專利名稱：一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法
技術領域：
本發明屬于印刷色彩管理技術領域，涉及一種色彩空間轉換的方法，具 體涉及一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法。
背景技術：
近幾年提出的色彩空間轉換方法有紐介堡方程法、多元回歸法、查找 表與插值法、神經網絡法等。這些方法都是基于經典數學的確定性特征產生 的。紐介堡方程法只需用很少的測量即可完成轉換關系的建立，但其沒有考 慮光線在紙中的散射和滲入等因素，難以滿足高精度的要求。多項式回歸法 是根據三刺激值的可加性原理，通過建立適當的回歸模型，根據輸入/輸出的 數據來確定該模型中的參數，實現色彩空間的變換計算，但由于不同設備的 模型差異很大，轉換關系非線性度高，模型通常都較為復雜，并有一定的假 設條件，所以多項式回歸模型法的通用性較差，轉換誤差往往不夠理想。査 找表與插值的方法是利用一系列色塊值建立一個多維查找表，再利用插值技 術可得到任意色值，這種方法需要測量許多色塊，對于三維查找表，其方法 己經發展得很成熟，只是査找表的數據選擇是一個難題，若空間過大，增加 了彩色匹配算法的空間和時間復雜性，匹配速度慢，若選得過小，則將不足 以反映和表示原有色彩空間的本質特征。人工神經網絡法是把系統假定為一 個黑箱，由輸入/輸出關系得到參數，不能保證在整個色域內有較高的精度。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法，解決了現 有方法存在的精度低、模型復雜、色彩采樣數量多和計算速度慢的問題，步 驟簡單且數據的轉化精度高。
本發明所采用的技術方案是， 一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法， 具體按照以下步驟實施
步驟l:調節輸入、輸出設備，保證設備正常使用；
步驟2:根據需要變換的顏色空間，選擇輸入顏色空間的采樣點，采集 采樣點的建模數據；
步驟3:根據步驟2得到的建模數據，劃分輸入、輸出顏色空間模糊子 集，并選擇模糊子集隸屬度函數，同時建立模糊控制規則，每條模糊控制規 則對應有一個模糊蘊含關系，所有模糊控制規則對應的模糊蘊含關系的并， 為系統總的模糊蘊含關系；
步驟4:對步驟3得到的系統總的模糊蘊含關系進行清晰化處理，得到
輸出值，即完成了色彩的空間轉換。
本發明的基于模糊理論的色彩空間轉換方法，采用人工智能的模糊集合 理論和模糊邏輯推理，從而完成色彩空間的轉換，步驟簡單且數據的轉化精 度高。
圖1是采用本發明方法進行實施例中的色彩空間轉換時顏色空間量R論 域的模糊子集的劃分圖2是采用本發明方法進行實施例中的色彩空間轉換時輸出量LH侖域 的模糊子集的劃分圖；圖3是采用本發明方法進行實施例中的色彩空間轉換時色度值a"直的 模糊子集論域分布圖4是采用本發明方法進行實施例中的色彩空間轉換時顏色轉換模糊模 型輸出量曲面觀測窗圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
本發明色彩空間轉換方法采用人工智能的模糊集合理論和模糊邏輯推 理，進行不同顏色空間的數值變換。本發明方法按照以下步驟實施，
步驟l:調節輸入、輸出設備，保證設備正常使用。
步驟2:根據需要變換的顏色空間，選擇輸入顏色空間的采樣點，采集 采樣點的建模數據。
步驟3:根據步驟2得到的建模數據，劃分輸入、輸出顏色空間模糊子 集，每一個輸入分量的采樣點作為一個輸入模糊子集，輸出分量的模糊子集 劃分時，確定步距后等間距劃分整個輸出參數的分量。并根據該建模數據， 選擇模糊子集隸屬度函數，隸屬度函數選取三角形函數、鐘形函數、高斯型
函數或梯形函數中的一種。同時，建立模糊控制規則，該規則采用ifthen語 句來表述，例如三輸入三輸出系統，輸入以Xu、 X2i、 X3i表示，輸出用 Y1;、 Y2i、 Y3i來表示，i表示樣本數，則其模糊控制規則表示為ifXuandX2i and X3i then Yu and Y2i and Y3i 。每條模糊控制規則對應有一個模糊蘊含關 系，所有模糊控制規則對應的模糊蘊含關系的并，為系統總的模糊蘊含關系。 步驟4:對步驟3得到的系統總的模糊蘊含關系進行清晰化處理，采用 面積平分法(bisector)、面積中心法(centroid)或最大隸屬度法(maximum)， 得到輸出值。顏色是通過眼、腦和我們的生活經驗所產生的一種對光的視覺效應，因 此，顏色從本質上講是一個相當主觀的量。人們對顏色的表述有諸如深紅、 淺紅、橘紅、粉紅、深綠、翠綠等概念，這些顏色的傳統的表述方法，本身 具有模糊性，不同的人對這些概念的感受是不同的。同時，為了表述顏色， 人類還定義了不同的顏色空間，不同的顏色空間有不同的特征，顏色空間轉 換之間表現出高度的非線性和復雜性。人工智能方法中模糊控制理論對于解 決模糊性與復雜性、非線性的問題具有很強的優勢，符合色彩空間轉換模型 的特征，可以獲得準確的顏色空間轉換輸出，這種方法比基于經典數學的確 定性特征產生的顏色轉換方法更具有合理性。色彩轉換模糊控制模型采用自 然語言表述，通過模糊集合論和模糊推理理論轉化成數學函數，很容易通過 計算機軟件實施控制。 實施例
以RGB顏色空間轉換到C正LVb^顏色空間為例，利用Matlab模糊控 制工具箱，具體說明本發明基于模糊理論的色彩空間轉換方法。
步驟1:調節輸入設備顯示器、輸出設備打印機。采用Adobe Gamma 軟件調節顯示器的Gamma值、黑白場值、亮度值等參數，使顯示器正常顯 示。測試打印機，使其正常打印。
