基于云計(jì)算的圖片顏色調(diào)節(jié)系統(tǒng)

范詩帆 劉小兵 潘學(xué)文 扈樂華 段華斌

[摘 ? ?要]為解決遠(yuǎn)程會(huì)議多個(gè)設(shè)備需要同時(shí)顯示同一圖片時(shí)，由于設(shè)備硬件參數(shù)不同導(dǎo)致圖片失真問題，設(shè)計(jì)一種基于云計(jì)算的顏色調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括云計(jì)算服務(wù)器、發(fā)送終端和接收終端。發(fā)送終端將圖片傳云服務(wù)器，云服務(wù)器連接所有接收終端。云計(jì)算服務(wù)器通過色彩空間同步模塊、顯示分區(qū)模塊、顯示調(diào)節(jié)模塊、色準(zhǔn)分析模塊、色彩校準(zhǔn)模塊對各接收終端圖片進(jìn)行色彩校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)圖片在各個(gè)終端顯示效果盡可能一致，降低各終端顯示同一圖片時(shí)色準(zhǔn)差距。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算;圖片顏色調(diào)節(jié);終端顯示

[中圖分類號]TP391.41 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–00–02

[Abstract]In order to solve the problem of image distortion caused by different hardware parameters of the equipment when multiple devices need to display the same picture at the same time in a remote meeting， a color adjustment system based on cloud computing is designed. The system includes a cloud computing server， a sending terminal and a receiving terminal. The sending terminal transmits the picture to the cloud server， and the cloud server connects to all receiving terminals. The cloud computing server performs color calibration on the pictures of each receiving terminal through the color space synchronization module， display partition module， display adjustment module， color alignment analysis module， and color calibration module， so that the display effect of the pictures on each terminal is as consistent as possible， and the display of each terminal is reduced. The color accuracy of the same picture is different.

[Keywords]cloud computing; picture color adjustment; terminal display

色彩是由人的眼睛對于不同光波頻率的感受。特別在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對于色彩十分敏感，尤其在后疫情時(shí)代乙方通過遠(yuǎn)程會(huì)議為甲方展示成果，在多臺設(shè)備顯示同一畫面，需要保證顯示色彩的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性。而現(xiàn)實(shí)情況是，在多臺設(shè)備展示同一幅圖片時(shí)，顯示設(shè)備的硬件水平，如屏幕分辨率或像素間距參差不齊，導(dǎo)致甲方看到的效果與實(shí)際設(shè)計(jì)差距很大，影響甲方的判斷。因此本文設(shè)計(jì)的基于云計(jì)算的圖片顏色調(diào)節(jié)系統(tǒng)在多個(gè)接收終端顯示同一圖片時(shí)，能夠在保證顏色顯示準(zhǔn)確的前提下，對于各個(gè)顯示設(shè)備進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)，以保證多個(gè)設(shè)備顯示效果的一致性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)架構(gòu)由云計(jì)算服務(wù)器、發(fā)送終端和接收終端組成。①發(fā)送終端將待共享的圖片上傳至云計(jì)算服務(wù)器，云計(jì)算服務(wù)器獲取連接的所有接收終端，色彩空間同步模塊將所有的接收終端的色彩空間進(jìn)行統(tǒng)一，保證色域相同，并根據(jù)各個(gè)接收終端中的顯示屏硬件參數(shù)的不同對顯示屏進(jìn)行分區(qū)，構(gòu)建出一個(gè)個(gè)用于調(diào)節(jié)色彩的校準(zhǔn)區(qū)域。②將云計(jì)算服務(wù)器獲取圖片和顯示屏的相關(guān)數(shù)據(jù)，將上傳的圖片傳輸至接收終端，并根據(jù)客戶的需求將圖片顯示在顯示屏上，確定圖片顯示的位置;針對圖片在各個(gè)顯示屏上不同的顯示情況，云計(jì)算服務(wù)器根據(jù)顯示圖片的校準(zhǔn)區(qū)域?qū)D片的色彩分布進(jìn)行提取和計(jì)算，得到各個(gè)顯示屏的顯示圖片的校準(zhǔn)區(qū)域的色準(zhǔn)情況，并生成對應(yīng)的色準(zhǔn)分析報(bào)告。③通過色彩校準(zhǔn)模塊根據(jù)色準(zhǔn)分析報(bào)告對校準(zhǔn)區(qū)域進(jìn)行針對性、多輪的調(diào)色，讓圖片在不同的顯示屏上顯示的色準(zhǔn)保持一致，本系統(tǒng)架設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 云計(jì)算服務(wù)器

