專利名稱：色彩分離的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種色彩分離的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
色彩分離是一種常見的印前圖像處理技術(shù)，其目的是將一幅彩色圖像按照選定的顏色分為多個單色圖像，這些單色圖像混色后的效果與原圖盡量一致。在目前的印刷行業(yè)中，主要依靠人工進(jìn)行色彩分離，從而效率較低。對于現(xiàn)有技術(shù)中的色彩分離效率較低的問題，目前尚未提出有效解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種色彩分離的方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中色彩分離效率較低的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種色彩分離的方法。本發(fā)明的色彩分離的方法包括步驟1 確定對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則；步驟2 建立色彩分離能量模型E = f (E1, E2, E3, E4),其中E表示色彩分離能量，f表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，E3為邊緣能量，表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，E4為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性；步驟3 依據(jù)所述能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將所述色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。進(jìn)一步地，所述顏色的相似度采用顏色向量的距離進(jìn)行度量。進(jìn)一步地，在所述步驟3中，所述顏色的相似度采用如下步驟進(jìn)行計(jì)算將均勻分布在顏色種類所處的顏色空間一定數(shù)量的點(diǎn)視為已知顏色點(diǎn)；計(jì)算已知顏色點(diǎn)與所述顏色種類最小差異度對應(yīng)的各顏色種類的濃度；當(dāng)計(jì)算像素顏色與所述顏色種類相似度時(shí)，根據(jù)與所述顏色在顏色空間中較近的若干個已知顏色點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與所述像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混色顏色，最后采用顏色向量的距離計(jì)算得出顏色的相似度。進(jìn)一步地，所述過渡能量為色彩分離前后使用的顏色種類的個數(shù)。進(jìn)一步地，所述的能量模型為E= α E1+β E2+μ E3E4 ^ E= α E1E2+β E3E4，其中 α、 β和μ為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。進(jìn)一步地，所述的能量模型為E= α E1+β E2+ μ Ε3+νΕ4 或 E = α E1E2+ β E3+ μ E4,其中α、β、μ禾Π ν為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。進(jìn)一步地，所述步驟1之前，還包括生成所述圖像的縮略圖；所述步驟2和步驟3 是基于所述縮略圖進(jìn)行；并且所述步驟3之后還包括按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離。進(jìn)一步地，按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離包括將所述圖像分為多個圖像塊；針對所述多個圖像塊中的每個圖像塊依次執(zhí)行所述步驟2和步驟 3，其中當(dāng)執(zhí)行步驟3時(shí)根據(jù)縮略圖的色彩分離結(jié)果計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量，以最優(yōu)解作為所述像素點(diǎn)的色彩分離結(jié)果。進(jìn)一步地，計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量之前還包括按照所述縮略圖的縮小比例，確定所述圖像中的各個像素點(diǎn)在縮略圖中對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；針對所述圖像中的每個像素點(diǎn)，將該像素點(diǎn)對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)在所述縮略圖中預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的多個像素點(diǎn)的顏色種類的并集作為該像素點(diǎn)的所述可能顏色種類。