據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，由英國(guó)劍橋大學(xué)（University of Cambridge）和東英吉利大學(xué)（University of East Anglia，簡(jiǎn)稱UEA）組成的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種解決方案，通過優(yōu)化光源的光譜組成以及捕捉單次或多次曝光圖像，僅使用普通相機(jī)即可實(shí)現(xiàn)色彩的精準(zhǔn)捕捉。無論場(chǎng)景的光譜組成如何，該方案均可同時(shí)優(yōu)化信噪比（SNR）和色彩準(zhǔn)確性。在受控的多光譜光源下捕捉單張或多張圖像后，再將其轉(zhuǎn)換為在D65標(biāo)準(zhǔn)光源下呈現(xiàn)的色彩精準(zhǔn)圖像。這種優(yōu)化方法可將相機(jī)色彩誤差減少20%至60%（以CIEDE 2000為標(biāo)準(zhǔn)），具體效果取決于曝光次數(shù)和相機(jī)類型。該方法適用于照明可控且色彩精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，例如產(chǎn)品攝影以及多光譜相機(jī)閃光成像等。這項(xiàng)研究成果以“Color-Accurate Camera Capture with Multispectral Illumination and Multiple Exposures”為題發(fā)表在Computer Graphics Forum期刊上。

這項(xiàng)研究首先概述了照明優(yōu)化技術(shù)，并將其擴(kuò)展到使用多次曝光，每次曝光都采用不同的優(yōu)化光源，相關(guān)成像結(jié)果如圖1所示。為了確保解決方案的唯一性，研究人員在色彩校正矩陣中引入了正則化。接著，研究人員通過制定成本函數(shù)，旨在最大化捕捉圖像的信噪比。

圖1 優(yōu)化方案提升相機(jī)色彩準(zhǔn)確性的示例 　

其中，光譜可調(diào)光模塊iQ-LED由41個(gè)高功率LED組成。每個(gè)LED通道的峰值波長(zhǎng)不同，其強(qiáng)度可調(diào)。通過調(diào)整各個(gè)LED通道的強(qiáng)度，就可以產(chǎn)生所需的光譜。為了混合位于電路不同位置的單個(gè)LED產(chǎn)生的光，研究人員制作了一個(gè)肘形木箱，將iQ-LED燈對(duì)準(zhǔn)肘部（如圖2），肘形木箱內(nèi)部鋪設(shè)了白紙。研究人員將光源置于小桌子上方，這樣桌子下面的物體就能得到適當(dāng)?shù)恼彰鳎ㄈ鐖D2b）。研究人員在桌子下面放置了一塊白色漫反射標(biāo)準(zhǔn)膜（Spectralon），并將光譜儀置于距離標(biāo)準(zhǔn)膜約60 cm的位置，即可完成光譜測(cè)量。由于Spectralon的反射光譜在可見光譜內(nèi)近似平坦，因此可以通過測(cè)量Spectralon上的反射光譜來獲得光源光譜功率分布（SPD），20個(gè)L

ED通道響應(yīng)如圖3所示。

圖3 iQ-LED光譜可調(diào)光模塊的20通道響應(yīng) 　

研究人員使用索尼A7R3拍攝了魔方，同時(shí)采用了優(yōu)化光源和D65，成像結(jié)果如圖1所示。雖然沒有這些物體的參考顏色，但結(jié)果表明，使用優(yōu)化光源捕捉的圖像色彩更接近真實(shí)色彩。捕捉多次曝光圖像的方法被廣泛用于降低噪聲（提高相機(jī)靈敏度）或擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。綜上所述，這項(xiàng)研究展示了捕捉多次曝光圖像同樣可用于提高相機(jī)的色彩準(zhǔn)確性。研究人員優(yōu)化了光源的光譜組成，使得在優(yōu)化后的光譜下捕捉單張或多張圖像時(shí)，所得到的RGB值的線性組合可轉(zhuǎn)換為CIE XYZ三基色值。這樣在保持或提高信噪比同時(shí)，能夠顯著提高色彩準(zhǔn)確性（ΔE00低于1），且無需對(duì)相機(jī)進(jìn)行任何改動(dòng)。這項(xiàng)研究采用了光譜可調(diào)的LED光模塊（iQ-LED），該模塊為工作室攝影或掃描（例如材料采集）提供了實(shí)用的解決方案。未來，該技術(shù)有望應(yīng)用于多光譜閃光成像。