CN103931169B - 一种通用的色域映射及色彩管理方法 - Google Patents

Abstract

通用的色域映射及色彩管理方法，包括采用结构相同的标定色靶，采用统一的原理和方法进行颜色空间的坐标变换和设备之间的色域映射；设置通道基色量参数并使通道基色量、基准基色量和驱动参数之间形成可逆的幂函数关系；创建生成纯净灰色梯尺的方法，并以此生成灰核参数、灰色平衡幂函数；对图像的灰阶进行伽玛校正；创建了刘氏D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间；创建能够同时完成色域映射、伽玛校正并能够用快速解析算法实施的颜色空间映射方法；创建把刘氏色域映射方程得到的基色量数值精确转换到驱动输入数值的方法。该方法排除了红移干扰、合成和分解颜色时三基色能够保持自身独立性和通道独立性、优先复制灰色成分、按照亮度独立原则传送亮度和色度信息，具有良好的通用性。

Description

一种通用的色域映射及色彩管理方法

一、技术领域

本发明是跨媒体传送图像信息和按感知意图精确重现彩色图像的一种实用的、全新的技术，主要应用对象是图像输入设备(例如数字照相机、家用数码摄像机、扫描仪、电视摄像机、PHOTOCD)、图像显示设备(例如CRT、PDP、LCD、LED显示器)和图像输出设备(例如彩色打印机、多色胶印机、远程图像传送、图像移动通讯、网络图像交换等)和用它们构成的彩色管理***、计算机图像***、多媒体电视***、图像发送和接受***等的设计制造领域，它为前述各类实用***的软件生产和硬件制造提供了一种通用的完全创新的技术支持途径。

二、背景技术

在已有的色彩管理***中，例行地的选择CIE LAB(CIECAM02)作为PCS(特性文件连接空间)，然而，CIE LAB和CIECAM02等表示颜色的***仍然存在不可忽视的误差；而CMM(色彩管理模块)在将CIE XYZ转换成RGB或CMYK颜色空间的数据时，由于设备和媒体对X值、Y值和Z值的衰减并不一致，使得CIE XYZ与RGB或CMYK之间成为复杂的非线性关系，但是到目前为止解决这种非线性关系的方法是不统一、不精确的，其症结在于没有解决三基色配色时自身属性的独立性、通道的独立性、灰色成分的独立性，更没有考虑到基色的红移特性等技术问题，影响所及，人们不得不采用查找表方法解决实际遇到的困难，查找表方法不仅繁琐，而且转换结果缺乏唯一性；在彩色图像的再现意图方面，由于缺乏通用的色域映射方法，实现跨媒体色域映射是困难的，直到现在也没有真正达到“所见即所得”的目标。在这样的技术背景之下，本发明另辟蹊径，建立了一种通用的跨媒体的色域映射方法，它使得整个色彩管理***的主要环节能够采用统一的原理、统一的方法和统一的数学描述模型，在具体运用这些原理和方法解决实际问题时，把提高色域映***确性的措施放在建立特性化文件阶段，使得预测色彩的准确性得到保证，在实时工作时，则采用新的色域映射方法和不高于二次方的解析计算方法，这使得色域映射的精确性和生产效率同时得到兼顾；这种方法是透明的，过程是规律的，结果是唯一的，增加了企业参与的机会和充分发挥相关设备潜能的可能性。

对检索有用的背景技术：

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三、发明内容

本发明之所以能够把一个具有创新特点的、方法统一的色域映射***建立起来，就在于解决了如下关键性的问题：

(1)在用三基色复制色彩的整个流程中，始终保持基色属性的不变性是最为根本的问题，然而已有的Marry-Davis公式、Yule-Nielson公式、GOG色度预测模型等准确度都是不够的；

(2)在颜色合成空间内三基色在满足自身色相属性不变性的同时，每种基色在每个通道内还必须保持空间的独立性，但是已有的颜色转换方法和数学模型，例如Neugebauer方程和常用的色空间矩阵转换方程等都不能真正满足这样的要求；

(3)彩色图像复制应当优先确保灰色阶调复制是正确的，这涉及到灰色平衡、灰色平衡曲线设置、视觉适应和对媒体衰减效应的伽玛校正问题，但是已有的技术存在灰色和彩色复制互相牵制的缺陷，不能做到灰色阶调的优先独立复制，在色域的某个区域会产生明显的色彩复制误差；

(4)作为PCS特性文件连接空间应当是精确的，但是已有的特性文件连接空间并不是完全均匀的，本发明用新创的D_lx_ly_l特性文件连接空间解决了色域映射和颜色传送的准确性的问题；

(5)由于已有的技术不能解决转换模型的复杂度和算法效率之间的矛盾，因而不得不采用查找表方法解决问题，但是查找表方法难以做到图像映射的唯一性和色域映射的连贯性；随着时间的推移，当设备老化、特性偏移的时候，用户难以主动采取纠正措施；

(6)面对跨媒体色彩输入设备、输出设备的多样性，已有的色域映射方法缺乏统一的处理原则和方法，这使色域映射技术本身在原理方面就存在产生随机误差和***误差的因素。

本发明在逐一解决上述关键难点的基础上创立的一种全新的色彩映射技术，最终使被映射的颜色保持原有的色相、原有的色度坐标和按照感知意图映射的亮度。由于涉及到较多的非传统的新东西，为了降低理解的难度，下面首先逐项列出映射***中各类设备共用的基本方法和实现这些方法的数学模型，而后把这些基础性发明串联起来构成一个完整的色彩映射***。

声明：本说明书中出现的数学模型采用统一的命名和标示符号，为了避免不必要的重复解释，只在该数学符号首次出现的时候注明含义，敬请读者注意。

1.一种为输入、显示和输出设备所通用的、驱动数值也对应相等的色靶结构

用途和目的：本步骤主要解决***各类设备的统一标定问题。为标定输入设备、显示设备和输出设备生成一种具有共性的互相联通的色靶结构，在不同设备之间用色相上具有对应关系、驱动数值相同的颜色样本进行标定，其目的是让彩色管理***中的各类设备有一个统一的输入标准，获得连续性和继承性良好的映射效果^(15)(16(18)。

色靶的结构和生成步骤：

给定基础输入数据：在为输入设备、显示设备和打印输出设备建立特性化文件时，用来实际测量颜色样本的三刺激值，色靶上的颜色样本包括：

(1)单色的三基色梯尺：从最小值0到最大值20之间把驱动数值设定为21级，即让梯级数i＝21，对于显示器来说，就是让三基色[r，g，b]的21个驱动数据d_ri、d_gi、d_bi都是：0.00，12.75，25.50，38.25，51.00，63.75，76.50，89.25，102.00，114.75，127.50，140.25，153.00，165.75，178.50，191.25，204.00，216.75，229.50，242.25，255.00，在显示器上逐个显示驱动数值生成的颜色并进行实测；对于数码照相机和电视摄像机之类的标定色靶来说，按照与此同样的数据制作成相纸色靶；对于打印机和扫描仪色靶来说，就是让三基色[c，m，y]的21个驱动数据d_ci、d_mi、d_yi是：0％＝0.00/255，5％＝12.75/255，10％＝25.50/255，15％＝38.25/255，20％＝51.00/255，25％＝63.75/255，30％＝76.50/255，35％＝89.25/255，40％＝102.00/255，45％＝114.75/255，50％＝127.50/255，55％＝140.25/255，60％＝153.00/255，65％＝165.75/255，70％＝178.50/255，75％＝191.25/255，80％＝204.00/255，85％＝216.75/255，90％＝229.50/255，95％＝242.25/255，100％＝255/255；

对于打印机色靶来说，还应加上一条21级的单色黑墨梯尺，其驱动变量用d_ki表示；

(2)二次颜色样本：对于显示器来说，它们是用(d_r255+d_g255)、(d_r255+d_b255)、(d_g255+d_b255)三对驱动数值显示的三个二次色；对于打印机和扫描仪来说，它们是用(d_c100％+d_m100％)、(d_m100％+d_y100％)、(d_c100％+d_y100％)合成的三个二次色；对CMYK四色打印来说还需要增加(d_c100％+d_k100％)、(d_m100％+d_k100％)、(d_y100％+d_k100％)合成的三个二次色；

(3)三次颜色样本：对于显示器来说，它们是用具有相同(d_ri+d_gi+d_bi)驱动数值、从0到255顺序显示的基于加色法的灰色样本序列；对于打印机或扫描仪来说，它们是用具有相同驱动数值(d_ci+d_mi+d_yi)、从0到100％顺序显示的灰色样本序列，虽然打印机和扫描仪色靶的结构设计是一样的，但制作扫描色靶和打印机色靶的材质和样本颜色的三刺激值并不对应相等，在利用色靶建立特性文件时，还必须分别实测样本色的三刺激值，扫描仪的标定色靶可以用相纸模拟制作；对CMYK四色打印来说还需要增加(d_c100％+d_m100％+d_k100％)、(d_m100％+d_y100％+d_k100％)、(d_c100％+d_y100％+d_k100％)合成的三个三次色及一个用(d_c100％+d_m100％+d_y100％+d_k100％)生成的叠印色；请注意：字符d是表示梯尺驱动变量的参数，因为习惯上用CMYK表示打印设备的输入数值，用RGB表示显示和扫描类设备的驱动数值，所以我们在此约定d_ci、d_mi、d_yi、d_ki、d_ri、d_gi、d_bi分别和C、M、Y、K、R、G、B等效，前者表示变量，后者表示具体数据。

对于扫描仪来说，不仅需要用分光光度计实测样本色的CIEXYZ数值，而且还需要借助软件获取每个样本色的足够像素的RGB平均值，目的是为计算扫描色的CIEXYZ数值做好准备。

2.为输入设备、显示设备和输出设备所通用的一种保持基色通道独立性的方法

目的：在本发明的色域映射方法中这是一个关键步骤，这种方法能够保证参与配色的每种基色成分保持恒定的色相。保持基色的通道独立性是精确合成颜色和实施色域映射的基础，已有的技术，例如Marry-Davis公式、Yule-Nielson公式和Gain-Offset-Gamma公式都不能确保基色以恒定的色相参加配色，例如在计算网点面积时用Marry-Davis公式和Yule-Nielson公式算出的网点面积数值实际是在几何扩大和光学扩大之间游走的模糊量，本方法的目标在于改变这种状况^(1)(2)(3)(6)。

方法：当驱动数值在0-255变化时，让生成的各个基色量都和单位基色量保持一致的色相，如果用数学方法描述这种方法，那么本发明是利用创建的刘氏基色嵌位方程及其衍生的刘氏基色量公式对被媒体干扰的基色的色相、彩度和亮度进行嵌位，从而使基色的色相具有独立性。

保持基色通道独立性的三个步骤：首先以减色基色嵌位方程及其基准基色量公式为例进行解说。

第一步，在基色色靶上用分光光度计实测打印样本色的三刺激值，设实测值为XYZ，同时也测得白点的三刺激值X_w、Y_w、Z_w和基色实地的三刺激值X_s、Y_s、Z_s，在此我们规定基色实地的三刺激值X_s、Y_s、Z_s是该基色的单位基色量，然后用如下所示的刘氏基色嵌位方程表示该样本色的嵌位基色量a_t、嵌位亮度Y_t和色貌保持系数λ等三个变量之间的关系⁽¹⁹⁾：

这个格式的嵌位方程对打印机色靶、扫描仪色靶、常白型显示器的色靶都适用，在不同的场合可以分别称为打印机基色嵌位方程、扫描仪基色嵌位方程和常白型显示器基色嵌位方程。

第二步，求解上面的刘氏基色嵌位方程，可以得到该样本色的嵌位亮度Y_t，Y_t的解析表达式如下所示，根据下式可以计算出样本色的嵌位亮度Y_t的数值：

第三步，将上面算得的嵌位亮度Y_t的数值代入刘氏基准基色量公式，算出样本色的基准基色量a，刘氏基准基色量公式如右所示：

由上面的公式可以看出，设单位基色量的数值为1，那么基色量(在印刷工业中俗称网点面积)是分布在0～1的数。在不同场合应用上面所述的刘氏基色嵌位方程和刘氏基准基色量公式时，应辨别清楚公式中参数的具体含义，例如，对于打印机和显示器来说，基色量a代表的分别是青c、品红m、黄y基色的基色量，对于显示器来说代表的分别是红r、绿g、蓝b基色的基色量，即：

c、m、y就是在印刷工业中所称的网点面积；如果是对常白型LCD、LED显示器进行标定计算，基准基色量a代表的则是红r、绿g、蓝b等基准基色量，电视机显示器所用的常黑型基色嵌位方程和基色量公式的格式参见我们的国际申请号为PCT/2011/000327的专利说明书⁽¹⁹⁾。

在为扫描仪建立特性文件时，不仅需要在扫描色靶上实际测量出三基色梯尺的三刺激值[X_i，Y_i，Z_i]，而且还需要用软件的数据采集模块读取梯尺上的样本颜色的扫描三刺激值[R_i，G_i，B_i]，因为[X_i，Y_i，Z_i]和[R_i，G_i，B_i]是在不同的颜色空间内对同一样本色的描述，所以只需把刘氏嵌位方程稍加改动，即把其中的字符X、Y、Z改写成R、B、G就可以了，改写后的方程具有如下所示的格式：

显然这是一种扫描仪特有的情况，为了便于区分，本发明把它称为RGB扫描嵌位方程，而把前者称为XYZ扫描嵌位方程，在对扫描样本色进行RGB-CMY色空间转换时，要使用这个方程。通过RGB扫描嵌位方程可以计算出样本色的嵌位亮度G_t和基准基色量a，计算公式如下：

本项发明所带来的利益：由基色嵌位方程算出的嵌位亮度Y_t排除了‘红移’现象所带来的干扰，这种干扰对于计算基色量的正确性是有害的，但是用刘氏基色量公式确定的基色量a排除了这样的有害干扰，使得基准基色量a所表示的颜色和单位基色量保持一致的色相，同时该基色量所具有的三刺激值不再等于实测三刺激值X、Y、Z，而被修改成为X、Y_t、Z。在下面的内容中，基准基色量将作为配色或者三基色配色方程的独立参数使用，它为三基色配色方法走向规范化、***化、精确化提供了一种准确方法。

3.确保基色在配色空间的三个通道内具有独立性的方法及刘氏配色方程

方法：在已有的技术中，用Neugebauer方程实施三基色配色是的最典型方法⁽¹⁰⁾，但是这些方法在三通道中，基色参数的独立性很差，在通道间发生互相串扰，计算误差甚至超过10。从1937年至今，已提出过许多改良方案，但都达不到期望的精确度^{(11)(12)(13)(14)}。时下流行的以插值逼近算法为基础的查找表方法，只能算作模拟方法，不能获得确定性的、准确的色域映射结果。本发明为每个基色在每个配色通道设置‘通道基色量’参数，而‘通道基色量’进一步可以精确地表示为基准基色量参数的函数，与此同时，基色量参数和生成该基色的驱动参数之间又存在精确的、可逆的转换关系，以此为基础构建的配色方程可以保持三基色在配色空间内参加配色的独立性。

刘氏配色方程的种类：

1)基于减色法复制的刘氏减色配色方程：在本发明中，刘氏减色配色方程有两个用途：一是为刘氏四色配色方程的基色cmy建立灰平衡方程式，二是作为扫描仪的颜色预测方程使用，为了区别起见，在前一种情况下使用刘氏减色配色方程时可称为三色打印配色方程，在后一种情况下可称为扫描颜色预测方程，刘氏减色配色方程的格式如下：

在上面的方程中，左端的XYZ表示待匹配颜色的三刺激值，三刺激值X_wY_wZ_w、X_cY_cZ_c、X_mY_mZ_m、X_yY_yZ_y、X_rY_rZ_r、X_gY_gZ_g、X_bY_bZ_b、X_sY_sZ_s分别表示在色靶上实测8个实地色(白、青、品红、黄、红、绿、蓝、三基色合成黑点)的三刺激值；应当注意，如果涉及的是扫描仪问题，那么就要在扫描仪色靶上实测者8个实地色的三刺激值，如果涉及的是印刷机问题，那么就要在印刷机色靶上实测这8个实地色的三刺激值，请读者随时注意，下面不再重述同类问题；变量y_x、y_y、y_z、m_x、m_y、m_z、c_x、c_y、c_z分别表示黄、品红、青的通道基色量。通道基色量参数c_x、c_y、c_z是基准基色量c的函数，m_x、m_y、m_z是基准基色量m的函数，y_x、y_y、y_z是基准基色量y的函数，函数格式如下：

