文獻(xiàn)綜述打印機(jī)偏色補(bǔ)償算法研究

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文綜述</p><p>　　學(xué) 院 輕工學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 印刷工程 </p><p>　　導(dǎo) 師 王 君 </p><p>　　學(xué) 生 張開繼 </p><p&g

2、t;　　學(xué) 號(hào) 201110830101 </p><p><b>　　2015年4月2日</b></p><p>　　打印機(jī)偏色補(bǔ)償算法研究</p><p>　　1 本課題研究的意義及內(nèi)容</p><p>　　1.1 本課題研究的意義</p><p>　　打印機(jī)作為現(xiàn)在較為常用的輸

3、出設(shè)備，滿足了專業(yè)輸出和大眾使用廣泛需要[1]。各種不同的設(shè)備呈現(xiàn)色彩信息的機(jī)制和原理不同，因此怎樣保證各種設(shè)備之間色彩信息的準(zhǔn)確復(fù)制傳遞成為世界各國的色彩學(xué)家們共同研究的課題[2]。不同設(shè)備的呈色特征、呈色機(jī)理有差別, 其呈色空間也有差別,也就是說, 顏色的定義是與設(shè)備有關(guān)的, 因此造成了顏色信息在不同的設(shè)備間傳遞時(shí)呈現(xiàn)了偏差[3]。色彩是圖像的一個(gè)首要特性,蘊(yùn)含了很多可視化信息。圖像的色彩訊息往往是進(jìn)行圖像剖析的重要依據(jù),對(duì)于圖像分

4、割、目標(biāo)檢測(cè)與判別、圖像檢索等范疇的研究都具有十分重要的意義[4]。面臨現(xiàn)代印刷數(shù)字化生產(chǎn)發(fā)展和色彩管理的要求,整個(gè)圖像復(fù)制過程都需要對(duì)色彩進(jìn)行定量的描述和精確的數(shù)據(jù)控制,因此迫切需要獲得精確可靠的色彩數(shù)據(jù)[5]。因此實(shí)現(xiàn)色彩真是準(zhǔn)確的再現(xiàn)在以計(jì)算機(jī)為工具的電子媒體創(chuàng)作 、出版過程中是一個(gè)至關(guān)重要的問題[6]。本次研究的主要意義就是令人們能夠準(zhǔn)確的得到精準(zhǔn)的色彩信息，使印刷出來的產(chǎn)品的顏色是我們真正想到得到的。</p>&

5、lt;p>　　1.2 本課題研究的內(nèi)容</p><p>　　人類主要通過視覺來獲取外界信息。據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，經(jīng)過其他四種感覺即聽覺、味覺、嗅覺、觸覺四種途徑感受到的信息要比通過視覺感受到的信息少[7]。自從彩色印刷術(shù)發(fā)明以來,人們就想要讓印刷出來的印品即我們所想要的,并不斷努力的實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)[8]。很多設(shè)計(jì)者都不了解印刷他們覺得印刷很復(fù)雜.甚至有些設(shè)計(jì)師都不理解為什么印刷成品會(huì)與設(shè)計(jì)的顏色差距那么大,因?yàn)樗?/p>

6、們只是設(shè)計(jì)出一個(gè)原稿,至于制版、印刷的流程他們根本不了解不知道印刷的過程是有變數(shù)的[9]。在印刷制版過程當(dāng)中，我們不得不提到色彩管理和色彩校正這兩個(gè)概念。許多的人認(rèn)為色彩管理與色彩校正這兩個(gè)概念基本相同。事實(shí)上，二者是完全不同，用途也大不相同，但二者之間存在著聯(lián)系并且相互影響。在色彩校正過程當(dāng)中有時(shí)要用到色彩管理，而色彩管理則是色彩校正的重要保障[10]。一般的色彩描述文件對(duì)很多的打印機(jī)、顯示器和掃描儀都有效,但在一些可變因素的影響下這

