[发明专利]利用发光二极管或其它光谱光源的成像设备颜色校准的方法

说明书

本发明一般涉及颜色的确认和校准以及对成像设备的矫正性调整。

色彩主要是人类视觉系统在接受物体反射回的不同波长的光线时察觉到的。这种色彩认识能力已知为人类视觉系统的光谱敏感性。为了数字化地表达觉察的色彩，已经开发了许多方法，其中之一是XYZ三色值，它由“Commission Internationale de I’Eclairge”(CIE)这一国际组织提出的。XYZ三色值根据这样的理论，即人类视觉系统具有对三种基本色彩红绿蓝的感受器，并且所有察觉的色彩是这三种基本色彩的混合。

图1示出根据XYZ三色值对应人类视觉系统的光谱敏感性。理想上，如果成像设备反映通道精确复制XYZ三色值，在理论上，成像设备能够精确复制视觉系统看到的颜色。然而，由于生产这样的一个成像设备所涉及的复杂性，精确复制XYZ三色值是不现实的。

图2示出一个成像设备的示范性的红绿蓝反应。希望转换反应使之尽可能近的相关于XYZ三色值，使得成像设备可以分通道输出，近似对应人类视觉系统所看到的颜色。这就是执行在成像设备上的颜色校准的功能。

颜色校准的功能是找到色彩校准矩阵(如，3×3矩阵)，它使得图像感应器的反应尽可能(如最少的平方误差)靠近XYZ三色值。决定颜色校准3×3矩阵的示范性方法是取已知的XYZ三色值的几个反射颜色目标，如Macbeth Colorchecker目标，它从位于纽约的NewWindsor的Macbeth/Kollmorgen仪器公司处获得，代表24种颜色，并且一般在不同的颜色空间区描述颜色。通过取得由图像识别生成的对应红绿蓝(RGB)值，找到近似代表该目标的XYZ三色值的校准矩阵。从数学上，转换可以表示如下：

使用要校准的成像设备，24色目标通过生成对应的RGB值的成像器读取。注意到，颜色目标的每个XYZ三色值是已知的。标准RGB值被装入标准数据矩阵(MEAS)，例如：

目标0目标1目标2目标3目标22目标23    R₀    G₀    B₀    R₁    G₁    B₁    R₂    G₂    B₂    R₃    G₃    B₃    R₂₂    G₂₂    B₂₂    R₂₃    G₂₃    B₂₃RGB值和XYZ三色值的关系能用下面方程表示：3×3颜色校准矩阵能进一步描述为：其中M₁₁，…，M₃₃是颜色校准矩阵的颜色校准系数。因此，计算颜色校准系数如下：

在上述表达式中，MEAS^T指MEAS矩阵的转置矩阵。()^-1表示逆阵。而且，x_n,Y_n,Z_n是各自的目标n的XYZ三色值。

从上面，选择颜色校准系数提供最小的平方误差，它对应于最适合将成像设备的RGB值映射为颜色目标的XYZ三色值。为什麽通过该方法获得的系数能提供最小的平方误差，可能不是显而易见的，它的进一步讨论能在Box,Hunter和Hunter的“实验者统计“(Hohn Wiley和Sons出版，纽约，1978)一书中498-502页找到。希望能以最少三位有效精确位来计算和保存系数值。注意到，只要有适当的亮度，系数的大小不是重要的，但系数之间的比例是重要的。因此，根据他们的颜色校准精度，矩阵和

是对等的。