專利名稱：顏色測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
顏色測(cè)量設(shè)備可基于所使用的測(cè)量技術(shù)而被大體上分成兩類光譜測(cè)量設(shè)備和濾光型測(cè)量設(shè)備。光譜測(cè)量設(shè)備是最通用的，這是因?yàn)橐阎拦庾V測(cè)量值可被用來(lái)得到在實(shí)踐中感興趣的任何其它變量(例如顏色值、顔色密度值等)。濾光型測(cè)量設(shè)備較不通用，但是反過(guò)來(lái)在設(shè)計(jì)上較不復(fù)雜，并且相應(yīng)地更節(jié)省成本。無(wú)論基礎(chǔ)測(cè)量技術(shù)如何，顔色測(cè)量設(shè)備可實(shí)施為自主設(shè)備或者實(shí)施為待與評(píng)估測(cè)量數(shù)據(jù)的控制計(jì)算機(jī)相結(jié)合使用的外圍測(cè)量設(shè)備。自主顏色測(cè)量設(shè)備包括測(cè)量操作所必需的所有操作和顯示構(gòu)件以及它們自己的電源，并且在許多情況下還配備有用干與計(jì)算機(jī)通信的接ロ，其中測(cè)量數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)兩者都可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交換。被配置為外圍測(cè)量設(shè)備的顏色測(cè)量設(shè)備通常沒(méi)有它們自己的操作 和顯示構(gòu)件，而是像任何其它外圍計(jì)算機(jī)設(shè)備一祥由上級(jí)計(jì)算機(jī)控制。為了與計(jì)算機(jī)通信，更多的現(xiàn)代顏色測(cè)量設(shè)備常常例如裝配有所謂的USB (通用串行總線)接ロ，在許多情況下，同時(shí)還可以通過(guò)USB接口供電(從附連的計(jì)算機(jī)供電)。測(cè)量設(shè)備的這樣的設(shè)計(jì)例如在美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)No. 7671991( ^ EP 1845350B1)中進(jìn)行了描述。顏色測(cè)量設(shè)備取決于它們的實(shí)施方式和輔助設(shè)備而可用于大量的測(cè)量任務(wù)。顔色測(cè)量設(shè)備的ー個(gè)特定應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)監(jiān)視器進(jìn)行測(cè)量，具體而言是為了校準(zhǔn)和創(chuàng)建顏色輪廓的目的，其中顏色測(cè)量設(shè)備被人工定位在待測(cè)量的監(jiān)視器上并接觸監(jiān)視器，或者被布置在距監(jiān)視器小的距離(優(yōu)選地小于20cm)處。在其它的應(yīng)用功能中，顏色測(cè)量設(shè)備還可用來(lái)測(cè)量環(huán)境光或者可能還用于對(duì)例如由電子投影儀(視頻投影儀)照明的投影區(qū)域的(遠(yuǎn)程)測(cè)量。這些內(nèi)容同樣在例如美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)No. 7671991( ^ EP 1845350B1)中進(jìn)行了描述。本發(fā)明排他地涉及濾光型顏色測(cè)量設(shè)備。這樣的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備具有如下光學(xué)裝置該光學(xué)裝置將接收到的測(cè)量光經(jīng)由不同光譜透射率的三個(gè)或更多個(gè)濾色器引導(dǎo)到對(duì)應(yīng)的光電傳感器上，所述光電傳感器將入射到它們上的光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)。不同濾色器和相關(guān)聯(lián)的傳感器的數(shù)目決定了顏色測(cè)量設(shè)備的所謂顏色通道的數(shù)目。為了精確的顏色測(cè)量，顏色測(cè)量設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠產(chǎn)生與根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)(CIE) 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的評(píng)估光譜(顔色匹配函數(shù)，CMF)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。然而，使用實(shí)際濾色器和相關(guān)聯(lián)的傳感器，所述評(píng)估光譜(顔色匹配函數(shù))不能被精確復(fù)制或者至少不處于設(shè)計(jì)復(fù)雜性的可調(diào)整水平，從而使得這樣的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備所生成的測(cè)量數(shù)據(jù)在實(shí)踐中只是標(biāo)準(zhǔn)化三刺激(tristimulus)顏色值X、Y、Z的較好或較差的近似。因此，需要處理測(cè)量數(shù)據(jù)，其中使用(乘以)特定于設(shè)備的校準(zhǔn)矩陣來(lái)變換顏色測(cè)量設(shè)備的各個(gè)顏色通道的輸出信號(hào)，其中校準(zhǔn)矩陣的元素被選擇為使得變換和/或矩陣乘法的結(jié)果盡可能精確地對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)化三刺激顏色值。在下面，對(duì)顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和/或用于顏色測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法被理解為意指確定所述校準(zhǔn)矩陣。