7、種固定的描述值也會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。我們可以根據(jù)自己的設(shè)各定義自己的描述性文件[11]。使其盡可能的與我們想要的結(jié)果達(dá)成一致。</p><p>　　對(duì)色彩管理效果進(jìn)行理論分析;得出印刷體系與數(shù)碼打樣系統(tǒng)之間的映射關(guān)系,并把映射關(guān)系應(yīng)用到數(shù)碼打樣系統(tǒng)中進(jìn)行修正[12]。重新進(jìn)行色域匹配,重新驗(yàn)證。確保印刷與數(shù)碼兩種樣張盡量一致。本論文就是利用色彩管理理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)通過數(shù)據(jù)總結(jié)得出一些偏色補(bǔ)償規(guī)律，是我能能過更準(zhǔn)確的得到

8、我們所想要的顏色[13]。</p><p>　　2 引起色彩再現(xiàn)不準(zhǔn)確的原因</p><p>　　色彩管理技術(shù)的發(fā)明極大的改善了彩色信息輸入與輸出質(zhì)量,得到了普遍的認(rèn)同,但在現(xiàn)實(shí)的使用中還存在諸多問題有待進(jìn)一步解決,列舉如下:</p><p>　　(l)對(duì)設(shè)備彩色特性的檢測(cè)及校正方法都沒有考慮到個(gè)體設(shè)備的特點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)色靶都是在色彩空間里面平均采集生成,無法明確的反映設(shè)

9、備特性;設(shè)備的非線性校正方法并沒考慮到設(shè)備特性在設(shè)備無關(guān)色彩空間內(nèi)部不同問題,因此使用一樣的模型進(jìn)行校正,校正精度較低。</p><p>　　(2)雖然有許多可供選擇的色域匹配算法,但針對(duì)性太強(qiáng),對(duì)于特殊的彩色信息再現(xiàn)需求不同,缺少能共通使用的算法,無法使用戶方便使用;同樣也沒有很好的色域匹配算法能應(yīng)用于商業(yè)圖像及計(jì)算機(jī)圖像,使此類圖像的跨設(shè)備再現(xiàn)質(zhì)量較低。</p><p>　　(3)不夠

10、完善的色彩管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),色彩轉(zhuǎn)換過程只以設(shè)備的彩色特性作為根據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,對(duì)于再現(xiàn)的圖像的彩色特征沒有考慮周全,所以對(duì)于彩色圖像沒有自適應(yīng)性,無法發(fā)揮資源的最好效用,達(dá)到印品再現(xiàn)的最好效果。</p><p>　　(4)缺乏高性價(jià)比的設(shè)備，彩色特性檢測(cè)工具和符合ICC規(guī)范的Profile自動(dòng)生成工具。首先編程完成設(shè)備Profile的生成,專業(yè)化需求高,自動(dòng)化程度低,ICC規(guī)范的色彩管理技術(shù)研究周期長(zhǎng),易出錯(cuò),作量大,

11、同時(shí)其并不支持在線測(cè)量和控制;同時(shí)分光測(cè)色儀價(jià)格高昂,普通用戶無法接受。上述問題使得人們無法充分利用設(shè)備的彩色特性,從而達(dá)到良好的彩色信息再現(xiàn)效果,且大大提高了設(shè)備彩色特性檢測(cè)及彩色特性校正的成本,限制了色彩管理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[14]。</p><p>　　(5)若打印設(shè)置沒有錯(cuò)誤，同樣的紙張?jiān)诖蛴⊥划嬅媸遣灰粯拥模@是打印頭噴墨量不一致所造成的，因?yàn)槎啻吻逑创蛴☆^會(huì)使打印頭產(chǎn)生損傷，致使墨水噴得太多或太少。

