專利名稱：成像裝置校準(zhǔn)方法和成像裝置校準(zhǔn)儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的各個(gè)方面涉及成像裝置的校準(zhǔn)方法、成像裝置校準(zhǔn)儀表、成像裝置和制品。
背景技術(shù)：
不同設(shè)計(jì)的成像系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用來(lái)產(chǎn)生圖像。示范性成像系統(tǒng)包括復(fù)印機(jī)、掃描儀，攝像機(jī)和最近的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)以及能夠產(chǎn)生圖像的其他裝置。彩色成像系統(tǒng)也已經(jīng)經(jīng)歷了重大的改進(jìn)，并日益普及。對(duì)彩色成像系統(tǒng)可以進(jìn)行校準(zhǔn)，以便提高不同圖象處理算法(例如，亮度估計(jì)、顏色校正等)的精確度，還提高最后再現(xiàn)的精確度顏色精確度。
例如，由于產(chǎn)品允差或設(shè)計(jì)方差緣故，即使配置相同的成像系統(tǒng)也可能彼此不同。參見圖1，其中表示對(duì)應(yīng)于同一產(chǎn)品的兩百臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的相對(duì)響應(yīng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系的圖形表示。圖1圖解說明分別用帶條4、6和8表示的采樣攝像機(jī)的藍(lán)、綠和紅傳感器響應(yīng)度的波動(dòng)。圖中示出的帶條的寬度說明相應(yīng)的攝像機(jī)之間波動(dòng)的大小，盡管這些攝像機(jī)在結(jié)構(gòu)上包括相同的部件。
一種色彩校準(zhǔn)技術(shù)使用反射圖。反射圖可以用來(lái)迅速地校準(zhǔn)攝像機(jī)，而且它們是相對(duì)地廉價(jià)的。但是，利用反射圖實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)用于攝像機(jī)可能不夠精確。另一方面，單色儀可以產(chǎn)生彩色成像系統(tǒng)，包括攝像機(jī)非常精確的校準(zhǔn)。但是，采用單色儀的校準(zhǔn)程序可能要花費(fèi)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成，而且所述裝置昂貴。
本公開的至少某些方面涉及改善了的校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。
概要按照某些方面，描述了示范性成像裝置的校準(zhǔn)方法、成像裝置校準(zhǔn)儀表、成像裝置和制品。
按照一個(gè)實(shí)施例，成像裝置校準(zhǔn)方法包括發(fā)射用于成像裝置校準(zhǔn)的光；提供所述光的發(fā)射特性；利用所述成像裝置的圖像傳感器檢測(cè)所述光；產(chǎn)生表示利用所述圖像傳感器的檢測(cè)結(jié)果的傳感器數(shù)據(jù)；以及利用所述產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和用于校準(zhǔn)所述成像裝置的發(fā)射特性確定所述成像裝置的至少一種光學(xué)特性，其中所述至少一種光學(xué)特性對(duì)應(yīng)于用來(lái)檢測(cè)所述光的成像裝置。
按照另一個(gè)實(shí)施例，成像裝置校準(zhǔn)儀表包括配置成發(fā)射具有多個(gè)不同光譜功率分布的光的光源；配置成利用成像裝置校準(zhǔn)儀表向待校準(zhǔn)的成像裝置提供光的光學(xué)接口；以及處理電路，它配置成自動(dòng)控制所述光源的光發(fā)射，以便能夠校準(zhǔn)所述成像裝置。
描述其它一些實(shí)施例，如從以下討論看到的。


圖1是成像系統(tǒng)的采樣響應(yīng)度的圖形表示。
圖2是按照示范性實(shí)施例的示范性校準(zhǔn)儀表和成像裝置的說明性表示。
圖3是按照一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)儀表的電路的功能框圖。
圖4是按照一個(gè)實(shí)施例的成像裝置的電路的功能框圖。
圖5是按照一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)儀表的光學(xué)接口的說明性表示。
圖6是按照一個(gè)實(shí)施例的從所述光學(xué)接口發(fā)射的光的輻射度與波長(zhǎng)的關(guān)系的圖形表示。
