1.一种用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,其步骤如下:
步骤一:球坐标系中的色域分区:通过CIELAB颜色空间的直角坐标系求出颜色点的极坐标,根据颜色点的色相角和颜色点在恒定色相角平面内与亮度轴之间的夹角将颜色空间分为若干个分区;
步骤二:选取色域边界采样点:建立设备颜色空间的设备坐标系,将设备坐标系中的一个颜色通道值设置为0或100%,同时对其他两个颜色通道进行均匀采样;
步骤三:构建色域边界描述点矩阵:利用测色仪器对设备采样值进行测量,设备颜色特征化模型将彩色图像的像素值转换为CIELAB色度值,通过颜色点极坐标与CIELAB球体颜色空间直角坐标系的关系计算出球坐标半径;对于没有任何采样点的空缺分区,利用基于相邻分区加权平均的空缺分区插值方法进行插值计算球坐标半径;找出每个分区内具有最大球坐标半径的采样点,将采样点的色度值和球坐标值存储作为该分区的色域边界描述点,所有分区的色域边界描述点组成一个GBD矩阵;
步骤四:线色域边界的计算:由映射颜色的色相角得映射颜色所在的等色相角平面;判断等色相角平面在水平方向上每一行的左右相邻的GBD点,并在每一行上依次连接左右相邻两个GBD点,求取连线与等色相角平面的交点得到线色域边界节点,将线色域边界节点连接起来形成了线色域边界;
所述步骤四中待映射颜色的线色域边界的计算方法为:由映射颜色的色相角得映射颜色所在的等色相角平面;然后判断等色相角平面在水平方向上每一行的左右相邻的GBD点,并在每一行上依次连接左右相邻两个GBD点,这些连线与等色相角平面Φ的交点就是线色域边界节点,将这些线色域边界节点连接起来形成该等色相角平面内的线色域边界;
求解线色域边界节点就是求解左右两相邻GBD点的连线方程与等色相角平面方程所构成的线性方程组:
假定等色相角平面在某行左右两个相邻分区的边界点为J(j1,j2,j3)和K(k1,k2,k3),那么连接两点直线的方程可表示为:p1=j1+t*u1;
p2=j2+t*u2;
p3=j3+t*u3;
其中,点P(p1,p2,p3)为直线上任意一点,矢量u(u1=k1‑j1,u2=k2‑j2,u3=k3‑j3)固定不变,t为可变参数;
由于色相角已知,假设该等色相角平面过亮度轴上已知两点M(m1,m2,m3)、N(n1,n2,n3)和ab平面内已知一点L(l1,l2,l3),那么该等色相角平面方程表示为:q1=l1+g*v1+s*w1;
q2=l2+g*v2+s*w2;
q3=l3+g*v3+s*w3;
其中,点Q(q1,q2,q3)为等色相角平面上任意一点,矢量v(m1‑l1,m2‑l2,m3‑l3)和w(n1‑l1,n2‑l2,n3‑l3)固定不变,g和s为可变参数;
将直线的方程和等色相角平面方程构成线性非齐次方程组为:
g*v1+s*w1‑t*u1=j1‑l1;
g*v2+s*w2‑t*u2=j2‑l2;
g*v3+s*w3‑t*u3=j3‑l3;
当该线性非齐次方程组的系数矩阵与增广矩阵的秩相等,且都为3时,该方程组有唯一解;当系数矩阵与增广矩阵的秩相等,但小于3时,该方程组有无穷解,此时说明该直线可能位于等色相面内,令可变参数t=0,则p1=j1,p2=j2,p3=j3,将交点设定为其中一个分区的色域边界点;
步骤五:根据计算得到的线色域边界,设计色域裁剪算子或色域压缩算子进行色域映射。
2.根据权利要求1所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,所述步骤一和步骤三中颜色点的极坐标与CIELAB球体颜色空间的直角坐标系的关系为:
2 2 2 1/2
r=[(L*‑LE*) +(a*‑aE*) +(b*‑bE*) ] (1)
‑1
α=tan ((b*‑bE*)/(a*‑aE*)) (2)‑1 2 2 1/2
θ=tan [(L*‑LE*)/((b*‑bE*) +(a*‑aE*)) ] (3)
其中,L*、LE*、a*、aE*、b*、bE*分别表示颜色点和色域中心点E的CIELAB坐标值,r是颜色点距离色域中心点E的距离,α为颜色点的色相角,其取值范围是[0,360],θ为颜色点在恒定色相角α平面内与亮度轴之间的夹角,其取值范围为[0,180]。
3.根据权利要求1或2所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,需要描述的色域范围的色域中心点E的具体位置的确定方法为:①通过对所有色域边界采样点的亮度轴坐标值取平均值来获取色域中心点E的亮度轴坐标;②使用CIELAB坐标值为[50,0,0]的亮度轴中心点作为整个色域的中心点;所述颜色空间分为n×n个分区,分区数量n的值为8、12或16。
