本發(fā)明屬于數(shù)碼噴墨印花顏色管理領(lǐng)域，針對(duì)數(shù)碼噴墨印花顏色管理中印染顏色與顯示器顏色存在較大誤差以及圖像丟失紋理層次等問(wèn)題，提出了一種基于空間網(wǎng)絡(luò)用于紡織品噴墨印染的顏色色域映射方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)碼噴墨印花顏色管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)顯示器端rgb顏色到印染機(jī)端cmyk顏色的轉(zhuǎn)換過(guò)程包含三個(gè)主要步驟：首先，利用顯示器色彩特性文件iccprofile將rgb顏色值轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)顏色空間；然后利用公共色域映射算法實(shí)現(xiàn)顯示器色域內(nèi)顏色到印染機(jī)色域內(nèi)顏色的映射；最后，利用印染機(jī)色彩特性文件iccprofile，將映射后的顏色值轉(zhuǎn)換為cmyk顏色值。
在顏色管理軟件進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換過(guò)程中，一個(gè)核心的部分為色域空間的映射，色域空間映射算法的好壞直接影響著顏色轉(zhuǎn)換的一致性結(jié)果。目前很多研究者提出了不同的色域映射算法，眾多的色域映射算法可以被不同的分類準(zhǔn)則劃分為不同的類別。
根據(jù)顏色再現(xiàn)流程中源色域與目標(biāo)色域之間的位置關(guān)系，顏色色域映射算法可以分為：基于設(shè)備-設(shè)備(device-to-device)的色域映射算法和基于圖像-設(shè)備(image-to-device)的色域映射算法?；谠O(shè)備-設(shè)備的色域映射方法不需要考慮圖像的特點(diǎn)，并且可以利用查找表等方法計(jì)算色域間的映射關(guān)系，其原理相對(duì)簡(jiǎn)單，易于理解且計(jì)算方便。但該方法與原稿圖像的特征無(wú)關(guān)，源色域與目標(biāo)色域的描述本身都是一次性確定，在同一流程中對(duì)任何圖片都采用相同的映射方法映射，對(duì)未超出目標(biāo)設(shè)備色域的原稿圖像顏色信息常會(huì)造成過(guò)度裁切或壓縮現(xiàn)象，造成圖像細(xì)節(jié)信息過(guò)度丟失?；趫D像-設(shè)備的色域映射算法要根據(jù)原稿圖像的顏色特性進(jìn)行，除了考慮顏色本身與目標(biāo)色域的相對(duì)位置和大小關(guān)系外，還要考慮周圍顏色信息的影響。此類色域映射方法計(jì)算復(fù)雜度高，但可以保留源圖像中的空間細(xì)節(jié)。
根據(jù)對(duì)源色域中顏色信息的處理關(guān)系，可以將目前已有的色域映射算法分為兩類：逐點(diǎn)色域映射算法(pointwisegammutmappingalgorithms,pgma)和空間域色域映射算法(spatialgamutmappingalgorithms,sgma)。逐點(diǎn)色域映射算法主要考慮在標(biāo)準(zhǔn)連接空間中將輸入的顏色信息逐點(diǎn)映射到輸出點(diǎn)上，而不考慮圖像的類型和內(nèi)容。廣為流行和業(yè)內(nèi)所接受的icc色彩管理流程就是基于pgma算法而建立的?？臻g色域映射算法不僅考慮輸入圖像的顏色特征，還考慮圖像相鄰像素之間的影響，根據(jù)圖像的內(nèi)容和空間位置關(guān)系，對(duì)圖像的顏色分別進(jìn)行處理，以獲得高質(zhì)量的復(fù)制圖像，是目前的研究的難點(diǎn)之一，現(xiàn)階段并未被工業(yè)界實(shí)際采用。
