[发明专利]提高颜色保真度的补色立体图像视觉竞争改善方法

摘要

本发明提供了一种提高颜色保真度的补色立体图像视觉竞争改善方法，将立体图像对中的左视图和右视图分别由RGB颜色空间变换至CIE L^*a^*b^*颜色空间；然后计算青色镜片在CIE L^*a^*b^*颜色空间的感知区域；将右视图匹配映射到青色镜片的二维感知区域，计算匹配映射后右视图中每个像素对应的a^*、b^*值；基于色度值对左视图和右视图进行亮度调节，分别计算出调节后的左视图和右视图中每个像素对应的L^*值；将处理后的左视图和右视图由CIE L^*a^*b^*颜色空间反变换至RGB颜色空间，合成红青补色立体图像。本发明能够在有效降低立体图像观看中的视觉疲劳，获得更加舒适的立体视觉体验的前提下，提高补色立体图像的颜色保真度。

主权项

1.一种提高颜色保真度的补色立体图像视觉竞争改善方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一、在RGB颜色空间，对立体图像对中的左视图像素I_L,RGB和右视图像素I_R,RGB各自的R、G、B三个通道值进行归一化处理，使其分布在[0，1]范围内；以CIEXYZ颜色空间作为中介将左视图像素和右视图像素分别由RGB颜色空间变换至CIEL^*a^*b^*颜色空间，式中，I_{L,RGB_R}、I_{L,RGB_G}、I_{L,RGB_B}分别为左视图像素I_L,RGB对应的R、G、B三个通道值，I_{L,XYZ_X}、I_{L,XYZ_Y}、I_{L,XYZ_Z}则分别是左视图像素I_L,RGB在CIE XYZ颜色空间的X、Y、Z分量值，I_{R,RGB_R}、I_{R,RGB_G}、I_{R,RGB_B}分别为右视图像素I_R,RGB对应的R、G、B三个通道值，I_{R,XYZ_X}、I_{R,XYZ_Y}、I_{R,XYZ_Z}则分别是右视图像素在CIE XYZ颜色空间的X、Y、Z分量值；Cs是由RGB颜色空间变换至CIE XYZ颜色空间的变换矩阵，利用CIE XYZ颜色空间与CIE L*a*b*颜色空间的变换关系，将变换到CIE XYZ颜色空间的左视图像素和右视图像素进一步分别变换至CIE L*a*b*颜色空间，中，I_{L,Lab_L}、I_{L,Lab_a}、I_{L,Lab_b}分别为左视图像素I_L,RGB在CIE L^*a^*b^*颜色空间的L^*、a^*、b^*分量值；I_{R,Lab_L}、I_{R,Lab_a}、I_{R,Lab_b}分别是右视图像素I_R,RGB在CIE L^*a^*b^*颜色空间的L^*、a^*、b^*分量值，f(·)的表达式为[X_white Y_white Z_white]是CIE XYZ颜色空间的参考白点，[X_white Y_white Z_white]^T＝Cs×[1 1 1]^T；对左视图和右视图中的每一个像素进行上述运算，从而完成立体图像对从RGB颜色空间向CIE L*a*b*颜色空间的变换；步骤二、定义一个包含所有颜色的全色右视图，其颜色在RGB颜色空间用三维矩阵C256×256×256存储，矩阵每一维元素为从0到255的整数；计算该全色右视图透过青色镜片后在CIE L*a*b*颜色空间的分布区域，即为青色镜片在CIE L*a*b*颜色空间的感知区域，其计算方法如下：将C_{256×256×256}替换为V从0至99整数变化的100幅HS图，V是HSV颜色空间的亮度分量，HS图是V为取值范围内某常数时，以色调H作为横轴，饱和度S作为纵轴的二维平面图，色调H轴正方向水平向右，取值范围为0至359的整数，饱和度S轴正方向垂直向下，取值范围为0至99的整数；设V＝i时对应HS_i图，i为整数且0≤i≤99，I_{HS_Ri}、I_{HS_Gi}、I_{HS_Bi}分别表示HS_i图的颜色在RGB颜色空间的R、G、B三个通道值，I_{RP,XYZ_Xi}、I_{RP,XYZ_Yi}、I_{RP,XYZ_Zi}分别表示其在CIE XYZ颜色空间相应的X、Y、Z三个分量值，则式中，I_{RP,Lab_Li}、I_{RP,Lab_ai}、I_{RP,Lab_bi}分别表示HS_i图的颜色在CIE L^*a^*b^*颜色空间相应的L^*、a^*、b^*分量值，是根据青色镜片对不同波段颜色的吸收曲线函数计算的、由RGB颜色空间至CIE XYZ的变换矩阵，[X_{R_white} Y_{G_white} Z_{B_white}]是CIE XYZ颜色空间对应于变换矩阵A_R的参考白点，[X_{R_white} Y_{R_white} Z_{R_white}]^T＝A_R×[111]^T；根据计算得到的所有IRP,Lab_Li、IRP,Lab_ai、IRP,Lab_bi，在CIE