请注意：基色量参数c、m和y又进一步是驱动参数d_d、d_m、d_y的函数，即存在如下的函数关系：

对此三式求反解得：

2)刘氏四色配色方程：这种配色方程只是上述刘氏减色配色方程的扩展形式，对于打印机和印刷机来说，cmyk四色复制是标准复制方法，当k＝0或者当k为已知数时，四色配色方程退化成普通的刘氏减色预测方程，又返回到标准的三基色复制工艺。刘氏四色配色方程的格式如下：

变量y_x、y_y、y_z、m_x、m_y、m_z、c_x、c_y、c_z的含义和函数格式与刘氏减色配色方程完全相同，即有：

基色量参数c、m和y又进一步是驱动参数d_d、d_m、d_y的函数，即存在如下的函数关系：

对此三式求反解得：

方程中相关的色靶实测值也和三色打印配色方程中的一致，k_dd表示黑墨的灰成分取代量，假定黑墨的基准基色量用k表示，那么本发明让k_dd表示四色复制中的灰色成份取代量，后面将有详细的叙述。扩展式中虽然包含c、m、y、k四个参数，可是由于k_dd是在解方程之前预先给定的数值，所以四色配色方程实际上仍然是只有三个变量c、m、y的静定的三基色方程，在用它作标定计算时，可用迭代方法解这个方程。

3)基于加色法复制的刘氏常白型显示器配色方程(计算机用)：为了给常白型CRT、PDP、LCD、LED显示器建立特性文件，也就是说，为了获取常白型显示器灰色平衡幂函数式，就需要使用如下的基于加色法复制的常白型刘氏加色配色方程：

在上面的方程中：X、Y、Z表示待匹配颜色的三刺激值，X_wY_wZ_w、X_kY_kZ_k分别表示显示器白点和黑点的实测三刺激值；X_rY_rZ_r、X_gY_gZ_g、X_bY_bZ_b分别表示驱动数值d_r、d_g、d_b取最大值时红、绿、蓝基色的实测三刺激值；

X_c、Y_c、Z_c对应于G、B取最大值时，由(G+B)同时驱动所得到的青色的三刺激值；

X_m、Y_m、Z_m对应于R、B取最大值时，由(R+B)同时驱动所得到的品红色的三刺激值；

X_y、Y_y、Z_y对应于R、G取最大值时，由(R+G)同时驱动所得到的黄色的刺激值；

方程右端的变量参数r_x、r_y、r_z、g_x、g_y、g_z、b_x、b_y、b_z被命名为通道基色量，拿它们去匹配方程左端的X、Y、Z刺激值，从这个角度看，通道基色量具有‘通道独立的特性’。然而，通道基色量并不是简单变量，而分别是基色量r、g和b的函数，函数格式是：

请注意：基色量参数r、g和b又进一步是驱动参数d_r、d_g、d_b的函数，即存在如下的函数关系：

对此三式求反解得：

4)基于加色法复制的刘氏常黑型显示器配色方程：为了给常黑型电视显示器建立特性文件，也就是说，为了获取常黑型电视显示器灰色平衡幂函数式，就需要使用如下的基于加色法复制的常黑型刘氏加色配色方程：其格式如下所示，

在我们的国际申请号为PCT/2011/000327的专利说明书中，提供过一个与此格式相同的方程，但在当时被称为‘灰色标定方程’，常黑型显示器配色方程就是那里的‘灰色标定方程’。

5)刘氏RGB扫描分色方程：在为扫描仪建立特性文件时，要在RGB颜色空间为扫描仪的灰色平衡函数式作标定计算，需要使用如下所示的RGB扫描分色方程，RGB扫描分色方程是利用CCD获取的RGB三刺激值对被扫描梯尺的青、品红、黄三种基色量进行计算，为了和用刘氏减色配色方程预测扫描梯尺的XYZ问题相区别，在RGB扫描分色方程中使用c′、m′、y′表示青、品红、黄三种基色量参数，并用y_x′、y_y′、y_z′、m_x′、m_y′、m_z′、c_x′、c_y′、c_z′表示通道基色量。实际上，基于减色法复制的XYZ刘氏配色方程和RGB扫描分色方程就像是用千克和磅描述同一个物重那样，是在RGB、XYZ色空间用不同的坐标体系描述色靶上的青、品红和黄三种基色，为了便于区别这两种在不同色空间算出的基色量，本发明把在XYZ色空间算出的基色量c、m、y叫做扫描基色量，把在RGB色空间算出的基色量c′、m′、y′叫做孪生扫描基色量。刘氏RGB扫描分色方程的格式如下：

RGB扫描分色方程中的通道基色量是基准基色量的函数，其函数格式和XYZ扫描配色方程相同：

刘氏配色方程在本色域映射方法中的重要地位：为达到灰色平衡的目标，在为扫描仪、打印机、显示器建立特性化文件时，必须利用刘氏配色方程对它们的灰色平衡函数式进行特性化标定，以便获得灰色平衡函数式中的系数数值，以便把得到的数值放在特性文件之中；因为刘氏配色方程需要用迭代方法求解，并且得到的解是精确解，所以在建立特性化文件的阶段用刘氏配色方程对灰色平衡多项式或者幂函数式进行标定计算是非常合适的，这种方法也为后面使用刘氏色域映射方程来快速完成色域映射计算提供了途径。

4.特性化刘氏配色方程的方法

特性化的目的：观察刘氏配色方程中的通道基色量函数可知，通道基色量是基准基色量的幂函数，多项式中包含的常系数是需要通过特性化获得的数值。

实施步骤：对于上列四种刘氏配色方程来说，特性化的步骤是一致的：

1)为了获取三基色梯尺的三刺激值，分别在色靶梯尺的样本色上测量XYZ和RGB三刺激值，我们约定用下标o，p，q_w，q_k区分扫描仪、打印机、常白型计算机显示器、常黑型电视显示器的相关技术数据，那么可以得到15个三刺激值数组：

对偶的两种扫描仪数据：[X_oci，Y_oci，Z_oci]，[X_omi，Y_omi，Z_omi]，[X_oyi，Y_oyi，Z_oyi]和[R_oci、G_oci、B_oci]，[R_omi、G_omi、B_omi]，[R_oyi、G_oyi、B_oyi]；

打印机类：[X_pci，Y_pci，Z_pci]，[X_pmi，Y_pmi，Z_pmi]，[X_pyi，Y_pyi，Z_pyi]；

常白型计算机显示器类：[X_qwri，Y_qwri，Z_qwri]，[X_qwgi，Y_qwgi，Z_qwgi]，[X_qwbi，Y_qwbi，Z_qwbi]；

常黑型电视显示器类：[X_qkri，Y_qkri，Z_qkri]，[X_qkgi，Y_qkgi，Z_qkgi]，[X_qkbi，Y_qkbi，Z_qkbi]；

2)根据以上15组三刺激值数组，用基色嵌位亮度模型分别为扫描仪、打印机、常白型计算机显示器、常黑型电视显示器计算嵌位亮度数值[Y_toci，Y_tomi，Y_toyi]和[G_toci，G_tomi，G_toyi]，[Y_tpci，Y_tpmi，Y_tpyi]，[Y_tqwri，Y_tqwgi，Y_tqwbi]，[Y_tokri，Y_tqkgi，Y_tqkbi]；

3)将算得的嵌位亮度数值代入基准基色量公式计算基准基色量：

4)用下列模型为刘氏减色配色方程、刘氏四色配色方程和显示器配色方程计算通道基色量c_xi、c_yi，c_zi，m_xi，m_yi，m_zi，y_xi，y_yi，y_zi：

上式中，c_xi、c_yi、c_zi、m_xi、m_yi、m_zi、y_xi、y_yi、y_zi分别表示青、品红、黄油墨在X、Y、Z通道的通道基色量；

5)用下列模型为RGB扫描分色方程计算通道基色量[c_xi′，c_yi′，c_zi′]，[m_xi′，m_yi′，m_zi′]，[y_xi′，y_yi′，y_zi′]：

上式中，[c_xi′，c_yi′，c_zi′]、[m_xi′，m_yi′，m_zi′]和[y_xi′，y_yi′，y_zi′]分别表示青、品红、黄油墨在R、G、B通道的通道基色量；

6)用下列模型为常白型显示配色方程计算通道基色量[r_xi，r_yi，r_zi]，[g_xi，g_yi，g_zi]，[b_xi，b_yi，b_zi]：

上式中，函数[r_xi，r_yi，r_zi]、[g_xi，g_yi，g_zi]，[b_xi，b_yi，b_zi]分别表示红、绿、蓝基色在X、Y、Z通道的通道基色量；

7)用下列模型为常黑型显示配色方程计算通道基色量[r_xi，r_yi，r_zi]，[g_xi，g_yi，g_zi]，[b_xi，b_yi，b_zi]：

上式中，函数[r_xi，r_yi，r_zi]、[g_xi，g_yi，g_zi]、[b_xi，b_yi，b_zi]分别表示红、绿、蓝基色在X、Y、Z通道的通道基色量。

8)用曲线拟合方法为基于减色法复制的、用于打印机或者扫描仪的刘氏减色配色方程构造通道基色量函数：将青、品红、黄基色的基准基色量数组[c_i，m_i，y_i]分别与对应的通道网点面积率数组[c_xi，c_yi，c_zi]、[m_xi，m_yi，m_zi]、[y_xi，y_yi，y_zi]进行曲线拟合，即得如下所示的通道基色量的函数表达式：

9)用曲线拟合方法为常白型显示配色方程构造通道基色量函数：将红、绿、蓝基色的基准基色量数组[r_i，g_i，b_b]分别与对应的通道基色量数组[r_xi，r_yi，r_zi]、[g_xj，g_yj，g_zj]、[b_xj，b_yj，b_zj]进行曲线拟合，即得通道基色量的函数表达式，对于红基色来说，可得如下的通道基色量函数：

10)用曲线拟合方法为数字照相机或者电视摄像机配色方程构造通道基色量函数：(为常黑型显示配色方程构造通道基色量函数(详见我们的PCT/2011/000327专利说明书。)：分别将红、绿、蓝基色的基准基色量数组[r_j，g_j，b_j]分别与对应的通道基色量数组[r_xj，r_yj，r_zj][g_xj，g_yj，g_zj][b_xj，b_yj，b_zj]进行曲线拟合，即得如下所示的通道基色量的函数：

通过以上数据拟合步骤，获得了通道多项式中的所有系数值，特性化任务即告完成。

5.一种为扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器生成纯净灰色梯尺的方法

目的：灰色阶调复制质量是决定彩色图像复制质量的首要质量指标，为扫描仪、打印机和显示器各生成一条纯净灰色梯尺的理想三刺激值并以此作为图像灰色成分复制的基础，是本发明的一个重要举措，所谓纯净灰色梯尺是指该梯尺的灰色三刺激值已经被排除了红移成分。

实施步骤：

1)为扫描仪、打印机和显示器生成纯净灰色梯尺：在前述为扫描仪、打印机制作的色靶上以及在显示器上逐一显示的梯尺样本色上，分别实测复色梯尺(即用等驱动数值量生成的近似灰色)的亮度值，分别得初始亮度数组[Y_oai]、[G_o′ai]、[Y_pai]、[Y_qwai]、[Y_qkai]，它们不是纯净的亮度数值；

2)将初始亮度数组[G_o′ai]、[Y_oai]、[Y_pai]、[Y_qwai]、[Y_qkai]转换成初始密度数组[D_oai]、[D_o′ai]、[D_pai][D_qwai]、[D_qkai]，即让：[D_oai]＝lg(Y_ow/Y_oai)，[D_o′ai]＝lg(G_ow/G_o′ai)，[D_pai]＝lg(Y_pw/Y_pai)，[D_qwai]＝lg(Y_wq/Y_qwai)，[D_qkai]＝lg(Y_wq/Y_qkai)；

3)对初始密度数组[D_oai]、[D_o′ai]、[D_pai]、[D_qwi]、[D_qki]进行归一化处理得归一化的初始密度数组，用[D_obi]、[D_o′bi]、[D_pbi]、[D_qwbi]、[D_qkbi]表示归一化的初始密度数组，则有：[D_obi]＝[D_oai]/D_oamax，[D_o′bi]＝[D_o′ai]/D_o′amax，[D_pbi]＝[D_pai]/D_pamax，[D_qwbi]＝[D_qwai]/D_qwamax，[D_qkbi]＝[D_qkai]/D_qkamax，式中的D_oamax、D_o′amax、D_pamax、D_qwamax、D_qkamax分别是数组D_oai]、[D_o′ai]、[D_pai]、[D_qwai]、[D_qkai]中的最大值；4)

4)将基色梯尺的驱动数值进行归一化处理，得归一化的驱动数组[d_i]，字符d是表示梯尺驱动数值的参数，d既代表驱动参数CMYK也代表驱动参数RGB的输入值；

5)以归一化的驱动数组[d_i]为自变量数组，分别以归一化初始密度数组[D_o′bi]、[D_obi]、[D_pbi]、[D_qwbi]、[D_qkbi]为因变量进行幂函数拟合，得灰色梯尺的归一化初始密度模型：

D_ob＝d^γ_o，D_o′b＝d^γ_o′，D_pb＝d^γ_p，D_qwb＝d^γ_qw，D_qkb＝d^γ_qk；

6)分别将D_ob、D_o′b、D_pb、D_qb、D_qb进行去归一化处理，并用字符D_o、D_o′、D_p、D_qw、D_qk表示去归一化初始密度数组，可得：[D_oi]＝[d_oi]^γ_o×D_oamax，[D_o′]＝[d_oi]^γ_o′×D_o′amax，[D_pi]＝[d_oi]^γ_p×D_pamax，[D_qwi]＝[d_oi]^γ_qw×D_qwamax，[D_qki]＝[d_oi]^γ_qk×D_qkamax；

请注意：虽然D_o、D_o′、D_p、D_qw、D_qk称为去归一化初始密度数组，但它们的数值和初始密度数组[D_oai]、[D_o′ai]、[D_pai]、[D_qwi]、[D_qki]并不相等，因为实施前面的数据拟合步骤的目的就是为了改造初始密度数组，起到正本清源的作用，D_o和D_o′、D_p、D_qw、D_qk才是我们所需要的扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器的纯净灰色阶调密度，色靶梯尺的灰色阶调已经设定为i级，所以扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器的纯净灰色密度数组分别是[D_oi]和[D_o′i]，[D_pi]，[D_qwi]，[D_qki]；

7)分别为扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器生成理想灰色亮度数组[Y_oi]和[G_oi]，[Y_pi]，[Y_qwi]，[Y_qki]，即让：[Y_oi]＝Y_wo/(10^D_oi)和[G_oi]＝G_wo/(10^D_o′i)，[Y_pi]＝Y_wp/(10^D_pi)，[Y_qwi]＝Y_ww/(10^D_qwi)，[Y_qki]＝Y_wk/(10^D_qki)；

8)为扫描仪、打印机和显示器计算参考白点的色度坐标值：

把实测扫描色靶基底白色的三刺激值X_ow、Y_ow、Z_ow作为扫描仪在XYZ色空间内白点的三刺激值、把实测扫描色靶基底白色的三刺激值R_ow、G_ow、B_ow作为扫描仪在RGB色空间内白点的三刺激值、把实测打印机色靶基底白色的三刺激值X_pw、Y_pw、Z_pw作为打印机在XYZ色空间内的白点三刺激值、把D65光源的色度坐标值作为显示器参考白点的三刺激值，可得三刺激值R_owG_owB_ow，设下标o、p、q分别表示扫描仪、打印机和显示器等四种设备，参考白点的色度坐标可用如下模型计算出来：

x_ow＝X_ow/(X_ow+Y_ow+Z_ow)，y_ow＝Y_cw/(X_ow+Y_ow+Z_ow)

r_ow＝R_ow/(R_ow+G_ow+B_ow)，g_ow＝G_ow/(R_ow+G_ow+B_ow)

x_pw＝X_pw/(X_pw+Y_pw+Z_pw)，y_pw＝Y_pw/(X_pw+Y_pw+Z_pw)

x_qw＝X_qk＝0.3127，y_qw＝y_qk＝0.3290

9)利用7)中给出的纯净灰色亮度数组[Y_oi]、[G_oi]、[Y_pi]、[Y_qwi]、[Y_qki]和色度坐标值x_ow、y_ow、r_ow、g_ow、x_pw、y_pw、x_qw、y_qw、x_qk、y_qk为扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器分别构造一条纯净灰色梯尺，每条纯净灰色梯尺的三刺激值如下：

