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什么是色彩准确度?如何测量测色彩准确度?
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    • 2024-05-07
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精准捕捉和再现外部世界的色彩对于无差错的图像分析至关重要。色彩准确度高的摄像机可以在监控和医疗诊断摄像机等不同的领域生成逼真的图像。本文全面介绍了色彩准确度、色彩准确度的测量方法以及影响色彩准确度的参数。

照相机的色彩准确度是指它能在多大程度上准确再现真实世界的色彩。换句话说,它衡量的是设备显示或捕捉的色彩与预期的色彩或参考色彩的匹配程度。照相机需要具有极高的色彩准确度,才能生成真实、一致的真实世界图像。色彩准确度的表现对于识别和区分物体或人物、产品检验、色彩匹配程度和无缝质量控制至关重要。色彩准确度通常通过标准化的色彩图卡或者目标来评估。色彩准确度使用Delta E( ΔE)值来衡量,它量化了显示色彩与参考色彩之间的差异。Delta E值越低,表示色彩准确度越高。只有将白平衡和饱和度保持在最佳水平,才能实现色彩准确性。色域、传感器特性、镜头质量、校准等也是影响色彩准确度的因素。接下来,我们将探讨决定色彩准确度的因素以及如何提高色彩准确度。

什么是白平衡?它如何影响色彩准确度?

白平衡是一种相机设置,用于确定照片的真实色彩。并以此为基准测量所有其他颜色。在所有照明条件下,白色都不可能呈现“白色”,因此正确设置白平衡可以纠正这种异常现象。实现白平衡(WB)需要去除不真实的偏色,这样,在人看来是白色的物体在照片中也会呈现白色。正确的相机白平衡必须考虑光源的色温,简单来说,就是白光的相对冷暖程度。让我们来了解一下色温。

什么是色温?

色温是指光的特征颜色,通常以Kelvins (K)为单位进行测量。它是一种描述光源是否呈现暖色或冷色的方法。冷光和暖光的区别如下:

暖光(低 Kelvins): 色温较低的光,如日出的暖光或白炽灯灯泡发出的光,看起来更偏红或偏黄;

冷光(高 Kelvins): 色温较高的光,如阴天或荧光灯发出的光线,色调偏蓝或偏冷;

了解色温对于成像设备中实现准确、吸引人的色彩再现至关重要。相机上的白平衡设置可以根据不同照明条件下的不同色温进行设置。例如,在室内只用白炽灯进行拍摄时,将白平衡设置为较低的Kelvin值(较暖),可以帮助中和这种灯光下经常出现的橙色色调。

什么是饱和度?它与色彩准确度有何关联?

饱和度是指图像中色彩的强度或者鲜艳程度。高饱和度的色彩显得鲜艳,而白色不饱和的色彩则显得灰暗。降低照片的饱和度会产生暗淡或灰暗的效果,而提高白色的饱和度则会增加场景的鲜艳感。重要的事不要让照片的饱和度过高,因为有时会产生不自然的色彩溢出效果,如下图所示。

image.png

图1:理想

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图2:过饱和

在监控或医疗成像等应用中,准确的色彩表现对决策至关重要,保持适当的饱和度有助于准确传单视觉信息,而不会带来不必要的色彩失真。饱和度控制得当,有助于提高色彩准确度。它代表了真实世界中的色彩的丰富和鲜艳。然而,过高的饱和度会导致人为和不真实的色彩表现,影响整体准确性。请记住,虽然准确的色彩还原是首要目标,但考虑成像的预期美感或目的也很重要。以下是影响色彩准确度的其他因素:

色域:成像系统的色域是指它能再现的色彩范围。色域越宽,就能更准确地呈现更广泛的色彩范围;

色彩空间和色彩配置文件:色彩空间定义了可表示的色彩范围,而色彩配置文件则说明了如何在给定的色彩空间内解释和显示色彩。了解并遵守行业标准的色彩空间和配置文件可确保不同设备和应用程序之间的一致性和兼容性。

传感器特性:对于照相机而言,图像传感器的特性对色彩准确性起着至关重要的作用。传感器的光谱灵敏度和噪点水平会影响其在不同的光照条件下捕捉和再现色彩的能力;

镜头质量:相机镜头的质量会影响光线的传输,并可能会产生光学象差。高质量的镜头可以最大限度地减少失真,确保光线正确的聚焦到图像传感器上,从而保持色彩的准确性;

照明条件:拍摄或显示图像时的照明条件对色彩准确度有很大影响。不同的光源有不同的色温,光线的变化会产生偏色;

校准和剖析:有必要定期校准成像设备,以确保长期保持一致的色彩准确性,在校准过程中,我们使用一套标准的色卡会显示设备上的色彩进行测量和调整;

图像处理算法:用于图像处理(包括色彩校正和增强)的算法会影响色彩准确性。必须仔细考虑这些算法及其参数,以避免引入伪影或失真。

显示技术:对于显示设备,所使用的技术(如 LCD、OLED、LED)会影响色彩准确性。每种技术都有自己的特点,如对比度和色彩均匀性,这些都会影响色彩的显示效果。

如何测量色彩准确度?

以下是描述颜色误差的参数:

1. ΔE(总色差)用于测量拍摄的颜色与参考颜色之间的偏差程度。ΔE越小,表示色彩准确度越高。ΔE的计算公式为CIEDE2000(CIE Delta 2000)或CIELAB(CIE 1976Lab*)。 CIEDE2000和CIE1976 是计算色差的常用公式,考虑了亮度、色度和色调之间的差异。如果ΔE值为0,则表示颜色完全匹配。

2.ΔC(色差)它是通过消除亮度来测量捕捉到的颜色与其他参考色之间的差异程度。ΔC的计算方法是消除亮度分量,只考虑捕捉到的颜色与参考色之间的色度差异。ΔC 通常使用色度坐标的差异来计算,如 Δa*、Δb*、Δu'v'等。

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图3:CIE实验室色彩空间图。

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