逐點(diǎn)色域映射算法中的大多數(shù)算法屬于基于設(shè)備-設(shè)備的色域映射算法，對(duì)于逐點(diǎn)色域映射算法，英國(guó)學(xué)者morovic和luo進(jìn)行了大量的研究和總結(jié)，并將其分為兩大類：色域裁切算法和色域壓縮算法。色域裁切算法的主要思想是將源色域中位于目標(biāo)色域之外的顏色映射到目標(biāo)色域的邊緣，而位于目標(biāo)色域之內(nèi)的顏色保持不變。對(duì)于目標(biāo)色域之外的顏色，此類算法指定某種映射準(zhǔn)則，使其沿著特定的方向映射到目標(biāo)色域的邊界。常用的色域裁切算法有sclip算法,hpminδe算法和cusp算法等。色域壓縮方法是將源色域內(nèi)的顏色信息整體壓縮到目標(biāo)色域內(nèi)，該方法不僅將目標(biāo)色域之外的顏色壓縮，目標(biāo)色域之內(nèi)的顏色也進(jìn)行壓縮。色域壓縮方法主要包含線形壓縮算法、sgck算法、s-clipping算法、llin、lnlin、lclip、slingclsp和cllin算法等。
icc色彩管理流程就是基于上述設(shè)備-設(shè)備色域映射算法建立的，該顏色管理流程在顏色映射一致性方面主要存在兩方面的不足：顏色的轉(zhuǎn)換存在較大的偏差、經(jīng)轉(zhuǎn)換后的圖像存在紋理層次信息的丟失。圖像裁切算法因進(jìn)行了裁切，對(duì)于目標(biāo)色域之外的圖像顏色細(xì)節(jié)細(xì)信息丟失較多。圖像壓縮算法能較好的保持圖像細(xì)節(jié)部分，但顏色信息失真較多，顏色飽和度也降低了。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，我們提出了一種基于空間網(wǎng)絡(luò)用于紡織品噴墨印染的顏色色域映射方法。為了減少顏色轉(zhuǎn)換過(guò)程中轉(zhuǎn)換顏色空間產(chǎn)生的顏色損失，根據(jù)顯示器顯示整數(shù)rgb值的特點(diǎn)，本發(fā)明在rgb顏色空間以顯示器顏色整數(shù)點(diǎn)為頂點(diǎn)建立顏色網(wǎng)絡(luò)n＝(v,e,w)，每個(gè)頂點(diǎn)與其26個(gè)鄰域利用無(wú)向邊進(jìn)行連接，邊的權(quán)重w利用ciede2000距離公式計(jì)算。在建立好的顏色網(wǎng)絡(luò)中，利用新提出的多源最短路徑算法求得印染機(jī)色域外顏色到印染機(jī)色域邊緣顏色的映射關(guān)系。本發(fā)明不僅可以保持色域內(nèi)顏色的精準(zhǔn)映射而且可以盡最大可能地保留圖像的層次紋理信息。
基于空間網(wǎng)絡(luò)用于紡織品噴墨印染的顏色色域映射方法，包含步驟：
1)實(shí)驗(yàn)樣本設(shè)計(jì)；
印染機(jī)端，任意cmyk顏色值，可以通過(guò)cmk、cyk、myk三種中的某一種顏色值替代。對(duì)于cmyk四色通道，分別以0％、10％、25％、40％、55％、70％、85％、100％為間隔進(jìn)行采樣，獲得每個(gè)通道的采樣點(diǎn)后，以cmk、cyk、myk三種方式進(jìn)行組合，通過(guò)去除冗余顏色塊，獲得1352個(gè)印染顏色樣本。顯示器端，對(duì)rgb值每個(gè)通道以10％為間隔選取11個(gè)等級(jí)的樣本值，通過(guò)三個(gè)通道組合獲得顯示樣本集；
2)rgb與cmyk之間樣本對(duì)映射關(guān)系的建立；
rgb與cmyk之間樣本對(duì)映射關(guān)系的建立主要包含三個(gè)步驟：首先通過(guò)測(cè)色儀分別獲取顯示器樣本rgb與印染機(jī)樣本cmyk的顏色值vrgb、vcmyk，將采集到的顏色值vrgb、vcmyk轉(zhuǎn)換到同一觀測(cè)環(huán)境下顏色值v′rgb、v′cmyk。然后，利用rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立v′rgb與rgb顏色之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)f：
rgb＝f(v),v∈v′rgb,rgb∈rgb
最后，利用轉(zhuǎn)換函數(shù)f實(shí)現(xiàn)v′cmyk到rgb之間的轉(zhuǎn)換，建立cmyk與rgb樣本對(duì)之間的映射關(guān)系；
3)利用ciede2000距離在rgb顏色空間建立26鄰域網(wǎng)絡(luò)；