圖7是表示按照一個(gè)實(shí)施例的示范性成像裝置校準(zhǔn)方法的流程圖。
圖8a是表示按照一個(gè)實(shí)施例的示范性數(shù)據(jù)采集的流程圖。
圖8b是表示按照另一個(gè)實(shí)施例的示范性數(shù)據(jù)采集的流程圖。
圖9是表示按照一個(gè)實(shí)施例的示范性數(shù)據(jù)處理的流程圖。
圖10是比較幾種示范性校準(zhǔn)技術(shù)的圖形表示。
圖11是利用麥克貝斯(Macbeth)圖表校準(zhǔn)技術(shù)比較估計(jì)的和實(shí)測(cè)的相對(duì)響應(yīng)度的圖形表示。
圖12是利用MacbethDC圖表校準(zhǔn)技術(shù)比較估計(jì)的和實(shí)測(cè)的相對(duì)響應(yīng)度的圖形表示。
圖13是按照一個(gè)實(shí)施例的利用輻射校準(zhǔn)儀表比較估計(jì)的和實(shí)測(cè)的相對(duì)響應(yīng)度的圖形表示。
詳細(xì)說明本公開的至少某些方面提供允許快速和精確地校準(zhǔn)成像裝置的設(shè)備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，可以測(cè)量成像裝置的光學(xué)特性，諸如響應(yīng)度函數(shù)和/或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)，以便確定關(guān)聯(lián)的成像裝置是如何響應(yīng)輸入光信號(hào)的。所述確定的光學(xué)特性可以用來(lái)校準(zhǔn)相應(yīng)的成像裝置。按照示范性實(shí)現(xiàn)方案，采用輻射光源而不是反射裝置來(lái)確定光學(xué)特性，而且它使實(shí)時(shí)快速的和相對(duì)廉價(jià)的校準(zhǔn)成像裝置(例如，在一條裝配線上)成為可能。
參見圖2，圖中示出按照一個(gè)實(shí)施例的成像系統(tǒng)10。所描繪的成像系統(tǒng)10包括示范性成像裝置校準(zhǔn)儀表12和成像裝置14。儀表12至少在一個(gè)實(shí)施例中可以稱作輻射校準(zhǔn)儀表，其中儀表12的一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)射光，所述光用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的確定和裝置14的校準(zhǔn)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)儀表12用來(lái)提供可以用來(lái)校準(zhǔn)成像裝置14的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在這里描述的至少某些實(shí)施例中，校準(zhǔn)儀表12可以與成像裝置14協(xié)力工作，以便提供校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在示范性實(shí)施例中，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括相應(yīng)的成像裝置14的光學(xué)特性，諸如響應(yīng)度和/或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以用來(lái)校準(zhǔn)用來(lái)獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的單獨(dú)的相應(yīng)的裝置14。例如，可以定制成像裝置14的圖象處理算法，以便改善其成像操作，包括成像裝置14產(chǎn)生所捕獲的景色的悅目的和忠實(shí)的圖像的能力。
在圖解說明的系統(tǒng)中，成像裝置14包括彩色數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。成像裝置14的配置成響應(yīng)所接收的圖像而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的其它各種配置(例如，掃描儀、彩色復(fù)印機(jī)、彩色多功能外圍設(shè)備等)也是可能的。
再次參見校準(zhǔn)儀表12，所描繪的示范性實(shí)施例包括光源20、光隨機(jī)性發(fā)生器22和光漫射器24。為了便于討論，以分解視圖的形式示出示范性部件20、22、24。在校準(zhǔn)儀表12的典型實(shí)現(xiàn)方案中，部件20、22、24是彼此相對(duì)密封的，以防止周圍的光線進(jìn)入儀表12。還可以設(shè)置校準(zhǔn)儀表12的處理電路來(lái)控制校準(zhǔn)操作，如下面就圖3的示范性電路討論的。
