一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，步骤是：在集合S中任意找出四个不共面的点构成四面体；初始化当前凸包的点集C；任取其余各点的一个随机排列，对冲突列表图G初始化；取一个未访问的点pr，并将其插入点集C中；求出点Pr的冲突集合的边界即为地平线；然后把地平线里的每一条边加入该有序表L；对于每一条边e∈L，生成新的三角面f′，如果f′和边e的邻接面f″在同一个平面就把两个面合并，则转末步骤；如果f′和邻接面f″不共面，把面f1和面f2各自的冲突集合求并得到P(e)；对每一个P'∈P(e)都检查f′与P'的冲突关系，可见则加入到图G；删除图G中的相关内容，返回点集C。本发明专利技术的方法步骤简练，结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法
本专利技术属于彩色设备的三维色域处理
，涉及一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法。
技术介绍
在色域映射执行前，需要根据设备色域的统计特征确定出设备色域的边界，而色域边界描述的准确性直接影响颜色复制的准确性，因此必须采用能够准确描述色域边界的方法。目前，关于色域提取的方法大致分为两类，即解析法和离散法。解析法相对经典的算法有两种：基于Neugebauer方程的色域解析模型和变形六面体逼近算法：即采用解析法将设备色域作为六个曲面组成的封闭立体处理，并用Zernike多项式来表示这些边界曲面；一种TVHOP双变量高阶多项式解析模型；一种小样本测量和B样条插值相结合的色域提取算法。但是，解析法所得到的色域边界不仅受到模型的精度影响，实际上还受到承印物、油墨、机械稳定性等许多因素影响，而且不同设备色呈色模型存在差异，很难找到一种统一的模型，所以这类算法的扩展性不强，特别是对于色域本身不规则的设备。离散法是目前普遍使用的方法，包括分区最大化算法和凸壳算法。离散法中最具代表的是凸壳类算法。然而实际的设备色域边界不完全满足凸壳特性，因此RajaBala.利用“充放气”算法对凸壳算法进行改进，该方法可以达到比较理想的精度，但存在的明显问题是“充放气”处理时使用的三个参数是不固定的，因此，参数优化的工作量就很大。Cholewo对RajaBala.算法进行了验证，指出“充气”过度或者不足都会降低模型精度。其将alpha-shape算法引入到色域计算过程，但其参数确定过程相当复杂。凸壳类算法虽然在描述CIELAB空间中三维色域外观方面得到广泛应用，但是由于色域映射基本是在二维色域中进行的，提取三维边界时的离散样本点在空间分布及数量上无法提前控制，因此计算二维边界相对复杂。为便于分析和计算，J.Morovic提出分区最大化算法(segmentmaximaGBD，SMGBD)对边界点进行位置规范。另外，考虑到视觉上色域边界分区的不均匀性，Bakke等提出一种改进算法。除此之外，Stone等提出通过连接设备颜色空间的极值点建立多个色域平面来表示色域；Bolte对Stone模型进行改进，该算法存在的一个问题是，部分三角面顶点在设备空间中的顺序与在色度空间中不一致，甚至出现部分内部点在三角面之外的状况；另外，Giesen等使用离散流数据来计算图像色域，通过分析其结构信息判断哪些网格点位于色域边界上。由此得到，离散法是采用位于色域边界上一些离散点的集合来确定色域。这类算法不受设备类型所限，一般测量数据越多，获得的色域描述越精确，但耗时随之增多，且算法都基于离散点计算，中间数据点要通过线性插值获得。分区最大化算法凭借其操作简单且易于理解的特点，被广泛适用。但由于其利用相邻边界点插值构造新的边界点，在一定程度降低了色域的精确度。如果采取高精度的插值方法，此方法将适用于对精确度要求高且运行时间短的需求。凸壳算法得到的色域边界点来源于样本点，相比精度高些。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，解决了现有技术中存在的扩展性不强，或者计算量大、以及容易引入错误样本边界点，使得精度不够的问题。本专利技术采用的技术方案是，一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，按照以下步骤实施：步骤1、在集合S中任意找出四个不共面的点p1、p2、p3、p4，构成一个四面体；步骤2、定义当前凸包的点集C<--CH({p1、p2、p3、p4})，初始化点集C；步骤3、任取其余各点的一个随机排列，即点p5、p6、……、pn，并对冲突列表初始化，令q＝{(pt，f)|f为点集C上的小平面，t>4}，冲突列表简称图G；步骤4、按顺序取p5、p6、……、pn中一个未访问的点pr(r←5ton)，并将其插入点集C中；步骤5、如果点Pr的冲突集合Fconflict(Pr)非空，则从点集C中把Fconflict(Pr)的所有的面都删掉，求出点Pr的冲突集合的边界，即为地平线；初始化有序表L为空，然后把地平线里的每一条边加入该有序表L；步骤6、对于每一条边e∈L，生成从点Pr到e的新的三角面f′，如果f′和边e的邻接面f″在同一个平面，就把两个面合并起来，且冲突列表和邻接面f″一致，则转步骤8；步骤7、如果f′和邻接面f″不共面，定义未加入点Pr之前的凸包的e的两个邻接的面分别为面f1和面f2，把面f1和面f2各自的冲突集合Pconflict(f1)和Pconflict(f2)求并，形成f′的备选冲突集合P(e)＝Pconflict(f1)∪Pconflict(f2)；P'表示相对于f′的点集中的任意一点，对每一个P'∈P(e)，都检查f′与P'的冲突关系，即为可见性，如果可见则把(P'，f)加入到图G＝G∪(P'，f)；步骤8、删除图G中的如下内容：1)删除Fconflict(Pr)中所有的平面相对应的结点；2)删除代表点Pr的结点，因为Pr己经在凸包上了；3)删除点Pr和Fconflict(Pr)之间的所有连线；计算结束，返回点集C，即本方法计算得到的点集和面集信息，再确定彩色设备的色域。