專利名稱：一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換方法及其系統(tǒng)，尤其是一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著彩色數(shù)碼設(shè)備的普及，經(jīng)常需要在不同設(shè)備間進行彩色圖像和視頻的傳輸和 再現(xiàn)，如何在這個過程中保持色彩的一致性，以及如何精確控制新型顯示設(shè)備呈現(xiàn)出繽紛 的色彩，都需要對顯示設(shè)備進行色彩管理。 傳統(tǒng)的色彩管理非常煩瑣而且是封閉性的，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。系統(tǒng)中任何設(shè)備的色彩 調(diào)整都需要同時調(diào)整該設(shè)備同其他所有設(shè)備的相應(yīng)的色彩轉(zhuǎn)換關(guān)系。 為了解決上述問題，1993年由Adobe、Agfa、Apple、Kodak、Microsoft、SGI、SUN等 著名廠商組織成立了 ICC (International ColorConsorti咖國際色彩聯(lián)盟)，制定了一系 列的標準，并在此標準下定義了設(shè)備特性文件(Device Profile) 。 ICC的成立及相關(guān)標準 的制定使色彩管理技術(shù)的發(fā)展進入了一個新的階段。 現(xiàn)在ICC標準已為大多數(shù)計算機制造商和其他色彩相關(guān)的工業(yè)所接受。但是不同 的廠商在實現(xiàn)支持ICC標準的色彩管理系統(tǒng)時，往往采用不同的技術(shù)手段和策略；另外，隨 著諸如Internet在線分類購物、印刷、出版以及多媒體等色彩密集應(yīng)用的增加，這些都要 求進一步開發(fā)獨立于設(shè)備的色彩管理技術(shù)。 在實際應(yīng)用過程中，諸如打印、出版、印刷等過程中所需要的色度空間是設(shè)備依賴 型的，如打印過程中對掃描環(huán)境的依賴以及打印過程中對墨粉質(zhì)量的依賴都體現(xiàn)了設(shè)備依 賴性。這樣就對測量條件和測試儀器有一定要求。 因此，需要一種新的色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)以更好的解決色度轉(zhuǎn)換過程中 設(shè)備依賴性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明致力于更好的解決色度轉(zhuǎn)換過程中設(shè)備依賴性的問題，提出了 一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法。該方法包括如下步 驟 步驟a :建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn) 換函數(shù)； 步驟c :依據(jù)RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對RGB空間的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間 的轉(zhuǎn)換和/或輸出。 上述建立RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換模型通過如下步驟進行
步驟al :選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB值；
步驟a2 :結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行 擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。
上述方法在步驟a之后步驟c之前還包括步驟b : 在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，返回步驟a并循序執(zhí)行后續(xù)步驟。 上述方法在步驟a之前還包括步驟a0 : 在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境(光源情況以及掃 描設(shè)備)沒有發(fā)生變化時，跳過步驟a直接執(zhí)行步驟c。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種色度空間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 函數(shù)確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ
值的轉(zhuǎn)換函數(shù)； RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數(shù)據(jù)； 色度轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)函數(shù)確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對 RGB色度輸入模塊的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間的轉(zhuǎn)換； CIE空間色度輸出模塊將色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到的XYZ值進行輸出。
上述該系統(tǒng)還包括 色度測量模塊選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB 值； 色度擬合模塊結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值 和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線并傳送給函數(shù)確定模塊以建立RGB空 間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型。
上述系統(tǒng)還包括 第一判斷控制模塊串聯(lián)設(shè)置在函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)鏈路上；
其中，在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，給函數(shù)確定模塊發(fā)出重新處理的信號，在轉(zhuǎn)換環(huán)境 沒有發(fā)生變化時，傳遞函數(shù)確定模塊到色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)。