扫描仪Y_oi＝Y_oi，

R_oi＝(r_ow/g_ow)·G_oi，G_oi＝G_oi，B_oi＝(1-r_ow-g_ow)·G_oi；

打印机Y_pi＝Y_pi，

常白型显示器Y_qwi＝Y_qwi，

常黑型显示器Y_qki＝Y_qki，

6.一种特性化纯净灰色梯尺组分基色量的方法

目的：用刘氏配色方程对刘氏纯净灰色梯尺特性化是为了把纯净灰色梯尺的组分基色量算出来并表示成纯净灰色密度参数的函数。灰色平衡是决定彩色图像复制质量的重要指标，在灰色平衡的状态下得到的基色量函数式可以推算出任一颜色的‘灰核’组分。可以这样理解‘灰核’的含义，例如利用三基色c、m、y匹配了一个颜色，三个基色量并不相等，其中具有最小基准基色量的基色就是形成该颜色灰色成分的‘灰核’，灰核是三个基色量中的最小值，但是它和另外两个基色相结合，形成一个复合颜色的灰色核心。本发明借助‘灰核’的概念达到了把一个颜色快速、精确地分解成为三种基色成分的目的，同时也达到了优先复制灰色成分的目的。

方法步骤：

1)在扫描仪的RGB色空间为扫描仪建立灰色平衡幂函数式c′(D_rgb)、g′(D_rgb)、b′(D_rgb)，方法是：用RGB扫描分色方程对扫描仪的灰色梯尺数组[R_oi，G_oi，B_oi]进行配色计算，得扫描仪灰色梯尺的基准基色量数组[c_i′，m_i′，y_i′]；再利用灰色梯尺亮度数组[G_oi]计算灰色梯尺的密度数组序列[D_rgb]，方法是：将亮度数组[G_oi]代入密度公式D_rgb＝lg(G_ow/G_oi)即可算得密度数组[D_rgbi]；最后以[D_rgb]为自变量、分别以孪生基色量[c′_i，m′_i，y′_i]为因变量进行曲线拟合，最终得扫描仪的灰色平衡幂函数式如下：

在后面的扫描仪分色嵌位方程中，孪生基色量c_dd′、m_dd′、y_dd′将作为灰核使用。

2)为扫描仪建立从基色量c′，m′，y′向基色量c，m，y转换的c′m′y′-cmy幂函数式，方法是：用刘氏减色配色方程对数组[X_oi，Y_oi，Z_oi]进行配色计算，得到扫描仪在CMY色空间组成灰色梯尺的基准基色量数组[c_i，m_i，y_i]；然后分别以[c_i′]，[m_i′]，[y_i′]为自变量、分别以[c_i]，[m_i]，[y_i]为因变量进行曲线拟合，得到c′m′y′-cmy的幂函数转换式：

3)为计算机使用的常白型显示器和电视机使用的常黑型显示器建立灰色平衡基色量幂函数式：计算机用的常白型显示器与电视机使用的常黑型显示器所使用的配色方程仅存在微小的差别，前后两种情况分别加下标w或者下标k加以区分。

分别用常白型显示器的配色方程和常黑型显示器的配色方程对灰色梯尺数组[X_qwi，Y_qwi，Z_qwi]，[X_qki，Y_qki，Z_qki]进行配色计算，得灰色梯尺的基色量数组[r_qwi，g_qwi，b_qwi]，[r_qki，g_qki，b_qki]，然后分别以纯净灰色密度数组[D_qwi]，[D_qki]为自变量，分别以[r_qwi，g_qwi，b_qwi]，[r_qki，g_qki，b_qki]为因变量进行曲线拟合，得常白型显示器和常黑型显示器灰色平衡基色量函数式如下：

求上式的反函数得：

r_qw、g_qw、b_qw、r_qk、g_qk、b_qk是根据纯净中性灰色算得的组分基色量，为了表明这一特殊性质，统称r_qw、g_qw、b_qw和r_qk、g_qk、b_qk为灰平衡基色量，其中有一个将被用作构成彩色的灰色核心，也就是说，在一个理想灰色的三个组分基色量中，只有用作灰色核心的那个组分基色量才被称为‘灰核’。

4)为三色打印机建立灰色平衡幂函数式：

用刘氏三色配色方程对灰色梯尺数组[X_pi，Y_pi，Z_pi]进行配色计算，得灰色梯尺的基色量数组[c_pi，m_pi，y_pi]，然后分别以纯净灰色密度数组[D_pi]为自变量，分别以[c_pi，m_pi，y_pi]为因变量进行曲线拟合，得三色打印机灰色平衡基色量幂函数式如下：

求上式的反函数得：

上面的灰色平衡幂函数称为三色打印机灰色平衡幂函数式，c_p，m_p，y_p是根据纯净中性灰色[X_pi，Y_pi，Z_pi]算得的组分基色量，用刘氏减色配色方程算出的c_p，m_p，y_p并不作为‘灰核’使用，而是在刘氏四色映射方程中，为计算cmy的驱动输入值服务的。在本发明中，四色打印机的纯净中性灰色也是[X_pi，Y_pi，Z_pi]，但是[X_pi，Y_pi，Z_pi]的组分基色量还包括灰色取代参数k_p。

5)为四色打印机(或四色胶印机)建立灰色平衡多项式：

(1)决定灰成分取代量：首先在色靶上测量黑墨印刷梯尺，记录样本色的三刺激值；接着用嵌位亮度公式算出黑基色的嵌位亮度数组[Y_tki]；然后根据黑基色的嵌位亮度值Y_tki用如下公式计算黑基色的基准基色量数组k_i：即让k_i＝(Y_wp-Y_tki)/(Y_wp-Y_sk)；

(2)以归一化驱动数组[d_ki]为自变量数组，以[k_i]为因变量数组进行曲线拟合，得函数：k＝d_k^γ_k；

(3)最后，灰色成分取代量用k_dd表示，让k_dd＝Q(d_k^γ_k)ⁿ，Q是一个预先设定的比例常数，用来控制最大黑版量，n是根据黑版阶调长短决定的指数，只要给定n的数值，就可方便的调节黑色阶调的长度；请注意，灰色成分取代量k_p是经过净化的黑色成分，称为纯净的灰色成分取代量；

(4)求解与[k_i]相配套的纯净灰色的基色量数组[c_i]、[m_i]、[y_i]：

将纯净灰色梯尺的i组三刺激值[X_pi、Y_pi、Z_pi]逐组放在四色配色方程的左端和同步将[k_pi]逐一代入刘氏四色配色方程，那么四色配色方程蜕变成只有未知量c、m、y的静定的刘氏配色方程，与此同时，逐一用迭代法解方程，那么得到基准基色量数组[c_i]、[m_i]、[y_i]；

(5)以纯净灰色密度数组[D_pi]为自变量、分别以[c_pi]、[m_pi]、[y_pi]、[k_pi]为因变量进行曲线拟合，可得

四色打印的灰色平衡多项式，基色量c_p、m_p、y_p及灰色成份取代量k_p如下所示：

c_p＝a₀+a₁D_p+a₂D_p ²+a₃D_p ³+…，m_p＝b₀+b₁D_p+b₂D_p ²+b₃D_p ³+…

y_p＝c₀+c₁D_p+c₂D_p ²+c₃D_p ³+…，k_p＝d₀+d₁D_p+d₂D_p ²+d₃D_p ³+…

用上面函数求得的c_p、m_p、y_p是根据视觉中性灰色算得的组分基色量，是在灰平衡条件下算得的基色量数据，为了表明这一特殊性质，统称c_p、m_p、y_p为打印色空间的灰色平衡基色量，在打印色空间内，c_p、m_p、y_p中必有一个灰色平衡基色量和k_p一起形成匹配视觉彩色的灰色核心，这个灰色平衡基色量简称‘灰核’。

7.一种对图像的灰色阶调进行伽玛校正的方法

目的：由于再现图像的媒体和设备总是导致显示和打印图像的色调向偏暗的一端移动，为了校正这种弊病，必须对图像的色调进行总体性的伽玛校正，本发明采取了与现有技术完全不同的伽玛校正方法，它使得伽玛校正和色域映射得以同步进行^{(15)(16)(17)(18)(20)}。

步骤：

1)把纯净灰色密度参数表示成为驱动参数的函数：第5项第6)段中给出的打印机、常白型显示器和常黑型显示器的纯净灰色密度数组分别是[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，将[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]进行归一化处理，处理之后仍然用[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]表示，再把它表示成归一化驱动参数[d_i]的函数：分别以[d_i]为自变量、分别以纯净灰色密度数值[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]为因变量进行曲线拟合，得纯净灰色密度的幂函数表达式如下：

2)把伽玛校正密度表示成纯净灰色密度的函数：即把校正后的密度D_p′、D_qw′、D_qk′分别表示成原始密度D_p、D_qw、D_qk的函数，即让

以上三式就是计算伽玛校正密度的刘氏伽玛校正公式。

8.在XYZ空间为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法：

目的：数码照相机和扫描仪等颜色输入设备，总是要把获取的颜色信息向显示器、打印机之类的输出设备传送。已有的方法是选择CIE LAB(CIECAM02)作为PCS特性文件连接空间，这种借用均匀颜色空间作为连接纽带的方法是正确的，问题是此类匀色空间还没有达到理想的均匀，作为PCS特性文件连接空间使用，导致的颜色转换误差还比较明显，而且步骤繁琐；再一个问题涉及颜色数值的传送方法，跨媒体远距离传送图像已非常普遍，移动通讯、数字电视和地空图像通讯都打破了一时一地进行色彩管理的格局。但是，传统的构成亮度信号和色差信号的方法在非线性的情况下并不满足恒亮度原则，明显影响电视图像细节的重现质量。针对这样的情况，本发明提出一种全新的、兼有多种功能的D_lx_ly_l特性文件连接空间，下面介绍在XYZ空间内为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法^{(15)(16)(17)(18)(20)}。

方法：D_lx_ly_l颜色空间是利用刘氏颜色分割方程作为工具建立起来的。该方程的基本原理是：虽然任何一个颜色都是基于三基色合成原理生成的，但是改变一下观察问题的角度，也可以认为：任何一个颜色都是由两部分组成的，一是比例为p的灰色成分，二是比例为(1-p)的两个基色生成的间色成分，即具有[1个视感灰色成分+2个基色成分]的结构特点，前后两种思考方法是等效的，乍一看，后面的思考方式似乎使问题变得更加复杂，但是这种‘复杂’只是表面上的，它不仅能带来许多好处，而且可以使本来影响计算机工作效率的高阶算法变成为算法效率高的解析算法，能够达到事半功倍的效果。刘氏颜色分割方程可以划分成为扫描仪建立的刘氏扫描色分割方程和为数码相机、数码摄像机和电视摄像机建立的刘氏拍摄色分割方程两种，因为扫描仪获取的颜色要向打印设备色域传送，所以要用一个基于减色法复制的刘氏颜色分割方程。因为数码相机获取的颜色一般要向常白型显示器传送，所以要用一个基于常白型配色方程的刘氏颜色分割方程，电视摄像机获取的颜色要向常黑型显示器传送，所以要用一个基于常黑型配色方程的刘氏颜色分割方程。每种刘氏颜色分割方程都包含三个子类型。

1)在XYZ空间内为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法

第一步，为扫描仪构建刘氏颜色分割方程：

扫描仪用刘氏颜色分割方程的格式：三个子类型的方程式如下所示：

刘氏颜色分割方程是由三个基本方程组合起来工作的一组方程，三者之间的差别之处在于：

一个是[1个青基色+1个品红基色+1个视感灰色]的分割方程，

一个是[1个青基色+1个黄基色+1个视感灰色]的分割方程，

一个是[1个品红基色+1个黄基色+1个视感灰色]的分割方程，

为简便起见，可把这三种情况分别简记为CMK、CYK和MYK型分割方程，这三个方程貌似复杂，实际上是简单的二次方程式，可以用简单的解析方法进行快速计算。在上面的方程中：X、Y、Z是由扫描仪获取的三刺激值，X_w、Y_w、Z_w表示在扫描仪色靶上实测的白色实地的三刺激值，X_c、Y_c、Z_c表示青色实地的实测三刺激值，X_m、Y_m、Z_m表示品红色实地的实测三刺激值，X_y、Y_y、Z_y表示黄色实地的实测三刺激值，X_sk、Y_sk、Z_sk表示由青、品红和黄三基色实地合成的、被称为‘黑点’的三刺激值，并且和X_w、Y_w、Z_w的色度坐标是一致的。通过程序的判断，可以从三个分割方程中选出一个来执行颜色分割任务并算得XYZ中的灰色量p。

在刘氏分割方程中，让方程右端方括号中的数值等于在扫描仪色靶上实测的白色实地的三刺激值X_w、Y_w、Z_w代替，那么，刘氏分割方程蜕变成如下的刘氏分割方程的灰色梯尺格式：

X_v＝X_w(1-p)+pX_sk

Y_v＝Y_w(1-p)+pY_sk

Z_v＝Z_w(1-p)+pZ_sk

如果将[p_i]逐一代到刘氏分割方程灰色梯尺格式的右端，那么生成的三刺激值数组[R_vi、G_vi、B_vi]等效于纯净灰色梯尺的三刺激值[R_oi、G_oi、B_oi]；

第二步，利用上述知识构建D_lx_ly_l特性文件连接空间：

(1)根据刘氏分割方程左端的XYZ值计算输入颜色XYZ的色度坐标值：D_lx_ly_l特性文件连接空间所需要的x_l、y_l就是根据这组XYZ值、按照下式计算出来的：

(2)应用刘氏颜色分割方程对XYZ进行分割，即通过解刘氏颜色分割方程算出灰色量p的数值；

(3)将算得的p值代入刘氏分割方程灰色梯尺格式中的亮度式，计算颜色X_lY_lZ_l中灰阶的亮度值：

Y_l＝Y_v＝Y_w(1-p)+pY_sk；

(4)把灰阶的亮度值Y_l换算成灰色密度值D_l，即：D_l＝D_o＝lg(Y_wo/Y_l)；

经过上面4个步骤，就把在XYZ色空间内的任一颜色XYZ或者扫描XYZ颜色变换成了特性文件连接空间的数值D_ox_oy_o。

2)在RGB颜色空间为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法：

第一步，为扫描仪构建刘氏颜色分割方程：

在RGB色空间里扫描仪用刘氏颜色分割方程的格式：三个子类型的方程式如下所示：

在上面的方程中，让方程右端方括号中的数值等于在扫描仪色靶上实测的白色实地的三刺激值R_w、G_w、B_w，那么，刘氏分割方程演变成如下的刘氏分割方程灰色梯尺格式：

R_v＝R_w·(1-p)+p·R_sk

G_v＝G_w·(1-p)+p·G_sk

B_v＝B_w·(1-p)+p·B_sk

如果将[p_i]逐一代到刘氏分割方程灰色梯尺格式的左端，那么生成的三刺激值数组[R_vi、G_vi、B_vi]等效于纯净灰色梯尺的三刺激值[R_oi、G_oi、B_oi]；

第二步，计算灰色成分R_v、G_v、B_v的灰色密度值：

(1)应用刘氏颜色分割方程对RGB进行分割，即通过解刘氏颜色分割方程算出灰色量p的数值；

(2)将算得的p值代入刘氏分割方程灰色梯尺格式中的亮度式，计算颜色R_vG_vB_v中灰阶的亮度值：

G_l＝G_v＝G_w(1-p)+pG_sk；

(3)把灰阶的亮度值G_l换算成灰色密度值D_rgb，即：D_rgb＝D_l＝lg(G_wo/G_v)；D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间带来的利益：(1)从XYZ到D_lx_ly_l的转换是精确的，不会给后续的映射变换带来误差；(2)D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间是以刘氏颜色分割方程为工具建立起来的，其实质是把一个用XYZ表示的颜色分解成为以D_l表示的亮度信号和以x_ly_l表示的色度信号，像电视、卫星通讯这样的场合，由于刘氏颜色分割方程p的特殊作用，可以实现恒亮度、恒色度传送彩色图像信号、可以在节省带宽的情况下以高压缩比无损传送彩色图像信号；(3)在色彩管理***中，这种D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间是实现通用颜色映射方法的一条通途。

