1、毕业设计文献综述电子信息科学与技术基于颜色变化曲线的多视点视频颜色校正方法研究【摘要】随着数字图像设备的广泛应用，自由视点视频的研究已经成为了一个热点，自由视点视频涉及的一个关键技术就是颜色校正，如何通过颜色校正获得真实的颜色重现已成为图像处理中普遍存在的一个技术难点。国内外学者以颜色校正的三种方法为基础，从颜色直方图、像素点匹配等出发，在颜色校正这一研究中取得了一定的成就。【关键词】颜色直方图；颜色空间；像素匹配；图像分割【正文】在图像识别和分析中，彩色图像比灰度图像提供了更多的信息颜色值，充分利用好这一信息，是进行彩色图像识别和分析的关键。随着计算机、通信及网络技术的发展，多自由视点视频已
2、经越来越受人们关注，其涉及的一个关键问题就在于不同视点间的颜色差异，进行颜色校正已成为趋势之一。通过对国内外学者文献的整理，目前为止，概括起来对颜色校正的研究可概述如下徐晓昭3等学者在颜色校正方法及其在图像处理中的应用中高度概括了颜色校正的三种方法A）为基于映射的颜色校正方法，通过确定源颜色空间到目标空间的映射关系实现颜色空间的转换。B基于光谱反射率还原的颜色校正方法，根据系统成像模型，由采集得到的颜色值还原对象物体的光谱反射率，进而结合标准光源的光谱功率分布得到标准颜色值。C基于图像分析的颜色校正方法，首先根据图像的色度平均值及色度分布特性检测图像是否偏色以及偏色程度，进而对偏色图像进行颜色
3、校正。其分别对这三种方式的校正进行了描述，并通过实践比较了各种方法的优缺点。很多研究都是基于上述三种校正方法出发从而对其进行细化，得到了不同的颜色校正方法，但其原理以及结果是基本一致的。王章野等学者8采用了一种基于颜色传递的多色调图像统一调整方法，解决了现有多色调图像调整方法中存在的色调不连续。其采用的为上述方法中的第一种，将参考图像和待调整图像的每个分割区间建立映射关系，对待调整图像的每个点，在参考图像的采样点中寻找与其最匹配的点，将参考图像中最匹配的颜色值传递给待调整图像中的对应点，使待调整图像进行亮度的缩放，从而实现与参考图像的亮度保持一致性，其优点在于计算量小、方便以及快速。颜色直方图
4、是在许多图像检索系统中被广泛采用的颜色特征，描述了不同色彩在整幅图像中所占的比例，而不关心每种色彩所处的空间位置，在颜色校正的研究中，正是由于颜色直方图自身的优势而被广泛利用。常志华等9利用直方图匹配的方法最终实现了对颜色图像的校正，其基本思想是在目标图像和源图像的直方图间建立像素的映射关系，与一维直方图匹配不同，通过对三维空间的连续采样，建立起类似一维的匹配函数，而又完全满足三维直方图的特性。姜浩等10虽然也是实现基于直方图匹配的立体视频颜色校正算法，但其深入分析视点图像间存在的乘性和加性差异，其认为乘性差异受相机元件的感光灵敏度、放大和量化因子、以及镜头的透射系数变化所影响，加性差异表示像
5、素亮色度值的线性变化，并且结合颜色差异建模，使用直方图匹配算法校正颜色误差。使用的颜色校正算法计算复杂度较低，并且在保持图像视觉效果的同时，能较好的消除参考图像和目标图像之间的颜色差异，能够带来比较好的视频编码性能。除此之外，宁波大学的蒋刚毅教授等11也提出了一种基于直方图的颜色校正方法，前提是先计算目标图像和源图像的直方图，其创新点主要在于利用动态规划算法求取最小成本路径，从而建立源图像和目标图像间的颜色映射，并且通过在水平和垂直方向增加补偿因子来保证路径的平滑，最后通过视频跟踪技术实现对多视点视频的颜色校正，这一方法具有一定的优势，消除了边缘失真，降低了计算复杂度，同时也提高了校正的速度和
6、精度。除了建立直方图以外，国内外学者还从其他方面出发达到了较好的校正效果。例如刘关松14等在监督颜色校正方法研究中就提出了新的监督颜色校正方法，其原理是在图像摄取环境中放置监督色板，采用了线性回归、多项式回归和BP神经网络的方法来求解转换关系，从而对颜色值进行了校正。这三种方法的优势都在于应用条件不受限制，但正因为如此，在某些恶劣环境下，比如说光源变化较大的情况下，这种颜色校正就会有不自然的颜色出现，会出现一定的偏差。颜色校正的目的是为了取得更好的编码效果，但上述研究都没有和编码结合，因此对其算法的有效性缺少客观的评价方法，因此宁波大学的蒋刚毅教授等16结合编码的效果提出了一种面向编码和绘制的