上述系統(tǒng)還包括 第二判斷控制模塊接收函數(shù)確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型的數(shù) 據(jù)，并與函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊進行連接； 其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有發(fā)生變 化時，同時給函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送按照原有轉(zhuǎn)換函數(shù)進行色度轉(zhuǎn)換的信號；
否則，不再給色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送進行色度轉(zhuǎn)換的信號，待第二判斷控制模塊給函 數(shù)確定模塊傳送確定的信號以及轉(zhuǎn)換模型的數(shù)據(jù)并進行處理后，傳送給色度轉(zhuǎn)換模塊。
本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明提供了一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)，更簡單有效、轉(zhuǎn)換精度更高；該 方法和系統(tǒng)不僅具有節(jié)省資金、轉(zhuǎn)換便捷的特點，最重要的是采用相對轉(zhuǎn)換的手段，消除了 所有外部環(huán)境對轉(zhuǎn)換結(jié)果的影響。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行更詳細的說明，其中
圖1是本發(fā)明的X擬合值與標準值的對比曲線圖；
圖2是本發(fā)明的Y擬合值與標準值的對比曲線圖；
圖3是本發(fā)明的Z擬合值與標準值的對比曲線 圖4是本發(fā)明的第一實施例模塊關(guān)系圖； 圖5是本發(fā)明的第二實施例模塊關(guān)系圖； 圖6是本發(fā)明的第三實施例模塊關(guān)系圖；以及 圖7是本發(fā)明的第四實施例模塊關(guān)系圖。
具體實施例方式
為了解決色度轉(zhuǎn)換過程中設(shè)備依賴性的問題，本發(fā)明提供了一種色度空間轉(zhuǎn)換的 方法及其系統(tǒng)。接下來具體說明該轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)。
首先，說明本發(fā)明的技術(shù)術(shù)語。
RGB色彩空間 RGB色彩空間是計算機圖形學(xué)中最通用的色彩空間，并且被大多數(shù)的彩色監(jiān)視器 和掃描儀所支持它由紅綠藍3個色彩分量組成并由這些分量合成各種顏色。
CIE-XYZ色彩空間 CIE(Commision Internationale d' Eclairage)組織于1993年推薦的色彩空間 是不依賴于設(shè)備的空間，通常被稱為基于CIE的色彩空間。其中XYZ空間是模擬人眼視網(wǎng) 膜對3類剌激的反應(yīng)而得到的一個XYZ三剌激元的假想集合。X，Y，Z值的范圍被表示成百 分比形式。 接下來，說明該轉(zhuǎn)換方法的過程。
其轉(zhuǎn)換過程包括如下步驟 步驟a :建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)
換函數(shù)。 步驟c :依據(jù)RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對RGB空間的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間 的轉(zhuǎn)換和/或輸出。 上述建立RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換模型通過如下步驟進行 步驟al :選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB值； 步驟a2 :結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行
擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。 上述擬合方式采用最小二乘法擬合方式。 關(guān)于最小二乘擬合的方式，可以舉簡單的例子說明其原理 已知坐標軸上有些點(1. 1，2. 3) ， (2. 1，4. 5) ， (3. 2， 6. 8)，求經(jīng)過這些點的圖像的 一次函數(shù)關(guān)系式。 當(dāng)然這條直線不可能經(jīng)過每一個點，只要做到3個點到這條直線的距離的平方和 最小即可。 上述標準色卡為富士標準色卡。 上述方法在步驟a之后步驟c之前還包括步驟b : 在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，返回步驟a并循序執(zhí)行后續(xù)步驟。 上述方法在步驟a之前還包括步驟a0 : 在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有發(fā)生變化時， 跳過步驟a直接執(zhí)行步驟c。
再接著，舉一個實施的例子綜合加以說明上述過程。 在建立設(shè)備依賴型空間和設(shè)備獨立型空間的轉(zhuǎn)換模型時，兩個色度空間的對應(yīng)關(guān) 系須有一個公認的標準作為計算的依據(jù)。 在這里選用富士標準色卡為基準來推算這兩個坐標空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系的。在富士標 準色卡中，對應(yīng)的每一種顏色，它都給定了標準的CIE-XYZ三剌激值。有了 CIE-XYZ空間色 度坐標的標準值，只須測定其特定的外部環(huán)境中的RGB值，就可以對兩組數(shù)據(jù)進行計算了 。
通過數(shù)碼方式對標準色卡的顏色特征進行測量，得到計算機中RGB顏色空間坐 標，然后對照色卡的CIE-XYZ標準值建立擬合曲線，生成轉(zhuǎn)換公式。
為了得到轉(zhuǎn)換模型，首先建立一個(X， Y， Z)與(R， G， B)的對應(yīng)關(guān)系模型，即<formula>formula see original document page 7</formula>
利用Gauss-Newton迭代法求解這一問題得到對應(yīng)關(guān)系模型Fl = aR3+bG3+cB3+dRG2+eRB2+fGB2+gGR2+h服2+iBG2+jRGB+kR2+lG2+mB2+oRG+p
