一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法，属于虚拟现实投影图像处理领域，本发明专利技术针对亮度与色度在颜色校正中相互影响、多投影重叠区域亮度校正效果不理想的问题，提出基于Lab空间的亮度、色度分离校正和基于B样条的伽玛校正调节重叠区域亮度的方案，本发明专利技术保证了颜色校正的准确性，相对于RGB色彩空间，在Lab颜色空间通过B样条曲线进行颜色校正，本发明专利技术保证了颜色校正的准确性，相对于RGB色彩空间，在Lab颜色空间通过B样条曲线进行颜色校正。进行颜色校正。进行颜色校正。

【技术实现步骤摘要】
一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法


[0001]本专利技术涉及虚拟现实投影图像处理领域，尤其是一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术是二十一世纪重要的发展学科，也是影响人们生活的重要技术之一。虚拟现实技术研究内容涉及多个领域，以计算机为基础，运用高科技手段，以模仿的方式大幅提升视觉、听觉、触觉效果，使用户产生沉浸于虚拟环境的感觉。近年来，随着计算机技术的发展进步，虚拟现实技术的也快速发展。球幕投影系统是一种完全沉浸式的VR显示系统，由于其能扩大用户视角，提供全方位观察，带来更佳的视野范围和更强的临场感，现已成为国内外虚拟现实
的研究的热门方向之一。一个良好的多投影系统应该具有良好的画面一致性、高度的真实感，但是由于投影幕颜色不均匀、投影环境光线不均、投影仪型号不一致等一系列问题，投影画面的亮度和色度会发生改变，投影重叠区域亮度过高，导致呈现画面不真实，影响用户体验。
[0003]如今存在一些多投影的颜色校正方法，多选用RGB空间，对重叠区域仅针对单一亮度值进行伽玛校正，但是在RGB空间进行颜色校正，亮度和色度不分离，互相干扰，影响校正的准确度，而且针对单一亮度值进行伽玛校正，影响其他亮度条件下校正的准确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法,将RGB色彩空间转换至Lab色彩空间，对亮度和色度分别进行校正，构建三次B样条曲线来确定不同亮度值各自的伽马系数对重叠区域亮度进行调节。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1)将RGB色彩空间的图片转换至Lab颜色空间，分别单独提取Lab颜色空间中的L、a、b三个通道，L通道表示像素的亮度，a、b通道分别表示像素的色度；
[0007]步骤2)在Lab颜色空间分别生成L、a、b三个通道的强度图像颜色样本集合P
L
、P
a
、P
b
；
[0008]步骤3)分别用各投影仪将L、a、b三个通道的颜色样本集合P
L
、P
a
、P
b
中的全部颜色样本单独投影至屏幕，并用相机依次拍摄投影画面，分别提取成L、a、b三个通道在摄像空间内投影画面的有效区域，计算L、a、b三个通道有效区域内的颜色强度平均值的集合；
[0009]步骤4)通过三次B样条曲线求得摄像空间和原始图像的亮度、色度的转换关系；
[0010]步骤5)验证颜色校正是否理想：分别计算投影画面彼此的L通道、a通道、b通道的颜色强度差值，若强度差值＞5，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)；若强度差值≤5，则进行步骤6)；
[0011]步骤6)根据步骤4)分别求取L通道每个投影仪摄像空间和原始图像的亮度和色度
的转换关系，将L通道的颜色样本集合P
L
中的全部颜色样本分别投影至屏幕并用摄像机拍摄；
[0012]步骤7)对相邻的投影图像进行同时投影，投影画面重叠区域亮度会高于非重叠区域，根据摄像空间内重叠区域与非重叠区域的亮度值比较，对L通道的颜色样本集合P
L
中的全部颜色样本分别选取各自的伽马系数；
[0013]步骤8)采用衰减函数对重叠区域的亮度进行调节并根据每一个L值对应的伽马系数构建三次B样条曲线来确定不同亮度值各自的伽马系数，进行投影画面重叠区域亮度颜色校正；
[0014]步骤9)验证亮度融合效果是否理想：若步骤8)中的投影画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差值＞5，则重复步骤6)、步骤7)和步骤8)直至步骤8)中的投影画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差值≤5，校正过程结束。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤2)中L通道的强度图像颜色样本集合P
L
生成过程为：将a通道和b通道的颜色强度值均取值为128，L通道在OpenCV上的实际取值范围为[0,255]，以均匀间隔15，在OpenCV上分别生成L通道的18张图像；a通道的强度图像颜色样本集合P
a
生成过程为：将L通道和b通道的颜色强度值均取值为128，a通道在OpenCV上的实际取值范围为[0,255]，以均匀间隔15，在OpenCV上分别生成a通道的18张图像；b通道的强度图像颜色样本集合P
b
生成过程为：将L通道和a通道的颜色强度值均取值为128，b通道在OpenCV上的实际取值范围为[0,255]，以均匀间隔15，在OpenCV上分别生成b通道的18张图像。