云計(jì)算服務(wù)器包括5個(gè)模塊：色彩空間同步模塊、顯示分區(qū)模塊、顯示調(diào)節(jié)模塊、色準(zhǔn)分析模塊、色彩校準(zhǔn)模塊。

2.1.1 色彩空間同步模塊

用于將所有顯示圖片的接收終端的顯示標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。色彩空間同步具體步驟。

（1）獲取所有連接至云計(jì)算服務(wù)器的接收終端。

（2）獲取各個(gè)接收終端的適配的色彩空間種類。

（3）最終選擇所有接收終端均適配的色彩空間作為標(biāo)準(zhǔn)色彩模式，并將各個(gè)接收終端均調(diào)節(jié)至標(biāo)準(zhǔn)色彩模式。當(dāng)所有接收終端均適配的色彩空間不止一個(gè)時(shí)，優(yōu)先級從高至低依次為sRGB>AdobeRGB>NTSC>DCI-P3，且選擇優(yōu)先級最高的作為標(biāo)準(zhǔn)色彩模式。各個(gè)所述接收終端的校準(zhǔn)區(qū)域的區(qū)域大小的最大差值不超過20%。

色彩空間同步模塊在統(tǒng)一接收終端的顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，先獲取所有連接至云計(jì)算服務(wù)器的接收終端，再獲取各個(gè)接收終端適配的色彩空間種類，最終選擇所有接收終端均適配的色彩空間作為標(biāo)準(zhǔn)色彩模式，并將各個(gè)接收終端均調(diào)節(jié)至標(biāo)準(zhǔn)色彩模式。當(dāng)所有接收終端均適配的色彩空間不止一個(gè)時(shí)，優(yōu)先級從高至低依次為sRGB>AdobeRGB>NTSC>DCI-P3，且選擇優(yōu)先級最高的作為標(biāo)準(zhǔn)色彩模式。如共有3臺接收終端連接至云計(jì)算服務(wù)器，而這3臺接收終端均支持sRGB標(biāo)準(zhǔn)，因此就選用sRGB作為標(biāo)準(zhǔn)，若均支持AdobeRGB和DCI-P3，因?yàn)锳dobeRGB優(yōu)先級較高，則選擇AdobeRGB作為標(biāo)準(zhǔn)。對色彩模式進(jìn)行統(tǒng)一，可防止使用不同色彩空間造成的色差，有效避免顯示效果區(qū)別大的問題。

2.1.2 顯示分區(qū)模塊

顯示分區(qū)模塊用于將所有接收終端的顯示屏分成多個(gè)用于色彩校準(zhǔn)的校準(zhǔn)區(qū)域，且分區(qū)的具體方法為：獲取各個(gè)顯示屏的屏幕尺寸以及長寬比例，根據(jù)長寬比例將顯示屏分為Q行P列，共Q×P個(gè)大小相同的校準(zhǔn)區(qū)域;各個(gè)接收終端的校準(zhǔn)區(qū)域的區(qū)域大小的最大差值不超過20%。顯示屏的分區(qū)多少和單個(gè)分區(qū)的大小取決于顯示屏的分辨率以及面板尺寸，分辨率越高，分區(qū)的數(shù)量也就越多，面板尺寸越大，單個(gè)分區(qū)的面積也就越大。且分區(qū)的數(shù)量越多，調(diào)色的效率也越高。

