一種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法。該方法將數(shù)碼相機(jī)拍攝設(shè)置參數(shù)引入作為輸入變量，利用縮放和還原，將實(shí)測(cè)樣本和訓(xùn)練樣本不同參數(shù)設(shè)置建立關(guān)聯(lián)，在訓(xùn)練樣本的尺度上使用多項(xiàng)式模型，將RGB空間轉(zhuǎn)化至XYZ空間，最后還原實(shí)測(cè)樣本的真實(shí)XYZ三刺激值。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法中要求相機(jī)必須固定拍攝參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練和實(shí)測(cè)的缺陷，使得數(shù)碼相機(jī)可以在固定一種拍攝參數(shù)下訓(xùn)練，自由變化拍攝參數(shù)實(shí)際拍攝測(cè)量，為數(shù)碼相機(jī)作為一種成像式測(cè)色儀器提供了便利。
【專利說(shuō)明】—種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顏色管理系統(tǒng)中的基于數(shù)碼相機(jī)成像式獲取顏色三刺激值的方法，尤其是在數(shù)碼相機(jī)的設(shè)置參數(shù)變化的情況下訓(xùn)練和實(shí)際測(cè)量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，相對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)色設(shè)備，使用商用的數(shù)碼相機(jī)作為一種成像式的測(cè)色儀器具有成本低，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因而在定量捕獲場(chǎng)景色度信息的領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。然而相機(jī)的RGB空間是設(shè)備相關(guān)的空間，相同的場(chǎng)景使用不同的相機(jī)會(huì)得到不同的RGB值，因此需要建立相機(jī)RGB空間到CIEXYZ空間的映射關(guān)系，這就是相機(jī)特征化。為保證得到原始相機(jī)捕獲數(shù)據(jù)，一般基于數(shù)碼相機(jī)的Raw文件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0003]ISO規(guī)定的數(shù)碼相機(jī)特征化方法分為兩種:基于光譜法和基于目標(biāo)樣本法?；诠庾V法雖然精度較高，但需要使用專業(yè)設(shè)備如單色儀，搭建和調(diào)試系統(tǒng)比較復(fù)雜，而基于目標(biāo)樣本法由于其實(shí)驗(yàn)環(huán)境易于構(gòu)建，得到廣泛的應(yīng)用。目前研究的基于目標(biāo)樣本的相機(jī)特征化方法有三維查找表法、多項(xiàng)式法等。其中多項(xiàng)式特征化法具有項(xiàng)數(shù)可擴(kuò)展，方法簡(jiǎn)單易于使用，精度高等特點(diǎn)在相機(jī)特征化中優(yōu)勢(shì)明顯。
[0004]基于目前的目標(biāo)樣本特征化方法將相機(jī)應(yīng)用于場(chǎng)景顏色三刺激值時(shí)存在局限:相機(jī)是一個(gè)多個(gè)參數(shù)可以調(diào)節(jié)的成像式設(shè)備，主要影響Raw文件的可控參數(shù)有:IS0感光度、快門時(shí)間、光圈數(shù)、焦距(若使用變焦鏡頭)。但傳統(tǒng)的特征化方法沒(méi)有將這些因素考慮在模型中，因此相機(jī)在訓(xùn)練和測(cè)試時(shí)，相機(jī)的參數(shù)必須保持固定，不可變動(dòng)。一旦測(cè)試場(chǎng)景需要相機(jī)改變參數(shù)，相機(jī)需要重新在訓(xùn)練環(huán)境中以改變后的參數(shù)訓(xùn)練模型，這大大限制了傳統(tǒng)特征化方法的使用，為實(shí)際使用帶來(lái)了不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有相機(jī)測(cè)色方法訓(xùn)練和實(shí)測(cè)時(shí)相機(jī)參數(shù)必須固定的缺陷，本發(fā)明提供一種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法，該方法包括以下步驟:
[0007](I)對(duì)數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行特征化訓(xùn)練:獲得訓(xùn)練樣本均勻性校正后的RGB值和XYZ值，以及變換系數(shù)矩陣M，記錄訓(xùn)練時(shí)的相機(jī)拍攝參數(shù)；具體包括以下子步驟:
[0008](1.1)拍攝訓(xùn)練樣本:選擇顏色信息豐富的標(biāo)準(zhǔn)色卡作為訓(xùn)練樣本，在光譜穩(wěn)定的光源照明條件下，設(shè)置相機(jī)拍攝參數(shù):IS0感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含訓(xùn)練樣本，且曝光正確；同時(shí)設(shè)置相機(jī)儲(chǔ)存參數(shù)，使得輸出圖像包含Raw文件格式；拍攝獲取色卡照片，得到色卡色塊的RGB值；移除色卡，用一張均勻灰卡放置于色卡位置再次拍攝得到灰卡照片用于均勻性校正；均勻性校正后的色卡RGB值記為RSi，Gsi, Bsi,角標(biāo)Si表示第i個(gè)訓(xùn)練樣本；通過(guò)下式將RGBsi從RGB空間轉(zhuǎn)換到rg空間，記為rSi，gSi:

【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)碼相機(jī)參數(shù)可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)對(duì)數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行特征化訓(xùn)練:獲得訓(xùn)練樣本均勻性校正后的RGB值和XYZ值，以及變換系數(shù)矩陣M，記錄訓(xùn)練時(shí)的相機(jī)拍攝參數(shù)；具體包括以下子步驟: (1.D拍攝訓(xùn)練樣本:選擇顏色信息豐富的標(biāo)準(zhǔn)色卡作為訓(xùn)練樣本，在光譜穩(wěn)定的光源照明條件下，設(shè)置相機(jī)拍攝參數(shù)=ISO感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含訓(xùn)練樣本，且曝光正確；同時(shí)設(shè)置相機(jī)儲(chǔ)存參數(shù)，使得輸出圖像包含Raw文件格式；拍攝獲取色卡照片，得到色卡色塊的RGB值；移除色卡，用一張均勻灰卡放置于色卡位置再次拍攝得到灰卡照片用于均勻性校正；均勻性校正后的色卡RGB值記為RSi，Gsi, Bsi,角標(biāo)Si表示第i個(gè)訓(xùn)練樣本；通過(guò)下式將RGBsi從RGB空間轉(zhuǎn)換到rg空間，記為rSi，gSi: r _ Rs'gGs,
''+Gsi+Bsi } Ssi Rsi+G&1+Bsi (1.2)獲取訓(xùn)練樣本的色度值，使用分光光度計(jì)測(cè)得色卡和灰卡的光譜反射比Rsi和R-y，使用分光輻射度計(jì)測(cè)得灰卡在步驟1.1中所在位置的光譜功率分布L-y，計(jì)算得到此光源照明條件下色卡的CIE三刺激值XYZ，記為XSi，Ysi, Zsi,角標(biāo)Si表示第i個(gè)訓(xùn)練樣本；(1.3)由下式得到最小二乘的訓(xùn)練樣本RGB值到XYZ值的變換系數(shù)矩陣M:
M = (RtR) ^RtH 式中，R為可以拓展項(xiàng)數(shù)的RSi，Gsi, Bsi多項(xiàng)式矩陣，矩陣大小為m*n，m為多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)，η為訓(xùn)練樣本的色塊個(gè)數(shù)；Η為色卡的三刺激值構(gòu)成的XYZ矩陣，大小為3*η ;變換系數(shù)矩陣M大小為3*m ； (2)將數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用于實(shí)際的成像式測(cè)色:由拍攝到的待測(cè)色物體的照片RGB值和拍攝時(shí)的拍攝參數(shù)，計(jì)算得到待測(cè)物體的顏色三刺激值XYZ ;具體包括以下子步驟: (2.1)在實(shí)際成像式測(cè)色應(yīng)用中，獲取待測(cè)試物體的圖像，重新設(shè)置相機(jī)拍攝參數(shù):ISO感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含測(cè)試物體，且曝光正確；同時(shí)設(shè)置相機(jī)儲(chǔ)存參數(shù)，使得輸出圖像包含Raw文件格式；對(duì)于測(cè)試圖像中任一待測(cè)點(diǎn)RGB值，記為RGB?，角標(biāo)Tj表示第j個(gè)測(cè)試點(diǎn)，將RGBw從RGB空間轉(zhuǎn)換到rg空間，記為rgTj ； (2.2)縮放測(cè)試點(diǎn)的RGB值:在rg空間上，尋找與rgTj距離最近的訓(xùn)練樣本，記為rgSi,，縮放比例因子si計(jì)算如下式:
_ RSi’ + (jS./.+ ^S/'
Rjj + Gjj + Bjj 然后對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行縮放:K =Wlp，其中X = R，G，B, 表示測(cè)試點(diǎn)縮放后的RGB值； (2.3)計(jì)算由測(cè)試點(diǎn)縮放的XYZ值構(gòu)成的矩陣//,由多項(xiàng)式變換系數(shù)矩陣計(jì)算Ir: = MR)' ； R、,為步驟2.2測(cè)試點(diǎn)縮放后的RGB值構(gòu)成的多項(xiàng)式矩陣； (2.4)將步驟2.3測(cè)試點(diǎn)縮放的XYZ值還原，得到待測(cè)點(diǎn)的顏色三刺激值Ητ，計(jì)算如下式:

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si NsTtSt 式中NT，Tt, St表示拍攝測(cè)試圖像的光圈數(shù)、曝光時(shí)間和ISO感光度，Ns, Ts, Ss表示拍攝訓(xùn)練樣本的光圈數(shù)、曝光時(shí)間和ISO感光度。
【文檔編號(hào)】H04N17/02GK104168475SQ201410403603
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】徐海松, 方競(jìng)宇, 汪哲弘, 吳曉玟 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)