本专利技术的有益效果是，用于对计算扫描仪、显示器、打印机等彩色设备的显色性能进行评价；同时，在彩色复制过程中，计算彩色图像的色域范围，用于色域映射过程中，显著提高了彩色复制精度。附图说明图1是本专利技术方法涉及到的冲突图的工作原理；图2是CRT显示器色域样本点在三维空间中的分布图；图3是CRT显示器色域样本点在三维空间中“充气”处理后的分布图；图4是本专利技术方法计算得到的凸壳效果图；图5是本专利技术方法计算得到的“放气”处理后的色域边界点分布图(Delaunay三角化)；图6是现有的分区最大化算法计算得到的边界点分布图；图7是现有的分区最大化算法计算得到的Delaunay三角化后的效果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图1，是本专利技术方法涉及的冲突图，具体来说就是：对于当前凸包CH(Pr)的每一张小的平面f，都要维护一个集合这个子集是由与平面f可见的那些点组成的。反过来，对于每一个点pt(t>r)，也要维护一个集合Fconflict(pt)，这个集合是由CH(Pr)中所有与点pt可见的小平面组成。点p∈Pconflict(f)与平面f发生冲突，这是因为，点p和平面f不可能在凸包中“和平”相处，即一旦有一个点p∈Pconflict(f)加入到凸包中，平面f就必须被删除。因此将Pconflict(f)和Fconflict(pt)称作冲突列表(conflictlist)以下称为图G。本专利技术基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，按照以下步骤实施：假定本方法的三维凸包算法的伪代码如下：算法名称：3D_Incremental_Convex；输入：三维空间n个点P的集合S；输出：三维凸包的点集CH(S)，步骤1、在集合S中任意找出四个不共面的点p1、p2、p3、p4，构成一个四面体；步骤2、定义当前凸包的点集C<--CH({p1、p2、p3、p4})，初始化点集C；步骤3、任取其余各点的一个随机排列，即点p5、p6、……、pn，并对冲突列表(即图G)初始化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，其特点在于，按照以下步骤实施：步骤1、在集合S中任意找出四个不共面的点p1、p2、p3、p4，构成一个四面体；步骤2、定义当前凸包的点集C<‑‑CH({p1、p2、p3、p4})，初始化点集C；步骤3、任取其余各点的一个随机排列，即点p5、p6、……、pn，并对冲突列表初始化，令q＝{(pt，f)|f为点集C上的小平面，t>4}，冲突列表简称图G；步骤4、按顺序取p5、p6、……、pn中一个未访问的点pr(r←5to n)，并将其插入点集C中；步骤5、如果点Pr的冲突集合Fconflict(Pr)非空，则从点集C中把Fconflict(Pr)的所有的面都删掉，求出点Pr的冲突集合的边界，即为地平线；初始化有序表L为空，然后把地平线里的每一条边加入该有序表L；步骤6、对于每一条边e∈L，生成从点Pr到e的新的三角面f′，如果f′和边e的邻接面f″在同一个平面，就把两个面合并起来，且冲突列表和邻接面f″一致，则转步骤8；步骤7、如果f′和邻接面f″不共面，定义未加入点Pr之前的凸包的e的两个邻接的面分别为面f1和面f2，把面f1和面f2各自的冲突集合Pconflict(f1)和Pconflict(f2)求并，形成f′的备选冲突集合P(e)＝Pconflict(f1)∪Pconflict(f2)；P'表示相对于f′的点集中的任意一点，对每一个P'∈P(e)，都检查f′与P'的冲突关系，即为可见性，如果可见则把(P'，f)加入到图G＝G∪(P'，f)；步骤8、删除图G中的如下内容：1)删除Fconflict(Pr)中所有的平面相对应的结点；2)删除代表点Pr的结点，因为Pr己经在凸包上了；3)删除点Pr和Fconflict(Pr)之间的所有连线；计算结束，返回点集C，即本方法计算得到的点集和面集信息，再确定彩色设备的色域。...

【技术特征摘要】
1.一种基于三维增量凸壳法的彩色设备色域确定方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、在集合S中任意找出四个不共面的点p1、p2、p3、p4，构成一个四面体；步骤2、定义当前凸包的点集C<--CH({p1、p2、p3、p4})，初始化点集C；步骤3、任取其余各点的一个随机排列，即点p5、p6、……、pn，并对冲突列表初始化，令q＝{(pt，f)|f为点集C上的小平面，t>4}，冲突列表简称图G，具体过程是：对于当前凸包CH(Pr)的每一张小的平面f，都要维护第一个子集该第一个子集是由与平面f可见的那些点组成的；反过来，对于每一个点pt(t>r)，也要维护第二个子集Fconflict(pt)，该第二个子集是由CH(Pr)中所有与点pt可见的小平面组成；点p∈Pconflict(f)与平面f发生冲突，这是因为，点p和平面f不可能在凸包中“和平”相处，即一旦有一个点p∈Pconflict(f)加入到凸包中，平面f就必须被删除，因此将Pconflict(f)和Fconflict(pt)称作冲突列表；步骤4、按顺序取p5、p6、……、pn中一个未访问的点pr(r←5ton)，并将其插入点集C中；步骤5、如果点Pr的冲突集...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙帮勇，李文莉，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61