基于设备无关颜色空间的色差测量方法、系统和智能终端与流程

1.本发明涉及色差测量方法技术领域，具体涉及一种基于设备无关颜色空间的色差测量方法、系统和智能终端。


背景技术：

2.在工业生产中，生产商通常希望生产符合某种颜色要求的产品。在描述产品的颜色时，如果只根据人的感知特征而没有具体的样品，有关颜色的描述会不够准确。颜色的感知特征是由光源、物体的反射特性和观察者三者共同决定的。同一个物体在不同的光源条件下、由不同的观察者观察都会得到不同的颜色感知特征。因此，为了解决这种问题，生产商提供合格的样品，要求生产出的产品在特定的光源下、由标准观察者观察得到的颜色值与样品相匹配，即将颜色的描述问题转化为颜色的匹配问题。
3.两个颜色值之间的匹配程度可以用色差来衡量，因此，提供一种色差测量方法以期提高产品颜色描述的准确性，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提供一种基于设备无关颜色空间的色差测量方法、系统和智能终端，以解决现有技术中色差测量困难导致的产品颜色描述准确性较差的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.一种基于设备无关颜色空间的色差测量方法，所述方法包括：
7.确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定；
8.基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标；
9.对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
10.基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
11.进一步地，所述基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，具体包括：
12.得到由成像设备输出的rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵；
13.通过所述转换矩阵，得到从rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的查找表；
14.对样品和产品分别进行成像，并通过所述查找表，分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
15.基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
16.进一步地，所述在所述成像环境下进行颜色标定，得到由成像设备输出的rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵，具体包括：
17.提取色卡颜色数据；
18.基于提取的色卡颜色数据建立颜色标定模型；
19.基于所述颜色标定模型的参数，获取rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵。
20.进一步地，所述提取色卡颜色数据，具体包括：
21.提取色卡cie颜色数据和色卡图像rgb数据。
22.进一步地，所述颜色标定模型为：
23.o＝lut(i,j,k)＝lut(p)
24.其中，
25.p为输入颜色空间颜色值，p＝[i j k]为输入颜色空间的颜色值表示；
[0026]
o为输出颜色空间颜色值；
[0027]
lut()为颜色空间转换查找表。
[0028]
进一步地，所述基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，具体包括：
[0029]
计算成像设备输出的产品或样品的rgb图像颜色均值；
[0030]
对所述rgb颜色均值进行颜色空间转换，得到其对应的表色体系坐标系颜色值。
[0031]
进一步地，所述基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，具体包括：
[0032]
对成像设备输出的产品或样品的rgb图像进行逐点颜色空间转换；
[0033]
对转换得到的表色体系格式图像求颜色均值。
[0034]
进一步地，所述基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差，具体包括：
[0035]
若给定样品颜色值产品颜色值则其对应色差的计算公式为：
[0036][0037][0038][0039]
其中，根据样品颜色根据产品颜色均由以下公式计算得到：
[0040][0041]
其中，δl
*
表示明度差，表示彩度差以及，表示色调差。
[0042]
本发明还提供一种基于设备无关颜色空间的色差测量系统，所述系统包括：
[0043]
颜色标定单元，用于确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定；
[0044]
体系转换单元，用于基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标；
[0045]
坐标获取单元，用于对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
[0046]
色差计算单元，用于基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
[0047]
本发明还提供一种智能终端，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；
[0048]
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
[0049]
本发明所提供的基于设备无关颜色空间的色差测量方法，通过确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定，基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。该方法利用颜色标定和坐标转换计算色差，将颜色从rgb空间转换为设备无关的表色体系，从而利用表色体系作为色差测量的颜色空间，使得色差测量值更接近人眼感觉，提高了色差的测量准确性，进而解决了现有技术中色差测量困难导致的产品颜色描述准确性较差的问题。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0051]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0052]
图1为本发明所提供的基于设备无关颜色空间的色差测量方法一种具体实施方式的流程图；
[0053]
图2为图1所示坐标系转换方法的示意图；
[0054]
图3为颜色标定的原理框图；
[0055]
图4为速度优先策略下的颜色空间转换原理框图；
[0056]
图5为精度优先策略下的颜色空间转换原理框图；
[0057]
图6为本发明所提供的色差测量系统一种具体实施方式的结构框图。
具体实施方式
[0058]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明所提供的基于设备无关颜色空间的色差测量方法包括以下步骤：
[0060]
