一種成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像是人類獲取和交換外界信息的主要來(lái)源，成像系統(tǒng)則是獲取數(shù)字圖像不可或 缺的硬件設(shè)備。成像系統(tǒng)是一種根據(jù)幾何光學(xué)或物理光學(xué)的規(guī)律將場(chǎng)景亮度分布轉(zhuǎn)換為光 電傳感器照度分布的系統(tǒng)，其獲取的數(shù)字圖像可廣泛應(yīng)用于攝影、記錄、偵查、遙感測(cè)繪等 領(lǐng)域。在某些應(yīng)用需求中，要求不同成像系統(tǒng)對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景所記錄的數(shù)字圖 像具有相同的色彩信息，即數(shù)字驅(qū)動(dòng)值（R，G，B)相同，當(dāng)這些數(shù)字圖像傳輸至任意輸出設(shè) 備顯示時(shí)，也會(huì)帶來(lái)視覺(jué)上一致的色彩感知量，從而便于數(shù)字圖像色彩信息在各種設(shè)備之 間的準(zhǔn)確傳遞和呈現(xiàn)。
[0003] 然而，不同成像系統(tǒng)由于傳感器類型、工作參數(shù)設(shè)置、光譜響應(yīng)特性以及成像環(huán)境 等方面存在差異，它們對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景獲取的成像結(jié)果并不相同，導(dǎo)致這些成 像系統(tǒng)最終獲取圖像的色彩信息存在較大相異，這在一定程度上限制了成像系統(tǒng)在軍民領(lǐng) 域的進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法，旨在解決不同成像系統(tǒng) 由于傳感器類型、工作參數(shù)設(shè)置、光譜響應(yīng)特性以及成像環(huán)境等方面存在差異，對(duì)同一成像 環(huán)境下同一場(chǎng)景獲取的成像結(jié)果并不相同，導(dǎo)致成像系統(tǒng)最終獲取圖像的色彩信息存在較 大相異，一定程度上限制了成像系統(tǒng)在軍民領(lǐng)域進(jìn)一步應(yīng)用的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法，所述成像系統(tǒng)色彩信息 標(biāo)定方法包括：
[0006] 首先由標(biāo)定色卡的光譜反射比與標(biāo)定光源的光譜強(qiáng)度分布計(jì)算得到CIEXYZ三刺 激值，并轉(zhuǎn)換至均勻色彩空間CIELAB的坐標(biāo)；
[0007] 然后，采用參照成像系統(tǒng)和待標(biāo)定成像系統(tǒng)對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景進(jìn)行成 像，獲得數(shù)字圖像色彩信息即數(shù)字驅(qū)動(dòng)值，通過(guò)擬合獲得CIELAB坐標(biāo)與數(shù)字驅(qū)動(dòng)值之間的 映射矩陣；
[0008] 對(duì)于待標(biāo)定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下場(chǎng)景獲取的數(shù)字圖像，采用相應(yīng)的映射矩 陣，將每像素的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值預(yù)測(cè)至對(duì)應(yīng)的CIELAB坐標(biāo)，再預(yù)測(cè)至標(biāo)定后數(shù)字驅(qū)動(dòng)值，完成 兩成像系統(tǒng)間準(zhǔn)確的色彩信息標(biāo)定。
[0009] 進(jìn)一步，所述成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法具體包括以下步驟：
[0010] 步驟一、選擇標(biāo)定色卡與標(biāo)定光源，標(biāo)定色卡不少于24個(gè)色樣，根據(jù)標(biāo)定色卡N 個(gè)色樣的光譜反射比Pi(A)和標(biāo)定光源的光譜強(qiáng)度分布外/〇，結(jié)合CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度 系統(tǒng)的色匹配函數(shù)4乂)、孓(/〇、通過(guò)下面兩個(gè)公式計(jì)算出標(biāo)定色卡N個(gè)色樣在 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)下的CIEXYZ三刺激值（Xi，Yi，Zi);
[0013] 通過(guò)
和下式計(jì)算出標(biāo)定光源在CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)下 的CIEXYZ三刺激值（Xw，Yw，Zw);
[0014]
[0015] 其中，AA是計(jì)算時(shí)所采用的光譜采樣間隔，取5nm，i為標(biāo)定色卡N個(gè)色樣的序 號(hào)，i= 1，2,3,…，N;
[0016] 步驟二、將步驟一所獲的（Xi，Yi，ZJ和（Xw，Yw，Zw)代入下面兩個(gè)公式，計(jì)算出每個(gè) 色樣在均勻色彩空間CIELAB的坐標(biāo)（<,);

[0019] 步驟三、分別采用參照成像系統(tǒng)和待標(biāo)定成像系統(tǒng)，對(duì)標(biāo)定光源下的N個(gè)色樣進(jìn) 行成像，記錄獲取數(shù)字圖像的色彩信息，讀取每個(gè)色樣在兩個(gè)成像系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的數(shù)字驅(qū)動(dòng) 值（RSi，GSi，BSi)和（RTi，GTi，BTi);
[0020] 步驟四、對(duì)于待標(biāo)定成像系統(tǒng)，根據(jù)步驟二所獲的N個(gè)色樣CIELAB坐標(biāo) ()和步驟三所獲的N個(gè)色樣數(shù)字驅(qū)動(dòng)值（RTi，GTi，BTi)，采用最小二乘法擬合出下 式中由（RTi，GTi，BTi)預(yù)測(cè)至（（，<,/()的映射矩陣MT，MT為3X11矩陣；
