Введение к работе
?'"
Актуальность темы. Решение широкого круга задач в различных областях науки и техники требует разработки методов и систем, предназначенных для качественной передачи цветных изображения, а также для измерения цветовых параметров фрагментов таких изображений. Особое значение усовершенствование этих методов приобретает в последние годы в связи с созданием систем телевидения повышенного качества и высокой четкости. В большинстве опубликованных работ для повышения качества цветопередачи предлагается использовать линейную обработку цветоделенных сигналов с целью достижения минимальных ошибок для некоторого множества испытательных цветов.Однако при этом не учитывают специфики искажений так называемых метамерных цветов, имеющих при одинаковых координатах цвета различное спектральное распределение энергии. В связи с этим возникают трудности прогнозирования ошибок цветопередачи для цветов, нб включенных в состав испытательного набора и их мет.амеров. Возникают сложности и при сравнении качественных показателей различных цветных телевизионных датчиков, поскольку оценка их характеристик производится зачастую по различным наборам испытательных цветов и с применением различных методик расчета цветокорректирующих устройств. Кроме того, несмотря на имеющиеся рекомендации по выбору количества и расположения на диаграмме цветности испытательных цветов, такой подход обладает рядом недостатков.
В связи.с этим разработка более эффективных методов оценки цветовых искажений, вносимых цветным телевизионным датчиком, а также разработка и исследование устрояств цветовой коррекции для телевизионных систем представляется актуальной задачей.
Цель работы. Основной целью работы является разработка и анализ новых эффективных методов оценки цветовых искажений в телевизионых системах, исследование путей оптимизации устройств цветовой коррекции, а также разработка и исследование систем анализа цветовых характеристик телевизионного изображения.
Задачи исследования.
1. Исследование искажений цветопередачи метанерных цветов и решение вопроса о необходииости учета различия в их передаче при проектировании цветных телевизионных датчиков и устройств цвето-
воя коррекции.
-
Разработка методов опенки качественных показателей датчиков цветного телевидения, не связанных с ^ыбором определенноя гругщы испытательных цветов, определение предельного качества цветопередачи, которое может быть достигнуто при данных Физических характеристиках цветного телевизионного датчика.
-
Разработка и исследование инвариантных по отношению к выбору испытательных цветов методов синтеза устройств цветовой коррекции для датчиков цветного телевидения.
-
Разработка и усовершенствование методов и устройств измерения цветовых параметров изображений, отличающихся удобством работы и наглядностью отображения результатов, возможностью интерактивного взаимодействия с операторои при анализе изобраясений со сложной цветовой структурой.
-
Техническая реализация и экспериментальное исследование параметров разработанных устройств измерения цветовых параметров кзо«рэжений.
Методы исследования. Для решения указанных
задач в диссертационной работе использовались методы математичес
кого и Функционального анализа, линейной алгебры, теории вероят
ностей, оптимизации радиоэлектронных устройств, вычислительные
истоды, методь. программирования на алгоритмических языках, методь
моделирования на ЭВМ.
'Новые научные результаты. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
-
Исследован:.! цветовые искажения, возникающге в процесс* передачи метамерных цветов. Для анализа искажений предложено использовать метод гиніеза набора метаиерных спектральных функцш отражения предопределенной формы. Результаты проведенного анализ, показали, что различия в искажениях кегамерных центов оказываю заиотное влияние при оценках качества цветопередачи телевигиопны ^ истец и проектировании устройств цветовой коррекции.
-
Предложена использовать мат*натичоску:о модель реальнії сцэктральных характеристик отражена.- б видг ограниченного триго ни.чотричкского ряда Фурю. В раиг.йх ^той подели определено пред
гавлеїчіе котаиерлкх спектрелы:п>: характеристик отражения в прос .otr.CEe ^ .Лічених спектральных і'У]іі:ціій так імїкг.аеньїх " «рньїї ,::»' .М'?рср і!оі,уч.ціі К'і'ііФГИии*'іггм ра"ли.к<:;>иіл г-к'ЛЬ'П'оГо начог
"черных" метамеров по тригонометрическому ряду Фурье. Разработана методика синтеза метамерных спектральных характеристик отражения, необходимых для исследований качества цветопередачи телевизионных систем.
-
Разработан метод и получено выражение для расчета значений элементов линейного матричного цветокорректирующего устройства, обеспечивающего наилучшее пр среднеквадратичному критерию ошибки приближение результируюдих спектральных характеристик чувствительности цветоделенных каналов телевизионного датчика к функциям смешения требуемой колориметрической системы. Получено выражение для оценки верхней границы ошибок цветопередачи, получаемых при использовании рассчитанной матрицы цветокоррекции. Это значение верхней границы ошибок объективно характеризует качество цветоделения, реализуемое телевизионной камерой.
-
Разработан и исследован метод тестовой настройки, позволяющий определить значения элементов матричного цветокорректора по значениям цветоделенных сигналов от цветового теста. Тест содержит, три участка со спектральными характеристиками -отражения, соответствующими форме требуемых функций смешения.
-
Разработан метод статистического синтеза цветокорректиру-ющих устройств, применение которого позволяет достигать минимальной ошибки цветопередачи в среднем по множеству метамерных цветов. Получены расчетные соотношения для определения цветокор-ректирующей функции при известных параметрах статистического распределения цветовых стимулов с различными спектральными характеристиками.
6. Предложены новые методы «і устройства измерения цветовых
параметров телевизионных изображений. -
Практическая -ценность.
-
Разработанный в диссертации метод оценки цветовых искажений и предельно достижимого качества цветопередачи может быть использован для объективной характеристики качества цветоделения, реализуемого цветной телевизионной.камерой.
-
Результаты моделирования метамерных спектральных характеристик отражения в доведены до удобных для инженерных расчетов аналитических выражений и графиков. Они ногут быть использованы для синтеза метамерных спектральных характеристик отражения» необходимых для исследований рассеяния метамерных цветов при пере-
-4^-
токоррехции может быть использован для выбора значений элементов патричного цветокорректора. Метод не требует применения сложных алгоритмов численой минимизации.
-
Разработанный метод тестовой настройки цветокорректора телевизионной камеры позволяет изготавливать цветовой тест с уменьшенным по сравнению с известными количеством испытательных цветов при сохранении высокого качества настройки . цветокорректи-рующего устройства.
-
Предложенные методы реализованы в телевиэионно-вычисли-телькой системе для проведения цветовых измерения, отличающейся удобством работы и наглядностью отображения результатов, возможностью интерактивного взаимодействия с оператором при анализе изображений со сложной цветовой структурой.
Аппробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной конференции "Автоматизированные системы обработки изображений (АСОИЗ-86)" (г. Львов, 1986 г.); Межреспубликанской научно-технической конференции "Телевизионные методы и средства в науке и технике" <г. Ужгород, 1989 г.); Межреспубликанской науч-но-техничесской конференции "Обработка растровых изображений в автоматических системах" (г. Тула, 1991 г.); а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ имени В.К.Ульянова(Ленина) 1985-1991 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликована восемь печатных работ, в том числе одно авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Діссертацион-. пая работа состоит из введения, чзтырех глав, заключения, списка литературы, включающего 150 наименований, приложения. Основная часть работы изложена на 129 страницах машинописного текста. Работа содержит 12 таблиц, 29 рисунков.