在rgb顏色空間建立顏色空間網(wǎng)絡(luò)n＝(v,e,w)，其中v為頂點(diǎn)的集合，e為頂點(diǎn)間邊的集合。網(wǎng)絡(luò)以rgb整數(shù)點(diǎn)為頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)與其26個(gè)鄰域點(diǎn)利用無(wú)向邊連接，邊的權(quán)重w利用ciede2000距離公式計(jì)算。
4)利用多源最短路徑建立色域外顏色的映射關(guān)系；
基于新建立的顏色網(wǎng)絡(luò)n＝(v,e,w)，新提出的多源最短路徑算法可以為印染機(jī)色域外的每個(gè)點(diǎn)搜索到對(duì)應(yīng)顏色最相近的色域邊緣點(diǎn)，建立色域外顏色點(diǎn)到色域邊緣顏色點(diǎn)的多對(duì)一映射關(guān)系。
多源最短路徑算法中符號(hào)及公式的定義：
sb:印染機(jī)色域邊緣顏色點(diǎn)集合；
q:存儲(chǔ)已搜索到顏色點(diǎn)的隊(duì)列；
q(ri,gi,bi)：點(diǎn)q(r,g,b)鄰近的第i個(gè)點(diǎn)，其中i∈[1,26]，i為正整數(shù)；
w(q(ri,gi,bi),q(r,g,b))：點(diǎn)q(ri,gi,bi)和點(diǎn)q(r,g,b)之間的權(quán)重；
m:顯示器色域中的每個(gè)點(diǎn)與其26鄰域的ciede2000距離查找表；
t:三維查找表，輸入某個(gè)rgb顏色值作為下標(biāo)，輸出為1表示該點(diǎn)在印染機(jī)色域內(nèi)，輸出為0則反之；
d:三維查找表，輸入色域外某個(gè)rgb顏色值，輸出距離該點(diǎn)最近色域邊緣點(diǎn)的距離；
p:三維查找表，輸入色域外某個(gè)rgb顏色值，輸出距離該點(diǎn)最近的色域邊緣點(diǎn)；
b:三維查找表，輸入色域外某個(gè)rgb顏色值，輸出該點(diǎn)26個(gè)鄰域中距離和該點(diǎn)相近的后續(xù)節(jié)點(diǎn)；
l：三維查找表，輸入某個(gè)色域外某個(gè)rgb顏色值，輸出為0表示該點(diǎn)未被訪問(wèn)過(guò)，輸出為1則反之。
u:三維查找表，輸入色域外某個(gè)rgb顏色值，輸出為1表示隊(duì)列q中對(duì)應(yīng)該點(diǎn)已失效，否則反之。
多源最短路徑算法的求解過(guò)程如下：
輸入：t，sb，m
①初始化：
初始化距離查找表d為0；
將所有sb存儲(chǔ)到隊(duì)列q中；
初始化訪問(wèn)查找表l為0；
初始化查找表u為0；
利用色域邊緣點(diǎn)集合sb初始化最近點(diǎn)查找表p中邊緣點(diǎn)距離
其最近的點(diǎn)為本身，其他點(diǎn)為空；
②判斷隊(duì)列q是否為空，空則跳轉(zhuǎn)到
③獲取隊(duì)列q中隊(duì)首的點(diǎn)q(r,g,b),并從隊(duì)列中刪除該點(diǎn)
④如果u(r,g,b)＝1跳轉(zhuǎn)回②
⑤遍歷點(diǎn)q(r,g,b)的26個(gè)鄰域點(diǎn)，遍歷結(jié)束后跳轉(zhuǎn)到②
⑥如果點(diǎn)q(ri,gi,bi)在顯示器色域外或t(ri,gi,bi)＝1，跳轉(zhuǎn)回⑤繼續(xù)遍歷
⑦如果l(ri,gi,bi)＝1，跳轉(zhuǎn)到⑨
⑧更新l(ri,gi,bi)為1，將q(ri,gi,bi)插入到隊(duì)列q隊(duì)尾，將q(ri,gi,bi)插入到b(r,g,b)相鄰的后續(xù)節(jié)點(diǎn)，更新p(ri,gi,bi)的值為p(r,g,b)，更新d(ri,gi,bi)的值d(ri,gi,bi)＝d(r,g,b)+w(q(ri,gi,bi),q(r,g,b))，跳轉(zhuǎn)到⑤
⑨如果d(ri,gi,bi)<d(r,g,b)+w(q(ri,gi,bi),q(r,g,b)),則跳轉(zhuǎn)到⑤
⑩將q(ri,gi,bi)插入到隊(duì)列q隊(duì)尾，將q(ri,gi,bi)插入到b(r,g,b)相鄰的后續(xù)節(jié)點(diǎn)，更新p(ri,gi,bi)的值為p(r,g,b)，更新d(ri,gi,bi)的值d(ri,gi,bi)＝d(r,g,b)+w(q(ri,gi,bi),q(r,g,b))
輸出：p
