光譜圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明為光譜圖像處理方法，將人眼三種視錐光譜響應構(gòu)成一個加權矩陣，與原始光譜圖像相乘后進行主成分分析，取前三個特征向量作為新的六維線性模型的前三個向量，接著以殘余光譜進行主成分分析，取其前三特征向量作為新的六維線性模型的后三個向量，并用這六個基向量將原始高維光譜圖降維處理得到六維多通道圖像，再將該六維多通道圖像代替原始高維光譜圖像用于顏色復制過程；處理光譜圖像時巧妙地將人眼視覺特性與光譜線性降維模型相結(jié)合，并兼顧光譜和色度兩方面的匹配精度，能夠還原和復制出高精度、高仿度、最佳色彩匹配和還原效果的光譜圖像。
【專利說明】光譜圖像處理方法
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明涉及光譜圖像壓縮和復制領域，尤其涉及一種采用將人眼視錐響應與光譜圖像的壓縮相結(jié)合的處理方式完成復制的方法。
【【背景技術】】
[0002]將光譜圖像用于顏色復制的處理方法主要分為兩大類，一類是直接將高維的原始圖像用于顏色復制，在這個復制過程中需要經(jīng)過復雜的計算才能將全部光譜信息用于顏色復制，由于計算復雜度高，會需要占用系統(tǒng)內(nèi)存進行運算，而且整個運算的耗時長。更為重要的是高維光譜圖像中很大一部分光譜信息的對于顏色復制來說是煩冗而多余的信息。在直接將高維光譜圖像用于顏色復制時，耗費了大量的計算過程在不需要的多余信息上，存在對時間、系統(tǒng)和資源的浪費。另外一類方法是將高維光譜圖像進行降維壓縮處理，去掉對顏色復制多余的光譜信息后，再用于顏色復制。該方法保存的降維光譜圖像存儲空間小，運算效率高。但是這一類方法存在的缺陷是采用數(shù)學統(tǒng)計方式對光譜圖像進行降維壓縮，重構(gòu)之后的光譜圖像是對原始光譜圖像的數(shù)學逼近，而非完全精準復制，在視覺上存在失真，并非色彩上的最佳匹配和還原。在對原始光譜圖像進行降維壓縮處理時，一般會采用主成分分析、獨立成分分析等方法，原始信息數(shù)據(jù)被統(tǒng)計結(jié)果取代，在進行還原的時候就無法完全重建原始信息，而造成僅能重建光譜圖像的數(shù)學近似結(jié)果。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明針對以上情況提出了一種將高維光譜圖像首先結(jié)合人眼視覺特性進行線性降維壓縮再用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其在用于顏色復制時可最大限度保留原始光譜圖像色度信息和光譜信息。
[0004]本發(fā)明所涉及的用于顏色復制的光譜圖像處理方法包括以下步驟:
[0005]通過人眼視錐響應構(gòu)建加權`矩陣Σ ；
[0006]將該加權矩陣Σ與原始光譜圖像R相乘，得到加權后光譜圖像G，再對加權光譜圖像G進行主成分分析，得到第一組三個特征向量A1A2A3;
[0007]取第一組的三個特征向量Ag = (A11A21A3)作為六維線性模型的前三個基向量，求與這個三基向量對應的系數(shù)矩陣Wg，并用這三個基向量重構(gòu)光譜，得到重構(gòu)光譜圖傷〃
[0008]通過原始光譜圖像R減去三個基向量Ag = (A1, A2, A3)重構(gòu)的光譜圖像& ,得到殘余光譜Rlost ；
[0009]對殘余光譜Rltjst進行主成分分析，得到第二組三個特征向量B1ZiB2Z^3 ；
[0010]取第二組的三個特征向量Bltjst = (B1, B2, B3),作為六維線性模型的后三個基向量，求與特征向量組B1ZiB2ZiB3對應的系數(shù)矩陣Wltjst ；
[0011]利用這六個基向量將原始高維光譜R進行降維處理得到六維多通道圖像；
[0012]六維多通道圖像的保存；[0013]最后將六維多通道圖像代替原始光譜圖像用于顏色復制過程。
[0014]所述加權矩陣Σ，滿足通過人眼三種視錐細胞長波L ( λ )，中波M ( λ )，矩波S ( λ )
對重構(gòu)光譜圖像反射率左和原始光譜圖像反射率R的視錐響應總的偏差最小情況下，由人
眼長波?(λ)、中波Μ(λ)和矩波S(X)對角外后再進行矩陣相加構(gòu)成的對角矩陣Σ =L+M+S。
[0015]所述重構(gòu)光譜毛是通過4 = E-1AgWg所得，Wg是由加權后光譜圖像G通過最小二乘法求得。
[0016]所述六維多通道圖像由對應系數(shù)矩陣Wg和Wltjst構(gòu)成。系數(shù)矩陣Wg對應于六維多通道圖像的前三個通道數(shù)據(jù)，系數(shù)矩陣Wltjst對應于六維多通道圖像的后三個通道數(shù)據(jù)。
[0017]所述六維多通道圖像的系數(shù)矩陣Wltjst由殘余光譜Rltjst通過最小二乘法求得。
