專利名稱：利用發(fā)光二極管或其它光譜光源的成像設(shè)備顏色校準(zhǔn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及顏色的確認(rèn)和校準(zhǔn)以及對(duì)成像設(shè)備的矯正性調(diào)整。
色彩主要是人類視覺(jué)系統(tǒng)在接受物體反射回的不同波長(zhǎng)的光線時(shí)察覺(jué)到的。這種色彩認(rèn)識(shí)能力已知為人類視覺(jué)系統(tǒng)的光譜敏感性。為了數(shù)字化地表達(dá)覺(jué)察的色彩，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多方法，其中之一是XYZ三色值，它由“Commission Internationale de I’Eclairge”(CIE)這一國(guó)際組織提出的。XYZ三色值根據(jù)這樣的理論，即人類視覺(jué)系統(tǒng)具有對(duì)三種基本色彩紅綠藍(lán)的感受器，并且所有察覺(jué)的色彩是這三種基本色彩的混合。


圖1示出根據(jù)XYZ三色值對(duì)應(yīng)人類視覺(jué)系統(tǒng)的光譜敏感性。理想上，如果成像設(shè)備反映通道精確復(fù)制XYZ三色值，在理論上，成像設(shè)備能夠精確復(fù)制視覺(jué)系統(tǒng)看到的顏色。然而，由于生產(chǎn)這樣的一個(gè)成像設(shè)備所涉及的復(fù)雜性，精確復(fù)制XYZ三色值是不現(xiàn)實(shí)的。
圖2示出一個(gè)成像設(shè)備的示范性的紅綠藍(lán)反應(yīng)。希望轉(zhuǎn)換反應(yīng)使之盡可能近的相關(guān)于XYZ三色值，使得成像設(shè)備可以分通道輸出，近似對(duì)應(yīng)人類視覺(jué)系統(tǒng)所看到的顏色。這就是執(zhí)行在成像設(shè)備上的顏色校準(zhǔn)的功能。
顏色校準(zhǔn)的功能是找到色彩校準(zhǔn)矩陣(如，3×3矩陣)，它使得圖像感應(yīng)器的反應(yīng)盡可能(如最少的平方誤差)靠近XYZ三色值。決定顏色校準(zhǔn)3×3矩陣的示范性方法是取已知的XYZ三色值的幾個(gè)反射顏色目標(biāo)，如Macbeth Colorchecker目標(biāo)，它從位于紐約的NewWindsor的Macbeth/Kollmorgen儀器公司處獲得，代表24種顏色，并且一般在不同的顏色空間區(qū)描述顏色。通過(guò)取得由圖像識(shí)別生成的對(duì)應(yīng)紅綠藍(lán)(RGB)值，找到近似代表該目標(biāo)的XYZ三色值的校準(zhǔn)矩陣。從數(shù)學(xué)上，轉(zhuǎn)換可以表示如下使用要校準(zhǔn)的成像設(shè)備，24色目標(biāo)通過(guò)生成對(duì)應(yīng)的RGB值的成像器讀取。注意到，顏色目標(biāo)的每個(gè)XYZ三色值是已知的。標(biāo)準(zhǔn)RGB值被裝入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)矩陣(MEAS)，例如
RGB值和XYZ三色值的關(guān)系能用下面方程表示
3×3顏色校準(zhǔn)矩陣能進(jìn)一步描述為
其中M11，…，M33是顏色校準(zhǔn)矩陣的顏色校準(zhǔn)系數(shù)。因此，計(jì)算顏色校準(zhǔn)系數(shù)如下 在上述表達(dá)式中，MEAST指MEAS矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。()-1表示逆陣。而且，xn,Yn,Zn是各自的目標(biāo)n的XYZ三色值。
從上面，選擇顏色校準(zhǔn)系數(shù)提供最小的平方誤差，它對(duì)應(yīng)于最適合將成像設(shè)備的RGB值映射為顏色目標(biāo)的XYZ三色值。為什麼通過(guò)該方法獲得的系數(shù)能提供最小的平方誤差，可能不是顯而易見(jiàn)的，它的進(jìn)一步討論能在Box,Hunter和Hunter的“實(shí)驗(yàn)者統(tǒng)計(jì)“(Hohn Wiley和Sons出版，紐約，1978)一書(shū)中498-502頁(yè)找到。希望能以最少三位有效精確位來(lái)計(jì)算和保存系數(shù)值。注意到，只要有適當(dāng)?shù)牧炼龋禂?shù)的大小不是重要的，但系數(shù)之間的比例是重要的。因此，根據(jù)他們的顏色校準(zhǔn)精度，矩陣 和 是對(duì)等的。