進(jìn)一步地，所述優(yōu)化計(jì)算包括如下步驟第一步人為設(shè)置或隨機(jī)產(chǎn)生一個初始解xO，令Xbest = X0，并計(jì)算該解對應(yīng)的能量函數(shù)值E (xO)；第二步設(shè)置初始溫度T (0)= T0，其中函數(shù)T(t)是冷卻進(jìn)度表，表達(dá)式為T(t) = TO/log(Ι+t)，其中TO是常數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)i = 1，j = 1 ；第三步對當(dāng)前最優(yōu)解xbest按照某一鄰域函數(shù)，產(chǎn)生一新的解xnew，計(jì)算新的能量函數(shù)值E(Xnew)，并計(jì)算能量函數(shù)值的增量Δ E = E (xnew)-E (xbest)；第四步 如果 Δ E < 0，則 xbest = xnew ；如果 Δ E > 0，則 ρ = exp (- Δ Ε/Τ (i))，若產(chǎn)生一個 0 到 1 之間的隨機(jī)數(shù)c小于p，則xbest = xnew，否則xbest = xbest ；第五步:j = j+1，若j < K， 返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中K為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第六步i = i+Ι，若T(i) > Tmin，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中Tmin為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第七步輸出當(dāng)前最優(yōu)解。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種面向?qū)Ｉ纳史蛛x的系統(tǒng)。本發(fā)明的色彩分離的系統(tǒng)，包括保存模塊，用于保存對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則；能量模型模塊，用于建立色彩分離能量模型E = f (E1;E2，E3，E4)， 其中E表示色彩分離能量，f表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，&為邊緣能量，表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，&為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性；優(yōu)化求解模塊，用于依據(jù)所述能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將所述色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。進(jìn)一步地，所述優(yōu)化求解模塊還用于按照如下步驟計(jì)算所述顏色的相似度將均勻分布在顏色種類所處的顏色空間一定數(shù)量的點(diǎn)視為已知顏色點(diǎn)；計(jì)算已知顏色點(diǎn)與所述顏色種類最小差異度對應(yīng)的各顏色種類的濃度；當(dāng)計(jì)算像素顏色與所述顏色種類相似度時(shí)，根據(jù)與所述顏色在顏色空間中較近的若干個已知顏色點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與所述像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混色顏色，最后采用顏色向量的距離計(jì)算得出顏色的相似度。進(jìn)一步地，所述能量模型模塊還用于建立如下形式的能量模型E = α E1+β E2+μ ^E4，或者建立如下形式的能量模型=E = α E1E2+β E3E4，其中α、β禾口 μ為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。進(jìn)一步地，所述能量模型模塊還用于建立如下形式的能量模型E = α E1+β E2+μ &+VE4，或者建立如下形式的能量模型E = α E1E2+β E3+μ E4,其中α、β、μ 和ν為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括縮略圖模塊，用于生成所述圖像的縮略圖；色彩分離模塊，用于按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離；并且，所述能量模型模塊還用于基于所述縮略圖建立色彩分離能量模型。進(jìn)一步地，所述色彩分離模塊還用于將所述圖像分為多個圖像塊；針對所述多個圖像塊中的每個圖像塊依次調(diào)用所述能量模型模塊和優(yōu)化求解模塊，其中優(yōu)化求解模塊在計(jì)算時(shí)根據(jù)縮略圖的色彩分離結(jié)果計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量，以最優(yōu)解作為所述像素點(diǎn)的色彩分離結(jié)果。進(jìn)一步地，所述色彩分離模塊還用于按照所述縮略圖的縮小比例，確定所述圖像中的各個像素點(diǎn)在縮略圖中對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；針對所述圖像中的每個像素點(diǎn)，將該像素點(diǎn)對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)在所述縮略圖中預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的多個像素點(diǎn)的顏色種類的并集作為該像素點(diǎn)的所述可能顏色種類。