12、另外，若墨盒的墨水腔串色或墨水區(qū)產(chǎn)生空氣氣泡。也會(huì)令墨水噴不出。圖案就會(huì)偏色。這些引起偏色的原因都是硬件導(dǎo)致的，如果好好保養(yǎng)就會(huì)改善情況[1]。</p><p>　　3 國內(nèi)外對(duì)于色彩管理的研究與發(fā)展</p><p>　　3.1 國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1993 年八大電腦及電子影像發(fā)展商（Apple、Kodak、Microsoft、Adobe、Agfa、

13、Taligent等）提出并成立了國際色彩組織（International Color Consortium,ICC），竭盡全力的建立貫通整個(gè)復(fù)制過程的、以標(biāo)準(zhǔn)的方式傳遞和處理色彩信息的色彩管理體系，是當(dāng)今色彩管理的奠基者[15]?，F(xiàn)在國際色彩聯(lián)盟已有 60 多家公司的加入，一起解決顏色信息在不同設(shè)備間傳遞不一致的問題。開放式色彩管理的思想是借助ICC標(biāo)準(zhǔn)中與設(shè)備無關(guān)的參考空間PCS空間（Profile Connection Space）

14、將系統(tǒng)中全部設(shè)備的顏色特性確定為結(jié)構(gòu)規(guī)范的敘述設(shè)備色彩特征的特征文件（Profile），和各不同廠商遵循ICC規(guī)范開發(fā)的色彩空間轉(zhuǎn)換模塊（色彩管理模塊CMM）來完成對(duì)數(shù)字化色彩的管理與規(guī)范[16][17]。此中，色彩管理模塊CMM，也叫做色彩引擎，是色彩管理系統(tǒng)的核心。它的主要功能就是根據(jù)所使用設(shè)備的設(shè)備特征文件（Profile）來實(shí)現(xiàn)設(shè)備顏色空間與CIE顏色空間之間的轉(zhuǎn)換[18]。</p><p>　　以ICC

15、的現(xiàn)代色彩管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)所用的與無關(guān)于設(shè)備的色彩空間PCS一般是CIE 1976 Lab,(簡(jiǎn)寫為CIELAB)或CIEXYZ。CIELAB作為均勻顏色空間,可以通過其空間中任意兩個(gè)顏色點(diǎn)之間的歐幾里德距離量化其色差,因此,ICC Profile中成為標(biāo)準(zhǔn)色彩空間。如今幾乎所有色彩管理系統(tǒng)都把CIELAB當(dāng)做計(jì)算色空間,CIELAB均勻顏色空間的好處是:當(dāng)色差高于視覺的識(shí)別閩值(恰可察覺)又恰巧低于孟塞爾系統(tǒng)中相近的兩個(gè)不同級(jí)別的色差時(shí)

16、,能很好地顯示出物體顏色的心理感受。且CIELAB表色直接,能很直接評(píng)價(jià)顏色,又因?yàn)镃IELAB是與設(shè)備無關(guān)的色彩空間,在色彩管理中,利用此特征,能夠推導(dǎo)出屏幕色、原稿色和印刷色在色彩空間的應(yīng)對(duì)關(guān)系和色差,使顏色在視覺上一致,實(shí)現(xiàn)各種不一樣設(shè)備之間的色彩轉(zhuǎn)換。</p><p>　　但CIELAB色彩空間也有著一定缺陷,它的設(shè)計(jì)目的是使在一個(gè)擁有正常顏色視覺的人眼睛中,不同的兩個(gè)擁有特殊規(guī)定的尺寸的均勻顏色樣本,在

17、放于特殊規(guī)定的背景色上、特別規(guī)定的光源下、以特別規(guī)定的長(zhǎng)度和視場(chǎng)角度觀察它們之間相匹配的程度。它無法預(yù)測(cè)不一樣的視覺條件下的復(fù)雜空間圖像之間顏色的差別,而且不能適用于跨媒體和跨平臺(tái)的顏色之間的比較,因此CIELAB色彩空間并不是可以用于顏色轉(zhuǎn)換的一個(gè)完美的標(biāo)準(zhǔn)色空間。</p><p>　　因此,人們給出了一個(gè)概念“色貌模型”,用于解決在不同條件下的媒體顏色真實(shí)再現(xiàn)問題適用于不同的背景和不同的觀測(cè)環(huán)境。1997年,