步驟2:通過CorelDRAW軟件制作色靶文件，R、 G、 B空間的取值范 圍為0 255，將R、 G、 B三個空間分別等分成4個子空間，其等分點為0， 64， 128， 192， 255，對于RGB三個坐標軸而言，采樣點總數為5x5x5=125 個，打印輸出，采用分光光度計測量打印色塊l/aW直，獲得色彩空間RGB
和lY^建模數據。
步驟3:利用Matlab軟件，調用其模糊控制工具箱，新建一個三輸入三輸出的模糊控制器，三個輸入分量分別為顏色的R、 G、 B分量，輸出分量 為顏色的L*、 a*、 C分量，以步驟2中RGB每個顏色分量的5個等分點， 分別選定作為每個分量的模糊子集。模糊子集的隸屬度函數選取為三角形函 數，對R分量而言，其模糊子集的分布情況如圖l所示，可以看出5個模糊 子集R1、 R2、 R3、 R4、 R5將整個R空間分開，當R值為0時，0屬于模 糊子集R1的隸屬度為1，而64屬于模糊子集R1的隸屬度為0，同時64屬 于模糊子集R2的隸屬度為1，依此類推，不同的R值同時屬于2個不同的 模糊子集，具有不同的隸屬度。G與B分量的模糊子集分布與R分量相同。 對于輸出分量i;和a'分量模糊子集的劃分如圖2和圖3所示。圖2中當L 值為5時，L值屬于模糊子集L2的隸屬度為1，屬于模糊子集L1的隸屬度 為0，依此類推，L值域內的其它值，同時屬于2個不同的模糊子集，具有 2個不同的隸屬度；圖3中當a值為10時，a值屬于模糊子集al2的隸屬度 為l，屬于模糊子集all的隸屬度為0，依此類推，a值域內的其它值，同時 屬于2個不同的模糊子集，具有2個不同的隸屬度。t^分量的劃分與a'分量 相同。同時，建立模糊控制規則，表示為ifRi and Gj andBjthenLj and a; and bi(i=l，2,3，……125)， 4個子空間，125個采樣點，其規則共125條。每條模 糊控制規則對應有一個模糊蘊含關系，125個模糊蘊含關系的并，就構成系 統總的模糊蘊含關系。
步驟4:對上步得到的總的模糊蘊含關系用面積中心法進行清晰化處理， 得到乙*3*13*顏色空間的輸出值，完成RGB顏色空間到CIE L^^顏色空間 的轉換，其輸出情況如圖4所示。可以看出，模型輸出曲面平滑，說明輸出 數據轉換效果較好。以(3正19761/^化*色差公式檢測模型轉化精度，檢測色 塊測量值與輸出值之間的平均色差為4.32，其中最大色差為7.21。本發明的基于模糊理論的色彩空間轉換方法，采用人工智能的模糊集合
理論和模糊邏輯推理，從而完成色彩空間的轉換，步驟簡單且數據的轉化精
許^T /又間。
權利要求
1. 一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施步驟1調節輸入、輸出設備，保證設備正常使用；步驟2根據需要變換的顏色空間，選擇輸入顏色空間的采樣點，采集采樣點的建模數據；步驟3根據步驟2得到的建模數據，劃分輸入、輸出顏色空間模糊子集，并選擇模糊子集隸屬度函數，同時建立模糊控制規則，每條模糊控制規則對應有一個模糊蘊含關系，所有模糊控制規則對應的模糊蘊含關系的并，為系統總的模糊蘊含關系；步驟4對步驟3得到的系統總的模糊蘊含關系進行清晰化處理，得到輸出值，即完成了色彩的空間轉換。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，輸入顏色 空間的采樣點選擇覆蓋整個顏色空間的點。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，劃分輸入、 輸出顏色空間模糊子集，具體實施為每一個輸入分量的采樣點作為一個輸入模糊子集，輸出分量的模糊子集劃分時，確定步距后等間距劃分整個輸出 參數的分量。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中的模糊子集 的隸屬度函數選取三角形函數、鐘形函數、高'斯型函數或梯形函數中的一種。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中的模糊控制 規則采用ifthen語句來表述，輸入以Xu、 X2i、 X3i……Xmi表示，輸出用YH、 Y2i、 Y3i……Yni來表示，其中m、 n為自然數，i表示樣本數，則其模糊控制規貝據示為if X,i and X2i and X3i and......Xmi then and Y2jand Y3i and......Yni。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中的清晰化處 理選取面積平分法、面積中心法或最大隸屬度法中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種基于模糊理論的色彩空間轉換方法，該方法按照以下步驟實施，調節輸入、輸出設備，保證設備正常使用；根據需要變換的顏色空間，選擇采樣點，采集采樣點的建模數據；劃分輸入、輸出顏色空間模糊子集，并選擇模糊子集隸屬度函數，同時建立模糊控制規則，每條模糊控制規則對應有一個模糊蘊含關系，所有模糊控制規則對應的模糊蘊含關系的并，為系統總的模糊蘊含關系；對系統總的模糊蘊含關系進行清晰化處理，得到輸出值。本發明的基于模糊理論的色彩空間轉換方法，采用人工智能的模糊集合理論和模糊邏輯推理，從而完成色彩空間的轉換，步驟簡單且數據的轉化精度高。
文檔編號H04N1/60GK101442602SQ20081023656
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者劉國棟, 曼 張, 川 智, 楊保宏, 梁巧萍, 毅 石 申請人:陜西科技大學