9.在RGB色空间快速计算基准基色量c′m′y′的方法及刘氏三色嵌位方程

目的：已有的把扫描的RGB数据转换到成CIEXYZ的方法是利用回归分析方法建立转换多项式，不仅转换误差较大，而且回归分析方法是一种数学逼近方法，不涉及色域映射这样的视觉心理学问题，并不遵循色域映射的规律。本发明从色度学入手，首先在RGB色空间把RGB数据转换成的基准色量c′m′y′，然后把基准基色量c′m′y′转换成为XYZ色空间的扫描基色量cmy，最后把得到的数据cmy代入扫描仪颜色预测方程，就可以把扫描得到的RGB数据准确地转换成CIEXYZ数据。在这几个步骤中，把RGB数据转换成的孪生基色量c′m′y′的方法是借助于刘氏三色嵌位方程完成的^(6)(9)(14)。

刘氏三色嵌位方程的格式：刘氏三色嵌位方程继承了刘氏分割方程的类别属性，也分为CMK、CYK、MYK三种子类型，至于选用哪一个刘氏三色嵌位方程对颜色RGB进行转换计算，是由RGB中的最小值决定的，下面列出这三种子类型的刘氏三色嵌位方程：

上式中：λ是刘氏色貌保持参数，c_dd′、m_dd′、y_dd′是来自于扫描仪灰色平衡幂函数式的灰核参数，如果选用CMK型刘氏三色嵌位方程对颜色RGB进行转换计算，那么只需计算灰核y_dd的数值，然后把y_dd动态地代入CMK型刘氏三色嵌位方程，使该方程变成只有未知量λ、c′、m′的二次方程，所以可以用解析算法快速求解。同样重要的是：由于刘氏色貌保持参数λ和灰核y_dd的联合作用，CMK型三色嵌位方程能够使基色量c′、m′、y′＝y_dd获得基准基色量的特性。如果选用CYK和MYK型刘氏三色嵌位方程，那么方程就分别与灰核m_dd和c_dd配套使用。

10.把扫描颜色从RGB色空间转换到CIEXYZ色空间的方法

目的：扫描仪是通过CCD感像器件获取色靶图像反射的RGB数据，可以认为扫描仪的CCD感像器件对感受光量具有线性相应，然而被扫描的色靶产生的XYZ数据却是非线性的，借助于下面叙述的方法可以使扫描的RGB数据依据色度学原理完成RGB-CIEXYZ色空间的转换^{(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)}。

方法和步骤：

1)对扫描仪获取的R，G，B三刺激值进行判断，根据R，G，B中的最小数值选择对颜色RGB进行分割的方程格式。选择原则是：如果R是最小值，那么选用GBK型分割方程；如果G是最小值，那么选用RBK型分割方程；如果B是最小值，那么选用RGK型分割方程。为免赘述，下面仅以选用了GBK型分割方程的流程进行解说，另外两种情况依此类推；

2)将扫描仪获取的RGB三刺激值放在GBK型颜色分割方程左端，解方程后得到黑色量p的数值；

3)将黑色量p代入刘氏分割方程的灰色梯尺格式，可以算得灰色灰色亮度刺激值G_l，即有：

G_l＝G_w(1-p)+p G_sk；

4)将G_l换算成密度值D_rgb：即D_rgb＝lg(G_wo/G_l)，式中的G_wo是在扫描色靶白色面上测得的亮度数值；

5)将D_rgb代入扫描仪灰色平衡幂函数式，算得灰核c_dd′的数值；

6)将算出的灰核数值c_dd′代入GBK型刘氏三色嵌位方程，算得颜色RGB的组分基色量c′、m′、y′；

7)将算出的基色量c′、m′、y′代入扫描仪的c′m′y′-cmy转换式，算得基准基色量c、m、y的数值；

8)将算出的基准基色量c、m、y代进扫描仪配色方程，即可算得目标值XYZ。

11.为数码照相机(或者数码电视摄像机)建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法

目的：数码照相机和扫描仪等图像输入设备可以认为是由CCD感像器件的RGB-CIEXYZ坐标变换模块和处理色靶非线性反射的模块组成的，这样处理可以使问题变得准确、简单和符合映射需要^{(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)}。

方法步骤：

数码照相机和数码电视摄像机所用的CCD元件虽有区别，但是可以用一个格式相同的刘氏颜色分割方程生成D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间，生成的步骤如下：

1)在综合考虑当前多媒体设备的普遍需要之后，可以为配色的RGB三基色制定一组普遍认可的色度坐标数值，让白点的色度坐标都等于基准白D65的色度坐标，建立实施RGB-XYZ坐标变换的矩阵方程式和亮度方程式如下所示，因为这种方法是对同一颜色在不同颜色度量***中所进行的几何线性变换，所以这样的变换结果是正确的：

将CCD感像元件获取的任意一组RGB数值代入上面的RGB-XYZ矩阵方程式就可以完成RGB-XYZ色空间坐标数据转换；

2)为标准显示器构造刘氏分割方程的灰色梯尺格式如下所示：

X_greyi＝X_sk·(1-Y)+Y·X_sw

Y_greyi＝Y_sk·(1-Y)+Y·Y_sw

Z_greyi＝Z_sk·(1-Y)+Y·Z_sw；

上式中：X_greyY_greyZ_grey表示标准显示器纯净灰色的三刺激值，X_wY_wZ_w和X_kY_kZ_k分别是标准显示器白点和黑点的三刺激值。

3)把灰阶的亮度值Y_grey换算成灰色密度值D_l，即：D_l＝D_n＝lg(Y_w/Y_grey)；

4)根据RGB-XYZ矩阵方程式左端的XYZ值计算颜色XYZ的色度坐标值：

D_lx_ly_l特性文件连接空间所需要的x_l、y_l就是根据这组XYZ值、按照下式计算出来的：

x_l＝x_n＝X/(X+Y+Z)，y_l＝y_n＝Y/(X+Y+Z)；

经过上面4个步骤，就把扫描XYZ颜色变换成了特性文件连接空间的数值D_nx_ny_n。

12.一种将特性文件连接空间的参数D_l映射成为目标设备色域的灰色阶调参数方法

目的：建立把特性文件连接空间的参数D_l和目标色域的灰色阶调密度实现无缝连接的通用方法。

方法：在前面的工作中，已经得到数码相机(或数码摄像机和电视摄像机)、扫描仪、显示器和打印机(或印刷机)在设备色域内的灰色阶调密度数组[D_ni］、[D_oi]、[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，利用这些数组之间的映射关系，就可以得到以输入设备灰色阶调密度数组为自变量、以输出设备灰色阶调密度数组为因变量的密度映射函数，下面叙述这些密度映射函数^{(9)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)}。

1)将数码相机的灰色阶调密度数组[D_ni]映射到常白型显示器(计算机显示器)：以数码相机的灰色阶调密度数组[D_ni]为自变量数组，以常白型显示器的设备灰色阶调密度数组[D_qwi]为因变量数组进行幂函数拟合，得数码相机-计算机显示器灰密度映射函数式：

2)将电视摄像机的灰色阶调密度数组[D_ni]映射到常黑型显示器(电视机显示器)色域中去：以电视摄像机的灰色阶调密度数组[D_ni]为自变量数组，以常黑型显示设备灰色阶调密度数组[D_qki]为因变量数组进行幂函数拟合，得电视摄像机-电视机显示器灰密度映射函数式：

3)将扫描仪的灰色阶调密度数组[D_oi]映射到打印机(印刷机)设备色域中去：以扫描仪的的灰色阶调密度数组[D_oi]为自变量数组，以打印设备灰色阶调密度数组[D_pi]为因变量数组进行幂函数拟合，得扫描仪-打印机(印刷机)灰密度映射函数式：

4)将打印机(印刷机)灰色阶调密度数组[D_pi]映射到显示设备色域中去：以打印机(印刷机)的灰色阶调密度数组[D_pi]为自变量数组，以常白型显示器灰色阶调密度数组[D_qwi]为因变量数组进行幂函数拟合，得打印机(印刷机)-显示器灰密度映射函数式：

13.一种将源设备获取的颜色映射到目标设备色域的方法

目的：建立一种把特性文件连接空间的颜色D_lx_ly_l无损传递到目标色域的方法⁽²⁰⁾。

1)将扫描仪获取的颜色映射到打印设备色域的方法

方法：扫描仪和打印设备之间的色域映射是通过传递特性文件连接空间的D_o、x_o、y_o的数值到打印设备色域和借助于刘氏扫描仪-打印机映射方程实现的。

步骤：

第一步，根据扫描得到的RGB数值，选择刘氏扫描仪-打印机映射方程的子类型：刘氏扫描仪-打印机映射方程具有CMK、CYK、MYK三个子类型，并且和刘氏分割方程的三个子类型一一对应的，下面依次列出这三个子类型的方程式：

为简明起见，下面仅以第一组MYK型方程为例解说。从D_lx_ly_l特性文件连接空间传来的扫描仪色度坐标数据x_o和y_o放在方程的左端，参数Y_p是未知的亮度参数，Y_p实际上具有嵌位亮度Y_t＝Y_p的特性，称为刘氏嵌位亮度，方程左端表示经过扫描-打印映射方程处理之后，扫描输出色D_ox_oy_o将被打印成一个新的颜色，如果这个新颜色是X_p、Y_p、Z_p，那么X_pY_pZ_p实际就是方程左端代表的数值，CMYK就是显示颜色[X_p，Y_p，Z_p]所需要的驱动数值。即有：X_p＝(x_o/y_o)Y_p、Y_p＝Y_p、Z_p＝[(1-x_o-y_o)/y_o]Y_p。

第二步，把扫描仪色空间的灰色阶调密度D_o映射成为打印设备色域的灰色阶调密度D_p：

(1)让(2)计算伽玛校正密度：让

(3)用伽玛校正密度D_p′取代下列打印机的灰色平衡多项式中的D_p，生成如下所示的刘氏四色打印反伽玛灰色平衡多项式，可用它计算伽玛校正后的灰色平衡组分色量c_p、m_p、y_p和灰色取代参数k_p，并且把c_p、m_p、y_p、k_p作为可以选用的灰核使用：

c_p＝c_dd＝a₀+a₁D_p′+a₂D_p′²+a₃D_p′³+…，m_p＝m_dd＝b₀+b₁D_p′+b₂D_p′²+b₃D_p′³+…

y_p＝y_dd＝c₀+c₁D_p′+c₂D_p′²+c₃D_p′³+…，k_p＝k_dd＝d₀+d₁D_p′+d₂D_p′²+d₃D_p′³+…

根据所选子类型的不同，只需计算k_dd，c_dd，或者k_dd，m_dd，或者k_dd，y_dd；

(4)根据程序选定的刘氏扫描仪-打印机映射方程子类型，将k_dd和c_dd(或者m_dd、或者y_dd)数值代入已选定的四色映射方程的右端；

由此可见，方程右边出现的两个新符号c_dd、k_dd，不是变量，而是由cmyk灰色平衡多项式动态传来的两个数值，对于MYK型方程来说，c_dd＝c，来源于打印机灰色平衡方程式。但灰色平衡多项式中的自变量最终变成了D_p，由此可见，来自D_ox_oy_o特性文件连接空间的灰色量参数D_o是通过D_p、c_dd和刘氏扫描-打印映射方程发生联系的。k_dd是被转换颜色的灰成分取代量，方程的变量是m、y和Y_p，在Y_p、m和y的协同作用下，匹配出方程左端的颜色X_pY_pZ_p。和刘氏基色嵌位方程的原理一样，变量Y_p还起到色貌保持系数的作用，其功能是确保得到的新颜色X_pY_pZ_p和扫描仪输出的颜色XYZ保持视觉一致的色貌，通过MYK子类型刘氏扫描-打印映射方程计算出来的三个基色量c＝c_dd、m、y和c_dd是经过伽玛校正的三个基准基色量。

第三步，根据刘氏扫描仪-打印机映射方程解得的三个基色量c＝c_dd、m、y计算生成颜色X_p、Y_p、Z_p所需要的驱动数值CMYK：

在方程中，基准基色量cmyk进一步是驱动输入数值d_cd_md_yd_k的函数，由此可得把打印机基准基色量cmyk数值转换成驱动输入值CMYK的方法是：

2)将数码相机获取的颜色XYZ映射到常白型显示器色域的方法

方法：数码相机和显示设备之间的色域映射是通过把特性文件连接空间的参数D_n、x_n和y_n传送到显示设备并通过数码相机-显示器映射方程完成。

步骤：

第一步，把数码相机色空间的灰色阶调密度D_n映射成为显示设备色域的灰色阶调密度D_q，即：(1)让(2)计算伽玛校正密度：让

(3)将伽玛校正密度D_qw′代入常白型显示器的灰平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量和灰色取代参数k_p：

第二步，把输入设备特性文件连接空间的色度坐标x_n和y_n映射到常白型显示器并通过数码相机-显示器映射方程完成映射过程：

刘氏数码相机-显示器映射方程也具有r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd三个子类型，并且和刘氏分割方程的三个子类型是一一对应的，下面依次列出这三个子类型的方程式：

根据程序选定的r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd子类型，将第一步得到的r_dd、g_dd、b_dd代入方程的右端，将x_ny_n和刘氏嵌位亮度Y_qw放在方程的左端，即可解得经过伽玛校正和色域映射处理的基准基色量r、g、b和亮度值Y_qw。

上式中，驱动输入数值d_rd_gd_b进一步是基准基色量rgb的函数，由此可得把常白型显示器基准基色量rgb数值转换成驱动输入值RGB的方法是：

通过刘氏映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正的基色量。

设X_qw＝(x_n/y_n)Y_l、Y_qw＝Y_l、Z_qw＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_l，则最终显示的颜色就是X_qw、Y_qw、Z_qw。

RGB就是显示颜色X_qw、Y_qw、Z_qw所需要的驱动数值。

3)将电视摄像机获取的颜色XYZ映射到常黑型电视显示器色域的方法

方法：电视摄像机和电视显示设备之间的色域映射是通过把特性文件连接空间的参数D_n、x_n和y_n传送到显示设备并通过电视摄像机-显示器映射方程完成。

步骤：

第一步，把电视摄像机色空间的灰色阶调密度D_n映射成为显示设备色域的灰色阶调密度D_qk，即：

(1)让(2)计算伽玛校正密度：让

(3)将伽玛校正密度D_qk′代入常黑型显示器的灰平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量和灰色取代参数k_dd：

第二步，把输入设备特性文件连接空间的色度坐标x_n和y_n映射到电视显示器并用刘氏映射方程完成映射过程，刘氏四色色域映射方程也具有r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd三个子类型，并且和刘氏分割方程的三个子类型是一一对应的，下面依次列出这三个子类型的方程式：

根据程序选定的r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd子类型，将第一步得到的r_dd、g_dd、b_dd代入方程的右端，将参数x_n和y_n的值和氏嵌位亮度Y_qk放在方程的左端，即可解得经过伽玛校正和色域映射处理的基准基色量r、g、b和亮度值Y_qk。

上式中，驱动输入数值d_rd_gd_b进一步是基准基色量rgb的函数，由此可得把电视显示器基准基色量rgb数值转换成驱动输入值RGB的方法是

通过刘氏综合映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正的基色量。

设X_qk＝(x_n/y_n)Y_n、Y_qk＝Y_n、Z_qk＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_n，那么，最终显示的颜色就是X_qk、Y_qk、Z_qk。RGB就是显示颜色X_qk、Y_qk、Z_qk所需要的驱动数值。

4)将打印设备获取的颜色XYZ映射到常白型显示器色域的方法

方法：从打印设备到显示设备之间实施色域映射是通过特性文件连接空间的密度参数D_p和目标色域的灰色密度参数D_pw的映射及色度坐标参数x_p和y_p的传递并通过打印机-显示器映射方程完成。

步骤：

第一步，把打印设备色空间的灰色阶调密度D_p映射成为显示设备色域的灰色阶调密度D_q，即：

(1)让

(2)计算伽玛校正密度：让

将伽玛校正密度D_o′代入打印机的灰平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量和灰色取代参数k_p：

