[发明专利]基于色貌模型的灰度与伪彩图像的融合显示方法

权利要求书

1.基于色貌模型的灰度与伪彩图像的融合显示方法，其特征在于具体步骤为： 

（1）根据观察条件调整色貌模型环境参数的设置，建立数字图像的色貌模型表示，其中，所选的色貌模型包含可调的观察条件，并利用色彩空间的转换关系，建立数字图像的sRGB表示与色貌模型间的联系；

（2）运用色貌模型反变换，根据色彩空间sRGB中色彩点在色貌模型空间中的分布，设定色貌属性，由色貌属性生成均一明度的彩虹色阶，实现明度不含信息的伪彩显示；

（3）通过色貌模型分离源图像的亮暗与颜色属性，调整源灰度图灰阶，表示为融合图像的明度；将均一明度的伪彩图表示为融合图像的色调和饱和度；合并色貌属性，反变换得到融合结果。

2.根据权利要求1所述的基于色貌模型的灰度与伪彩图像的融合显示方法，其特征在于步骤（1）中，色貌模型采用国际发光照明委员会的CAM02色貌模型，该色貌模型能预测色调H、饱和度s和明度J这三种相对色貌属性，且包含多种色适应变换；色貌属性可结合观察条件，从其XYZ空间表示转换得到，其中与观察条件相关的环境参数设置由表1给出：

表1   CAM02色貌模型的环境参数设置

环境参数设置要求白色物体的相对三刺激值X_wY_wZ_w照明光源决定自适应亮度L_A ，cd/m²白色物体绝对亮度的20%白色物体的相对亮度Y_w取100背景的相对亮度Y_b取20环境的相对亮度L_R暗/昏暗/平均/中间值

在环境参数的基础上，计算CAM02色貌模型的参数：首先结合下表2，由L_R确定指数非线性参数c，插值得到彩色感应系数N_c和最大自适应度F：

表2  CAM02色貌模型的输入参数 

观察条件cNcF平均0.691.01.0昏暗0.590.90.9暗0.5250.80.8

 然后由式(1)~(4)依次计算自适应度D，亮度水平自适应系数F_L，明度自适应系数N_bb，色彩自适应系数N_cb和非线性指数基数z ：

其中，  ；

假定色貌属性中色调H、饱和度s、明度J已知，CAM02色貌模型与XYZ空间的转换关系由下述过程获得：

（1）由于假定色调H已知，结合下表3，由式(5)计算色相角h，并调整到0~360的范围：

                                      (5)

表3 色相正交与色相角的转换

 红黄绿蓝红i12345h_i20.1490.00164.25237.53380.14e_i0.80.71.01.21.0H_i0100200300400

记，结合对立色分量a、b的定义，得到关于非线性后适应的三刺激R_a^’、G_a^’和B_a^’的方程：

                (6)

（1）由于假定明度J已知，记，根据明度的定义，得到关于R_a^’、G_a^’和B_a^’的另一方程：

                                 (7)

（3）由于假定饱和度s已知，由视彩度M、彩度C和饱和度s的定义，得到中间参数t的表达式(8)；视明度Q由明度J计算得到，故等式右侧为一常值，记为γ；

                                                                                     (8)

结合t的定义式(9)，得到关于R_a^’、G_a^’和B_a^’的第三个方程式(10)，

                                                                            (9)

(10)

其中对立色分量a、b用R_a^’、G_a^’和B_a^’表示，离心率，记 ；

将式(6)、(7)和(10)的系数分别令为(ε₁₁, ε₁₂, ε₁₃)、(ε₂₁, ε₂₂, ε₂₃, ε₂₀)和(ε₃₁, ε₃₂, ε₃₃, ε₃₄, ε₃₅, ε₃₆)，如下式(11)~(13)：

                           (11a)

                     (11b)

            (11c)

                             (12a)

                                (12b)

                               (12c)

     (12d)

   (13a)

                                                                                   (13b)

                                                                      (13c)

                                                                          (13d)

                                                                       (13e)

                                                                              (13f)

联立式(6)和(7)，解得：

                                               (14)

                                          (15)

将式(14)和(15)的系数分别令为(η₁ , η₂)和(η₃, η₄)，如下式：

    (16a)

  (16b)

 (16c)

    (16d)

将G_a^’和R_a^’代入式(10)，整理得到R_a^’的方程：

 (17)

令式(17)二元一次方程式的系数为(θ₁ , θ₂ , θ₃)^’：

从而解得R_a^’：                                                             (19)

至此，由已知的J、H和s计算R_a^’、G_a^’和B_a^’，再根据公式(20)~(23)，最终逆得到XYZ空间的三刺激值X、Y和Z：

                          (20)

                      (21)

其中， ；

                                  (22)

                                    (23)

其中， 。