常規(guī)地，基干與參考三刺激顏色測(cè)量設(shè)備(其被假定為高精度設(shè)備)的比較測(cè)量來(lái)校準(zhǔn)濾光型顏色測(cè)量設(shè)備?？烧{(diào)光源(例如，由計(jì)算機(jī)控制的監(jiān)視器)生成一系列的f個(gè)色塊，這f個(gè)色塊由待校準(zhǔn)的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備和參考顏色測(cè)量設(shè)備兩者同時(shí)地或依次地計(jì)量，其中待校準(zhǔn)的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備生成f個(gè)組，每個(gè)組包括n個(gè)顏色通道輸出值[C] =C1,^Cf, n，而參考顏色測(cè)量設(shè)備對(duì)應(yīng)地生成f組三刺激顏色值[T] = X1. . . Xf,Y1. . . Yf, Z1. . . Zf0這些值被輸入到矩陣方程[T] = [C]女[M]中，其中[M]是所尋求的校準(zhǔn)矩陣并且呈現(xiàn)維度3女n。所計(jì)量的色塊的數(shù)目f 必須至少是3，但通常更大。然后，解該矩陣方程以求得[M]。如果f > 3，則利用最小方差法來(lái)解該方程。如果f = 3，則直接得到解。校準(zhǔn)矩陣[M]然后可存儲(chǔ)在濾光型顏色測(cè)量設(shè)備自身中或外部計(jì)算機(jī)中，并被用來(lái)將濾光型顔色測(cè)量設(shè)備的顏色通道輸出值變換成三刺激顔色值。這種已知的校準(zhǔn)方法有兩個(gè)關(guān)鍵的缺點(diǎn)。一方面，它需要良好保持(穩(wěn)定且恒定)的光源以及對(duì)應(yīng)地良好保持的參考顏色測(cè)量設(shè)備，這是因?yàn)樾?zhǔn)的可重復(fù)性否則可能顯著降低。另ー方面，由于以這種方式確定的校準(zhǔn)矩陣[M]僅關(guān)于校準(zhǔn)中所用光源的f個(gè)色塊表現(xiàn)出最優(yōu)(最佳配合)，所以在其它光源上的測(cè)量應(yīng)用中可能產(chǎn)生顯著誤差。于是，本發(fā)明的意圖在于避免用于濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法中的這些缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
亦可通過(guò)本發(fā)明解決的該首選目的可通過(guò)用于將顏色通道的輸出信號(hào)變換成三刺激顏色值的校準(zhǔn)方法來(lái)解決，其中在光譜上執(zhí)行校準(zhǔn)，其中測(cè)量并存儲(chǔ)顏色測(cè)量設(shè)備的顔色通道的光譜靈敏度，并且其中根據(jù)光譜靈敏度以及標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。
在下面，還公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的有利實(shí)施方式和發(fā)展。本發(fā)明的一方面如下在用于包括至少三個(gè)顔色通道的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法中，形成用于將顏色通道的輸出信號(hào)變換成三刺激顏色值的校準(zhǔn)矩陣。通過(guò)如下方式在光譜上執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量并存儲(chǔ)顔色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度、并根據(jù)光譜靈敏度以及根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。在光譜上校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)CIE的評(píng)估函數(shù)(顔色匹配函數(shù))的較好近似。根據(jù)特別有利的實(shí)施方式，測(cè)量并存儲(chǔ)目標(biāo)光源的發(fā)射光譜，并將該發(fā)射光譜并入到校準(zhǔn)矩陣的計(jì)算中。通過(guò)并入目標(biāo)光源，可以降低光源相關(guān)測(cè)量誤差。然后，優(yōu)選地通過(guò)解矩陣方程P * S * CM = P * CMF以求得校準(zhǔn)矩陣(CM)的元素來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣(CM)，其中，P是其中元素為相同類型的不同顔色的目標(biāo)光源的發(fā)射光譜的各個(gè)光譜值的矩陣，S是其中元素為顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為根據(jù)CIE 1931或其它這樣的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，這是超定方程組，其可例如根據(jù)已知的最小方差法來(lái)求解。依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的有利發(fā)展，測(cè)量并存儲(chǔ)相同類型的不同目標(biāo)光源的發(fā)射光譜。根據(jù)這些發(fā)射光譜形成組合發(fā)射光譜，并基于該組合發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算特定于類型的校準(zhǔn)矩陣。該方法具有如下優(yōu)點(diǎn)不必對(duì)于每個(gè)目標(biāo)光源模型測(cè)量并存儲(chǔ)專有發(fā)射光譜。