18、CIE負(fù)責(zé)測(cè)試色貌模型的分技術(shù)委員會(huì)在綜合Hunt94、Nayatani95、LLAB、RLANB這幾種色貌模型的特征后,創(chuàng)建了色貌模型的統(tǒng)一簡(jiǎn)化版本-CIECAM97s,在色貌模型的研究上獲得了巨大的成就,其主旨就是在推薦給從事跟色彩有關(guān)行業(yè)的科學(xué)工作者和工業(yè)界進(jìn)行使用和測(cè)評(píng)。并且也令業(yè)內(nèi)很多研究人員有興趣對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步的研究,隨著研究的不斷深入,2002年9月CIE又推出了第二代色貌模型-CIECAM02。雖然CIECAM02能夠預(yù)

19、測(cè)不一樣的視覺條件下的顏色再現(xiàn)效果,但是沒有將人類視覺的空間和時(shí)間特性與圖像視覺效果相結(jié)合。所以,在2004年, Fairchild和Johnson又推薦出圖像色貌模型ICAM(Image Color Appearance Model),ICAM將人類視覺的空間和時(shí)間特性很好的結(jié)合了起來,擁有良好的色相均勻性,不但能預(yù)測(cè)復(fù)雜圖像的色貌特征,而且能測(cè)量圖像的質(zhì)量和差別,適用于跨媒體圖像復(fù)制和高動(dòng)的成像技術(shù)。</p><

20、p>　　同時(shí)隨著JDF(Job Defination Format)的數(shù)字化工作流程的發(fā)展與進(jìn)步,人們研究的方向已經(jīng)向著無縫的自動(dòng)化色彩管理技術(shù)發(fā)展。無縫的自動(dòng)色彩管理技術(shù)需求從圖像的獲得、顯示到打印出成品的全部流程的色彩管理始終無縫的自動(dòng)執(zhí)行。如基于色貌模型，色彩管理流程將包括自動(dòng)化生產(chǎn)，需要調(diào)用的文件的各種特性和自動(dòng)創(chuàng)建和執(zhí)行從輸入圖像的色彩轉(zhuǎn)換到各個(gè)階段的圖像輸出。自動(dòng)色彩管理技術(shù)在無縫的自動(dòng)化色彩管理方面的研究已經(jīng)由柯達(dá)公

21、司和富士膠片邁出了第一步。</p><p>　　總而言之,顏色科學(xué)、顏色與圖像技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域的研究國際上備受關(guān)注,與之相關(guān)的專業(yè)協(xié)會(huì)、標(biāo)準(zhǔn)化組織學(xué)術(shù)交流活動(dòng)、專業(yè)研究機(jī)構(gòu)有很多,得到了很多非常有價(jià)值的研究成果.國際照明委員CIE、國際顏色學(xué)會(huì)、國際色彩聯(lián)盟ICC、國際電工委員會(huì)以及國際著名顏色實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu):美國羅徹斯特理工學(xué)院、英國利茲大學(xué)田、日本千葉大學(xué)都在這方面都做了大量的研究工作。國外信息業(yè)和影像業(yè)一些知

22、名的公司基于ICC色彩管理體系開發(fā)了許多成熟的色彩管理系統(tǒng)以及推出了各自帶有色彩管理功能的軟硬件產(chǎn)品,以及不斷地改善多技術(shù)角度以提升色彩控制能力[19]。</p><p>　　3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　由目前檢索到的資料顯示,國內(nèi)色彩管理色空間轉(zhuǎn)換方面的研究工作主要集中在浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、武漢大學(xué)、天津大學(xué)、西安理工大學(xué)、解放軍信息工

