專(zhuān)利名稱(chēng)：：數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)碼相機(jī)圖像質(zhì)量色彩還原評(píng)估及自動(dòng)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
：對(duì)數(shù)字圖像的質(zhì)量評(píng)判通常從清晰度、白平衡、色彩還原、灰階、壞點(diǎn)個(gè)數(shù)等幾個(gè)方面進(jìn)行衡量，而對(duì)色彩還原程度和清晰度的檢測(cè)和量化是其中的難點(diǎn)。目前采用較為普遍的、最具權(quán)威的數(shù)字圖像質(zhì)量檢測(cè)方法主要有兩種主觀評(píng)價(jià)檢測(cè)法和客觀評(píng)價(jià)檢測(cè)法。主觀評(píng)價(jià)法就是讓觀察者根據(jù)一些事先規(guī)定的評(píng)價(jià)尺度或自己的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)測(cè)試圖像按視覺(jué)效果提出質(zhì)量判斷，并給出質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)所有觀察者給出的分?jǐn)?shù)進(jìn)行加權(quán)平均，所得的結(jié)果即為圖像的主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)法是用恢復(fù)圖像偏離原始圖像的誤差來(lái)衡量數(shù)字圖像的質(zhì)量。主觀評(píng)判方法不僅需要的時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)資源大，而且缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，難于實(shí)現(xiàn)量化。比如，人工的存在影響檢測(cè)場(chǎng)地的潔凈度，高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)使人工檢測(cè)的準(zhǔn)確率大大降低，而且不同人員之間存在著不同的主觀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，如果在某些有毒或有輻射的環(huán)境下，根本就不能使用人工。傳統(tǒng)的客觀評(píng)價(jià)方法是基于對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，源于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中均方信噪比的思想，由于只是對(duì)恢復(fù)圖像和原始圖像的純誤差數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，難以準(zhǔn)確反映視覺(jué)差別，因而也存在許多的弊病。代表性的方法有MSE(均方誤差)，PSNR(峰值信噪比)和WMSE(加權(quán)均方誤差)。目前，在工程應(yīng)用中己經(jīng)產(chǎn)生了一些圖像色差的檢測(cè)方法，主要包括(1)灰度世界法又稱(chēng)平均能量法，該方法認(rèn)為所拍攝的圖像中的RGB三色分量的統(tǒng)計(jì)平均值應(yīng)該相等，如果不等則認(rèn)為存在色偏。(2)白色區(qū)域法也稱(chēng)為最亮點(diǎn)法，搜尋所拍攝的圖像中最亮的區(qū)域作為白色區(qū)域，該區(qū)域的RGB三色分量的統(tǒng)計(jì)平均值應(yīng)該相等，如果不等則認(rèn)為存在色偏。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能，通過(guò)對(duì)典型環(huán)境的色偏知識(shí)學(xué)習(xí)來(lái)積累判別色偏的知識(shí)，進(jìn)而依靠這些知識(shí)來(lái)判斷色偏。(4)先驗(yàn)知識(shí)法以人臉的膚色模型作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，首先在圖像中檢索人臉區(qū)域，然后判斷該區(qū)域的膚色平均值是否在膚色模型的范圍內(nèi)來(lái)作為判斷色偏的標(biāo)準(zhǔn)。(5)直方圖法該方法是基于當(dāng)圖像中有明顯的白色和黑色背景時(shí)，RGB值分量圖像的直方圖上會(huì)出現(xiàn)顯著峰值的原理，如果在各個(gè)直方圖中，峰值處于三基色不同的灰度級(jí)上，則表示色彩不平衡。這些算法都具有一定的局限性，不能在任何情況下都正確可靠地檢測(cè)出圖像的色偏，更沒(méi)法準(zhǔn)確估計(jì)圖像色偏的程度，例如當(dāng)環(huán)境過(guò)亮或過(guò)暗時(shí)，或者圖像的背景為大海或藍(lán)天時(shí)，灰度世界法幾乎完全失效；而當(dāng)所拍攝的物體并無(wú)白色存在時(shí)白色區(qū)域法所檢測(cè)的結(jié)果也是不真實(shí)的；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和先驗(yàn)知識(shí)法則更是需要通過(guò)學(xué)習(xí)積累或先驗(yàn)知識(shí)來(lái)判斷，具有較大的局限性。研究選擇合適的檢測(cè)模型，對(duì)數(shù)字圖像質(zhì)量信息進(jìn)行分析和識(shí)別，得到預(yù)定的檢測(cè)結(jié)果。便于記錄再現(xiàn)，也便于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和控制，充分達(dá)到對(duì)數(shù)字圖像采集、傳輸、處理、記錄全過(guò)程和多項(xiàng)目多方位的檢測(cè)和監(jiān)控，有利于圖像質(zhì)量的提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，利用該檢測(cè)方法對(duì)數(shù)碼相機(jī)的圖像色彩還原水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)顏色偏差計(jì)算的效果與人眼感覺(jué)相符，計(jì)算效率高，客觀準(zhǔn)確。