然后，有利地通過(guò)解矩陣方程PK * S * CMt = PK * CMF以求得特定于類型的校準(zhǔn)矩陣(CMt)的元素來(lái)計(jì)算該特定于類型的校準(zhǔn)矩陣(CMt)，其中，PK是其中元素為相同類型的各個(gè)目標(biāo)光源的發(fā)射光譜的各個(gè)光譜值的矩陣，每個(gè)目標(biāo)光源是相同類型的不同顔色的，S是其中元素為顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。有利地通過(guò)解矩陣方程S * CMg = CMF以求得一般性校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算一般性校準(zhǔn)矩陣，其中，S是其中元素為顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的 光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為根據(jù)CIE1931或CMF的其它標(biāo)準(zhǔn)集的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。當(dāng)對(duì)于目標(biāo)光源而言不能獲得適當(dāng)?shù)陌l(fā)射光譜時(shí)，一般性校準(zhǔn)矩陣是有利的。根據(jù)本發(fā)明中的重要構(gòu)思，緊接在使用顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量之前，分別重新計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。這具有如下優(yōu)點(diǎn)校準(zhǔn)對(duì)于目標(biāo)光源而言總是最新的且經(jīng)調(diào)整的。將顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度優(yōu)選地存儲(chǔ)在顏色測(cè)量設(shè)備自身的非易失性存儲(chǔ)器中或者與顔色測(cè)量設(shè)備的識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且從該存儲(chǔ)器和/或數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度以計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。這具有如下優(yōu)點(diǎn)顏色測(cè)量設(shè)備的光譜靈敏度可甚至由制造商測(cè)量并以簡(jiǎn)單的方式提供給用戶。亦有利的是，測(cè)量眾多目標(biāo)光源的發(fā)射光譜并將其與被測(cè)目標(biāo)光源的模型信息和/或類型信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中從該數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于特定目標(biāo)光源的模型或類型的發(fā)射光譜并使用所選擇的發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。該方法允許提供所有可能的目標(biāo)光源的大量發(fā)射光譜，并且允許通過(guò)添加新目標(biāo)光源的發(fā)射光譜和/或通過(guò)更新可用的發(fā)射光譜來(lái)簡(jiǎn)單地補(bǔ)充和更新該數(shù)據(jù)庫(kù)。


下面，基于附圖更詳細(xì)地討論本發(fā)明，其中圖I是與外部計(jì)算機(jī)相連的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的示意圖；圖2是用于將濾光型顏色測(cè)量設(shè)備在光譜上特征化的方法步驟以及測(cè)量配置的示意圖；圖3是用于將監(jiān)視器在光譜上特征化的方法步驟以及測(cè)量配置的示意圖；圖4是用于計(jì)算校準(zhǔn)矩陣的方法步驟的示意圖；圖5是濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的實(shí)際測(cè)量應(yīng)用中的過(guò)程的示意圖；以及圖6是概括了根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的最重要步驟的框圖。
具體實(shí)施例方式下面的約定適用于下面各圖的描述如果在圖中未示出各個(gè)參考標(biāo)號(hào)，則就這一點(diǎn)而言參考的是其余附圖和描述中的對(duì)應(yīng)部分。縮短的術(shù)語(yǔ)“顏色測(cè)量設(shè)備”總是被理解為意指濾光型顏色測(cè)量設(shè)備?！澳繕?biāo)光源”被理解為意指針對(duì)其校準(zhǔn)顏色測(cè)量設(shè)備的光源。目標(biāo)光源可以是任何種類的光源，特別是監(jiān)視器、電視機(jī)、任何類型的顯示設(shè)備、電子投影儀等。
圖I中所示的顏色測(cè)量設(shè)備整體上由CMD(顔色測(cè)量設(shè)備)表示，并且在此情況下被配置為具有例如三個(gè)通道的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備。它包括輸入透鏡L1、孔徑B、漫射器D、傳感器透鏡L2、呈現(xiàn)不同光譜透射率的三個(gè)濾色器F1. F2和F3以及布置在印刷電路板PCB上的三個(gè)光電傳感器LSpLS2和LS3。數(shù)字測(cè)量電子裝置ME被定位在印刷電路板上，并且就其一部分而言包括非易失性存儲(chǔ)器MEM和通信接ロ USB。顏色測(cè)量設(shè)備CMD經(jīng)由連接到通信接ロ USB的線纜DC與包括相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器Mc的外部計(jì)算機(jī)Cext相連，并且還經(jīng)由線纜DC從外部計(jì)算機(jī)Cext供電。