[发明专利]光谱图像处理

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月28日提出的美国临时专利申请系列No.61/581,051、2011年12月28提出的美国临时专利申请系列No.61/581,048、和2012年12月5日提出的美国临时专利申请系列No.61/733,551的优先权，它们全部通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于数字图像的颜色处理。更具体地，本发明的实施例涉及用于在数字图像的三色与光谱表示之间变换和用于处理此类光谱表示的处理方法。

背景技术

如这里使用的，短语“光谱合成”和“用于图像捕获设备处理的光谱合成”可以涉及可以被执行或计算以实现例如从图像捕获设备的准确颜色输出的处理方法。诸如RGB(红色、绿色、蓝色)之类的三色颜色处理模型是普通的。虽然RGB和其它三色模型足以满足颜色识别、匹配、和分类，但是此类模型可以固有地在颜色处理方面受限制。通过它的性质，光包括电磁能谱，其一般不能完全地由例如红色、绿色、和蓝色的颜色值表示。利用基于RGB的信息以及对应于接受短、中、和长波长光(例如，蓝色、绿色、和红色)的视锥细胞的三色值，人类视觉系统(HVS)试图推断原始的、自然的刺激。

多光谱系统通常捕获、处理、并显示多光谱图像。多光谱照相机例如可以输出多于三个信道。输出信道可以用多原色打印机或显示器呈现。一些多光谱系统被设计为呈现具有反射光谱的打印输出，即几乎等于原始对象的反射光谱。图像的多光谱表示一般分成两种类型。更常见的类型在波长上较小的区间上测量强度或反射率，其一般需要使用超过三个信道(例如，多于信道R、G、和B)(参见[1]，其通过引用全部合并于此)。不常见的类型使用Wyszecki假设(参见参考[2]，其通过引用全部合并于此)，其将反射光谱表征为由两个分量构成，捕获在感知上相关的三色表示的基本分量加上表示整个反射光谱的大量特征的残余分量。Wyszecki将此残余分量标为同色异谱(metameric)的黑色。此第二类型的示例是LabPQR颜色空间。在LabPQR表示中，三色部分是Lab颜色空间，而PQR表示残余的。为了利用电子显示器发射再现和呈现图像，反射光谱特性不是关键的。

由照相机或其它图像捕获设备产生的图片一般并不与人眼感知的完全一样。

图像捕获设备内部的处理一般包括将传感器输出变换到输出图像的颜色空间的3x3矩阵。应用此矩阵变换的结果一般不会再现由人眼感知的事物，除非图像捕获设备的传感器的光谱灵敏度可以被表示为颜色匹配函数的线性组合。在很多情况下，结果中的这些误差的量级不是不重要的。

例如，现有DSLR(数字单镜头反光照相机)照相机可以具有旋钮以对于不同类型的场景(例如，夜晚、运动、多云、人像等等)选择不同的3x3矩阵。但是，实际上，一般并且例如对于诸如面部(皮肤)色调之类的某些存储器颜色让颜色正确可能是有问题的。

附图说明

并入此说明书且构成此说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与具体实施方式一起用来说明公开的原理和实施方式。

图1A描述根据本公开的实施例的光谱图像处理方法。

图1B描述光谱扩展模块。

图1C描述根据本公开的实施例的图像捕获设备颜色传感器输出的操作。

图2描述分为矩形带通和带隙光谱的(x,y)色度空间。

图3描述三个参数和四个参数的矩形的光谱表示。

图4描述在λ域中的矩形光谱以及在色度空间中表示的颜色。

图5A-5C描述λ域的圆形表示。

图6A描述根据本公开的光谱合成模块。

图6B描述根据本公开的波长确定模块。

图7描述RGB(红色、绿色、蓝色)基色、白色、品红色、和RYGCBV(红色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色)滤波器组的矩形表示。

图8描述有关于输入和输出颜色强度的S形映射曲线。

图9描述数字照相机处理方法。

图10描述简化的数字照相机处理方法。

图11描述从照相机的输出颜色和实际颜色进行对比。

图12描述CIE(国际照明委员会)1931色匹配函数。

图13描述用于数字照相机的照相机光谱灵敏度。

图14A描述根据本公开的实施例的用于基于图像捕获设备传感器输出合成正确的颜色输出的方法。

图14B-14C描述基本上矩形的光谱表示的示例。

图15A-15D描述根据本公开的实施例的利用合成的基本上矩形的光谱的图像捕获设备处理方法。