23、程大學(xué)、北京印刷學(xué)院、湖南工業(yè)大學(xué)等高校和中國科學(xué)院研究生院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所等研究機(jī)構(gòu)開展,其研究方法主要是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、三維查找表查值算法、多項(xiàng)式回歸、理論模型的修正等,這些研究主要集中在輸入設(shè)備掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、顯示器和印前色彩管理的研究,主要涉及的色空間為RGB、CIEXYZ,而對(duì)輸出設(shè)備色彩管理的研究主要是打印機(jī)的色彩管理,大多采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及LUT查找表法進(jìn)行研究,而且絕大多數(shù)回避了和CMYK四色空間的顏色

24、轉(zhuǎn)換,僅研究和CMY三色空間的轉(zhuǎn)換。其中基于網(wǎng)點(diǎn)呈色平面規(guī)律的轉(zhuǎn)換模型研究只有西安理工大學(xué)和武漢大學(xué)開展了初步工作,主要完成了三色膠印、柔印等條件下LAB與CMY的轉(zhuǎn)換模型的建立以及三色平面模型在噴墨印刷中的應(yīng)用研究[20][21],由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,試驗(yàn)結(jié)果有一定不足;另外,對(duì)于四色印刷的轉(zhuǎn)換研究才剛剛起步,西安理工大學(xué)康一的碩士論文[22]的研究以一本印刷色譜作為研究樣本,建立</p><p>　　另外,一

25、直致力于圖像色彩復(fù)制質(zhì)量控制的方正集團(tuán)在色彩管理方面推出了易彩服務(wù)(商業(yè)版)用于建立在整個(gè)印刷工藝流程上的規(guī)范化、數(shù)據(jù)化質(zhì)量控制,這也是方正電子多年來色彩管理方面的精華積累,但方正只是買現(xiàn)成的色彩轉(zhuǎn)換引擎,在數(shù)碼打樣軟件方面進(jìn)行一些調(diào)用或優(yōu)化算法改進(jìn),并沒有致力于基于ICC色彩管理的核心技術(shù):如:色彩空間轉(zhuǎn)換算法,色域映射、ICC特征文件的生成軟件開發(fā)等的研發(fā)。</p><p>　　總之,由于不同的色彩管理系統(tǒng)在

26、色彩空間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)、模型不同,使得在彩色圖像的整個(gè)制作傳輸過程中色彩管理不能達(dá)到理想的效果,所以,現(xiàn)今研究者對(duì)色彩空間轉(zhuǎn)換技術(shù)還在進(jìn)行深入的研究。而CIE LAB顏色空間與CMYK顏色空間轉(zhuǎn)換的研究是印刷色彩管理中的重要部分,現(xiàn)在常用的這兩個(gè)色彩空間轉(zhuǎn)換的方法是帶插值算法的查找表[23][24][25],而且四面體查找算法效果較好Photoshop中,由于輸出工藝的不同以及黑版曲線的不同,就需要建立多個(gè)正、反向查找表,還需要特

27、定的插值算法實(shí)現(xiàn)CIE LAB與CMYK顏色空間轉(zhuǎn)換。</p><p>　　就檢索到的文獻(xiàn)資料來看,國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)CIE LAB中與CMYK顏色空間轉(zhuǎn)換研究的方法主要是LUT查找表法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。常用的色彩空間轉(zhuǎn)換方法可分為查找表法、理論模型法、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头?、智能方?理論模型法需要充分的理論依據(jù)、數(shù)學(xué)公式來支持,而其他方法不需要充分的理論依據(jù),而是利用測(cè)量大量的色譜數(shù)據(jù),通過各種數(shù)字算法擬合兩色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。&l

28、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　劉霖; 黃巖 彩色噴墨打印機(jī)偏色全攻略[J].今日印刷，2008，7：1-3</p><p>　　吳杰 ICC標(biāo)準(zhǔn)下的印刷色彩管理系統(tǒng)研究[D].無錫：江南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011</p><p>　　薛延學(xué) 張二虎; 吳學(xué)毅 包裝數(shù)碼印刷的色彩管理[J]

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