7、多视点视频颜色校正算法，其原理主要是基于背景分离，通过分离图像的背景，计算校正因子，从而达到校正的效果，这一研究促进了颜色校正研究的进一步发展。多视点视频视点间存在着视差信息，而且颜色不一致主要存在于视点之间，充分利用目标视点图像与源视点图像之间的空间相关性，将会是颜色校正领域中的一个趋势。颜色曲线由于其不会出现同色异谱的困扰得到了广泛的应用。冯景华1在多投影的高清晰画面自动拼接技术文中就很好的利用了颜色曲线，将每台投影仪的颜色映射到一个统一的颜色曲线空间去，调整每台投影仪的颜色输出到标准的颜色曲线上校正投影仪间的颜色差异问题。王宗铭7在论述快速有效的影像序列色彩转换演算法时详细介绍了一种IS
8、CT演算法，此演算法将三张目标影像之色彩转换为三张基底影像，并利用这三张基底影像间之关联性以及色彩空间中的数值，产生了影像序列，其中一个关键技术运用了单张影像色彩转换演算法，以统计学为基础将原始影像的色调转译成另一张目标影像的色调。上述二篇文章都着眼于从颜色曲线出发，同时考虑了源图像和目标图像之间的颜色信息，鉴于此，对于多视点视频中存在的颜色不一致现象，我们同样可以考虑从颜色曲线出发，来验证其校正方法的优缺点，为今后在这领域的研究奠定一个基础。从总体上看，颜色校正的各种方法之间是相互独立的，其所要达到的效果也有一定的区别，某种算法在特定情况下的校正性能会优于其他算法，因此在具体情况下必须具体分
9、析。对于颜色校正的研究到目前为止虽然已取得一些成就，但并没有绝对的结论，未能形成较为完善的理论框架。例如利用颜色直方图进行的颜色校正，由于直方图中的数值都是统计而来，不同的图像可能有相同的直方图，因此对实验结果造成一定的影响，并且其存在的明显不足就是其计算复杂度高，算法稳定性不足。考虑种种，对颜色校正的研究还需进一步发展，以求得一种更为有效的方法。参考文献1冯景华，多投影的高清晰画面自动拼接技术D，博士论文，计算机科学与技术学院，浙江大学，2008。2蒋刚毅，费跃，邵枫，等，面向编码和绘制的多视点图像颜色校正J,光子学报,2009,38924302434。3徐晓昭,沈兰荪,刘长江,颜色校正方法
10、及其在图像处理中的应用J,计算机应用研究,2008,25822502254。4蔡轶珩，刘长江，贾克斌，等，基于图像分析的偏色检测及颜色校正方法J，测控技术,2008,2751013。5郑建铧，郝重阳，雷方元，等，利用色彩直方图特征进行偏色图象的自动检测和校正J，中国图像图形学报,2003,8910011007。6黄耀贤，有效的影像色彩转换演算法D，硕士论文，资讯科学系所，中兴大学，1994。7邵枫,郁梅,蒋刚毅，基于主色提取的多视点图像颜色校正J，中国光学快报,2007,5（8）449。8王章野，基于颜色传递的多色调图像统一调整方法D,硕士论文，浙江大学，2008。9常志华，王子立，一种基于直
11、方图匹配的颜色校正方法J，科技资讯，2007,2713205207。10姜浩，张蕾，一种基于直方图匹配的立体视频颜色校正算法J,信息通信技术，2009,14（5）1324137611蒋刚毅，郁梅，邵枫，等，一种多视点视频颜色校正方法J,光学学报，2007，27（5）830834。12邵枫，郁梅，蒋刚毅，基于主色提取的多视点图像颜色校正J,中国光学快报,2007,58449。13CHUNGMW,YAOHH,MINGLHANEFFECTIVEALGORITHMFORIMAGESEQUENCECOLORTRANSFERJMATHEMATICALANDCOMPUTERMODELLING,2006,94
12、460862714刘关松,吕嘉雯,徐建国，监督颜色校正方法研究J，计算机学报,2003,25423542367。15李治江，彩色影像色调重建的理论与实践D,硕士论文，摄影测量与遥感，武汉大学，2005。16刘颐，王永芳，张兆杨，不同颜色空间多视点视频颜色校正的性能分析J,电视技术，2009，7（11）1820。17潘榕,侯正信,刘昱，多视点视频编码去相关颜色校正J,计算机应用,2010,301027902793。18李乐，包卫东，徐玮，等，图像校正中颜色模型的选取方法J,华东理工大学学报科学版,2007,9669。19DOUTREC,NASIOPULOSPCOLORCORRECTIONPREPROCESSINGFORMULTIVIEWVIDEOCODINGJIEEETRANSACTIONSONCIRCUITSANDSYSTEMSFORVIDEOTECHNOLOGY,2009,19914001405