根据所选打印机-常白型显示器映射方程型式，只需选择计算其中的r_dd，或者g_dd，或者b_dd；

(3)将算得的r_dd，或g_dd，或b_dd数值代入已选定的打印机-常白型显示器映射方程的右端；

第二步，把打印设备特性文件连接空间的色度坐标x_p和y_p映射到显示设备色域，方法是利用刘氏打印机-常白型显示器色域映射方程作为工具完成映射过程，的三个子类型r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd的方程式如下：

上式中，驱动输入数值d_rd_gd_b进一步是基准基色量rgb的函数，由此可得把常白型显示器基准基色量数值rgb转换成驱动输入值RGB的方法是：

通过刘氏综合映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正的基色量。设：X_qw＝(x_n/y_n)Y_t、Y_qw＝Y_t、Z_qw＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_t，那么，最终显示的颜色就是X_qw、Y_qw、Z_qw。RGB就是显示颜色X_qw、Y_qw、Z_qw所需要的驱动数值。

四、附图说明

Fig.1从扫描仪到打印机设备颜色空间和经由打印机设备颜色空间再到显示器设备颜色空间实施色域映射的流程原理图：从扫描仪颜色预测→将预测色转换到刘氏D_lx_ly_l特性文件连接空间→到打印机设备颜色空间和经由打印机设备颜色空间→显示器设备颜色空间实施色域映射的流程原理图；

Fig.2把数码相机获取的颜色RGB转换为XYZ数值和根据XYZ数值计算计算机显示器驱动数值RGB的流程原理图；

Fig.3把数码摄像机和电视摄像机获取的颜色RGB转换为XYZ数值和根据XYZ数值计算电视显示器驱动数值RGB的流程原理图；

五、具体实施方式

1.下面参照Fig.1，以映射流程“从扫描仪根据扫描数值RGB预测颜色XYZ→把预测色XYZ转换到刘氏D_lx_ly_l特性文件连接空间→把颜色XYZ分色成为驱动输入数值CMYK→在常白型显示器上生成预打样彩色图像”说明本发明在色域映射中的通用性、创造性、和工作效率：

1)用本发明提供的方法将R，G，B转换成三刺激值X，Y，Z；

2)对扫描仪CCD元件获取的RGB三刺激值进行判断，根据R，G，B中的最小数值选择对颜色RGB进行分割的方程格式。选择原则是：

如果B是最小值，则选用MYK型刘氏扫描分割方程；

如果R是最小值，则选用CYK型刘氏扫描分割方程；

如果G是最小值，则选用CMK型刘氏扫描分割方程。

为免赘述，下面仅以选用了MYK型分割方程的流程进行解说，另外两种情况依此类推；

3)将目标值XYZ放在MYK型颜色分割方程的左端，解方程后得到黑色量p的数值；

4)黑色量p代入刘氏扫描分割方程的灰色梯尺格式，可以算得灰色灰色亮度刺激值Y_l，即有：

Y_l＝Y_wo(1-p)+p Y_sk

5)将Y_l换算成密度值D_o：即让D_o＝D_l＝lg(Y_wo/Y_l)，式中的Y_wo是在扫描色靶白色面上测得的亮度数值；

6)把算得的XYZ三刺激值换算成色度坐标值x_o和y_o，即让：

通过上述步骤，RGB色空间-CIEXYZ色空间-D_lx_ly_l特性文件连接色空间的转换即告结束。接着的步骤就是向打印机模块传送D_o、x_o、y_o数据了；

7)把扫描仪特性文件连接空间的D_o值映射到打印机空间，即让

8)根据D_p计算伽玛校正密度：让

9)将伽玛校正密度D_p′代入打印机的灰色平衡多项式，计算作为灰核利用的组分基色量和灰色取代参数k_dd和c_dd，即让：

c_p＝c_dd＝a₀+a₁D_p′+a₂D_p′²+a₃D_p′³+…，k_p＝k_dd＝d₀+d₁D_p′+d₂D_p′²+d₃D_p′³+…注意：根据所选四色映射方程型式，只需计算k_dd，c_dd，或者k_dd，m_dd，或者k_dd，y_dd；

10)将算得的k_dd，c_dd代入已选定的MYK型四色映射方程的右端，算出基色量

k＝k_dd，c＝c_dd，m和y；

11)把基色量k，c，m和y进一步转换成驱动数值CMYK；

12)计算扫描仪在映射到打印机色域的颜色X_pY_pZ_p：

X_p＝(x_o/y_o)Y_p，Y_p＝Y_p，Z_p＝[(1-x_o-y_o)/y_o]Y_p；

13)将打印机(印刷机)灰色阶调密度数组[D_p]映射到显示设备色域中去，即让：

14)计算密度值D_q的伽玛校正值D_q′，即让

15)将显示器灰色平衡多项式中的变量D_q用D_q′数据代入，算出灰核c_dd的数值；

16)将算得的三刺激值X_pY_pZ_p换算成色度坐标值x_p和y_p，即：

17)将c_dd，x_p，y_p同时代入显示器的RGK型加色映射方程，解此方程可以算得基色量r，g，b＝b_dd，以及被显示颜色的三刺激值X_qY_qZ_q；

18)为了在显示器上显示目标颜色X_qY_qZ_q，进一步的工作是把算得的基色量rgb转换到它们的驱动色空间去，即让：

用RGB值驱动显示器，就会显示一个待印刷的预打样图像。

2.下面参照Fig.2，以映射流程“数码照相机根据CCD感知的RGB数值预测颜色XYZ→把预测色XYZ转换到刘氏D_lx_ly_l特性文件连接空间→把颜色XYZ分色成为驱动输入数值RGB→在显示器上生成彩色图像”说明本发明在色域映射中的通用性、创造性和实时转换效率：

1)将R，G，B代入RGB-XYZ色坐标变换式把RGB转换成为XYZ；

2)将R，G，B代入亮度方程式计算出亮度数值Y；

3)将亮度Y代入刘氏分割方程的灰色梯尺格式算出灰阶亮度Y_grey；

4)把亮度数值换算成灰色密度数值D_l＝D_n＝lg(Y_w/Y_n)；

5)将D_n映射到显示器色域的密度D_qw＝D_n^γ_qw；对D_qw进行伽玛正，得D_qw′；

6)由D_qw′计算灰核r_dd并将灰核r_dd代入GBK型显示器映射方程；

7)把颜色的XYZ三刺激值换算成色度坐标值x_n和y_n，即让：

8)将x_n和y_n代入GBK型显示器映射方程；

9)解GBK型显示器映射方程：得基色量rgb和预示的显示颜色X_qwY_qwZ_qw；

10)从基色量空间的rgb转换到驱动数值RGB，用驱动数值RGB驱动显示器，在显示器上就显示出数码相机所拍摄的彩色图像。

3.下面参照Fig.3，以映射流程“电视摄像机或数码摄像机(DV)根据CCD感知数值RGB预测颜色XYZ→把预测色XYZ转换到刘氏D_lx_ly_l特性文件连接空间→把颜色XYZ分色成为电视机驱动输入数值RGB→在显示器上生成电视图像”说明本发明在色域映射中的通用性、创造性和高转换效率：

1)将R，G，B代入RGB-XYZ色坐标变换式，把RGB转换成为XYZ；

2)将R，G，B代入亮度方程式计算出亮度数值Y；

3)将亮度Y代入刘氏分割方程的灰色梯尺格式算出灰阶亮度Y_grey；

4)把亮度数值换算成灰色密度数值D_l＝D_n＝lg(Y_w/Y_n)；

5)将D_n映射到显示器色域的密度D_qk＝D_n^γ_qk；对D_qk进行伽玛正，得D_qk′；

6)由D_qk′计算灰核r_dd并将灰核r_dd代入GBK型显示器映射方程；

7)把颜色的XYZ三刺激值换算成色度坐标值x_n和y_n，即让：

8)将x_n和y_n代入GBK型电视显示器映射方程；

9)解GBK型电视显示器映射方程：得基色量rgb和预示的显示颜色X_qkY_qkZ_qk；

10)从基色量空间的rgb转换到驱动数值RGB，用驱动数值RGB驱动电视显示器，在显示器上就显示出电视摄像机所拍摄的彩色图像。

比较Fig.2和Fig.3可知，除了黑、白场颠倒之外，两者并无本质上的不同。

Claims (10)

1.一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征在于：

第一，提出了一种《为输入、显示和输出设备所通用的、驱动数值也对应相等的色靶结构》；该色靶上分布的颜色样本包括：(1)单色的三基色梯尺：对于显示器来说，就是给定三基色rgb的21个驱动数据d_ri、d_gi、d_bi，对于数码照相机和电视摄像机之类的标定色靶来说，按照与此同样的数据制作成相纸色靶，对于打印机和扫描仪的标定色靶来说，就是给定三基色cmy和单色黑的21个驱动数据d_ci、d_mi、d_yi、d_ki；利用上述驱动数据生成样本颜色并据此样本实测颜色的三刺激值；(2)色靶上的样本颜色还包括二次颜色样本和三次颜色样本的驱动数据；实测的样本颜色三刺激值和已知的驱动变量[d_i]将是实现第二款所述刘氏基色嵌位方程、第三款所述刘氏配色方程、第四款所述特性化刘氏配色方程的方法所依赖的基本数据；

第二，提出了《为输入设备、显示设备和输出设备所通用的保持基色通道独立性的方法》；

第一步，根据减色法原理在XYZ和RGB颜色空间分别建立刘氏基色嵌位方程及其衍生的参数模型：刘氏基色嵌位方程及其衍生的参数模型是对前述色靶结构的数学描述，在XYZ和RGB颜色空间对前述色靶结构进行数学描述的刘氏基色嵌位方程如下所示：

左侧的刘氏基色嵌位方程是在XYZ颜色空间为扫描仪、打印机、常白型显示器建立的基色嵌位方程，右侧的刘氏基色嵌位方程是在RGB颜色空间为扫描仪建立的基色嵌位方程，变量a_t表示用等能三基色[r_i，g_i，b_i]合成的单位白色量的三刺激值[X_s，Y_s，Z_s]和[R_s，G_s，B_s]，即：白点的三刺激值分别是[X_w，Y_w，Z_w]和[R_w，G_w，B_w]；

第二步，保持基色通道独立性的三个步骤：

分别求解XYZ和RGB颜色空间的刘氏基色嵌位方程，可得到计算嵌位亮度Y_t和G_t的函数式如下所示：

第三步，把嵌位基准基色量a_t变成为如下所示的基准基色量函数a：

三次灰色样本序列分别是由等能驱动数据(d_ri+d_gi+d_bi)、(d_ci+d_mi+d_yi)分别用加色法和减色法生成的中性颜色X_sY_sZ_s、R_sG_sB_s；根据电视机的色感匹配原理：目标色的亮度等于各原色光亮度相加的总和，于是衍生出如下所示的基准基色量公式：

适用于打印机类设备：

适用于常白型显示器：

根据第三步所述基准基色量a，即可衍生出RGB色空间的基准基色量公式如下所示：

适用于扫描输入设备：

第三，建立了《确保基色在配色空间的三个通道内具有独立性的方法及刘氏配色方程》：RGB和XYZ色空间的配色方程是根据红、绿、蓝、黄、品红、青、白、黑等8种组分色元的常量三刺激值为入射三刺激值RGB和XYZ匹配组分基色量[r，g，b]和[c，m，y]的，为了使RGB和XYZ的组分三基色量[r，g，b]和[c，m，y]在三通道内保持通道独立性和空间独立性，不同种类的刘氏配色方程都设置9个通道基色量参数并把通道基色量参数设置成基准基色量[r，g，b]和[c，m，y]的幂函数，基准基色量又被设置成为驱动变量[d_r，d_g，d_b]和[d_c，d_m，d_y]的幂函数，从而使入射光的三刺激值RGB和XYZ变成12维的空间矢量，利用幂函数指数的伽玛校正功能够把三基色[r，g，b]和[c，m，y]的独立特性同时传递给9个通道基色量和3个驱动变量；

第四，提出了特性化刘氏配色方程的方法：

第一步，为了获取三基色梯尺的三刺激值，根据权利要求1第一款所述《一种为输入、显示和输出设备所通用的、驱动数值也对应相等的色靶结构》，分别在单色三基色梯尺上实测样本色的三刺激值XYZ和RGB，约定用下标o，p，q_w，q_k区分扫描仪、打印机、常白型计算机显示器、常黑型电视机显示器的三刺激值数据，那么可以得到如下15组三刺激值数据：

对偶的两种扫描仪数据：在RGB色空间实测的三刺激值数据：[R_oci，G_oci，B_oci]，[R_omi，G_omi，B_omi]，[R_oyi，G_oyi，B_oyi]；在XYZ色空间实测的三刺激值数据：[X_oci，Y_oci，Z_oci]，[X_omi，Y_omi，Z_omi]，[X_oyi，Y_oyi，Z_oyi]；打印机类、常白型计算机显示器类、常黑型电视机显示器类在XYZ色空间实测的三刺激值数据分别如下所示：[X_pci，Y_pci，Z_pci]，[X_pmi，Y_pmi，Z_pmi]，[X_pyi，Y_pyi，Z_pyi]；[X_qwri，Y_qwri，Z_qwri]，[X_qwgi，Y_qwgi，Z_qwgi]，[X_qwbi，Y_qwbi，Z_qwbi]；[X_qkri，Y_qkri，Z_qkri]，[X_qkgi，Y_qkgi，Z_qkgi]，[X_qkbi，Y_qkbi，Z_qkbi]；

在本步骤中：扫描仪在RGB和XYZ色空间具有三组对偶的实测三刺激值，打印机、常白型和常黑型显示器在XYZ色空间各有三组实测的三刺激值，四类设备共计拥有15组实测的三刺激值数据；

第二步，根据以上15组三刺激值，应用权利要求1第二款所述《为输入设备、显示设备和输出设备所通用的一种保持基色通道独立性的方法》中给出的基准基色量公式分别为扫描仪、打印机、常白型计算机显示器、常黑型电视机显示器计算嵌位亮度数据：

[G_toci，G_tomi，G_toyi]、[Y_toci，Y_tomi，Y_toyi]、[Y_tpci，Y_tpmi，Y_tpyi]、[Y_tqwri，Y_tqwgi，Y_tqwbi]、[Y_tqkri，Y_tqkgi，Y_tqkbi]；

第三步，将算得的嵌位亮度数值代入下列基准基色量公式，把基准基色量计算出来：

第四步，用下列模型为刘氏减色配色方程、刘氏四色配色方程以及刘氏扫描仪颜色预测方程计算通道基色量：

第五步，用下列模型为刘氏RGB扫描分色方程计算通道基色量[c_xi′，c_yi′，c_zi′]，[m_xi′，m_yi′，m_zi′]，[y_xi′，y_yi′，y_zi′]：

第六步，用下列模型为刘氏常白型显示器配色方程计算通道基色量[r_xi，r_yi，r_zi]，[g_xi，g_yi，g_zi]，[b_xi，b_yi，b_zi]：

第七步，用下列模型为刘氏常黑型显示器配色方程计算通道基色量[r_xi，r_yi，r_zi]，[g_xi，g_yi，g_zi]，[b_xi，b_yi，b_zi]：

第八步，用曲线拟合方法为基于减色法复制的、用于打印机、扫描仪的刘氏减色配色方程构造通道基色量函数：将基准基色量数组[c_i，m_i，y_i]分别与通道基色量数组[c_xi，c_yi，c_zi]、[m_xi，m_yi，m_zi]、[y_xi，y_yi，y_zi]进行曲线拟合，即得通道基色量的幂函数表达式：

第九步，用曲线拟合方法为刘氏常白型显示配色方程构造通道基色量函数：将三基色的基准基色量数组[r_j]、[g_j]、[b_j]分别与对应的通道基色量数组[r_xj，r_yj，r_zj]、[g_xj，g_yj，g_zj]、[b_xj，b_yj，r_zj]进行曲线拟合，即得通道基色量的幂函数表达式：

第十步，用曲线拟合方法为数字照相机或者电视摄像机配色方程构造通道基色量函数：

第五，提出了《一种为扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器生成纯净灰色梯尺的方法》：它是在第一款所述为扫描仪、打印机以及显示器上逐一显示的近似灰色梯尺样本色上，实测五组灰色梯尺亮度数组：[G_o′ai]、[Y_oai]、[Y_pai]、[Y_qwai]、[Y_qkai]，把此5个亮度数组作为初始亮度数组，然后通过九个转换步骤为四类色彩复制设备再现的三刺激值排除了红移误差，藉此生成纯净灰色密度数组[D_o′i]、[D_oi]、[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，为应用第六款所述的方法把RGB颜色空间的纯净灰色阶调密度D_o′和XYZ颜色空间的纯净灰色阶调密度D_o、D_p、D_qw、D_qk分解成第六款所述‘组分灰核’创造了条件；本发明首先定义了命名为“灰核”的新概念：即：当用三基色[c，m，y]匹配一个中性灰色时，三基色量并不相等，其中具有最小基准基色量的基色就是该灰色成分的灰核；

