[發明專利]一種用于自動化圖像色彩校準的方法和裝置

有效

• 申請號: 202010407013.6
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111562010B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王平;游忠輝;劉偉杰;李珊
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01J3/46
• 分類號: G01J3/46
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

本發明公布了一種用于自動化圖像色彩校準的裝置和方法，通過分析色塊在D65光源下的基準色值與圖像采集環境下的觀測色值之間的關系進行色彩校正；包括：針對特定應用領域設計的色卡、色卡的色塊在D65標準光照環境下的基準色值、色塊定位程序模塊、色彩校準程序模塊。采用本發明技術方案，可為各種應用場景定制低成本的專用色卡，并通過配套的色塊定位程序模塊、色彩校準程序模塊，可實現圖像色彩校準流程的自動化，可實現圖像色彩校準流程的自動化。

技術領域

本發明涉及顏色校準和圖像處理技術領域，具體涉及一種用于自動化圖像色彩校準的裝置和方法。

背景技術

數字圖像的顏色受到環境光照，采集設備等因素的影響。同樣的對象在不同的光照條件下或由不同的采集設備采集得到的顏色并不一致。因此在許多與圖像分析相關的應用場景中，例如基于圖像的AI醫生診斷、藝術品數字化等等，維持色彩一致性是必不可少的一個環節。基于色卡的色彩校準就是旨在解決因采集設備和環境色溫不同造成的色彩不一致問題的一種方法。

目前常用的色彩校準設備是美國愛色麗公司出品的ColorChecker系列色卡。這類色卡通常由24個色塊組成，愛色麗公司提供了這些色塊在標準光源下的色值信息。在進行圖像采集時，首先在拍攝場景中放置一塊ColorChecker色卡，然后將拍攝到的色塊的觀測色值與愛色麗公司提供的基準色值進行比較來達到調整白平衡和色彩校準的目的。不過ColorChecker系列色卡存在以下三個方面的不足：

第一是ColorChecker系列色卡的色塊顏色的選擇考慮了日常生活中各種常見的色彩，但是各種應用場景的常見色值各有不同。例如嬰兒膚色鑒定的場景中，需要對于黃色系的顏色進行重點關注，如果能夠提供更多黃色系的色塊將對該應用場景有更大的幫助。由此可見通用色卡很難滿足多樣化的應用需求。

第二是ColorChecker的色卡在使用中還比較依賴人手動定位圖片中色塊的位置，這給使用帶來了不便。該系列色卡在設計上也沒有加入輔助計算機程序自動定位的設計元素，不利于開發通用的色塊定位程序。

第三是這類專業色卡價格昂貴，不適合用在一些容易對色卡產生損耗的場景下，也不利于向大眾推廣。

發明內容

為了克服上述現有技術中通用色卡存在各種的缺陷，本發明提出一種用于自動化圖像色彩校準的裝置和方法，可為各種應用場景定制低成本的專用色卡，并且通過配套的色塊定位程序模塊、色彩校準程序模塊，可實現圖像色彩校準流程的自動化。

本發明中，色塊共有三種色值，第一種是在色卡設計過程中通過聚類分析得到的期望色值；第二種是色卡制作完成以后，將色卡放置在D65光源下觀測到的基準色值；第三種是在正常圖像采集環境下，觀測到的觀測色值。本發明通過分析基準色值與觀測色值之間的關系進行色彩校正。本發明提供的用于自動化圖像色彩校準裝置包括以下幾個部分：針對特定應用領域設計的專用色卡、該色卡的各個色塊(具體實施時色塊數量為26個)在D65標準光照環境下的基準色值信息、色塊定位程序模塊、色彩校準程序模塊。在使用該裝置進行自動化圖像色彩校準時，首先掃描色卡背面的二維碼，獲得色卡的基準色值信息，自動對色塊定位程序模塊和色彩校準程序模塊進行配置。然后將色卡放置在與采集對象相同的光照環境中，使用圖像采集設備拍攝一張包含完整色卡的照片P_A，之后進行正常的圖像采集工作。通過色塊定位程序模塊分析照片P_A，程序將自動定位該照片中各個色塊的位置，并返回照片中各色塊的觀測色值信息。最后將色塊定位程序模塊的輸出結果導入色彩校準程序模塊，即完成校準程序的配置工作。將正常采集的圖片輸入色彩校準程序模塊，即可輸出色彩校準以后的結果。

本發明的技術方案是：

一種用于自動化圖像色彩校準的方法，通過分析色塊在D65光源下的基準色值與圖像采集環境下的觀測色值之間的關系進行色彩校正；包括如下步驟：

1)確定應用場景及色卡的色塊數量N，并通過聚類分析確定N個色塊的期望色值。