视觉无损的动态cmyk图像转换方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种图像处理领域的技术，具体是一种将属于RGB、CIELAB等颜 色空间的图片以视觉无损方式转换到动态CMYK图像中K值的方法及系统。
【背景技术】
[0002] CMYK又称为印刷色彩模式，即打印机等硬件所使用的标准图像格式。它与RGB相 比有一个很大的不同：RGB模式是一种发光的色彩模式，在光线昏暗的地方仍然能够看到 屏幕上的内容；CMYK是一种依靠反光的色彩模式，它需要有外界光源才能通过反光为人眼 所看见。例如我们在黑暗的地方时无法看见报纸上的内容的，因为报纸打印时采用的就是 CMYK颜色空间。
[0003] 由RGB、CIELAB等颜色空间到CMYK颜色空间的转换并不是唯一的，且要受制于硬 件自身的限制，所以现行的方法是使用硬件配套的ICCprofile中的转换表进行静态转换。 然而，静态转换的性能较差，在诸如节省墨水、平均墨水的使用等方面表现都不甚理想。
[0004] 对于RGB颜色空间中的某一个给定颜色，其对应了CMYK颜色空间中的多种颜色， 这多种颜色的区别主要体现在K通道的值不同。对于CMYK颜色空间，K用来表示C、M、Y三 个颜色通道混合后的结果，因此可以减少C、M、Y通道的部分值并增加K颜色通道的值（反 之亦然）来生成RGB颜色空间中相同的颜色。然而，K颜色通道代表着黑色，该颜色通道的 值越大，则画面中像素会越接近于一个黑色的点，若K颜色通道的值过大，即使对应的RGB 颜色空间中的颜色相同，其呈现的结果会产生颗粒感，从而影响视觉效果。在静态转换方法 中，为了避免出现这种颗粒感的情况，因此转换使用的策略相对保守。综上，静态转换的效 果不尽如人意。
[0005] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103065290A公开（公告）日 2013. 04. 24,公开了一种在照片中校正肤色的装置和方法，该装置包括：设置模块，用于设 置拍摄的照片中人物肤色色度区间以及默认肤色；拍照模块，用于拍摄照片，以及存储照 片缓存；识别模块，用于对照片中的皮肤区域进行识别；处理模块，用于控制以上各个模块 用于控制以上各个模块，并将经过识别模块识别后的图像数据的色度空间转换到YCbCr空 间，对色度Cb、Cr进行肤色校正处理。但该技术无法实现输入图像数据的色度空间转换到 CMYK空间。
[0006] 中国专利文献号0附694490公开（公告）日2005.11.09，公开了一种变换数字 彩色图像的方法、设备和计算机程序，该技术把其像素具有颜色值的第一数字彩色图像变 换为其像素具有变换后的颜色值的第二数字彩色图像，所述颜色值定义在选定的彩色空间 中，所述方法包括以下步骤：形成用于所述第一数字彩色图像的簇，从而将预定类别的像素 分成所述选定的彩色空间内的特定簇，其特征在于所述方法还包括以下步骤：把特定簇中 的像素的颜色值变换为属于与所述选定的彩色空间中所述特定簇关联的预定区域的变换 后的颜色值，所述预定区域由同一预定类别的记忆色构成。但该技术无法实现动态转换图 像并且得到视觉无损的图像。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种视觉无损的动态CMYK图像转换 方法及系统，能够实现由RGB转换到CMYK空间的动态无损转换。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0009] 本发明首先通过加权熵过滤器区分出RGB图像中的平滑和不平滑区域，然后计算 出每个像素为皮肤区域的概率，即皮肤估计区域，最后经双向滤波和导向滤波后得到转换 后相对优化的CMYK图像。
[0010] 所述的加权摘过滤器（weightedentropyfilter)是指：在j：商过滤器的基础上添 加具有高斯均值的加权系数。
[0011] 所述的皮肤估计区域是由皮肤区域估计算法（skinprobabilityalgorithm)，该 算法记载于SebastianLangeandMartinMiddendorf等在 "Skin-sensitiveAutomatic ColorCorrection(针对肤色敏感的自动色彩调整方法）"中对于皮肤区域的估计方式，用 来估算图像中的像素为皮肤区域的概率。
[0012] 所述的双向滤波和导向滤波通过计算活跃区域后，得到经处理后的图像。
[0013] 所述的活跃区域中包含像素是否平滑的信息以及像素是否为皮肤的信息，通过以 输入图像为参照，恢复出活跃区域的边缘信息。
[0014] 本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：加权熵过滤器、皮肤估计单元、双向 滤波器以及导向滤波器，其中：加权熵过滤器与双向滤波器与导向滤波器皮肤估计单元共 同作用处理源图像的色彩空间。 技术效果
[0015] 与现有技术相比，本发明优化效果包括：
[0016] 1)生成的CMYK四个颜色通道的总和尽可能小，即打印时最省墨水；
[0017] 2)生成的CMYK四个颜色通道中某个通道的值尽可能少，即为了克服打印时某种 颜色的墨水余量较少的问题；
[0018] 3)生成的CMYK四个颜色通道的值尽可能平均，即打印时尽可能使四种墨水的消 耗量相同。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明流程图。
[0020] 图2为实例输入原图。
[0021] 图3为实例经加权熵过滤器处理后的图像。
[0022] 图4为实例经皮肤区域估计后得到的图像。
[0023] 图5为实例的活跃区域图。
[0024] 图6为动态CMYK转换结果图。
[0025] 图7为动态CMYK转换结果柱状图。
[0026] 图8为静态CMYK转换结果图。
[0027] 图9为静态CMYK转换结果柱状图。
【具体实施方式】