[0018]所述六維多通道圖像的保存是對系數(shù)矩陣Wg和Wltjst保存。
[0019]所述六維多通道圖像在用于顏色復制時其對原始高維光譜圖像的重構(gòu)光譜Λ為
前三個基向量Ag= (A1, A2, A3)重構(gòu)的光譜圖像元加上后三個基向量Bltjst = (B1, B2, B3)重構(gòu)的殘余光譜圖像A ,。
[0020]一種用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，該處理方法包括以下步驟:
[0021]通過人眼視錐響應構(gòu)建加權矩陣Σ，設ει，ε2,、分別為人眼長波匕人眼中波Μ，人眼矩波S三種視錐細胞對重構(gòu)光譜圖像反射率k和原始光譜圖像反射率R的視稚響應偏差，而ε為總的視稚響應偏差。則有:
[0022]
【權利要求】
1.一種用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，該處理方法包括以下步驟: 通過人眼視錐響應構(gòu)建加權矩陣Σ ； 將該加權矩陣Σ與原始光譜圖像R相乘，得到加權后光譜圖像G，再對加權光譜圖像G進行主成分分析，得到第一組三個特征向量A1A2A3 ; 取第一組的三個特征向量Ag= (A11A21A3)作為六維線性模型的前三個基向量，求與這個三基向量對應的系數(shù)矩陣％，并用這三個基向量重構(gòu)光譜，得到重構(gòu)光譜圖彳I R 通過原始光譜圖像R減去三個基向量Ag = (A1, A2, A3)重構(gòu)的光譜圖像,得到殘余光譜 Rlost ； 對殘余光譜Rltjst進行主成分分析，得到第二組三個特征向量B1^2ZiB3 ； 取第二組的三個特征向量Bltjst = (B1, B2, B3),作為六維線性模型的后三個基向量，求與特征向量組B1ZiB2ZiB3對應的系數(shù)矩陣Wltjst ； 利用這六個基向量將原始高維光譜R進行降維處理得到六維多通道圖像； 六維多通道圖像的保存； 最后將六維多通道圖像代替原始光譜圖像用于顏色復制過程。
2.根據(jù)權利要求1所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述加權矩陣Σ，滿足通過人眼三種視錐細胞長波L ( λ )，中波M ( λ )，矩波S ( λ )對重構(gòu)光譜圖像反射
/\`率R和原始光譜圖像反射率R的視錐響應總的偏差最小情況下，由人眼長波L(A)、中波Μ(λ)和矩波S(X)對角外后再進行矩陣相加構(gòu)成的對角矩陣Σ = L+M+S。
3.根據(jù)權利要求1所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述重構(gòu)光譜^^是通過< =Σ-所得，Wg是由加權后光譜圖像G通過最小二乘法求得。
4.根據(jù)權利要求1所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述六維多通道圖像由對應系數(shù)矩陣Wg和Wltjst構(gòu)成。系數(shù)矩陣Wg對應于六維多通道圖像的前三個通道數(shù)據(jù)，系數(shù)矩陣Wltjst對應于六維多通道圖像的后三個通道數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求4所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述六維多通道圖像的系數(shù)矩陣Wltjst由殘余光譜Rltjst通過最小二乘法求得。
6.根據(jù)權利要求1所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述六維多通道圖像的保存是對系數(shù)矩陣Wg和Wltjst保存。
7.根據(jù)權利要求1所述用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，所述六維多通道圖像在用于顏色復制時其對原始高維光譜圖像的重構(gòu)光譜A為前三個基向量Ag =(A1, A2, A3)重構(gòu)的光譜圖像々加上后三個基向量Bltjst = (B1, B2, B3)重構(gòu)的殘余光譜圖像Rhst。
8.一種用于顏色復制的光譜圖像處理方法，其特征在于，該處理方法包括以下步驟: 通過人眼視錐響應構(gòu)建加權矩陣Σ，設ε P ε2, 83分別為人眼長波1^，人眼中波1人眼矩波S三種視錐細胞對重構(gòu)光譜圖像反射率A和原始光譜圖像反射率R的視稚響應偏差，而ε為總的視稚響應偏差。則有:
【文檔編號】G06T7/00GK103679709SQ201310625008
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】何頌華 申請人:深圳職業(yè)技術學院