一种广色域映射方法及系统

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种广色域映射方法及系统。

背景技术

广色域是相对于sRGB的一个统称，sRGB是一种标准方法，使计算机外部设备与应用软件对于色彩有一个共同的标准。通常的色域映射方法，是将传感器输出的信号，通过二十四色卡进行标定，计算出一个的转换矩阵，将传感器的信号转换到sRGB上。由于二十四色卡本身覆盖的色彩范围较小，只能覆盖sRGB的色彩范围，同时一个转换矩阵准确性有限，两者同时存在，会导致丢失部分颜色，造成色彩失真。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种广色域映射方法及系统；

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

S1：获取图像数据，将图像数据通过色卡转化为色块数据，对所述色块数据进行去马赛克处理得到所述色块数据对应的RGB通道数据；

S2：预设颜色校准尺寸，根据所述颜色校准尺寸建立立体色彩模型，根据所述色卡标定所述立体色彩模型的格点数值，对所述RGB通道数据和所述格点数值进行距离匹配得到映射向量；

S3：获取广色域参数和色彩空间参数，根据所述广色域参数和所述色彩空间参数得到空间转换矩阵，通过所述空间转换将所述映射向量的RGB通道数据转换到色彩空间内得到色块空间数据；

S4：将所述色块空间数据与所述色彩空间的真实值进行对比得到优化值，通过遍历所述立体色彩模型的格点，得到优化矩阵；

S5：遍历所述图像数据的像素值，对所述像素值对应的优化矩阵进行线性插值的得到映射图像。

具体地，所述去马赛克处理方法包括：在图像传感器端通过使用CFA滤镜得到滤色片，对所述滤色片进行双线性插值得到RGB通道数据。

具体地，所述距离匹配方法为：

选取所述立体色彩模型中的格点，计算所述格点的格点数值与所述色块数据对应的RGB通道数据间的度量距离，计算公式为：

其中，d为度量距离，i为通道计数，n为通道总数，x为格点数值，y为RGB通道数据；

为所述度量距离添加色块标识得到格点映射，根据所述度量距离大小将所述格点映射从小到大排列，选取前6个格点映射作为映射向量。

具体地，所述步骤S3具体包括：

S301：预设初始化矩阵，将所述映射向量的RGB通道数据与所述初始化矩阵相乘得到色块RGB值；

S302：将所述色块RGB值转换到空间直角坐标系中得到空间直角坐标，计算公式为：

其中，X为空间直角坐标系的横坐标，Y为空间直角坐标系的纵坐标，Z为空间直角坐标系的竖坐标，R

S303：将所述空间直角坐标转换到色彩空间得到色块空间数据，计算公式为：

其中，L为亮度，a为洋红色至绿色的范围参数，b为黄色至蓝色的范围参数，f为变换函数，X为空间直角坐标系的横坐标，Y为空间直角坐标系的纵坐标，Z为空间直角坐标系的竖坐标，X

具体地，所述对比方法为：将所述色块空间数据作为样品色，预设所述色彩空间的标准色，通过校正所述色彩空间的蓝色区域容差得到旋转矩阵，根据所述旋转矩阵计算所述样品色和所述标准色的色差得到总色差，计算公式为：

其中，E为总色差，ΔL为明度差，ΔC为彩度差，ΔH为色相差，k

预设视觉敏感度，通过所述视觉敏感度得到所述总色差的优化值，遍历所述立体色彩模型的格点，将得到的所述优化值组成优化矩阵。

具体地，所述旋转矩阵计算方法为：根据所述样品色的色调和所述样品色与所述标准色的彩度变化对所述色彩空间内的色差参数椭圆进行旋转，所述旋转矩阵计算公式为：

R＝-sin(2Δθ)R

其中，R为旋转矩阵，Δθ为色调变化的旋转角，R

一种广色域映射系统，包括图像采集模块、色域映射模块、色彩校正模块、色差优化模块、输出转换模块；

所述图像采集模块用于获取图像数据，将图像数据通过色卡转化为色块数据，对所述色块数据进行去马赛克处理得到所述色块数据对应的RGB通道数据；

所述色域映射模块用于建立立体色彩模型，根据所述色卡标定所述立体色彩模型的格点数值，对所述RGB通道数据和所述格点数值进行距离匹配得到映射向量；

所述色彩校正模块用于获取广色域参数和色彩空间参数，根据所述广色域参数和所述色彩空间参数得到空间转换矩阵，通过所述空间转换将所述映射向量的RGB通道数据转换到色彩空间内得到色块空间数据；

所述色差优化模块用于将所述色块空间数据与所述色彩空间的真实值进行对比得到优化值，通过遍历所述立体色彩模型的格点，得到优化矩阵；

所述输出转换模块用于遍历所述图像数据的像素值，对所述像素值对应的优化矩阵进行线性插值的得到映射图。

本发明的有益效果为：

(1)通过对源图像进行色域描述，将源色域标定ColorChecker SG，能够准确地将传感器输出的信号映射到指定的广色域上，并保持源色域中的大部分颜色不变，减小了色域映射后的色差，提高了色彩的准确度；

(2)通过设置色差优化和色彩校正，将源图像颜色空间的像素映射到立体色彩模型的格点得到高质量的颜色视觉数据，提升了色差在颜色空间内的局部均匀性和全局均匀性，使色彩过渡更为平滑。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的一种广色域映射方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1，一种广色域映射方法；