[0028] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0029] 如图1所示，本实施例包括以下步骤：
[0030] 第一步、将RGB图像经加权商过滤器（weightedentropyfilter)处理，得到加权 摘区域（weightedentropymap)，即为了过滤j：商过滤结果中变化较小的像素，设计加权过 滤，具体为：
[0031]E= -Eie [c^^XhiXlogOO,其中屯为图像像素的熵值，加权系数w= 1-G(mean(Np)，8)，G是变量为8的高斯均值（NP)。
[0032] 第二步、皮肤估计区域（skinprobabilitymap)，即像素为皮肤区域的概率
\其中：（c，h)是像素（色彩，色度）值，以。=33，yh= 53，〇 c= 25，〇 h= 25〇
[0033] 第三步、双向滤波和导向滤波，运用Matlab编写函数文件实现。
[0034]3. 1)计算活跃区域（activitymap)，由于活跃区域的质地平滑，而非活跃区域的 质地不平滑，因此根据前述步骤得到的加权熵区域和皮估计区域得到活跃区域（activity map)，具体步骤为：
[0035] 3. 1. 1计算每个像素点的活跃水平
：，其中：E为加权 熵，w为加权系数。
[0036] 3. 1. 2计算每个像素点的活跃水平乘子（activitylevelmultiplier):
实中：s是P(skin，c，h)以0. 71的平均值且标准偏差为0. 19的标准 化；
[0037] 3. 1. 3 计算活跃区域（activity map) :as=smX a
[0038] 3.2)根据activitymap计算每个像素点的目标K值，该目标K值可以保证像素 在没有颗粒感的情况下取到尽可能大的值ktmgrt = (1-a)kdefault+aXmin(Mg (dg)，(4))，其 中：a为设置的常量，a值小于1 ;M(d)代表像素点的平滑度值。
[0039] 3. 3)进行动态转换，具体为：
[0040] 求解以下优化问题的解：
[0041]min||T(c，m，y，k)_(l，a，b) ||
[0042]min||ktarget-k||
[0043] 其中：T为CMYK的最大值。
[0044] 该问题的解可以满足动态转换的结果中K取到尽可能大的值，从而使转换结果中 C、M、Y、K四个通道值得和尽可能小。
[0045] 第四步、添加目标min(AT(c，m，y，k))或者min(c)则可以使转换结果中四个颜 色通道的值尽可能平均或者尽可能减少某个颜色通道的值。
【主权项】
1. 一种视觉无损的动态CMYK图像转换方法，其特征在于，首先通过加权熵过滤器区分 出RGB图像中的平滑和不平滑区域，然后计算出每个像素为皮肤区域的概率，即皮肤估计 区域，最后经双向滤波和导向滤波后得到转换后相对优化的CMYK图像。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的加权熵过滤器是指：在熵过滤器的基 础上添加具有高斯均值的加权系数。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的区分，具体是指：将RGB图像经加 权熵过滤器处理，得到加权熵区域，即为了过滤熵过滤结果中变化较小的像素，设计加 权过滤，即E= -EieK^^WiXhiXlogOii)，其中屯为图像像素的j：商值，加权系数w= 1-G(mean(Np)，8)，G是变量为8的高斯均值（NP)。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的像素为皮肤区域的概率其中：（c，h)是像素（色彩，色度）值，yc= 33，yh= 53，〇 c= 25，〇 h= 25〇5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的双向滤波和导向滤波，具体包括以下 步骤： 3. 1)计算活跃区域，根据加权熵区域和皮估计区域得到活跃区域； 3. 2)根据活跃区域计算每个像素点的目标K值，ktmget= (l-a)kdefault+aXmin(Mg(dg)， Mi汍)），其中：a为设置的常量，a值小于1 ;M(d)代表像素点的平滑度值； 3. 3)进行动态转换，即求解以下优化问题的解：min| |T(c，m，y，k)-(l，a，b) | min| |ktarget_k| 其中：T为CMYK的最大值，该问题的解满足动态转换的结果中K取到尽可能大的值，从 而使转换结果中C、M、Y、K四个通道值得和尽可能小。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的步骤3. 1包括： 3. 1. 1计算每个像素点的活跃水平其中：E为加权熵，w为加权系数； 3. 1. 2计算每个像素点的活跃水平乘子：其中：s是P(skin，c，h) 以0. 71的平均值且标准偏差为0. 19的标准化； 3. 1. 3计算活跃区域：as=smXa。7. -种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：加权熵过滤器、皮 肤估计单元、双向滤波器以及导向滤波器，其中：加权熵过滤器与双向滤波器与导向滤波器 皮肤估计单元共同作用处理源图像的色彩空间。
【专利摘要】一种图像处理领域的视觉无损的动态CMYK图像转换方法及系统，首先通过加权熵过滤器区分出RGB图像中的平滑和不平滑区域，然后计算出每个像素为皮肤区域的概率，即皮肤估计区域，最后经双向滤波和导向滤波后得到转换后相对优化的CMYK图像。本发明能够实现由RGB转换到CMYK空间的动态无损转换。
【IPC分类】G06T3/00
【公开号】CN104992401
【申请号】CN201510386734
【发明人】盛斌, 张雨, 陈超
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月30日