基于数字输出设备的色彩管理系统关键技术研究
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摘 要
随着计算机技术、多媒体和网络技术的发展，各种各样的 数字 设备在人们日
常生活和工作中得到了广泛的应用 。 但由于不同类型数字设备之间的呈色机理及
色域不同等原因，彩色图像在不同数字设备之间传递或颜色复现时经常出现颜色
失真现象。这明显影响了 相关 行业的发展，而色彩管理系统被公认为是解决这一
问题的有效方案。本文主要针对
ICC
色彩管理系统中的若干关键技术进行了全面
深入的研究，依托彩色喷墨打印机为数字输出设备的典型代表 ，对设备色表呈色
适性表征、色彩特性化标定、 色域边界描述和色彩匹配，分别提出了相应的模型
方法和模型算法。 最后 通过系列主客观评价指标对研究成果进行了有效分析。
本文 在色彩管理和阶调补偿的基础上，探讨了色表与数字输出设备之间的匹
配适性 ， 通过呈色适性分析 ， 设计出了基于
Epson Stylus Pro 7910
数字输出设备的
优化色表模型，通过实验对比分析，验证了 该 色表模型用于表征该设备呈色适性
的有效性和准确性。
通过分析当前 用于标定设备色彩特性的 方法 及 模型的优缺点， 本文 提出 了 基
于饱和度优先的
BP
网络正向转换和分区反向转换模型 ， 通过 实验和其它模型进行
比较， 研究 结果表明，基于共同的训练样本特征点下，本文所提出的正向模型和
分区反向模型均取得了较高的设备色彩特性化精度。
在对 设备 色域 边界 描述算法进行概括总结的基础上， 本文 提出 了 基于空间区
域分割的四面体网格剖分设备 色域边界描述算法 模型 ， 依据色表颜色特征点，探
讨了 各色表下 的最佳分区， 对 算法模型与色表匹配用于表征设备呈色 性能作 了深
入分析 。同时在对 改进凸壳算法与色表匹配描述设备色域分析的基础上，依托新
色表，对两种描述算法的精度进行 对比 ， 研究 结果表明 ： 新色表与 两色域描述 算
法模型匹配下 的 设备色域再现效果均优于其它色表 ； 本文提出的设备 色域边界描
述新算法 模型获得了优于其它相关算法的设备 色域边界描述 准确性和再现精度。
鉴于色域映射算法在色彩管理系统中的重要性， 本文 在对映射算法进行概括
总结的基础上，提出了基于特征点的临近替代映射算法。通过基于排序法的视觉
主观评价 和客观分析 ， 对该映射算法与 色域边界描述算法 的匹配性做了 对比研究
。
结果表明，本文提出 的 映射算法与 设备色域边界描述新 算法匹配，整体要明显优
于与改进凸壳算法的匹配 ， 进一步证明了本文算法的有效性和可行性。
关键词 ： 色彩管理系统 色表 特性化 色域边界描述 色域映射 彩色数
字输出设备
ABSTRACT
With the development of computer, multimedia and the network technology
，
Various color digital output devices have been significantly utilized in daily life and
work .However, when the color images are transferred and reproduced from one digital
output device to another, the color appearance of the images always disagree with the
originals due to the color dealing mechanism and color gamut of the digital output
devices being different from each other, which significantly affect the development in
the related industries.The color management system is recognized as an effective way to
resolve this problem.The key and fundamental techniques of the ICC color management
system were studied in depth in this dissertation,color inkjet printer is selected as the
typical representation of color digital output devices. Several corresponding model
method and algorithm were investigated to achieve the digital devices color target
suitable analysis,characterization define,color gamut boundary descriptions and color
matching, Finally,series of subjective and objective evaluation index were proposed for
the effective analysis for the research results.
In this paper,on the basis of the device color management and tone compensation,
the color matching adaptability was discussed between color targets and digital output
devices, through the color adaptive analysis, a new optimization of color target model
was designed based on Epson Stylus Pro 7910 digital output device. After experimental
analysis,the results indicated that the new color target performed best in the use of
reflecting the color adaptability in the digital output devices.
Through the advantages and disadvantages of the currently used method and model
were analyzed in color characteristics for digital equipments,a forward conversion of BP
network model and partition reverse transformation model were put forward based on
saturation is preferred. An experiment was designed to compare the new model with the
current models, the results show that the new forward conversion model and partition
reverse transformation model which proposed in this thesis are achieved high accuracy
than others in color digital output devices.