經(jīng)過(guò)輸入透鏡L1進(jìn)入顏色測(cè)量設(shè)備CMD的測(cè)量光ML穿過(guò)孔徑B、漫射器D、傳感器透鏡L2和濾色器F1. F2和F3然后入射到三個(gè)光電傳感器LS 1、LS2和LS3上。后者生成對(duì)應(yīng)的電測(cè)量信號(hào)，所述電測(cè)量信號(hào)由測(cè)量電子裝置ME以數(shù)字形式提供于通信接ロ USB處。傳感器LS1. LS2和LS3由測(cè)量電子裝置ME控制并且數(shù)字測(cè)量信號(hào)被提供于通信接ロ USB處并被饋送給外部計(jì)算機(jī)Crait的方式是常規(guī)的(例如，如美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)No. 7671991中所述)，并因此無(wú)需更詳細(xì)地討論。在所示出的例子中，顏色測(cè)量設(shè)備CMD針對(duì)三個(gè)顏色通道而配置。應(yīng)理解，顏色測(cè)量設(shè)備CMD也可配備有多于三個(gè)的(例如六個(gè))顔色通道，其中呈現(xiàn)不同透射特性的濾色器越多，則將提供的傳感器也相應(yīng)越多。在下面，顏色測(cè)量設(shè)備CMD的通常n個(gè)顏色通道的數(shù)字測(cè)量信號(hào)(輸出信號(hào))由CpC2....Cn表示(在所示出的例子中，n = 3)。顏色測(cè)量設(shè)備CMD自身在此程度上是常規(guī)的，并因此對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言無(wú)需更詳細(xì)地討論。本發(fā)明排他地涉及在分光光度計(jì)和可調(diào)光源的輔助下借助于ー個(gè)或多個(gè)單獨(dú)計(jì)算機(jī)來(lái)校準(zhǔn)顏色測(cè)量設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法被分成三個(gè)部分在第一部分中，將待校準(zhǔn)的顔色測(cè)量設(shè)備CMD在光譜上特征化；在第二部分中，將隨后將使用顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行計(jì)量的不同光源在光譜上特征化；在第三部分中，根據(jù)上述兩個(gè)部分的結(jié)果來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣，然后當(dāng)在實(shí)踐中使用顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)使用計(jì)算出的校準(zhǔn)矩陣將顔色通道輸出值變換成三刺激顏色值。CMD的通道的光譜靈敏度由每個(gè)波長(zhǎng)處的利用SPMref測(cè)得的功率與相同波長(zhǎng)處的CMD的輸出的比率形成。這可例如通過(guò)測(cè)量具有SPMMf和CMD兩者的掃描單色儀的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖2中示意性地示出了另ー個(gè)實(shí)施方式。借助于可例如由配備有對(duì)應(yīng)照明體并且在需要時(shí)配備有濾色器的積分球構(gòu)成的可調(diào)光源Q，不同顔色(不同光譜帶)的光依次生成，并且由待校準(zhǔn)的顏色測(cè)量設(shè)備CMD并且在光譜上由高精度參考分光光度計(jì)SPMMf兩者進(jìn)行計(jì)量。全部N個(gè)不同光顔色在圖2中由圓圈Q1...Qn來(lái)符號(hào)表示。當(dāng)利用顔色測(cè)量設(shè)備CMD來(lái)計(jì)量吋，N個(gè)組被創(chuàng)建，每個(gè)組包括饋送給計(jì)算機(jī)100的n個(gè)顏色通道輸出值C1,! Cn,N。參考分光光度計(jì)SPMMf對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生同樣饋送給計(jì)算機(jī)100的N個(gè)光譜Qi (入)。在計(jì)算機(jī)100上運(yùn)行的程序110將N * n個(gè)顏色通道輸出值Cu. . . Cn,N和N個(gè)光譜Qiひ)相組合并由此計(jì)算顏色測(cè)量設(shè)備CMD的n個(gè)顏色通道的光譜靈敏度S = [S1ひ)...Snひ)]。如果光譜樣本NSV的總數(shù)目大于N，則通過(guò)110計(jì)算S可能需要計(jì)算Qiひ)的重心以及需要插值、優(yōu)化或其它計(jì)算曲線擬合技術(shù)以評(píng)估在Qiひ)的中心位置之間的S的值，這將為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知。這些光譜靈敏度S然后被存儲(chǔ)在顏色測(cè)量設(shè)備CMD的測(cè)量電子裝置的非易失性存儲(chǔ)器MEM中，并且對(duì)于每個(gè)待校準(zhǔn)的顏色測(cè)量設(shè)備是特定于設(shè)備的。波長(zhǎng)范圍通常從400nm延伸到700nm。該特征化的光譜分辨率可以非常高,例如約lnm。計(jì)算機(jī)100還可承擔(dān)控制光源Q的任務(wù)。顏色測(cè)量設(shè)備CMD通常由設(shè)備制造商來(lái)特征化。光譜靈敏度S當(dāng)然也可以與顏色測(cè)量設(shè)備CMD的識(shí)別信息一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在需要時(shí)從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中取回。如已經(jīng)在開(kāi)頭提到的，這樣的顏色測(cè)量設(shè)備的主要應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)監(jiān)視器進(jìn)行測(cè)量，具體而言是為了校準(zhǔn)和創(chuàng)建顏色輪廓的目的。