Java: как преобразовать цвет RGB в CIE Lab

Question

Как представить объект Color в цветовой модели CIE Lab.

Color c = ...
float[] lab = {0,0,0};
...
c.getColorComponents(ColorSpace.getInstance(???), lab);

Но я не смог заставить эту работу работать с CIE Lab (несмотря на то, что TYPE_Lab представлен в классе ColorSpace)

Спасибо за внимание.

Answer 1

Вот моя реализация:

import java.awt.color.ColorSpace;

public class CIELab extends ColorSpace {

    public static CIELab getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }

    @Override
    public float[] fromCIEXYZ(float[] colorvalue) {
        double l = f(colorvalue[1]);
        double L = 116.0 * l - 16.0;
        double a = 500.0 * (f(colorvalue[0]) - l);
        double b = 200.0 * (l - f(colorvalue[2]));
        return new float[] {(float) L, (float) a, (float) b};
    }

    @Override
    public float[] fromRGB(float[] rgbvalue) {
        float[] xyz = CIEXYZ.fromRGB(rgbvalue);
        return fromCIEXYZ(xyz);
    }

    @Override
    public float getMaxValue(int component) {
        return 128f;
    }

    @Override
    public float getMinValue(int component) {
        return (component == 0)? 0f: -128f;
    }    

    @Override
    public String getName(int idx) {
        return String.valueOf("Lab".charAt(idx));
    }

    @Override
    public float[] toCIEXYZ(float[] colorvalue) {
        double i = (colorvalue[0] + 16.0) * (1.0 / 116.0);
        double X = fInv(i + colorvalue[1] * (1.0 / 500.0));
        double Y = fInv(i);
        double Z = fInv(i - colorvalue[2] * (1.0 / 200.0));
        return new float[] {(float) X, (float) Y, (float) Z};
    }

    @Override
    public float[] toRGB(float[] colorvalue) {
        float[] xyz = toCIEXYZ(colorvalue);
        return CIEXYZ.toRGB(xyz);
    }

    CIELab() {
        super(ColorSpace.TYPE_Lab, 3);
    }

    private static double f(double x) {
        if (x > 216.0 / 24389.0) {
            return Math.cbrt(x);
        } else {
            return (841.0 / 108.0) * x + N;
        }
    }

    private static double fInv(double x) {
        if (x > 6.0 / 29.0) {
            return x*x*x;
        } else {
            return (108.0 / 841.0) * (x - N);
        }
    }

    private Object readResolve() {
        return getInstance();
    }

    private static class Holder {
        static final CIELab INSTANCE = new CIELab();
    }

    private static final long serialVersionUID = 5027741380892134289L;

    private static final ColorSpace CIEXYZ =
        ColorSpace.getInstance(ColorSpace.CS_CIEXYZ);

    private static final double N = 4.0 / 29.0;

}

Answer 2

У меня были некоторые проблемы с использованием кода в ответе @ finw.Я полагаю, что они были в основном из-за того, что для преобразования CIELab вы должны указать источник света:

http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_illuminant

Один из популярных стандартов - D50 ,который в основном просто стандартный дневной свет.Поскольку код @ finw не имеет поправки на освещение, цвета, которые должны быть нейтрально-серыми, получаются слегка окрашенными.Один из способов проверить это - попробовать:

 float[] g = { 50.0f, 0f, 0f };
 CIELab.getInstance().toRGB(g); 
 for (float f : g) System.out.println(f);

Вы должны получить примерно одинаковое число на всех трех каналах, но в итоге вы получите профиль RGB, который заметно (хотя и слегка) синий.Я уверен, что это можно исправить в коде @ finw, но, немного поиграв с ним и обыскав, я нашел здесь отличный код преобразования:

http://www.f4.fhtw -berlin.de / ~ barthel / ImageJ / ColorInspector // HTMLHelp / farbraumJava.htm

Для полноты здесь это так.

public void rgb2lab(int R, int G, int B, int[] lab) {
    //http://www.brucelindbloom.com

    float r, g, b, X, Y, Z, fx, fy, fz, xr, yr, zr;
    float Ls, as, bs;
    float eps = 216.f/24389.f;
    float k = 24389.f/27.f;

    float Xr = 0.964221f;  // reference white D50
    float Yr = 1.0f;
    float Zr = 0.825211f;

    // RGB to XYZ
    r = R/255.f; //R 0..1
    g = G/255.f; //G 0..1
    b = B/255.f; //B 0..1

