基于流形学习的蒙赛尔颜色光谱分析

为描述颜色光谱所需的基本因子数量,从颜色光谱中提取颜色空间的结构,提出不同于传统线性降维的研究方法。从流形学习的视角出发,假设高维的颜色光谱数据位于一个低维的流形中,将颜色光谱分析中的基本因子数量问题和提取颜色空间结构问题,转化为光谱颜色空间内嵌流形的本征维数估计和流形结构分析问题。采用5种不同的流形本征维度估计算法和6种经典的流形学习算法,对蒙赛尔标准颜色样片光谱进行分析。实验结果表明,在光谱蒙赛尔颜色空间中存在三维的嵌入流形,这一流形的几何结构近似圆锥体,与蒙赛尔颜色系统的原始理论一致。

贵州中烟原料基地烟叶颜色光谱分析

为进一步明确贵州中烟原料基地烟叶颜色光谱特征差异,利用Color-Eye 7000A分光光谱仪对贵州中烟基地单元烟叶颜色特征值(明度值L*、红度值a*、黄度值b*)进行分析,结果表明:烟叶明度较好的区域是贵州3个基地和河南叶县,明度较差的区域是福建永安和湖南郴州;贵州基地烟叶红度值较低,其他基地差异不大;云南保山基地烟叶黄度值较高,福建永安和湖南郴州黄度值较低。

一种LCD显示器颜色光谱反向特征化方法

目的为了实现颜色光谱到设备相关颜色空间的特征化。方法采用一种RBF网络和立方体等级细分相结合的方法,构建LCD显示器颜色光谱到RGB数值转换模型。结果客观验证343个颜色光谱反向转换的平均色差为0.61,最大色差为2.62。结论该模型是一种精度较高的反向特征化模型。

光谱颜色科学研究进展及其在中药领域中应用前景分析

综述了光谱颜色科学的研究进展,近年来常用的颜色模型及颜色测量仪器,归纳总结测色技术在农业、食品、工业、医药等领域的应用进展。探讨测色技术实现中药外观色泽量化的可能性,并分析其在中药领域中的应用前景,为实现中药无损在线的质量控制规范化研究提供示范。

基于光谱的印刷颜色复制技术研究

简要分析了颜色再现的目标及其印刷技术发展的历史,针对现今印刷颜色复制技术的根本缺陷,提出了基于光谱的印刷颜色复制技术的崭新思路,并对该技术的基本原理、工艺流程做了较为深入全面的阐述。最后初步探讨了基于光谱的颜色复制技术的优越性、研究内容及其在印刷领域的具体应用。

光谱颜色管理系统关键技术综述

随着数字信息技术的全面、系统、纵深化发展,实际应用中对彩色图像跨媒体复现的颜色精度要求越来越高。基于光谱的颜色管理系统可以有效解决色度颜色管理系统中存在的同色异谱问题。本研究在分析光谱颜色管理系统基本框架的基础上,总结了光谱颜色管理系统中多光谱图像采集、光谱重构、光谱设备无关连接空间定义、光谱色域描述、光谱色域映射算法和光谱分色等关键技术的研究现状,并对各个技术环节中亟待解决的关键问题进行了归纳分析。

多光谱颜色复制技术若干关键问题的研究

针对当前颜色复制理论与技术的四大根本缺陷,提出了多光谱颜色复制技术的理论及技术途径,并系统探讨了多光谱颜色复制技术的五大关键问题,即多光谱采集系统的建立与优化、多光谱图像的融合、光谱信息的重建、多光谱显示与打印以及光谱颜色管理标准的建立,最后探讨了多光谱颜色复制技术的主要研究方向以及未来的应用前景。

多光谱颜色复制技术研究发展

针对基于色度的颜色再现技术存在同色异谱的问题,综述了基于多光谱的颜色复制技术框架。总结了多光谱颜色复制的7个关键技术,即多光谱颜色复制系统的设计、多光谱图像的获取、多光谱图像的融合、光谱反射率的重建、多光谱图像降维、光谱分色算法与模型开发以及光谱颜色管理技术,并指出了多光谱颜色复制技术的研究思路和前景。

光谱颜色信息高效重建的新方法研究

光谱颜色信息的高效重建是基于光谱的颜色复制技术的核心研究课题,针对当前主成分分析法与独立成分分析法均难以圆满解决光谱颜色信息高效重建的实际问题,首次提出了一种混合变频成分分析方法。新方法综合了已有两种方法的优点,成功解决了光谱颜色信息准确高效重建的难题,并且为颜色视觉的阶段理论学说提供了进一步的理论支撑,为人眼颜色视觉的恒常性提供了新的理论阐释。

一种彩虹全息凹印卷料的多光谱颜色测量技术

目的针对彩虹全息凹印卷料品的颜色测量问题,研究一套专用的光源和多光谱成像系统。方法基于衍射抑制模型,设计一种穹顶光源,采用类似积分球的照明方式,使入射光线能在(-π/2~π/2)均匀入射,遍布全息印刷品的照射表面。采用多光谱CCD相机,在一个CCD相机中形成12~36个光谱通道,相当于将传统的RGB三通道相机扩大为36个通道的相机。结果穹顶光源使得光源内部的发光强度均匀,对全息印刷品表面的衍射光线有明显抑制作用,削弱了衍射光栅的色散作用,通过多光谱相机成像获得了产品在多个通道的光谱特性。结论结合穹顶光源设计的多光谱成像系统很好地获取了多光谱颜色表达,测量精度在2个色差范围内。

