[发明专利]颜色测量设备校准

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于校准滤光型颜色测量设备的方法。

背景技术

颜色测量设备可基于所使用的测量技术而被大体上分成两类：光谱测量设备和滤光型测量设备。光谱测量设备是最通用的，这是因为已知道光谱测量值可被用来得到在实践中感兴趣的任何其它变量(例如颜色值、颜色密度值等)。滤光型测量设备较不通用，但是反过来在设计上较不复杂，并且相应地更节省成本。无论基础测量技术如何，颜色测量设备可实施为自主设备或者实施为待与评估测量数据的控制计算机相结合使用的外围测量设备。自主颜色测量设备包括测量操作所必需的所有操作和显示构件以及它们自己的电源，并且在许多情况下还配备有用于与计算机通信的接口，其中测量数据和控制数据两者都可与计算机进行交换。被配置为外围测量设备的颜色测量设备通常没有它们自己的操作和显示构件，而是像任何其它外围计算机设备一样由上级计算机控制。为了与计算机通信，更多的现代颜色测量设备常常例如装配有所谓的USB(通用串行总线)接口，在许多情况下，同时还可以通过USB接口供电(从附连的计算机供电)。测量设备的这样的设计例如在美国专利说明书No.7671991(≈EP 1845350B1)中进行了描述。

颜色测量设备取决于它们的实施方式和辅助设备而可用于大量的测量任务。颜色测量设备的一个特定应用领域是对监视器进行测量，具体而言是为了校准和创建颜色轮廓的目的，其中颜色测量设备被人工定位在待测量的监视器上并接触监视器，或者被布置在距监视器小的距离(优选地小于20cm)处。在其它的应用功能中，颜色测量设备还可用来测量环境光或者可能还用于对例如由电子投影仪(视频投影仪)照明的投影区域的(远程)测量。这些内容同样在例如美国专利说明书No.7671991(≈EP 1845350B1)中进行了描述。

本发明排他地涉及滤光型颜色测量设备。这样的滤光型颜色测量设备具有如下光学装置：该光学装置将接收到的测量光经由不同光谱透射率的三个或更多个滤色器引导到对应的光电传感器上，所述光电传感器将入射到它们上的光转换成对应的测量信号。不同滤色器和相关联的传感器的数目决定了颜色测量设备的所谓颜色通道的数目。

为了精确的颜色测量，颜色测量设备应当能够产生与根据国际照明委员会(CIE)1931的标准观察者的评估光谱(颜色匹配函数，CMF)对应的测量值。然而，使用实际滤色器和相关联的传感器，所述评估光谱(颜色匹配函数)不能被精确复制或者至少不处于设计复杂性的可调整水平，从而使得这样的滤光型颜色测量设备所生成的测量数据在实践中只是标准化三刺激(tristimulus)颜色值X、Y、Z的较好或较差的近似。因此，需要处理测量数据，其中使用(乘以)特定于设备的校准矩阵来变换颜色测量设备的各个颜色通道的输出信号，其中校准矩阵的元素被选择为使得变换和/或矩阵乘法的结果尽可能精确地对应于标准化三刺激颜色值。

在下面，对颜色测量设备进行校准和/或用于颜色测量设备的校准方法被理解为意指确定所述校准矩阵。

常规地，基于与参考三刺激颜色测量设备(其被假定为高精度设备)的比较测量来校准滤光型颜色测量设备。可调光源(例如，由计算机控制的监视器)生成一系列的f个色块，这f个色块由待校准的滤光型颜色测量设备和参考颜色测量设备两者同时地或依次地计量，其中待校准的滤光型颜色测量设备生成f个组，每个组包括n个颜色通道输出值[C]＝C_1，1...C_f，n，而参考颜色测量设备对应地生成f组三刺激颜色值[T]＝X₁...X_f，Y₁...Y_f，Z₁...Z_f。这些值被输入到矩阵方程[T]＝[C]＊[M]中，其中[M]是所寻求的校准矩阵并且呈现维度3＊n。所计量的色块的数目f必须至少是3，但通常更大。然后，解该矩阵方程以求得[M]。如果f＞3，则利用最小方差法来解该方程。如果f＝3，则直接得到解。校准矩阵[M]然后可存储在滤光型颜色测量设备自身中或外部计算机中，并被用来将滤光型颜色测量设备的颜色通道输出值变换成三刺激颜色值。

这种已知的校准方法有两个关键的缺点。一方面，它需要良好保持(稳定且恒定)的光源以及对应地良好保持的参考颜色测量设备，这是因为校准的可重复性否则可能显著降低。另一方面，由于以这种方式确定的校准矩阵[M]仅关于校准中所用光源的f个色块表现出最优(最佳配合)，所以在其它光源上的测量应用中可能产生显著误差。