一種數碼相機參數可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法
【專利摘要】本發明公開了一種數碼相機參數可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法。該方法將數碼相機拍攝設置參數引入作為輸入變量，利用縮放和還原，將實測樣本和訓練樣本不同參數設置建立關聯，在訓練樣本的尺度上使用多項式模型，將RGB空間轉化至XYZ空間，最后還原實測樣本的真實XYZ三刺激值。本發明克服了傳統方法中要求相機必須固定拍攝參數進行訓練和實測的缺陷，使得數碼相機可以在固定一種拍攝參數下訓練，自由變化拍攝參數實際拍攝測量，為數碼相機作為一種成像式測色儀器提供了便利。
【專利說明】—種數碼相機參數可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及顏色管理系統中的基于數碼相機成像式獲取顏色三刺激值的方法，尤其是在數碼相機的設置參數變化的情況下訓練和實際測量的方法。
【背景技術】
[0002]目前，相對傳統的測色設備，使用商用的數碼相機作為一種成像式的測色儀器具有成本低，操作簡便等優點，因而在定量捕獲場景色度信息的領域得到了越來越多的應用。然而相機的RGB空間是設備相關的空間，相同的場景使用不同的相機會得到不同的RGB值，因此需要建立相機RGB空間到CIEXYZ空間的映射關系，這就是相機特征化。為保證得到原始相機捕獲數據，一般基于數碼相機的Raw文件進行數據處理。
[0003]ISO規定的數碼相機特征化方法分為兩種:基于光譜法和基于目標樣本法。基于光譜法雖然精度較高，但需要使用專業設備如單色儀，搭建和調試系統比較復雜，而基于目標樣本法由于其實驗環境易于構建，得到廣泛的應用。目前研究的基于目標樣本的相機特征化方法有三維查找表法、多項式法等。其中多項式特征化法具有項數可擴展，方法簡單易于使用，精度高等特點在相機特征化中優勢明顯。
[0004]基于目前的目標樣本特征化方法將相機應用于場景顏色三刺激值時存在局限:相機是一個多個參數可以調節的成像式設備，主要影響Raw文件的可控參數有:IS0感光度、快門時間、光圈數、焦距(若使用變焦鏡頭)。但傳統的特征化方法沒有將這些因素考慮在模型中，因此相機在訓練和測試時，相機的參數必須保持固定，不可變動。一旦測試場景需要相機改變參數，相機需要重新在訓練環境中以改變后的參數訓練模型，這大大限制了傳統特征化方法的使用，為實際使用帶來了不便。
【發明內容】
[0005]為了克服現有相機測色方法訓練和實測時相機參數必須固定的缺陷，本發明提供一種數碼相機參數可變的成像式獲取顏色三刺激值的方法。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種數碼相機參數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)對數碼相機進行特征化訓練:獲得訓練樣本均勻性校正后的RGB值和XYZ值，以及變換系數矩陣M，記錄訓練時的相機拍攝參數；具體包括以下子步驟:
[0008](1.1)拍攝訓練樣本:選擇顏色信息豐富的標準色卡作為訓練樣本，在光譜穩定的光源照明條件下，設置相機拍攝參數:IS0感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含訓練樣本，且曝光正確；同時設置相機儲存參數，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Si表示第i個訓練樣本；通過下式將RGBsi從RGB空間轉換到rg空間，記為rSi，gSi:
【權利要求】
1.一種數碼相機參數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)對數碼相機進行特征化訓練:獲得訓練樣本均勻性校正后的RGB值和XYZ值，以及變換系數矩陣M，記錄訓練時的相機拍攝參數；具體包括以下子步驟: (1.D拍攝訓練樣本:選擇顏色信息豐富的標準色卡作為訓練樣本，在光譜穩定的光源照明條件下，設置相機拍攝參數=ISO感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含訓練樣本，且曝光正確；同時設置相機儲存參數，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Si表示第i個訓練樣本；通過下式將RGBsi從RGB空間轉換到rg空間，記為rSi，gSi: r _ Rs'gGs,
''+Gsi+Bsi } Ssi Rsi+G&1+Bsi (1.2)獲取訓練樣本的色度值，使用分光光度計測得色卡和灰卡的光譜反射比Rsi和R-y，使用分光輻射度計測得灰卡在步驟1.1中所在位置的光譜功率分布L-y，計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Si表示第i個訓練樣本；(1.3)由下式得到最小二乘的訓練樣本RGB值到XYZ值的變換系數矩陣M:
M = (RtR) ^RtH 式中，R為可以拓展項數的RSi，Gsi, Bsi多項式矩陣，矩陣大小為m*n，m為多項式項數，η為訓練樣本的色塊個數；Η為色卡的三刺激值構成的XYZ矩陣，大小為3*η ;變換系數矩陣M大小為3*m ； (2)將數碼相機應用于實際的成像式測色:由拍攝到的待測色物體的照片RGB值和拍攝時的拍攝參數，計算得到待測物體的顏色三刺激值XYZ ;具體包括以下子步驟: (2.1)在實際成像式測色應用中，獲取待測試物體的圖像，重新設置相機拍攝參數:ISO感光度、光圈、快門、焦距，使得拍攝圖像包含測試物體，且曝光正確；同時設置相機儲存參數，使得輸出圖像包含Raw文件格式；對于測試圖像中任一待測點RGB值，記為RGB?，角標Tj表示第j個測試點，將RGBw從RGB空間轉換到rg空間，記為rgTj ； (2.2)縮放測試點的RGB值:在rg空間上，尋找與rgTj距離最近的訓練樣本，記為rgSi,，縮放比例因子si計算如下式:
_ RSi’ + (jS./.+ ^S/'
Rjj + Gjj + Bjj 然后對測試點進行縮放:K =Wlp，其中X = R，G，B, 表示測試點縮放后的RGB值； (2.3)計算由測試點縮放的XYZ值構成的矩陣//,由多項式變換系數矩陣計算Ir: = MR)' ； R、,為步驟2.2測試點縮放后的RGB值構成的多項式矩陣； (2.4)將步驟2.3測試點縮放的XYZ值還原，得到待測點的顏色三刺激值Ητ，計算如下式:
丨丨、丨
si NsTtSt 式中NT，Tt, St表示拍攝測試圖像的光圈數、曝光時間和ISO感光度，Ns, Ts, Ss表示拍攝訓練樣本的光圈數、曝光時間和ISO感光度。
【文檔編號】H04N17/02GK104168475SQ201410403603
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】徐海松, 方競宇, 汪哲弘, 吳曉玟 申請人:浙江大學