改进的CIELAB均匀颜色空间

颜色学的发展依赖于感知现象和实验数据。随着视觉色差实验数据的增加,人们试图探索研发与CIELAB颜色空间一样简单,但更加均匀的颜色空间。分析了CIELAB颜色空间的特性,并基于这些特性提出了包含4个参数的颜色空间,称之为MLAB颜色空间。新颜色空间参数的确定是非线性约束优化问题,可保证优化后的空间能很好地预测由国际照明委员会专家组收集的视觉色差数据集COM-corrected。基于COM-corrected数据集的比较表明,MLAB颜色空间显著优于CIELAB颜色空间。基于色调线性数据集和椭圆数据集的测试表明,MLAB颜色空间较CIELAB颜色空间也有一定程度的进步。     

基于数字图像颜色提取的土壤有机质预测研究

有机质是土壤质量的重要判定标准,其快速测定可为精准农业的实施提供基本的数据支撑。传统有机质测定法,通过野外取样,实验室化学分析,不仅费时费力,还效率低,完全不能满足现今社会发展对土壤信息的大量需求。通过光谱仪测定土壤反射率建立有机质估测模型,可快速预测有机质含量,但光谱仪价格较高,对操作环境要求严格,限制了其广泛应用。仅有RGB三波段的可见光传感器,相比光谱仪而言不仅价格便宜,还易于操作,借助其诸多优势,通过定量获取土壤表面颜色信息,解决土壤有机质快速测定问题,不管是从实用性还是经济性角度,都值得去探索研究。为验证可见光下提取数字图像颜色信息能快速预测有机质的可行性和适用性,采用数码相机获取土壤表面颜色,分析土壤表面组成特点,确定最佳取样面积,并比较不同土样制样标准(<1 mm和<0.5 mm) 与有机质的相关性,同时选取相关性高的颜色变量,通过回归分析,建立有机质预测模型。研究结果表明,以950 pixel×950 pixel作为取样面积,可以较稳定获取土样表面颜色,并减少边缘效应对取样结果的影响;对比<1 mm和<0.5 mm土样与有机质的相关性发现,<1 mm土样的RGB三波段与有机质的相关性更高,适合作为土壤颜色获取时的制样标准。在RGB三波段中,Red波段表现了与有机质的最高相关性,其相关系数为-0.70;通过对RGB三波段进行数学变换与超红(ExR)计算,可增加各颜色值与有机质的相关性,其中ExR指数表现了与有机质最高的相关性,其相关系数为-0.86。单变量建模过程中,ExR倒数模型获得了最好预测效果;多变量建模时,各颜色标准差参与建模,使颜色信息描述更为全面,明显提高了模型的预测精度,获得了最好的建模效果,其R2=0.80,RMSE=0.51,检验结果R2_val=0.84,RMSE_val=0.54,能较好反应研究区有机质变异特点。通过黑土检验所建模型的预测效果,仅单变量Red波段模型表现出较好预测结果,其检验结果表明红波段是有机质较为敏感波段,在不同土类中具有通用性。虽然研究中所建模型难以扩展到对其他土类的预测,但对同类土壤预测效果表明,数码相机作为颜色定量获取的工具,具有实现快速预测土壤有机质的潜力。     

基于光谱指数与EM38的土壤盐分空间变异性研究

针对目前半干旱区存在的土壤盐渍化问题,以典型半旱区封丘县为研究区,将遥感与磁感应电导率仪(EM38)技术相结合对典型半干旱区土壤盐分空间变异性进行了研究。结合田间采样对EM38测量数据进行解译,并对解译后的数据进行经典数据统计特征分析,建立了EM38解译后的土壤电导率与光谱指数(土壤指数、植被指数)之间的回归模型。利用该模型绘制了研究区土壤盐分的空间分布图。结果表明,受内在和外在因子的共同作用,研究区各土层含盐量均具有中等的变异强度。采用植被指数与土壤指数和EM38测量相结合的方法,较好地绘制了研究区土壤盐分的空间变化图。盐渍化土壤主要集中在研究区北部与南部,具有明显的趋势效应,并且在整个剖面盐分表现为表层最高,随着深度增加盐分先减小后增大的趋势。     