光源20可以以不同的配置的形式被包括在校準(zhǔn)儀表12的不同的實(shí)施例中。另外，在不同的實(shí)施例中，還可以這樣控制光源20，以便同時(shí)和/或順序地發(fā)射不同的光。不同的光包括不同的發(fā)射特性，諸如不同的波長(zhǎng)、強(qiáng)度或光譜功率分布的光。
例如，所描繪的光源20的配置包括多個(gè)區(qū)域26，它們逐一地配置成發(fā)射具有不同于其它區(qū)域26的波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。因此，在圖2校準(zhǔn)儀表12的實(shí)施例中，各區(qū)域26中的至少一些區(qū)域的光可以既在空間上又在光譜上與其它區(qū)域26的光分開。在某些實(shí)施例中，可以同時(shí)發(fā)射具有不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。在其他實(shí)施例中(下面將描述其中的一些實(shí)施例)，可以順序地發(fā)射具有不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。
各區(qū)域26中一些單獨(dú)的區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件(未示出)。示范性發(fā)光器件包括窄帶器件，與寬帶反射斑點(diǎn)相比，所述窄帶器件提供提高的精確度。在示范性實(shí)施例中，區(qū)域26的發(fā)光器件包括發(fā)光二極管(LED)和激光器?？梢岳脜^(qū)域26的發(fā)光器件的其它配置。在一個(gè)示例中，各單獨(dú)的區(qū)域26包括各發(fā)光器件的3×3正方形，這些發(fā)光器件配置成發(fā)射同樣波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光。
在所描繪的示范性實(shí)施例中，光隨機(jī)性發(fā)生器22包括與光源20的各區(qū)域26中相應(yīng)的一些區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)空心管。在所描述的配置中，光隨機(jī)性發(fā)生器22配置成對(duì)于各區(qū)域26中相對(duì)于漫射器24的單獨(dú)的一些區(qū)域呈現(xiàn)基本上均勻的光。光隨機(jī)性發(fā)生器的這些管子的內(nèi)表面可以具有相對(duì)明亮的白色無(wú)光澤表面。光隨機(jī)性發(fā)生器22的其它配置也是可能的。例如，在下面描述的具有單一光發(fā)射區(qū)域的儀表12的至少一個(gè)其它實(shí)施例中，光隨機(jī)性發(fā)生器22可以包括單個(gè)空心管。
光漫射器24包括光學(xué)接口27，光學(xué)接口27配置成對(duì)于區(qū)域26的相對(duì)于用于校準(zhǔn)操作的成像裝置14的一些單獨(dú)的區(qū)域(以及下面討論的光學(xué)接口27的一些相應(yīng)的區(qū)域28)呈現(xiàn)基本上均勻的光。除所圖解說明的光漫射器24之外，光學(xué)接口27的其它配置可以用來(lái)向成像裝置14輸出光。示范性光漫射器24包括半透明的聚丙烯構(gòu)件。所圖解說明的示范性光漫射器24配置成輸出與光源20所發(fā)射的光對(duì)應(yīng)的光。例如，所描繪的示范性光學(xué)接口27包括與光源20的相應(yīng)的各區(qū)域26對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域28。在其他實(shí)施例中，可以設(shè)置或多或少的區(qū)域28，與所設(shè)置的光源20的區(qū)域26的數(shù)目對(duì)應(yīng)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)隨機(jī)化器22和漫射器24提供與各區(qū)域28中相應(yīng)的一些區(qū)域?qū)?yīng)的并用于各區(qū)域28中單獨(dú)的一些區(qū)域不同的光，在相應(yīng)的區(qū)域28的整個(gè)面積上所述相應(yīng)的光基本上是均勻的。在其它可能的實(shí)現(xiàn)方案中，可以在光源20和光隨機(jī)性發(fā)生器22中間或在光隨機(jī)性發(fā)生器22內(nèi)實(shí)現(xiàn)另一種光漫射器。
