[发明专利]基于齐次多项式数码相机参数可变的获取三刺激值方法

摘要

本发明公开了一种基于齐次多项式数码相机参数可变的获取三刺激值方法。该方法将数码相机拍摄设置参数引入作为输入变量，建立实测样本和训练样本不同参数设置下相机响应值关联，基于一阶齐次多项式模型，将等效RGB值转换为实测样本的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，而在实际拍摄测量时则可以自由变化拍摄参数，从而为数码相机作为一种成像式测色仪器提供了便利。

主权项

一种基于齐次多项式数码相机参数可变的获取三刺激值方法，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CIE三刺激值XYZ，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RGBSi,角标Si表示第i个训练样本，同时记录相机的拍摄参数：快门时间、ISO感光度、光圈数，分别记为TS、SS、NS；(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RSi和RGrey，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LGrey，由下式计算得到此光源照明条件下色卡的光谱功率分布LSi，进而得到其CIE三刺激值XYZ，记为XYZSi；LSi=LGreyRSiRGrey]]>(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＝HRT(RTR)‑1式中，R为可以拓展项数的RGBSi齐次多项式矩阵，必须保证齐次多项式次数为一阶，R矩阵大小为m*n，m为齐次多项式项数，n为训练样本的色块个数；H为色卡的三刺激值XYZSi构成的XYZ矩阵，大小为3*n；变换系数矩阵M大小为3*m；一阶齐次多项式矩阵R的第k行第i列的通式可以表示为下式，其中ri、gi、bi分别表示第i个训练样本的红、绿、蓝通道响应值，l、m、n为无公约数不全为0的非负整数；ρki=rilgimbinl+m+n]]>(2)将数码相机应用于实际的成像式测色：由拍摄到的待测物体色的图像RGB值和拍摄时的拍摄参数，计算得到待测物体颜色的三刺激值XYZ；具体包括以下子步骤：(2.1)在实际成像式测色应用中，为了获取待测试物体的高质量图像，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RGBTj，角标Tj表示第j个测试点；记录相机的拍摄参数：快门时间、ISO感光度、光圈数，分别记为TT、ST、NT；(2.2)将测试拍摄参数下得到的RGB响应值RGBTj转换至等效RGB值RGBEj，如下式：RGBEj=TSSSNT2TTSTNS2RGBTj]]>(2.3)按照步骤(1.3)训练过程中的齐次多项式形式，扩展等效RGB值RGBEj成为形式上与之一致的一阶齐次多项式RE；(2.4)利用变换系数矩阵M，得到待测点的颜色三刺激值HT，计算方法如下式：HT＝MRE。