同時(shí)該方法在步驟上是基本正確的，實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)是繁瑣的。例如，多個(gè)顏色目標(biāo)，一般為24個(gè)，需要將已測(cè)試的成像設(shè)備對(duì)MacbethColorchecker的反應(yīng)集中起來(lái)。換句話說(shuō)，為每個(gè)在校準(zhǔn)的成像設(shè)備連續(xù)成像24種顏色目標(biāo)。這種技術(shù)需要充分的時(shí)間量，它妨礙生產(chǎn)流，因此增加了生產(chǎn)成本。一般地，假設(shè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的每個(gè)成像設(shè)備有它自己的對(duì)應(yīng)在RGB反映中的變化的顏色校準(zhǔn)矩陣，因此，單獨(dú)地校準(zhǔn)每個(gè)成像設(shè)備。而且，在校準(zhǔn)過(guò)程中目標(biāo)經(jīng)常變化，在處理過(guò)程中該目標(biāo)有可能被玷污，導(dǎo)致不準(zhǔn)確校準(zhǔn)。再者，目標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間暴露在光線下可能褪色，在不用和經(jīng)常變換時(shí)需要特別保存。而且，由于反射的顏色目標(biāo)的顏色隨著照明光的變化而變化，提供了對(duì)應(yīng)CIE D65照明的參考光源，它需要經(jīng)常檢查色溫和色度。而且，在使用顏色目標(biāo)時(shí)，必須分配一個(gè)相當(dāng)大的生產(chǎn)區(qū)域，以便在要校準(zhǔn)的圖像感應(yīng)器中存在有適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)距離關(guān)系。這樣，需要的是一種方法和設(shè)備，它能產(chǎn)生顏色校準(zhǔn)系數(shù)或顏色校準(zhǔn)矩陣，而沒(méi)有與反射的顏色目標(biāo)有關(guān)的問(wèn)題。
公開(kāi)了對(duì)成像設(shè)備進(jìn)行顏色校準(zhǔn)的一種方法和設(shè)備。成像設(shè)備承受多個(gè)光源。從成像設(shè)備獲得顏色通道反應(yīng)，決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的目的，特性和優(yōu)點(diǎn)從下面描述中將顯而易見(jiàn)，其中，圖1說(shuō)明根據(jù)XYZ三色值對(duì)應(yīng)人類眼睛的光譜敏感性；圖2說(shuō)明一個(gè)成像設(shè)備的紅綠藍(lán)反應(yīng)的一個(gè)實(shí)例；圖3描述本發(fā)明一個(gè)示范性的實(shí)施例，說(shuō)明校準(zhǔn)儀器的；圖4說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)示范性的實(shí)施例；圖5說(shuō)明本發(fā)明使用統(tǒng)計(jì)關(guān)系的的一個(gè)示范性的實(shí)施例；圖6說(shuō)明一個(gè)示范性表格，用作關(guān)聯(lián)成像設(shè)備反應(yīng)；圖7說(shuō)明使用加權(quán)因子集的本發(fā)明一個(gè)示范性的實(shí)施例；圖8說(shuō)明使用加權(quán)因子集的本發(fā)明的另一個(gè)示范性的實(shí)施例。
本發(fā)明使用一套發(fā)光二極管(LED)或其它光源來(lái)給成像設(shè)備提供一個(gè)刺激物來(lái)生成一個(gè)顏色校準(zhǔn)矩陣。由于這樣，克服了使用反射顏色目標(biāo)的許多缺點(diǎn)?？梢岳斫?，LED的一個(gè)區(qū)別特征是LED有高度的光輸出穩(wěn)定性。也可以理解，光源被理解為一般的原始光源。還可以理解，本發(fā)明能實(shí)踐于CMOS和CCD設(shè)備以及其它成像設(shè)備。還可以理解，在根據(jù)紅綠藍(lán)(RGB)反應(yīng)描述示范性實(shí)施例的同時(shí)，它不應(yīng)解釋為一種限制。其它的顏色系統(tǒng)也是同樣可用的，例如，其中有青紫黃(CMY)顏色系統(tǒng)和青紫黃綠(CMYG)顏色系統(tǒng)。相應(yīng)地，不同的顏色系統(tǒng)的反應(yīng)被稱為顏色通道反應(yīng)。而且，可以理解，根據(jù)3×3矩陣描述示范性實(shí)施例的同時(shí)，其它矩陣也可以使用，例如，3×n矩陣或m×n矩陣，其中m，n為整數(shù)，依賴于顏色校準(zhǔn)的屬性。