在一個(gè)實(shí)施例中，光隨機(jī)性發(fā)生器22包括基本上呈正方形的多個(gè)鋁管，與光源20的各區(qū)域26對(duì)應(yīng)。這些管可以各自具有在光源20和接口27之間的2.5英寸的長(zhǎng)度和1英寸乘1英寸的正方形尺寸。這些管的內(nèi)表面可以涂有白色涂層，諸如具有零件號(hào)ODM01-F01可從Gigahertz-Optik(公司)獲得的材料OP DI.MA。漫射器24可以包括多片白色半透明的聚丙烯材料，可從Cyro Industries(公司)獲得，零件號(hào)為020-4，尺寸為1英寸乘1英寸，包括各區(qū)域28中單獨(dú)的一些區(qū)域并且各自都具有1/8英寸的厚度。其它配置或?qū)嵤├彩强赡艿摹?br> 參見圖3，圖中示出校準(zhǔn)儀表12的示范性電路30。所描繪的電路30包括通信接口32、處理電路34、存儲(chǔ)電路36、光源20和光傳感器38。在其他實(shí)施例中，可以設(shè)置較多、較少或替代的電路部件。
通信接口32配置成建立校準(zhǔn)儀表12與外部裝置的通信。通信接口32的示范性配置包括USB端口、串行或并行連接、IR接口、無(wú)線接口或能夠進(jìn)行單向或雙向通信的任何其它配置。任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)都可以利用通信接口32傳送。例如，如下面描述的，通信接口32可以用來(lái)發(fā)送光源20的一種或多種發(fā)射特性和/或待校準(zhǔn)的相應(yīng)的成像裝置14的一個(gè)或多個(gè)所確定的光學(xué)特性。
在一個(gè)實(shí)施例中，處理電路34可以包括配置成實(shí)現(xiàn)所需的程序的電路。例如，可以以處理器或配置成執(zhí)行可執(zhí)行指令(包括例如軟件和/或固件指令)的其它結(jié)構(gòu)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)處理電路34。處理電路的其它示范性實(shí)施例包括硬件邏輯、PGA、FPGA、專用IC、狀態(tài)機(jī)和/或其它結(jié)構(gòu)。處理電路34的這些示例是為了圖解說明而提出的，而其他配置是可能的。
處理電路34可以用來(lái)控制校準(zhǔn)儀表12的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，處理電路34配置成自動(dòng)控制從儀表12發(fā)射光的定時(shí)(例如，控制所述定時(shí)，以便同時(shí)和/或順序地從儀表12發(fā)射具有不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光)。在一個(gè)實(shí)施例中，處理電路34可以自動(dòng)控制所述光的定時(shí)和發(fā)射，無(wú)需用戶干預(yù)。
存儲(chǔ)電路36配置成存儲(chǔ)電子數(shù)據(jù)和/或程序，諸如可執(zhí)行指令(例如，軟件和/或固件)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或其它數(shù)字信息，并可以包括處理器可用介質(zhì)。除上述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以外，附加的示范性校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括利用校準(zhǔn)儀表12的光學(xué)接口27發(fā)射的光的一種或多種發(fā)射特性。如以下討論的，示范性發(fā)射特性包括按照一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)接口27發(fā)射的光的光譜功率分布(SPD)。光譜功率分布包括發(fā)射特性，包括所發(fā)射的光的波長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的光波長(zhǎng)的相關(guān)聯(lián)的光強(qiáng)度。
在示范性實(shí)施例中，處理器可用介質(zhì)包括任何制品，所述制品可以包含、存儲(chǔ)或維持由包括處理電路的指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與之相聯(lián)系的程序、數(shù)據(jù)和/或數(shù)字信息。例如，示范性處理器可用介質(zhì)可以包括任何一種物理介質(zhì)，諸如電子、磁、光學(xué)、電磁的，紅外線或半導(dǎo)體的介質(zhì)。處理器可用介質(zhì)中某些介質(zhì)更具體的示例包括(但不限于)便攜式計(jì)算機(jī)軟磁盤，諸如軟磁盤、zip disk、硬盤驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、閃存存儲(chǔ)器、高速緩存存儲(chǔ)器和/或能夠存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)或其它數(shù)字信息的其它配置。