第六，提出了《一种特性化纯净灰色梯尺组分基色量的方法》：该方法首先用刘氏配色方程把五个纯净灰色梯尺三刺激值数组[R_oi，G_oi，B_oi]、[X_oi，Y_oi，Z_oi]、[X_pi，Y_pi，Z_pi]、[X_qwi，Y_qwi，Z_qwi]、[X_qki，Y_qki，Z_qki]分解成为组分‘灰核’[c′_i，m′_i，y′_i]＝[c_ddi′，m_ddi′，y_ddi′]、[c_i，m_i，y_i]、[c_pi，m_pi，y_pi]、[r_qwi，g_qwi，b_qwi]、[r_qki，g_qki，b_qki]，分别以纯净灰色密度数组[D_o′i]＝[D_rgbi]、[D_oi]、[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]为自变量，以组分‘灰核’数组为因变量建立组分‘灰核’与纯净灰色密度之间的灰色平衡幂函数式，利用灰色平衡幂函数式可以实现密度与组分‘灰核’的双向转换；鉴于多媒体介质的光吸收作用导致灰色阶调偏暗，必须采用第七款所述的伽玛校正方法提高灰色密度的亮度；

第七，提出了《一种对图像的灰色阶调进行伽玛校正的方法》；该方法首先把打印机、常白型显示器、常黑型显示器的纯净灰色密度[D_p，D_qw，D_qk]用曲线拟合方法变成以驱动变量[d_i]为自变量的幂函数，然后利用驱动变量[d_i]对3类图像输出设备中的复制密度[D_p，D_qw，D_qk]实施十进制平方反比伽玛校正，藉此把XYZ色空间的纯净灰色密度[D_p，D_qw，D_qk]的亮度提高到RGB色空间的灰色密度[D_p′，D_qw′，D_qk′]；接着用第八款所述的方法在RGB和XYZ色空间之间双向传递[D_l，x_l，y_l]特性文件数据；

第八，提出了《在XYZ空间为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法》；该方法是利用刘氏颜色分割方程及其灰色梯尺格式作为工具创建D_lx_ly_l特性文件的，该特性文件利用密度参数D_l和色度坐标[x_l，y_l]数据在RGB和XYZ色空间之间双向传递亮度和色度坐标信息，扫描仪用刘氏颜色分割方程在XYZ颜色空间的三个子格式如下所示：

扫描仪用刘氏颜色分割方程在XYZ颜色空间的灰色梯尺格式如下所示：

X_v＝X_w(1-p)+pX_sk

Y_v＝Y_w(1-p)+pY_sk

Z_v＝Z_w(1-p)+pZ_sk

扫描仪用刘氏颜色分割方程在RGB色空间的三个子格式如下所示：

扫描仪用刘氏颜色分割方程在RGB色空间的灰色梯尺格式如下所示：

R_v＝R_w·(1-p)+p·R_sk，

G_v＝G_w·(1-p)+p·G_sk，

B_v＝B_w·(1-p)+p·B_sk；

从第九款所述的方法开始，将要把前述的色域映射方法扩展到在RGB和XYZ之间双向交换三刺激值数据；

第九，提出了《在RGB色空间快速计算基准基色量c′m′y′的方法及刘氏三色嵌位方程》：第一步，建立刘氏三色嵌位方程：本发明给出的刘氏三色嵌位方程是‘刘氏扫描仪颜色预测方程’和‘刘氏RGB扫描分色方程’的交集，具有如下所示的CMK、CYK、MYK三种联立的子格式：

方程中的已知量包括：基色红、绿、蓝、黄、品红、青的实地三刺激值R_rG_rB_r，R_gG_gB_g，R_bG_bB_b，R_cG_cB_c，R_mG_mB_m，R_yG_yB_y、白点的三刺激值R_wG_wB_w、由三基色c′m′y′合成的黑色实地三刺激值R_skG_skB_sk以及根据第六款所述密度D_o’＝D_rgb的组分灰核[c_dd′，m_dd′，y_dd′]；要计算未知量是RGB色空间的三基色[c′，m′，y′]和波长参数λ，至于选用哪一个刘氏三色嵌位方程对颜色RGB进行转换计算，是由RGB中的最小值决定的，本发明借助刘氏三色嵌位方程把RGB数据转换成基准基色量数据c′，m′，y′；

第二步，把RGB色空间的基色量c′m′y′转换成为XYZ色空间的扫描基色量cmy，再把得到的cmy数据代入扫描仪颜色预测方程的9个通道基色量幂函数式，进而把9个通道基色量函数代入该方程算得经过灰色标定的CIEXYZ数据；位于转换链上的每个环节都继承刘氏三色嵌位方程的三条运动路经；用第十款所述的方法能够为RGB→XYZ转换方法给出三条确定的光路；

第十，提出了《把扫描颜色从RGB色空间转换到CIEXYZ色空间的方法》：该方法通过刘氏颜色分割方程把刘氏三色嵌位方程的三种子格式[GBK，RBK，RGK]与RGB→XYZ转换流程联系起来，建立了一个[GBK，RBK，RGK]→[p，G_l，D_rgb]→[c_dd′，m_dd′，y_dd′]→[c′，m′，y′]→[c，m，y]→[X，Y，Z]转换链；上述从RGB色空间到XYZ色空间转换的矩阵方程式如下所示：

在上述RGB→XYZ转换矩阵方程式等号右侧的方阵是第四款第五步所述RGB扫描分色方程的九个通道基色量函数，它们和白色量p是等效的，与RGB→XYZ色空间转换矩阵方程式对偶的XYZ→RGB色空间转换矩阵方程式如下所示：

在上述色空间转换的矩阵方程式等号右端的方阵是第四款第四步所述刘氏扫描仪颜色预测方程的9个通道基色量函数，它们和密度D_l是等效的，嵌位亮度[G_tc，G_tm，G_ty]和[Y_tc，Y_tm，Y_ty]在刘氏三色嵌位方程的交集是灰核数值[c_dd′，m_dd′，y_dd′]，从而为第十一款的D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间提供了依据；

第十一，提出了《为数码照相机或者数码电视摄像机建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法》；该方法首先用三刺激值XYZ中的亮度值Y作为刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式的自变量计算纯净灰色的三刺激值X_greyY_greyZ_grey，然后对灰色亮度值Y_grey实施对数变换，算得与Y_grey对应的灰色密度D_l＝D_n，根据已知输入三刺激值XYZ计算其色度坐标[x_l，y_l]＝[x_n，y_n]，然后向接收端传送特性文件数据D_lx_ly_y＝D_ox_oy_o，接收端将需要应用第十二款所述的伽玛校正方法对接收到的密度数据D_l进行伽玛校正，通过伽玛校正把密度数据D_l的亮度提升为亮度较高的RGB颜色空间的密度数据；

第十二，提出了《一种将特性文件连接空间的参数D_l映射成为目标设备色域的灰色阶调参数的方法》；在第五款中，已经得到数码相机、电视摄像机、扫描仪、打印机与印刷机、显示器在设备色域内的纯净灰色阶调密度数组[D_o′i]、[D_oi]、[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，接收端用接收到的密度数组作为自变量、用目标设备密度数组作为因变量建立幂函数关系，然后再用第十三款所述的方法将源设备获取的密度数据映射为目标设备的全息彩色数据；

第十三，提出了《一种将源设备获取的颜色映射到目标设备色域的方法》：

1)将扫描仪获取的颜色映射到打印设备色域的方法：

方法：扫描仪和打印设备之间的色域映射是通过传递特性文件连接空间的[D_o，x_o，y_o]数值到打印设备色域和借助于刘氏扫描仪-打印机映射方程实现的；

第一步，根据扫描得到的RGB数值，选择刘氏扫描仪-打印机映射方程的子类型：刘氏扫描仪-打印机映射方程具有CMK、CYK、MYK三个子类型，下面依次列出这三个子类型的方程式：

第二步，把扫描仪色空间的灰色阶调密度D_o映射成为打印设备色域的灰色阶调密度D_p，方法是：(1)让(2)计算伽玛校正密度：让(3)用伽玛校正密度D_p′取代打印机灰色平衡多项式中的D_p，生成如下所示的刘氏四色打印反伽玛灰色平衡多项式，应用此多项式可计算伽玛校正后的灰色平衡组分基色量c_p、m_p、y_p和灰色取代参数k_p，并且把c_p、m_p、y_p、k_p作为可以选用的灰核参数使用：

c_p＝c_dd＝a₀+a₁D_p′+a₂D_p′²+a₃D_p′³+…，m_p＝m_dd＝b₀+b₁D_p′+b₂D_p′²+b₃D_p′³+…

y_p＝y_dd＝c₀+c₁D_p′+c₂D_p′²+c₃D_p′³+…，k_p＝k_dd＝d₀+d₁D_p′+d₂D_p′²+d₃D_p′³+…

(4)根据所选子类型的不同，只需把k_dd，c_dd，或者k_dd，m_dd，或者k_dd，y_dd计算出来，提供给刘氏扫描仪-打印机映射方程，该方程就退化成三元二次方程；本步骤算出的密度参数D_p和色度坐标[x_o，y_o]是和特性化文件D_lx_ly_l等效的参数；黑色参数[k_dd，k_p]所代表的电子流携带着量子[ε^-e，ε^+e]把CMK、CYK、MYK三个子类型以通道共享的方式贯通；

第三步，根据刘氏扫描仪-打印机映射方程解得的三组基色量[c＝c_dd，m，y]、[m＝m_dd，c，y]、[y＝y_dd，m，c]计算匹配颜色[X_p，Y_p，Z_p]所需要的驱动数值CMYK，在方程中，基准基色量cmyk进一步是驱动输入数值d_cd_md_yd_k的函数，由此可得把打印机基准基色量cmyk数值转换成驱动输入值CMYK的方法：

2)将数码相机获取的颜色XYZ映射到常白型显示器色域的方法：

方法：在数码相机和显示设备之间的色域映射是通过把特性文件连接空间的参数[D_n，x_n，y_n]传送到显示设备并通过刘氏数码相机-常白型显示器映射方程完成的；

第一步，把数码相机色空间的灰色阶调密度D_n映射成为显示设备色域的灰色阶调密度D_qw，即：(1)让(2)计算伽玛校正密度：即让(3)将伽玛校正密度D_qw′代入常白型显示器的灰色平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量r_dd、g_dd、b_dd和灰色取代参数k_p：

第二步，把输入设备特性文件连接空间的色度坐标x_n和y_n映射到常白型显示器并通过刘氏数码相机-常白型显示器映射方程完成映射过程：刘氏数码相机-常白型显示器映射方程也具有r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd三个子类型，并且和刘氏颜色分割方程的三个子类型是一一对应的，下面依次列出这三个子类型的方程式：

根据程序选定的r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd子类型，将第一步得到的r_dd、g_dd、b_dd代入方程等号的右端，将[x_n，y_n]和嵌位亮度Y_qw放在方程的左端，即可解得经过伽玛校正或者色域映射处理的基准基色量r、g、b和亮度值Y_qw；上式中，驱动输入数值[d_r，d_g，d_b]进一步是基准基色量[r，g，b]的函数，由此得到把常白型显示器基准基色量[r，g，b]数值转换成驱动输入值RGB的方法是：

利用刘氏数码相机-常白型显示器映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正后的基色量；鉴于X_qw＝(x_n/y_n)Y_qw、Y_qw＝Y_qw、Z_qw＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_qw，则最终显示的颜色就是X_qw、Y_qw、Z_qw，RGB就是显示颜色X_qw、Y_qw、Z_qw所需要的驱动数值；

3)将电视摄像机获取的颜色XYZ映射到常黑型电视显示器色域的方法：电视摄像机和电视显示设备之间的色域映射是通过把特性文件连接空间的参数D_n、x_n和y_n传送到显示设备并通过刘氏电视摄像机-常黑型显示器映射方程完成的；其步骤是：

第一步，把电视摄像机色空间的灰色阶调密度D_n映射成为常黑型电视显示器色域的灰色阶调密度D_qk，即：(1)让(2)计算伽玛校正密度：让(3)将伽玛校正密度D_qw′代入常黑型显示器的灰平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量r_dd、g_dd、b_dd和灰色取代参数k_dd：

第二步，把输入设备特性文件连接空间的色度坐标x_n和y_n映射到常黑型电视显示器并用刘氏电视摄像机-常黑型显示器映射方程完成映射过程，该映射方程具有r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd三个子类型，并且和刘氏颜色分割方程的三个子类型是一一对应的，下面依次列出这三个子类型的方程式：

根据程序选定的r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd子类型，将第一步得到的r_dd、g_dd、b_dd代入方程等号的右端，将参数x_n和y_n的值和嵌位亮度参数Y_qk放在方程的左端，即可解得经过伽玛校正或者色域映射处理的基准基色量r、g、b和亮度值Y_qk；上式中，驱动输入数值d_rd_gd_b进一步是基准基色量[r，g，b]的函数，由此可得把电视显示器基准基色量[r，g，b]数值转换成驱动输入值RGB的方法是：

观察上式可知：鉴于：X_qk＝(x_n/y_n)Y_qk、Y_qk＝Y_qk、Z_qk＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_qk，利用刘氏电视摄像机-常黑型显示器映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正后的基色量；

4)将打印设备获取的颜色XYZ映射到常白型显示器色域的方法：

从打印设备到显示设备的映射是通过把特性文件连接空间的参数D_p、x_p和y_p传送到显示设备并通过刘氏打印机-常白型显示器映射方程完成的；实施步骤如下：

第一步，把打印设备色空间的灰色阶调密度D_p映射成为显示设备色域的灰色阶调密度D_qw，即：(1)让(2)计算伽玛校正密度：让：将伽玛校正密度D_qw′代入打印机的灰色平衡组分基色量幂函数式，计算作为灰核利用的灰色平衡组分基色量r_dd、g_dd、b_dd和灰色取代参数k_p：

(3)将算得的r_dd，或g_dd，或b_dd数值代入已选定的刘氏打印机-常白型显示器映射方程等号的右端；

第二步，把打印设备特性文件连接空间的色度坐标x_p和y_p映射到显示设备色域，方法是利用刘氏打印机-常白型显示器色域映射方程作为工具完成映射过程，刘氏打印机-常白型显示器色域映射方程的三个子类型r_ddgb、rg_ddb、rgb_dd的方程式如下：

上式中，驱动输入数值d_rd_gd_b进一步是基准基色量rgb的函数，由此可得把常白型显示器基准基色量数值rgb转换成驱动输入值RGB的方法是：

通过刘氏打印机-常白型显示器色域映射方程三个不同子类型计算出来的三个基色量都是经过伽玛校正的基色量；设：X_qw＝(x_n/y_n)Y_t、Y_qw＝Y_t、Z_qw＝[(1-x_n-y_n)/y_n]Y_t，那么，最终显示的颜色就是X_qw、Y_qw、Z_qw，RGB就是显示颜色X_qw、Y_qw、Z_qw所需要的驱动数值。

2.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下方法实施第一款所述《一种为输入、显示和输出设备所通用的、驱动数值也对应相等的色靶结构》：

第一步：生成单色的三基色梯尺：从最小值0到最大值20把驱动数值[d_i]设为i＝21级，对于显示器来说，让三基色[r_i，g_i，b_i]的驱动数据[d_ri，d_gi，d_bi]分别等于：0.00，12.75，25.50，38.25，51.00，63.75，76.50，89.25，102.00，114.75，127.50，140.25，153.00，165.75，178.50，191.25，204.00，216.75，229.50，242.25，255.00，利用给定的驱动数据在显示器上逐个显示样本颜色、实测和记录样本色的三刺激值数据；标定数码照相机和电视摄像机的色靶是根据与此同样的数据制作成相纸色靶；对于打印机和扫描仪色靶来说，就是让三基色[c_i，m_i，y_i]的21个驱动数据[d_ci，d_mi，d_yi]分别等于：0％＝0.00/255＝0，5％＝12.75/255＝0.05，10％＝25.50/255＝0.1，15％＝38.25/255＝0.15，20％＝51.00/255＝0.20，25％＝63.75/255＝0.25，30％＝76.50/255＝0.30，35％＝89.25/255＝0.35，40％＝102.00/255＝0.40，45％＝114.75/255＝0.45，50％＝127.50/255＝0.50，55％＝140.25/255＝0.55，60％＝153.00/255＝0.60，65％＝165.75/255＝0.65，70％＝178.50/255＝0.70，75％＝191.25/255＝0.75，80％＝204.00/255＝0.80，85％＝216.75/255＝0.85，90％＝229.50/255＝0.90，95％＝242.25/255＝0.95，100％＝255/255＝1；

