[发明专利]基于阿尔法形态的显示器三维色域体积快速算法

说明书

技术领域

本发明涉及数字电视、显示器测量技术，宽色域显示技术，具体讲，涉及基于Alpha shapes的显示器三维色域体积快速算法。

技术背景

目前通常用二维空间色域表示显示器能够重显的色彩范围，而色彩实际上是一个三维的量，各种可用来表示颜色的色空间(如XYZ,RGB,Luv,Lab)都是三维色空间。在二维空间计算色域及色域覆盖率忽略了亮度级别对色域范围的影响，所得结果不能充分反映色彩重显特性。因此，需要在包含亮度信息的三维空间中计算色域及色域覆盖率。目前已有一些计算三维色域体积的算法被提出。Bangyong Sun等[1]提出了CIELAB色空间的液晶显示器色域描述算法。该算法在CIELAB色空间利用Delaunay(德洛涅)三角剖分技术将色域边界面分割成小三角形。取中心点并将其与表面划分的三角形相连形成四面体，求所有四面体之和得到三维色域体积。Andreas Willert等[2]分别在CMY及CMYK色空间按亮度将色域体积均分成一系列薄片，在每个薄片上划分网格计算其色域大小。况盛坤等[3]采用基于空间区域分割的四面体网格剖分算法实现数字输出设备色域的三维立体再现和色域体积的求取。该算法将色度坐标数据转化为球面坐标，分别将色相角和仰角均分成N份，从而将整个颜色空间分成N×N个子区域进行计算。李超等[4]根据Delaunay理论在三维空间的扩展，将不规则的颜色空间立体分解为多个四面体网格进行色域体积的计算。该算法将分解得到的所有四面体体积相加，并没有考虑到色域立体表面的凹凸程度可能与分割成的四面体网格表面不一致。现有这些求三维体积快速算法多针对凸包，将色域表面作为光滑的凸面进行处理。实际上，从根据实测数据重构出的显示器三维色域立体可以看出，在设备无关色空间，显示器三维色域是凸包与凹坑相混合的不规则立体，用已有算法进行计算多会产生误差，结果并不准确。

阿尔法形态(Alpha shapes)算法的基本思想是将一个半径为α的圆围绕给定的离散点集S滚动，S的轮廓是一个多边形，由S和半径α决定。当α取值适当，这个圆就不会滚到S的内部，与圆相交的点就是S的边缘轮廓点，其滚动的痕迹就是S的边界线[5]。Edelsbruuner等[6]于1983年给出了Alpha Shapes模型判断准则，根据这一准则可以确定边界线。判断条件如下：在点集S内任取两个点P₁和P₂，过这两点绘制半径为α的圆，若圆内没有其它点，则可认为P₁P₂是边界线。Edelsbruuner等[7]于1994年从几何学的角度给出了三维Alpha shapes的原理，为其在工程领域的应用奠定了基础。Tomasz J.Cholewo等[8]于1999年提出一种基于Alpha shapes算法的面向彩色打印设备和彩色图像的色域边界提取算法。

参考文献

[1]Sun B,Liu H,Li W,et al.A Color Gamut Description Algorithm for Liquid Crystal Displays in CIELAB Space[J].The Scientific World Journal,2014,2014.

[2]Willert A,Flaspohler M,Hubler A C.Calculating a Color Gamut Border Using a Grid Approach[C]//Conference on Colour in Graphics,Imaging,and Vision.Society for Imaging Science and Technology,2004,2004(1):156-160.

[3]况盛坤,王晓红,吕兆锋.基于空间区域分割的四面体网格剖分色域描述算法[J].包装工程工程版,2014,35(5):126-130

[4]李超，王彩印.基于空间四面体网格的色域计算与比较研究[J].中国印刷与包装研究，2010，02(z1):102-106.

[5]Wu Z,Qi L,Luo P,et al.Edge-preserving multi-scale image decomposition based on alpha-shape[C]//Conference Anthology,IEEE.IEEE,2013:1-5.