監(jiān)視器可以被視為取決于基礎(chǔ)技術(shù)、制造和類型而部分地呈現(xiàn)非常不同的光譜特性的不同光源。因此，針對(duì)特定光源(具體類型的監(jiān)視器)校準(zhǔn)的顔色測(cè)量設(shè)備當(dāng)對(duì)另ー個(gè)光源(另ー種類型的監(jiān)視器)進(jìn)行測(cè)量時(shí)可能頗容易想到會(huì)產(chǎn)生明顯錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。為了消除這個(gè)問(wèn)題，將待由顏色測(cè)量設(shè)備CMD計(jì)量的最具代表性的光源(例如，監(jiān)視器)同樣在根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的第二部分中在光譜上特征化。在圖3中示意性地示出了將光源在光譜上特征化。在此情況下，光源由監(jiān)視器220構(gòu)成，監(jiān)視器220由計(jì)算機(jī)200控制，特征化程序210在計(jì)算機(jī)200上運(yùn)行。在其它實(shí)施方式中，監(jiān)視器可由信號(hào)發(fā)生器、DVD播放器、嵌入在監(jiān)視器中的可編程視頻幀存儲(chǔ)裝置或視頻發(fā)生器、或?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的其它視頻源來(lái)控制。計(jì)算機(jī)200控制監(jiān)視器220使得M個(gè)不同的色塊TP1. . . TPm在監(jiān)視器上依次生成。不同顔色的最少三個(gè)色塊是必需的，但是優(yōu)選地生成更多不同的色塊，例如，白色、紅色、緑色、藍(lán)色、青色、黃色、橙色和少許灰度色調(diào)。色塊由高精度參考分光光度計(jì)SPMMf計(jì)量，其中M個(gè)發(fā)射光譜Pkひ)結(jié)果其在下面在整體上稱為P。在計(jì)算機(jī)200上運(yùn)行的特征化程序210將這M個(gè)光譜與元數(shù)據(jù)一起歸檔在這里稱為EDR(發(fā)射數(shù)據(jù)參考)文件的文件中，并且保存該EDR文件。該元數(shù)據(jù)包括使EDR文件能夠與特征化光源相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，例如監(jiān)視器模型、還例如創(chuàng)建日期、測(cè)量條件、色塊的描述等。光源通常由作為服務(wù)的測(cè)量設(shè)備的制造商、或者由光源(例如，監(jiān)視器)的制造商在光譜上特征化。有利地，對(duì)于所有可能的光源(即，例如所有的普通監(jiān)視器模型、電視模型、電子投影儀等)創(chuàng)建EDR文件(包括元數(shù)據(jù))，并且將所創(chuàng)建的EDR文件存儲(chǔ)在庫(kù)和/或數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)還可包括提供關(guān)于可比較的光源模型的細(xì)節(jié)的信息，使得歸檔在數(shù)據(jù)庫(kù)中的EDR文件的數(shù)目可保持被合理地管理。EDR文件由測(cè)量設(shè)備、操作系統(tǒng)或光源(監(jiān)視器、電子投影儀、電視機(jī))的制造商提供。數(shù)據(jù)庫(kù)可以在任何時(shí)間補(bǔ)充和/或更新。因此，在上面描述的根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的兩個(gè)預(yù)備部分之后，對(duì)于待校準(zhǔn)的每個(gè)顏色測(cè)量設(shè)備而言可獲得特定的一組光譜顔色通道靈敏度，且對(duì)于每個(gè)特征化光源而言可獲得包括一組發(fā)射光譜的EDR文件。根據(jù)本發(fā)明的顏色測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)方法的中心部分在第三部分中執(zhí)行，其在圖4中示意性地示出。根據(jù)本發(fā)明的最重要方面之一，一旦或毎次顏色測(cè)量設(shè)備CMD被操作，即，一旦它連接到外部計(jì)算機(jī)Cext并被計(jì)算機(jī)和/或在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的程序識(shí)別出，該部分就由顏色測(cè)量設(shè)備的用戶執(zhí)行。在另ー個(gè)實(shí)施方式中，這些功能可嵌入到M。的電子裝置或者CMD中，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是顯然的。、
對(duì)于對(duì)監(jiān)視器M。的測(cè)量應(yīng)用，顏色測(cè)量設(shè)備CMD通常連接到控制監(jiān)視器M。的計(jì)算機(jī)Cext。應(yīng)用程序APP(例如，用于生成監(jiān)視器輪廓的程序)被安裝在計(jì)算機(jī)Cext上并且訪問(wèn)由顏色測(cè)量設(shè)備CMD產(chǎn)生的顏色測(cè)量值。