在進(jìn)行色差研究時(shí)，兩種不同色彩間有沒(méi)有差別、差別有多大是判定色彩復(fù)制一致性的重要標(biāo)準(zhǔn)，是色度學(xué)中需要研究的主要問(wèn)題之一。因此，需要一種方法來(lái)測(cè)定判斷色彩之間的區(qū)別，并且更重要的是，表示這種區(qū)別的結(jié)果要和人的視覺(jué)感知效果一致。即該量度值較小時(shí)，目視時(shí)感覺(jué)到的彩色差別較小，該量度值較大時(shí)，目視感覺(jué)差別也較大，這就是顏色空間均勻化問(wèn)題。1975年，在倫敦的CIE大會(huì)上，通過(guò)并向世界各國(guó)推薦了一種新的關(guān)于均勻顏色空間的方法，這就是目前通用的C正1976L'aV均勻顏色空間。這一均勻顏色空間的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)顏色的色差大于視覺(jué)的識(shí)別界閉限(恰可察覺(jué))而又小于孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級(jí)的色差時(shí)，能較好的反映物體色的心理感受效果。色差是指用數(shù)值的方法表示兩種顏色給人色彩感覺(jué)上的差別。若兩個(gè)色樣樣品都按L'、a'、b'標(biāo)定顏色，則兩者之間的總色差A(yù)E:以及各項(xiàng)單項(xiàng)色差可用下列公式計(jì)算明度差<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>色度差<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>總色差<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>C正1976L'a'b'色差公式考慮了心理顏色的特點(diǎn)，對(duì)顏色空間的均勻度也有很大程度的改善。所以在這之后，一直受到大家的推薦與使用。由于數(shù)碼相機(jī)的色彩空間一般為RGB空間，RGB空間是一個(gè)非均勻的空間，要轉(zhuǎn)換為均勻的LAB才能進(jìn)行色彩比較。本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，具體包括以下步驟a、將標(biāo)準(zhǔn)色卡置于光源箱內(nèi)后壁上，用亮度色度儀測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)色卡上每一個(gè)色塊的LAB值，即，明度值L'、色度值a'和色度值b4,并作為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值存入計(jì)算機(jī)；b、在相同測(cè)量環(huán)境下，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)的位置，使相機(jī)光軸與所述光源箱內(nèi)的色卡表面垂直，且使所述色卡顯示在相機(jī)顯示屏中央處占顯示屏面積的1/4，拍照；c、將拍攝的圖像輸入計(jì)算機(jī)，獲取該圖像中每個(gè)色塊的RGB值，轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AB值，通過(guò)下式(1)一(4)分別計(jì)算出每個(gè)色塊的總色差A(yù)E:，△L*=L*i-L*2(1)△a*=a*i-a*2(2)△b*=bVb*2(3)A￡:A=VAT2+Aa*2+A,(4),式中，L、、a、和b、為從拍攝的圖像中獲取的一個(gè)色塊的LAB值，L'2、"和b'2為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值。本數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法能正確可靠地檢測(cè)出圖像的色偏，而且能準(zhǔn)確計(jì)算圖像色偏的程度。用本方法對(duì)顏色偏差計(jì)算的效果與人眼感覺(jué)相符，計(jì)算效率高，客觀準(zhǔn)確。圖l為本檢測(cè)方法中標(biāo)準(zhǔn)色卡、光源箱和相機(jī)的位置關(guān)系示意圖；圖2為標(biāo)準(zhǔn)色卡的結(jié)構(gòu)示意圖3為實(shí)驗(yàn)中用相機(jī)拍攝到的標(biāo)準(zhǔn)色卡的圖像；圖4為檢測(cè)結(jié)果。具體實(shí)施例方式本實(shí)施例中標(biāo)準(zhǔn)色卡采用GretagMacbeth公司的GretagMacbethColorCheckerColorRenditionChart色卡，如圖2所示，該色卡由6X4個(gè)不同顏色的色塊排列而成，每個(gè)色塊的大小大為40mmX40mm。此色卡中24個(gè)色塊的顏色是精心挑選的，涉及非常廣泛，每個(gè)色塊都可以代表自然界中某種特殊的顏色，例如膚色，樹(shù)葉色和天藍(lán)色，這些色塊不僅與它們的同色類(lèi)似物有著相同的顏色，并且在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)，有著同樣的反射光方式。因?yàn)檫@些獨(dú)特的性能，它可以使色彩匹配在任何光源下，任何色彩復(fù)制處理中都有著杰出的表現(xiàn)。光源箱采用JudgeII標(biāo)準(zhǔn)光源箱。