明暗程度不同的合成影像樣本，其主要目的係為了分析不同明暗程度之合成影像的色彩變化差異。
將前述合成影像原始色彩的明度值L透過色彩偏移模型，可取得對應相同色彩的目標色度值，最後，將該目標色度值及前述合成影像原始色彩的色度值透過二次多元迴歸計算，以計算出色彩校正矩陣，如下述式(2)至式(4)所表示。
其中，L ’、a ’及b ’表示合成影像原色彩的色度值，L ”、a ”及b ”則表示明度值L ’代入色彩偏移模型中相同顏色的多項式所求得的目標色度值。
透過上述方式，藉由該色彩偏移模型中不同明度值所形成的色度差異產生對應關聯性，再透過高動態範圍合成影像各像素點的明度值求得所期待的色度值，以取代原高動態範圍合成影像內各像素點之色彩，使該影像色彩更符合肉眼所視之顏色。
經本發明之高動態範圍合成影像之色彩校正方法而完成色彩校正後之高動態範圍合成影像，復可利用CIECAM02色外貌模式以調整於顯示器上所呈現該高動態範圍合成影像之色彩。簡單來說，藉由CIECAM02色外貌模式調整，可使得影像隨著不同環境光源變化而模擬人眼色適應後的色彩修正結果，俾使經色外貌模式調整後之影像與環境光源改變後所擷取的影像達到色外貌一致。
其作法如下：將某一光源下顯示的影像其像素RGB值轉換至XYZ三刺激值，以作為光源環境下樣本三刺激值X1 、Y1 及Z1 ，同時紀錄該光源下影像白點的三刺激值Xw1 、Yw1 及Zw1 ，將上述資料經由CIECAM02色外貌模式計算以取得知覺相關屬性，因此，當光源有所改變時則透過該CIECAM02可求得新的三刺激值X2 、Y2 及Z2 ，該色外貌模式轉換說明圖如第4圖所示，其中，在兩種不同光源下，透過CIECAM02色外貌模式以樣本三刺激值與影像白點的三刺激值找出另一種與光源對應的三刺激值，以作為顯示器顯示調整之用，俾使人眼觀看顯示器所呈現影像時能更接近人眼所觀看到的實際色彩。
綜上所述，本發明提出一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，相較於習知缺點，本發明提出藉由不同曝光程度之影像於色彩空間內各色彩的色彩座標，以建構出色彩偏移模組，接著把各色彩之明度值透過色彩偏移模組找到對應相同顏色的目標色度值，最後把目標色度值與原色彩色度值比較計算求得色彩校正模組。透過上述方式，可將高動態範圍合成影像進行色彩調整，俾使該高動態範圍合成影像呈現上更符合人眼所看到的真實色彩，減低傳統高動態範圍影像合成後顏色失真的狀態；另外，透過CIECAM02色外貌模式讓修正後的高動態範圍合成影像顯示於顯示器時，能顯示出與人眼所視實物色彩相近之影像，以達到色外貌一致的效果。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
S1~S4‧‧‧步驟
S31~S32‧‧‧步驟
S41~S42‧‧‧步驟
第1圖係本發明之高動態範圍合成影像之色彩校正方法之步驟流程圖；第2a圖係第1圖所示之本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法中步驟S3詳細流程圖；第2b圖係第1圖所示之本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法中步驟S4詳細流程圖；第3圖係本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法之色彩空間；以及第4圖係經本發明高動態範圍合成影像之色彩校正方法而完成色彩校正後之高動態範圍合成影像再透過CIECAM02色外貌模式轉換之說明圖。
附件之參考圖係上述第3圖之彩色圖。
S1~S4．．．步驟

Claims (9)