進(jìn)一步地，所述優(yōu)化求解模塊還用于按照如下步驟進(jìn)行計(jì)算第一步人為設(shè)置或隨機(jī)產(chǎn)生一個初始解xO，令xbest = xO，并計(jì)算該解對應(yīng)的能量函數(shù)值E (xO)；第二步 設(shè)置初始溫度T(O) =T0，其中函數(shù)T(t)是冷卻進(jìn)度表，表達(dá)式為T(t) = T0/log (1+t), 其中TO是常數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)i = 1，j = 1 ；第三步對當(dāng)前最優(yōu)解xbest按照某一鄰域函數(shù)，產(chǎn)生一新的解xnew，計(jì)算新的能量函數(shù)值E(Xnew)，并計(jì)算能量函數(shù)值的增量ΔΕ =E (xnew) -E (xbest)；第四步如果 Δ E < 0，貝丨J xbest = xnew ；如果 Δ E > 0，貝丨J ρ = exp (- Δ Ε/Τ (i))，若產(chǎn)生一個0到1之間的隨機(jī)數(shù)c小于p，則xbest = xnew,否則xbest =xbest ；第五步j(luò) = j+1，若j < K，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中K為預(yù)設(shè)的常數(shù)； 第六步i = i+Ι，若T(i) > Tmin，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中Tmin為預(yù)設(shè)的常數(shù)； 第七步輸出當(dāng)前最優(yōu)解。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過對包含有相似能量、混色能量、過渡能量和邊緣能量的色彩分離能量模型進(jìn)行優(yōu)化求解，能夠獲得較高的色彩分離工作效率，一般來說，對于 3 4個色彩分離使用的顏色，分色用時(shí)只需幾分鐘，而對相同圖像進(jìn)行手工分色則需要幾個小時(shí)甚至幾天。由此可見本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案能夠有效提高工作效率。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色彩分離的方法的主要步驟示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于縮略圖的色彩分離的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色彩分離的系統(tǒng)的主要模塊的示意圖；以及圖4A至圖4E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色彩分離的效果的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色彩分離的方法的主要步驟示意圖，如圖1所示，該方法主要包括如下步驟步驟1 確定對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則。此步驟中的圖像即為待進(jìn)行色彩分配的處理的圖像。
步驟2 建立色彩分離能量模型E = f(Ei; E2, E3, ，其中E表示色彩分離能量，f 表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2 為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，E3為邊緣能量， 表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，E4為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性。步驟3 依據(jù)能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。在上述步驟中，顏色的相似度可以采用顏色向量的距離進(jìn)行度量，過渡能量可以是色彩分離前后使用的顏色種類的個數(shù)。在步驟3中，顏色的相似度具體可采用如下步驟進(jìn)行計(jì)算將均勻分布在顏色種類所處的顏色空間一定數(shù)量的點(diǎn)視為已知顏色點(diǎn)；計(jì)算已知顏色點(diǎn)與所述顏色種類最小差異度對應(yīng)的各顏色種類的濃度；當(dāng)計(jì)算像素顏色與所述顏色種類相似度時(shí)，根據(jù)與所述顏色在顏色空間中較近的若干個已知顏色點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與所述像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混色顏色，最后采用顏色向量的距離計(jì)算得出顏色的相似度。能量模型具體可以是E= α E1+β E2+μ E3E4 ^ E = α E1E2+β E3E4，其中 α、β 禾口 μ 為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)；能量模型也可以是E= αΕ1+βΕ2+μΕ3+νΕ4 ^Ε= α E1E2+β E3+μ E4,其中α、β、μ禾Π ν為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。本實(shí)施例中，可以采用縮略圖進(jìn)行色彩分離，具體是在步驟1之前生成待處理圖像的縮略圖，這樣，步驟2和步驟3基于該縮略圖進(jìn)行。并且在步驟3之后按照縮略圖的色彩分離結(jié)果對圖像進(jìn)行色彩分離，以下對此作具體說明。在按照縮略圖的色彩分離結(jié)果對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)，可以先將圖像分為多個圖像塊；然后針對多個圖像塊中的每個圖像塊依次執(zhí)行步驟2和步驟3，其中當(dāng)執(zhí)行步驟3時(shí)根據(jù)縮略圖的色彩分離結(jié)果只計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量Ε1，以能量E的最優(yōu)解作為像素點(diǎn)的色彩分離結(jié)果。這里的可能顏色種類可以按如下方式確定首先按照縮略圖的縮小比例，確定圖像中的各個像素點(diǎn)在縮略圖中對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；然后針對圖像中的每個像素點(diǎn)，將該像素點(diǎn)對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)在縮略圖中預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的多個像素點(diǎn)的顏色種類的并集作為該像素點(diǎn)的可能顏色種類。