第二步：生成二次颜色样本：对于电视显示器上显示的幅射光来说，是根据加色法原理生成的：它们是用等能驱动数值(d_r255+d_g255)、(d_r255+d_b255)、(d_g255+d_b255)合成的三个二次色：对于打印机和扫描仪来说，它们是用(d_c100％+d_m100％)、(d_m100％+d_y100％)、(d_c100％+d_y100％)合成的三个二次色；对于CMYK四色打印来说还需要增加(d_c100％+d_k100％)、(d_m100％+d_k100％)、(d_y100％+d_k100％)等三个二次色，藉此生成、并且实测上述二次颜色样本的三刺激值，以备在后述刘氏配色方程中作为已知常量数据使用；

第三步：生成三次颜色样本：对于显示器来说，它们是用具有相同(d_ri+d_gi+d_bi)驱动数据、从0到255顺序显示的基于加色法原理的灰色样本序列；对于打印机或扫描仪来说，它们是用具有相同驱动数据(d_ci+d_mi+d_yi)、从0到100％顺序显示的灰色样本序列，常白型显示器是用等能驱动数据(d_ri+d_gi+d_bi)相加所生成的灰色样本序列：当d_ri＝d_gi＝d_bi＝d_max时，由等能的(d_rmax+d_gmax+d_bmax)生成的颜色是由单位刺激值[R_r，G_r，B_r]、[R_g，G_g，B_g]、[R_b，G_b，B_b]叠加合成的中性灰色R_sG_sB_s＝R_wG_wB_w；对于打印机或扫描仪来说，它们是用等能三基色数据(d_ci+d_mi+d_yi)叠加、从0到d_max顺序显示的灰色样本序列，被合成后的三次色亮度降低，当驱动数据d_ci＝d_mi＝d_yi＝100％＝1时：(d_cmax+d_mmax+d_ymax)是由等能基色单位三刺激值[X_c，Y_c，Z_c]、[X_m，Y_m，Z_m]、[X_y，Y_y，Z_y]相互叠加合成中性灰色X_sY_sZ_s，三刺激值R_sG_sB_s和X_sY_sZ_s将提供给权利要求1第二款所述的刘氏基色嵌位方程使用；在观测颜色时，本方法采用标准D65日光照明，根据电视机原理：虽然与7种驱动数据[d_ri，d_gi，d_bi，d_ci，d_mi，d_yi，d_ki]相对应的7种基本色[R，G，B，C，M，Y，K]的色度不会受非线性的影响，可是亮度是不等的。

3.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的方法实施权利要求1第三款所述的《确保基色在配色空间的三个通道内具有独立性的方法及刘氏配色方程》：

第一，基于减色法复制的刘氏减色配色方程：又称三色打印方程，其格式如下所示：

刘氏减色配色方程具有两个用途：一是作为三色打印配色方程使用，二是作为扫描仪的颜色预测方程使用；该方程左端的三刺激值[X，Y，Z]是待匹配颜色的已知三刺激值，三刺激值X_wY_wZ_w、X_cY_cZ_c、X_mY_mZ_m、X_yY_yZ_y、X_rY_rZ_r、X_gY_gZ_g、X_bY_bZ_b、X_sY_sZ_s分别表示在色靶上实测的8个实地色的三刺激值；三刺激值[X_w，Y_w，Z_w]是背景白色的三刺激值，三刺激值[X_s，Y_s，Z_s]是等量三基色[c，m，y]合成的黑色三刺激值，白色和黑色三刺激值分别和刘氏基色嵌位方程中的三刺激值[X_w，Y_w，Z_w]和[X_s，Y_s，Z_s]相同，刘氏减色配色方程设置9个未知变量y_x、y_y、y_z、m_x、m_y、m_z、c_x、c_y、c_z，它们分别是X、Y、Z三个通道公用的通道基色量，通道基色量分别是以基准基色量[c，m，y]为自变量的幂函数，幂函数格式如下所示：

上式中的基准基色量[c，m，y]又进一步是以驱动参数[d_c，d_m，d_y]为自变量的幂函数，即：

对此三式求反解得：

刘氏减色配色方程是以刘氏基色嵌位方程及其衍生公式为基础、在原始Neugebauer方程中加入9个通道基色量参数[c_x，c_y，c_z，m_x，m_y，m_z，y_x，y_y，y_z]构成的方程，通道基色量参数分别是以3个基准基色量[c，m，y]为自变量的幂函数，9个幂函数指数分别是[γ_xc，γ_yc，γ_zc，γ_xm，γ_ym，γ_zm，γ_xy，γ_yy，γ_zy]；方程求解的目标值是基准基色量[c，m，y]，基准基色量[c，m，y]分别是以驱动参数[d_c，d_m，d_y]为自变量的幂函数，幂函数指数分别是[γ_c，γ_m，γ_y]，该方程本身是一个高次方程，需要根据方程左端的实测灰色三刺激值XYZ和实测的8组基色的实测三刺激值X_wY_wZ_w，X_cY_cZ_c，X_mY_mZ_m，X_yY_yZ_y，X_rY_rZ_r，X_gY_gZ_g，X_bY_bZ_b，X_sY_sZ_s应用权利要求1第四款所述《特性化刘氏配色方程的方法》决定9个通道基色量参数[c_x，c_y，c_z，m_x，m_y，m_z，y_x，y_x，y_x]、9个幂函数指数[γ_xc，γ_yc，γ_zc，γ_xm，γ_ym，γ_zm，γ_xy，γ_yy，γ_zy]、3个基准基色量[c，m，y]以及3个驱动参数[d_c，d_m，d_y]的数值；

第二，刘氏四色配色方程：和前述三色打印方程一样，刘氏四色配色方程也设置9个通道基色量参数[c_x，c_y，c_z，m_x，m_y，m_z，y_x，y_y，y_z]、12个幂函数指数[γ_xc，γ_yc，γ_zc，γ_xm，γ_ym，γ_zm，γ_xy，γ_yy，γ_zy，γ_c，γ_m，γ_y]以及3个数字驱动参数[d_c，d_m，d_y]，其幂函数格式如下所示：

对左式求反解可得：

刘氏四色配色方程继承三色打印方程中的八种实测三刺激值[X_w，Y_w，Z_w]、[X_r，Y_r，Z_r]、[X_g，Y_g，Z_g]、[X_b，Y_b，Z_b]、[X_c，Y_c，Z_c]、[X_m，Y_m，Z_m]、[X_y，Y_y，Z_y]、[X_s，Y_s，Z_s]；不同的是：在刘氏四色配色方程中增加了黑色变量k和k_dd，由于黑墨变量的加入，而使方程增加了8组实测三刺激值：[X_k，Y_k，Z_k]、[X_ck，Y_ck，Z_ck]、[X_mk，Y_mk，Z_mk]、[X_yk，Y_yk，Z_yk]、[X_rk，Y_rk，Z_rk]、[X_gk，Y_gk，Z_gk]、[X_bk，Y_bk，Z_bk]、[X_sk，Y_sk，Z_sk]，共计16组实测三刺激值，等号右端的黑色变量k_dd是在解方程之前预先用基准基色量公式给定的数值，因此刘氏四色配色方程仍然是只有三个变量c、m、y的三元二次方程，可用解析方法求解，刘氏四色配色方程的完整格式如下所示：

第三，基于加色法复制的刘氏常白型显示器配色方程：其格式如下所示：

和前述刘氏三色打印配色方程相比较，刘氏常白型显示器配色方程也继承了三色打印方程中的八种实测三刺激值数据[X_w，Y_w，Z_w]、[X_r，Y_r，Z_r]、[X_g，Y_g，Z_g]、[X_b，Y_b，Z_b]、[X_c，Y_c，Z_c]、[X_m，Y_m，Z_m]、[X_y，Y_y，Z_y]、[X_s，Y_s，Z_s]，同样设置9个通道基色量参数[r_xr，r_yr，r_zr，g_xg，g_yg，g_zg，b_xb，b_yb，b_zb]、9个幂函数指数[γ_xr，γ_yr，γ_zr，γ_xg，γ_yg，γ_zg，γ_xb，γ_yb，γ_zb，γ_c，γ_m，γ_y]以及3个数字驱动参数[d_rd，d_gd，d_bd]，不同之处在于：刘氏常白型显示器配色方程的通道基色量和驱动变量分别是以基准基色量[r，g，b]为自变量的幂函数，本方程是以加色法原理为三刺激值XYZ匹配基准基色量[r，g，b]的配色方程，而不再是基于减色法原理为三刺激值XYZ匹配基准基色量[c，m，y]的配色方程，其格式如下所示：

上述不同之处表明：打印机是在三色打印配色方程的[c，m，y]减色空间工作的，刘氏常白型显示器配色方程式是在[r，g，b]加色空间工作的；

第四，基于加色法复制的刘氏常黑型显示器配色方程：其格式如下所示：

刘氏常黑型显示器和刘氏常白型显示器的区别在于：前者是在黑色背景幅射三刺激值[X_k，Y_k，Z_k]的基础上观测到的三刺激值XYZ，其本质是以普朗克黑体幅射为背景观测得到的三刺激值XYZ；后者是在白色背景幅射三刺激值[X_w，Y_w，Z_w]的基础上观测到的三刺激值XYZ；

第五，刘氏RGB扫描分色方程：其格式如下所示：

刘氏RGB扫描分色方程中的通道基色量是以基准基色量[c′，m′，y′]为自变量的幂函数，其函数格式和三色打印方程相同：

刘氏RGB扫描分色方程左端的三刺激值[R，G，B]是待匹配颜色的已知三刺激值，三刺激值R_wG_wB_w、R_cG_cB_c、R_mG_mB_m、R_yG_yB_y、R_rG_rB_r、R_gG_gB_g、R_bG_bB_b、R_sG_sB_s分别表示在反射式色靶上、即打印机所用反射式色靶上获得的8个实地色的三刺激值；刘氏RGB扫描分色方程是以RGB色空间的刘氏基色嵌位方程及其衍生公式为基础建立的配色方程，方程设置9个通道基色量参数[c_x′，c_y′，c_z′，m_x′，m_y′，m_z′，y_x′，y_y′，y_z′]、9个幂函数指数[γ_xc′，γ_yc′，γ_zc′，γ_xm′，γ_ym′，γ_zm′，γ_xy′，γ_yy′，γ_zy′]；三刺激值[R_w，G_w，B_w]是背景白色的三刺激值，三刺激值[R_s，G_s，B_s]是等量三基色[c′，m′，y′]合成的黑色三刺激值，并且和RGB色空间刘氏基色嵌位方程中的三刺激值[R_w，G_w，B_w]和[R_s，G_s，B_s]是一致的。

4.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施权利要求1第五款所述的《一种为扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器生成纯净灰色梯尺的方法》：

第一步，为扫描仪、打印机和显示器生成纯净灰色梯尺：根据权利要求1第一款所述的《为输入、显示和输出设备所通用的、驱动数值也对应相等的色靶结构》，在为扫描仪、打印机制作的色靶上以及在显示器上逐一显示的梯尺样本色上，分别实测复色梯尺样本的亮度值，得到5个初始亮度数组[G_o′ai]、[Y_oai]、[Y_pai]、[Y_qwai]、[Y_qkai]；

第二步，将初始亮度数组[G_o′ai]、[Y_oai]、[Y_pai]、[Y_qwai]、[Y_qkai]转换成初始密度数组[D_o′ai]、[D_oai]、[D_pai]、[D_qwai]、[D_qkai]，即让：[D_o′ai]＝lg(G_ow/G_o′ai)，[D_oai]＝lg(Y_ow/Y_oai)，[D_pai]＝lg(Y_pw/Y_pai)，[D_qwai] ＝lg(Y_wq/Y_qwai)，[D_qkai]＝lg(Y_wq/Y_qkai)；

第三步，将初始密度数组[D_o′ai]、[D_oai]、[D_pai]、[D_qwi]、[D_qki]分别除以各数组中的最大值D_o′amax、D_oamax、D_pamax、D_qwamax、D_qkamax，从而得到归一化的初始密度数组：[D_o′bi]＝[D_o′ai]/D_o′amax，[D_obi]＝[D_oai]/D_oamax，[D_pbi]＝[D_pai]/D_pamax，[D_qwbi]＝[D_qwai]/D_qwamax，[D_qkbi]＝[D_qkai]/D_qkamax；

第四步，将基色梯尺的驱动数值进行归一化处理，得归一化的驱动数组[d_i]；根据权利要求1第一款第一步所述：字符[d_i]是基色[p，r，g，b]的公用驱动数据，变量[d_i]使白色量[p_i]的三基色[r，g，b]、[c，m，y]在[r_i，g_i，b_i]和[c_i，m_i，y_i]颜色空间内分别获得准确的位置；

第五步，以归一化驱动数组[d_i]为自变量数组，分别以归一化初始密度数组[D_o′bi]、[D_obi]、[D_pbi]、[D_qwbi]、[D_qkbi]为因变量进行幂函数拟合，得灰色梯尺的归一化初始密度模型：

D_ob＝d^γ_o，D_o′b＝d^γ_o′，D_pb＝d^γ_p，D_qwb＝d^γ_qw，D_qkb＝d^γ_qk；

第六步，为了得到扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器的真正纯净灰色密度数组[D_o′i]、[D_oi]、[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，应当对上面的归一化初始密度分别进行去归一化处理，为此可分别用字符D_o′、D_o、D_p、D_qw、D_qk表示去归一化后的初始密度数组，那么可得：

[D_oi′]＝[d_oi]^γ_o′×D_o′amax，[D_oi]＝[d_i]^γ_o×D_oamax，[D_pi]＝[d_i]^γ_p×D_pamax，[D_qwi]＝[d_i]^γ_qw×D_qwamax，[D_qki]＝[d_i]^γ_qk×D_qkamax；

第七步，为扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器分别生成理想灰色亮度数组[G_oi]、[Y_oi]、[Y_pi]、[Y_qwi]、[Y_qki]：即让：[G_oi]＝G_wo/(10^D_o′i)，[Y_oi]＝Y_wo/(10^D_oi)，[Y_pi]＝Y_wp/(10^D_pi)，[Y_qwi]＝Y_ww/(10^D_qwi)，[Y_qki]＝Y_wk/(10^D_qki)；

第八步，为扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器计算参考白点的色度坐标值：用下标w、k分别表示扫描仪在XYZ、RGB颜色空间的色度坐标，设下标o、p、q_w、q_k分别表示扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器等四种设备的色度坐标，计算色度坐标的公式如下所示：

r_ow＝R_ow/(R_ow+G_ow+B_ow)，g_ow＝G_ow/(R_ow+G_ow+B_ow)，

x_ow＝X_ow/(X_ow+Y_ow+Z_ow)，y_ow＝Y_ow/(X_ow+Y_ow+Z_ow)，

x_pw＝X_pw/(X_pw+Y_pw+Z_pw)，y_pw＝Y_pw/(X_pw+Y_pw+Z_pw)，

x_qw＝x_qk＝0.3127，y_qw＝y_qk＝0.3290；

第九步，利用第七步给出的纯净灰色亮度数组[Y_oi]、[G_oi]、[Y_pi]、[Y_qwi]、[Y_qki]和第八步给出的色度坐标值[x_ow，y_ow]、[r_ow，g_ow]、[x_pw，y_pw]、[x_qw，y_qw]、[x_qk，y_qk]分别为扫描仪、打印机、常白型显示器、常黑型显示器构造一条纯净灰色梯尺，每条纯净灰色梯尺的三刺激值如下所示：

