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1、第39卷第3期光子学报Vol.39No.32010年3月ACTAPHOTONICASINICAMarch2010文章编号:10044213(2010)0305596*改进灰度世界颜色校正算法徐晓昭,蔡轶珩,刘晓民,刘长江,沈兰荪(北京工业大学信号与信息处理研究室,北京100124)摘要:讨论了灰度世界算法,提出了两种改进的灰度世界算法基于标准差加权的算法和基于图像熵约束的算法,从而避免了当给定图像仅有少量几种颜色或大块单一颜色时的冥法失效问题.通过对算法颜色校正结果进行主观(视觉上)评价,并对算法性能通过使用色差数据进行了客观
2、评价.实验结果表明:改进算法对实际采集的图像和下载的图像都有较好的校正效果.关键词:图像处理;颜色校正;灰度世界;标准差加权;图像熵中图分类号:TP391.41文献标识码:Adoi:10.3788/gzxb20103903.05590引言在未知光照条件下采集的图像便可以通过求出的对角阵映射到标准光照下.文献[4]提出了利用神经网颜色是图像的一种重要特征,对于图像分割、目络估计光源色度,从而去除非标准光照的影响.神经标检测与识别、图像检索等领域的研究具有重要的网络需要大量的数据做训练,颜色校正准确度较高,意义.人的视觉系统具有颜色恒常性,能从某些变化但其
3、缺点是收敛速度较慢、易陷入局部最优.文献的光照环境和成像条件下获取物体表面颜色的不变[5]提出了模拟人眼颜色恒常能力的Retinex算法,特征.但成像设备不具有这种调节!功能,不同的光与其它几种算法不同,Retinex算法直接计算校正照环境,将会导致采集的图像的颜色与物体真实颜的图像.由于Retinex算法采用随机路径的办法来色之间存在一定程度的偏差.这种偏差将会影响后估计像素颜色,因此计算量很大.此外,还有基于双[6][7]续图像分析的准确度和鲁棒性.所以寻求合适的颜色反射模型、基于贝叶斯模型、基于有限维模[8]色校正算法,消除光照环境等对颜色显现的影响,使型、基于国
4、际色彩联盟(InternationalColor[9]成像设备所采集的图像能正确反映物体的真实颜色Consortium,ICC)色彩管理的颜色校正算法等.已成为当前的一个研究热点.尽管现在已有一些较为成熟的颜色校正算法,目前,颜色校正算法的研究已经取得了一定的但灰度世界算法由于其计算比较简单仍被广泛的应[1]进展.其中比较经典的算法是灰度世界算法和完用.然而,灰度世界算法也存在一定的局限性,当图[2]美反射算法.灰度世界算法是以灰度世界假设为像中颜色数量较少或出现大块单一颜色时(例如大基础的,该假设认为对于一幅有着大量色彩变化的片的蓝色天空或绿色草地),该算法常会失效.
5、为此图像,R、G、B三个分量的平均值趋于同一个灰度本文提出了两种改进的灰度世界算法基于标准值.完美反射算法的基本思想是统计R、G、B三个差加权的算法和基于图像熵约束的算法.分量的最大值,从而可以获得未知光源的信息,并以1灰度世界算法此为基准进行颜色校正.文献[3]提出了色域映射算法,认为不同光照其对应色域之间存在一个线性映1.1彩色图像成像理论射变换,且这个变换是一个三维对角阵,并且同一光根据朗伯(Lambert)反射模型,用成像设备拍照下的不同颜色可以构成一个封闭有界的凸集.如摄一幅图像时,成像设备输出的图像数据可以用式果能够确定未知光照到标准光照的映射对角
6、阵,则(1)表示Ik(x)=∀[Sk()E()R(x,)]dk=R,G,B(1)F*国家自然科学基金重点项目(60431020)、北京市自然科学式中:Ik是图像第k通道的像素值,积分限F代表基金项目(3052005)、教育部博士点基金项目的是可见光谱(380~780nm),Sk是成像设备第k(20040005015)、北京工业大学第六届研究生科技基金资助课题(ykj20071908)和北京工业大学第二届研究生创通道的响应系数,R是物体表面的光谱反射率,E是新设计竞赛资助光源的光谱功率分布,x是空间坐标,是波长.由Tel:01067391587802E
7、mail:xuxiaozhao@emails.bjut.edu.cn此可知,图像的颜色决定于采集物体本身的光谱反收稿日期:20080806修回日期:20081110射率、光照环境、以及成像设备的通道响应特性等.560光子学报39卷对于一个已有感知的白色物体来说,若在暖色根据VonKries对角模型,对于图像中的每个像素(偏红)的光源照射下,成像设备采集的图像会偏红,C,调整其R、G、B分量,使得而人的感觉依旧是白色,如图1.这是因为人的视觉C(R∃)=C(R)%kr系统具有一种保持颜色恒常!的特性,但是成像设C(G∃)=C(