On the currently used color gamut description algorithm was discussed and
summarized,combining the theory of tetrahedron subdivision, a kind of tetrahedron grid
subdivision device gamut description algorithm model was proposed based on space
region partition. On the basis of color target
’
s feature points, the optimal partition was
discussed on respective color targets, and in-depth analysis on color matching
adaptability was made between the color gamut boundary description algorithm and the
color target. And then the improved Convex Hull color gamut boundary algorithm was
realized and the matching effects were analyzed on this algorithm and color
targets,relying on this algorithm and new color target, the comparative analysis on
precision was discussed on the two color gamut boundary description algorithms. The
results show that the effect of new color target with the two color gamut boundary
description algorithm is much superior to the currently used color targets, and also show
that the color gamut boundary description algorithm which was proposed in this
dissertation is performed best in accuracy and precision than other related color gamut
boundary description algorithms.
T he color gamut mapping algorithm was discussed and summarized due to its
importance in the ICC color management system. Afterwards, a new gamut mapping
algorithm was proposed in this study,namely,the neighboring replaced mapping
algorithm based on the feature points. Through the human visual subjective evaluation
and objective analysis, the comparative analysis in-depth between this new mapping
algorithm and the two before color gamut boundary description algorithms.the results
indicated that the matching effect between this new mapping algorithm and the new
color gamut boundary description algorithm is obviously better in all than the matching
effects with the improved Convex Hull color gamut boundary description algorithm.
The results provide further evidence of the effectiveness and feasibility of the proposed
algorithms in this dissertation.
Key
Key
Key
Key Words
Words
Words
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：
color
color
color
color management
management
management
management system
system
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，
color
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characterization
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characterization
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mapping,color
mapping,color digital
digital
digital
digital output
output
output
output
devices.
devices.
devices.
devices.
目 录
摘 要
ABSTRACT
ABSTRACT
ABSTRACT
ABSTRACT
第一章 绪论
..................................................................................................................... 1
1.1
研究目的及意义
................................................................................................. 1
1.2
国内外研究概述
................................................................................................. 3
1.3
本论文的研究内容
............................................................................................. 8
1.4
论文架构
............................................................................................................. 9
第二章 基于
ICC
的 设备 色彩管理方法
....................................................................... 11
2.1
色彩管理
........................................................................................................... 11
2.1.1
基于
ICC
的色彩管理实施
..................................................................... 11
2.1.2
色彩特性文件的建立方法
..................................................................... 12
2.2
设备色彩管理关键技术分析
........................................................................... 13
2.3
设备色彩校正
................................................................................................... 15
2.3.1
设备性能测试
......................................................................................... 16
2.3.2
设备线性化
............................................................................................. 17
2.3.3 G7
灰平衡校正
..................................................................................... 18
2.4
本章小结
........................................................................................................... 20
第三章 数字输出设备色表适性分析及色表优化设计
............................................... 21
3.1
研究内容
........................................................................................................... 21
3.2
研究方法
........................................................................................................... 21
3.3
色表适应性研究与分析
................................................................................... 23
3.3.1
同一色表在不同数字输出设备下呈色适性分析
................................. 24
3.3.2
不同色表在同一数字输出设备下呈色适性分析
................................. 30
3.4
色表优化设计及分析
....................................................................................... 33
3.4.1
色表构成与分析
