专利名称：一种三维色域边界描述方法
技术领域：
本发明属于图像色彩处理技术领域，涉及一种三维色域边界描述方法。
背景技术：
目前比较常用的三维色域边界描述算法中，Herzog将打印机色域视为一变形的六面体，以对应CIELAB空间中的8个顶点为基础，通过解析12条边以及6个面的变形程度来描述色域变形程度，其对比较规则色域的设备描述较准确，但对于普通设备而言，其色域规则性差。M.Mahy提出一种基于Neugebauer方程的色域解析模型,将η色呈色系统分解成多个η-l色系统，但受模型 限制，对RGB加色法原理的设备不适用。北京理工大学的黄庆梅也将设备色域视为六个曲面为边界面的封闭立体，用Zernike多项式来表示边界曲面。浙江大学王勇博士提出一种TVHOP双变量高阶多项式解析模型用于设备色域边界的计算，描述CRT显示器色域时首先采用GOG模型及边(面)判断准则计算出RGB颜色空间中的色域边界，然后在CIELAB颜色空间中用双变量高阶多项式描述色域边界的每个表面，这些模型在描述色域边界时，用到复杂的解析式，使用并不方便。另外，Raja B.提出使用改进的凸壳算法来描述色域，其通过凸壳算法提取离散样本点中处于边界部分的数值，但由于部分内部点往往被认为边界点，因此计算出的色域边界一般都超过实际色域的10%。MOTovic提出分区最大化算法计算色域，该算法的优点是快速和便利，但经常存在部分分区内找不到边界点，而需要通过插值重新构造，这也在一定程度上引入误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维色域边界描述方法，解决了现有技术中难以实现快速、准确获取RGB或CMY彩色设备色域边界并进行可视化的问题。本发明所采用的技术方案是，一种三维色域边界描述方法，按照以下步骤实施:步骤1、设定电子色靶数据根据用户所需控制的输出及测量时间进行调整，默认设置是R、G、B单通道被均匀划分成9级，即单通道驱动值的离散取值范围是[O 32 64 96 128 160 192 224 255 ]，如果用户设备的驱动信号范围为(Tl，则以上驱动值取值范围为[O 32 64 96 128 160 192224 255] /255，所建立的电子色靶中，色块RGB驱动值按照以上取值范围混合渐变，总共包含9 X 9 X 9=729个色块；步骤2、调整显示器周围的环境设置设定色温为6500K,设定Gamma值；预热后,显示色祀上的所有色块,用分光光度计测量对应的CIELAB值，将每个色块的RGB值及CIELAB值对应存储；步骤3、在RGB颜色空间中，其色域外观是规则的立方体结构，提取设备色域边界时需要从所有样本点中选择出处于立方体外表面的数据，采用步骤I中默认的色靶数据，提取RGB立方体的边界信息，对于所有12条边的离散边界点颜色信息，在三个通道中，其中一个通道颜色值在(Γ255间渐变，而另外两个通道都固定处于O或者255的极值状态，所以提取的12条边上每条边包含9个边界点，对应的RGB值分别为:LI:R=
；G=0 ；B=0,L2:R=
；G=0 ；B=255,L3:R=
；G=255 ；B=0,L4:R=
；G=255 ；B=255,L5:G=
；R=0 ；B=0,L6:G=
；R=0 ；B=255,L7:G=
；R=255 ；B=0,L8:G=
；R=255 ；B=255,L9:B=
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；G=255 ；R=0,L12:B=
；G=255 ；R=255,另外，RGB色域包含6个外接面，这6个外接面中的边界点信息中，都是一个通道值处于极值，另外两个通道值渐变，所以6个外接面中每个外接面均包含有81个边界点，6个外接面的RGB值分别为:Fl:R=0 ；G=
；B=
,F2:R=255 ；G=
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,F4:G=255 ；R=
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,F6:B=255 ；G=
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；步骤4、利用步骤3的数据信息，从所有的特性化建模数据中提取出RGB空间的色域边界离散点，利用每个外接面中的81个边界点，先将每四个相邻的边界点组成一个正方形，再利用每个正方形左上角和右下角两点组成的对角线将其分割成两个三角形，这样RGB立方体的一个外接面总共产生128个三角形；步骤5、描述RGB色域外观针对步骤4对RGB立方体6个外接面分割产生的三角形，对它们进行颜色填充，对每个三角形填充颜色时，根据每个三角形的三个顶点的信息，在RGB空间中进行颜色填充，其颜色值用下式表示:
Ti = (Aj+Bi+C^/S,其中i代表顶点的颜色通道R、G或B，Ti为需要填充的颜色值，A、B、C为三角形的三个顶点，对所有三角形进行封闭填充，得到RGB立方体色域外观；
步骤6、利用步骤4提取出的RGB立方体色域边界点，在步骤2存储的测量数据中进行查找，找出对应的CIELAB值，将这些边界点的离散形式描述到CIELAB空间中，然后按照RGB立方体中的6个外接面、每个外接面中的128个三角形构造顺序，将所有的三角形顶点的RGB值转换成测量获得的CIELAB值，在CIELAB空间中对所有三角形进行封闭贴片，得到色域外观图，即成。本发明的有益效果是:考虑到以上算法的不足，以先查找设备空间色域边界、然后将其转换到色度空间CIELAB中的思路，并且由于RGB或CMY设备的设备空间色域与CIELAB色度空间色域相对应，步骤简便、运算快速，能够精确提取该设备类型的色域边界。
图1为本发明三维色域边界描述方法中的RGB空间中离散边界点；图2为本发明方法 中的RGB色域面的三角形划分；图3为本发明方法中的RGB立方体色域外观；图4为本发明方法中的RGB设备在CIELAB空间色域。
具体实施例方式本发明的三维色域边界描述方法的工作原理是:针对三色彩色设备，以RGB显示器为例，其设备颜色空间为RGB，其标准色度空间选择为CIELAB，首先制作一定数量的电子色块，根据每个色块中的RGB驱动值在显示器中的显示，通过测量记录对应的CIELAB值；由于R、G、B三通道之间是相互独立的，即任何单独一通道的颜色值是无法用另外一个或两个通道代替的，因此可视为其设备颜色空间中对应的色域边界，与CIELAB标准色度空间中的色域边界是对应的。本发明的三维色域边界描述方法，按照以下步骤实施:步骤1、设定电子色靶数据根据用户所需控制的输出及测量时间进行调整，默认设置是R、G、B单通道被均匀划分成9级，即单通道驱动值的离散取值范围是[O 32 64 96 128 160 192 224 255]，如果用户设备的驱动信号范围为(Tl，则以上驱动值取值范围为[O 32 64 96 128 160 192224 255]/255，所建立的电子色靶中，色块RGB驱动值按照以上取值范围混合渐变，总共包含9X9X9=729个色块。步骤2、调整显示器周围的环境设置设定色温为6500K，设定Gamma值时，对于苹果系统为1.8，对于PC为2.2 ;预热30分钟左右，显示色靶上的所有色块，用分光光度计测量对应的CIELAB值，将每个色块的RGB值及CIELAB值对应存储。步骤3、如图1所示，在RGB颜色空间中，从描述所有色块的位置可见，其色域外观是规则的立方体结构，提取设备色域边界时需要从所有样本点中选择出处于立方体外表面的数据，采用步骤I中默认的色靶数据，提取RGB立方体的边界信息，对于所有12条边的离散边界点颜色信息，在三个通道中，其中一个通道颜色值在(Γ255间渐变，而另外两个通道都固定处于O或者255的极值状态，所以提取的12条边上每条边包含9个边界点，对应的RGB值分别为:
LI:R=
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；G=0 ；R=255,Lll:B=
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；G=255 ；R=255,另外，RGB色域包含6个外接面，这6个外接面中的边界点信息中，都是一个通道值处于极值，另外两个通道值渐变，所以6个外接面中每个外接面均包含有81个边界点，6个外接面的RGB值分别为:Fl:R=0 ；G=
；B=
,F2:R=255 ；G=
；B=
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,F4:G=255 ；R=
；B=
,F5:B=0 ；G=
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,F6:B=255 ；G=
；R=
。步骤4、利用步骤3的数据信息，从所有的特性化建模数据中提取出RGB空间的色域边界离散点，利用每个外接面中的81个边界点，采用的连接方式是，先将每四个相邻的边界点组成一个正方形，再利用每个正方形左上角和右下角两点组成的对角线将其分割成两个三角形，这样RGB立方体的一个外接面就产生出128个三角形，参照图2。步骤5、描述RGB色域外观针对步骤4 对RGB立方体6个外接面分割产生的三角形，对它们进行颜色填充，对每个三角形填充颜色时，根据每个三角形的三个顶点的信息，在RGB空间中进行颜色填充，其颜色值采用下式表示:Ti = (Aj+Bi+C^/S,其中i代表顶点的颜色通道R、G或B，Ti为需要填充的颜色值，A、B、C为三角形的三个顶点，对所有三角形进行封闭填充，得到如图3所示的RGB立方体色域外观。步骤6、利用步骤4提取出的RGB立方体色域边界点，在步骤2存储的测量数据中进行查找，找出对应的CIELAB值，将这些边界点的离散形式描述到CIELAB空间中，然后按照RGB立方体中的6个外接面、每个外接面中的128个三角形构造顺序，将所有的三角形顶点的RGB值转换成测量获得的CIELAB值，在CIELAB空间中对所有三角形进行封闭贴片，得到色域外观，见图4，即成。本发明的三维色域边界描述方法，通过提取出该设备在RGB颜色空间中的色域边界点，再利用测量法或者色空间转换算法计算出这些边界点的CIELAB值，然后在CIELAB色空间中进行连接和封闭，获得标准色度空间中的三维连续色域，即成。