s1：确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定。在确定成像环境时，选定测量时使用的标准光源(如d65)、成像设备、成像环境，且各标准在测量过程中保持固定不变，且在颜色标定时采用标准色卡进行颜色标定。也就是说，对样品与产品的色差进行测量时，首先需要选择并确定光源、相机、打光方式等成像条件，并保持不变，以便保证颜色标定与色差测量过程，所处的成像条件完全一致。
[0061]
s2：基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标；
[0062]
s3：对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
[0063]
s4：基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
[0064]
具体地，在步骤s2中，所述基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，如图2所示，具体包括：
[0065]
s21：得到由成像设备输出的rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵；具体地，首先提取色卡颜色数据，基于提取的色卡颜色数据建立颜色标定模型，基于所述颜色标定模型的参数，获取rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵。其中，提取色卡颜色数据包括提取色卡cie颜色数据和色卡图像rgb数据。
[0066]
s22：通过所述转换矩阵，得到从rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的查找表；
[0067]
s23：对样品和产品分别进行成像，并通过所述查找表，分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
[0068]
s24：基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
[0069]
颜色标定的任务是求取由成像设备输出的rgb颜色空间到设备无关的cie lab颜色空间的转换矩阵t，进而得到转换查找表lut。在一个具体使用场景中，如图3所示为颜色标定的原理框图，颜色标定由两部分内容组成：1)色卡颜色数据的提取，包括色卡cie颜色数据(即：l*、a*、b*)和色卡图像rgb数据的提取；2)颜色标定模型的选择及其求解。最终，通过计算得到的标定模型的参数即可求取两个颜色空间的转换矩阵t，进而得到转换查找表lut。
[0070]
进一步地，根据颜色标定得到的模型参数，我们可以得到从rgb颜色空间到cie lab颜色空间的映射模型，从而得到两个颜色空间的转换矩阵t。两个颜色空间之间颜色值的转换如果使用转换矩阵来直接计算，该方法实现直观，精度高，但实现效率非常低，不适用于实时测量系统。我们可以在色差测量前的准备环节，通过转换矩阵t建立两个颜色空间的转换查找表lut，来极大提升颜色值的转换效率。
[0071]
具体地，所述颜色标定模型为：
[0072]
o＝lut(i,j,k)＝lut(p)
[0073]
其中，
[0074]
p为输入颜色空间颜色值，p＝[i j k]为输入颜色空间的颜色值表示；
[0075]
o为输出颜色空间颜色值；
[0076]
lut()为颜色空间转换查找表。
[0077]
该方法的精度高，效率较高，但需要一定存储空间。例如，当输入输出颜色都为8位数据时，需要3
×224
＝48m存储空间。
[0078]
从rgb空间到cie lab空间的转换，有两种方法可以选择，分别是基于速度优先策略和精度优先策略。这两种策略的区别主要体现在由产品或样品的rgb图像得到其对应的cie lab颜色值的过程中。
[0079]
其中，对于速度优先策略，如图4所示，色差测量首先对成像设备输出的产品或样品的rgb图像求颜色均值，然后对rgb颜色均值进行颜色空间转换得到其对应的cie lab空间颜色值。如图5所示，对于精度优先策略，色差测量首先对成像设备输出的产品或样品的rgb图像进行逐点颜色空间转换，然后对转换得到的cie lab格式图像求颜色均值。
[0080]
进一步地，所述基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差，具体包括：
[0081]
若给定样品颜色值产品颜色值则其对应色差的计算公式为：
[0082][0083][0084][0085][0086]
其中，δl
*
表示明度差，δa
*
表示红绿度差，δb
*
表示黄蓝度差，δe表示色差。
[0087]
一般情况下，由于总色差δe只能提供色差大小的信息，不能提供色差方向的信息，因此，不仅需要提供给用户色差δe，还需提供δl
*
，δa
*
，δb
*
，以及信息。
[0088]
作为优选方案，色差也可以由cie lch空间的明度差δl
*
、彩度差以及色调差来定义，如公式：
[0089][0090][0091][0092]
其中，根据样品颜色根据产品颜色均由以下公式计算得到：
[0093][0094]
在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于设备无关颜色空间的色差测量方法，通过确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定，基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，对样品和产品分别进行成像，并分
别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。该方法利用颜色标定和坐标转换计算色差，将颜色从rgb空间转换为设备无关的表色体系，从而利用表色体系作为色差测量的颜色空间，使得色差测量值更接近人眼感觉，提高了色差的测量准确性，从而解决了现有技术中色差测量困难导致的产品颜色描述准确性较差的问题。
[0095]
除了上述方法，本发明还提供一种基于设备无关颜色空间的色差测量系统，如图6所示，所述系统包括：
[0096]
颜色标定单元100，用于确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定；
[0097]
体系转换单元200，用于基于预设策略将成像设备输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标；
[0098]
坐标获取单元300，用于对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
[0099]
色差计算单元400，用于基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
[0100]
其中，体系转换单元200具体用于：
[0101]
得到由成像设备输出的rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵；具体地，首先提取色卡颜色数据，基于提取的色卡颜色数据建立颜色标定模型，基于所述颜色标定模型的参数，获取rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的转换矩阵。其中，提取色卡颜色数据包括提取色卡cie颜色数据和色卡图像rgb数据。
[0102]
通过所述转换矩阵，得到从rgb坐标系的坐标向表色体系坐标系的坐标转换的查找表；
[0103]
