基于两级颜色通道的图像高保真分色研究

The high-fidelity color separation method for color image based on Two-Level color channels is proposed creatively in this project. The new method can expand the printing color gamut by increasing the number of primary colors on one hand; on the other hand the new method can greatly improve the tone-reproduction quality of color image by adding the light color channels of the corresponding primary color. The proposed research program of the new method is as follows: ①Two types of conventional image color separation method will be transformed in order to make them suitable for the multi-channels color separation of image. The Cellular Neugebauer model based on gumat subarea transforming and the empirical model based on the characteristic color sample collection for color subareas will be used to establish the first-lever color separation conversion from chromatic value to primary color value. ②The match function between the primary color channel and the corresponding light color channel will be founded through a lot of experiments. The boundary value between each light color channel and the corresponding primary color channel will be confirmed. So the second-level color separation model (from primary color channels to all channels that contain light color channels) will be established. The research findings of the project are not only applied to conventional high-fidelity printing industry, but also has broad prospect of application in digital inkjet printing and textile printing area. This project is very significant to research and develop the output control system for digital printing and textile printing with independent property rights.

本项目创新地提出了基于两级颜色通道的图像高保真分色方法。新方法一方面通过扩充基色数量来扩大分色图像的色域范围，另一方面通过增加对应基色的浅色级通道来提高图像阶调层次的复制质量。新方法试图将图像分色由传统单级模式转变为两级模式，以提高颜色复制的保真度。新方法拟采用的研究方案是：①首先对两种传统图像分色方法进行改造使其适用于多通道图像分色，即使用基于色域分区和胞元划分改造的纽介堡印刷呈色模型和基于分区特征样本集的经验模型来完成从色度值到基色值的第一级分色转换；②然后通过大量实验找到基色通道和相应浅色通道之间的匹配关系，并确定各浅色和相应基色通道之间的取值阈限，构建从基色通道到所有颜色通道（含浅色）的第二级分色模型。本项目研究成果不仅可直接应用于传统高保真印刷复制行业，在彩色喷墨印刷和纺织品喷墨印花领域也有着重要的应用前景，本项目对我国自主研发数字印刷和数字印花的输出控制系统具有重要意义。

针对印刷图像高保真颜色复制的需要，本项目分别从色度值的多通道分色，光谱值的多通道分色，图像色域映射和喷墨打印机驱动程序的色彩控制等四个方面入手，系统研究了印刷图像的高保真分色技术。在色度值分色方面，本项目提出了一种基于分区分空间的CMYKRGB多通道分色方法，解决了打印颜色分区的不规则性所导致的分色精度受影响的问题。新方法在修正的颜色分区中引入“领域”的概念，通过调整“领域”以优化目标颜色的分色输出，相关测试实验表明新方法具有很高的分色精度和稳定性。作为颜色复制的一种新手段，在光谱值分色方面，本项目研究提出了一种新的基于光谱复制的多通道打印分色框架。新框架通过光谱重建来消除色度值分色中存在的同色异谱问题，通过光谱降维来消除基于高维光谱数据的分色中存在的信息重叠与冗余问题，设计了基于胞元搜索的反向四面体插值和优化补偿方法以提高分色的计算效率和精度。实验结果证明：与色度值分色相比，新提出的光谱值分色方案无论在精度还是效率方面都具有明显的优势。在颜色复制过程中，色域映射质量对图像分色效果有着重要的影响。针对逐点色域映射的图像细节损失问题和空间色域映射的图像光晕问题，本项目研究提出了一种基于引导滤波保护图像细节的空间色域映射方法。实验结果验证新方法在不影响映射图像质量的同时，能够完全消除光晕现象，且运算效率也有较大提升。最后，在颜色输出控制方面，本项目研究和分析了彩色喷墨打印机的色彩控制机制，测试了打印驱动程序中不同“打印质量”和“色彩模式”对输出色域范围的影响，以及不同色彩管理方案的颜色匹配效果。本项目的研究成果不仅可直接应用于高保真印刷复制行业，在彩色喷墨印刷和纺织品喷墨印花领域也有着一定的应用前景，本项目对我国自主研发数字印刷和数字印花的色彩控制系统具有一定意义。