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例。該校準(zhǔn)設(shè)備10包括有孔16的空腔12，使得要校準(zhǔn)的成像設(shè)備18能進(jìn)入空腔的內(nèi)部。在空腔內(nèi)配備有多個(gè)LED或其它光源14，來(lái)給成像設(shè)備提供刺激物。LED或其它光源14按照描述的示范性方式，可以由計(jì)算機(jī)20控制。計(jì)算機(jī)20還可以接收RGB成像設(shè)備的輸出并使用這些輸出值，運(yùn)行一顏色校準(zhǔn)程序?yàn)槌上裨O(shè)備生成一個(gè)3×3顏色校準(zhǔn)矩陣。生成的3×3顏色校準(zhǔn)矩陣可以保存在成像設(shè)備內(nèi)的，諸如只讀存儲(chǔ)器之類的內(nèi)存設(shè)備中，并隨后使用，將讀取的RGB值映射成對(duì)應(yīng)的XYZ三色值。通過(guò)使用校準(zhǔn)設(shè)備10來(lái)校準(zhǔn)不同的成像設(shè)備，不再需要反射的顏色目標(biāo)。特別地，通過(guò)使用LED或其它光源14，能獲得與顏色目標(biāo)一樣的校準(zhǔn)結(jié)果。一般地，使用5個(gè)LED，盡管根據(jù)將要覆蓋的顏色區(qū)域可以使用多于5個(gè)LED或低至3個(gè)LED。在使用5個(gè)LED時(shí)，波長(zhǎng)在430,470,545,590和660nm處的峰值發(fā)射用來(lái)提供刺激，它如同通過(guò)用對(duì)應(yīng)Macbeth Colorchecker目標(biāo)的反射顏色目標(biāo)的校準(zhǔn)方式一樣給出結(jié)果。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的特別需要的結(jié)果，可以使用其它的峰值波長(zhǎng)。在這種情況下，已選擇特殊的峰值波長(zhǎng)來(lái)會(huì)合商業(yè)上可得到的LED的波長(zhǎng)，同時(shí)也用顏色校準(zhǔn)矩陣的顏色系數(shù)提供強(qiáng)校準(zhǔn)。下面列出了二極管的中心波長(zhǎng)(用nm表示)和制造商名430nm,Cree實(shí)驗(yàn)室，Durham，北卡羅那450nm,Nichia美國(guó)公司，Mountville，賓西法尼亞470nm，微電子公司，Santa Clara，加州481nm，惠普，Palo Alto，加州544nm，東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州562nm，東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州590nm，東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州592nm，惠普，Palo Alto，加州612nm，東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州615nm，惠普，Palo Alto，加州637nm，惠普，Palo Alto，加州644nm，惠普，Palo Alto，加州，
東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州660nm，東芝美國(guó)電子元件公司，Irvine，加州注意到，通過(guò)使用有寬帶(如，峰值波長(zhǎng)正負(fù)50nm)的頻帶擴(kuò)展的LED，相對(duì)于使用窄寬(如，峰值波長(zhǎng)正負(fù)5nm)的LED，用顏色校準(zhǔn)矩陣可以獲得較好的校準(zhǔn)。
對(duì)于剩下的數(shù)字，產(chǎn)生3×3顏色校準(zhǔn)矩陣的不同的示范性方法現(xiàn)在將按照5個(gè)LED集來(lái)描述，這不應(yīng)解釋為限制。
圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例。在該例中，產(chǎn)生3×3顏色校準(zhǔn)矩陣的顏色校準(zhǔn)直接應(yīng)用于由5個(gè)LED產(chǎn)生的RGB值。通過(guò)直接應(yīng)用，有這樣一個(gè)假設(shè)，即LED的光足夠定義在顏色空間的不同區(qū)域中的顏色。因而，本實(shí)施例根據(jù)校準(zhǔn)要求，并不通過(guò)用MacbethColorchecker目標(biāo)校準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)，可能足夠提供合適的顏色精確度。方法如下塊41示出了決定LED的XYZ三色值的步驟。這可以通過(guò)分光光度計(jì)來(lái)進(jìn)行。5個(gè)LED表示如下XD1,YD1,ZD1是LED#1的XYZ三色值XD2,YD2,ZD2是LED#2的XYZ三色值XD3,YD3,ZD3是LED#3的XYZ三色值XD4,YD4,ZD4是LED#4的XYZ三色值XD5,YD5,ZD5是LED#5的XYZ三色值塊42示出正在校準(zhǔn)的成像設(shè)備由5個(gè)LED順序照明和記錄的RGB反應(yīng)。設(shè)定記錄的RGB反應(yīng)是RD1,RD1,RD1是成像器對(duì)LED#1的RGB反應(yīng)RD2,RD2,RD2是成像器對(duì)LED#2的RGB反應(yīng)RD3,RD3,RD3是成像器對(duì)LED#3的RGB反應(yīng)RD4,RD4,RD4是成像器對(duì)LED#4的RGB反應(yīng)RD5,RD5,RD5是成像器對(duì)LED#5的RGB反應(yīng)塊43示出了已記錄的RGB反應(yīng)正在調(diào)入MEAS矩陣