2.1.3 顯示調(diào)節(jié)模塊

顯示調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)用戶的選擇對圖片的顯示進(jìn)行調(diào)節(jié)，用于將所有接收端的顯示屏分成多個(gè)用于色彩校準(zhǔn)的校準(zhǔn)區(qū)域。調(diào)節(jié)具體步驟。

（1）獲取顯示屏的最高分辨率Lm，并將顯示屏左下角的像素點(diǎn)作為縮放點(diǎn)，以縮放點(diǎn)為原點(diǎn)，以屏幕橫向的邊為x軸，縱向的邊為y軸，建立坐標(biāo)系。

（2）獲取待共享的圖片的分辨率Lt，并以圖片左下角的像素點(diǎn)為圖片的原點(diǎn)，將圖片的原點(diǎn)與縮放點(diǎn)對齊，將圖片按分辨率1∶1的比例在顯示屏進(jìn)行顯示。

（3）比較圖片分辨率與顯示屏的分辨率的大小，判斷在1∶1比例顯示時(shí)，顯示屏是否能夠完全顯示圖片，若能夠完全顯示，則可進(jìn)行放大操作，若不能夠完全顯示，則進(jìn)行拖動(dòng)操作。

（4）進(jìn)行放大操作時(shí)，以縮放點(diǎn)為縮放中心，以y軸和x軸的方向?yàn)榉糯蠓较?，將圖片等比例放大N倍，其中N=n2，n為正整數(shù)，且滿足在n的最大取值時(shí)，圖片完全顯示在顯示屏上，根據(jù)n的所有取值計(jì)算出N的取值范圍，作為放大倍數(shù)供用戶選擇，在用戶確定放大倍數(shù)后，對圖片在y軸和x軸上均放大n倍。

（5）進(jìn)行拖動(dòng)操作時(shí)，保持圖片按1∶1比例顯示，并提醒用戶通過控制設(shè)備進(jìn)行圖片的拖動(dòng)，經(jīng)用戶確認(rèn)后固定圖片位置。

2.1.4 色準(zhǔn)分析模塊

在顯示調(diào)節(jié)模塊完成調(diào)節(jié)后，對圖片顯示區(qū)域的色準(zhǔn)進(jìn)行檢測和分析，生成色準(zhǔn)分析報(bào)告。色準(zhǔn)分析報(bào)告生成具體步驟。

（1）根據(jù)圖片的顯示區(qū)域，獲取顯示屏用于顯示圖片的所有校準(zhǔn)區(qū)域;根據(jù)各校準(zhǔn)區(qū)域?qū)D片進(jìn)行分區(qū)，得到圖片分區(qū)并與對應(yīng)校準(zhǔn)區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（2）提取各個(gè)圖片分區(qū)內(nèi)所有像素點(diǎn)的RGB值并進(jìn)行去重，再統(tǒng)計(jì)該圖片分區(qū)內(nèi)各RGB值的占比α，篩除占比小于R%的RGB值后，根據(jù)RGB值的占比從大至小進(jìn)行排序，選取前i種顏色并計(jì)算其各個(gè)顏色的占比β，并將RGB值轉(zhuǎn)化為LAB值，將Lab值作為該圖片分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)顏色試樣。

（3）以步驟（2）中的標(biāo)準(zhǔn)顏色試樣為標(biāo)準(zhǔn)，通過色差檢測裝置對校準(zhǔn)區(qū)域進(jìn)行檢測，獲得該校準(zhǔn)區(qū)域的ΔL、Δa和Δb，計(jì)算各校準(zhǔn)區(qū)域的ΔE，得到該校準(zhǔn)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)顏色色差集合E，并根據(jù)占比β計(jì)算E的加權(quán)平均數(shù)，若小于2，則將該校準(zhǔn)區(qū)域的顏色準(zhǔn)確性標(biāo)記為良，若大于2，則將校準(zhǔn)區(qū)域的顏色準(zhǔn)確性標(biāo)記為差。

（4）篩選出標(biāo)記為差的校準(zhǔn)區(qū)域，并將對應(yīng)的ΔL、Δa、Δb以及色差集合E記錄為色準(zhǔn)分析報(bào)告，作為分析結(jié)果。