L*a*b*颜色空间绘制三维图形，得到青色镜片的三维感知区域，该感知区域的分布为一系列的点簇体，从空间上观察其几乎垂直于a*‑b*平面，将三维感知区域投影至a*‑b*平面，得到二维感知区域即是曲线一和曲线二围成的区域，曲线一的方程为b1＝‑5.1146×10‑4·(a1)2‑0.8724·(a1)+22.5848，曲线二的方程为b2＝0.0029·(a2)2‑0.89·(a2)‑5.5028，式中，b1、a1分别为曲线一的b*分量值和a*分量值，b2、a2分别为曲线二的b*分量值和a*分量值；步骤三、在a*‑b*平面进行匹配映射，将右视图的颜色映射到CIE L*a*b*颜色空间中青色镜片的二维感知区域；记匹配映射后曲线一右上方边界外像素的a^*、b^*分量值为I_{RM,Lab_au}、I_{RM,Lab_bu}，色调值为对应匹配映射前的a^*、b^*分量值I_{R,Lab_au}、I_{R,Lab_bu}，色调值推导得到记匹配映射后曲线二左下方边界外像素的a^*、b^*分量值为I_{RM,Lab_ad}、I_{RM,Lab_bd}，色调值对应匹配映射前的a^*、b^*分量值I_{R,Lab_ad}、I_{R,Lab_bd}，色调值推导得到将曲线一右上方边界外的像素映射至青色镜片的二维感知区域边界曲线一上，有求得IRM,Lab_au、IRM,Lab_bu的解；对于曲线一右上方边界外的所有像素执行此操作；将曲线二左下方边界外的像素映射至青色镜片的二维感知区域边界曲线二上，有求得IRM,Lab_ad、IRM,Lab_bd的解；对于曲线二左下方边界外的所有像素执行此操作；位于二维感知区域内部和边界上的颜色点保持不变；得到映射后右视图在CIEL*a*b*颜色空间的a*、b*分量值IRM,Lab_au、IRM,Lab_bu、IRM,Lab_ad、IRM,Lab_bd，进一步将a*、b*分量值分别统一记为IRM,Lab_a、IRM,Lab_b；步骤四、在CIE L*a*b*颜色空间分别对左视图和右视图进行亮度调节；记RGB颜色空间中的红色点为Red＝(1，0，0)，将其变换至CIE L*a*b*颜色空间后，计算该红色点Red所对应的色调值为HRed＝41.7515；取阈值T＝15，对色调值在(HRed‑T，HRed+T)范围内的颜色进行亮度调节；对右视图，调节前像素的亮度为IR,Lab_L，记调节后的亮度为IRM,Lab_L，有其中，W_r是权重系数，式中，W_max＝0.4，S_max＝50，S_min＝40；与分别为亮度调节前像素的色调值与饱和度值；对右视图的所有像素进行以上操作；对左视图，调节前像素的亮度为IL,Lab_L，记调节后的亮度为ILM,Lab_L，有式中，W_l为权重系数，其中， 与分别为调节前像素的色调值与饱和度值；对左视图的所有像素进行以上操作；步骤五、经过上述匹配映射和亮度调节后，得到的右视图像素在CIE L*a*b*颜色空间的三分量为IRM,Lab_L、IRM,Lab_a、IRM,Lab_b；首先，将其变换至CIE XYZ颜色空间：式中，IRM,XYZ_X、IRM,XYZ_Y、IRM,XYZ_Z分别是匹配映射后的右视图像素在CIE XYZ颜色空间的X、Y、Z分量值；f‑1(·)是f(·)的反函数；通过AR‑1将其由CIE XYZ颜色空间反变换至RGB颜色空间：对右视图的所有像素进行以上操作；左视图经亮度调节后，得到的像素L*值为ILM,Lab_L，记a*、b*分量值为ILM,Lab_a、ILM,Lab_b；以CIE XYZ颜色空间作为中介，将其反变换至RGB颜色空间：式中，I_{LM,XYZ_X}，I_{LM,XYZ_Y}，I_{LM,XYZ_Z}为亮度调节后的左视图在CIE XYZ颜色空间中的X、Y、Z分量值，A_L是根据红色镜片对不同波段颜色的吸收曲线函数计算的、由RGB颜色空间至CIE XYZ的变换矩阵，[XL_white YL_white ZL_white]是CIE XYZ颜色空间对应于变换矩阵AL的参考白点，[XL_white YL_white ZL_white]T＝AL×[1 1 1]T通过AL‑1将其由CIE XYZ颜色空间变换至RGB颜色空间：设最终合成的红青补色立体图像像素在RGB颜色空间表示为IA,RGB，其对应的R、G、B三个通道值分别为IA,RGB_R、IA,RGB_G和IA,RGB_B；将经过前述处理的右视图像素G、B颜色通道值IRM,RGB_G和IRM,RGB_B分别作为补色立体图像像素的G、B颜色通道值，将处理后的左视图像素R颜色通道值ILM,RGB_R作为红青补色立体图像像素的R颜色通道值，[IA,RGB_R IA,RGB_G IA,RGB_B]＝[ILM,RGB_R IRM,RGB_G IRM,RGB_B]；将各分量乘以255即可计算出最终合成的红青补色立体图像的像素颜色值IA,RGB；对红青补色立体图像的每一个像素执行上述操作，最终得到红青补色立体图像。