三次元圖像識(shí)別技術(shù)在圖像去噪中的應(yīng)用

三次元圖像識(shí)別技術(shù)在圖像去噪中的應(yīng)用

要實(shí)現(xiàn)顏色間隔的顯示和再現(xiàn)，關(guān)鍵是解決不同媒體的顏色特性的不一致問題。在相同的照明和輝度條件下，不同媒體之間的顏色特性的差異主要來源于兩個(gè)不同媒體的大小差異。解決這個(gè)問題的核心是設(shè)計(jì)合理的顏色分配技術(shù)。利用數(shù)學(xué)算法解決跨媒體色域映射的方式稱為色域映射演算,目前大多數(shù)映射演算為“設(shè)備主導(dǎo)型色域映射演算”,此種方式?jīng)]有考慮源圖像的顏色分布,容易導(dǎo)致壓縮后的圖像產(chǎn)生階調(diào)損失、彩度低下的劣化結(jié)果。因此,應(yīng)當(dāng)依照每種輸入圖像的階調(diào)分布,開發(fā)考慮圖像內(nèi)容的“圖像主導(dǎo)型色域映射算法”,優(yōu)化不同媒體間的色域映射效果。另外,依照色空間的次元性,色域映射演算可分為一次元映射方式、二次元映射方式和三次元對(duì)映方式。目前的色域映射技術(shù)大多采用一次元或二次元映射方式,但此種方式容易造成計(jì)算效率低下及階調(diào)不連續(xù)的弊端。因此色域映射演算有必要設(shè)計(jì)在三次元色空間中實(shí)行的方法,即“三次元色域壓縮技術(shù)”,使顏色的跨媒體再現(xiàn)更加符合人的視覺。因此,本文結(jié)合“圖像主導(dǎo)型色域映射算法”和“三次元色域壓縮技術(shù)”的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)了“三次元圖像主導(dǎo)型色域映射技術(shù)”方式(在三次元色空間中,針對(duì)不同階調(diào)的圖像,對(duì)其顏色的色相、明度、飽和度進(jìn)行綜合調(diào)整,平衡優(yōu)化,使之產(chǎn)生更加符合人眼視覺的色域映射),并以4種典型的色域映射方式實(shí)現(xiàn)CRT熒幕(大色域)到LCD熒幕(小色域)的色域壓縮,讓大色域熒幕模擬小色域熒幕的色彩再現(xiàn),從而探尋不同媒體間的最佳色域映射方式,為設(shè)計(jì)更加合理的跨媒體色域映射方式提供一些新思路。1crt的色彩再現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)希望在不同色域再現(xiàn)能力的顯示器(CRT和LCD)之間,經(jīng)由調(diào)整出適當(dāng)?shù)?個(gè)主色相角再進(jìn)行色域映射,借此達(dá)到色域不同的兩類顯示器之間能有最接近的色彩再現(xiàn),即讓CRT熒幕較好的模擬LCD熒幕的色彩再現(xiàn),探求不同顯示媒體間的最佳色域映射方式。色域映射實(shí)驗(yàn)的基本流程為:先將兩顯示器進(jìn)行色彩校正,然后經(jīng)由調(diào)整出的6個(gè)主色相角,設(shè)計(jì)4種典型的色域映射方式進(jìn)行兩熒幕間的色域映射,最后選取3幅代表性圖像進(jìn)行驗(yàn)證,經(jīng)心理物理實(shí)驗(yàn)評(píng)估各種映射方式的優(yōu)劣,從而找出最佳的色域映射方式。1.1兩色域色彩的染色本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的4種典型的色域映射方式為:1)大色域色相角為依據(jù)法。以大色域熒幕的色相角為依據(jù),將大色域熒幕的色相角和明度保持不變,輸出彩度取兩顯示器原來彩度的最小值。2)小色域色相角為依據(jù)法。以小色域熒幕的色相角為依據(jù),將大色域熒幕的色相角和明度調(diào)整為小色域熒幕的色相角和明度值,輸出彩度取兩顯示器原來彩度的最小值。3)中間色相為依據(jù)法。以大小色域熒幕兩色相角的平均值為依據(jù),將大色域熒幕的色相角和明度調(diào)整為平均色相角和明度值,輸出彩度取大色域色相角對(duì)應(yīng)的彩度。4)最小彩度差為依據(jù)法。從大小色域熒幕的兩色相角間求出兩熒幕的最小彩度差為依據(jù),以每隔1度色相角為間隔找出哪個(gè)角度時(shí)兩顯示器間有最小的彩度差,從而求得大色域熒幕新的色相角及其對(duì)應(yīng)的彩度值。1.2測(cè)定圖像色域映射測(cè)試圖像的選取與心理物理實(shí)驗(yàn)的具體方法為:1)測(cè)試圖像的選擇。選取3張典型代表性的測(cè)試圖像,以期得到較好的驗(yàn)證效果。其中圖像1的階調(diào)分布偏暗,能表現(xiàn)濃重的顏色分布;圖像2的階調(diào)分布偏亮,能表現(xiàn)較多的顏色分布;圖像3的階調(diào)分布大致均等,能表現(xiàn)人物及自然圖像顏色的一般分布。2)實(shí)驗(yàn)方法。測(cè)試圖像經(jīng)色域映射后再現(xiàn)于兩熒幕,然后利用“人眼目視觀測(cè)法”評(píng)比4種方式之CRT熒幕模擬LCD熒幕的色彩再現(xiàn)效果。評(píng)比時(shí)以LCD熒幕的圖像為原稿,CRT熒幕的圖像為復(fù)制稿,觀測(cè)者以目視方式觀察CRT熒幕中的兩張圖像,選出較接近LCD熒幕中的原稿圖像。最后以“配對(duì)比較法”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,從而找出最佳的色域映射方式。