塊44示出3×3矩陣的顏色校準(zhǔn)系數(shù)(如，M11,…,M33)由下面關(guān)系式?jīng)Q定 圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例。該實(shí)例涉及統(tǒng)計(jì)關(guān)系。為幫助理解本示范方法，圖6將被使用。圖6示出了一表格60，它表示多個(gè)被測(cè)試的成像設(shè)備對(duì)24個(gè)Macbeth Colorchecker反射顏色目標(biāo)的反應(yīng)61，它由用對(duì)應(yīng)的成像設(shè)備對(duì)5個(gè)LED 65的RGB反應(yīng)構(gòu)成的3×3矩陣63的顏色校準(zhǔn)系數(shù)定義。一旦足夠的成像設(shè)備被校準(zhǔn)，累加數(shù)據(jù)就用來(lái)決定在5個(gè)LED結(jié)果和3×3矩陣系數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。圖5現(xiàn)在將更詳細(xì)地解釋這個(gè)過(guò)程。塊51解釋了要校準(zhǔn)的成像設(shè)備曝光于對(duì)應(yīng)Macbeth Colorchecker的24個(gè)反射顏色目標(biāo)。然而，假設(shè)已知該目標(biāo)的XYZ三色值，可以使用其它顏色的目標(biāo)。而且，目標(biāo)數(shù)可以根據(jù)所期望的結(jié)果而有所變化。塊52說(shuō)明了由讀取的24個(gè)目標(biāo)的RGB值構(gòu)成的3×3顏色校準(zhǔn)矩陣。該過(guò)程已在上面的背景信息中先作描述。假定使用顏色目標(biāo)由顏色校準(zhǔn)導(dǎo)致的3×3矩陣M11M12M13M3×3=M21M22M23M31M32M33表示如下其中，M11,…,M33是顏色校準(zhǔn)矩陣的顏色校準(zhǔn)系數(shù)。
塊53說(shuō)明了5個(gè)LED系列正在刺激的同一成像設(shè)備和已記錄的對(duì)5個(gè)LED的RGB反應(yīng)。測(cè)試中的成像設(shè)備順序地被5個(gè)LED照明，總共15個(gè)反應(yīng)被記錄。假設(shè)使用的5個(gè)LED為L(zhǎng)ED#1-LED#5,RD1代表成像設(shè)備對(duì)LED#1的紅色通道反應(yīng)。同樣地，假設(shè)GD1代表成像設(shè)備對(duì)LED#1的綠色通道反應(yīng)，以此類推。成像設(shè)備反應(yīng)能夠表示如下RD1,GD1,BD1是成像器對(duì)LED#1的RGB反應(yīng)RD2,GD2,BD2是成像器對(duì)LED#2的RGB反應(yīng)RD3,GD3,BD3是成像器對(duì)LED#3的RGB反應(yīng)RD4,GD4,BD4是成像器對(duì)LED#4的RGB反應(yīng)RD5,GD5,BD5是成像器對(duì)LED#5的RGB反應(yīng)塊54說(shuō)明塊51至53一直重復(fù)直到希望數(shù)目的成像設(shè)備已被校準(zhǔn)。從這結(jié)合的累加數(shù)據(jù)，可以建成象在圖6中所示的表格。塊55至56說(shuō)明這樣的步驟，即一旦累加足夠的數(shù)據(jù)，可以使用多項(xiàng)回歸式來(lái)決定顏色目標(biāo)的結(jié)果和LED之間的關(guān)系。多項(xiàng)回歸式是基于這樣的理論，即通過(guò)聯(lián)立方程的使用，能接近測(cè)量的可變反應(yīng)之間的關(guān)系。多項(xiàng)回歸式在線性代數(shù)中是眾所周知的，在成像設(shè)備的上下文中的多項(xiàng)回歸式的進(jìn)一步討論可以在Henry R.Kang的“電子成像設(shè)備的顏色技術(shù)”一書(shū)中(SPIE光學(xué)工程出版社)的55-62頁(yè)中找到。總之，使用從多個(gè)成像設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)，使用回歸統(tǒng)計(jì)來(lái)發(fā)現(xiàn)成像設(shè)備的LED反應(yīng)，和使用顏色目標(biāo)從同一成像設(shè)備獲得的3×3矩陣系數(shù)之間的關(guān)系。純粹的結(jié)果是下列形式的方程式集
