一種色度空間轉換的方法及其系統的製作方法
2023-06-10 12:48:11 2
專利名稱：一種色度空間轉換的方法及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉換方法及其系統，尤其是一種色度空間轉換的方法及其系統。
背景技術：
隨著彩色數碼設備的普及，經常需要在不同設備間進行彩色圖像和視頻的傳輸和 再現，如何在這個過程中保持色彩的一致性，以及如何精確控制新型顯示設備呈現出繽紛 的色彩，都需要對顯示設備進行色彩管理。 傳統的色彩管理非常煩瑣而且是封閉性的，其結構複雜。系統中任何設備的色彩 調整都需要同時調整該設備同其他所有設備的相應的色彩轉換關係。 為了解決上述問題，1993年由Adobe、Agfa、Apple、Kodak、Microsoft、SGI、SUN等 著名廠商組織成立了 ICC (International ColorConsorti咖國際色彩聯盟)，制定了一系 列的標準，並在此標準下定義了設備特性文件(Device Profile) 。 ICC的成立及相關標準 的制定使色彩管理技術的發展進入了一個新的階段。 現在ICC標準已為大多數計算機製造商和其他色彩相關的工業所接受。但是不同 的廠商在實現支持ICC標準的色彩管理系統時，往往採用不同的技術手段和策略；另外，隨 著諸如Internet在線分類購物、印刷、出版以及多媒體等色彩密集應用的增加，這些都要 求進一步開發獨立於設備的色彩管理技術。 在實際應用過程中，諸如列印、出版、印刷等過程中所需要的色度空間是設備依賴 型的，如列印過程中對掃描環境的依賴以及列印過程中對墨粉質量的依賴都體現了設備依 賴性。這樣就對測量條件和測試儀器有一定要求。 因此，需要一種新的色度空間轉換的方法及其系統以更好的解決色度轉換過程中 設備依賴性的問題。
發明內容
有鑑於此，本發明致力於更好的解決色度轉換過程中設備依賴性的問題，提出了 一種色度空間轉換的方法及其系統。 根據本發明的第一方面，提供了一種色度空間轉換的方法。該方法包括如下步 驟 步驟a :建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉 換函數； 步驟c :依據RGB值和XYZ值的轉換函數，對RGB空間的色度數據進行到CIE空間 的轉換和/或輸出。 上述建立RGB值和XYZ值的轉換模型通過如下步驟進行
步驟al :選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB值；
步驟a2 :結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行 擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。
上述方法在步驟a之後步驟c之前還包括步驟b : 在轉換環境發生變化時，返回步驟a並循序執行後續步驟。 上述方法在步驟a之前還包括步驟a0 : 在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境(光源情況以及掃 描設備)沒有發生變化時，跳過步驟a直接執行步驟c。 根據本發明的第二方面，提供了一種色度空間轉換的系統。該系統包括 函數確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ
值的轉換函數； RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數據； 色度轉換模塊依據函數確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數，對 RGB色度輸入模塊的色度數據進行到CIE空間的轉換； CIE空間色度輸出模塊將色度轉換模塊轉換得到的XYZ值進行輸出。
上述該系統還包括 色度測量模塊選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB 值； 色度擬合模塊結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值 和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線並傳送給函數確定模塊以建立RGB空 間和CIE空間的轉換模型。
上述系統還包括 第一判斷控制模塊串聯設置在函數確定模塊和色度轉換模塊的數據鏈路上；
其中，在轉換環境發生變化時，給函數確定模塊發出重新處理的信號，在轉換環境 沒有發生變化時，傳遞函數確定模塊到色度轉換模塊的數據。
上述系統還包括 第二判斷控制模塊接收函數確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉換模型的數 據，並與函數確定模塊和色度轉換模塊進行連接； 其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境沒有發生變 化時，同時給函數確定模塊和色度轉換模塊發送按照原有轉換函數進行色度轉換的信號；
否則，不再給色度轉換模塊發送進行色度轉換的信號，待第二判斷控制模塊給函 數確定模塊傳送確定的信號以及轉換模型的數據並進行處理後，傳送給色度轉換模塊。
本發明的有益效果是 本發明提供了一種色度空間轉換的方法及其系統，更簡單有效、轉換精度更高；該 方法和系統不僅具有節省資金、轉換便捷的特點，最重要的是採用相對轉換的手段，消除了 所有外部環境對轉換結果的影響。
下面將參照附圖對本發明的具體實施方案進行更詳細的說明，其中
圖1是本發明的X擬合值與標準值的對比曲線圖；
圖2是本發明的Y擬合值與標準值的對比曲線圖；
圖3是本發明的Z擬合值與標準值的對比曲線 圖4是本發明的第一實施例模塊關係圖； 圖5是本發明的第二實施例模塊關係圖； 圖6是本發明的第三實施例模塊關係圖；以及 圖7是本發明的第四實施例模塊關係圖。
具體實施例方式
為了解決色度轉換過程中設備依賴性的問題，本發明提供了一種色度空間轉換的 方法及其系統。接下來具體說明該轉換的方法及其系統。