2.1.5 色彩校準(zhǔn)模塊

色彩校準(zhǔn)模塊根據(jù)色準(zhǔn)分析模塊的分析結(jié)果對各個(gè)接收終端的色彩進(jìn)行校準(zhǔn);色彩校準(zhǔn)模塊獲取色準(zhǔn)分析報(bào)告，將顏色準(zhǔn)確性為差的校準(zhǔn)區(qū)域依次對ΔL、Δa以及Δb進(jìn)行調(diào)色，如果ΔL為正，則色彩校準(zhǔn)模塊降低1%該校準(zhǔn)區(qū)域的明度，如果ΔL為負(fù)，則色彩校準(zhǔn)模塊增加1%該校準(zhǔn)區(qū)域的明度;如果Δa為正，色彩校準(zhǔn)模塊選擇降低1%該校準(zhǔn)區(qū)域的紅色的值或增加1%該校準(zhǔn)區(qū)域的綠色的值中的一種，如果Δa為負(fù)，色彩校準(zhǔn)模塊選擇增加1%該校準(zhǔn)區(qū)域的紅色的值或降低1%該校準(zhǔn)區(qū)域的綠色的值中的一種。色彩校準(zhǔn)模塊在校準(zhǔn)的選擇方法為，若調(diào)整前，紅色的值低于50%，則對綠色的值進(jìn)行調(diào)節(jié)，若綠色的值低于50%，則對紅色的值進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果Δb為正，色彩校準(zhǔn)模塊選擇增加該校準(zhǔn)區(qū)域的藍(lán)色的值，如果Δb為負(fù)，色彩校準(zhǔn)模塊選擇降低該校準(zhǔn)區(qū)域的藍(lán)色的值。完成ΔL、Δa以及Δb的校準(zhǔn)后，記為完成一次校準(zhǔn)區(qū)域的校準(zhǔn)，在完成一次校準(zhǔn)區(qū)域的校準(zhǔn)后，提示用戶是否繼續(xù)調(diào)節(jié)，若計(jì)時(shí)內(nèi)未做選擇，則繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如每次校準(zhǔn)后，倒數(shù)3 s，并在調(diào)節(jié)完成后，再次計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)小于2的校準(zhǔn)區(qū)域數(shù)量，若小于2的校準(zhǔn)區(qū)域數(shù)量增加，則繼續(xù)調(diào)節(jié)，若小于2的校準(zhǔn)區(qū)域數(shù)量減少，則恢復(fù)至上一次調(diào)節(jié)前的配置。通過多輪的調(diào)節(jié)，每次調(diào)節(jié)幅度較小，可保證色準(zhǔn)調(diào)節(jié)的效果，且用戶可自由控制，在需要時(shí)手動(dòng)停止調(diào)節(jié)，即可所有顯示屏的所有校準(zhǔn)區(qū)域經(jīng)上述Step處理后，可保證圖片顯示在各個(gè)顯示屏上顯示效果盡可能一致，縮小不同顯示屏顯示統(tǒng)一圖片的色彩差距。

2.2 發(fā)送終端

將圖片上傳至云計(jì)算服務(wù)器，包括顯示屏和操作模塊。

2.3 接收終端

與云計(jì)算服務(wù)器連接并接收圖片，包括顯示屏和操作模塊。

3 結(jié)束語

設(shè)計(jì)了一種基于云計(jì)算服務(wù)的圖片顏色調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)接收終端顯示發(fā)送端共享的同一圖片時(shí)，可以根據(jù)接收終端和共享圖片的具體參數(shù)，為用戶提供合理的放大和拖動(dòng)選項(xiàng)，保證圖片顯示的準(zhǔn)確性，同時(shí)通過對接收終端顯示圖片區(qū)域進(jìn)行針對性的分析和調(diào)色，能夠在保證色準(zhǔn)的前提下降低多個(gè)接收終端在顯示同一圖片時(shí)的色準(zhǔn)差距。

參考文獻(xiàn)

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