光源20可以配置成示范性裝置，如上面所描述的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，光源20可以配置成發(fā)射不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度可以由多個(gè)區(qū)域26限定，如上面所描述的。在另一個(gè)實(shí)施例中，光源20配置成發(fā)射基本上恒定波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光，而在空間上隔開的設(shè)置在光源20下游并與區(qū)域26對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾光器可以用來(lái)提供任何不同的所需的波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。在下面描述的另一個(gè)實(shí)施例中，光源20可以配置成利用單一區(qū)域順序地發(fā)射不同的光。其它裝置是可能的。
光傳感器38與光源20光耦合并配置成接收從光源20發(fā)射的光。在一個(gè)示例中，以光電二極管的形式實(shí)現(xiàn)光傳感器38，盡管其它配置也是可能的。在某些實(shí)施例中，可以在光隨機(jī)性發(fā)生器24內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)光傳感器38(例如，在這里描述的一個(gè)示范性配置中，可以以單一空心管的形式在光隨機(jī)性發(fā)生器22內(nèi)設(shè)置一個(gè)光傳感器38)。在具有多個(gè)區(qū)域26的其它配置中，光傳感器38可以用學(xué)方法通過適當(dāng)?shù)墓夤?未示出)，或其它配置與區(qū)域26光耦合并對(duì)應(yīng)于所發(fā)射的具有不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光。
在一種配置中，光傳感器38配置成監(jiān)視用于校準(zhǔn)儀表12的校準(zhǔn)目的的所發(fā)射的光。例如，光源20的至少某些配置可以提供波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度隨時(shí)間漂移的光。光傳感器38可以用來(lái)監(jiān)視所述光并向用戶指示所述儀表12尚未校準(zhǔn)和需要服務(wù)。例如，若不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度彼此相對(duì)改變，則校準(zhǔn)儀表12可以被認(rèn)為尚未校準(zhǔn)。校準(zhǔn)儀表12的示范性重新校準(zhǔn)可以包括重新確定從光學(xué)接口27發(fā)射的光的發(fā)射特性(例如，光譜功率分布)。
參見圖4，在示范性配置中以數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的形式圖解說明成像裝置14。如以前所指出的，成像裝置14可以以其它配置實(shí)施，以便從景色產(chǎn)生圖像或接收光。在所述圖解說明的配置中，成像裝置包括處理電路40、存儲(chǔ)電路42、閃光管44、圖像傳感器46、濾光器48、光學(xué)部件50和通信接口52。
在一個(gè)實(shí)施例中，處理電路40可以類似于上述處理電路34那樣實(shí)現(xiàn)，并包括配置成實(shí)現(xiàn)所需的程序的電路。處理電路的其它示范性實(shí)施例包括不同的和/或替換的硬件，以便控制成像裝置14的操作(例如，控制閃光管44、光學(xué)部件50、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、圖像數(shù)據(jù)的處理、與外部裝置的通信和所需的任何其它操作)。處理電路40的這些示例是為了圖解說明而提出的，而其他配置也是可能的。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)電路42配置成存儲(chǔ)電子數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù))和/或程序，諸如可執(zhí)行指令(例如，軟件和/或固件)，或其它數(shù)字信息，并可以包括類似于上面描述的存儲(chǔ)電路36的處理器可用介質(zhì)。
