彩色图像的七色分色方法

摘要

本发明涉及一种彩色图像的七色分色方法，其能有效解决现有技术中复制色细微层次丢失、色彩不够鲜艳的问题。其技术方案是：将非CMYK颜色模式的数字图像原稿，通过色空间转换，转换到Lab颜色模式，借助计算机和特定软件，利用七色分色算法将Lab颜色模式的数字图像分为青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色和蓝色七个颜色通道，在特定软件中，七个通道的颜色相互叠加，显示出叠色后原稿的复制色，生成的复制色与原稿的颜色相比准确性可达到一致。本发明可以明显提高印刷复制的质量，复制色的细微层次感丰富，色彩鲜艳，并且可以显著提高复制品的精度，适用于精美印刷品的复制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机图形图像处理方法，具体涉及彩色图像的分色方法，尤其是一种彩色图像的七色分色方法。

背景技术

随着经济和社会发展，人们对印刷品质量的要求越来越高。然而现有的青色、品红色、黄色和黑色四色复制技术能够展现的色域很小，仅为可见光谱的一半左右，印刷的光谱曲线与原稿的差距较大，而二次色、三次色的叠色效果与理想的光谱曲线差距则更加明显，特别在红色、绿色、蓝色区域，复制出的颜色饱和度低，不能对彩色原稿进行准确复制。通过在常规四色的基础上增加额外的原色可以显著扩大四色复制的色域，特别是增加四色复制中颜色饱和度低得红色、绿色、蓝色三种原色。通过增加印刷原色来扩大印刷颜色的表现范围，能够更加准确地复制出自然场景中可见光色域内的色貌。另外，原本需要用专色才能表现的色彩通过青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色的七色分色复制技术即可再现，从而达到减少专色使用进而降低印刷成本，节约印刷时间的目的。七色分色复制技术可以实现对原稿内容的精彩再现和真实还原，较好地满足受众对信息获取质量不断提升的要求。七色印刷技术借助七色分色相关技术在提升印刷品档次的同时，能够大幅度提高其艺术和收藏价值（尤其是对摄影、绘画等艺术品的高保真复制），是一种很有发展前景的复制技术。因此，彩色图像的七色分色技术的潜在应用范围非常广泛，社会效益明显。

专利文件CN100576067C公开了一种彩色图像六色分色印刷方法，该方法是将原稿扫描为数字图像，经过六色分色算法将其分解成黄色、品红色、青色、黑色、橙色和绿色六色分色色版数据，六色色版调幅加网和直接制版在印刷机上印刷输出。但是该方法没有形成一种通用的ICC色彩描述文件（国际照明委员会制定的一种通用的色彩描述文件），推广应用性低；没有对兼色进行处理，复制色的细微层次感不明显；而且所采用的分色算法为纽介堡方程法，该分色算法精度较低，效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，而提供一种彩色图像的七色分色方法。该方法是采取以下技术方案实现的：

一种彩色图像的七色分色方法，其对彩色图像分色的步骤如下：

第一步：对原稿进行处理，转换成非CMYK颜色模式的数字图像；

第二步：生成带有七色分色算法的ICC色彩特性文件：借助photoshop软件，经过带有七色分色算法的ICC色彩特性文件的转化，将数字图像的原稿转换成青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色七个通道的多通道图像，具体生成方法是：

步骤1：将青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色排列组合划分为六个组，将每一组的颜色进行等间隔采样，生成样本集，经过输出测量获取样本集的Lab颜色值，并描绘色域边界；

步骤2 ：对六个小组分别建立非线性多项式回归方程，并对其进行求解，建立分色方程组；

步骤3 ：建立分色模型的初始输入样本集，采用色域压缩算法将输入样本集中色域外的颜色压缩到色域内得到最终输入样本集；

步骤4 ：在Lab色空间内描绘出七色的色域空间并分为六个区域，将最终输入样本集中的各个采样点在七色色域空间中描绘出来，并且判断各自所属区域，结合步骤2中所建立的多项式回归方程，求解各个样本集的对应的青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色和蓝色七色的分色网点面积率值；

步骤5 ：将七色中红色、绿色、蓝色命名为兼色，其特点是红色、绿色和蓝色可部分被黄色、品红色和青色替代，建立七色中红色、绿色、蓝色三兼色和青色、品红色、黄色之间的兼色替代方程