在步驟3的優(yōu)化計(jì)算中，可以采用模擬退火算法，具體步驟如下第一步隨機(jī)產(chǎn)生一個初始解χΟ，令xbest = χΟ,并計(jì)算該解對應(yīng)的能量函數(shù)值 E(xO)；第二步設(shè)置初始溫度T(O) =Τ0，其中函數(shù)T(t)是冷卻進(jìn)度表，表達(dá)式為T (t)= TO/log(1+t)，其中TO是常數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)i = 1，j = 1 ；第三步對當(dāng)前最優(yōu)解xbest按照某一鄰域函數(shù)，產(chǎn)生一新的解xnew，計(jì)算新的能量函數(shù)值E(Xnew)，并計(jì)算能量函數(shù)值的增量Δ E = E (xnew)-E (xbest)；第四步如果AE < 0，貝丨J xbest = xnew ；如果 ΔΕ > 0，貝丨Jp = exp (-Δ Ε/Τ ⑴)， 若產(chǎn)生一個0到1之間的隨機(jī)數(shù)c小于ρ，則xbest = xnew,否則xbest = xbest ；第五步j(luò) = j+1，若j < K，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中K為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第六步i = i+1，若T(i) >Tmin，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中Tmin為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第七步輸出當(dāng)前最優(yōu)解以下通過一個具體的例子來進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案。該例中的色彩分離(以下簡稱為“分色”)主要按以下步驟1至7進(jìn)行。1.生成縮略圖。如果待處理圖像尺寸較大(如2萬X2萬像素)無法一次性將全部圖像數(shù)據(jù)載入內(nèi)存時(shí)，先生成一幅原圖的縮略圖像。具體生成方式有很多，如最近鄰法， 線性插值法等。縮略圖大小不固定，視計(jì)算機(jī)內(nèi)存情況而定，一般不超過IOMXIOM像素。2.確定分色使用的顏色種類。該步驟需要人工設(shè)定進(jìn)行分色的顏色以及混色規(guī)貝U?；焐?guī)則用來限定各分色顏色之間發(fā)生混色的情況，具體實(shí)施方法包括設(shè)置最大混色數(shù)，根據(jù)所有可能混色情況進(jìn)行挑選，手動輸入規(guī)則，或上述規(guī)則的結(jié)合等等?；焐?guī)則也可以不特別設(shè)置，此時(shí)默認(rèn)全部參與分色的顏色都可任意發(fā)生混色。一旦確定了分色顏色與混色規(guī)則，在分色時(shí)用到的所有顏色種類也就確定了。舉例來說，假定分色顏色選擇了三種，分別為a、b、c，如果不設(shè)置分色規(guī)則，那么最終分色使用的顏色種類為7類，分別為a、 b、c、a與b兩混色、a與c兩混色、b與c兩混色、a與b與c三混色；若分色規(guī)則設(shè)定為最大混色數(shù)為2且a與c不能混色，則最終分色使用的顏色種類為5類，a、b、c、a與b兩混色、b與c兩混色。3.能量計(jì)算。根據(jù)分色能量模型進(jìn)行計(jì)算。分色能量模型包括以下四項(xiàng)相似能量，混色能量，過渡能量，邊緣能量(具體名稱不唯一，但都符合所述代價(jià)的定義)。其中，3. 1相似能量衡量圖像中某像素的顏色與分色所使用各顏色種類的相似性。—個顏色種類中可能存在一個或多個組成成分，這些組成成分的不同濃度搭配會產(chǎn)生不同的混合顏色。計(jì)算相似性時(shí)，要與該顏色種類的每一種可能的混合顏色進(jìn)行度量， 將最相似的結(jié)果記錄下來。最終記錄的相似能量數(shù)據(jù)個數(shù)等于像素?cái)?shù)X顏色種類數(shù)?；旌项伾鶕?jù)具體的顏色空間和實(shí)際混色方式進(jìn)行計(jì)算或者查表?？捎靡韵鹿皆贑MYK空間中計(jì)算混合顏色。C' = l-n(l-C!)，M1 = I-Yl(I-Tni), Γ = 1_Π(1-只)，足' = 1_Π(1-《)。
i=0 i=0 i=0 i=0在實(shí)現(xiàn)中的計(jì)算可不局限于該公式。也可提前將混合顏色數(shù)值寫入表格中，在計(jì)
算時(shí)查表。具體度量方法可以為像素顏色與混色顏色在某顏色空間中的距離測度，如Lab空間中的歐式距離，也可以采用色差公式，比如CIE94，總之能體現(xiàn)兩個顏色數(shù)據(jù)差異的方法即可。可以用窮舉法計(jì)算某顏色種類中每一種可能的混色顏色與該像素顏色的相似度， 但如果濃度級別較大或/與顏色組成成分較多時(shí)，窮舉法會非常耗時(shí)，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值會大大減少甚至無法實(shí)用。舉例來說，某顏色種類由3種成分組成，每種成分有100個濃度級別， 該顏色種類包含的混色顏色就有100X 100X 100個，假設(shè)進(jìn)行一次相似度計(jì)算用時(shí)為1微秒，則計(jì)算一個像素該顏色種類相似度耗時(shí)就達(dá)1秒。以此推算，對于一幅10MX10M像素的圖像，僅計(jì)算一個顏色種類的相似度就要耗時(shí)1048576秒 12天。設(shè)計(jì)了一種快速計(jì)算相似度的方法。