一种显示器颜色特性的反向查找新方法

根据实验的数据建立了CRT的设备颜色空间(RGB空间)与标准颜色空间(CIELAB空间)之间的颜色特性转换模型。通过分析大量的实验测量数据,以改进的三维查找表形式建立了RGB和L*a*b*之间的正逆转换关系。其中正向查找表的建立是按照三维线性的插值方法,逆向查找表的建立则利用一种插值和迭代相结合的新方法,使L*a*b*查找到较为准确的RGB值。通过用标准图像的的随机误差检验,其转换的平均色差ΔE为0.9286色差单位。     

土壤含盐量与电导率的高光谱反演精度对比研究

探明土壤盐渍化的高光谱遥感监测机理,对改善高光谱遥感监测精度具有重要意义。以南疆地区温宿县、和田县、拜城县的水稻土为研究对象,通过分析土样的高光谱数据和室内测定的盐分与电导率数据,研究了耕作土壤含盐量与电导率的关系,并比较了含盐量和电导率与不同光谱指标的相关性以及二者高光谱反演的精度。结果表明,南疆水稻土的含盐量与电导率的相关性较低,二者之间的关系因地区差异而有较大的变化;含盐量与反射率、一阶微分、连续统去除之间的相关性要优于电导率,特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出;以含盐量建立的多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘回归模型的决定系数和相对分析误差均高于电导率。研究表明高光谱信息对土壤含盐量的响应比电导率更敏感,以含盐量为监测指标的高光谱反演精度明显要优于电导率。该结果可为提高土壤盐渍化高光谱遥感监测精度提供理论依据。     

多源数据的区域土壤盐渍化精确评估

为精确揭示区域土壤盐分的三维分异特征,将由区域遥感影像解析获得的光谱指数、面域电磁感应大地电导率仪测得的土壤表观电导率和控制点位土壤采样实测数据进行有效耦合,应用多元回归方法建立土壤盐分解译模型,利用反距离权重方法对区域土壤盐分三维特征进行插值解析与评价,创建了基于多源数据的区域土壤盐渍化精确评估方法。应用实践表明：案例研究区域各土层土壤盐分含量的变异系数在1.281~1.527之间,表现为强度变异性;土壤盐分含量高值主要集中在案例研究区域的中西部地带;区域盐渍土剖面类型大部分属“表聚型”,即随着深度增加土壤盐分逐渐减小;对案例研究区域土壤盐分三维特征解析精度达到相关系数为0.908。解决了以往多源数据耦合协同以更高精度解析区域土壤盐分特征的难题,为精确评估区域土壤盐分三维特征和其他地学空间属性解析提供了可靠方法借鉴。     

彩色打印机特性化多元回归模型的研究

多元回归法是彩色打印机特性化普遍采用的方法,实验对影响多元回归精度的阶数、色空间选择、以及训练样本选取进行了研究.研究结果表明:(1)二、三、四阶的特性化精度分别在10.9±0.3、6.6±0.2、6.0±0.2个CIELAB色差单位;(2)回归模型采用RGB到CIELAB或CIEXYZ的预测精度基本相同,大概相差1个...     