..................................................................................... 33
3.4.2
色表优化设计
......................................................................................... 38
3.4.3
色表优化分析
......................................................................................... 40
3.5
本章小结
........................................................................................................... 45
第四章 基于
BP
的数字输出设备色彩特性化标定
.................................................... 46
4.1 BP
神经网络
...................................................................................................... 46
4.1.1 BP
网络训练结构
.................................................................................... 46
4.1.2 BP
网络训练步骤
.................................................................................... 47
4.2
基于
BP
的数字输出设备色彩特性化正向转换
............................................ 48
4.2.1 BP
网络正向转换模型建立
.................................................................... 48
4.2.2 BP
网络正向模型效果分析
.................................................................... 49
4.3
基于分区
BP
的数字输出设备色彩特性化反向转换
.................................... 51
4.3.1
分区
BP
网络反向转换模型建立
.......................................................... 51
4.3.2
分区
BP
网络反向模型效果分析
.......................................................... 52
4.4
本章小结
........................................................................................................... 54
第五章 数字输出设备色域边界描述算法研究
........................................................... 55
5.1
数字输出设备色域边界描述算法设计
........................................................... 55
5.1.1
研究内容
................................................................................................. 55
5.1.2
研究评价方法
......................................................................................... 56
5.2
基于改进凸壳算法的设备色域边界描述
....................................................... 58
5.2.1
算法模型概述
......................................................................................... 58
5.2.2
算法实现与评价
..................................................................................... 58
5.3
基于空间区域分割的四面体网格剖分的设备色域边界描述
....................... 66
5.3.1
算法模型概述
......................................................................................... 66
5.3.2
算法实现
................................................................................................. 67
5.3.3
区域分割最佳分区建立与评价
............................................................. 69
5.3.4
算法评价
................................................................................................. 71
5.4
设备色域边界描述方法综合对比分析
........................................................... 78
5.4.1
综合对比分析方法
................................................................................. 78
5.4.2
结果分析与评价
..................................................................................... 78
5.5
本章小结
........................................................................................................... 83
第六章 总结与展望
....................................................................................................... 84
6.1
总结
................................................................................................................... 84
6.2
本论文创新点
................................................................................................... 85
6.3
展望
................................................................................................................... 86
参考文献
......................................................................................................................... 87
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果
............................................. 92
致 谢
............................................................................................................................... 93
第一章 绪 论
1
第一章 绪论
随着计算机技术、多媒体和网络技术的发展， 各种 图像 输入 设备 、 显示设备
及 输出设备 （ 如扫描仪、显示器、 彩色 打印机等 ） 的使用 也日趋普及。由于不同
设备之间的呈色机理、承印载体的使用等不同，而使得彩色图像在这些设备之间
准确传递、还原再现和过程控制则变得越来越困难。同时，人们对高质量的印刷
效果和图像色彩还原的需求与实际色彩传递的差异之间的矛盾也日趋突出 。 因此
，
确保彩色图像在不同媒介上准确复制再现和颜色传递的一致性问题，成为相关领
域的研究重点。解决这个问题的关键在于研究各种设备（媒介）的不同颜色呈色
特性和色彩的表现范围 （ 色域 ） ， 继而实行完整的色彩管理 ， 以使再现的图像颜色
尽可能地接近源设备图像的颜色。
1.1
1.1
1.1
1.1 研究目的及意义
彩色图像在不同设备之间 准确 传递和复现过程中的颜色失真问题日益引起 人
们的 关注
[1,2]
。这不仅仅是因为希望 不同设备之间 再现的彩色图像能 再现 出原稿的
真实颜色，而且更重要的是 要确保颜色的一致性和稳定性。 在彩色图像的传递和
复制过程中，彩色图像的内容是以颜色 数据信息 来表示的， 这些信息 以数字图像
的方式进行 不同数字设备及设备之间进行 输入、显示、传输、输出及 准确的 复制
再现；其中 较为 常见彩色图像输入设备 如 扫描仪、数码相机等，显示设备 如
CRT
（阴极射线管 ） 和
LCD
（ 液晶显示器 ） 等 ， 输出设备 如各类 打印机 、 印刷机等
[3]
。
可见，彩色图像的传输和复现大多是 基于 不同的 数字 载体进行的。
一个典型的彩色图像 在不同数字设备之间 传输 和复现 过程 如图
1-1
所示。
图1-1 彩色图像硬拷贝输出过程
在这个过程中，图像颜色失真的主要原因在于不同类型数字设备的颜色特性
差异和其表现的颜色范围（即色域）差异。而彩色图像在不同设备之间传输时经
常出现颜色失真现象 ， 例如 ， 使用 数码相机拍摄的彩色图像 ， 在显示器上显示时
，
其图像颜色 往往 与数码相机所拍摄 物体 的颜色相差很大； 使用 不同厂家生产的显
示器 ，在 显示同一幅彩色图像时，也 时常 会出现 不一致 的色彩显示结果；即使 利
用 同一台显示器显示同一幅彩色图像，在不同 参数 设置或照明 条件 下也会 产生 不
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2025-01-09 6
作者：刘畅
分类：高等教育资料
价格：15积分
属性：96 页
大小：14.98MB
格式：PDF
时间：2025-01-09