M11=P0+P1*RD1+P2*GD1+P3*BD1+P4*RD2+P5*GD2+P6*BD2+P7*RD3+P8*GD3+P9*BD3+P10*RD4+P11*GD4+P12*BD4+P13*RD5+P14*GD5+P15*BD5其中，值P0,…,P15表示統(tǒng)計(jì)決定的相關(guān)系數(shù)。相關(guān)系數(shù)可以通過(guò)已知的統(tǒng)計(jì)方法或其它方法決定，使用統(tǒng)計(jì)分析程序，如商業(yè)上可用的JMP，它是來(lái)北卡羅那州Cary的SAS Institute公司。在任何情況下，必須為由塊57至58表示的顏色校準(zhǔn)矩陣(如，M11,M12,…M33)的每個(gè)顏色系數(shù)決定不同的相關(guān)系數(shù)集。塊59說(shuō)明一旦獲得相關(guān)3×3矩陣的系數(shù)的方程集和成像設(shè)備對(duì)5個(gè)LED的反應(yīng)，顏色目標(biāo)不再需要，而且方程集用于后面的成像設(shè)備的顏色校準(zhǔn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，用“黃金分割”而不是繼續(xù)使用MacbethColorchecker，通過(guò)非直接的比較決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)。
圖7說(shuō)明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。該例子涉及通過(guò)同時(shí)照明的LED的結(jié)合，Macbeth Colorchecker顏色的刺激。換句話說(shuō)，通過(guò)使用LED光作為基礎(chǔ)，根據(jù)加權(quán)因子集結(jié)合同時(shí)供以LED，在標(biāo)準(zhǔn)CIED65照明下，同時(shí)啟動(dòng)的LED光的結(jié)合得到與Macbeth Colorchecker目標(biāo)一樣的顏色特征。在某一時(shí)刻向成像設(shè)備呈獻(xiàn)模擬顏色并記錄相關(guān)的RGB反應(yīng)。然后以與使用顏色目標(biāo)時(shí)執(zhí)行的同樣方式進(jìn)行顏色校準(zhǔn)。這種顏色校準(zhǔn)過(guò)程在上面章節(jié)的背景信息中已作描述。圖7更詳細(xì)地說(shuō)明了示范性方法。塊71說(shuō)明了決定LED的XYZ三色值的步驟。這可以通過(guò)使用分光光度計(jì)來(lái)進(jìn)行。假定5個(gè)LED表示如下XD1,YD1,ZD1是LED#1的XYZ三色值XD2,YD2,ZD2是LED#2的XYZ三色值XD3,YD3,ZD3是LED#3的XYZ三色值XD4,YD4,ZD4是LED#4的XYZ三色值XD5,YD5,ZD5是LED#5的XYZ三色值塊72說(shuō)明決定受刺激的Macbeth顏色的XYZ三色值的步驟，表示如下XMac1,YMac1,ZMac1是Macbeth顏色#1的XYZ三色值XMac2,YMac2,ZMac2是Macbeth顏色#2的XYZ三色值
XMac24,YMac24,ZMac24是Macbeth顏色#24的XYZ三色值塊73說(shuō)明決定應(yīng)用于LED來(lái)容許Macbeth顏色刺激的加權(quán)因子集的步驟。這種關(guān)系能表示如下 其中(f1,1,…,f1,5)是加權(quán)因子集。 上面關(guān)系能重寫(xiě)為 對(duì)于Macbeth顏色可以寫(xiě)下相似的表達(dá)式在上述表達(dá)式中，加權(quán)因子f的第一下標(biāo)指匹配的Macbeth顏色(如1-24)。第二下標(biāo)指與加權(quán)因子相關(guān)的LED(如1-5)。
為了決定刺激所需的加權(quán)因子集，上面關(guān)系能被重寫(xiě)如下 其中[MLED]T是[MLED]的轉(zhuǎn)置矩陣。選擇的5個(gè)LED應(yīng)該具有能描述所有Macbeth Colorchecker顏色的基礎(chǔ)。然而，如果條件不是完全匹配，可以使用十分近似Macbeth顏色的替代合成顏色。另外，能夠選擇不同的光源來(lái)更好的跨越所需的顏色空間。在這種情況下，5個(gè)LED在430,470,545,590和660分別有峰值波長(zhǎng)。
塊74說(shuō)明保存從上面獲得的加權(quán)因子集。塊75說(shuō)明重復(fù)塊71至74，為要被刺激的每個(gè)Macbeth顏色找到加權(quán)因子集。塊76至78說(shuō)明，一旦對(duì)應(yīng)各自Macbeth顏色的24個(gè)加權(quán)因子集已經(jīng)保存，5個(gè)LED同時(shí)被用以加權(quán)因子表示的比例的驅(qū)動(dòng)電力來(lái)照明。顏色的圖象被測(cè)試的成像設(shè)備和記錄的RGB反應(yīng)獲取，總之，24個(gè)圖象被獲取，累加整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)為Macbeth Colorchecker的24色。塊79說(shuō)明，接著反應(yīng)被顏色校準(zhǔn)程序使用來(lái)產(chǎn)生3×3顏色校準(zhǔn)矩陣，該程序在背景信息中已作描述。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是，等效的Macbeth顏色是直接合成的，并因此可能由分光光度計(jì)來(lái)直接測(cè)量，決定顏色提取的精確度。這將提供一個(gè)方便的驗(yàn)證方式，即校準(zhǔn)設(shè)備本身在校準(zhǔn)(如，提供校準(zhǔn)跟蹤能力的方法)。
