[发明专利]基于光谱反射特性与三色成像原理的灰度化方法

摘要

本发明涉及一种基于光谱反射特性与三色成像原理的灰度化方法，它适用于目标和局部背景具有颜色分立特征的彩色图像。该方法首先对目标和局部背景在可见光波段内的光谱反射特性进行分析；其次，分别在成像设备的三原色波段内比较两种光谱反射特性的差异；然后，将差异最大的波段所对应的颜色定义为灰度色；最后，利用灰度色在RGB彩色空间中对应的分量灰度化彩色图像。与现有的方法相比，本发明方法兼具灰度化功能以及从数据源上有针对性地增强目标区域对比度的功能，同时还可以有效地削弱材料污染、阴影、弱光照等成像条件对图像质量的影响。

主权项

1、基于光谱反射特性与三色成像原理的灰度化方法，其特征在于：所述方法步骤为：(1)获取三色成像设备的三原色光谱响应曲线；(2)利用三色成像设备对具有颜色分立特征的目标及其局部背景进行成像，得到彩色数字图像，采用RGB颜色空间表示；(3)分析目标和局部背景在可见光波段内的光谱反射特性，分别在三原色波段内，采用观察法、统计法、测量计算法中的一种或多种方法，比较目标及其局部背景之间光谱反射特性的差异；所述观察法为：在目标及其局部背景均呈现出肉眼容易辨别的单色或合成色时，采用肉眼观察直接推断目标及其局部背景在三原色波段内光谱反射特性的差异；所述统计法为：通过肉眼不容易辨别出目标及其局部背景在三原色波段内光谱反射特性的差异时，在各种强度的光照及不同拍摄角度的情况下，采集大量目标及其局部背景的彩色图像，利用公式：计算所有彩色图像中目标及其局部背景的平均对比度DI，式中I表示R、G、B分量之一，c表示图像序号，分别表示目标和局部背景区域的像素总数，N表示图像总数，统计并比较DR、DG、DB的数值大小；所述测量计算法为：采用精密仪器测量目标及其局部背景在可见光波段内的光谱反射特性，利用公式计算二者在三原色波段内的有效响应率差，式中(λ，λ′)表示三原色波段，RT(λ)和RB(λ)分别表示目标和局部背景材料的光谱反射率，TI(λ)为成像设备的三原色光谱响应特性函数，I表示R、G、B分量之一，通过计算得到ΔηR、ΔηG、ΔηB，并比较它们的数值大小；(4)比较目标及其局部背景对应三原色波段的三种反射特性差异，并定义灰度色：采用所述观察法时，若观察出在某一个三原色波段内目标及其局部背景的光谱反射特性差异最为明显，则定义该三原色波段对应的原色为灰度色，若观察结果是两个或三个三原色波段内差异都比较显著时，按照人眼对三色光谱的敏感性绿光>红光>蓝光，定义人眼敏感性较差的光谱色为灰度色；采用所述统计法时，定义DR、DG、DB中数值最大的DI所对应的原色为灰度色，如DR、DG、DB三者数值接近，或其中两者数值较大但接近时，按照人眼对三色光谱的敏感性绿光>红光>蓝光，定义人眼敏感性较差的光谱色为灰度色；采用所述测量计算法时，定义ΔηR、ΔηG、ΔηB中数值最大的ΔηI所对应的原色为灰度色，若ΔηR、ΔηG、ΔηB三者数值接近，或其中两者数值较大但接近时，按照人眼对三色光谱的敏感性绿光>红光>蓝光，定义人眼敏感性较差的光谱色为灰度色；(5)利用灰度色在RGB彩色空间中对应的分量灰度化彩色图像，采用公式f(i，j)＝I(i，j)进行转换，式中i表示图像的行位置，j表示图像的列位置，f(i，j)表示灰度图像中的第i行第j列的像素的灰度值，I(i，j)表示彩色图像中第i行第j列的像素对应于灰度色的R、G、B分量值。