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        色空間轉化算法概述


        色差儀批發網 / 2015-12-04

        我們知道現在工業上使用色差儀檢測出來的顏色數據都是CIE L*a*b*的,但是電腦、打印機、掃描儀等電子設備通常使用的都是RGB格式的。為了更好的使用和分析色彩數據,也為了方便醫療、美容、化妝品等行業的真實顏色,正確將兩種色彩空間進行轉化,是目前國際色彩管理學家一直在積極研發的項目。

        國際色彩協會的色彩管理體系中,關鍵的技術是設備特征化,建立設備相關色空間到設備無關色空間,即設備的顏色控制值(如RGB)與CIE色度值(如CIE XYZ或CIE L*a*b*)之間的對應關系,對于常用的輸出設備其顏色控制值通常為RGB值,這樣,特征化過程則為建立RGB控制值與輸出CIE色度值之間的對應關系,在掃描儀、打印機的色彩管理方面已經有許多實際應用。而對輸出設備而言,有意義的是有CIE色度值到RGB值的變換,成為輸出設備的正向變換,特征化尤指這一過程。對于攝像設備的特征化方法主要分為兩類:分析模型方法和經驗方法。

        分析模型方法,將色彩輸出滿足的物理過程所形成的數學規律。如連續色調染料色規律的蒙版方程,半色調混色過程的紐介堡(Neugebauer)方程等。

        經驗方法,把系統視為“黑箱”,由一定的輸入輸出擬合特征化關系,如3D-LUT查找表差值法、多項式回歸及BP神經網絡等方法。這些方法各有優勢與不足,對不同的輸出系統各有其不同的適應能力。

        基于三維查找表法的特征化過程

        帶有插值算法的3D-LUT查找表法是一種相對新的色空間轉換技術,其中原理是將整個顏色空間分割成網格狀,每個格子點對應的標準顏色空間數據都記錄在一個參照表格中,通過查找對應及內插計算,就可以實現相應的顏色空間坐標轉換。

        輸出設備特征化變換關系的建立首先需要進行采樣,即對設備輸出一定數目的色塊,測試個色塊的CIE色度值。通常,采樣色塊的RGB設計為在0~255間均勻取值,如RGB分別取0、63、127、192和225,共組合出125組RGB數值,輸出125個采樣色塊。相同方法情況下,采樣數目越多,建立的變換關系越準確。因而,在相同的數據范圍內,查找表的轉換精度會隨查找表尺寸的增加而提高。而采樣點的增加將有助于形成大尺寸的查找表,因為這是,L*a*b*值對應RGB值的計算誤差更小,但采樣的增加會給實際應用帶來不便。通過采用虛擬擴充采樣點的方法,通過計算增加采樣數據。對于RGB均勻采樣獲得的n×n×n(n去奇數)組RGB和L*a*b*數值,可通過立方體插值、四面體插值等技術,將原R、G、B各相鄰點的中間值組成的RGB對應的L*a*b*值求出。這樣,采樣點(RGB及對應的L*a*b*值)的數目變增加到(2n-1)×(2n-1)×(2n-1).根據插值策略的不同可以把三維插值法花分為立方體插值(三次線性插值)、三棱柱插值、金字塔插值和四面體插值。這也是根據切割立方體的不同方式來劃分的,它們分別利用了周圍的八個、六個、五個和四個柵格點來插值。

        如果未來色差儀可以實現直接的CIE L*a*b*到RGB的轉化,可能使用行業將會更加廣泛。目前為止有一些色差儀生產商生產的顏色儀器已經配置RGB測量空間,但是還沒有實現轉化。

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