圖8說(shuō)明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)示范性方法中，不同于用LED合成Macbeth顏色，使用系統(tǒng)對(duì)LED刺激的反應(yīng)的知識(shí)，來(lái)決定和預(yù)測(cè)系統(tǒng)反應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Macbeth顏色將是什么。接著這種預(yù)測(cè)將用來(lái)在顏色校準(zhǔn)中所需的反應(yīng)數(shù)據(jù)，來(lái)生成3×3顏色校準(zhǔn)矩陣。該方法是建立在系統(tǒng)反應(yīng)線性的前提下，并假設(shè)LED有描述所有MacbethColorchecker顏色的基礎(chǔ)。如果這種假設(shè)不完全符合，可以使用替代顏色。
塊81說(shuō)明了決定截取被測(cè)試的成像設(shè)備對(duì)零輸入的RGB反應(yīng)的步驟。執(zhí)行該步驟來(lái)決定要校準(zhǔn)的成像設(shè)備的偏差。目的是容許有更準(zhǔn)確的對(duì)結(jié)果的線性修補(bǔ)。作為例子，對(duì)于有正偏差的成像設(shè)備，偏差的修正可以基本等效于暗框減少(即，偏差對(duì)應(yīng)成像設(shè)備對(duì)暗色的反應(yīng))。 我們將定義偏差R0,G0,B0。例如，正偏差負(fù)偏差塊82說(shuō)明用5個(gè)LED的每一個(gè)照明成像設(shè)備并記錄成像器對(duì)每個(gè)LED的反應(yīng)的步驟。假定成像設(shè)備對(duì)LED的反應(yīng)表示如下RD1,GD1,BD1是成像器對(duì)LED#1的RGB反應(yīng)RD2,GD2,BD2是成像器對(duì)LED#2的RGB反應(yīng)RD3,GD3,BD3是成像器對(duì)LED#3的RGB反應(yīng)RD4,GD4,BD4是成像器對(duì)LED#4的RGB反應(yīng)RD5,GD5,BD5是成像器對(duì)LED#5的RGB反應(yīng)塊83說(shuō)明保存上述成像設(shè)備對(duì)5個(gè)LED的反應(yīng)。
塊84說(shuō)明計(jì)算與24個(gè)Macbeth色的每個(gè)相關(guān)的加權(quán)因子集的步驟。決定加權(quán)因子集的過(guò)程參照?qǐng)D7已作描述。
塊85說(shuō)明應(yīng)用計(jì)算出的成像設(shè)備對(duì)5個(gè)LED的RGB反應(yīng)的加權(quán)因子集，來(lái)決定等效的Macbeth顏色反應(yīng)例如R1=f1.1(RD1-R0)+R0G1=f1.1(GD1-G0)+G0B1=f1.1(BD1-B0)+B0+f1.2(RD2-R0)+R0+f1.2(GD2-G0)+G0+f1.2(BD2-B0)+B0+f1.3(RD3-R0)+R0+f1.3(GD3-G0)+G0+f1.3(BD3-B0)+B0+f1.4(RD4-R0)+R0+f1.4(GD4-G0)+G0+f1.4(BD4-B0)+B0+f1.5(RD5-R0)+R0+f1.5(GD5-G0)+G0+f1.5(BD5-B0)+B0 R24=f24.1(RD1-R0)+R0G24=f24.1(GD1-G0)+G0B24=f24.1(BD1-B0)+B0+f24.2(RD2-R0)+R0+f24.2(GD2-G0)+G0+f24.2(BD2-B0)+B0+f24.3(RD3-R0)+R0+f24.3(GD3-G0)+G0+f24.3(BD3-B0)+B0+f24.4(RD4-R0)+R0+f24.4(GD4-G0)+G0+f24.4(BD4-B0)+B0+f24.5(RD5-R0)+R0+f24.5(GD5-G0)+G0+f24.5(BD5-B0)+B0塊86說(shuō)明，使用從上面計(jì)算出的等效反應(yīng)調(diào)入在上面章節(jié)的背景信息中描述的MEAS表，以及執(zhí)行的顏色校準(zhǔn)程序，來(lái)決定3×3顏色校準(zhǔn)矩陣。
該方法只需要獲取5個(gè)幀(如每個(gè)LED一個(gè)幀)，然而能決定顏色校準(zhǔn)矩陣，好象使用24個(gè)反射顏色目標(biāo)已執(zhí)行校準(zhǔn)一樣。