可见-近红外光谱的滨海土壤“除水”盐分估测

滨海盐碱区土壤盐分的快速、准确监测对土地合理利用和保护具有重要意义。可见光近红外（Vis-NIR）光谱技术已广泛用于土壤属性的高效估测。然而,水分对含盐土壤光谱的干扰导致传统土壤盐分估测模型的精度降低。旨在探究分段直接标准化（PDS）和正交信号校正（OSC）在含水条件下土壤盐分估测中的应用,从而建立面向滨海盐碱区的“除水”Vis-NIR定量模型。为此,将获取的144份黄河三角洲滨海盐碱区表层（0~20 cm）土壤盐分数据划分为建模集（17个样本）和验证集（127个样本）。通过严格加水控制实验,测量10个含水率梯度（0%,1%,5%,10%,15%,20%,25%,30%,40%和50%）的建模集土壤光谱数据,验证集的土壤光谱则是根据生成的1~50随机整数,通过随机加水实验测量获取。采用PDS和OSC与偏最小二乘回归（PLSR）结合的建模策略,构建土壤盐分估测模型,并进行性能验证和比较。结果表明,OSC比PDS更能有效减轻水分在土壤盐分估测中的建模干扰。具体来说,光谱校正前后生成的所有PLSR模型均取得一定的成功（R2_P=0.79~0.91,RMSE_P=2.6~3.98 g·kg-1,RPD=1.98~2.37）。OSC-PLSR模型的土壤盐分估测精度提高,R2_P,RMSE_P和RPD分别为0.91和2.6 g·kg-1和2.37。而PDS-PLSR模型效果不理想,R2_P,RMSE_P和RPD分别为0.79,3.98 g·kg-1和1.98。模型整体表现出了OSC-PLSR>PLSR>PDS-PLSR的土壤盐分估测性能。此外,提出了变量投影重要性（VIP）和Spearman相关系数（r）结合的分析策略,进一步探究了模型的估测机理。模型的重要波长（VIP>1）与土壤盐分敏感波长（|r|>0.4）吻合,对估测模型有重要意义。比较而言,OSC-PLSR精确提炼了位于830,1 940和2 050 nm附近的模型估测的关键波长,而常规的PLSR和PDS-PLSR包含了大量的冗余信息。综合来看,OSC-PLSR模型在Vis-NIR土壤盐分估测中具有较好的除水效果,为土壤含水状态下的土壤盐分研究提供可靠方法。     

一种新型自适应环境光照的车牌定位算法

为解决在不同光照环境下车牌的适应性定位问题,同时解决基于颜色定位的方法普遍存在的车身颜色与车牌颜色相近,以至于难以区分的问题,分析了不同光照下的车牌图像在HSV空间的分布特性与图像亮度等参数关系,结合车牌的混色分布特点、RGB与HSV空间变量转换关系,提出了一种可直接对RGB空间进行处理、能适应光照环境的快速车牌定位算法;实验结果表明,提出的定位算法对光照不足、环境光不均匀等复杂条件下获取的蓝白车牌图像具有很高的定位可靠性。     

液晶显示器颜色特征化的分段分空间模型

为了提高液晶显示器(LCD)颜色特征化精度,根据液晶显示器色品恒定性和通道独立性较差的特点,提出了分段分空间模型。该模型首先用分段二次多项式拟合单通道驱动值和三刺激值的关系,然后再根据不同RGB子空间的颜色特性加上适当的干扰项对液晶显示器进行颜色特征化。实验结果表明,在训练样本和检验样本数分别为91和512时分段分空间模型的CIELAB平均色差为1.5881,最大色差为6.0249;通过与三维查找表、Mask、S-Curve及TPC模型的比较研究,验证了当训练样本数不多时分段分空间模型的颜色预测精度最高。     

CIELAB与CIECAM02色空间均匀性比较研究

采用均匀色空间Munsell系统检验和验证了CIELAB和色貌模型CIECAM02色空间的均匀性。利用Mun- sell色卡所对应的三刺激值X,Y,Z作为模型的输入值,预测色空间模型的明度、彩度和色调,并通过预测结果比较和检验了CIELAB色空间和CIECAM02模型色空间的均匀性。研究表明:在预测明度方面,两个色空间的结果相似;在预测彩度时,CIECAM02模型较好于CIELAB色空间;在预测色调时,当色调逐渐从BG变化到B时,CIELAB所预测的色调角与由Munsell色空间计算出来的色调角之差逐渐增大,最大时超过6%,而CIECAM02所预测的色调角与Munsell色空间的色调角之差在2.5%以内,CIECAM02优于CIELAB色空间。     

基于模式识别技术的色貌模型评价研究

选用Munsell新标数据集,采用基于模式识别技术的圆度、色相角偏差、明度线性度与空间投影点聚集度四个指标来分别评价目前八个典型色貌模型在彩度均匀性、色相预测准确性、明度均匀性、颜色的空间再现的能力。结果表明,不同的色貌模型在四个方面的颜色再现性上表现出不同的优势。八个色貌模型对彩度预测最好的是RLAB,每个色貌模型对红色和绿色预测比较好,CAM02在色相预测整体上占优势;明度的均匀性预测都比较好,尤其是CIELAB;LLAB的颜色的空间再现能力最好。     