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：在減少顏色映射中存在損失的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)色域內(nèi)顏色精準(zhǔn)映射，保留圖像的層次紋理等信息。
具體實(shí)施方式
1)實(shí)驗(yàn)樣本設(shè)計(jì)及顏色數(shù)據(jù)采集；
現(xiàn)印染機(jī)端，任意cmyk顏色值，都可以通過(guò)cmk、cyk、myk三種中的某一種組合進(jìn)行替代。對(duì)于印染機(jī)的四個(gè)通道cmyk,分別以0％、10％、25％、40％、55％、70％、85％、100％為間隔進(jìn)行采樣，獲得每個(gè)通道的采樣點(diǎn)后，以cmk、cyk、myk三種方式進(jìn)行組合，通過(guò)去除冗余顏色塊，獲得1352個(gè)顏色樣本。在無(wú)色彩管理的介入的情況下，直接印染到紡織品上，利用測(cè)色儀獲得cmyk樣本對(duì)應(yīng)顏色值vcmyk。顯示器端，對(duì)rgb值每個(gè)通道以10％為間隔選取11個(gè)等級(jí)的樣本值，通過(guò)顯示器端顯示樣本值，利用測(cè)色儀獲得對(duì)應(yīng)顏色值vrgb。測(cè)色儀在采集顏色過(guò)程中，顯示器端采集顏色與印染布匹上采集的顏色光照條件不一致，對(duì)于采集得到的顏色值vrgb、vcmyk,首先將其轉(zhuǎn)換為視錐細(xì)胞刺激值，調(diào)整視錐細(xì)胞刺激值到標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)環(huán)境，獲得標(biāo)準(zhǔn)視錐細(xì)胞刺激值，將其轉(zhuǎn)換為固定光照環(huán)境d50下顏色值v′rgb、v′cmyk。通過(guò)上述步驟，可將顯示器端與印染布匹上采集得到的顏色值標(biāo)準(zhǔn)化到0～1之間。
2)rgb與cmyk之間樣本對(duì)映射關(guān)系的建立；
獲得顏色值v′rgb、v′cmyk后，利用rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立v′rgb與rgb顏色之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)f：
rgb＝f(v),v∈v′rgb,rgb∈rgb
然后，利用轉(zhuǎn)換函數(shù)f將v′cmyk轉(zhuǎn)換到rgb顏色值，獲得cmyk與rgb樣本的映射關(guān)系。
3)利用ciede2000距離在rgb顏色空間建立26鄰域網(wǎng)絡(luò)；
在rgb顏色空間建立顏色空間網(wǎng)絡(luò)n＝(v,e,w)，其中v為頂點(diǎn)的集合，e為頂點(diǎn)間邊的集合。網(wǎng)絡(luò)以rgb整數(shù)點(diǎn)為頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)與其26個(gè)鄰域點(diǎn)利用無(wú)向邊連接，邊的權(quán)重w利用ciede2000距離公式計(jì)算。
4)色域內(nèi)與色域外顏色映射關(guān)系的建立；
顯示器的色域比印染機(jī)色域大，且顯示器色域包含印染機(jī)色域。對(duì)于印染機(jī)色域內(nèi)的顏色，可以通過(guò)一對(duì)一建立映射關(guān)系；對(duì)于印染機(jī)色域外的顏色，現(xiàn)有裁切映射算法會(huì)丟失圖片的層次紋理信息。上述多源最短路徑算法可以建立色域外顏色映射關(guān)系，該方法建立的色域映射關(guān)系可以保證色域內(nèi)顏色的精準(zhǔn)映射、色域外顏色色差最小映射地同時(shí)保留更多的圖像層次紋理信息。
通過(guò)上述五個(gè)步驟，可以在rgb顏色空間建立rgb到cmyk之間的映射查找表，實(shí)現(xiàn)顯示器顏色到印染機(jī)顏色精準(zhǔn)映射，最大程度保留圖像的層次紋理信息。
本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。