掃描儀色彩校正研究范文

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《包裝學(xué)報(bào)》2015年第二期

1RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換

掃描儀RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換，經(jīng)常采用的方法為三維插值法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及多項(xiàng)式回歸算法[3]。三維插值法主要包括三次線性插值、三棱柱插值、金字塔插值和四面體插值[4]。三維插值法的主要原理是將源顏色空間分成多個(gè)三維幾何體，再對三維幾何體進(jìn)行分析，若輸入的待測值落在三維幾何體內(nèi)部，則采用三維幾何體的柵格點(diǎn)來進(jìn)行插值計(jì)算[5]。其優(yōu)點(diǎn)是針對規(guī)則的幾何體插值時(shí)，分割的塊越小，精度越高，計(jì)算速度越快；缺點(diǎn)是對于不均勻的幾何體，分割出的塊不均勻，查找柵格點(diǎn)較困難，并且計(jì)算量較大。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法通過對標(biāo)準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，得到待轉(zhuǎn)換空間和目標(biāo)轉(zhuǎn)換空間之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)換[6]。該方法具有較強(qiáng)的靈活性及較高的精度，但其對訓(xùn)練方法與節(jié)點(diǎn)數(shù)選擇，需要投入較多的人為計(jì)算，花費(fèi)時(shí)間較長。多項(xiàng)式回歸算法主要通過尋找源顏色空間和目標(biāo)顏色空間數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算數(shù)據(jù)擬合系數(shù)，建立一個(gè)多項(xiàng)式模型[7]。多項(xiàng)式回歸法要求選取的樣本點(diǎn)數(shù)大于多項(xiàng)式回歸的項(xiàng)數(shù)[8]。該算法相對簡單，可得到較好的轉(zhuǎn)換精度，使用也較方便，但并不是說，多項(xiàng)式回歸項(xiàng)數(shù)越多，其轉(zhuǎn)換精度就越高，有時(shí)項(xiàng)數(shù)增多，轉(zhuǎn)換精度提升的幅度也不大。由上文對表1的分析可知，掃描儀掃描后獲得的建模數(shù)據(jù)R,G,B值無規(guī)律可循，故無法使用插值法將其分割成規(guī)則的立方體；由于IT8.7/2色靶總共288個(gè)，相對較少，若是采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，則需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練；從轉(zhuǎn)換精度上考慮，采用多項(xiàng)式回歸法最為合適。因此，本研究采用多項(xiàng)式回歸法，以實(shí)現(xiàn)掃描儀RGB到Lab顏色空間的色彩校正。

1.1IT8.7/2色靶單元多項(xiàng)式回歸法

多項(xiàng)式回歸算法的核心是求解系數(shù)，采用不同的多項(xiàng)式回歸項(xiàng)數(shù)，其模型精度會(huì)有所變化，一般情況下，采用的多項(xiàng)式回歸項(xiàng)數(shù)增加，其模型精度會(huì)有所提高[9]，但是當(dāng)項(xiàng)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，即使再增加項(xiàng)數(shù)，精度也幾乎不會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)建模數(shù)據(jù)，求得L,a,b3組多項(xiàng)式中的系數(shù)，然后，將系數(shù)代入公式（1）計(jì)算，求得對應(yīng)的L,a,b值。本研究采用單元多項(xiàng)式回歸法，基于多項(xiàng)式原理[10]，針對IT8.7/2色靶，并以5級分割RGB顏色空間為例，以實(shí)現(xiàn)掃描儀RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換。1）分割RGB顏色空間自定義RGB子空間查找表，將RGB空間按照5級均等分割，分割點(diǎn)分別為0,50,100,150,200,255，將RGB空間共分割成53=125個(gè)子空間，獲得如下自定義RGB子空間查找表。本研究主要采用手動(dòng)5級和自定義5級均等分割中心點(diǎn)，分別使用6項(xiàng)12點(diǎn)、6項(xiàng)30點(diǎn)、13項(xiàng)30點(diǎn)和13項(xiàng)50點(diǎn)，對掃描儀的建模數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，并對采用不同方法得到的結(jié)果進(jìn)行色差分析，找到最小色差對應(yīng)的方法。綜上分析可知，當(dāng)采用不同方法分割中心點(diǎn)時(shí)，所得到的結(jié)果差異較大，經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)均等分割中心點(diǎn)得到的色差分布較好，因此，針對IT8.7/2色靶，采用5級自定義均等分割中心點(diǎn)，并采用13項(xiàng)50點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式回歸，此方法效果最好。此時(shí)，最大色差為6.25，最小色差為0.09，平均色差為1.22。

1.2自定義色靶單元多項(xiàng)式回歸法

針對自定義色靶，建模數(shù)據(jù)為1331個(gè)色塊，測試數(shù)據(jù)為512個(gè)色塊，實(shí)驗(yàn)采用6級、8級和9級均等分割中心點(diǎn)，并分別采用16項(xiàng)130點(diǎn)、16項(xiàng)180點(diǎn)、19項(xiàng)130點(diǎn)和19項(xiàng)180點(diǎn)，對掃描儀的測試數(shù)據(jù)512個(gè)色塊進(jìn)行測試，對采用不同方法得到的結(jié)果進(jìn)行色差分析，找到最小色差對應(yīng)的方法。自定義色靶掃描儀RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換程序界面見圖4。由掃描儀測試數(shù)據(jù)512個(gè)色塊的測試結(jié)果可知，當(dāng)采用8級均等分割中心點(diǎn)及采用19項(xiàng)180點(diǎn)進(jìn)行單元多項(xiàng)式回歸時(shí)，精度最高，效果最好。此時(shí)，最大色差為5.78，最小色差為0.16，平均色差為1.92。

2結(jié)語

本研究針對IT8.7/2色靶及自定義色靶，采用單元多項(xiàng)式回歸法，進(jìn)行掃描儀RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)掃描儀的色彩校正。1）針對IT8.7/2色靶，當(dāng)采用5級均等分割中心點(diǎn)并采用13項(xiàng)50點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式回歸時(shí)，精度相對較高，效果較好；2）針對自定義色靶，當(dāng)采用8級均等分割中心點(diǎn)并采用19項(xiàng)180點(diǎn)進(jìn)行單元多項(xiàng)式回歸時(shí)，精度相對較高，效果較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用單元多項(xiàng)式回歸法，可提升掃描儀RGB到Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換精度，并節(jié)約算時(shí)間，能有效地對掃描儀進(jìn)行色彩校正，且處理過程更簡便、直觀。

作者：馬麗娜單位：西安理工大學(xué)印刷包裝工程學(xué)院