基于雙光柵成像的RGB模型色彩還原效果的研究

曾育鋒，謝春勇，沈美鈺，陳殷玨，梁浩賢

(華南師范大學(xué)，廣東 廣州　510006)

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基于雙光柵成像的RGB模型色彩還原效果的研究

曾育鋒，謝春勇，沈美鈺，陳殷玨，梁浩賢

(華南師范大學(xué)，廣東 廣州510006)

摘 要：基于雙光柵衍射成像的實(shí)驗(yàn)方案，利用雙光柵的色散和匯合光譜效應(yīng)特性，用電腦攝像頭拍攝作為物體的RGB模型，得到了RGB顏色模型的像。利用Photo shop軟件將RGB顏色模型和得到的像進(jìn)行顏色通道分離，再進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析處理，探究雙光柵的RGB色彩模型色彩還原情況以及不同光柵組合對(duì)RGB顏色模型的色彩還原效果的影響。

關(guān)鍵詞：雙光柵衍射成像；匯合光譜；RGB模型；色彩還原度比較

廣西大學(xué)張衛(wèi)平教授研制了雙光柵衍射成像系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)光柵的距離和方向，便可以在系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)雙光柵衍射成像效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)“隔屏觀物”[1-5]。然而，目前文獻(xiàn)關(guān)于雙光柵衍射成像的相關(guān)理論分析大多數(shù)都是站在光學(xué)的角度研究其成像原理及光能量大小，較少分析從匯合光束中得到的可觀察原物體圖像的色彩誤差[6-9]。本文就是以雙光柵衍射成像系統(tǒng)為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究該系統(tǒng)成像過(guò)程中顏色信息傳遞的特點(diǎn)，探究不同光柵組合的成像效果。

1雙光柵

根據(jù)光路的可逆原理，如果色散的光逆向返回，那么光柵就可以起到消色散的作用，即光柵匯合光譜特性，它與光柵的色散特性正好相反。雙光柵衍射成像是分別利用兩光柵的色散性質(zhì)與匯合光譜性質(zhì)獲得的一個(gè)新穎的衍射光學(xué)現(xiàn)象:物光波先經(jīng)過(guò)一光柵的色散再經(jīng)另一光柵的匯合光譜作用后重新形成清晰的物體虛象，從而可實(shí)現(xiàn)隔著障礙物看清前方物體，即“隔屏觀物”。雙光柵衍射成像光路如圖1所示。

本文利用雙光柵衍射成像原理，用攝像頭拍攝不同的雙光柵組合的衍射形成的物體虛像與原物圖像，利用Photo shop軟件將RGB顏色模型和得到的像進(jìn)行顏色通道分離，進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析處理，探究雙光柵的RGB色彩模型色彩還原情況以及不同光柵組合對(duì)RGB顏色模型的色彩還原效果的影響[10-12]。

2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

雙光柵色彩還原度的測(cè)量主要是包括機(jī)械部分、光學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)。如圖2所示為雙光柵RGB模型示意圖。

3雙光柵成像色彩還原度測(cè)量原理

雙光柵衍射成像是分別利用兩光柵的色散性質(zhì)與匯合光譜性質(zhì)獲得的一個(gè)新穎的衍射光學(xué)現(xiàn)象:物光波先經(jīng)過(guò)一光柵的色散再經(jīng)另一光柵的匯合光譜作用后重新形成清晰的物體虛象。經(jīng)過(guò)雙光柵匯聚的是一束白光，虛像是跟物體的信息一樣，應(yīng)為100%還原，但實(shí)際中并未全部還原。還有不同光柵組合對(duì)RGB色彩模型的還原情況不一樣。

本文通過(guò)區(qū)域的RGB三原色的直方圖和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。選擇圖像中的某個(gè)矩形區(qū)域或橢圓區(qū)域，photo shop可以分析該區(qū)域的顏色分布情況，得出該區(qū)域的RGB三者占的比重。根據(jù)區(qū)域的顏色選擇相對(duì)應(yīng)的顏色通道，在RGB的通道中越靠近右邊表示該區(qū)域的這個(gè)顏色占的比重越大。同時(shí)可以根據(jù)“平均值”這個(gè)數(shù)據(jù)將區(qū)域的顏色量化。例如紅色通道的平均值反應(yīng)的是這個(gè)區(qū)域里面紅色的比例，數(shù)值為0到255。通過(guò)分析原物與成像相同位置的平均值，可以判定這個(gè)區(qū)域的成像與原物的顏色還原度為多少。

4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)色彩還原度的測(cè)量原理，本文對(duì)多種不同規(guī)格的光柵組合進(jìn)行了測(cè)試。如300+100的光柵組合，測(cè)試數(shù)據(jù)如下。

通過(guò)對(duì)一系列不同規(guī)格的光柵組合進(jìn)行測(cè)試，得到如圖3所示的不同組合的光柵色彩還原度比較圖。

5結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明：1、500+100光柵組合和600+300光柵組合的物體RGB色彩信息還原度最好，達(dá)到了90%以上；2、1000+100光柵組合德?tīng)栁矬wRGB色彩信息還原度最差，僅有10%；3、各種光柵組合中，紅色的還原度相對(duì)較高，綠色和藍(lán)色的還原度接近。

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Research on Color Reduction Effect of RGB Model Based on Double Grating

ZENG Yu-feng,XIE Chun-yong,SHEN Mei-yu,CHEN Yin-jue,LIANG Hao-xian

(South China Normal University,Guangdong Guangzhou 510006)

Key words：double grating diffraction imaging；convergence spectrum；color blending mode；comparison of color appearance

Abstract：Experimental scheme based on double grating diffraction imaging,using double grating dispersion and converging effect of spectral properties,computer camera shooting as the RGB model of the object,as the RGB color model.The photo shop software RGB color model and get the image color channel separation,data processing and analysis,explore double grating RGB color model for color reduction and gratings with different combinations of the RGB color model to restore the effect of color.

收稿日期：2016-03-03

文章編號(hào)：1007-2934(2016)03-0047-03

中圖分類(lèi)號(hào)：O 4-39

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.003.014