[發明專利]一種顏色校正模型的快速提取及遷移應用方法

在審

• 申請號: 202011266287.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN113763257A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 羅運輝;王慶;林茂海;褚夫強;徐倩倩
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

1.一種顏色校正模型的快速提取及遷移應用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，讀取圖像及該圖像顏色校正后的圖像，分析并判定所采用的顏色校正是線性的還是非線性的，進而計算和提取顏色校正模型參數；

S2，以JPG格式保存顏色校正后的圖像，同時將根據S1所得數據而確定的顏色校正模型結構類型及參數，保存至圖像的注釋域中；

S3，需要對新圖像進行顏色校正前，讀取嵌入了顏色校正模型結構類型及參數的圖像中的注釋域內容，解析得到顏色校正變換參數；

S4，讀取需要進行顏色校正的新圖像，將S3所得的顏色校正參數遷移應用至新圖像的顏色校正，直接對新圖像進行變換實現顏色校正。

2.根據權利要求1所述的顏色校正模型的快速提取及遷移應用方法，其特征在于：

所述S1包括以下步驟，

S101，讀取原圖及該圖像顏色校正后的圖像，記原圖為Io，該圖像顏色校正后的圖像為Ic；

S102，根據圖像像素顏色特性，在原圖和校正后的圖像中篩選一定數量的像素。首先在圖像Ic中隨機選取N0個像素，記L為顏色灰度級，檢查每個像素各通道顏色值，若任一通道的顏色值存在0或L-1，則剔除該像素，由此得到N個像素，每個像素的各顏色分量值均在范圍[1,L-2]以內，即各通道均無飽和顏色，記得到的N個像素在原圖中的行列坐標構成的序列為:P_N＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,,,(x_N,y_N)}，在Ic中對應的像素的顏色值構成的序列為：I_cN＝{(r_c1,g_c1,b_c1),(r_c2,g_c2,b_c2),…,(r_cN,g_cN,b_cN)}。根據序列P_N，得到在圖像Io中對應的像素的顏色值構成的序列為：I_oN＝{(r_o1,g_o1,b_o1),(r_o2,g_o2,b_o2),…,(r_oN,g_oN,b_oN)}；

S103，利用最小二乘法，估算顏色校正矩陣，由S102所得數據，得到像素顏色值矩陣：

根據顏色校正公式：

式中R、G、B分別為校正后圖像中像素的紅、綠、藍顏色分量值，而r、g、b分別為原圖像中像素的紅、綠、藍顏色分量值；C為顏色校正矩陣，c_ij(i,j＝1,2,3)分別為顏色校正系數，由此可得:

Y＝CX

定義罰函數：

其中Y_i為矩陣Y中的第i行，C_i為矩陣C中的第i行,i＝1,2,3，即Y＝[Y₁ Y₂ Y₃]^T，C＝[C₁C₂ C₃]^T，利用最小二乘的矩陣法求解，得到

C_i＝Y_iX^T(XX^T)^-1

即可得到：

C＝YX^T(XX^T)^-1；

S104，判斷顏色校正模型類型，將步驟S102重復三次得到三組{I_oN，I_cN}，由步驟S103得到三組顏色校正矩陣C⁽¹⁾、C⁽²⁾、C⁽³⁾，取其算術平均值：求得平均顏色校正矩陣利用的具體數值，采用步驟S102中所述顏色校正公式對圖像Io進行逐像素的顏色校正，得到原圖預測輸出的圖像Iop，定義均方根誤差(RMSE)評價Iop與原圖顏色校正后的圖像Ic之間的誤差：

其中i＝1,2,…,m,j＝1,2,…,n，m和n分別為原圖像Io的像素的行數和列數；Δr_ij、Δg_ij、Δb_ij分別為圖像Iop與Ic中第i行j列對應位置處像素的紅、綠、藍顏色分量的差值；

選擇RMSE作為判定因子η，若RMSE小于閾值ε(ε可取4～8)，則選定顏色校正模型為線型模型，進入步驟S105；否則選定顏色校正模型為非線性模型，進入步驟S106；

S105，確定顏色校正矩陣，選定步驟S104所得的為顏色校正線性模型的顏色校正矩陣C，即轉到步驟S2；

S106，獲取原圖和該圖像顏色校正后的圖像的縮略圖，采用行列等間隔采樣的方式，行方向每s個像素取一個像素，列方向每s個像素取一個像素，構成縮略圖，s的取值范圍在3～8，記原圖Io的縮略圖為I_{o_th}，該圖像顏色校正后的圖像Ic的縮略圖為I_{c_th}；

S107，確定顏色校正變換函數的系數矩陣，根據S106所得縮略圖I_{o_th}、I_{c_th}，將其按照像素行方向從左到右、列方向從上往下的方式，逐個重排其顏色值，得到如下形式的矩陣：

式中K為每個縮略圖的像素個數。由此，定義非線性變換函數f_T，建立從I_{o_th_r}至I_{c_th_r}的映射，并且構造如下的優化問題：

式中‖·‖_F為Frobenius范數，其定義為其中矩陣A＝[a_ij]_m×n,i＝1,2,…,m,j＝1,2,…,n。函數為核函數，將圖像顏色值由RGB三維空間變換至u維空間。優選地，核函數采用多項式核函數形式，實現變換：

Φ∶[R,G,B]^T

→[R,G,B,R²,G²,B²,RG,GB,RB,R³,G³,B³,RG²,GB²,RB²,GR²,BG²,BR²,RGB,R⁴,G⁴,B⁴,R³G,R³B,G³R,G³B,B³R,B³G,R²G²,G²B²,R²B²,R²GB,G²RB,B²RG]^T

因此映射變換函數f_T可由一個3×34矩陣表示，記為變換函數系數矩陣M_fT；

求解上述優化問題，得到顏色校正變換函數的系數矩陣：