数码彩扩机色域匹配模型研究

     0 引言

    随着计算机技术与internet技术的发展,人们对于数字图像的传输与操作变得更为方便自由1数字图像的去向主要有存储、发电子邮件和输出照片(包括冲印和打印)三种方式1相比于打印,冲印照片由于其低价格和高分辨率而成为照片输出的主流1因而一种新型的设备)))数码彩扩机便在这一背景下应运而生。

    数码彩扩机实质上是一种实现数码输入到传统相纸输出的设备1整个设备可以看作是由数字图像输入设备、曝光控制设备、冲印输出设备三部分构成。

    通常输入端是以RGB格式表示的数字图像,经过校色软件处理后的输出值以三个独立通道控制红绿蓝三色曝光,最后冲印显影形成一定的图像[1]。

    作为常见输入端的CRT显示器,每个象素点是由三个电子枪发射荧光粉加色呈色;而输出端的相纸,则是三种染料曝光沉淀后减色呈色,因而CRT显示器与相纸具有不同的色域特性1如何实现两个不同设备相关颜色空间的色域匹配将是颜色正确复现的关键。

    1 CRT显示器的标定

    在计算机24位真彩系统中,数字图像是以GB颜色空间来表示1设某一颜色(R, G, B)在CRT上显示时,其亮度值分别为LR、LG、LB,根据显示器特性,亮度值与用户控制输入值之间可由显示器的Gamma(C)校正关系式表示[2]

    对于特定显示器,K与C值为常数,L可以通过透射式色度计测得。

    在实际测量中,由于受到测量环境和显示器本身不稳定性的影响,随着R、G、B值的变化,所得K与C值存在较大的误差,因而理论上通过C校正式建立象素与亮度关系式并非完全适合1通过调整显示器白场,使显示器长时间处于稳定状态的基础上,分别测量三个变量变化时所对应的亮度值,就可建立起象素到亮度的一维查表。

    根据CIE1931RGB空间与XYZ空间之间的转换以及彩色电视颜色空间的转换原理,可由式(2)来实现从亮度到XYZ空间的转化[3]

    对于式(2)中的三个方程,可以看作是已知多组采样点(Xi,Yi,Zi,LRi,LGi,LBi)(i=1,2,,,n),分别求三组待定参数(XR,XG,XB), (YR,YG,YB), (ZR,ZG,ZB)的过程1根据最小二乘法的原理可求得式(2)中的9个参数1查前述所建一维查表,就可实现从RGB到XYZ三刺激值的转化。

    2 相纸色域空间的建立

    建立相纸的色域有两种方法:实测法与比尔理论估计法1相纸的光学密度与曝光量的对数成正比,密度达到一定程度,随着曝光量的增加,密度反而会出现一定程度的非线性下降1运用这一理论,就可以通过控制曝光量,在达到最大光学密度时测得其刺激值,该刺激值被认为是相纸色域边界上的点1由于相纸呈色是通过三种染料沉积实现,因此可以考虑运用比尔定律(Beercs Law)对相纸色域进行预测1必须说明的是:比尔理论实质上是染料沉积的基本理论Kubelka-Munk方程在散射系数趋于0时的特例,由于该近似条件所引起的误差比数据准备、所用色料以及测色误差等造成的色差要小的多,因此我们认为经过假设近似的比尔定律在相纸的色度预测计算中具有足够精度,后面的实验也将验证这一点1所谓比尔定律,就是要求作为波长K和浓度k的光谱密度D(Kk)能够用两个独立的函数乘积f(K)g(k)来表示1染料的光学密度D与它的浓度K成正比,因此,其透射率T为