然而，很明顯能在不偏離在附加的權(quán)力要求書(shū)中提出的發(fā)明的廣義精髓和范疇的情況下作出各種各樣的修改和變化。相應(yīng)地，本說(shuō)明書(shū)和附圖認(rèn)為是說(shuō)明之用而沒(méi)有限制的意思。因此，本發(fā)明的范疇不應(yīng)局限于附加的權(quán)利要求書(shū)。
權(quán)利要求
1．一致對(duì)成像設(shè)備進(jìn)行顏色校準(zhǔn)的方法包括所述成像設(shè)備承受多個(gè)光源；從所述成像設(shè)備獲得第一組顏色通道反應(yīng)；以及決定所述成像設(shè)備的顏色校準(zhǔn)系數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述顏色通道反應(yīng)是紅，綠，藍(lán)(RGB)反應(yīng)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述顏色通道反應(yīng)是青，紫，黃(CMY)反應(yīng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述顏色通道反應(yīng)是青，紫，黃，綠(CMYG)反應(yīng)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述成像設(shè)備順序?qū)儆诙鄠€(gè)光源，獲得所述的第一組顏色通道反應(yīng)包括獲得對(duì)應(yīng)所述多個(gè)光源的每一個(gè)的顏色通道反應(yīng)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述多個(gè)光源有已知的顏色值。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述多個(gè)光源的所述已知的顏色值由XYZ三色值定義，決定所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)還包括從所述第一組顏色通道反應(yīng)形成MEAS矩陣；從所述MEAS矩陣形成第一個(gè)相關(guān)矩陣；分解所述多個(gè)光源的所述已知顏色值為X分量的矢量，Y分量的矢量，Z分量的矢量；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述X分量的矢量相乘，決定第一矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述Y分量的矢量相乘，決定第二矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述Z分量的矢量相乘，決定第三矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；從所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)的第一矢量，第二矢量和第三矢量形成顏色校準(zhǔn)系數(shù)
8．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，在獲得所述第一組顏色通道反應(yīng)之后，該方法還包括所述成像設(shè)備承受多個(gè)已知顏色的反射顏色目標(biāo)；從對(duì)應(yīng)每一個(gè)所述多個(gè)顏色目標(biāo)的所述成像設(shè)備獲得第二組顏色通道反應(yīng)；從所述第二組顏色通道反應(yīng)決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)；重復(fù)多個(gè)成像感應(yīng)器，獲得所述的第一組顏色通道反應(yīng)，獲得所述的第二組顏色通道反應(yīng)，并從所述的第二組顏色通道反應(yīng)決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)；關(guān)聯(lián)所述的第一組顏色通道反應(yīng)和所述的顏色校準(zhǔn)系數(shù)，決定相關(guān)系數(shù)；以及使用所述相關(guān)系數(shù)，將所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)與所述的第一組顏色通道反應(yīng)關(guān)聯(lián)，形成多個(gè)方程。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括使用所述多個(gè)方程決定所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)；從所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)形成顏色校準(zhǔn)矩陣。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)光源同時(shí)發(fā)光，并且所述多個(gè)光源有已知的顏色值。