實(shí)驗(yàn)選取19~21歲的大學(xué)生,男女各半,共12人,記錄“配對(duì)比較法”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并按以下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:(1)記錄4種映射方式的實(shí)驗(yàn)評(píng)比結(jié)果;(2)將累計(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率矩陣值;(3)將頻率矩陣值轉(zhuǎn)變?yōu)閆值;(4)對(duì)Z值進(jìn)行加總,并列出排名。2實(shí)驗(yàn)計(jì)劃2.1crt的色域映射實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)4種典型的色域映射方式進(jìn)行兩熒幕間的色域映射,讓大色域熒幕模擬小色域熒幕的顏色再現(xiàn),其實(shí)驗(yàn)流程如下:具體的實(shí)驗(yàn)步驟為:1)首先使用色彩校正儀器(Eye-One)對(duì)兩顯示器進(jìn)行亮度、色溫和Gamma值的調(diào)節(jié)(色溫=6500K,亮度=110cd/m2,Gamma=2.2),使CRT和LCD保持相同的初始狀態(tài)。2)利用PowerPoint軟件繪制紅、綠、藍(lán)、黃、品、青6個(gè)主色相的滿版色塊,然后顯示在兩熒幕中,并利用Eye-One軟件在暗室中進(jìn)行基本色度的測(cè)量,測(cè)量項(xiàng)目包括CIEXYZ、CIELAB、CIELAB。3)對(duì)兩熒幕的6個(gè)主色相進(jìn)行彩度切割。本實(shí)驗(yàn)中將滿版色塊按照彩度值大小從最小到最大分為16等份。4)經(jīng)由6個(gè)主色相的色相角,利用4種典型的色域映射方式進(jìn)行兩熒幕間的色域映射。5)進(jìn)行4種方式的色域映射后,得到CRT熒幕的色域映射值。為驗(yàn)證實(shí)際圖像是否符合實(shí)驗(yàn)的合理性,進(jìn)行測(cè)試圖像的色域映射與心理物理實(shí)驗(yàn)評(píng)估。6)測(cè)試圖像分別經(jīng)4種色域映射方式映射后,進(jìn)行心理物理實(shí)驗(yàn)的分析和評(píng)估,從而找出哪種色域映射方式能更好的使CRT熒幕模擬LCD熒幕的色彩再現(xiàn)。2.2色彩校正儀器1)硬件:電腦、CRT(G520)和LCD(L1752S)顯示器、色彩校正儀器Eye-One、分光光度計(jì)Spectroeye。2)軟件:數(shù)據(jù)計(jì)算工具M(jìn)atlab7.0、圖像處理軟件Photoshop、演示文稿工具Powerpoint。3結(jié)果與討論3.13振幅測(cè)試圖像的色度映射結(jié)果3幅測(cè)試圖像經(jīng)以上4種色域映射方式映射后的效果見圖1。3.2色域映射方式的優(yōu)化測(cè)試圖像4種色域映射方式的心理物理實(shí)驗(yàn)評(píng)估數(shù)據(jù)見表1-3。從中可以看出方式4的Z-score數(shù)值最大,排名最靠前,色域映射效果最好;而方式2的Z-score數(shù)值最小,排名最靠后,色域映射效果最差。下面簡(jiǎn)要說明以上4個(gè)步驟的含義及其轉(zhuǎn)換規(guī)則(“配對(duì)比較法”規(guī)則):(A)為累計(jì)統(tǒng)計(jì)量,共12名觀測(cè)者,a(1,2)=11、a(2,1)=1,代表樣本1與樣本2的兩種測(cè)試樣本中,12人中有11人認(rèn)為樣本1接近效果更好,1人認(rèn)為樣本2接近效果更好。(B)為累計(jì)統(tǒng)計(jì)量轉(zhuǎn)為頻率矩陣的數(shù)值,其計(jì)算公式為:(C)為將頻率矩陣轉(zhuǎn)化為Z值,其計(jì)算公式為:(D)為Z值的加總結(jié)果及排名,每個(gè)Z-score值為該種方式與其它3種方式的Z值加總結(jié)果,如Z-score(Method1)=1.4+(-0.2)+(-1.0)=0.2。最后為Z-score的排名,其值越大,則排名越高,同時(shí)也表明此種映射方式處理的圖像與目標(biāo)圖像最為接近。由表1-3可知,3種測(cè)試圖像經(jīng)以上4種典型的色域映射方式映射后,經(jīng)心理物理實(shí)驗(yàn)評(píng)估均是方式4的Z-score值最大,排名最靠前,色域映射效果最好;方式2的Z-score值最小,排名最靠后,色域映射效果最差。因此“以最小彩度差為依據(jù)法”是最佳的色域映射方式,能使CRT熒幕更好的模擬LCD熒幕的色彩再現(xiàn)。另外本實(shí)驗(yàn)也得到一個(gè)細(xì)微結(jié)論,即采用“以最小彩度差為依據(jù)法”的色域映射方式時(shí),亮調(diào)圖像的映射效果(Z-score為2.2)較暗調(diào)圖像和一般階調(diào)圖像(Z-score均為2.4)要差一些;且亮調(diào)圖像采用“以中間色相角為依據(jù)法”的映射效果與采用“以最小彩度差為依據(jù)法”差別不大。4以小色域染色角為依據(jù)的色域映射效果較差實(shí)驗(yàn)表明,