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显示设备ICC色彩特征文件生成方法的研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 色彩理论

2.1 颜色的混合

2.1.1 加色混色法

2.1.2 减色混色法

2.2 色彩空间

2.2.1 RGB和CMYK色彩空间

2.2.2 HSV/HLS色彩空间

2.2.3 CIE XYZ色彩空间

2.2.4 CIE Lab色彩空间

2.3 显示器的呈色机制

2.4 ICC色彩管理规范

2.4.1 颜色参考空间

2.4.2 设备特征文件

2.4.3 色彩管理模块

2.5 设备色彩特征文件生成方法

2.6 本章小结

第三章 现有色彩特征文件生成方法的实验分析

3.1 实验环境

3.2 多项式回归法

3.2.1 原理介绍

3.2.2 实验过程

3.2.3 结果分析

3.3 阶调/矩阵方法

3.3.1 原理介绍

3.3.2 实验过程

3.3.3 结果分析

3.4 BP神经网络法

3.4.1 原理介绍

3.4.2 实验过程

3.4.3 结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于改进BP神经网络的色彩特征化方法

4.1 BP神经网络算法的改进

4.1.1 自适应调节学习率

4.1.2 增加动量项

4.1.3 Steffensen迭代算法赋初始权值

4.1.4 网络结构的优化

4.2 基于改进BP网络的色彩特征化方法流程

4.3 实验结果及分析

4.3.1 收敛效果比较

4.3.2 精度效果比较

4.4 本章小结

第五章 基于图像色彩特征的自适应ICC色彩管理机制

5.1 现有的ICC色彩管理机制

5.2 基于图像色彩特征的自适应色域匹配

5.2.1 图像色彩特征提取

5.2.2 色域匹配优化

5.3 自适应ICC色彩管理机制与色彩特征文件生成

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

显示设备色彩管理主要解决图像在各色彩空间之间的转换问题,做到彩色图像在跨设备再现的过程中,能够保持色彩的统一性与设备的无关联,尽量避免色彩失真的问题。ICC色彩管理通过引入与设备无关的色彩连接空间PCS来统一描述设备色彩特性,建立各个设备的色彩空间和PCS之间的映射关系,实现色彩信息从输入设备色彩空间到PCS,再到输出设备色彩空间的转换,达到“所见即所得”(WYSIWYG)的目的。ICC特征文件为ICC色彩管理系统提供了设备色彩空间与色彩连接空间PCS之间的转换关系。
  本文以生成符合ICC标准的显示器设备特征文件为目标,对显示器特征化方法方面进行深入研究,设计并实现显示设备ICC色彩特征文件生成方法。对比常见的显示器色彩特征文件生成方法,如多项式回归法、阶调/矩阵法、人工神经网络法发现,色彩空间转换具有的模糊性、非线性映射以及高效并行处理等特点与BP神经网络所具有的特点相吻合。为了更加精确描述从设备相关色彩空间RGB转换到与设备无关的色彩连接空间PCS的关系,同时改善传统人工神经网络收敛速度较慢、耗时较长的问题,本文提出了一种基于改进BP神经网络算法的显示设备色彩特征文件生成方法。
  在算法设计中,首先,在给BP神经网络初始权向量的赋值时,引入了基于线性外推技术的Steffensen加速迭代法来改善BP神经网络的收敛性;其次,针对BP神经网络中由于权值和阈值的选取不当而造成收敛较慢的问题,采用自适应地调整学习率以及增加动量项的方法来调整权值和阈值;最后,针对BP神经网络训练耗时过长的问题,考虑到从RGB到Lab变换中,作为输出量的Lab仅受RGB的影响,而Lab的值并没有相互作用,所以采取网络分解的方法通过减少输出和输入端子,降低BP神经网络的训练规模。
  在改进了显示器特征化算法之后,本文为了改善现有ICC机制在色彩还原过程中,由于不能关注具体图像的色彩特征而造成色彩信息损失的问题,提出了一种基于图像特征的自适应ICC色彩管理机制,使之能够根据图像类别自动选择再现意图、自适应调整色域匹配算子。基于该机制,本文对设备色彩特征文件里记录的内容进行了设计,使色彩达到最佳再现效果。
  论文通过对比Lab色差对所提算法进行实验验证。在使用相同测试色块的情况下,分别计算由多项式回归法、阶调矩阵法、传统BP神经网络法以及本文提出的改进BP算法所产生的色差,并进行色差比较。实验结果表明,本文提出的显示设备色彩特征文件生成方法具有良好的色彩再现还原精度,能够有效解决图像在不同色彩空间转换时的失真问题。

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