  1. 一種高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其係包括以下步驟：(1)令拍攝裝置拍攝色票於相同光源環境下不同曝光程度之影像，以取得該影像於色彩空間之色度座標；(2)利用該色度座標建立該色票於不同曝光程度之明度、彩度及色相之變化關係之色彩偏移模型；(3)透過該色彩偏移模型以迴歸計算方式取得色彩校正矩陣；(4)藉由該色彩校正矩陣對所取得的高動態範圍合成影像進行色彩校正，以調整該高動態範圍合成影像之色彩；以及(5)利用CIECAM02色外貌模式調整顯示於顯示器上且經色彩校正後之該高動態範圍合成影像所呈現之色彩。
  2. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該色票係為GretagMacbeth色票、PANTONE色票、DIC色票或RAL色票。
  3. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該色彩空間係為CIELAB色彩空間、CIEXYZ色彩空間、HSB色彩空間或RGB色彩空間。
  4. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該色度座標係為該影像於不同曝光程 度之色度值。
  5. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該色彩偏移模型係由該色票之原始色彩RGB值轉換成該色度座標所組成。
  6. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該步驟(2)係將該色度座標透過三次迴歸多項式計算，以建立色彩偏移模型。
  7. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該步驟(3)係依據該色票於不同曝光程度之原始色彩的明度值，透過該色彩偏移模型得到對應的目標色度值，且將該目標色度值與該色票原始色彩之色度值係透過二次多元迴歸方式以得該色彩校正矩陣。
  8. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，該步驟(4)係透過該色彩校正矩陣內各色彩對應關係，依據該高動態範圍合成影像之各像素點的明度值，以對該合成影像進行色彩校正。
  9. 如申請專利範圍第1項之高動態範圍合成影像之色彩校正方法，其中，係將該色票置於光源均勻的拍攝箱拍攝。
TW098141822A 2009-12-08 2009-12-08 高動態範圍合成影像之色彩校正方法 TWI513326B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098141822A TWI513326B (zh) 2009-12-08 2009-12-08 高動態範圍合成影像之色彩校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098141822A TWI513326B (zh) 2009-12-08 2009-12-08 高動態範圍合成影像之色彩校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201121336A TW201121336A (en) 2011-06-16
TWI513326B true TWI513326B (zh) 2015-12-11

Family

ID=45045531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098141822A TWI513326B (zh) 2009-12-08 2009-12-08 高動態範圍合成影像之色彩校正方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI513326B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683282B (zh) * 2016-09-15 2020-01-21 瑞典商安訊士有限公司 用於數位影像之偽著色的方法與裝置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220084578A (ko) * 2020-12-14 2022-06-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091564A (en) * 1998-04-30 2000-07-18 Western Digital Corporation Disk drive with calibration bursts that are recorded on a spiral and method of recording the same
US20050243176A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 James Wu Method of HDR image processing and manipulation
US20070024576A1 (en) * 2004-01-13 2007-02-01 Hassan Paddy A Correction arrangements for portable devices with oled displays
US20070097321A1 (en) * 2002-03-13 2007-05-03 The University Of British Columbia Calibration of displays having spatially-variable backlight

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091564A (en) * 1998-04-30 2000-07-18 Western Digital Corporation Disk drive with calibration bursts that are recorded on a spiral and method of recording the same
US20070097321A1 (en) * 2002-03-13 2007-05-03 The University Of British Columbia Calibration of displays having spatially-variable backlight
US20070024576A1 (en) * 2004-01-13 2007-02-01 Hassan Paddy A Correction arrangements for portable devices with oled displays
US20050243176A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 James Wu Method of HDR image processing and manipulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T.R. Chou and S.K. Chang," Color Calibration of Recovering High Dynamic Range Images", International Conference on Computer Science and Software Engineering, Volume 6, Page 286-289, 12-14 Dec. 2008 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683282B (zh) * 2016-09-15 2020-01-21 瑞典商安訊士有限公司 用於數位影像之偽著色的方法與裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201121336A (en) 2011-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107197225B (zh) 基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法
JP2005117612A (ja) 画像処理方法および装置
CN103200409B (zh) 多投影仪显示系统的颜色校正方法
US20090060326A1 (en) Image processing apparatus and method
US8665348B2 (en) Image processing apparatus and method using forward and inverse local adaptation processing and dynamic range processing
JP5195430B2 (ja) 画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理装置、カメラ
JP2016006954A (ja) 色補正パラメータ算出方法、色補正パラメータ算出装置および画像出力システム
Kao et al. Design considerations of color image processing pipeline for digital cameras
WO2006020632A2 (en) Digital color fidelity
Huang et al. Radiometric compensation of images projected on non-white surfaces by exploiting chromatic adaptation and perceptual anchoring
JP5878586B2 (ja) 画像色調整方法及びその電子装置
JP5156423B2 (ja) 色処理装置および色処理方法
TWI513326B (zh) 高動態範圍合成影像之色彩校正方法
TW201515472A (zh) 基於人類視覺系統的光度補償系統
Ejaz et al. Development of a camera system for the acquisition of high-fidelity colors
JP5523078B2 (ja) 画像処理装置および画像処理方法
KR100827128B1 (ko) 휴대 영상 장치의 영상 구현 방법
JP5952573B2 (ja) 画像処理装置およびその制御方法
CN112532872A (zh) 调整摄像头参数的方法、装置、存储介质及电子设备
JP4396107B2 (ja) 映像表示システム
Kim et al. Color correction using a still camera for images projected onto a light colored screen
Son et al. Color correction of images projected on a colored screen for mobile beam projector
JP5858735B2 (ja) 色補正装置及び色補正方法
JP4448416B2 (ja) 画像処理方法および装置
Pouli et al. Color Management for Cinematic Immersive Experiences