步骤6：对步骤4中求解出的红色、绿色、蓝色三个兼色分色网点面积率进行部分兼色替代，获取最终分色后的网点面积率；

步骤:7：将初始输入样本集的Lab色度值和步骤6中分色后的网点面积率值以多维查找表的形式生成标准的多色ICC特性文件。

此外，步骤1中所分为的六个组具体为：第一组为青色、绿色和黑色，第二组为绿色、黄色和黑色，第三组为黄色红色和黑色，第四组为红色、品红色和黑色，第五组为品红色蓝色和黑色，第六组为蓝色、青色和黑色，分别采用多元非线性回归方法建立多项式。

此外，步骤6中所述分色方法分别对红色、绿色和蓝色中任意一种或几种颜色进行部分兼色替代。

此外，将输入样本集的Lab色度值和步骤6中分色后的网点面积率值以多维查找表的形式生成标准的多色ICC特性文件。

本发明的有益效果是；本发明设计科学、推广性强、复制效果好，设计分色过程中对六个颜色区域进行多项式回归方程的非线性拟合，拟合效果好，并且对红色、绿色、蓝色三种兼色进行部分兼色替代，颜色细微层次感明显，以及根据ICC色彩描述文件中输入样本集计算相应的青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色和蓝色分色值，并且以多维查找表的形式生成ICC特性文件，便于推广使用。

附图说明

图1 是本发明的彩色图像七色分色流程示意图；

图2是本发明构建七色分色算法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，因此不能以此限定本发明的保护范围。

一种彩色图像的七色分色方法（具体步骤流程如图1所示），其主要包括：第一步：对原稿进行处理。如果是纸质原稿，通过数码照相或扫描的方式，转换成非CMYK颜色模式的数字图像；如果为数字图像，判断其是否为CMYK颜色模式；若是，则不可用此方法分色。第二步：借助Photoshop等图像处理软件，经过带有七色分色算法的ICC色彩特性文件的转化，将数字图像的原稿转换成青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色七个通道的多通道图像。

(CMYK也称作印刷色彩模式，是一种依靠反光的色彩模式，和RGB类似，CMY是3种印刷油墨名称的首字母：青色Cyan、品红色Magenta、黄色Yellow。)

( ICC文件，又叫ICC Color Profile，就是设备色彩特性文件，也就是描述不同的设备在颜色表现上的一些特点的文件。)

带有七色分色算法的ICC色彩特性文件法的具体生成方法（如图2所示)主要分为以下七步： 

步骤1：将青色、品红色、黄色、黑色、红色、绿色和蓝色划分为六个组，即第一组为青色、绿色和黑色，第二组为绿色、黄色和黑色，第三组为黄色红色和黑色，第四组为红色、品红色和黑色，第五组为品红色蓝色和黑色，第六组为蓝色、青色和黑色，并且此分组为唯一一种分组方式；将每一组的颜色进行等间隔采样，生成各组的颜色样本集；然后通过七色输出设备输出，测量获取样本集的Lab颜色，并根据样本集的Lab值，在Lab色空间中描绘出七色颜色空间的色域边界；

以第一组青色（C）、绿色(G)和黑色(K)为例，共采样342个色块，各自的青色（C）、绿色（G）和黑色（K）的网点面积率及相应的Lab颜色值如表1所示，采样得到的数据是：

表1  第一组中采样点网点面积率和对应的Lab值

序号G网点面积率C网点面积率K网点面积率L值a值b值10151583.1-6.74-7.3720153074.19-5.51-6.9130154564.94-4.87-6.77……………………………………340006055.52-0.17-3.14341007545.250.06-2.05342009029.080.760.59

步骤2：对各个小组分别建立非线性多项式回归方程（如式1所示）。方程式的左边为应变量分别是各个小组颜色样本集中C（青色）、M（品红色）、Y（黄色）、K（黑色）、R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）的网点面积率，方程式的右边以样本集颜色对应的L、a、b值为自变量建立的二次多项式，b₁₁~ b₉₇为方程式的系数，n为色块的个数。通过多元非线性回归方式对式1进行求解获取多项式的各项系数，建立分色方程； 

色）通道为例，对于3元2次多项式回归方程式2中，令则式2中C的计算公式就转化为多元线性回归方程式3

C=nb₀₁+ b₁₁z₁+ b₂₁z₂+ b₃₁z₃+ b₄₁z₄+ b₅₁z₅+ b₆₁z₆+ b₇₁z₇+ b₈₁z₈+ b₉₁z₉                式3 