扫描仪在RGB色空间的纯净灰色梯尺数组：R_oi＝(r_ow/g_ow)·G_oi，G_oi＝G_oi，B_oi＝(1-r_ow-g_ow)·G_oi；

扫描仪在XYZ色空间的纯净灰色梯尺数组：

打印机在XYZ色空间的的纯净灰色梯尺数组：

常白型显示器在XYZ色空间的纯净灰色梯尺数组：

常黑型显示器的灰色梯尺数组：

5.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第六款所述的《一种特性化纯净灰色梯尺组分基色量的方法》：

为了对纯净灰色梯尺上的组分基色量实施特性化处理，本发明定义了命名为“灰核”的新概念：即：当用三基色[c，m，y]匹配了一个中性灰色时，三个基色量并不相等，其中具有最小基准基色量的基色就是形成该颜色灰色成分的灰核，虽然‘灰核’是三个基色量中的最小值，但是它和另外两个基色相结合，形成为一个复合颜色的灰色核心，借助‘灰核’概念能够使一个未知颜色XYZ达到理想的‘灰色平衡’，这是准确、快速分离中性和彩色成分的关键步骤；

第一步，在RGB色空间为扫描仪建立灰色平衡幂函数式c′(D_rgb)、m′(D_rgb)、y′(D_rgb)：方法是：用RGB扫描分色方程对扫描仪的灰色梯尺数组[R_oiG_oiB_oi]进行配色计算，得扫描仪灰色梯尺的基准基色量数组[c_i′，m_i′，y_i′]；再将灰色梯尺亮度数组[G_oi]代入公式D_rgb＝lg(G_ow/G_oi)算得密度数组[D_rgbi]；然后以[D_rgbi]为自变量、分别以孪生基色量[c_i′，m_i′，y_i′]为因变量进行曲线拟合，最终得扫描仪的灰色平衡幂函数式如下：

在后面叙述的扫描仪分色嵌位方程中，将把孪生的三基色量c_dd′、m_dd′、y_dd′作为灰核使用，鉴于d_i＝λ_max时，等能三基色[r_i，g_i，b_i]合成为白色量p，密度D_rgb和白色量p是反函数，因此三基色量[c_dd′，m_dd′，y_dd′]和密度D_rgb是以相同频率(1/γ_max)振动的共振体[D_rgb，c_dd′，m_dd′，y_dd′]；

第二步，为扫描仪建立从孪生基色量[c′，m′，y′]向减色法三基色量[c，m，y]转换的c′m′y′-cmy幂函数式：方法是：用刘氏减色配色方程对灰色三刺激值数组[X_oi，Y_oi，Z_oi]进行配色计算，即可算得再现灰色三刺激值[X_oi，Y_oi，Z_oi]的基准基色量数组[c_i，m_i，y_i]；然后分别以[c_i′]，[m_i′]，[y_i′]为自变量、分别以[c_i]，[m_i]，[y_i]为因变量进行曲线拟合，即得到c′m′y′-cmy的幂函数转换式：

刘氏RGB扫描分色方程和刘氏减色配色方程同属减色复制方程，其白色背景三刺激值[R_w，G_w，B_w]和[X_w，Y_w，Z_w]给三基色量[c′，m′，y′]和[c，m，y]带来的红移误差已被刘氏基色嵌位方程排除，都具有基准基色量的属性，因此[c′，m′，y′]和[c，m，y]具有相同的振动频率和色相；

第三步，为计算机的常白型显示器和电视机的常黑型显示器建立灰色平衡基色量幂函数式：方法是：分别用常白型显示器的配色方程和常黑型显示器的配色方程对灰色梯尺数组[X_qwi，Y_qwi，Z_qwi]、[X_qki，Y_qki，Z_qki]进行配色计算，可得到灰色梯尺的三基色量数组[r_qwi，g_qwi，b_qwi]、[r_qki，g_qki，b_qki]，然后分别以纯净灰色密度数组[D_qwi]、[D_qki]为自变量，分别以三基色量数组[r_qwi，g_qwi，b_qwi]，[r_qki，g_qki，b_qki]为因变量进行曲线拟合，即得常白型显示器和常黑型显示器的灰色平衡基色量幂函数式如下：

求上式的反函数可得：

第四步，为三色打印机建立灰色平衡幂函数式：

方法：用刘氏三色配色方程对灰色梯尺数组[X_pi，Y_pi，Z_pi]进行配色计算，得到三基色量数组[c_pi，m_pi，y_pi]，然后分别以纯净灰色密度数组[D_pi]为自变量，分别以[c_pi，m_pi，y_pi]为因变量进行曲线拟合，得三色打印机的灰色平衡基色量幂函数式如下所示：

第五步，为四色打印机或四色胶印机建立灰色平衡多项式：方法是：(1)决定灰成分取代量：首先在色靶上测量黑墨印刷梯尺，记录样本色的三刺激值；接着用嵌位亮度公式算出黑基色的嵌位亮度数组[Y_tki]；然后根据黑基色的嵌位亮度值Y_tki用如下公式计算黑基色的基准基色量数组k_i：即让k_i＝(Y_wp-Y_tki)/(Y_wp-Y_sk)；(2)以归一化驱动数组[d_ki]为自变量数组，以[k_i]为因变量数组进行曲线拟合，得函数：k＝d_k^γ_k；(3)用k_dd表示灰色成分取代量，让k_dd＝Q(d_k^γ_k)ⁿ，Q是一个预先设定的比例常数，用来控制最大黑版量，n是根据黑版阶调长短决定的指数，只要给定n的数值，就可方便的调节黑色阶调的长度；灰色成分取代量k_p是经过净化的黑色成分，称为纯净的灰色成分取代量；(4)求解与[k_i]相配套的纯净灰色的基色量数组[c_i]、[m_i]、[y_i]：将纯净灰色梯尺的三刺激值[X_pi，Y_pi，Z_pi]逐组放在四色配色方程的左端和同步将[k_pi]逐一代入刘氏四色配色方程，那么四色配色方程蜕变成只有未知量[c，m，y]的静定的刘氏配色方程，与此同时，逐一用迭代法解方程，那么得到基准基色量数组[c_i，m_i，y_i]；(5)以纯净灰色密度数组[D_pi]为自变量、分别以[c_pi]、[m_pi]、[y_pi]、[k_pi]为因变量进行曲线拟合，可得四色打印机的灰色平衡多项式，三基色量[c_p，m_p，y_p]及其灰色成份取代量k_p如下所示：

c_p＝a₀+a₁D_p+a₂D_p ²+a₃D_p ³+…，m_p＝b₀+b₁D_p+b₂D_p ²+b₃D_p ³+…

y_p＝c_o+c₁D_p+c₂D_p ²+c₃D_p ³+…，k_p＝d₀+d₁D_p+d₂D_p ²+d₃D_p ³+…。

6.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第七款所述的《一种对图像的阶调进行伽玛校正的方法》：

第一步，把纯净灰色密度参数表示成为驱动参数的函数：根据权利要求1第五款所述‘一种为扫描仪、打印机、常白型显示器和常黑型显示器生成纯净灰色梯尺的方法’给出的打印机、常白型显示器和常黑型显示器的纯净灰色密度数组分别是[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]，将[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]进行去归一化处理，处理之后仍然用[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]表示，再把它表示成归一化驱动参数[d_i]的函数：分别以[d_i]为自变量、分别以纯净灰色密度数值[D_pi]、[D_qwi]、[D_qki]为因变量进行曲线拟合，得纯净灰色密度的幂函数表达式如下所示：

第二步，把伽玛校正密度表示成纯净灰色密度的函数：即让伽玛校正密度D_p′、D_qw′、D_qk′分别等于原始密度D_p、D_qw、D_qk为自变量的函数：

7.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第八款所述的《一种在XYZ色空间为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法》：

1)在XYZ空间内为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法

第一步，为扫描仪构建刘氏颜色分割方程：扫描仪用刘氏颜色分割方程的三个子格式CMK、CYK和MYK如下所示：

用色靶上的白色成分[X_w，Y_w，Z_w]取代比例为(1-p)的彩色成分，即得如下所示的灰色梯尺格式：

X_v＝X_w(1-p)+pX_sk

Y_v＝Y_w(1-p)+pY_sk；

Z_v＝Z_w(1-p)+pZ_sk

将根据刘氏颜色分割方程解得的[p_i]逐一代到刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式的右端，那么生成的三刺激值数组[X_vi，Y_vi，Z_vi]等效于扫描仪纯净灰色梯尺的三刺激值[X_oi，Y_oi，Z_oi]；

第二步，利用上述知识构建D_lx_ly_l特性文件连接空间：

(1)根据刘氏颜色分割方程左端输入的XYZ值计算灰色三刺激值XYZ的色度坐标值：

(2)应用刘氏颜色分割方程对XYZ进行分割，即通过解刘氏颜色分割方程计算灰色量p的数值；

(3)将算得的p值代入刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式中的亮度式，计算刘氏颜色分割方程左端三刺激值XYZ中灰阶的亮度值：Y_l＝Y_v＝Y_w(1-p)+pY_sk；

(4)把灰阶的亮度值Y_l换算成灰色密度值D_l，即：D_l＝D_o＝D_xyz＝lg(Y_wo/Y_o)；

经过上面4个步骤，就把在XYZ色空间内的任一颜色XYZ或者扫描XYZ颜色变换成了特性文件连接空间的数值D_ox_oy_o；

2)在RGB颜色空间为扫描仪建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法：

第一步，为扫描仪构建刘氏颜色分割方程：与前述CMK、CYK和MYK三个子类型相对应，RGB色空间扫描仪用刘氏颜色分割方程的三种格式如下所示：

用白点三刺激值[R_w，G_w，B_w]取代方程右端方括号中的彩色成分，上列扫描仪刘氏颜色分割方程即被演变成如下所示的刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式：

R_v＝R_w·(1-p)+p·R_sk，

G_v＝G_w·(1-p)+p·G_sk，

B_v＝B_w·(1-p)+p·B_sk；

如果把根据刘氏颜色分割方程解得的[p_i]逐一代到刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式的右端，那么生成的三刺激值数组[R_vi，G_vi，B_vi]等效于纯净灰色梯尺的三刺激值[R_oi，G_oi，B_oi]；

第二步，计算灰色成分R_v、G_v、B_v的灰色密度值：

方法是：(1)应用刘氏颜色分割方程对RGB进行分割，即：通过解刘氏颜色分割方程算出灰色量p的数值；(2)在RGB和XYZ色空间的白色量p同为灰色色相，具有相等的色度坐标值[x_l，y_l]；(3)将算得的p值代入前述刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式中的亮度式，计算颜色R_vG_vB_v中灰阶的亮度值：G_v＝G_l＝G_w(1-p)+pG_sk；(4)把灰阶的亮度值G_l换算成灰色密度值D_rgb，即：D_rgb＝D_o′＝D_l＝lg(G_wo/G_v)；

经过上面4个步骤，就把XYZ和RGB色空间内的任一颜色变换成了特性文件连接空间的数值D_lx_ly_l。

8.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第十款所述的《把扫描颜色从RGB色空间转换到CIE XYZ色空间的方法》：

第一步，对扫描仪获取的RGB三刺激值进行判断，即根据三刺激值[R，G，B]中的最小数值选择对颜色RGB进行分割的子格式；选用原则是：如果R是最小值，那么选用GBK型分割方程；如果G是最小值，那么选用RBK型刘氏颜色分割方程；如果B是最小值，那么选用RGK型刘氏颜色分割方程；

第二步，根据第一步选出的子格式，将扫描仪获取的RGB三刺激值放在所选刘氏颜色分割方程左端，解方程后得到黑色量p的数值；

第三步，将黑色量p代入刘氏颜色分割方程的灰色梯尺格式，可以算得灰色亮度刺激值G_l，即：G_l＝G_w(1-p)+pG_sk；

第四步，将亮度G_l换算成密度值D_rgb：即让D_rgb＝D_l＝lg(G_wo/G_l)；

第五步，将D_rgb代入权利要求1第六款所述的《一种特性化纯净灰色梯尺组分基色量的方法》第一步给出的扫描仪灰色平衡幂函数式：

算得灰核[c_dd′，m_dd′，y_dd′]的数值；

第六步，将算出的灰核数值[c_dd′，m_dd′，y_dd′]代入刘氏三色嵌位方程可得颜色RGB的组分基色量[c′，m′，y′]；

第七步，将算出的基色量c′、m′、y′代入扫描仪的c′m′y′-cmy转换式算得基准基色量[c，m，y]的数值；

第八步，将算出的基准基色量c、m、y代进刘氏减色配色方程，即可算得目标值XYZ。

9.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第十一款所述《为数码照相机或者数码电视摄像机建立D_lx_ly_l特性文件连接颜色空间的方法》：

第一步，在综合考虑当前多媒体设备的普遍需要之后，可以为待匹配三刺激值RGB制定一组普遍认可的色度坐标值，让白点的色度坐标等于D65白色照明的色度坐标，建立如下所示的从RGB色空间到XYZ色空间转换的矩阵方程式：

利用上述从RGB色空间到XYZ色空间转换的矩阵方程式，就可以把扫描输出的三刺激值RGB转换成为CIE XYZ三刺激值；所谓“普遍认可的色度坐标数值”是指符合CIE 1931 XYZ国际坐标制的[Y，x，y]的色度坐标值，该色度坐标值和本发明所述特性文件连接空间[D_l，x_l，y_l]构成确定性的色域映射关系，从下述步骤中就可以得知[Y，x，y]的色度坐标值与[D_l，x_l，yl]特性文件的区别；

第二步，为标准显示器构造刘氏颜色分割方程灰色梯尺格式如下所示：

X_greyi＝X_sk·(1-Y)+Y·X_sw

Y_greyi＝Y_sk·(1-Y)+Y·Y_sw

Z_greyi＝Z_sk·(1-Y)+Y·Z_sw

上式中：等号左侧的灰色三刺激值X_greyY_greyZ_grey是根据标准显示器白点的三刺激值X_swY_swZ_sw和黑点的三刺激值X_skY_skZ_sk计算出来的纯净灰色的三刺激值；

第三步，把纯净灰色的三刺激值X_greyY_greyZ_grey中的灰色亮度值Y_grey换算成灰色密度值D_l，即：将灰色亮度值Y_grey代入灰色密度函数D_l：D_l＝D_n＝lg(Y_w/Y_grey)，即可算出特性文件连接空间D_lx_ly_l中的密度值D_l；

第四步，根据第一步得到的CIE XYZ三刺激值计算颜色XYZ的色度坐标值：D_lx_ly_l特性文件连接空间所需要的色度坐标值[x_l，y_l]就是根据三刺激值XYZ按照下式计算出来的：

x_l＝x_n＝X/(X+Y+Z)，y_l＝y_n＝Y/(X+Y+Z)；

经过上面4个步骤，就把扫描仪得到的三刺激值[R，G，B]颜色变换成了特性文件连接空间的数值D_nx_ny_n。

10.根据权利要求1所述的一种通用的色域映射及色彩管理方法，其特征是：按照如下的步骤实施第十二款所述《一种将特性文件连接空间的参数D_l映射成为目标设备色域的灰色阶调参数方法》：

第一步，将数码相机的灰色阶调密度数组[D_ni]映射到常白型显示器色域中去：以数码相机的灰色阶调密度数组[D_ni]为自变量数组，以常白型显示器的灰色阶调密度数组[D_qwi]为因变量数组进行幂函数拟合，即得常白型显示器上显示的密度D_qw：

第二步，将电视摄像机的灰色阶调密度数组[D_ni]映射到常黑型电视机显示器色域中去：以电视摄像机的灰色阶调密度数组[D_ni]为自变量数组，以常黑型显示设备灰色阶调密度数组[D_qki]为因变量数组进行幂函数拟合，即得常黑型电视机显示器上实际显示的密度值

第三步，将扫描仪的灰色阶调密度数组[D_oi]映射到打印机设备色域中去：以扫描仪的灰色阶调密度数组[D_oi]为自变量数组，以打印设备灰色阶调密度数组[D_pi]为因变量数组进行幂函数拟合，即得扫描仪-打印机(印刷机)灰密度映射函数式：

第四步，将打印机(印刷机)灰色阶调密度数组[D_pi]映射到显示设备色域中去：以打印机-印刷机的灰色阶调密度数组[D_pi]为自变量数组，以常白型显示器灰色阶调密度数组[D_qwi]为因变量数组进行幂函数拟合，即得打印机(印刷机)-常白型显示器灰密度映射函数式：