基于ICC的數(shù)碼相機(jī)色彩管理技術(shù)在舌象圖片采集中的應(yīng)用

吳祖春，陳 浩

廣州中醫(yī)藥大學(xué):1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院;2信息技術(shù)學(xué)院，廣州 510405

基于ICC的數(shù)碼相機(jī)色彩管理技術(shù)在舌象圖片采集中的應(yīng)用

吳祖春1，陳 浩2

廣州中醫(yī)藥大學(xué):1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院;2信息技術(shù)學(xué)院，廣州 510405

為減小舌象圖片采集中拍攝環(huán)境和數(shù)碼相機(jī)所產(chǎn)生的色差，引入了基于ICC特征文件的數(shù)碼相機(jī)色彩管理技術(shù)。在介紹其一般步驟及具體流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)舌象圖片采集的特點(diǎn)提出了應(yīng)用技巧與注意事項(xiàng)。

色彩管理;舌象;醫(yī)學(xué)攝影

目前，數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于醫(yī)學(xué)攝影(包括舌象圖片采集)中，其色彩還原對(duì)舌象圖片質(zhì)量具有決定性的影響。不同品牌、型號(hào)的相機(jī)色彩還原不同，即便是同一相機(jī)，也因拍攝環(huán)境或設(shè)置不同而使拍攝出的圖片有所差異，影響舌色還原。因此，需要對(duì)相機(jī)進(jìn)行色彩管理，以校正因環(huán)境不同、相機(jī)不同或設(shè)置不同而帶來(lái)的色差。

基于國(guó)際色彩聯(lián)盟(international color consortium，ICC)特性描述文件(ICC Profile)對(duì)各種圖片輸入、輸出及顯示設(shè)備進(jìn)行色彩管理的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，且廣泛應(yīng)用于數(shù)碼攝影、印刷業(yè)、顯示器制造業(yè)等領(lǐng)域。但其在醫(yī)學(xué)攝影，特別是舌象圖片采集中應(yīng)用較少。該文從色彩管理的一般步驟、具體流程以及在舌象圖片采集中的應(yīng)用技巧與注意事項(xiàng)三方面予以討論，以期減小舌象圖片色差。

1 色彩管理及一般步驟

1993年，由Adobe System Inc.、Agfa、Apple Computer、Eastman、Kodak Company、Microsoft Corporation、Silicon GraphicsInc、Sun Microsystems、Taligent Inc［1-2］等廠商創(chuàng)建了ICC，其主要目的是對(duì)目前所使用的所有圖像格式進(jìn)行整合，并根據(jù)聯(lián)盟內(nèi)各廠家提供的設(shè)備色空間數(shù)據(jù)，定義各種顏色復(fù)制設(shè)備的特性，用以支持各媒體設(shè)備間的顏色通信。也就是將掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等輸入設(shè)備(input device)、CRT、LCD、LED等顯示設(shè)備(display device)、打印及印刷的輸出設(shè)備(output device)，經(jīng)過(guò)特性化(characterization)的標(biāo)準(zhǔn)程序處理后，產(chǎn)生顏色特性描述文件，并將其嵌入或連接到圖像文件中，將不同設(shè)備通過(guò)各種顏色空間轉(zhuǎn)換模式相互連接，從而達(dá)到復(fù)制顏色與原圖顏色的一致性。

色彩管理一般步驟包括設(shè)備的特性化(characterisation，建立設(shè)備profile文件)、色域映射(gamut mapping)及顏色轉(zhuǎn)換(conversion)［3］。

1.1 設(shè)備的特性化

每個(gè)顏色輸入設(shè)備或顏色輸出設(shè)備特性化的目的是確立設(shè)備或材料的色彩表現(xiàn)范圍，并以色彩特性的ICC文件表現(xiàn)。所以，設(shè)備特性化前須將設(shè)備(DC、顯示器、掃描儀、印刷機(jī)等)調(diào)整到定義的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，以確保它達(dá)到或精確到生產(chǎn)廠商的規(guī)范。