[0016]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤3)中分别用各投影仪将L、a、b三个通道各自的18张图像单独投影至屏幕，并用相机依次拍摄投影画面，使用OpenCV的轮廓检测函数得到摄像空间内投影画面的有效区域，应用OpenCV软件程序计算L、a、b三个通道各自的18张投影画面有效区域内颜色强度平均值的集合。
[0017]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤4)中通过三次B样条曲线可准确求得摄像空间和原始图像的亮度、色度的转换关系，如下式所示：
[0018][0019]其中，P
i,3
为原图像L或a或b通道的强度值；t∈[0,1]，表示摄像空间内投影画面对应通道的强度值；k＝0,1,2,3；P
i+k
为B样条曲线每一个控制点；F
k,3
(t)表示B样条基函数，如下式所示：
[0020][0021]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤8)中衰减函数如下式所示：
[0022][0023]其中，x为重叠区域的水平坐标，图像重叠区域左边缘为0，右边缘为1。
[0024]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤8)中伽马系数如下式所示：
[0025]γ＝B(L
P
)，
[0026]其中，L
P
为亮度的强度值，γ为不同强度值对应的伽玛系数；
[0027]给予伽玛系数进行伽玛校正，如下式所示：
[0028][0029]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤8)中投影画面重叠区域亮度颜色校正表达式如下式所示：
[0030]P
I
＝B
C
(P
I1
)+g(B
C
(P
I2
))，
[0031]式中，P
I
表示投影图像颜色预扭曲后的像素点颜色强度集合；P
I1
表示投影图像非重叠区域像素点对应投影画面颜色强度理想值集合；P
I2
表示投影图像重叠区域像素点对应投影画面颜色强度理想值集合；B
C
()表示对L、a、b三个通道进行三次B样条曲线变换的表达式。
[0032]由于采用了上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)将RGB色彩空间的图片转换至Lab颜色空间，分别单独提取Lab颜色空间中的L、a、b三个通道，L通道表示像素的亮度，a、b通道分别表示像素的色度；步骤2)在Lab颜色空间分别生成L、a、b三个通道的强度图像颜色样本集合P
L
、P
a
、P
b
；步骤3)分别用各投影仪将L、a、b三个通道的颜色样本集合P
L
、P
a
、P
b
中的全部颜色样本单独投影至屏幕，并用相机依次拍摄投影画面，分别提取成L、a、b三个通道在摄像空间内投影画面的有效区域，计算L、a、b三个通道有效区域内的颜色强度平均值的集合；步骤4)通过三次B样条曲线求得摄像空间和原始图像的亮度、色度的转换关系；步骤5)验证颜色校正是否理想：分别计算投影画面彼此的L通道、a通道、b通道的颜色强度差值，若强度差值＞5，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)；若强度差值≤5，则进行步骤6)；步骤6)根据步骤4)分别求取L通道每个投影仪摄像空间和原始图像的亮度和色度的转换关系，将L通道的颜色样本集合P
L
中的全部颜色样本分别投影至屏幕并用摄像机拍摄；步骤7)对相邻的投影图像进行同时投影，投影画面重叠区域亮度会高于非重叠区域，根据摄像空间内重叠区域与非重叠区域的亮度值比较，对L通道的颜色样本集合P
L
中的全部颜色样本分别选取各自的伽马系数；步骤8)采用衰减函数对重叠区域的亮度进行调节并根据每一个L通道的颜色样本集合P
L
中的全部颜色样本的伽马系数构建三次B样条曲线来确定不同亮度值各自的伽马系数，进行投影画面重叠区域亮度颜色校正；步骤9)验证亮度融合效果是否理想：若步骤8)中的投影画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差值＞5，则重复步骤6)、步骤7)和步骤8)直至步骤8)中的投影画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差值≤5，校正过程结束。2.根据权利要求1所述的一种基于色彩空间转换的投影图像颜色校正方法，其特征在于：所述步骤2)中L通道的强度图像颜色样本集合P
L
生成过程为：将a通道和b通道的颜色强度值均取值为128，L通道在OpenCV上的实际取值范围为[0,255]，以均匀间隔15，在OpenCV上分别生成L通道的18张图像；a通道的强度图像颜色样本集合P
a
生成过程为：将L通道和b通道的颜色强度值均取值为128，a通道在OpenCV上的实际取值范围为[...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯培国，张铮，宋涛，祁继辉，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：