色域邊界描述方法
【專利摘要】本發明提供一種色域邊界描述方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，利用球面坐標系表示待描述色域；步驟2，將CIELAB標準顏色空間劃分為多個分區；步驟3，查找各個分區的最外圍顏色樣本點GBD點；步驟4，計算待映射顏色點P點的球坐標值；步驟5，計算各GBD點在ψ面上的投影點；步驟6，計算各GBD點在ψ面上的方向角；步驟7，調整各GBD點的方向角和色相角；步驟8，將GBD點總集劃分為4個子集；步驟9，在4個子集內分別計算三角形插值的候選GBD點；步驟10，根據最小γ值的GBD點和P點的球坐標值構件顏色點；步驟11，選擇3個滿足三角形插值的候選GBD點；步驟12，通過三角形插值計算P點對應的色域邊界點P*；步驟13，計算其他待映射顏色點對應的色域邊界點。
【專利說明】色域邊界描述方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及計算機圖像處理及色彩管理領域，具體涉及一種彩色圖像及其顯示設 備和輸出設備的色域邊界描述方法。
【背景技術】
[0002] 色彩管理是保證色彩信息在跨媒介傳輸時準確再現的一種技術，其核心是在色彩 正確可視化的前提下實現不同顏色空間的匹配，即色域映射。色域映射實施的前提則是色 域邊界的準確提取與描述。
[0003] M. Mahy提出一種基于鈕階堡方程的分區色域描述模型，模型將η色輸出設備色域 分解成若干個含η-1個基色的分部，對這些分部逐個描述進而完成總體色域的描述，但該 方法僅適用于打印輸出設備。Raja Β.提出一種基于改進凸殼算法的色域描述方法，該方 法首先在待描述色域內進行采樣，然后使用凸殼算法提取采樣點集中處于色域邊界的樣本 點，但由于該算法往往將部分色域內部采樣點錯判為色域邊界點，因此計算出的色域邊界 與實際色域存在一定的偏差。J.Morovic提出了分區最大邊界描述法，將色域邊界的描述分 為色域邊界描述器的計算與線色域邊界的計算兩步，但該算法在具體實施過程中需要對數 據進行兩次插值，一是對不存在采樣點的色域分區通過插值得到對應分區的邊界點數據， 二是通過插值得到相應的線色域邊界點，此外該算法在求解線色域邊界時還需要對插值得 到的線色域邊界點再進行一次擬合，過多的插值與擬合計算在一定程度上引入了誤差，影 響了色域邊界描述的準確度。
【發明內容】
[0004] 本發明是針對上述問題進行的，目的在于提供一種色域邊界描述方法，實現在色 域映射過程中對彩色圖像及其顯示和輸出設備的色域邊界的準確描述。
[0005] 本發明為實現上述目的，采用了以下的技術方案：
[0006] 本發明提供一種色域邊界描述方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，在待描述色域內對顏色樣本點進行顏色采樣，獲得色域顏色樣本集，將該 色域顏色樣本集中的顏色樣本值轉換到CIELAB標準顏色空間，并通過下列公式計算每個 顏色樣本點的球面坐標值：
[0008]
【權利要求】
1. 一種色域邊界描述方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，在待描述色域內對顏色樣本點進行顏色采樣，獲得色域顏色樣本集，將該色域 顏色樣本集中的顏色樣本值轉換到CIELAB標準顏色空間，并通過下列公式計算每個所述 顏色樣本點的球面坐標值：
式1 式中，（L，a，b)是所述顏色樣本點對應的CIELAB顏色值，（LE，a，b)是球坐標系原點E 對應的CIELAB顏色值，（Υ，α，Θ )是所述顏色樣本點的球面坐標系值，γ是所述顏色樣本 點到球坐標系原點Ε的距離，α是色相角，在〇?360°范圍內，Θ是色相角為α時的平 面內角度，在-90°?90°范圍內； 步驟2,采用球坐標表示CIELAB標準顏色空間，通過對球坐標系中α和Θ值的均勻劃 分將CIELAB標準顏色空間劃分為多個分區； 步驟3,在所述步驟1所得的所述色域顏色樣本集中分別查找所述步驟2所得的各個所 述分區中的最外圍顏色樣本點，該最外圍顏色樣本點具有最大的Y值，將各個所述分區的 所述最外圍顏色樣本點作為相應的所述分區的色域邊界點GBD點，對于不包含所述顏色樣 本點的所述分區不作處理； 步驟4,將一個待映射顏色點記為P點，計算該P點對應的CIELAB顏色值，記為 (^，叫，、），通過所述式1計算所述P點的球面坐標值，記為（Yi，ai，θ); 步驟5,將所述P點的a i值所確定的色相面記為a i面，將與該a i面相隔180°的色 相面記為a i'面，將所述a i面和所述α /面共同組成的球坐標面記為ψ面，采用該ψ 面將球坐標系切成兩個相等的部分，將所述步驟3得到的各個所述GBD點投影到所述Ψ面 上，得到對應的投影點GBD'點，將所述GBD'點的CIELAB顏色值記為〇；，3'，13'），采用下列 等式計算所述GBD'點在所述Ψ面上的彩度值 ：