根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)重要方面，用于期望測(cè)量應(yīng)用的顔色測(cè)量設(shè)備所連接到的計(jì)算機(jī)Cext還運(yùn)行集成到SDK (軟件開(kāi)發(fā)工具包)中的校準(zhǔn)程序CSW (校準(zhǔn)軟件)并執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的所述第三部分的各個(gè)步驟，其中校準(zhǔn)程序CSW優(yōu)選地當(dāng)顏色測(cè)量設(shè)備已連接到計(jì)算機(jī)并被計(jì)算機(jī)識(shí)別出時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。校準(zhǔn)程序CSW能夠?qū)氪鎯?chǔ)在顏色測(cè)量設(shè)備CMD中的各個(gè)光譜顔色通道靈敏度S?？商孢x地，它可以被實(shí)施為從數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，在線數(shù)據(jù)庫(kù))中取回特定于設(shè)備的靈敏度S。校準(zhǔn)程序CSW還包括數(shù)據(jù)庫(kù)300，數(shù)據(jù)庫(kù)300包括不同光源(例如，監(jiān)視器模型、電視模型、投影儀模型)的EDR文件EDR1. . . EDRe以及根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者或者用于計(jì)算三刺激顏色值X、Y、Z的任何其它標(biāo)準(zhǔn)觀察者或補(bǔ)充觀察者的顔色匹配函數(shù)的光譜數(shù)據(jù)，即，評(píng)估光譜^/i)。數(shù)據(jù)庫(kù)300還可被提供為簡(jiǎn)單的文件集合。如已經(jīng)提到的，EDR文
件通常由光源(監(jiān)視器、電視機(jī)、投影儀)的制造商或顏色測(cè)量設(shè)備的制造商提供給校準(zhǔn)程序的開(kāi)發(fā)者。校準(zhǔn)程序還可配備有允許通過(guò)例如經(jīng)由因特網(wǎng)或從數(shù)據(jù)載體下載EDR文件來(lái)補(bǔ)充和/或更新數(shù)據(jù)庫(kù)300的功能。 一旦顏色測(cè)量設(shè)備CMD已被激活，顔色通道靈敏度S就從顏色測(cè)量設(shè)備CMD的存儲(chǔ)器MEM被轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)Crait，使得它們可為校準(zhǔn)程序CSW所用。然后(或預(yù)先)，借助于校準(zhǔn)程序CSW的選擇例程310從EDR文件的集合中選擇與正在使用的監(jiān)視器Mc對(duì)應(yīng)(或在需要時(shí)，最佳地匹配)的EDR文件。該選擇可例如借助由選擇例程310提供的選擇菜單、通過(guò)人工輸入來(lái)作出。如果監(jiān)視器M。可被計(jì)算機(jī)Crart自身(硬件檢測(cè))識(shí)別出，則該選擇也可由校準(zhǔn)程序CSW獨(dú)立地作出。另外，應(yīng)用程序APP也可提供同樣可根據(jù)需要選擇的特定(定制)EDR文件。在選擇了適當(dāng)?shù)腅DR文件之后，與待校準(zhǔn)的顏色測(cè)量設(shè)備CMD相連的監(jiān)視器M。和/或一般而言目標(biāo)光源的發(fā)射光譜P = [P1ひ)...Pkひ)...Pmひ)]可為校準(zhǔn)程序所用。在下面進(jìn)ー步更詳細(xì)地討論對(duì)與目標(biāo)光源相匹配的EDR文件進(jìn)行選擇的某些詳細(xì)方面。為了下面所述的計(jì)算，將光譜靈敏度S、發(fā)射光譜P和顔色匹配函數(shù)CMF的數(shù)據(jù)以矩陣形式組織如下S = [Si, k] = [Sk ( A j)]包括行 i = I. NSV 和列 k = I. nP = [Pi, k] = [Pi (入 k)]包括行 i = I. M 和列 k = I. NSVCMF = [CMFi, k] = [CMFk Ui)]包括行 i = I. . . NSV 和列 k = I. . . 3或者CMF = [CMFijk] = [3為.)J(為), 為)]包括行 i = I. NSV。矩陣S的元素Su是對(duì)于波長(zhǎng)\ i而言的顔色通道k的光譜靈敏度的各個(gè)光譜值Sk(Ai)0矩陣P的元素Pi,,是對(duì)于波長(zhǎng)Xk而言的光源的M個(gè)色塊的發(fā)射光譜的各個(gè)光譜
值Piひk)。矩陣CMF的元素CMFi,,是對(duì)于波長(zhǎng)ん而言的顔色匹配函數(shù)的各個(gè)光譜值^ス)，y(A),z(A)。NSV是光譜值的數(shù)目?；?01nm至700nm的光譜范圍和Inm的分辨率，光譜值的數(shù)目NSV在每種情況下都是300。于是，波長(zhǎng)入i和Ak的范圍分別都是從401nm至700nm。數(shù)目NSV對(duì)于其它光譜范圍和分辨率而言相應(yīng)地不同。校準(zhǔn)程序CSW包括三個(gè)計(jì)算例程320、330和340。計(jì)算例程320將M個(gè)發(fā)射光譜P1ひ)…Pkひ)…PmU )乘以評(píng)估光譜て(/1)，其在數(shù)學(xué)上對(duì)應(yīng)于上面定義的兩個(gè)矩陣P和CMF的元素乘元素的乘法。該矩陣乘法的結(jié)果是維度為M * 3(行，列)的第一積矩陣P女CMF，該第一積矩陣的元素是M個(gè)數(shù)值三元組X1, Y1, Z1. . . Xk, Yk,Zk. . . XM, Ym, Zmo計(jì)算例程330將光譜靈敏度S1ひ)…Siひ)…Snひ)乘以發(fā)射光譜P1 ( X )... Pk (入)...Pm (入)，其在數(shù)學(xué)上對(duì)應(yīng)于上面定義的兩個(gè)矩陣P和S的元素乘元素的乘法。該矩陣乘法的結(jié)果是維度為M * n (行，列)的第二積矩陣P * S，該第二積矩陣的元素是n * M個(gè)值C11. . . Cik. . . C-。最后，計(jì)算例程340使用這兩個(gè)積矩陣P * S和P * CMF來(lái)形成如下形式的矩陣方程P * S * CM = P * CMF(公式 I)并且解該矩陣方程以求得具有維度n女3(行，列)的矩陣CM的元素，其中，n是顔色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的數(shù)目。該方程組可例如根據(jù)已知的最小方差法來(lái)求解。矩陣CM是待形成的校準(zhǔn)矩陣并且然后被存儲(chǔ)?！┬纬闪诵?zhǔn)矩陣CM，就校準(zhǔn)顔色測(cè)量設(shè)備并將其準(zhǔn)備好用在期望應(yīng)用中。