权利要求
1.一种三维色域边界描述方法，其特征在于，按照以下步骤实施: 步骤1、设定电子色靶数据 根据用户所需控制的输出及测量时间进行调整，默认设置是R、G、B单通道被均匀划分成9级，即单通道驱动值的离散取值范围是[O 32 64 96 128 160 192 224 255]，如果用户设备的驱动信号范围为(Tl，则以上驱动值取值范围为[O 32 64 96 128 160 192 224255]/255，所建立的电子色靶中，色块RGB驱动值按照以上取值范围混合渐变，总共包含9 X 9 X 9=729 个色块； 步骤2、调整显示器周围的环境设置 设定色温为6500K，设定Gamma值；预热后，显示色靶上的所有色块，用分光光度计测量对应的CIELAB值，将每个色块的RGB值及CIELAB值对应存储； 步骤3、在RGB颜色空间中，其色域外观是规则的立方体结构，提取设备色域边界时需要从所有样本点中选择出处于立方体外表面的数据，采用步骤I中默认的色靶数据，提取RGB立方体的边界信息，对于所有12条边的离散边界点颜色信息，在三个通道中，其中一个通道颜色值在(Γ255间渐变，而另外两个通道都固定处于O或者255的极值状态，所以提取的12条边上每条边包含9个边界点，对应的RGB值分别为:LI:R=
；G=0 ；B=0,L2:R=
；G=0 ；B=255,L3:R=
；G=255 ；B=0,L4:R=
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；G=255 ；R=255, 另外，RGB色域包含6个外接面，这6个外接面中的边界点信息中，都是一个通道值处于极值，另外两个通道值渐变，所以6个外接面中每个外接面均包含有81个边界点，6个外接面的RGB值分别为:Fl:R=0 ；G=
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； 步骤4、利用步骤3的数据信息，从所有的特性化建模数据中提取出RGB空间的色域边界离散点，利用每个外接面中的81个边界点，先将每四个相邻的边界点组成一个正方形，再利用每个正方形左上角和右下角两点组成的对角线将其分割成两个三角形，这样RGB立方体的一个外接面总共产生128个三角形； 步骤5、描述RGB色域外观 针对步骤4对RGB立方体6个外接面分割产生的三角形，对它们进行颜色填充，对每个三角形填充颜色时，根据每个三角形的三个顶点的信息，在RGB空间中进行颜色填充，其颜色值用下式表示: Ti = (AdBJCi)/^ 其中i代表顶点的颜色通道R、G或B，Ti为需要填充的颜色值，A、B、C为三角形的三个顶点，对所有三角形进行封闭填充，得到RGB立方体色域外观； 步骤6、利用步骤4提取出的RGB立方体色域边界点，在步骤2存储的测量数据中进行查找，找出对应的CIELAB值，将这些边界点的离散形式描述到CIELAB空间中，然后按照RGB立方体中的6个外接面、每个外接面中的128个三角形构造顺序，将所有的三角形顶点的RGB值转换成测量获得的CIELAB值，在CIELAB空间中对所有三角形进行封闭贴片，得到色域外观图，即成。
2.根据权利要求1所述的三维色域边界描述方法，其特征在于，所述的步骤2中，设定Gamma值时，对于苹果系统为1.8，对于PC为2.2。
全文摘要
本发明公开了一种三维色域边界描述方法，按照以下步骤实施步骤1、设定电子色靶数据；步骤2、调整显示器周围的环境设置；步骤3、提取设备色域边界时需要从所有样本点中选择出处于立方体外表面的数据，再提取6个外接面的RGB值；步骤4、从所有的特性化建模数据中提取出RGB空间的色域边界离散点，RGB立方体的一个外接面产生128个三角形；步骤5、描述RGB色域外观；步骤6、将所有的三角形顶点的RGB值转换成测量获得的CIELAB值，在CIELAB空间中对所有三角形进行封闭贴片，得到色域外观图，即成。本发明的方法，步骤简便、运算快速，能够精确提取该设备类型的色域边界。
文档编号G09G5/02GK103106888SQ20131001461
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者孙帮勇 申请人:西安理工大学