ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЦВЕТОВОЙ КАЛИБРОВКИ

Причинами несоответствия цветов изображения могут быть несовершенство алгоритмов преобразования информации от матрицы, а также помехи, которые возникают в устройстве самой матрицы.

К неправильным алгоритмам относится неправильный дебайеринг. То есть обрабатывающая программа, получив результаты с матрицы устройства, не правильно формирует цвета пикселов. Так же несоответствие может возникать еще на этапе формирования тока (для ПЗС-матриц) или напряжения (для КМОП-матриц) из-за появления в пикселах шумов. Шум может возникать по нескольким причинам. Зачастую после очистки, которая делается перед съемкой, в потенциальной яме остаются электроны. Так же шумы могут возникать из-за нагретых элементов на самой аппаратуре, которое распознается элементами матрицы как световое излучение.

Для исправления несоответствия цветов полученного изображения реальному изображению и делается цветовая калибровка.

В современном мире существует множество устройств для фиксации изображений. Эти устройства различаются по качеству создаваемой ими картинки. Такой критерий как качество довольно общий. Качество можно оценивать по разным параметрам. В данной работе будет рассматриваться только цветовой параметр качества. То есть соответствие цветов на полученном изображении цветам видимым человеческим глазом. Качество изображения зависит от используемого устройства фиксации. В общем случае, чем профессиональнее, а, следовательно, и дороже устройство, тем качественнее изображение, получаемое в результате работы устройства.

Для того чтобы результат работы менее дорогостоящих устройств (зафиксированное ВО) имел качество сравнимое с работой более профессиональных, существует возможность цветовой калибровки, то есть преобразование цветов пикселей полученного изображения (источника) в цвета пикселей изображения, взятого за идеальное (эталонное).

ВИ представляет собой набор кадров или ФИ. Цветовая калибровка применяется именно к кадру. Поэтому перед процессом калибровки необходимо разделить ВИ на кадры.

Таким образом задача цветовой калибровки ВИ сводится к следующему:

1. Разделение ВИ на кадры.
2. Цветовая калибровка каждого кадра ВИ, на основе информации о эталонной и неэталонной цветовых мишенях.
3. Сборка ВИ из откалиброванных кадров.

В общем случае цветовую калибровку кадра можно записать следующим образом:

,

где – цвет пикселя эталонного изображения;

       – цвет пикселя изображения источника;

       - некоторая функция для преобразования. Она в идеальном случае должна быть одинакова для всех пикселей.

Таким образом задача сводится к получению на выходе новых значений цветов пикселей, получая их из старых значений с помощью специальной функции. Постановка данной задачи отражена на рисунке 1.

Цветовая калибровка – это преобразование цветов изображения, полученного калибруемой камерой, к реальным цветам, видимым человеческим глазом, то есть к некоторым контрольным значениям. В качестве контрольных значений можно взять значения, полученные «идеальной» камерой. Обычно в качестве «идеальной» камеры используют дорогую профессиональную камеру. Контрольные значения неизвестны для каждого кадра. Поэтому для их получения используют специальные функции, которые будут описаны ниже. Эти функции имеют неизвестные коэффициенты, которые определяются из информации о цветовых мишенях [1].

Рисунок 1. Схема обработки видеоизображения

Мишень представляет собой изображение, состоящее из нескольких квадратов определенных цветов (см. рисунок 2).

Рисунок 2. Пример мишени для калибровки

Набор цветов мишени может быть разным, но обычно берутся цвета, наиболее встречающиеся в природе. Например, для мишени, показанной на рисунке 4 в первом ряду расположен следующий набор цветов: приближение среднего цвета кожи темнокожего и светлокожего человека, цвет голубого неба, цвет обыкновенного листа дерева и цвет голубого цветка цикория. В третьем ряду находятся основные цвета, характерные химическим фотографическим процессам - красный, зеленый, синий, голубой, пурпурный и желтый. В четвертом ряду находятся оттенки серого. Второй ряд выбирается достаточно произвольно.

Цветовая мишень снимается «идеальной» камерой и той же камерой, что и калибруемое видеоизображение. Условия съемки мишени и видеоизображения должны быть одинаковыми. Далее мишени обрабатываются и вычисляются значения цветов мишеней. По значениям цветов вычисляются неизвестные коэффициенты.

Список литературы:

1. Color chart. [Электронный ресурс], URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Color_chart (дата обращения: 27.10.2017).