[0022] 步驟五、對(duì)于參照成像系統(tǒng)，根據(jù)步驟二所獲的N個(gè)色樣CIELAB坐標(biāo) (^, /< )和步驟三所獲的N個(gè)色樣數(shù)字驅(qū)動(dòng)值（RSi，GSi，BSi)，采用最小二乘法擬合出由 ( <, <,< )預(yù)測(cè)至（RSi，GSi，BSi)的映射矩陣HSI，HSI為3X10矩陣；
[0024] 步驟六、對(duì)于待標(biāo)定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下任一場(chǎng)景獲取的數(shù)字圖像，采用 步驟四所獲的映射矩陣吣，通過(guò)下式，由每像素的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值（RT/，GT/，BT/)預(yù)測(cè)出對(duì)應(yīng) 的CIELAB空間坐標(biāo)（<'，?'），其中j= 1，2, 3,…，N'，N'是待標(biāo)定成像系統(tǒng)獲取 數(shù)字圖像的總像素?cái)?shù)目；
[0026] 步驟七、對(duì)于步驟六所獲待標(biāo)定成像系統(tǒng)每像素的CIELAB空間坐標(biāo) uy, 4',€')，采用步驟五所獲的映射矩陣HSI，通過(guò)下式，預(yù)測(cè)出每像素對(duì)應(yīng)的標(biāo)定后數(shù) 字驅(qū)動(dòng)值（Rs/，Gs/，Bs/ )，即完成了兩個(gè)成像系統(tǒng)間的色彩信息標(biāo)定，使待標(biāo)定成像系統(tǒng) 在任意成像環(huán)境下某場(chǎng)景獲取的數(shù)字圖像具有與參照成像系統(tǒng)一致的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值；
〇
[0028] 本發(fā)明提供的成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)了不同成像系統(tǒng)間的色彩信息 標(biāo)定，使它們對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景成像獲得的色彩信息一致，即數(shù)字驅(qū)動(dòng)值相同； 在以標(biāo)定色卡光譜反射比與標(biāo)定光源光譜強(qiáng)度分布信息計(jì)算至其CIELAB坐標(biāo)的環(huán)節(jié)中， CIELAB均勻色彩空間的選用可以使色彩信息的表征和傳遞更具通用性；通過(guò)映射矩陣建 立CIELAB坐標(biāo)與數(shù)字驅(qū)動(dòng)值之間數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)的方式，能夠更加準(zhǔn)確表征不同成像系統(tǒng)獲取 的色彩信息。本發(fā)明方法實(shí)施簡(jiǎn)單，標(biāo)定算法準(zhǔn)確，適用性強(qiáng)，有利于數(shù)字圖像色彩信息在 不同設(shè)備間的準(zhǔn)確傳遞和呈現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法流程圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的目標(biāo)標(biāo)定參量CIELAB坐標(biāo)的計(jì)算過(guò)程；
[0031] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法具體實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0033] 本發(fā)明通過(guò)一定的處理算法對(duì)不同成像系統(tǒng)進(jìn)行圖像色彩信息的標(biāo)定，使它們獲 取的數(shù)字圖像保持一致的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值（R，G，B)，克服由傳感器類型、工作參數(shù)設(shè)置、光譜響 應(yīng)特性及成像環(huán)境造成的色彩信息差異，保證不同成像系統(tǒng)對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景獲 取的數(shù)字圖像具有一致的色彩信息，這將對(duì)成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的優(yōu)化及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展 產(chǎn)生顯著的推動(dòng)作用。
[0034] 下面結(jié)合附圖1-3對(duì)本發(fā)明的成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定過(guò)程作詳細(xì)的描述。
[0035] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的成像系統(tǒng)色彩信息標(biāo)定方法包括以下步驟：
[0036] S101 :由標(biāo)定色卡的光譜反射比與標(biāo)定光源的光譜強(qiáng)度分布計(jì)算得到其CIEXYZ 三刺激值，并轉(zhuǎn)換至均勻色彩空間CIELAB的坐標(biāo)；
[0037] S102:采用參照成像系統(tǒng)和待標(biāo)定成像系統(tǒng)對(duì)同一成像環(huán)境下同一場(chǎng)景進(jìn)行成 像，獲得數(shù)字圖像色彩信息即數(shù)字驅(qū)動(dòng)值，通過(guò)擬合獲得CIELAB坐標(biāo)與數(shù)字驅(qū)動(dòng)值之間的 映射矩陣；
[0038] S103:對(duì)于待標(biāo)定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下場(chǎng)景獲取的數(shù)字圖像，可采用相應(yīng) 的映射矩陣，將每像素的數(shù)字驅(qū)動(dòng)值預(yù)測(cè)至對(duì)應(yīng)的CIELAB坐標(biāo)，再預(yù)測(cè)至其標(biāo)定后數(shù)字驅(qū) 動(dòng)值，即完成兩成像系統(tǒng)間準(zhǔn)確的色彩信息標(biāo)定。
[0039] 在實(shí)施例中，以佳能?MarkIII單反