色彩管理若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)及色彩輸入/輸出技術(shù)的發(fā)展，彩色圖像作為信息載體，在印刷、影像、廣告、影視、電子商務(wù)、數(shù)字娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)色彩再現(xiàn)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。然而受成像機(jī)理、色彩空間、元器件性能、耗材特性、機(jī)械加工精度等因素影響，輸入/輸出設(shè)備的彩色特性差異十分顯著，這使得彩色圖像跨介質(zhì)、跨平臺(tái)一致再現(xiàn)極為困難。為實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”(WYSIWYG)的目標(biāo)，必須對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)量、控制和管理，于是形成了多種色彩管理體系結(jié)

2、構(gòu)，其中最著名的當(dāng)屬國(guó)際色彩聯(lián)盟(ICC)提出的色彩管理規(guī)范。ICC色彩管理引入設(shè)備無(wú)關(guān)的色彩空間(通常為CIELab或CIEXYZ)統(tǒng)一描述設(shè)備彩色特性，通過(guò)色域匹配及設(shè)備輸入/輸出關(guān)系非線性校正，建立設(shè)備相關(guān)色彩空間(RGB、CMYK等)與設(shè)備無(wú)關(guān)色彩空間之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)彩色信息從輸入設(shè)備色彩空間到設(shè)備無(wú)關(guān)色彩空間，再到輸出設(shè)備色彩空間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。針對(duì)現(xiàn)有色彩管理體系不具備自適應(yīng)渲染功能、無(wú)法獲得最佳圖像再現(xiàn)的不足，本文重點(diǎn)研究

3、色彩管理體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及設(shè)備色彩特性化、設(shè)備色域描述、自適應(yīng)色域匹配等關(guān)鍵技術(shù)，并根據(jù)理論研究成果，設(shè)計(jì)了一套色彩管理應(yīng)用支撐軟件。 從最初的封閉式色彩管理體系到ICC開(kāi)放式體系、PostScript體系、sRGB體系、基于色外觀的體系以及光譜再現(xiàn)體系，色彩管理在發(fā)展中綻放出多種形式。由設(shè)備彩色特性描述文件(Profile)和色彩管理組件(CMM)組成的ICC色彩管理已成為彩色工業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)。理論分析和實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，目前基于I

4、CC規(guī)范的色彩管理系統(tǒng)不能針對(duì)圖像進(jìn)行自適應(yīng)渲染，因而無(wú)法獲得最佳的色彩再現(xiàn)。針對(duì)該問(wèn)題，提出一種基于ICC規(guī)范擴(kuò)展的色彩管理體系結(jié)構(gòu)，其核心是開(kāi)發(fā)具有自適應(yīng)色域匹配功能的CMM，針對(duì)圖像特征進(jìn)行最佳渲然。雖然與重Profile、輕CMM的傳統(tǒng)ICC色彩管理體系側(cè)重點(diǎn)相反，兩系統(tǒng)外特性上卻完全相同。 掃描輸入、顯示和打印輸出設(shè)備中，以打印機(jī)彩色非線性最復(fù)雜。因此本文以CMYK噴墨打印機(jī)為主要研究對(duì)象，首先進(jìn)行設(shè)備彩色特性提取，重

5、點(diǎn)是打印機(jī)的色域描述和色彩校正。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)打印機(jī)墨水呈色存在顯著的非線性特征，于是引入了B樣條描述非線性，在此基礎(chǔ)上提出一種基于樣條張量積的打印色彩校正算法，獲得相當(dāng)校正精度的條件下，所需打印測(cè)量的樣本數(shù)較常規(guī)插值算法有大幅下降。提出一種基于設(shè)備色域表面采樣和樣條插值的色域描述算法，計(jì)算所得色域體積、形狀與真實(shí)設(shè)備色域極為接近。兩種色彩特性提取算法普適性好，可推廣到掃描、顯示及超四色打印設(shè)備。針對(duì)超四色噴墨打印機(jī)，提出一種基于色域劃分的色

6、彩校正算法，降低了顏料空間的維數(shù)，消除了顏色冗余。 設(shè)備間色域形狀、大小及位置差異是彩色跨介質(zhì)一致再現(xiàn)的難題。因此色域匹配成為色彩管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，既要調(diào)整彩圖顏色使之落入再現(xiàn)設(shè)備色域內(nèi)，又要盡量保持原始圖像的視覺(jué)效果。針對(duì)當(dāng)前ICC體系中色域匹配算法與圖像無(wú)關(guān)，難以充分發(fā)揮設(shè)備再現(xiàn)能力的不足，提出兩種圖像特征相關(guān)的自適應(yīng)色域匹配算法?；趫D像類別的匹配首先提取圖像特征并分類，根據(jù)圖像類別確定合適的匹配策略?；谝曈X(jué)評(píng)價(jià)

7、模型的算法考慮了人眼對(duì)再現(xiàn)圖像的主觀評(píng)價(jià)，同時(shí)保證圖像中整體色彩和邊緣細(xì)節(jié)的損失達(dá)到最小。 針對(duì)國(guó)內(nèi)目前缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)色彩管理應(yīng)用支撐軟件的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于ICC擴(kuò)展的色彩管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由彩色設(shè)備Profile生成器和自適應(yīng)色彩管理組件CMM構(gòu)成。Profile生成器應(yīng)用了設(shè)備彩色特性提取技術(shù)的研究成果，CMM則集成了自適應(yīng)色域匹配功能。另外CMM設(shè)計(jì)完全遵循Windows圖像色彩管理規(guī)范，最終以Windows第三