基于人眼视觉特性的光谱降维模型研究

针对传统光谱降维方法其降维重构后的光谱数据仅是对原始光谱的数学逼近,会出现光谱误差较小但颜色色差较大的缺点,创新性的提出三种将人眼视觉特性与光谱降维相结合的方法。其中,VPCA法直接将光谱光视效率函数加权到原始光谱上再进行降维,LMSPCA方法用LMS视稚响应构建加权矩阵对原始光谱加权后再进行降维,在LMSPCA法中加权矩阵的构建有两种方式,其主要区别在于视稚响应偏差的求取方式不同。方式一中,L,M,S视稚响应偏差是各对应波长上的偏差取绝对值,而方式二中,其偏差是各对应波长上的偏差平方。LMSPCAs法在LMSPCA法基础上再采用PCA(主成分分析)方法对损失的光谱进行降维。实验结果表明VPCA法降维效果较差,LMSPCA法的两种加权矩阵降维效果接近,皆可显著提高降维模型的色度精度,但会降低模型的光谱精度,LMSPCAs法由于针对LMSPCA法因光谱加权引起的光谱损失再进行光谱补偿,其在光谱精度、色度精度以及变光照条件下的色差稳定性这三个方面都能较好地表征原始高维光谱反射率,满足光谱颜色复制的要求。

按波长分区的LCD颜色特征化模型

为了建立液晶显示器颜色计算模型,分别对EIZO CG19,IBM 19,DELL 19和HP 19LCD显示器进行了通道独立性和颜色叠加性的检验。通过检验单通道和双通道数字驱动值与颜色三刺激值之间的关系可以验证各通道之间的独立性,从而证明了上述显示器的显示色与三原色光谱辐亮度函数之间存在线性叠加关系。实验中发现三原色光谱辐亮度与数字驱动值的关系是波长的非线性函数,提出了一种按波长分区法计算三原色光谱辐亮度函数的方法,用RGB三原色的测量光谱拟合出各波长辐亮度值与数字驱动值之间的三次多项式关系,利用这个关系可计算得到任意数字驱动值对应的三原色光谱辐亮度曲线,然后可按颜色相加关系由三原色光谱辐亮度曲线计算出任意数字驱动值下的显示色。实验结果表明,只需要测量少量几个数字驱动值下的光谱曲线就可以准确计算出任意数字驱动值下的三原色光谱辐亮度曲线,进而计算得到任意混合色的光谱辐亮度曲线,大大减少了测量样品数量。这种计算方法所需的测量样品数量少、计算准确度高,可以满足工业应用的精度要求,能作为LCD显示器颜色特征化的一种方法。

基于有约束非负矩阵分解的原稿基色色料光谱预测方法

针对直接在光谱反射率空间,对原稿颜色样本光谱的主成分分析会导致特征向量的数目超过真实物理维度(原稿所用基色色料)的数量,以及特征向量和对应系数存在负值,不能直接表示原稿基色色料的光谱特性和对应浓度等情况。创新性的提出需根据原稿色料的光学特性建立一个完全线性的光谱空间,并在该空间中使用带约束条件的非负矩阵分解实现对原稿基色数量和光谱形状进行预测的方法。对此,首先设计了一个实现对原稿基色色料光谱预测方法的总体研究方案和实现步骤,再以透明色料原稿为例,研究如何选择和构建一个符合其光学特性的光谱线性空间,然后再在基本非负矩阵分解(BNMF)基础上提出针对基色色料光谱预测的有约束非负矩阵分解算法(SCNMF)。针对BNMF算法会出现多重最优解,为了提高预测精度,使矩阵分解结果有明确的物理意义,所提出的SCNMF算法需要满足4个约束条件:非负性约束;全加性约束;平滑性约束;稀疏性约束。建立了满足约束条件的目标函数和迭代算法。预测结果表明本文提出的新方法能有效的实现对原稿基色物理维度和基色色料光谱的准确预测。

面向高保真再现的多光谱图像融合技术

面向高保真再现(高保真显示和高保真印刷)的多光谱图像融合是多光谱颜色再现的关键技术和核心环节。论文结合人类视觉系统的构成与特性,采用基于多分辨率分析理论的图像融合方法,并嵌入基于图像色貌模型的色彩转换方法,提出了面向高保真再现的多光谱图像融合方法,其核心为基于人类视觉系统的小波图像融合方法,并设计了融合框架、融合算法和融合效果评价指标。最后通过高分辨率图像与多光谱图像的融合试验,并通过融合指标的分析计算验证了此技术方法的有效性,它为颜色视觉的阶段理论学说提供了新的理论解释。