圖5示出了示例性的應(yīng)用情況。其中(經(jīng)校準(zhǔn)的)顏色測(cè)量設(shè)備CMD對(duì)由計(jì)算機(jī)Crait控制的監(jiān)視器M。進(jìn)行顏色測(cè)量，并且在計(jì)算機(jī)Crart上執(zhí)行的應(yīng)用程序APP顯示監(jiān)視器Mc上的色塊TP0顏色測(cè)量設(shè)備CMD計(jì)量色塊TP并生成n個(gè)顏色通道輸出值C1. ..Cn。這些輸出值被饋送給同樣在計(jì)算機(jī)Cext上執(zhí)行的校準(zhǔn)程序CSW，并借助于另ー個(gè)計(jì)算例程350與在校準(zhǔn)過(guò)程之后先前存儲(chǔ)的校準(zhǔn)矩陣CM相乘[C1. ..Cn] * CM = > [X，Y，Z](公式 2)然后，作為結(jié)果可獲得色塊TP的標(biāo)準(zhǔn)三刺激顏色值X、Y、Z，并將這些顏色值饋送給應(yīng)用程序APP以供使用。在實(shí)踐中，將每個(gè)可想到的光源在光譜上特征化并為它創(chuàng)建EDR文件當(dāng)然幾乎是不可行的。然而，可根據(jù)光源的基礎(chǔ)技術(shù)(類型)、制造商和模型系列等將光源分類。如果該信息包含在EDR文件的元數(shù)據(jù)中，則可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到適當(dāng)?shù)腅DR文件，即使對(duì)于當(dāng)前目標(biāo)光源而言不能獲得特定EDR文件。如果例如在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)于特定光源模型而言不能獲得EDR文件，但是代之以能獲得用于使用相同的基礎(chǔ)技術(shù)(相同類型)的多個(gè)其它模型的EDR文件，則可根據(jù)包括在這些EDR文件中的發(fā)射光譜P1, P2，P3,...形成組合發(fā)射光譜PK，并且可使用該組合發(fā)射光譜PK來(lái)計(jì)算特定于類型的校準(zhǔn)矩陣CMt。該組合發(fā)射光譜PK只是比相應(yīng)的各個(gè)矩陣P1, P2,P3， …大的矩陣

權(quán)利要求
1.一種用于包括至少三個(gè)顏色通道的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法，其中形成用于將所述顏色通道的輸出信號(hào)變換成三刺激顏色值的校準(zhǔn)矩陣，其中在光譜上執(zhí)行所述校準(zhǔn)，其中測(cè)量并存儲(chǔ)所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的光譜靈敏度，并且其中根據(jù)所述光譜靈敏度以及標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中測(cè)量并存儲(chǔ)目標(biāo)光源的發(fā)射光譜，并且其中將該發(fā)射光譜并入到所述校準(zhǔn)矩陣的計(jì)算中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程P* S * CM = P * CMF以求得校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣，其中，P是其中元素為相同類型的不同顏色的所述目標(biāo)光源的所述發(fā)射光譜的各個(gè)光譜值的矩陣，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中測(cè)量并存儲(chǔ)相同類型的不同目標(biāo)光源的發(fā)射光譜；根據(jù)這些發(fā)射光譜形成組合發(fā)射光譜；并且基于該組合發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算特定于類型的校準(zhǔn)矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程PK* S * CMt = PK * CMF以求得所述特定于類型的校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算所述特定于類型的校準(zhǔn)矩陣，其中，PK是其中元素為相同類型的各個(gè)目標(biāo)光源的所述發(fā)射光譜的各個(gè)光譜值的矩陣，每個(gè)目標(biāo)光源是相同類型的不同顏色的，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程S* CMg = CMF以求得一般性校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算所述一般性校準(zhǔn)矩陣，其中，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程S* CMg = CMF以求得一般性校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算所述一般性校準(zhǔn)矩陣，其中，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程S* CMg = CMF以求得一般性校準(zhǔn)矩陣的元素來(lái)計(jì)算所述一般性校準(zhǔn)矩陣，其中，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者特別是根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中緊接在使用所述顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量之前，分別重新計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度存儲(chǔ)在所述顏色測(cè)量設(shè)備的非易失性存儲(chǔ)器中或者與所述顏色測(cè)量設(shè)備的識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且從所述存儲(chǔ)器和/或數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度以計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中測(cè)量眾多目標(biāo)光源的發(fā)射光譜并將測(cè)得的發(fā)射光譜與所述目標(biāo)光源的模型信息和/或類型信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且其中從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于特定目標(biāo)光源的模型或類型的發(fā)射光譜并使用所選擇的發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中測(cè)量眾多目標(biāo)光源的發(fā)射光譜并將測(cè)得的發(fā)射光譜與所述目標(biāo)光源的模型信息和/或類型信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且其中從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于特定目標(biāo)光源的模型或類型的發(fā)射光譜并使用所選擇的發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中測(cè)量眾多目標(biāo)光源的發(fā)射光譜并將測(cè)得的發(fā)射光譜與所述目標(biāo)光源的模型信息和/或類型信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且其中從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于特定目標(biāo)光源的模型或類型的發(fā)射光譜并使用所選擇的發(fā)射光譜來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)解矩陣方程S* CMg = CMF以求得一般性校準(zhǔn)矩陣(CMg)的元素來(lái)計(jì)算所述一般性校準(zhǔn)矩陣(CMg)，其中，S是其中元素為所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度的各個(gè)光譜值的矩陣，且CMF是其中元素為標(biāo)準(zhǔn)觀察者的所述光譜評(píng)估函數(shù)的各個(gè)光譜值的矩陣。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中緊接在使用所述顏色測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量之前，分別重新計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣(CM)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述顏色測(cè)量設(shè)備的所述顏色通道的所述光譜靈敏度(S)存儲(chǔ)在所述顏色測(cè)量設(shè)備的非易失性存儲(chǔ)器(MEM)中或者與所述顏色測(cè)量設(shè)備的識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且從所述存儲(chǔ)器(MEM)和/或數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取所述光譜靈敏度(S)以計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣(CM)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中測(cè)量眾多目標(biāo)光源的發(fā)射光譜(P)并將測(cè)得的發(fā)射光譜(P)與所述目標(biāo)光源的模型信息和類型信息中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且其中從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)于特定目標(biāo)光源的模型或類型的發(fā)射光譜(P)并使用所選擇的發(fā)射光譜(P)來(lái)計(jì)算所述校準(zhǔn)矩陣(CM)。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中標(biāo)準(zhǔn)觀察者是根據(jù)CIE1931建立的。
全文摘要
在一種用于包括至少三個(gè)顏色通道的濾光型顏色測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法中，形成用于將顏色通道的輸出信號(hào)變換成三刺激顏色值的校準(zhǔn)矩陣。在光譜上執(zhí)行該校準(zhǔn)，其中測(cè)量并存儲(chǔ)顏色測(cè)量設(shè)備的顏色通道的光譜靈敏度以及典型光源的光譜發(fā)射特性，并且其中根據(jù)光譜靈敏度、光源的光譜發(fā)射特性以及根據(jù)CIE 1931的標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜評(píng)估函數(shù)來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)矩陣。
文檔編號(hào)G01J3/46GK102735339SQ20121009369
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者周望龍, 安德魯·馬西亞, 托馬斯·A·利安薩, 比特·弗里克, 理查德·費(fèi)德里科 申請(qǐng)人:愛(ài)色麗歐洲公司