基于双光栅成像的RGB模型色彩还原效果的研究

曾育锋，谢春勇，沈美钰，陈殷珏，梁浩贤

(华南师范大学，广东 广州　510006)



基于双光栅成像的RGB模型色彩还原效果的研究

曾育锋，谢春勇，沈美钰，陈殷珏，梁浩贤

(华南师范大学，广东 广州510006)

摘 要：基于双光栅衍射成像的实验方案，利用双光栅的色散和汇合光谱效应特性，用电脑摄像头拍摄作为物体的RGB模型，得到了RGB颜色模型的像。利用Photo shop软件将RGB颜色模型和得到的像进行颜色通道分离，再进行数据化分析处理，探究双光栅的RGB色彩模型色彩还原情况以及不同光栅组合对RGB颜色模型的色彩还原效果的影响。

关键词：双光栅衍射成像；汇合光谱；RGB模型；色彩还原度比较

广西大学张卫平教授研制了双光栅衍射成像系统，通过调节光栅的距离和方向，便可以在系统上实现双光栅衍射成像效应，实现“隔屏观物”[1-5]。然而，目前文献关于双光栅衍射成像的相关理论分析大多数都是站在光学的角度研究其成像原理及光能量大小，较少分析从汇合光束中得到的可观察原物体图像的色彩误差[6-9]。本文就是以双光栅衍射成像系统为研究对象，重点研究该系统成像过程中颜色信息传递的特点，探究不同光栅组合的成像效果。

1双光栅

根据光路的可逆原理，如果色散的光逆向返回，那么光栅就可以起到消色散的作用，即光栅汇合光谱特性，它与光栅的色散特性正好相反。双光栅衍射成像是分别利用两光栅的色散性质与汇合光谱性质获得的一个新颖的衍射光学现象:物光波先经过一光栅的色散再经另一光栅的汇合光谱作用后重新形成清晰的物体虚象，从而可实现隔着障碍物看清前方物体，即“隔屏观物”。双光栅衍射成像光路如图1所示。

本文利用双光栅衍射成像原理，用摄像头拍摄不同的双光栅组合的衍射形成的物体虚像与原物图像，利用Photo shop软件将RGB颜色模型和得到的像进行颜色通道分离，进行数据化分析处理，探究双光栅的RGB色彩模型色彩还原情况以及不同光栅组合对RGB颜色模型的色彩还原效果的影响[10-12]。

2实验系统

双光栅色彩还原度的测量主要是包括机械部分、光学系统、计算机图像处理系统。如图2所示为双光栅RGB模型示意图。

3双光栅成像色彩还原度测量原理

双光栅衍射成像是分别利用两光栅的色散性质与汇合光谱性质获得的一个新颖的衍射光学现象:物光波先经过一光栅的色散再经另一光栅的汇合光谱作用后重新形成清晰的物体虚象。经过双光栅汇聚的是一束白光，虚像是跟物体的信息一样，应为100%还原，但实际中并未全部还原。还有不同光栅组合对RGB色彩模型的还原情况不一样。

本文通过区域的RGB三原色的直方图和数据进行分析。选择图像中的某个矩形区域或椭圆区域，photo shop可以分析该区域的颜色分布情况，得出该区域的RGB三者占的比重。根据区域的颜色选择相对应的颜色通道，在RGB的通道中越靠近右边表示该区域的这个颜色占的比重越大。同时可以根据“平均值”这个数据将区域的颜色量化。例如红色通道的平均值反应的是这个区域里面红色的比例，数值为0到255。通过分析原物与成像相同位置的平均值，可以判定这个区域的成像与原物的颜色还原度为多少。

4实验数据

根据色彩还原度的测量原理，本文对多种不同规格的光栅组合进行了测试。如300+100的光栅组合，测试数据如下。

通过对一系列不同规格的光栅组合进行测试，得到如图3所示的不同组合的光栅色彩还原度比较图。

5结论

从实验数据分析表明：1、500+100光栅组合和600+300光栅组合的物体RGB色彩信息还原度最好，达到了90%以上；2、1000+100光栅组合德尔物体RGB色彩信息还原度最差，仅有10%；3、各种光栅组合中，红色的还原度相对较高，绿色和蓝色的还原度接近。

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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

文章编号：1007-2934(2016)03-0047-03

中图分类号：O 4-39

文献标志码：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.003.014