1.2 色域映射

由于各種顏色設(shè)備所能表現(xiàn)的顏色范圍(即色域)各不相同，為實(shí)現(xiàn)彩色圖像的復(fù)制，就需要使用色域映射技術(shù)和算法，來(lái)克服設(shè)備顏色表現(xiàn)范圍的不同。對(duì)于一個(gè)設(shè)備不能表現(xiàn)的顏色，在國(guó)際照明委員會(huì)(International Commission on Illumination，CIE)色度空間中首先以一定的方法映射進(jìn)設(shè)備色域中，即采用某種對(duì)應(yīng)關(guān)系將一個(gè)設(shè)備的色域映射到另一個(gè)設(shè)備色域中。

1.3 顏色轉(zhuǎn)換

顏色轉(zhuǎn)換指設(shè)備顏色值和CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色色度值之間的相互轉(zhuǎn)換，即利用設(shè)備特征文件給出的設(shè)備顏色值和形成的CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色色度值之間的關(guān)系，計(jì)算出給定設(shè)備值對(duì)應(yīng)的CIE色度值。

2 色彩管理具體流程

2.1 主要設(shè)備及材料

●數(shù)碼相機(jī):Nikon D80 DSRL，AF Micro-Nikkor 60 mm f/2.8D lens;

●色卡:x-RiteTM ColorChecker passport(24);

●軟件:ProfileMaker5.0;Adobe Photoshop CS4+ RAW2.5。

2.2 數(shù)碼相機(jī)ICC特性文件生成流程

2.2.1 色卡數(shù)據(jù)采集

●設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)拍攝環(huán)境 以暗室為例，參考ISO3664; 2000標(biāo)準(zhǔn)［4］建立標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境，調(diào)整拍攝光源照度、位置以及入射角，減少環(huán)境光干擾，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、均勻的拍攝環(huán)境。

●設(shè)定數(shù)碼相機(jī)及鏡頭的工作狀態(tài)(以實(shí)驗(yàn)所用相機(jī)為例) 顏色模式:Ⅱ(adobe RGB)，拍攝模式:M(手動(dòng));白平衡:選擇色溫5 500K;測(cè)光模式:點(diǎn)測(cè)光，手動(dòng)對(duì)焦;快門(mén):1/60-1/100;ISO:100;光圈: f/8-f/11;存儲(chǔ)格式:NEF(RAW);拍攝距離:20cm-30cm。

●色卡拍攝 關(guān)閉Nikon D80數(shù)碼相機(jī)的色彩管理功能，對(duì)準(zhǔn)灰色塊，采用中央權(quán)重點(diǎn)測(cè)光模式進(jìn)行色標(biāo)拍攝，色標(biāo)要處于拍攝畫(huà)面的中央位置，重復(fù)3次拍攝，最后以RAW格式存儲(chǔ)。

●色卡圖片存儲(chǔ) 將所拍攝的色標(biāo)圖像導(dǎo)入Photoshop CS4中，關(guān)閉Photoshop CS4中的色彩管理功能，將色標(biāo)的邊緣裁切掉，存儲(chǔ)為“Nikon_D80_ ColorChecker.tif”文件名的TIFF格式文件。

2.2.2 生成數(shù)碼相機(jī)的ICC特征文件

●獲取標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)獲取的方法主要有兩種:一種是利用廠家提供的參考數(shù)據(jù)，是在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，標(biāo)準(zhǔn)原稿上每個(gè)色塊的Lab數(shù)據(jù);另一種是利用分光光度計(jì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色塊上的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量得到的Lab值［5］。該文使用的是廠家數(shù)據(jù)。

●生成ICC特征文件 打開(kāi)特征文件，生成軟件ProfileMaker Pro5.0，選擇“CAMERA”選項(xiàng)。在“Reference Data”選擇框中，選擇實(shí)驗(yàn)測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)色標(biāo)數(shù)據(jù)文件“ColorChecker 24.txt”;在“Photographed Testchart”選擇框中，選擇實(shí)驗(yàn)獲取的色標(biāo)數(shù)據(jù)文件“Nikon_D80;在”P(pán)hoto Task＇選擇框中，選擇“General: Purpose”選項(xiàng);在“Light Source”選擇嘗框中，選擇“D65”選項(xiàng);單擊“Start”按鍵，軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和印計(jì)算，生成Nikon D80數(shù)碼相機(jī)的Profile;將生成的Profile命名為“Nikon_D80_ICCProfile.icc”并存盤(pán)。