式2 式中，C是所述GBD'點在所述Ψ面上的彩度值，（a'，b'）是所述GBD'點的CIELAB色 度值； 步驟6,在所述Ψ面上以球坐標系原點E點為原點，以所述C為橫坐標，以所述L為縱 坐標建立直角坐標系，記為C-L坐標系，并在該C-L坐標系內計算各個所述GBD點在所述Ψ 面上的方向角β，計算公式如下：β = tanKL'-Le)/C) 式3 式中，L'是各個所述GBD'點的CIELAB亮度值，LE是所述C-L坐標系原點的CIELAB亮 度值，β在0?360°范圍內； 步驟7,根據所述式2和所述式3計算所述Ρ點在所述Ψ面上的方向角β ,，并以該β i 和所述步驟4計算得到的所述色相角α,為基準，對各個所述GBD點的所述方向角β值及 色相角α值進行如下調整：
式4 式中，α、β分別表示各個所述GBD點的色相角與所述Ψ面上的方向角，α ρ β ,分別 是所述P點的色相角與所述Ψ面上的方向角，α '、β '分別是調整后的所述GBD點的色相 角與所述Ψ面上的方向角； 步驟8,根據所述α '、β '值，將所有的所述GBD點總集劃分為四個子集，分別記為子集 1、子集2、子集3以及子集4,使所述子集1所包含的GBD點的α'和β'值均在〇?180° 之間，所述子集2所包含的GBD點的α '值在〇?180°之間而β '值在180°?360°之 間，所述子集3所包含的GBD點的α'值在180°?360°之間而β'值在0?180°之間， 所述子集4所包含的α '和β '值均在180°?360°之間； 步驟9,在所述步驟8所得的四個所述子集中分別計算各個所述GBD點與所述Ρ點的球 坐標差Λ α和Λ Θ，并選取具有最小（Λ α + Λ Θ )/2值的GBD點作為三角形插值的候選分 區色域邊界點，共得到四個候選分區色域邊界點，所述△ α和△ Θ的計算公式如下：
式5 式中，α、Θ是各個所述GBD點的球坐標值，α ρ Θ i是所述Ρ點的球坐標值； 步驟10,將所述步驟9所得的四個所述候選分區色域邊界點中γ最小的記為Ymin，以 YMi/2和所述P點的a i和Θ i值作為球坐標值構建顏色點，記為P'點，則該P'點位于所 述待描述的色域內，且所述P'點、所述P點以及球坐標系原點E三點共線； 步驟11，按照如下公式判斷任意三個所述候選分區色域邊界點是否滿足三角形插值：
式6 式中，Q、t^、L2、a2、b2、L3、a 3、b3分別是參與判斷的三個所述候選分區色域邊界點 的CIELAB顏色值，L/、a/、b/是所述步驟10得到的所述P'點的CIELAB顏色值，LE、aE、 %是球坐標系原點E點的CIELAB顏色值，λ、μ、v是所述式6計算出的判斷系數，當 λ彡0, μ彡0, ν彡〇,且λ + μ + V彡1時，所述Ρ'點位于球坐標系原點Ε點和所選的三 個所述候選分區色域邊界點所構成的四面體內，即Ε、Ρ'兩點連線與三個所述候選分區色 域邊界點所構成的空間三角形相交于一點，該交點即為所述待映射顏色點Ρ點所對應的色 域邊界點Ρ%此時所選的三個所述候選分區色域邊界點符合三角形插值的要求； 步驟12,根據所述步驟11中選取的三個所述候選分區色域邊界點和所述Ρ'點的 CIELAB顏色值，通過三角形插值得到所述Ρ點所對應的色域邊界點Ρ%插值過程如下：
所述式7中，ΙΛ a' b#為所述待映射顏色點P點所對應的色域邊界點P#的CIELAB顏 色值； 步驟13,重復所述步驟4?12,計算其他所有的待映射顏色點所對應的色域邊界點的 CIELAB顏色值。
【文檔編號】G09G5/02GK104112081SQ201410371181
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】葉程, 劉真, 吳明光, 張建青, 吳光遠, 白韜韜, 劉攀, 于海琦 申請人:上海理工大學