此光源箱規(guī)格如表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>參照?qǐng)Dl，本數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，包括以下步驟:a、將標(biāo)準(zhǔn)色卡1置于JUDGEII燈箱2的后壁上，外圍環(huán)境沒(méi)有其他光源，特定的光源照射角度，將亮度色度儀放于圖1中相機(jī)3所在位置，用亮度色度儀在D65光源下測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)色卡1上每一個(gè)色塊的LAB值，S卩，明度值l/、色度值a'和色度值b'，并作為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值存入計(jì)算機(jī)；b、在相同測(cè)量環(huán)境下，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)3的位置，使相機(jī)光軸與所述光源箱內(nèi)的色卡1表面垂直，且使所述色卡1顯示在相機(jī)顯示屏中央處占顯示屏面積的1/4，然后拍照；c、將拍攝的圖像(如圖3所示)輸入計(jì)算機(jī)，用PHOTOSHOP工具打開(kāi)圖像，獲取該圖像中每個(gè)色塊的RGB值，轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AB值，通過(guò)下式(1)—(4)分別計(jì)算出每個(gè)色塊的總色差A(yù)E'ab，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(4)，式中，L、、a、和b、為從拍攝的圖像中獲取的一個(gè)色塊的LAB值，L、、a、和b'2為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)評(píng)價(jià)軟件PHOTOVERIFY。該軟件可以自動(dòng)完成所拍攝的色卡圖片中24個(gè)色塊的RGB值的讀取、LAB轉(zhuǎn)換及色差計(jì)算工作，并將24個(gè)色塊的色差反映在一個(gè)坐標(biāo)系中。其使用方法如下在電腦上運(yùn)行photoverify，點(diǎn)擊打開(kāi)文件按鈕，找到需要測(cè)試的圖片，如圖3。點(diǎn)擊圖像范圍選擇框，標(biāo)出色板范圍。選擇范圍時(shí)請(qǐng)注意應(yīng)只包含圖像有效部分，不包括黑邊。范圍選擇好后，點(diǎn)擊色彩還原及白平衡測(cè)試按鈕，屏幕上將顯示出每塊顏色的色彩還原的準(zhǔn)確度及是否通過(guò)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如圖4所示。權(quán)利要求1.一種數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟a、將標(biāo)準(zhǔn)色卡置于光源箱內(nèi)后壁上，用亮度色度儀測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)色卡上每一個(gè)色塊的LAB值，即，明度值L*、色度值a*和色度值b*，并作為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值存入計(jì)算機(jī)；b、在相同測(cè)量環(huán)境下，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)的位置，使相機(jī)光軸與所述光源箱內(nèi)的色卡表面垂直，且使所述色卡顯示在相機(jī)顯示屏中央處占顯示屏面積的1/4，拍照；c、將拍攝的圖像輸入計(jì)算機(jī)，獲取該圖像中每個(gè)色塊的RGB值，轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AB值，通過(guò)下式(1)-(4)分別計(jì)算出每個(gè)色塊的總色差ΔE*ab，ΔL*＝L*1-L*2(1)Δa*＝a*1-a*2(2)Δb*＝b*1-b*2(3)2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)色卡采用GretagMacbeth公司的GretagMacbethColorCheckerColorRenditionChart色卡，該色卡由6X4個(gè)不同顏色的色塊排列而成，每個(gè)色塊的大小大為40mmX40mm;所述光源箱采用JudgeII標(biāo)準(zhǔn)光源箱，D65光源。全文摘要一種數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法，包括以下步驟a.將標(biāo)準(zhǔn)色卡置于光源箱內(nèi)后壁上，用亮度色度儀測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)色卡上每一個(gè)色塊的LAB值，并作為該色塊的LAB標(biāo)準(zhǔn)值存入計(jì)算機(jī)；b.在相同測(cè)量環(huán)境下，使相機(jī)光軸與所述光源箱內(nèi)的色卡表面垂直，拍照；c.將拍攝的圖像輸入計(jì)算機(jī)，獲取該圖像中每個(gè)色塊的RGB值，轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AB值，計(jì)算出每個(gè)色塊的總色差。本數(shù)碼相機(jī)色彩還原的檢測(cè)方法能正確可靠地檢測(cè)出圖像的色偏，而且能準(zhǔn)確計(jì)算圖像色偏的程度。用本方法對(duì)顏色偏差計(jì)算的效果與人眼感覺(jué)相符，計(jì)算效率高，客觀準(zhǔn)確。文檔編號(hào)H04N17/00GK101207832SQ20061015768公開(kāi)日2008年6月25日申請(qǐng)日期2006年12月19日優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日發(fā)明者斌陸,陸素珍申請(qǐng)人:Tcl數(shù)碼科技(深圳)有限責(zé)任公司