S1：获取图像数据，将图像数据通过色卡转化为色块数据，对所述色块数据进行去马赛克处理得到所述色块数据对应的RGB通道数据；

S2：预设颜色校准尺寸，根据所述颜色校准尺寸建立立体色彩模型，根据所述色卡标定所述立体色彩模型的格点数值，对所述RGB通道数据和所述格点数值进行距离匹配得到映射向量；

S3：获取广色域参数和色彩空间参数，根据所述广色域参数和所述色彩空间参数得到空间转换矩阵，通过所述空间转换将所述映射向量的RGB通道数据转换到色彩空间内得到色块空间数据；

S4：将所述色块空间数据与所述色彩空间的真实值进行对比得到优化值，通过遍历所述立体色彩模型的格点，得到优化矩阵；

S5：遍历所述图像数据的像素值，对所述像素值对应的优化矩阵进行线性插值的得到映射图像。

具体地，所述去马赛克处理方法包括：在图像传感器端通过使用CFA滤镜得到滤色片，对所述滤色片进行双线性插值得到RGB通道数据。

具体地，所述距离匹配方法为：

选取所述立体色彩模型中的格点，计算所述格点的格点数值与所述色块数据对应的RGB通道数据间的度量距离，计算公式为：

其中，d为度量距离，i为通道计数，n为通道总数，x为格点数值，y为RGB通道数据；

为所述度量距离添加色块标识得到格点映射，根据所述度量距离大小将所述格点映射从小到大排列，选取前6个格点映射作为映射向量。

具体地，所述步骤S3具体包括：

S301：预设初始化矩阵，将所述映射向量的RGB通道数据与所述初始化矩阵相乘得到色块RGB值；

S302：将所述色块RGB值转换到空间直角坐标系中得到空间直角坐标，计算公式为：

其中，X为空间直角坐标系的横坐标，Y为空间直角坐标系的纵坐标，Z为空间直角坐标系的竖坐标，R

S303：将所述空间直角坐标转换到色彩空间得到色块空间数据，计算公式为：

其中，L为亮度，a为洋红色至绿色的范围参数，b为黄色至蓝色的范围参数，f为变换函数，X为空间直角坐标系的横坐标，Y为空间直角坐标系的纵坐标，Z为空间直角坐标系的竖坐标，X

本实施例中，将明度和彩度分别进行处理，分两步完成，先进行明度的线性压缩，使两色域的最大和最小明度对应起来，然后进行彩度压缩和裁切，在等色相平面内向着明度轴上彩度为50的点做线性压缩，采用色差最小法，在等色相面上，找出色域内最接近的点，沿与彩度轴成某一角度的一条线进行映射。

具体地，所述对比方法为：将所述色块空间数据作为样品色，预设所述色彩空间的标准色，通过校正所述色彩空间的蓝色区域容差得到旋转矩阵，根据所述旋转矩阵计算所述样品色和所述标准色的色差得到总色差，计算公式为：

其中，E为总色差，ΔL为明度差，ΔC为彩度差，ΔH为色相差，k

预设视觉敏感度，通过所述视觉敏感度得到所述总色差的优化值，遍历所述立体色彩模型的格点，将得到的所述优化值组成优化矩阵。

本实施例中，获取的是ColorChecker SG色卡的数据，选取3D LUT色彩校正技术，用来改变图像的色调、饱和度和亮度参数，通过同时调整RGB三种颜色通道，以实现更加精细的色彩校正。色彩空间采用Lab色彩空间模拟人眼对色彩的感知方式，亮度分量取值范围是[0,100]，表示从纯黑到纯白；从洋红色到绿色的范围，取值范围为[127,-128]；从黄色到蓝色的范围，取值范围为[127,-128]。在色块RGB值转换到空间直角坐标系中，使用gamma函数对图象进行非线性色调编辑，提高图像对比度。

具体地，所述旋转矩阵计算方法为：根据所述样品色的色调和所述样品色与所述标准色的彩度变化对所述色彩空间内的色差参数椭圆进行旋转，所述旋转矩阵计算公式为：

R＝-sin(2Δθ)R

其中，R为旋转矩阵，Δθ为色调变化的旋转角，R

一种广色域映射系统，包括图像采集模块、色域映射模块、色彩校正模块、色差优化模块、输出转换模块；

所述图像采集模块用于获取图像数据，将图像数据通过色卡转化为色块数据，对所述色块数据进行去马赛克处理得到所述色块数据对应的RGB通道数据；

所述色域映射模块用于建立立体色彩模型，根据所述色卡标定所述立体色彩模型的格点数值，对所述RGB通道数据和所述格点数值进行距离匹配得到映射向量；

所述色彩校正模块用于获取广色域参数和色彩空间参数，根据所述广色域参数和所述色彩空间参数得到空间转换矩阵，通过所述空间转换将所述映射向量的RGB通道数据转换到色彩空间内得到色块空间数据；

所述色差优化模块用于将所述色块空间数据与所述色彩空间的真实值进行对比得到优化值，通过遍历所述立体色彩模型的格点，得到优化矩阵；

所述输出转换模块用于遍历所述图像数据的像素值，对所述像素值对应的优化矩阵进行线性插值的得到映射图。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。