一種成像系統(tǒng)色彩信息標定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像技術領域，尤其涉及一種成像系統(tǒng)色彩信息標定方法。
【背景技術】
[0002] 圖像是人類獲取和交換外界信息的主要來源，成像系統(tǒng)則是獲取數(shù)字圖像不可或 缺的硬件設備。成像系統(tǒng)是一種根據(jù)幾何光學或物理光學的規(guī)律將場景亮度分布轉換為光 電傳感器照度分布的系統(tǒng)，其獲取的數(shù)字圖像可廣泛應用于攝影、記錄、偵查、遙感測繪等 領域。在某些應用需求中，要求不同成像系統(tǒng)對同一成像環(huán)境下同一場景所記錄的數(shù)字圖 像具有相同的色彩信息，即數(shù)字驅(qū)動值（R，G，B)相同，當這些數(shù)字圖像傳輸至任意輸出設 備顯示時，也會帶來視覺上一致的色彩感知量，從而便于數(shù)字圖像色彩信息在各種設備之 間的準確傳遞和呈現(xiàn)。
[0003] 然而，不同成像系統(tǒng)由于傳感器類型、工作參數(shù)設置、光譜響應特性以及成像環(huán)境 等方面存在差異，它們對同一成像環(huán)境下同一場景獲取的成像結果并不相同，導致這些成 像系統(tǒng)最終獲取圖像的色彩信息存在較大相異，這在一定程度上限制了成像系統(tǒng)在軍民領 域的進一步應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種成像系統(tǒng)色彩信息標定方法，旨在解決不同成像系統(tǒng) 由于傳感器類型、工作參數(shù)設置、光譜響應特性以及成像環(huán)境等方面存在差異，對同一成像 環(huán)境下同一場景獲取的成像結果并不相同，導致成像系統(tǒng)最終獲取圖像的色彩信息存在較 大相異，一定程度上限制了成像系統(tǒng)在軍民領域進一步應用的問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種成像系統(tǒng)色彩信息標定方法，所述成像系統(tǒng)色彩信息 標定方法包括：
[0006] 首先由標定色卡的光譜反射比與標定光源的光譜強度分布計算得到CIEXYZ三刺 激值，并轉換至均勻色彩空間CIELAB的坐標；
[0007] 然后，采用參照成像系統(tǒng)和待標定成像系統(tǒng)對同一成像環(huán)境下同一場景進行成 像，獲得數(shù)字圖像色彩信息即數(shù)字驅(qū)動值，通過擬合獲得CIELAB坐標與數(shù)字驅(qū)動值之間的 映射矩陣；
[0008] 對于待標定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下場景獲取的數(shù)字圖像，采用相應的映射矩 陣，將每像素的數(shù)字驅(qū)動值預測至對應的CIELAB坐標，再預測至標定后數(shù)字驅(qū)動值，完成 兩成像系統(tǒng)間準確的色彩信息標定。
[0009] 進一步，所述成像系統(tǒng)色彩信息標定方法具體包括以下步驟：
[0010] 步驟一、選擇標定色卡與標定光源，標定色卡不少于24個色樣，根據(jù)標定色卡N 個色樣的光譜反射比Pi(A)和標定光源的光譜強度分布外/〇，結合CIE1931標準色度 系統(tǒng)的色匹配函數(shù)4乂)、孓(/〇、通過下面兩個公式計算出標定色卡N個色樣在 CIE1931標準色度系統(tǒng)下的CIEXYZ三刺激值（Xi，Yi，Zi);
[0013] 通過
和下式計算出標定光源在CIE1931標準色度系統(tǒng)下 的CIEXYZ三刺激值（Xw，Yw，Zw);
[0014]
[0015] 其中，AA是計算時所采用的光譜采樣間隔，取5nm，i為標定色卡N個色樣的序 號，i= 1，2,3,…，N;
[0016] 步驟二、將步驟一所獲的（Xi，Yi，ZJ和（Xw，Yw，Zw)代入下面兩個公式，計算出每個 色樣在均勻色彩空間CIELAB的坐標（<,);

[0019] 步驟三、分別采用參照成像系統(tǒng)和待標定成像系統(tǒng)，對標定光源下的N個色樣進 行成像，記錄獲取數(shù)字圖像的色彩信息，讀取每個色樣在兩個成像系統(tǒng)中對應的數(shù)字驅(qū)動 值（RSi，GSi，BSi)和（RTi，GTi，BTi);
[0020] 步驟四、對于待標定成像系統(tǒng)，根據(jù)步驟二所獲的N個色樣CIELAB坐標 ()和步驟三所獲的N個色樣數(shù)字驅(qū)動值（RTi，GTi，BTi)，采用最小二乘法擬合出下 式中由（RTi，GTi，BTi)預測至（（，<,/()的映射矩陣MT，MT為3X11矩陣；