    // assuming sRGB (D65)
    if (r <= 0.04045)
        r = r/12;
    else
        r = (float) Math.pow((r+0.055)/1.055,2.4);

    if (g <= 0.04045)
        g = g/12;
    else
        g = (float) Math.pow((g+0.055)/1.055,2.4);

    if (b <= 0.04045)
        b = b/12;
    else
        b = (float) Math.pow((b+0.055)/1.055,2.4);


    X =  0.436052025f*r     + 0.385081593f*g + 0.143087414f *b;
    Y =  0.222491598f*r     + 0.71688606f *g + 0.060621486f *b;
    Z =  0.013929122f*r     + 0.097097002f*g + 0.71418547f  *b;

    // XYZ to Lab
    xr = X/Xr;
    yr = Y/Yr;
    zr = Z/Zr;

    if ( xr > eps )
        fx =  (float) Math.pow(xr, 1/3.);
    else
        fx = (float) ((k * xr + 16.) / 116.);

    if ( yr > eps )
        fy =  (float) Math.pow(yr, 1/3.);
    else
    fy = (float) ((k * yr + 16.) / 116.);

    if ( zr > eps )
        fz =  (float) Math.pow(zr, 1/3.);
    else
        fz = (float) ((k * zr + 16.) / 116);

    Ls = ( 116 * fy ) - 16;
    as = 500*(fx-fy);
    bs = 200*(fy-fz);

    lab[0] = (int) (2.55*Ls + .5);
    lab[1] = (int) (as + .5); 
    lab[2] = (int) (bs + .5);       
} 

В моих тестах он выдает значения серого, которыесоответственно без цветности, и он загружается намного быстрее.

Answer 3

Существует TYPE_Lab, но нет соответствующего CS_Lab.Вам нужно будет расширить ColorSpace и переопределить абстрактные методы для преобразования между XYZ, RGB и Lab.Необходимые преобразования можно найти в Лабораторном цветовом пространстве (Википедия) .

Answer 4

Я использовал этот код, и он работал:

public double[] rgbToLab(int R, int G, int B) {

    double r, g, b, X, Y, Z, xr, yr, zr;

    // D65/2°
    double Xr = 95.047;  
    double Yr = 100.0;
    double Zr = 108.883;


    // --------- RGB to XYZ ---------//

    r = R/255.0;
    g = G/255.0;
    b = B/255.0;

    if (r > 0.04045)
        r = Math.pow((r+0.055)/1.055,2.4);
    else
        r = r/12.92;

    if (g > 0.04045)
        g = Math.pow((g+0.055)/1.055,2.4);
    else
        g = g/12.92;

    if (b > 0.04045)
        b = Math.pow((b+0.055)/1.055,2.4);
    else
        b = b/12.92 ;

    r*=100;
    g*=100;
    b*=100;

    X =  0.4124*r + 0.3576*g + 0.1805*b;
    Y =  0.2126*r + 0.7152*g + 0.0722*b;
    Z =  0.0193*r + 0.1192*g + 0.9505*b;


    // --------- XYZ to Lab --------- //

    xr = X/Xr;
    yr = Y/Yr;
    zr = Z/Zr;

    if ( xr > 0.008856 )
        xr =  (float) Math.pow(xr, 1/3.);
    else
        xr = (float) ((7.787 * xr) + 16 / 116.0);

    if ( yr > 0.008856 )
        yr =  (float) Math.pow(yr, 1/3.);
    else
        yr = (float) ((7.787 * yr) + 16 / 116.0);

    if ( zr > 0.008856 )
        zr =  (float) Math.pow(zr, 1/3.);
    else
        zr = (float) ((7.787 * zr) + 16 / 116.0);


    double[] lab = new double[3];

    lab[0] = (116*yr)-16;
    lab[1] = 500*(xr-yr); 
    lab[2] = 200*(yr-zr); 

    return lab;

} 

Для приведенного выше кода я использовал приведенные формулы здесь для преобразования из rgb в XYZ, а затем из XYZ в CIELab,Результаты, которые я получаю, такие же, как у этого онлайн-конвертера.

Answer 5

CIELAB, кажется, поддерживается только по имени в текущей библиотеке Java - если вы посмотрите на источник java.awt.color.Colorspace, вы увидите, что поддерживается только несколько именованных цветовых пространств.