面向高保真再现的多光谱图像降维方法

目的研究满足面向高保真再现要求的多光谱图像降维方法。方法基于二进制小波对信号的分解与人类的视觉特性相匹配,以及非负主成分分析法可较好地保证降维的光谱精度,提出采用基于离散二进制小波变化与非负主成分分析法的综合降维方法,并基于多光谱图像高保真再现的光谱精度、色度精度与变光源色差稳定性的要求,提出采用CIELAB的标准色差ab?E、光谱保真度和平均梯度等3个指标来评价降维效果。结果经过多光谱图像的测试实验,基于离散小波变换和非负主成分分析法的综合降维方法相对于其他3种方法,其光谱精度、色度精度和图像清晰度保持良好。结论该方法较好地实现了多光谱图像的高保真再现问题,并且为颜色视觉的认知过程提供了新的理论解释。

同色异谱黑在光谱降维中的应用研究

目的研究同色异谱黑在光谱降维中的应用。方法基于同色异谱黑光谱特性提出MBPCA光谱降维法。该方法将颜色光谱分解为基本光谱和同色异谱黑光谱,基本光谱的基向量由原始光谱通过PCA法得到的前3个基向量构成,原始光谱与基本光谱之间的残余光谱作为同色异谱黑光谱,其基向量由残余光谱通过PCA法推导。结果当降维光源与实际光照光源一致时,只要基向量数目超过3个,其低维模型的色度精度皆为0,当用6个基向量重构光谱时,在4种标准光源下的平均色差接近于1。结论 MBPCA法与PCA法相比,其光谱重构精度与PCA法接近,色度精度比PCA法有明显提高,其六维模型能有效满足光谱颜色复制的需要。

多光谱技术在印刷中的应用

针对现今印刷复制技术与色彩管理技术的主要缺陷,综述了多光谱颜色复制技术的崭新途径,认为多光谱颜色复制技术为高保真印刷和跨媒体出版奠定了基础,并对该技术的基本原理、优越性作了较为全面的阐述,分析了多光谱技术在印刷中的具体应用及其发展趋势。

印刷品原色油墨光谱预测中减色线性经验空间的建立

在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题,建立了一个减色线性经验空间模型及其空间转换模型,并探究了影响经验空间线性程度n值的因素,通过实验及优化算法创新性找到确定最佳n值的方法,并在该减色线性经验空间进行半色调原稿原色油墨的预测实验。实验结果表明,在不同n值下,选取原始光谱反射率R_m和重构光谱反射率R_(recon)的f范数平方值的最小值对应的n值做为建立线性经验空间确定最佳n值的方法是有效的;为了将纸张和油墨类型对空间转换因数n的影响程度减到最小,最终确定n值为3.5;在减色线性经验空间进行印刷品原色油墨数目预测,得到的代表性基向量数目恰好等于实际印刷使用的原色油墨数目4,进行原色油墨光谱预测,预测的4色油墨除K色外,其他CMY色与实际原色油墨光谱相比拟合度GFC均大于99.9%。即所提出的优化n值的新方法建立的减色线性经验空间是一个可作为半色调印刷品原色油墨数目预测和光谱预测的有效线性空间。

基于非负矩阵分解的印刷品原稿原色油墨光谱预测方法

实现半色调印刷品原稿的光谱复制技术其前提要确定原稿所用油墨数目及油墨成份,但目前应用于印刷品原稿原色油墨光谱预测的算法还有待研究,且已有的基色色料光谱预测方法存在诸多弊端。针对这一问题在非负矩阵分解算法基础上结合印刷品原稿光学特性,创新的提出了一种基于约束条件非负矩阵分解的油墨光谱预测算法ISPNMF,和对黑色油墨光谱预测结果优化的算法。ISPNMF算法克服了基本非负矩阵分解有多重最优解和局部极小值的缺陷,实现了预测算法唯一的全局最优解。黑色油墨预测光谱优化的算法克服了彩色油墨对光线混合吸收给黑色油墨预测带来的干扰,能优化得到逼近于实际黑色油墨光谱的预测值。使用Konica Minolta C1085和HP indigo5600两台四色数码印刷机及其自身配备的墨粉和墨膏来摸拟不同品牌的油墨,在230 g白卡纸上打印IT8. 7/3色标,并使用X-rite i1 Pro2获取两样张的光谱反射率作为实验数据样本,来探究并验证算法的准确性和实用性。实验结果表明,在印刷品原稿线性经验空间中能准确预测原稿所用原色油墨数目和油墨光谱,且彩色油墨预测光谱与实际使用的油墨光谱相比其拟合度均高达99. 9%,光谱角距离均小于0. 045,黑色油墨的预测光谱经优化后与实际油墨光谱拟合度也高达99. 9%。这说明该算法不仅能实现对印刷品原稿原色油墨的准确预测,而且可以精确匹配实际使用的原色油墨,对实现印刷品原稿的光谱复制技术有重要意义。

利用光谱复制技术解决色域限制的研究

通过对传统印刷过程中原理方程的分析和色彩空间的研究,指出了当前印刷复制技术中存在的一些缺陷和不足,介绍了基于光谱的印刷复制技术,主要集中于对于印刷色域扩大的研究,从而消除同色异谱产生的色差影响,保证得到真正的高质量精确的产品。