利用表1中342个采样点的网点面积率和对应的Lab值对各项系数的求解则可采用常规多元线性方程的求解方法求解，求解后的方程组如式4。

步骤3：对Lab全色域（L值的范围为0~100，a值的范围为-127~128，b值的范围为-127~128）按照ICC特性文件中多维查找表里输入样本集的间隔进行采样，以获得分色模型的初始输入样本集，采用绝对色度色域压缩算法（ICC规范中的一种色域压缩算法）对输入样本集中色域外的颜色进行色域压缩，得到最终输入样本集。

步骤4：在Lab色空间内，按照步骤1中分组的方法将七色色域空间分为六个区域，将最终输入样本集中的各个采样点在七色色域空间中描绘出来，并且判断各自所属区域，结合步骤2中建立的多项式回归方程，求解各个样本集的分色值； 

步骤5：常规四色复制颜色的四原色为CMYK，而七色复制中的七个原色为CMYKRGB，常规四色复制中红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）是由青色（C）、品红色（M）和黄色（Y）复制出的，而在七色复制中红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）作为原色与青色（C）、品红色（M）、黄色（Y）和黑色（K）共同参与再现颜色，为了使复制颜色细微层次感明显，本发明中红色、绿色、蓝色会部分被黄色、品红、青色替代，通过建立一个RGB与CMY之间的转换方程来明确两者之间关系，并将红色、绿色和蓝色命名为兼色。建立的七色中红色、绿色、蓝色三兼色和青色、品红色、黄色之间的兼色替代方程（如式5~7所示），方程组的左边C、M、Y分别为替代了一定的R、G、B后增加的青色（C）品红色（M）和黄色（Y）的网点面积率，方程组的右边R、G、B分别为被青色（C）品红色（M）和黄色（Y）替代的红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的网点面积率，a₀~a₁₇为兼色替代方程组的多项式系数，α为兼色替代率，根据样本集七个通道分色值的网点面积率，确定兼色替代方程组的系数，建立兼色替代方程。

以绿色（G）为例， 测量步骤1中青色（C）、绿色(G)和黄色（Y）色块的密度值，运用印刷行业通用的密度平衡法（一种运用密度平衡方程计算网点面积率的方法）计算得到绿色（G）色块对应的青色（C）和黄色（Y）的网点面积率，结果如表2所示。

表2  绿色（G）以及其对应的青色（C）和黄色（Y）的网点面积率

G网点面积率C网点面积率Y网点面积率1017.1820.772024.3835.713038.848.234051.5158.315062.0665.676069.3078.307081.3987.228087.2090.089092.2294.49100100100

将表2中的数值代入式6，采用常规多元线性方程的求解方法对式中的a₆~a₁₁的系数进行求解，求解后的方程组如式8。

                                                         式8         

式5和式7中的a₀~a₅以及a₁₂~a₁₇的12个系数可依照上述式6中系数的方法进行求解。

步骤6：设置兼色替代率α，α的范围为0~1.0，α乘以兼色的网点面积率为兼色将被部分替代的网点面积率，式5~7则转换为式9~11。当α设置为0时兼色没有被替代，当α设置为1.0时兼色被青色、品红色和黄色全部替代；对步骤5中的分色值进行部分兼色替代后，最终的分色值将是步骤5中的青色、品红色、黄色加上部分兼色替代后式9~11计算出的青色、品红色、黄色网点面积率，红色、绿色、蓝色减去部分兼色替代的网点面积率，黑色的网点面积率保持不变；

                                   

步骤7：ICC文件中分色模型的实际表现形式是查找表，进入查找表的Lab数据首先需要经过单通道输入调整曲线进行分通道调整，调整后的Lab数据进入多维查找表并转换为CMYKRGB七个通道网点面积率，最后再由单通道设备颜色调整曲线对其进行调整并输出最终的CMYKRGB分色数据。在具体实现的过程中，通过Java编程将Lab三个通道输入调整曲线和七个通道的网点面积率输出调整曲线都设为1:1的线性关系，然后将初始输入样本集的Lab色度值和步骤6中分色后的最终的网点面积率值分别作为查找表的输入部分和输出部分以多维查找表的形式生成标准的多色ICC特性文件。