一种成像系统色彩信息标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数字图像技术领域，尤其涉及一种成像系统色彩信息标定方法。
【背景技术】
[0002] 图像是人类获取和交换外界信息的主要来源，成像系统则是获取数字图像不可或 缺的硬件设备。成像系统是一种根据几何光学或物理光学的规律将场景亮度分布转换为光 电传感器照度分布的系统，其获取的数字图像可广泛应用于摄影、记录、侦查、遥感测绘等 领域。在某些应用需求中，要求不同成像系统对同一成像环境下同一场景所记录的数字图 像具有相同的色彩信息，即数字驱动值（R，G，B)相同，当这些数字图像传输至任意输出设 备显示时，也会带来视觉上一致的色彩感知量，从而便于数字图像色彩信息在各种设备之 间的准确传递和呈现。
[0003] 然而，不同成像系统由于传感器类型、工作参数设置、光谱响应特性以及成像环境 等方面存在差异，它们对同一成像环境下同一场景获取的成像结果并不相同，导致这些成 像系统最终获取图像的色彩信息存在较大相异，这在一定程度上限制了成像系统在军民领 域的进一步应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种成像系统色彩信息标定方法，旨在解决不同成像系统 由于传感器类型、工作参数设置、光谱响应特性以及成像环境等方面存在差异，对同一成像 环境下同一场景获取的成像结果并不相同，导致成像系统最终获取图像的色彩信息存在较 大相异，一定程度上限制了成像系统在军民领域进一步应用的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种成像系统色彩信息标定方法，所述成像系统色彩信息 标定方法包括：
[0006] 首先由标定色卡的光谱反射比与标定光源的光谱强度分布计算得到CIEXYZ三刺 激值，并转换至均匀色彩空间CIELAB的坐标；
[0007] 然后，采用参照成像系统和待标定成像系统对同一成像环境下同一场景进行成 像，获得数字图像色彩信息即数字驱动值，通过拟合获得CIELAB坐标与数字驱动值之间的 映射矩阵；
[0008] 对于待标定成像系统在任意成像环境下场景获取的数字图像，采用相应的映射矩 阵，将每像素的数字驱动值预测至对应的CIELAB坐标，再预测至标定后数字驱动值，完成 两成像系统间准确的色彩信息标定。
[0009] 进一步，所述成像系统色彩信息标定方法具体包括以下步骤：
[0010] 步骤一、选择标定色卡与标定光源，标定色卡不少于24个色样，根据标定色卡N 个色样的光谱反射比Pi(A)和标定光源的光谱强度分布外/〇，结合CIE1931标准色度 系统的色匹配函数4乂)、孓(/〇、通过下面两个公式计算出标定色卡N个色样在 CIE1931标准色度系统下的CIEXYZ三刺激值（Xi，Yi，Zi);
[0013] 通过
和下式计算出标定光源在CIE1931标准色度系统下 的CIEXYZ三刺激值（Xw，Yw，Zw);
[0014]
[0015] 其中，AA是计算时所采用的光谱采样间隔，取5nm，i为标定色卡N个色样的序 号，i= 1，2,3,…，N;
[0016] 步骤二、将步骤一所获的（Xi，Yi，ZJ和（Xw，Yw，Zw)代入下面两个公式，计算出每个 色样在均匀色彩空间CIELAB的坐标（<,);
[0019] 步骤三、分别采用参照成像系统和待标定成像系统，对标定光源下的N个色样进 行成像，记录获取数字图像的色彩信息，读取每个色样在两个成像系统中对应的数字驱动 值（RSi，GSi，BSi)和（RTi，GTi，BTi);
[0020] 步骤四、对于待标定成像系统，根据步骤二所获的N个色样CIELAB坐标 ()和步骤三所获的N个色样数字驱动值（RTi，GTi，BTi)，采用最小二乘法拟合出下 式中由（RTi，GTi，BTi)预测至（（，<,/()的映射矩阵MT，MT为3X11矩阵；
[0022] 步骤五、对于参照成像系统，根据步骤二所获的N个色样CIELAB坐标 (^, /< )和步骤三所获的N个色样数字驱动值（RSi，GSi，BSi)，采用最小二乘法拟合出由 ( <, <,< )预测至（RSi，GSi，BSi)的映射矩阵HSI，HSI为3X10矩阵；
[0024] 步骤六、对于待标定成像系统在任意成像环境下任一场景获取的数字图像，采用 步骤四所获的映射矩阵吣，通过下式，由每像素的数字驱动值（RT/，GT/，BT/)预测出对应 的CIELAB空间坐标（<'，?'），其中j= 1，2, 3,…，N'，N'是待标定成像系统获取 数字图像的总像素数目；
[0026] 步骤七、对于步骤六所获待标定成像系统每像素的CIELAB空间坐标 uy, 4',€')，采用步骤五所获的映射矩阵HSI，通过下式，预测出每像素对应的标定后数 字驱动值（Rs/，Gs/，Bs/ )，即完成了两个成像系统间的色彩信息标定，使待标定成像系统 在任意成像环境下某场景获取的数字图像具有与参照成像系统一致的数字驱动值；
〇
[0028] 本发明提供的成像系统色彩信息标定方法，实现了不同成像系统间的色彩信息 标定，使它们对同一成像环境下同一场景成像获得的色彩信息一致，即数字驱动值相同； 在以标定色卡光谱反射比与标定光源光谱强度分布信息计算至其CIELAB坐标的环节中， CIELAB均匀色彩空间的选用可以使色彩信息的表征和传递更具通用性；通过映射矩阵建 立CIELAB坐标与数字驱动值之间数学关联的方式，能够更加准确表征不同成像系统获取 的色彩信息。本发明方法实施简单，标定算法准确，适用性强，有利于数字图像色彩信息在 不同设备间的准确传递和呈现。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例提供的成像系统色彩信息标定方法流程图；
[0030] 图2是本发明实施例提供的目标标定参量CIELAB坐标的计算过程；
[0031] 图3是本发明实施例提供的成像系统色彩信息标定方法具体实现流程图。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0033] 本发明通过一定的处理算法对不同成像系统进行图像色彩信息的标定，使它们获 取的数字图像保持一致的数字驱动值（R，G，B)，克服由传感器类型、工作参数设置、光谱响 应特性及成像环境造成的色彩信息差异，保证不同成像系统对同一成像环境下同一场景获 取的数字图像具有一致的色彩信息，这将对成像系统图像质量的优化及其应用领域的扩展 产生显著的推动作用。
[0034] 下面结合附图1-3对本发明的成像系统色彩信息标定过程作详细的描述。
[0035] 如图1所示，本发明实施例的成像系统色彩信息标定方法包括以下步骤：
[0036] S101 :由标定色卡的光谱反射比与标定光源的光谱强度分布计算得到其CIEXYZ 三刺激值，并转换至均匀色彩空间CIELAB的坐标；
[0037] S102:采用参照成像系统和待标定成像系统对同一成像环境下同一场景进行成 像，获得数字图像色彩信息即数字驱动值，通过拟合获得CIELAB坐标与数字驱动值之间的 映射矩阵；
[0038] S103:对于待标定成像系统在任意成像环境下场景获取的数字图像，可采用相应 的映射矩阵，将每像素的数字驱动值预测至对应的CIELAB坐标，再预测至其标定后数字驱 动值，即完成两成像系统间准确的色彩信息标定。
[0039] 在实施例中，以佳能?MarkIII单反