一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法
【专利摘要】本发明公开了一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法。该方法将数码相机拍摄设置参数引入作为输入变量，利用缩放和还原，将实测样本和训练样本不同参数设置建立关联，在训练样本的尺度上使用多项式模型，将RGB空间转化至XYZ空间，最后还原实测样本的真实XYZ三刺激值。本发明克服了传统方法中要求相机必须固定拍摄参数进行训练和实测的缺陷，使得数码相机可以在固定一种拍摄参数下训练，自由变化拍摄参数实际拍摄测量，为数码相机作为一种成像式测色仪器提供了便利。
【专利说明】—种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及颜色管理系统中的基于数码相机成像式获取颜色三刺激值的方法，尤其是在数码相机的设置参数变化的情况下训练和实际测量的方法。
【背景技术】
[0002]目前，相对传统的测色设备，使用商用的数码相机作为一种成像式的测色仪器具有成本低，操作简便等优点，因而在定量捕获场景色度信息的领域得到了越来越多的应用。然而相机的RGB空间是设备相关的空间，相同的场景使用不同的相机会得到不同的RGB值，因此需要建立相机RGB空间到CIEXYZ空间的映射关系，这就是相机特征化。为保证得到原始相机捕获数据，一般基于数码相机的Raw文件进行数据处理。
[0003]ISO规定的数码相机特征化方法分为两种:基于光谱法和基于目标样本法。基于光谱法虽然精度较高，但需要使用专业设备如单色仪，搭建和调试系统比较复杂，而基于目标样本法由于其实验环境易于构建，得到广泛的应用。目前研究的基于目标样本的相机特征化方法有三维查找表法、多项式法等。其中多项式特征化法具有项数可扩展，方法简单易于使用，精度高等特点在相机特征化中优势明显。
[0004]基于目前的目标样本特征化方法将相机应用于场景颜色三刺激值时存在局限:相机是一个多个参数可以调节的成像式设备，主要影响Raw文件的可控参数有:IS0感光度、快门时间、光圈数、焦距(若使用变焦镜头)。但传统的特征化方法没有将这些因素考虑在模型中，因此相机在训练和测试时，相机的参数必须保持固定，不可变动。一旦测试场景需要相机改变参数，相机需要重新在训练环境中以改变后的参数训练模型，这大大限制了传统特征化方法的使用，为实际使用带来了不便。
【发明内容】
[0005]为了克服现有相机测色方法训练和实测时相机参数必须固定的缺陷，本发明提供一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法，该方法包括以下步骤:
[0007](I)对数码相机进行特征化训练:获得训练样本均匀性校正后的RGB值和XYZ值，以及变换系数矩阵M，记录训练时的相机拍摄参数；具体包括以下子步骤:
[0008](1.1)拍摄训练样本:选择颜色信息丰富的标准色卡作为训练样本，在光谱稳定的光源照明条件下，设置相机拍摄参数:IS0感光度、光圈、快门、焦距，使得拍摄图像包含训练样本，且曝光正确；同时设置相机储存参数，使得输出图像包含Raw文件格式；拍摄获取色卡照片，得到色卡色块的RGB值；移除色卡，用一张均匀灰卡放置于色卡位置再次拍摄得到灰卡照片用于均匀性校正；均匀性校正后的色卡RGB值记为RSi，Gsi, Bsi,角标Si表示第i个训练样本；通过下式将RGBsi从RGB空间转换到rg空间，记为rSi，gSi:
【权利要求】
1.一种数码相机参数可变的成像式获取颜色三刺激值的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)对数码相机进行特征化训练:获得训练样本均匀性校正后的RGB值和XYZ值，以及变换系数矩阵M，记录训练时的相机拍摄参数；具体包括以下子步骤: (1.D拍摄训练样本:选择颜色信息丰富的标准色卡作为训练样本，在光谱稳定的光源照明条件下，设置相机拍摄参数=ISO感光度、光圈、快门、焦距，使得拍摄图像包含训练样本，且曝光正确；同时设置相机储存参数，使得输出图像包含Raw文件格式；拍摄获取色卡照片，得到色卡色块的RGB值；移除色卡，用一张均匀灰卡放置于色卡位置再次拍摄得到灰卡照片用于均匀性校正；均匀性校正后的色卡RGB值记为RSi，Gsi, Bsi,角标Si表示第i个训练样本；通过下式将RGBsi从RGB空间转换到rg空间，记为rSi，gSi: r _ Rs'gGs,
''+Gsi+Bsi } Ssi Rsi+G&1+Bsi (1.2)获取训练样本的色度值，使用分光光度计测得色卡和灰卡的光谱反射比Rsi和R-y，使用分光辐射度计测得灰卡在步骤1.1中所在位置的光谱功率分布L-y，计算得到此光源照明条件下色卡的CIE三刺激值XYZ，记为XSi，Ysi, Zsi,角标Si表示第i个训练样本；(1.3)由下式得到最小二乘的训练样本RGB值到XYZ值的变换系数矩阵M:
M = (RtR) ^RtH 式中，R为可以拓展项数的RSi，Gsi, Bsi多项式矩阵，矩阵大小为m*n，m为多项式项数，η为训练样本的色块个数；Η为色卡的三刺激值构成的XYZ矩阵，大小为3*η ;变换系数矩阵M大小为3*m ； (2)将数码相机应用于实际的成像式测色:由拍摄到的待测色物体的照片RGB值和拍摄时的拍摄参数，计算得到待测物体的颜色三刺激值XYZ ;具体包括以下子步骤: (2.1)在实际成像式测色应用中，获取待测试物体的图像，重新设置相机拍摄参数:ISO感光度、光圈、快门、焦距，使得拍摄图像包含测试物体，且曝光正确；同时设置相机储存参数，使得输出图像包含Raw文件格式；对于测试图像中任一待测点RGB值，记为RGB?，角标Tj表示第j个测试点，将RGBw从RGB空间转换到rg空间，记为rgTj ； (2.2)缩放测试点的RGB值:在rg空间上，寻找与rgTj距离最近的训练样本，记为rgSi,，缩放比例因子si计算如下式:
_ RSi’ + (jS./.+ ^S/'
Rjj + Gjj + Bjj 然后对测试点进行缩放:K =Wlp，其中X = R，G，B, 表示测试点缩放后的RGB值； (2.3)计算由测试点缩放的XYZ值构成的矩阵//,由多项式变换系数矩阵计算Ir: = MR)' ； R、,为步骤2.2测试点缩放后的RGB值构成的多项式矩阵； (2.4)将步骤2.3测试点缩放的XYZ值还原，得到待测点的颜色三刺激值Ητ，计算如下式:
丨丨、丨
si NsTtSt 式中NT，Tt, St表示拍摄测试图像的光圈数、曝光时间和ISO感光度，Ns, Ts, Ss表示拍摄训练样本的光圈数、曝光时间和ISO感光度。
【文档编号】H04N17/02GK104168475SQ201410403603
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】徐海松, 方竞宇, 汪哲弘, 吴晓玟 申请人:浙江大学