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中至少一個(gè)成像設(shè)備承受所述多個(gè)光源還包括決定要刺激的顏色目標(biāo)的顏色值；決定將所述多個(gè)光源的所述顏色值與要刺激的所述顏色目標(biāo)的所述顏色值關(guān)聯(lián)的一個(gè)加權(quán)因子集；根據(jù)所述的加權(quán)因子集開(kāi)啟所述多個(gè)光源。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括決定對(duì)應(yīng)要刺激的多個(gè)顏色目標(biāo)的多個(gè)加權(quán)因子集；根據(jù)對(duì)應(yīng)所述多個(gè)顏色目標(biāo)的所述加權(quán)因子集，開(kāi)啟所述多個(gè)光源。根據(jù)所述的加權(quán)因子集，從對(duì)應(yīng)開(kāi)啟的所述多個(gè)光源的所述成像設(shè)備獲得所述的第一組顏色通道反應(yīng)。
13．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中至少一個(gè)成像設(shè)備承受所述多個(gè)光源還包括決定對(duì)應(yīng)要刺激的顏色目標(biāo)的顏色值；決定將所述多個(gè)光源的所述顏色值與要刺激的所述顏色目標(biāo)的所述顏色值關(guān)聯(lián)的一個(gè)加權(quán)因子集；所述成像設(shè)備示出所述多個(gè)光源；根據(jù)所述的加權(quán)因子集，修改從所述成像設(shè)備獲得的顏色通道反應(yīng)。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括決定對(duì)應(yīng)要刺激的多個(gè)顏色目標(biāo)的多個(gè)加權(quán)因子集；通過(guò)用所述的各自加權(quán)因子集修改所述成像設(shè)備所述獲得的顏色通道反應(yīng)，形成所述第一組顏色通道反應(yīng)。
15．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述多個(gè)光源的所述已知顏色值由XYZ三色值決定，從所述的第一組顏色通道反應(yīng)決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)還包括從所述第一組顏色通道反應(yīng)形成MEAS矩陣；從所述MEAS矩陣形成第一個(gè)相關(guān)矩陣；分解所述多個(gè)光源的所述已知顏色值為X分量的矢量，Y分量的矢量，Z分量的矢量；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述X分量的矢量相乘，決定第一矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述Y分量的矢量相乘，決定第二矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；通過(guò)所述第一個(gè)相關(guān)矩陣與所述Z分量的矢量相乘，決定第三矢量的顏色校準(zhǔn)系數(shù)；從所述顏色校準(zhǔn)系數(shù)的第一矢量，第二矢量和第三矢量形成顏色校準(zhǔn)系數(shù)
16．設(shè)備包括空腔有一個(gè)開(kāi)口來(lái)接收成像設(shè)備，和一個(gè)內(nèi)表面；以及多個(gè)光源，與所述空腔的所述內(nèi)表面連接來(lái)刺激所述成像設(shè)備。
17．權(quán)利要求16中的設(shè)備，其中所述多個(gè)光源是發(fā)光二極管(LED)。
18．權(quán)利要求17中的設(shè)備，包括5個(gè)LED，分別有波長(zhǎng)40nm,470nm,545nm,590nm和660nm。
19．權(quán)利要求18中的設(shè)備，其中所述多個(gè)光源有大于5nm的帶寬。
20．權(quán)利要求16中的設(shè)備，還包括一個(gè)連接的計(jì)算設(shè)備來(lái)接收所述成像設(shè)備的輸出。
21．權(quán)利要求20中的設(shè)備，其中所述的計(jì)算設(shè)備還連接所述的多個(gè)光源。
全文摘要
公開(kāi)了對(duì)一個(gè)成像設(shè)備進(jìn)行顏色校準(zhǔn)的一個(gè)方法和設(shè)備。該成像設(shè)備(18)承受多個(gè)光源(14)。從該成像設(shè)備獲得顏色通道反應(yīng),并決定顏色校準(zhǔn)系數(shù)。
文檔編號(hào)H04N1/60GK1307710SQ99807848
公開(kāi)日2001年8月8日 申請(qǐng)日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月23日
發(fā)明者E·J·巴沃萊克, 小L·A·波斯, C·科魯姆, W·P·庫(kù)恩 申請(qǐng)人:英特爾公司