首先，說明本發明的技術術語。
RGB色彩空間 RGB色彩空間是計算機圖形學中最通用的色彩空間，並且被大多數的彩色監視器 和掃描儀所支持它由紅綠藍3個色彩分量組成並由這些分量合成各種顏色。
CIE-XYZ色彩空間 CIE(Commision Internationale d' Eclairage)組織於1993年推薦的色彩空間 是不依賴於設備的空間，通常被稱為基於CIE的色彩空間。其中XYZ空間是模擬人眼視網 膜對3類剌激的反應而得到的一個XYZ三剌激元的假想集合。X，Y，Z值的範圍被表示成百 分比形式。 接下來，說明該轉換方法的過程。
其轉換過程包括如下步驟 步驟a :建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉
換函數。 步驟c :依據RGB值和XYZ值的轉換函數，對RGB空間的色度數據進行到CIE空間 的轉換和/或輸出。 上述建立RGB值和XYZ值的轉換模型通過如下步驟進行 步驟al :選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB值； 步驟a2 :結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行
擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。 上述擬合方式採用最小二乘法擬合方式。 關於最小二乘擬合的方式，可以舉簡單的例子說明其原理 已知坐標軸上有些點(1. 1，2. 3) ， (2. 1，4. 5) ， (3. 2， 6. 8)，求經過這些點的圖像的 一次函數關係式。 當然這條直線不可能經過每一個點，只要做到3個點到這條直線的距離的平方和 最小即可。 上述標準色卡為富士標準色卡。 上述方法在步驟a之後步驟c之前還包括步驟b : 在轉換環境發生變化時，返回步驟a並循序執行後續步驟。 上述方法在步驟a之前還包括步驟a0 : 在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境沒有發生變化時， 跳過步驟a直接執行步驟c。
再接著，舉一個實施的例子綜合加以說明上述過程。 在建立設備依賴型空間和設備獨立型空間的轉換模型時，兩個色度空間的對應關 系須有一個公認的標準作為計算的依據。 在這裡選用富士標準色卡為基準來推算這兩個坐標空間的轉換關係的。在富士標 準色卡中，對應的每一種顏色，它都給定了標準的CIE-XYZ三剌激值。有了 CIE-XYZ空間色 度坐標的標準值，只須測定其特定的外部環境中的RGB值，就可以對兩組數據進行計算了 。
通過數碼方式對標準色卡的顏色特徵進行測量，得到計算機中RGB顏色空間坐 標，然後對照色卡的CIE-XYZ標準值建立擬合曲線，生成轉換公式。
為了得到轉換模型，首先建立一個(X， Y， Z)與(R， G， B)的對應關係模型，即formula see original document page 7
利用Gauss-Newton迭代法求解這一問題得到對應關係模型Fl = aR3+bG3+cB3+dRG2+eRB2+fGB2+gGR2+h服2+iBG2+jRGB+kR2+lG2+mB2+oRG+p
RB+qGB+rR+sG+tB+u(其中，a， b， c.表示轉換係數)。 F2、F3類似故不列出。 圖1、圖2和圖3分別示出本發明的X、 Y和Z擬合值與標準值的對比曲線圖。各 圖中縱軸分別表示X、 Y、Z值，橫軸表示288組數據中的每一組，各圖中的曲線A表示標準 色卡已知的XYZ值，曲線B表示將由掃描儀獲得的標準色卡RGB值代入轉換公式中算得的 XYZ值，曲線C表示兩者之間的絕對誤差。 從圖中可以看出，X、Y、Z擬合值曲線與標準色卡的XYZ值曲線符合率非常高，平均 差值在0. 74左右，曲線A和曲線B已經基本重合，擬合效果很好。
通過上述模型就可對RGB與CIE-XYZ空間進行精確轉換。
接下來，再說明該系統的各個實施例。 圖4示出本發明的第一實施例模塊關係圖。如圖4所示，該系統包括函數確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉換模塊、CIE空間色度輸出模塊。 函數確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ
值的轉換函數。 RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數據。 色度轉換模塊依據函數確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數，對 RGB色度輸入模塊的色度數據進行到CIE空間的轉換。 CIE空間色度輸出模塊將色度轉換模塊轉換得到的XYZ值進行輸出。
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圖5示出本發明的第一實施例模塊關係圖。如圖5所示，該系統包括函數確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及色度測量模塊和色度擬 合模塊。 其他模塊關係與上述實施例相同，不再贅述。 色度測量模塊選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB值。 色度擬合模塊結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值 和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線並傳送給函數確定模塊以建立RGB空 間和CIE空間的轉換模型。 圖6示出本發明的第一實施例模塊關係圖。如圖6所示，該系統包括函數確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及第一判斷控制模塊。
其他模塊關係與上述實施例相同，不再贅述。 第一判斷控制模塊串聯設置在函數確定模塊和色度轉換模塊的數據鏈路上。
