数字印刷中图像色域可视化应用技术研究

摘要

随着计算机技术的广泛应用和电子技术的迅速发展，数字印刷技术在近十年得以快速发展。在数字印刷中由于不同媒介的颜色显示和输出原理以及颜色表现能力不同导致媒介色域大小和形状产生差异，在颜色信息的传递过程中难以实现保真再现。为了充分利用输出媒介的色域并做到与原稿尽可能接近的复制效果，人们需要对颜色转换的过程进行干预，这也被称为色域映射算法，色域映射算法的选择是颜色控制技术中最为核心的一个环节。本论文以数字印刷系统中实现图像的精确颜色复制为研究目标，重点是在实现图像色域和设备色域可视化的基础上，探索交互式图像到设备(Image to Device)的色域映射算法。
　　 对图像色域的准确描述是判断图像能否在输出设备准确输出的前提，传统的特定媒介描述法和通用类描述方法在描述不规则的图像色域边界时都表现出一定的局限性。针对这一问题，在对可视化技术发展和应用以及三维数据场的可视化方法进行剖析的基础上，使用区域增长算法中的旋转球算法实现了图像色域的快速、准确显示，测试图像的实验结果表明控制球体半径就可以得到不同精度的图像色域壳体。
　　 由于图像中可能包含一些人眼不能察觉的颜色，所以可感知的图像色域不能简单看作图像中所有像素颜色的集合。在对人类视觉系统(HVS)模型和小波变换分析的基础上，利用HVS模型中的对比度敏感函数(CSF)与图像频域变换相结合，将特定空间高频冗余信息消除，而充分保留低频有效信息，由此构建出仅表示原始图像中人眼可察觉部分的可感知色域。
　　 设备色域是一个数字输出设备在某种媒介上产生的用均匀颜色空间中的壳体表示的颜色集合。传统的确定设备色域的方法如经验方法和插值方法在构建的色域精度和适用性方面都存在一些问题。为了能够快速确定设备色域边界，本文采用直接从ICC特性文件中得到设备色域边界的方法，首先在设备三维颜色空间表面进行均匀取样，然后将这些取样点通过ICC特性文件映射到输出设备颜色空间，得到设备色域边界点后再使用旋转球算法对设备色域表面进行重构，由此实现了输出设备色域的立体显示。
　　 在以上研究成果的基础上提出交互式色域映射算法(VGMA)，该算法以图像色域作为源色域，设备色域作为目标色域，并根据超色域的图像色彩特征选取相应的算法进行色域映射。不但实现了图像色域映射效果的模拟显示和颜色转换的透明化，而且在色彩复制的准确性和图像细节的保留之间找到平衡，可以实现最大程度的颜色精准再现。心理物理实验的结果表明，提出的算法同时保有压缩算法和裁剪算法以及空间色域映射算法的优点，可有效减小图像关键彩色特征的损失，能够比单一算法获得更好的整体匹配效果。
　　 在结论部分对本论文研究工作的主要结论和创新点进行了阐述和总结，并对今后进一步的研究工作进行了展望。