該方法通過優(yōu)化方式進(jìn)行求解，優(yōu)化函數(shù)設(shè)計(jì)為 min E(a) = diff (Cpixel，Cmixed ( α ))。其中 Cpixel 為像素顏色，Cmixed( α )為該顏色種類各成分濃度取α ( α = [Q1, α2,..., αη],η為組成該顏色種類的成分個數(shù))時(shí)的混合顏色，difT(D)表示求差異度運(yùn)算。差異度的一個實(shí)施例為兩個數(shù)據(jù)的歐氏距離。優(yōu)化方法的一個實(shí)施例是PSO (粒子群優(yōu)化)算法。另一種快速計(jì)算相似度的方法是通過插值方法進(jìn)行求解。設(shè)計(jì)思想是將某顏色種類所處顏色空間中每個點(diǎn)視為一個已知顏色，使用窮舉法或前述優(yōu)化算法計(jì)算出此點(diǎn)與該顏色種類最小差異度對應(yīng)的各成分濃度，如此計(jì)算足夠多個點(diǎn)并記錄對應(yīng)的濃度數(shù)據(jù)。當(dāng)需要計(jì)算像素顏色與該顏色種類的相似度時(shí)，可根據(jù)與該像素顏色在顏色空間中較近的幾個點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混合顏色，通過定義好的度量方法求出相似度。本發(fā)明將上述兩個快速計(jì)算方法結(jié)合進(jìn)行使用，所用的顏色空間為CMY空間，計(jì)算的點(diǎn)數(shù)為10X10X10 = 1000個并均勻分布在空間中。使用的插值算法為三維空間線性插值算法，計(jì)算方法如下設(shè)(fc，fm, fy)是像素點(diǎn)在CMY空間中的坐標(biāo)除以10的結(jié)果，α (c，m, y)表示該空間中(c，m, y)處的濃度向量。令(nc, nm, ny)與(dc, dm, dy)分別為(fc, fm, fy)的整數(shù)部分與小數(shù)部分，即，dc = fc-nc, dm = fm-nm, dy = fy_ny。則α ( f c , f m , f y ) = ( 1 - d c ) · ( 1 - dm) · ( 1 -dy) · α (η c , nm , ny) +dc · (1-dm) · (1-dy) · α (nc + 1, nm, ny) + (1-dc) · dm · (l~dy) · α (nc, nm+1, ny) +dc · dm · (l~dy) · α (nc + 1, nm+1, ny) + (1-dc) · (1-dm) · dy · α (nc, nm, ny+1) +dc · (1-dm) · dy · α (nc + 1, nm, ny+1) + (1-dc) · dm · dy · α (nc , nm+1, ny+1) +dc · dm · dy · α (nc, nm, ny)3. 2混色能量衡量某顏色種類組成包含顏色成分的個數(shù)。在分色中，需要對色彩混合情況加以控制，針對這個特點(diǎn)設(shè)計(jì)了混色能量項(xiàng)。在計(jì)算該能量時(shí)，不考慮像素本身顏色與顏色種類的任何關(guān)系，而僅關(guān)心顏色種類本身的組成成分。如果希望在分色中盡量少的發(fā)生顏色混合情況，則顏色種類的顏色成分個數(shù)越多，混色能量數(shù)值就越大；反之，如果希望盡量多的發(fā)生顏色混合，則顏色種類的顏色成分個數(shù)越多，混色能量數(shù)值就越小。該能量的具體設(shè)計(jì)方式有很多，只要滿足上述描述均可。一個實(shí)施例為該能量正比于顏色種類包含的顏色個數(shù)。3. 3邊緣能量衡量圖像中兩個相鄰像素之間顏色的相似性。該能量用來度量將兩個相鄰像素分為不同顏色種類所要付出的代價(jià)。相鄰像素的定義可以是距離相近的一個或多個像素，而不僅限于圖像中的鄰接像素。設(shè)計(jì)思想是，將兩個相似的像素分開時(shí)的邊緣能量較大，將兩個不相似的像素分開時(shí)的邊緣能量較小。衡量相似性的方法可參考a中的方法。一個實(shí)施例是兩個像素顏色歐氏距離的倒數(shù)。3. 4過渡能量衡量從一個顏色種類過渡到另一個顏色種類的可行性。該能量項(xiàng)用來衡量從一個顏色種類過渡到另一個顏色種類所要付出的固有代價(jià)。 在實(shí)際分色中，通常要求顏色與顏色之間過渡盡量光滑。遵循這個原則，在設(shè)計(jì)該能量時(shí)， 可以考慮不同顏色種類是否含有相同顏色成分以及含有的多少來確定，一個具體計(jì)算方法為兩個標(biāo)號的顏色成分個數(shù)之和減去兩個標(biāo)號中相同顏色的個數(shù)。一個3顏色分色的值如下表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種色彩分離的方法，其特征在于，包括步驟1 確定對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則；步驟2 建立色彩分離能量模型E = f (E1, E2, E3, ，其中E表示色彩分離能量，f表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，E3為邊緣能量，表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，E4為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性；步驟3 