[发明专利]一种基于三基色相机的颜色再现方法

说明书

本发明公开了一种基于三基色相机的颜色再现方法，包括如下步骤：建立标准观察者光谱表色系统，计算标准观察者对训练样本光谱反射率的响应，对其进行主成分分析，获得标准观察者对训练样本光谱反射率响应的主成分基向量与主成分系数；建立神经网络，拟合训练样本相机响应值与标准观察者对训练样本光谱反射率响应主成分系数之间的关系；利用训练好的神经网络和目标相机响应值获得目标的主成分系数，与主成分基向量一起获取标准观察者对目标的光谱响应，得到目标在标准观察者光谱表色系统下的表示方法，获得不同光照环境下目标的颜色三刺激值，实现颜色再现。

技术领域

本发明属于颜色再现领域，涉及一种基于三基色相机的颜色再现方法。

背景技术

为了解决同色异谱问题，出现了光谱表色系统。光谱表色技术能通过增加颜色传感器的通道数来提高光谱反射率的重建精度进行颜色再现，但专业设备成本昂贵，且未将光照环境独立出来，算法数据处理耗时复杂，限制了光谱表色系统的应用和普及。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出了一种基于三基色相机的颜色再现方法，采用低成本三基色相机作为图像采集工具，并将标准观察者与光谱反射率结合，独立于光照影响，减少了颜色再现数据处理的复杂程度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于三基色相机的颜色再现方法，包括以下步骤：

步骤1、建立标准观察者光谱表色系统，计算标准观察者对采集的m×n阶训练样本光谱反射率R_train的响应P_R-train，m表示采集的光谱波段数，n表示采集训练样本的个数；

步骤2、计算标准观察者对训练样本光谱反射率响应P_R-train的主成分E与主成分系数A；

步骤3、利用训练样本图像集D和主成分系数A训练神经网络：

步骤4、根据训练后神经网络、目标图像集与主成分E，获得标准观察者对目标光谱反射率响应

步骤5、通过标准观察者光谱表色系统，计算目标的颜色三刺激值，实现颜色再现。

进一步地，所述标准观察者光谱表色系统建立了颜色三刺激值与标准观察者光谱响应P_R的关系，其公式为其中，k是白光三刺激值调整因子，L表示光源相对光谱分布功率，P_R表示标准观察者对光谱反射率R的响应。

进一步地，所述标准观察者对训练样本光谱反射率R_train的响应R_train；式中为标准观察者色匹配函数。

进一步地，所述训练样本光谱反射率R_train是通过分光光度计采集的。

进一步地，所述主成分基向量E为标准观察者对训练样本光谱反射率响应P_R-train的协方差矩阵的全部非零特征值对应的特征值向量(e₁,e₂,,e_r)，r＝rank(C)；

所述主成分系数A与所述主成分基向量E相对应，根据公式A＝E^TP_R-train求得。

进一步地，神经网络训练采用的训练样本图像集D和所述目标图像集是采用相同的三基色相机在同一照明环境下拍摄的。

进一步地，所述拍摄环境采用标准照明体MultiLight灯箱；照明观察条件为45°/垂直，照明环境为D65。

进一步地，所述神经网络为单隐层前馈网络NET(·)；表达式为：