[0022] 步驟五、對于參照成像系統(tǒng)，根據(jù)步驟二所獲的N個色樣CIELAB坐標 (^, /< )和步驟三所獲的N個色樣數(shù)字驅(qū)動值（RSi，GSi，BSi)，采用最小二乘法擬合出由 ( <, <,< )預測至（RSi，GSi，BSi)的映射矩陣HSI，HSI為3X10矩陣；
[0024] 步驟六、對于待標定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下任一場景獲取的數(shù)字圖像，采用 步驟四所獲的映射矩陣吣，通過下式，由每像素的數(shù)字驅(qū)動值（RT/，GT/，BT/)預測出對應 的CIELAB空間坐標（<'，?'），其中j= 1，2, 3,…，N'，N'是待標定成像系統(tǒng)獲取 數(shù)字圖像的總像素數(shù)目；
[0026] 步驟七、對于步驟六所獲待標定成像系統(tǒng)每像素的CIELAB空間坐標 uy, 4',€')，采用步驟五所獲的映射矩陣HSI，通過下式，預測出每像素對應的標定后數(shù) 字驅(qū)動值（Rs/，Gs/，Bs/ )，即完成了兩個成像系統(tǒng)間的色彩信息標定，使待標定成像系統(tǒng) 在任意成像環(huán)境下某場景獲取的數(shù)字圖像具有與參照成像系統(tǒng)一致的數(shù)字驅(qū)動值；
〇
[0028] 本發(fā)明提供的成像系統(tǒng)色彩信息標定方法，實現(xiàn)了不同成像系統(tǒng)間的色彩信息 標定，使它們對同一成像環(huán)境下同一場景成像獲得的色彩信息一致，即數(shù)字驅(qū)動值相同； 在以標定色卡光譜反射比與標定光源光譜強度分布信息計算至其CIELAB坐標的環(huán)節(jié)中， CIELAB均勻色彩空間的選用可以使色彩信息的表征和傳遞更具通用性；通過映射矩陣建 立CIELAB坐標與數(shù)字驅(qū)動值之間數(shù)學關聯(lián)的方式，能夠更加準確表征不同成像系統(tǒng)獲取 的色彩信息。本發(fā)明方法實施簡單，標定算法準確，適用性強，有利于數(shù)字圖像色彩信息在 不同設備間的準確傳遞和呈現(xiàn)。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明實施例提供的成像系統(tǒng)色彩信息標定方法流程圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明實施例提供的目標標定參量CIELAB坐標的計算過程；
[0031] 圖3是本發(fā)明實施例提供的成像系統(tǒng)色彩信息標定方法具體實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0033] 本發(fā)明通過一定的處理算法對不同成像系統(tǒng)進行圖像色彩信息的標定，使它們獲 取的數(shù)字圖像保持一致的數(shù)字驅(qū)動值（R，G，B)，克服由傳感器類型、工作參數(shù)設置、光譜響 應特性及成像環(huán)境造成的色彩信息差異，保證不同成像系統(tǒng)對同一成像環(huán)境下同一場景獲 取的數(shù)字圖像具有一致的色彩信息，這將對成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的優(yōu)化及其應用領域的擴展 產(chǎn)生顯著的推動作用。
[0034] 下面結合附圖1-3對本發(fā)明的成像系統(tǒng)色彩信息標定過程作詳細的描述。
[0035] 如圖1所示，本發(fā)明實施例的成像系統(tǒng)色彩信息標定方法包括以下步驟：
[0036] S101 :由標定色卡的光譜反射比與標定光源的光譜強度分布計算得到其CIEXYZ 三刺激值，并轉換至均勻色彩空間CIELAB的坐標；
[0037] S102:采用參照成像系統(tǒng)和待標定成像系統(tǒng)對同一成像環(huán)境下同一場景進行成 像，獲得數(shù)字圖像色彩信息即數(shù)字驅(qū)動值，通過擬合獲得CIELAB坐標與數(shù)字驅(qū)動值之間的 映射矩陣；
[0038] S103:對于待標定成像系統(tǒng)在任意成像環(huán)境下場景獲取的數(shù)字圖像，可采用相應 的映射矩陣，將每像素的數(shù)字驅(qū)動值預測至對應的CIELAB坐標，再預測至其標定后數(shù)字驅(qū) 動值，即完成兩成像系統(tǒng)間準確的色彩信息標定。
[0039] 在實施例中，以佳能?MarkIII單反