一种成像与显示系统中的颜色标定方法

技术领域

本发明涉及成像图像处理系统以及数字图像显示系统领域，具体涉及一种成像与显示系统中的颜色标定方法。

背景技术

在现代数字视频图像处理系统中，不管是相机端的图像成像系统，还是显示设备上的图像显示系统中，都需要准确鲁棒的颜色标定校正处理。对于前者相机端图像成像系统，需要应用颜色标定以处理相机系统中镜头与感光器对色彩记录与标准色的偏差；而对于后者显示端显示系统中，需要颜色标定来处理显示器对颜色显示与标准色的偏差。

一个典型的含颜色标定模块的显示系统流程如图1所示。其基本处理过程是，把标准颜色集里逐个颜色依序送显到待标定显示设备上，再根据颜色测量设备测得XYZ值，并与颜色目标XYZ值做色差计算，最后搜索优化得到一个典型如3x3的颜色校正矩阵，嵌到RGB送显之前做校正处理，使得色差计算结果小于期望阈值。

典型含颜色标定模块的成像系统基本处理流程如图2所示。其基本处理过程是，把呈现了标准颜色的色卡通过目标相机系统进行成像，再根据成像后颜色RGB值与颜色目标RGB值做色差计算，最后搜索优化得到一个典型如3x3的颜色校正矩阵，在感光成像后对其RGB值做校正处理，使得色差计算结果小于期望阈值。

成像系统和显示系统虽然流程有些差别，色差计算所在颜色空间也有不同，但它们都需要在流程的RGB数据流上嵌入一个基于3x3矩阵或更大尺寸3xq矩阵做校正处理，使得目标成像系统或显示系统最终呈现颜色逼近标准颜色的定义，色差满足系统规格要求。因此，成像系统和显示系统中颜色标定/校正矩阵可以使用相同的处理方法求解，一般称为颜色校正矩阵搜索与优化处理。其一般方法是，以图1或图2基本流程图中色差在标准(色卡)颜色集上的累积和为优化目标项，再选择合适的优化算法求解该目标函数，典型颜色校正矩阵的优化目标函数形式如下：

或

即求解使得符号里表达式最小值的CCM参数。CS是标准(色卡)颜色集合，也即CS＝{n}，n＝1，...，N，表示包含了N个颜色的集合，其中C＝[R，G，B]

这里RGB2XYZ

鉴于现有技术的上述缺陷，有必要针对颜色标定应用，提供一种对RGB2XYZ

发明内容

本发明提供一种成像与显示系统中的颜色标定方法，实现对RGB2XYZ

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种显示系统中的颜色标定方法，其特征在于：系统完成Gamma校准并应用Gamma校准参数后，根据采样颜色集遍历其中每个颜色{R/G/B}灰阶值，依次将其送显到标定目标显示系统的显示屏，并用颜色测量仪器按规范方法测得其原始{CIE_X/Y/Z}三分量的光刺激水平值，形成送显RGB值与显示XYZ响应值配对集合，记为数据集{}；在此数据集基础上，对整个颜色变换链条中的显示设备响应送显RGB的XYZ发光物理过程RGB2XYZ

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用3x3矩阵线性模型

/>

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用基于高阶多项式非线性模型，基于C＝[R，G，B]

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解系数矩阵

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用基于高阶根式多项式非线性模型，基于C＝[R，G，B]

且0≤i≤m，0≤j≤m，0≤k≤m，i+j+k≤m；m阶多项式模型向量

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解系数矩阵

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用基于支持向量机(SVM)或全连接人工神经网络(ANN)的模型，在数据集上建模。

一种成像系统中的颜色标定方法，其特征在于：在标准光源环境下，由相机对标准色卡成像；根据标准色卡厂商提供的色卡CIE颜色值数据文件，导入每个色块的CIE_XYZ颜色参考值；每个色块成像后RGB值由对色卡成像后图像处理提取得到；由此获得该相机成像系统对一组CIE_XYZ光刺激值的成像RGB响应配对集合，记为数据集{}；在此数据集基础上，对整个颜色变换链条中的相机系统XYZ光刺激值感光成像到RGB输出的物理过程XYZ2RGB

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用3x3矩阵线性模型

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用基于高阶多项式非线性模型，一个3xq的系数矩阵

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解系数矩阵

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用高阶根式多项式非线性模型，一个3xq的系数矩阵

在数据集上，应用最小二乘法或奇异值分解求解系数矩阵

优选的，所述高精度数值模型线性建模采用基于支持向量机(SVM)或全连接人工神经网络(ANN)的模型，在数据集上建模。

本发明的有益效果在于，对RGB2XYZ

附图说明

图1是含颜色标定模块的显示系统基本流程图；

图2是含颜色标定模块的成像系统基本流程图；

图3是本发明的颜色标定整体流程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是本实施例的颜色标定整体流程。本发明在显示与成像系统中对颜色标定方法进行优化与改进技术的基本思路是：

方案一，在显示系统中，系统完成Gamma校准并应用Gamma校准参数后，根据采样颜色集遍历其中每个颜色{R/G/B}灰阶值，依次将其送显到标定目标显示系统的显示屏，并用颜色测量仪器按规范方法测得其原始{CIE_X/Y/Z}三分量的光刺激水平值，形成送显RGB值与显示XYZ响应值配对集合，记为数据集{}。在此数据集基础上，对显示设备响应送显RGB的XYZ发光物理过程RGB2XYZ

方案二，在相机成像系统中，在标准光源环境下，由相机对标准色卡成像。根据标准色卡厂商提供的色卡CIE颜色值数据文件，导入每个色块的CIE_XYZ颜色参考值。而每个色块成像后RGB值由对色卡成像后图像处理提取得到。由此就得到了该相机成像系统对一组CIE_XYZ光刺激值的成像RGB响应配对集合，记为数据集{}。随后在此数据集基础上，对相机系统对XYZ光刺激值感光成像到RGB输出的物理过程XYZ2RGB

其中CIE_XYZ光刺激值向量记号为：C

其次，得到CR

1)RGB2XYZ

也即，

这里，

2)RGB2XYZ

基于C＝[R，G，B]

且0≤i≤m，0≤j≤m，0≤k≤m，i+j+k≤m. (4)

例如m＝2阶多项式模型向量

那么m阶多项式模型向量

例如m＝2阶多项式模型向量

因此一个3xq的系数矩阵

同理，一个3xq的系数矩阵

选定多项式模型阶m后，就可以在数据集CR

3)RGB2XYZ

且0≤i≤m，0≤j≤m，0≤k≤m，i+j+k≤m. (8)

例如m＝2阶多项式模型向量

那么m阶多项式模型向量

式(9)中的

因此一个3xq的系数矩阵

同理，一个3xq的系数矩阵

选定多项式模型阶m后，就可以在数据集CR

4)RGB2XYZ

再次，完成RGB2XYZ