数字彩扩机色域匹配技术研究

    1 前 言

    当前,照相工业正在银盐与数字共存的环境中不断地发展。在当今种类繁多的彩色输出设备中,传统银盐由于它的低价格、高分辨率而在成像市场仍有不可替代的作用。银盐与数字的结合,是数字图像输出方式发展的趋势。利用传统银盐技术,数字图像输出,力争一步达到彩色相片成像水平,是数字成像产业发展的主要方向。数字彩扩机正是在这种背景下应运而生的新型数字图像输出设备。

    一张好的照片,应该具有较好的彩色复现效果,给人以逼真实在的感觉。颜色质量是评价图像的一个重要指标,也是评价图像输出设备数字彩扩机质量的重要指标。因此,彩色复现、彩色评价和颜色质量的控制是数字彩扩机研制的重要方面。

    数字彩扩机输出图像的彩色复现质量受图像观察器件(CRT)、冲扩图像载体(如CRT或LCD)、图像输出介质(如彩色相纸)等多重环节影响,因此,这几个环节彩色复现色域的匹配是数字彩扩机图像输出颜色质量的关键。

    2 色域匹配

    2.1 色域匹配所涉及的色度系统

    2.1.1 CIE 1931 RGB色度系统

    颜色混合基本定律表明:自然界中任何一种颜色均可用RGB三原色光混合匹配产生,这在几何上能够用三个互相垂直的轴所构成的空间坐标系统来表示,即三刺激值色彩空间。通常选用光谱色中的红(R)、绿(G)、蓝(B)作为三原色。为了能够得到一致的度量效果,国际照明委员会(CIE)规定了一套标准色度系统CIE1931RGB色度系统。色度是表示颜色色相和饱和度相同而亮度不同的矢量的共同特征,色度学上用一组色度坐标来定义:如果设某颜色矢量C的三刺激值是R、G、B,则其色度坐标为

    2.1.2 CIE 1931 XYZ色度系统

    CIE在CIE1931RGB真实三原色表色系统的基础上,制定了1931CIE-XYZ国际坐标制,选用三个理想的原色X(理想红原色)、Y(理想绿原色)、Z(理想蓝原色),代替原来的RGB三原色,建立了1931 CIEXYZ色度系统。该系统是与设备无关的色度系统,因此常常用于色度系统转换。

    根据刺激值与色品坐标的关系,可以求得光谱色在xy坐标系统中的各坐标值,将坐标点连接成马蹄形的光谱轨迹曲线,即CIEx、y色品图的光谱轨迹,这就是目前国际上通用的CIE1931xy色度图。

    2.1.3 均匀颜色空间

    CIE 1960年在众多研究者研究工作的基础上制定了均匀色品标尺图,称为CIE 1960 UCS均匀色品图,以u,v作为新色品图的色品坐标。该色品图已经是在平面上所能做到的最均匀的转换。在人的视觉上差别相等的不同颜色,在均匀色品标尺图上大致是等距的。可以证明,同一色度系统从CIE1931xy色度图转换到1960 UCS均匀色品图,其色域的形状不会发生变化,仍然是由三原色的UCS色品坐标(u,v)为顶点构成的三角形,原来在色域中的点仍然在UCS图中的该色域内,而色域外的点也在色域外。