基于近地面多光谱的黄河三角洲典型地区土壤含盐量估算研究

选择山东省无棣县“渤海粮仓”项目核心示范区为研究区,利用ADC便携式多光谱相机和EC110便携式盐分计,采集该区近地多光谱相片和土壤表层含盐量数据,通过NDVI, SAVI, GNDVI三种植被指数分别与实测土壤含盐量构建线性、指数、对数、乘幂、二次和三次函数共18种模型,进而优选土壤盐分含量最佳估测模型,反演和分析研究区土壤盐分状况。结果显示,各模型均可有效估测土壤盐分含量,以SAVI为因变量构建的各模型估测效果较好,其中以SAVI的线性模型(Y=-0.524x+0.663,n=70)为最佳,显著检验水平下的F检验值最高,为141.347,估测R2为0.797,精度达到93.36%;研究区的土壤盐分含量集中在2.5‰～3.5‰之间,呈现从西南向东北逐渐升高的明显分布规律。探索了基于近地面多光谱数据的土壤含盐量估测方法,为研究区乃至整个黄河三角洲滨海盐碱土的盐分含量估测提供了一种快速有效的技术方法。     

基于阈上小色差的色差公式权重函数研究

利用心理物理实验的恒常刺激法,测得了在CIELAB颜色空间中a*b*平面上16个颜色中心的阈上小色差(约3ΔE*ab单位)色度椭圆.基于本实验和RIT-Dupont各16个非中性色颜色中心的彩度差和色调差数据分别拟合得到相应的彩度权重函数SC_ZJU07和色调权重函数SH_ZJU07.应用获得的视觉实验数据对六个基于CIELAB的典型色差公式的彩度和色调权重函数以及SC_ZJU07和SH_ZJU07的色差预测性能进行评价,结果表明所提出的SC_ZJU07和SH_ZJU07的预测性能均为最佳.对于彩度差数据,六个色差公式彩度权重函数的预测性能表现不佳;而对于色调差数据,CIEDE2000色调权重函数的预测性能明显优于其他公式.     

Objective evaluation of target detectability in night vision color fusion images

An evaluation for objectively assessing the target detectability in night vision color fusion images is proposed.On the assumption that target detectability could be modeled as the perceptual color variation between the target and its optimal sensitive background region,we propose an objective target detectability metric in CIELAB color space defined by four color information features:target luminance,region perceptual luminance variation in human vision system,region hue difference,and region chroma difference.Experimental results show that this proposed metric is perceptually meaningful because it corresponds well with subjective evaluation.     

Lightness and chroma enhancement for food images considering Helmholtz–Kohlrausch effect

The color appearance of a food image is very important for making it look delicious. Many food images acquired in low illumination environments do not give delicious impressions because of the deterioration of their color appearance. We propose an image enhancement method to improve the color appearance of a food image acquired in a low illumination environment. In the proposed method, the lightness of each pixel is first enhanced within a color gamut on an equal hue plane in the CIELAB color space. The boundary of the color gamut is given by a lookup table calculated in advance. Then, when the hue of the pixel is attributed to foods, the chroma is enhanced within the color gamut. In this case, we consider Helmholtz–Kohlrausch (H-K) effect, which indicates the relation of the hue, chroma, and lightness in human visual perception. According to H-K effect, the perceived lightness increases as the chroma is enhanced. Therefore, the perceived lightness is preserved after the chroma enhancement, so that the food image is not too enhanced. To verify the effectiveness of the proposed method, experiments are conducted using several food images.     

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。     

CIELUV色差计算公式的实验修正

通过在彩色显示器上所做的主观色差评价实验获得了对ＣＩＥＬＵＶ颜色空间差公式的线性校正，利用校正后的色差公式计算的结果与视觉的主观色差评价十分吻合。     

彩色编码投影光栅三维轮廓术中分色问题的研究

针对彩色编码投影栅三维轮廊术所需的分色技术要求,根据光度学的原理,提出了一种由RGB格式到HIS格式的变换关系,同时给出了逆变换关系式,亮度I定义为R,G,B三个分量的平均值,白度S定义为R,G,B三个分量中最小的分量除以亮度值。用R．G．B三个分量中的最小值去减另外两个分量,得到该像素所对应的光谱色,然后由这两个分量的比值来确定色度H。在HIS格式中将亮度与颜色信息分离开,在进行分色处理时可以不受亮度变化的影响,通过设定固定的阈值,可以将红,绿,蓝,青,品,黄几种颜色有效地区分开来。