2.2.3 使用ICC特性文件 以常用圖形編輯軟件Adobe Photoshop CS4為例，在Photoshop中打開(kāi)舌象圖片，依次打開(kāi)窗口:文件→編輯→指定配置文件，選中“Nikon_D80_ICC Profile.Icc”文件后確定。再依次打開(kāi)窗口:文件→編輯→顏色設(shè)置。保存圖片時(shí)將保存對(duì)話窗口中ICC配置文件前打勾。

3 數(shù)碼相機(jī)色彩管理在舌象圖片采集中的應(yīng)用技巧及注意事項(xiàng)

3.1 特性文件具有針對(duì)性

使用ICC文件管理舌象圖片時(shí)，應(yīng)保證舌象圖片采集時(shí)的環(huán)境與光源、相機(jī)及鏡頭、拍攝距離等因素與拍攝色卡時(shí)完全一致，若其中任一因素前后不一致，如環(huán)境改變，光源照度、色溫不穩(wěn)定，相機(jī)及或鏡頭設(shè)置狀態(tài)變化等，則應(yīng)重新制作與舌象圖片采集相同條件下的ICC特性文件［6］。

3.2 圖片應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)光源采集

舌象圖片如果沒(méi)有條件在暗室使用標(biāo)準(zhǔn)光源采集，而是在自然光或者在非標(biāo)準(zhǔn)輔助光源(如白熾燈)下進(jìn)行，自然光受時(shí)間、天氣、周?chē)h(huán)境的影響很大，且變化很快;白熾燈的色溫、照度會(huì)隨電壓的變化而變化，兩者作為光源都極不穩(wěn)定。建議將舌體與色卡置于同畫(huà)面拍攝，使用生成的ICC特性文件管理舌象圖片，注意使色卡與舌面大致處于同一平面，拍攝時(shí)鏡頭縱軸與此平面保持垂直，光源布置應(yīng)盡量使舌面及色卡受光均勻一致(如圖1所示)。

圖1 色卡與舌面處同一平面，且受光一致

3.3 舌體的拍攝

如果將舌體與色卡置于同畫(huà)面拍攝，最好使用小型色卡，如本文x-RiteTMColorChecker passport(24)，若使用標(biāo)準(zhǔn)色卡，如x-RiteTMColorChecker(24)或x-RiteTMColorChecker SG(140)，則舌體占畫(huà)幅比例太低，有效像素不夠，分辨率低。

3.4 采集設(shè)備的不穩(wěn)定性

數(shù)碼相機(jī)、輔助光源等設(shè)備，使用較長(zhǎng)時(shí)間后參數(shù)可能偏移，需要每隔一段時(shí)間重新制作ICC特性文件，補(bǔ)償因老化或其他因素造成的偏差［6］。另外，色卡使用日久也會(huì)出現(xiàn)飽和度降低、污染等現(xiàn)象，須及時(shí)更換。

［1］ICCWorking Groups.Architecture Working Group［EB/OL］.http://www.color.org/groups.xalter

［2］曹從軍.色彩管理關(guān)鍵技術(shù)CIE L～*a～*b～*與CMYK變換算法的研究［D］.西安:西北大學(xué)，2008:2

［3］劉文耀.數(shù)字圖像采集與處理［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007:333

［4］ISO3664，2000《圖像技術(shù)與攝影行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)觀視條件》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)［S］

［5］梁靜，趙輝.數(shù)碼相機(jī)的色彩管理實(shí)施方案［J］.出版與印刷，2008，(4):38-42

［6］樊艷，梁嶸.關(guān)于數(shù)字舌圖色彩校正方法的探討［J］.醫(yī)藥世界，2006，(11):78-80

Application of ICC profile-based digital camera color management technology in tongue shooting

Wu Zuchun1，Chen Hao21School of Basic Medical Sciences;2Information Technology College，Guangzhou University of Chinese Medicine， Guangzhou 510405

To reduce the chromatic aberration caused by digital camera and ever-changing environment during tongue shooting，we introduced ICC profile-based color management technology for digital camera in photographic science.This paper describes its general steps and specific processes.Particularly，it points out the techniques and precautions in application according to the characteristics of tongue shooting.

colormanagement;tonguemanifestation;medical photography

J403

:A

:1004-5287(2012)04-0477-02

廣州中醫(yī)藥大學(xué)科研創(chuàng)新基金(11CX049)

2012-04-11

吳祖春(1977-)，男，安徽廬江人，醫(yī)學(xué)博士，講師，主要研究方向:舌脈證與方藥研究。