RB+qGB+rR+sG+tB+u(其中，a， b， c.表示轉(zhuǎn)換系數(shù))。 F2、F3類似故不列出。 圖1、圖2和圖3分別示出本發(fā)明的X、 Y和Z擬合值與標準值的對比曲線圖。各 圖中縱軸分別表示X、 Y、Z值，橫軸表示288組數(shù)據(jù)中的每一組，各圖中的曲線A表示標準 色卡已知的XYZ值，曲線B表示將由掃描儀獲得的標準色卡RGB值代入轉(zhuǎn)換公式中算得的 XYZ值，曲線C表示兩者之間的絕對誤差。 從圖中可以看出，X、Y、Z擬合值曲線與標準色卡的XYZ值曲線符合率非常高，平均 差值在0. 74左右，曲線A和曲線B已經(jīng)基本重合，擬合效果很好。
通過上述模型就可對RGB與CIE-XYZ空間進行精確轉(zhuǎn)換。
接下來，再說明該系統(tǒng)的各個實施例。 圖4示出本發(fā)明的第一實施例模塊關(guān)系圖。如圖4所示，該系統(tǒng)包括函數(shù)確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉(zhuǎn)換模塊、CIE空間色度輸出模塊。 函數(shù)確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ
值的轉(zhuǎn)換函數(shù)。 RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數(shù)據(jù)。 色度轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)函數(shù)確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對 RGB色度輸入模塊的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間的轉(zhuǎn)換。 CIE空間色度輸出模塊將色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到的XYZ值進行輸出。
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圖5示出本發(fā)明的第一實施例模塊關(guān)系圖。如圖5所示，該系統(tǒng)包括函數(shù)確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉(zhuǎn)換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及色度測量模塊和色度擬 合模塊。 其他模塊關(guān)系與上述實施例相同，不再贅述。 色度測量模塊選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB值。 色度擬合模塊結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值 和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線并傳送給函數(shù)確定模塊以建立RGB空 間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型。 圖6示出本發(fā)明的第一實施例模塊關(guān)系圖。如圖6所示，該系統(tǒng)包括函數(shù)確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉(zhuǎn)換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及第一判斷控制模塊。
其他模塊關(guān)系與上述實施例相同，不再贅述。 第一判斷控制模塊串聯(lián)設(shè)置在函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)鏈路上。
其中，在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，給函數(shù)確定模塊發(fā)出重新處理的信號，在轉(zhuǎn)換環(huán)境 沒有發(fā)生變化時，傳遞函數(shù)確定模塊到色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)。 圖7示出本發(fā)明的第二實施例模塊關(guān)系圖。如圖7所示，該系統(tǒng)包括函數(shù)確定模 塊、RGB色度輸入模塊、色度轉(zhuǎn)換模塊、CIE空間色度輸出模塊以及第二判斷控制模塊。
其他模塊關(guān)系與上述實施例相同，不再贅述。 第二判斷控制模塊接收函數(shù)確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型的數(shù) 據(jù)，并與函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊進行連接。 其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有發(fā)生變 化時，同時給函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送按照原有轉(zhuǎn)換函數(shù)進行色度轉(zhuǎn)換的信號；
否則，不再給色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送進行色度轉(zhuǎn)換的信號，待第二判斷控制模塊給函 數(shù)確定模塊傳送確定的信號以及轉(zhuǎn)換模型的數(shù)據(jù)并進行處理后，傳送給色度轉(zhuǎn)換模塊。
需補充說明的是，轉(zhuǎn)換環(huán)境主要包括光源情況以及掃描設(shè)備等，當(dāng)光源強度和掃 描設(shè)備發(fā)生變化時，其轉(zhuǎn)換環(huán)境也發(fā)生變化。 以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實施方案的實現(xiàn)方式，不能理解為是對本 發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以在詳述的實施方案的基礎(chǔ)上做 出各種變體，這些變體均應(yīng)包含在本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護的范圍僅由所述 的權(quán)利要求書進行限制。
權(quán)利要求
一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法，包括如下步驟步驟a建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)；步驟c依據(jù)RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對RGB空間的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間的轉(zhuǎn)換和/或輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的色度空間轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，所述建立RGB值和XYZ值的 轉(zhuǎn)換模型通過如下步驟進行步驟al :選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB值； 步驟a2 :結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把測量得到的RGB值和XYZ值進行擬合， 生成RGB值和XYZ值的擬合曲線。