其中，在轉換環境發生變化時，給函數確定模塊發出重新處理的信號，在轉換環境 沒有發生變化時，傳遞函數確定模塊到色度轉換模塊的數據。 圖7示出本發明的第二實施例模塊關係圖。如圖7所示，該系統包括函數確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及第二判斷控制模塊。
其他模塊關係與上述實施例相同，不再贅述。 第二判斷控制模塊接收函數確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉換模型的數 據，並與函數確定模塊和色度轉換模塊進行連接。 其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境沒有發生變 化時，同時給函數確定模塊和色度轉換模塊發送按照原有轉換函數進行色度轉換的信號；
否則，不再給色度轉換模塊發送進行色度轉換的信號，待第二判斷控制模塊給函 數確定模塊傳送確定的信號以及轉換模型的數據並進行處理後，傳送給色度轉換模塊。
需補充說明的是，轉換環境主要包括光源情況以及掃描設備等，當光源強度和掃 描設備發生變化時，其轉換環境也發生變化。 以上對本發明的具體描述旨在說明具體實施方案的實現方式，不能理解為是對本 發明的限制。本領域普通技術人員在本發明的教導下，可以在詳述的實施方案的基礎上做 出各種變體，這些變體均應包含在本發明的構思之內。本發明所要求保護的範圍僅由所述 的權利要求書進行限制。
權利要求
一種色度空間轉換的方法，包括如下步驟步驟a建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數；步驟c依據RGB值和XYZ值的轉換函數，對RGB空間的色度數據進行到CIE空間的轉換和/或輸出。
2. 如權利要求1所述的色度空間轉換的方法，其特徵在於，所述建立RGB值和XYZ值的 轉換模型通過如下步驟進行步驟al :選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB值； 步驟a2 :結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行擬合， 生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。
3. 如權利要求2所述的色度空間轉換的方法，其特徵在於 所述擬合方式採用最小二乘法擬合方式。
4. 如權利要求2或3所述的色度空間轉換的方法，其特徵在於 所述標準色卡為富士標準色卡。
5. 如權利要求1或2或3所述的色度空間轉換的方法，其特徵在於，在步驟a之後步驟 c之前還包括步驟b :在轉換環境發生變化時，返回步驟a並循序執行後續步驟。
6. 如權利要求1或2或3所述的色度空間轉換的方法，其特徵在於，在步驟a之前還包 括步驟a0 :在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境沒有發生變化時，跳過 步驟a直接執行步驟c。
7. —種色度空間轉換的系統，包括函數確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的 轉換函數；RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數據；色度轉換模塊依據函數確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數，對RGB 色度輸入模塊的色度數據進行到CIE空間的轉換；CIE空間色度輸出模塊將色度轉換模塊轉換得到的XYZ值進行輸出。
8. 如權利要求7所述的色度空間轉換的系統，還包括色度測量模塊選擇標準色卡並對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應的RGB值； 色度擬合模塊結合標準色卡的顏色對應的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線並傳送給函數確定模塊以建立RGB空間和CIE空間的轉換模型。
9. 如權利要求7或8所述的色度空間轉換的系統，還包括 第一判斷控制模塊串聯設置在函數確定模塊和色度轉換模塊的數據鏈路上；其中，在轉換環境發生變化時，給函數確定模塊發出重新處理的信號，在轉換環境沒有 發生變化時，傳遞函數確定模塊到色度轉換模塊的數據。
10. 如權利要求7或8所述的色度空間轉換的系統，還包括第二判斷控制模塊接收函數確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉換模型的數據，並與函數確定模塊和色度轉換模塊進行連接；其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數已經確定並且轉換環境沒有發生變化時， 同時給函數確定模塊和色度轉換模塊發送按照原有轉換函數進行色度轉換的信號；否則，不再給色度轉換模塊發送進行色度轉換的信號，待第二判斷控制模塊給函數確 定模塊傳送確定的信號以及轉換模型的數據並進行處理後，傳送給色度轉換模塊。
全文摘要
本發明披露了一種色度空間轉換的方法及其系統。該方法包括如下步驟建立RGB空間和CIE空間的轉換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉換函數；依據RGB值和XYZ值的轉換函數，對RGB空間的色度數據進行到CIE空間的轉換和/或輸出。本發明的轉換更簡單有效、轉換精度更高；該方法和系統不僅具有節省資金、轉換便捷的特點，最重要的是採用相對轉換的手段，消除了所有外部環境對轉換結果的影響。
文檔編號H04N9/64GK101778299SQ20101010191
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月28日 優先權日2010年1月28日
發明者崔原, 張元明, 李濤, 韓光亭 申請人:青島大學