依據(jù)所述能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將所述色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顏色的相似度采用顏色向量的距離進(jìn)行度量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述顏色的相似度采用如下步驟進(jìn)行計(jì)算將均勻分布在顏色種類所處的顏色空間一定數(shù)量的點(diǎn)視為已知顏色點(diǎn)；計(jì)算已知顏色點(diǎn)與所述顏色種類最小差異度對應(yīng)的各顏色種類的濃度；當(dāng)計(jì)算像素顏色與所述顏色種類相似度時(shí)，根據(jù)與所述顏色在顏色空間中較近的若干個已知顏色點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與所述像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混色顏色，最后采用顏色向量的距離計(jì)算得出顏色的相似度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述過渡能量為色彩分離前后使用的顏色種類的個數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的能量模型為E=α E1+β E2+μ E3E4 或E = α E1E2+β E3E4，其中α、β禾口 μ為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的能量模型為E= α E1+ β E2+ μ E3+vE4 或 E = α E1E2+ β E3+ μ E4,其中 α、β、μ 禾口 ν 為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括所述步驟1之前，還包括生成所述圖像的縮略圖；所述步驟2和步驟3是基于所述縮略圖進(jìn)行；并且所述步驟3之后還包括按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離包括將所述圖像分為多個圖像塊；針對所述多個圖像塊中的每個圖像塊依次執(zhí)行所述步驟2和步驟3，其中當(dāng)執(zhí)行步驟3 時(shí)根據(jù)縮略圖的色彩分離結(jié)果計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量，以最優(yōu)解作為所述像素點(diǎn)的色彩分離結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量之前還包括按照所述縮略圖的縮小比例，確定所述圖像中的各個像素點(diǎn)在縮略圖中對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；針對所述圖像中的每個像素點(diǎn)，將該像素點(diǎn)對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)在所述縮略圖中預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的多個像素點(diǎn)的顏色種類的并集作為該像素點(diǎn)的所述可能顏色種類。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)化計(jì)算包括如下步驟第一步人為設(shè)置或隨機(jī)產(chǎn)生一個初始解χΟ，令Xbest = XO,并計(jì)算該解對應(yīng)的能量函數(shù)值E (xO)；第二步設(shè)置初始溫度T(O) =T0，其中函數(shù)T(t)是冷卻進(jìn)度表，表達(dá)式為T (t) =TO/ log(l+t)，其中TO是常數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)i = 1，j = 1 ；第三步對當(dāng)前最優(yōu)解xbest按照某一鄰域函數(shù)，產(chǎn)生一新的解xnew，計(jì)算新的能量函數(shù)值E(Xnew)，并計(jì)算能量函數(shù)值的增量Δ E = E (xnew)-E (xbest)；第四步如果 ΔΕ < 0，則 xbest = xnew ；如果 ΔΕ > 0，則 ρ = exp (-ΔE/T(i))，若產(chǎn)生一個0到1之間的隨機(jī)數(shù)c小于p，則xbest = xnew,否則xbest = xbest ；第五步j(luò) =」+1，若j <K，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中K為預(yù)設(shè)的常數(shù)； 第六步i = i+1，若T(i) >Tmin，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中Tmin為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第七步輸出當(dāng)前最優(yōu)解。
11.一種色彩分離的系統(tǒng)，其特征在于，包括保存模塊，用于保存對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則； 能量模型模塊，用于建立色彩分離能量模型E = f(Ei; E2, E3, ，其中E表示色彩分離能量，f表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，E3為邊緣能量，表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，E4為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性；優(yōu)化求解模塊，用于依據(jù)所述能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將所述色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化求解模塊還用于按照如下步驟計(jì)算所述顏色的相似度將均勻分布在顏色種類所處的顏色空間一定數(shù)量的點(diǎn)視為已知顏色點(diǎn)； 