4.根据权利要求3所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,所述基于相邻分区加权平均的空缺分区插值方法为:空缺分区边界点的位置选择其中心点位置,从中心点位置分别向上、向下、向顺时针和向逆时针方向的搜索路径查找相邻分区的边界点,对各方向的邻域由近及远逐一搜索,若当前分区为空,则按箭头所指路径搜索下一分区,得到的插值临域为该方向距离中心分区最近的非空分区,相邻分区边界点对该分区边界点进行邻域加权平均法的插值计算;搜索完成后,将各邻域分区对应的球坐标半径值进行加权平均,各相邻分区所对应的权重值与该分区与中心空区的距离成反比;由插值点的球坐标半径值计算出插值点的亮度值,并判断该亮度值是否超出亮度轴的范围[0,
100],若超出范围,则将其亮度值简单地剪切到[0,100]的范围内。
5.根据权利要求1或4所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,某颜色点与映射中心的连接线得到的映射线与线色域边界的每条边界线都相交,但只有边界线段的内部交点对映射计算有意义;判定映射线与线色域边界交点位置的方法为通过判断映射线与线色域边界节点的角度关系来确定交点位置:映射中心点与线色域边界节点的连线有la条虚线,虚线与亮度轴的夹角分别为0°、θ1、…、θi、…、θla、180°,而映射线与亮度轴的夹角θ满足0<θ<θ1,判定映射线与线色域边界的交点位于线色域边界gl1内部;
当夹角θ满足θi<θ<θi+1,i=1,…,la,映射线与线色域边界的交点位于线色域边界gli内部;当夹角θ满足θla<θ<180°,映射线与线色域边界的交点位于线色域边界gla内部;当遇到映射线与线色域边界有多个内部交点时,色域边界最外侧具有最大彩度值的交点距离输入颜色距离最近,该点将取为映射结果点。
6.根据权利要求1所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,在分区最大化色域边界描述器的基础上,设计HpMinDE色域裁剪算子将色域外颜色在该色相角平面内以最近距离映射到目标色域边界;HpMinDE色域裁剪算子的映射原理是:由于计算所得的线色域边界是一组直线段,从这组直线段中寻找出距离待映射颜色最近的一条直线段,并计算其交点;具体步骤为:a)首先将输入颜色点A与亮度轴中心点O相连,与连线OA相交的色域边界线记为GBDLine1;b)由颜色点A向色域边界线GBDLine1作垂线;如果垂线的交点A'位于色域边界线GBDLine1线段内部,那么交点A'即为距离颜色点A最近的色域边界点,此时将交点A'作为映射点;如果交点A'位于色域边界线GBDLine1线段外部的延长线上,那么连接OA'确定与连线相交的色域边界线记为GBDLine2;c)过颜色点A向色域边界线GBDLine2作垂线,如果垂线交点A”位于色域边界线GBDLine2线段的内部,那么交点A”即为最终映射点;否则将交点A'假定为输入颜色点A,返回步骤a),直到找到最终的映射点A”为止。
7.根据权利要求1所述的用于分区最大化色域边界描述器的空区插值方法,其特征在于,在分区最大化色域边界描述器的基础上,根据源色域和目标色域的关系,设计CUSP色域压缩算子将色域外颜色朝映射中心的方向等比例映射到目标色域内;映射中心点的选择方式有两种:1)选择目标色域边界在亮度轴两端点的均值点;2)选择亮度值等于CUSP点亮度的CUSP亮度轴点为映射中心;选择CUSP亮度轴点作为映射中心必须满足三个条件:一,与映射中心点等亮度值的目标色域边界点应具有最大彩度值;二,该映射中心点必须包含在目标色域范围内;三,该映射中心点必须包含在图像色域范围内;因此新设计的CUSP色域压缩算子的映射步骤为:对于目标色域外的颜色P来说,①寻找亮度轴上对应最大彩度色域边界点的点O1,如果点O1不在目标色域范围内,沿目标色域边界依次寻找,直到找到满足在目标色域范围内的亮度轴点O2;②如果亮度轴点O2位于图像色域边界I内部但位于图像色域边界II外部,亮度轴点O2不包含在图像色域范围内;③选择目标色域边界在亮度轴两端点的均值点O3作为映射中心;④计算待映射颜色P和映射中心O3的连线与源色域和目标色域边界的交点P1和P2;如果映射线与源色域边界的交点不存在,则将待映射颜色点作为映射线与源色域的交点;⑤对于色域外颜色P来说,根据源色域和目标色域的关系,将其朝映射中心的方向等比例映射到目标色域内。