色彩管理若干關鍵技術研究.pdf

1、隨著計算機科學及色彩輸入/輸出技術的發(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、數(shù)字娛樂等諸多領域得到了越來越廣泛的應用，人們對色彩再現(xiàn)質(zhì)量的要求也越來越高。然而受成像機理、色彩空間、元器件性能、耗材特性、機械加工精度等因素影響，輸入/輸出設備的彩色特性差異十分顯著，這使得彩色圖像跨介質(zhì)、跨平臺一致再現(xiàn)極為困難。為實現(xiàn)“所見即所得”(WYSIWYG)的目標，必須對顏色進行測量、控制和管理，于是形成了多種色彩管理體系結

2、構，其中最著名的當屬國際色彩聯(lián)盟(ICC)提出的色彩管理規(guī)范。ICC色彩管理引入設備無關的色彩空間(通常為CIELab或CIEXYZ)統(tǒng)一描述設備彩色特性，通過色域匹配及設備輸入/輸出關系非線性校正，建立設備相關色彩空間(RGB、CMYK等)與設備無關色彩空間之間的映射關系，實現(xiàn)彩色信息從輸入設備色彩空間到設備無關色彩空間，再到輸出設備色彩空間的準確轉換。針對現(xiàn)有色彩管理體系不具備自適應渲染功能、無法獲得最佳圖像再現(xiàn)的不足，本文重點研究

3、色彩管理體系結構的改進及設備色彩特性化、設備色域描述、自適應色域匹配等關鍵技術，并根據(jù)理論研究成果，設計了一套色彩管理應用支撐軟件。 從最初的封閉式色彩管理體系到ICC開放式體系、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)的通用標準。理論分析和實際應用中發(fā)現(xiàn)，目前基于I

4、CC規(guī)范的色彩管理系統(tǒng)不能針對圖像進行自適應渲染，因而無法獲得最佳的色彩再現(xiàn)。針對該問題，提出一種基于ICC規(guī)范擴展的色彩管理體系結構，其核心是開發(fā)具有自適應色域匹配功能的CMM，針對圖像特征進行最佳渲然。雖然與重Profile、輕CMM的傳統(tǒng)ICC色彩管理體系側重點相反，兩系統(tǒng)外特性上卻完全相同。 掃描輸入、顯示和打印輸出設備中，以打印機彩色非線性最復雜。因此本文以CMYK噴墨打印機為主要研究對象，首先進行設備彩色特性提取，重

5、點是打印機的色域描述和色彩校正。實驗發(fā)現(xiàn)打印機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，獲得相當校正精度的條件下，所需打印測量的樣本數(shù)較常規(guī)插值算法有大幅下降。提出一種基于設備色域表面采樣和樣條插值的色域描述算法，計算所得色域體積、形狀與真實設備色域極為接近。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備。針對超四色噴墨打印機，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)中的一項核心技術，既要調(diào)整彩圖顏色使之落入再現(xiàn)設備色域內(nèi)，又要盡量保持原始圖像的視覺效果。針對當前ICC體系中色域匹配算法與圖像無關，難以充分發(fā)揮設備再現(xiàn)能力的不足，提出兩種圖像特征相關的自適應色域匹配算法?；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評價

7、模型的算法考慮了人眼對再現(xiàn)圖像的主觀評價，同時保證圖像中整體色彩和邊緣細節(jié)的損失達到最小。 針對國內(nèi)目前缺乏具有自主知識產(chǎn)權色彩管理應用支撐軟件的現(xiàn)狀，設計并實現(xiàn)了基于ICC擴展的色彩管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由彩色設備Profile生成器和自適應色彩管理組件CMM構成。Profile生成器應用了設備彩色特性提取技術的研究成果，CMM則集成了自適應色域匹配功能。另外CMM設計完全遵循Windows圖像色彩管理規(guī)范，最終以Windows第三