对样品和产品分别进行成像，并通过所述查找表，分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标；
[0104]
基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。
[0105]
颜色标定的任务是求取由成像设备输出的rgb颜色空间到设备无关的cie lab颜色空间的转换矩阵t，进而得到转换查找表lut。在一个具体使用场景中，如图3所示为颜色标定的原理框图，颜色标定由两部分内容组成：1)色卡颜色数据的提取，包括色卡cie颜色数据(即：l*、a*、b*)和色卡图像rgb数据的提取；2)颜色标定模型的选择及其求解。最终，通过计算得到的标定模型的参数即可求取两个颜色空间的转换矩阵t，进而得到转换查找表lut。
[0106]
进一步地，根据颜色标定得到的模型参数，我们可以得到从rgb颜色空间到cie lab颜色空间的映射模型，从而得到两个颜色空间的转换矩阵t。两个颜色空间之间颜色值的转换如果使用转换矩阵来直接计算，该方法实现直观，精度高，但实现效率非常低，不适用于实时测量系统。我们可以在色差测量前的准备环节，通过转换矩阵t建立两个颜色空间的转换查找表lut，来极大提升颜色值的转换效率。
[0107]
具体地，所述颜色标定模型为：
[0108]
o＝lut(i,j,k)＝lut(p)
[0109]
其中，
[0110]
p为输入颜色空间颜色值，p＝[i j k]为输入颜色空间的颜色值表示；
[0111]
o为输出颜色空间颜色值；
[0112]
lut()为颜色空间转换查找表。
[0113]
该方法的精度高，效率较高，但需要一定存储空间。例如，当输入输出颜色都为8位数据时，需要3
×224
＝48m存储空间。
[0114]
从rgb空间到cie lab空间的转换，有两种方法可以选择，分别是基于速度优先策略和精度优先策略。这两种策略的区别主要体现在由产品或样品的rgb图像得到其对应的cie lab颜色值的过程中。
[0115]
其中，对于速度优先策略，如图4所示，色差测量首先对成像设备输出的产品或样品的rgb图像求颜色均值，然后对rgb颜色均值进行颜色空间转换得到其对应的cie lab空间颜色值。如图5所示，对于精度优先策略，色差测量首先对成像设备输出的产品或样品的rgb图像进行逐点颜色空间转换，然后对转换得到的cie lab格式图像求颜色均值。
[0116]
进一步地，所述基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差，具体包括：
[0117]
若给定样品颜色值产品颜色值则其对应色差的计算公式为：
[0118][0119][0120][0121][0122]
其中，δl
*
表示明度差，δa
*
表示红绿度差，δb
*
表示黄蓝度差，δe表示色差。
[0123]
事实上，作为替代方案，色差也可以由cie lch空间的明度差δl
*
、彩度差以及色调差来定义，如公式：
[0124][0125][0126][0127]
其中，根据样品颜色根据产品颜色均由以下公式计算得到：
[0128][0129]
一般情况下，由于总色差δe只能提供色差大小的信息，不能提供色差方向的信息，因此，不仅需要提供给用户色差δe，还需提供δl
*
，δa
*
，δb
*
，以及信息。
[0130]
在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于设备无关颜色空间的色差测量系统，通过确定测量的成像环境，在所述成像环境下进行颜色标定，基于预设策略将成像设备
输出的rgb坐标系的坐标转换为表色体系坐标系的坐标，对样品和产品分别进行成像，并分别得到样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，基于样品和产品在表色体系坐标系中的坐标，计算样品和产品的色差。该方法利用颜色标定和坐标转换计算色差，将颜色从rgb空间转换为设备无关的表色体系，从而利用表色体系作为色差测量的颜色空间，使得色差测量值更接近人眼感觉，，提高了色差的测量准确性，从而解决了现有技术中色差测量困难导致的产品颜色描述准确性较差的问题。
[0131]
本发明还提供一种智能终端，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；
[0132]
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
[0133]
与上述实施例相对应的，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中包含一个或多个程序指令。其中，所述一个或多个程序指令用于被一种双目相机深度标定系统执行如上所述的方法。
[0134]
在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific工ntegrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0135]
可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0136]
存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
[0137]
其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read
‑
only memory，简称rom)、可编程只读存储器(programmable rom，简称prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable prom，简称eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electrically eprom，简称eeprom)或闪存。
[0138]
易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，简称ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(static ram，简称sram)、动态随机存取存储器(dynamic ram，简称dram)、同步动态随机存取存储器(synchronous dram，简称sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data ratesdram，简称ddrsdram)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced sdram，简称esdram)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink dram，简称sldram)和直接内存总线随机存取存储器(directrambus ram，简称drram)。
[0139]
本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
[0140]
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功
能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
[0141]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。