3. 如權(quán)利要求2所述的色度空間轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于 所述擬合方式采用最小二乘法擬合方式。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的色度空間轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于 所述標準色卡為富士標準色卡。
5. 如權(quán)利要求1或2或3所述的色度空間轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，在步驟a之后步驟 c之前還包括步驟b :在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，返回步驟a并循序執(zhí)行后續(xù)步驟。
6. 如權(quán)利要求1或2或3所述的色度空間轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，在步驟a之前還包 括步驟a0 :在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有發(fā)生變化時，跳過 步驟a直接執(zhí)行步驟c。
7. —種色度空間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，包括函數(shù)確定模塊建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的 轉(zhuǎn)換函數(shù)；RGB色度輸入模塊輸入RGB空間的色度數(shù)據(jù)；色度轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)函數(shù)確定模塊確定的RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對RGB 色度輸入模塊的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間的轉(zhuǎn)換；CIE空間色度輸出模塊將色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到的XYZ值進行輸出。
8. 如權(quán)利要求7所述的色度空間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，還包括色度測量模塊選擇標準色卡并對標準色卡的顏色進行測量，得到其對應(yīng)的RGB值； 色度擬合模塊結(jié)合標準色卡的顏色對應(yīng)的XYZ值，把色度測量模塊得到的RGB值和XYZ值進行擬合，生成RGB值和XYZ值的擬合曲線并傳送給函數(shù)確定模塊以建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的色度空間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，還包括 第一判斷控制模塊串聯(lián)設(shè)置在函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)鏈路上；其中，在轉(zhuǎn)換環(huán)境發(fā)生變化時，給函數(shù)確定模塊發(fā)出重新處理的信號，在轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有 發(fā)生變化時，傳遞函數(shù)確定模塊到色度轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求7或8所述的色度空間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，還包括第二判斷控制模塊接收函數(shù)確定模塊需要RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型的數(shù)據(jù)，并與函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊進行連接；其中，在RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)已經(jīng)確定并且轉(zhuǎn)換環(huán)境沒有發(fā)生變化時， 同時給函數(shù)確定模塊和色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送按照原有轉(zhuǎn)換函數(shù)進行色度轉(zhuǎn)換的信號；否則，不再給色度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送進行色度轉(zhuǎn)換的信號，待第二判斷控制模塊給函數(shù)確 定模塊傳送確定的信號以及轉(zhuǎn)換模型的數(shù)據(jù)并進行處理后，傳送給色度轉(zhuǎn)換模塊。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種色度空間轉(zhuǎn)換的方法及其系統(tǒng)。該方法包括如下步驟建立RGB空間和CIE空間的轉(zhuǎn)換模型，得到RGB值和CIE空間XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)；依據(jù)RGB值和XYZ值的轉(zhuǎn)換函數(shù)，對RGB空間的色度數(shù)據(jù)進行到CIE空間的轉(zhuǎn)換和/或輸出。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換更簡單有效、轉(zhuǎn)換精度更高；該方法和系統(tǒng)不僅具有節(jié)省資金、轉(zhuǎn)換便捷的特點，最重要的是采用相對轉(zhuǎn)換的手段，消除了所有外部環(huán)境對轉(zhuǎn)換結(jié)果的影響。
文檔編號H04N9/64GK101778299SQ20101010191
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者崔原, 張元明, 李濤, 韓光亭 申請人:青島大學(xué)