計(jì)算已知顏色點(diǎn)與所述顏色種類最小差異度對應(yīng)的各顏色種類的濃度； 當(dāng)計(jì)算像素顏色與所述顏色種類相似度時(shí)，根據(jù)與所述顏色在顏色空間中較近的若干個已知顏色點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行插值得到與所述像素顏色匹配的濃度，再根據(jù)濃度計(jì)算出混色顏色，最后采用顏色向量的距離計(jì)算得出顏色的相似度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量模型模塊還用于建立如下形式的能量模型Ε = α β E2+μ E3E4，或者建立如下形式的能量模型Ε = α E1E2+β E3E4，其中α、β和μ為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量模型模塊還用于建立如下形式的能量模型Ε = αΕ^β^+μ^+νΕρ或者建立如下形式的能量模型E = α E1E2+β E3+μ E4,其中α、β、μ和ν為預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 縮略圖模塊，用于生成所述圖像的縮略圖；色彩分離模塊，用于按照所述縮略圖的色彩分離結(jié)果對所述圖像進(jìn)行色彩分離；并且，所述能量模型模塊還用于基于所述縮略圖建立色彩分離能量模型。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述色彩分離模塊還用于將所述圖像分為多個圖像塊；針對所述多個圖像塊中的每個圖像塊依次調(diào)用所述能量模型模塊和優(yōu)化求解模塊，其中優(yōu)化求解模塊在計(jì)算時(shí)根據(jù)縮略圖的色彩分離結(jié)果計(jì)算每個像素點(diǎn)可能顏色種類的相似能量，以最優(yōu)解作為所述像素點(diǎn)的色彩分離結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述色彩分離模塊還用于按照所述縮略圖的縮小比例，確定所述圖像中的各個像素點(diǎn)在縮略圖中對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；針對所述圖像中的每個像素點(diǎn)，將該像素點(diǎn)對應(yīng)的亞像素坐標(biāo)在所述縮略圖中預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的多個像素點(diǎn)的顏色種類的并集作為該像素點(diǎn)的所述可能顏色種類。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化求解模塊還用于按照如下步驟進(jìn)行計(jì)算第一步人為設(shè)置或隨機(jī)產(chǎn)生一個初始解xO，令xbest =x0，并計(jì)算該解對應(yīng)的能量函數(shù)值E (xO)；第二步設(shè)置初始溫度T(O) =T0，其中函數(shù)T(t)是冷卻進(jìn)度表，表達(dá)式為T (t) =TO/ log(l+t)，其中TO是常數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)i = 1，j = 1 ；第三步對當(dāng)前最優(yōu)解xbest按照某一鄰域函數(shù)，產(chǎn)生一新的解xnew，計(jì)算新的能量函數(shù)值E(Xnew)，并計(jì)算能量函數(shù)值的增量Δ E = E (xnew)-E (xbest)；第四步如果 ΔΕ < 0，則 xbest = xnew ；如果 ΔΕ > 0，則 ρ = exp (-ΔE/T(i))，若產(chǎn)生一個0到1之間的隨機(jī)數(shù)c小于p，則xbest = xnew,否則xbest = xbest ；第五步j(luò) = j+1，若j < K，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中K為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第六步i = i+1，若T(i) >Tmin，返回第三步，否則進(jìn)行下一步；其中Tmin為預(yù)設(shè)的常數(shù)；第七步輸出當(dāng)前最優(yōu)解。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種色彩分離的方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中色彩分離效率較低的問題。本發(fā)明的方法包括確定對圖像進(jìn)行色彩分離時(shí)使用的顏色種類以及混色規(guī)則；建立色彩分離能量模型E＝f(E1，E2，E3，E4)，其中E表示色彩分離能量，f表示預(yù)設(shè)的能量模型函數(shù)，E1為相似能量，表示像素點(diǎn)顏色與色彩分離后顏色的相似度，E2為混色能量，表示依據(jù)色彩分離后像素點(diǎn)顏色種類的個數(shù)確定的能量分量，E3為邊緣能量，表示將相鄰像素點(diǎn)表示為不同顏色的可行性，E4為過渡能量，表示不同顏色之間進(jìn)行過渡的可行性；依據(jù)所述能量模型，針對所述色彩分離能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將所述色彩分離能量最小時(shí)各像素的色彩分離后顏色作為所述圖像的色彩分離結(jié)果。
文檔編號G06T1/00GK102542522SQ201010620858
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者喬雷杰, 李平立, 郎咸朋 申請人:北京大學(xué), 方正國際軟件(北京)有限公司