[发明专利]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

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。

主权项

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：(1.1)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：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R_Si，G_Si，B_Si,角标Si表示第i个训练样本；通过下式将RGB_Si从RGB空间转换到rg空间，记为r_Si，g_Si：$r_{\mathrm{Si}}=\frac{R_{\mathrm{Si}}}{R_{\mathrm{Si}}+G_{\mathrm{Si}}+B_{\mathrm{Si}}},g_{\mathrm{Si}}=\frac{G_{\mathrm{Si}}}{R_{\mathrm{Si}}+G_{\mathrm{Si}}+B_{\mathrm{Si}}}$(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R_Si和R_Grey，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_Grey，计算得到此光源照明条件下色卡的CIE三刺激值XYZ，记为X_Si,Y_Si,Z_Si,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＝(R^TR)^‑1R^TH式中,R为可以拓展项数的R_Si，G_Si，B_Si多项式矩阵，矩阵大小为m*n，m为多项式项数，n为训练样本的色块个数；H为色卡的三刺激值构成的XYZ矩阵，大小为3*n；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_Tj，角标Tj表示第j个测试点，将RGB_Tj从RGB空间转换到rg空间,记为rg_Tj；(2.2)缩放测试点的RGB值：在rg空间上，寻找与rg_Tj距离最近的训练样本，记为rg_Si’，缩放比例因子sl计算如下式：$\mathrm{sl}=\frac{R_{{\mathrm{Si}}^{\′}}+G_{{\mathrm{Si}}^{\′}}+B_{{\mathrm{Si}}^{\′}}}{R_{\mathrm{Tj}}+G_{\mathrm{Tj}}+B_{\mathrm{Tj}}}$然后对测试点进行缩放：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H_T，计算如下式：$H_T=\frac{1}{\mathrm{sl}}\·\frac{N_T{T}_S{S}_S}{N_S{T}_T{S}_T}{H}_T^{\mathrm{sl}}$式中N_T，T_T，S_T表示拍摄测试图像的光圈数、曝光时间和ISO感光度，N_S，T_S，S_S表示拍摄训练样本的光圈数、曝光时间和ISO感光度。