閃光管44包括配置成提供用于成像操作的光的光源。在所描述的實(shí)施例中，處理電路40控制閃光管44的操作?？梢越归W光管44、單獨(dú)使用閃光管44或者與其它外部光源(未示出)結(jié)合使用閃光管44。
圖像傳感器46配置成提供多個(gè)原始圖像的圖像數(shù)據(jù)。原始圖像數(shù)據(jù)包括與由圖像傳感器46形成的原始圖像的多個(gè)像素對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，在示范性RGB應(yīng)用中，原始圖像包括與各個(gè)像素處紅、綠和藍(lán)顏色對(duì)應(yīng)的字節(jié)。其它實(shí)施例可以利用或提供其它顏色的信息。圖像傳感器46可以包括與像素對(duì)應(yīng)的并配置成提供可用于產(chǎn)生圖像的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的多個(gè)光敏元件，諸如光電二極管。例如，在一個(gè)可能的配置中，圖像傳感器46可以包括排列成1600列乘1280行光敏元件(又稱像素元件)的光柵。其它光柵配置是可能的。在示范性配置中，光敏元件可以逐一地包括電荷耦合裝置(CCD)或CMOS器件。在一個(gè)具體示例中，圖像傳感器46可以在可從Foveon，Inc.(公司)獲得的傳感器配置中利用X3技術(shù)。
在圖像傳感器46的上游設(shè)置濾光器48，以便在由圖像傳感器46檢測(cè)之前實(shí)現(xiàn)對(duì)由成像裝置14接收的光的任何所需的濾光。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，濾光器48可以除去由成像裝置14接收的紅外光。
光學(xué)部件50包括配置成聚焦并引導(dǎo)接收的光以便利用圖像傳感器46建立圖像的適當(dāng)?shù)耐哥R和光圈。在一個(gè)實(shí)施例中，可以由處理電路40控制適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)(未示出)，以便實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)部件50的操縱。
通信接口52配置成建立成像裝置14與外部裝置(例如，校準(zhǔn)儀表12)的通信。通信接口52的示范性配置包括USB端口、串行或并行連接、IR接口、無(wú)線接口或能夠進(jìn)行單向或雙向通信的任何其它配置。通信接口52可以配置成與任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)耦合并與校準(zhǔn)儀表12或其它外部裝置的通信接口32交換數(shù)據(jù)。例如，可以利用通信接口52來(lái)接收光源20的一種或多種發(fā)射特性和/或相應(yīng)的成像裝置14的一個(gè)或多個(gè)已測(cè)定的光學(xué)特性。另外，接口52可以輸出由圖像傳感器46產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖象處理操作的數(shù)據(jù)，包括測(cè)定成像裝置14的光學(xué)特性，如下面描述的。
參見圖5，圖中示出光學(xué)接口27的示范性配置。所描繪的光學(xué)接口27對(duì)應(yīng)于圖2中所示的校準(zhǔn)儀表12的實(shí)施例并包括具有不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的不同的光的多個(gè)區(qū)域28。
在圖解說明的配置中，光學(xué)接口27包括彩色區(qū)域的多行60和白色區(qū)域的單行62。另外，在光學(xué)接口27的其他實(shí)施例中，可以提供其它波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的區(qū)域。
各彩色區(qū)域行60提供具有不同波長(zhǎng)的光的多個(gè)區(qū)域28。例如，在所描繪的實(shí)施例中，行60包括從紫外光(375nm)起到紅外光(725nm)波長(zhǎng)以25nm增量順序地增大的各區(qū)域28，提供在空間上和光譜上隔開的光。在圖解說明的示例中，行62包括具有同樣相對(duì)光譜功率分布，而在強(qiáng)度上增大的多個(gè)區(qū)域W1-W5。對(duì)于區(qū)域W1-W5中各相應(yīng)的區(qū)域，白色斑點(diǎn)的相對(duì)強(qiáng)度可以是0.01、0.03、0.10、0.30和1。
按照?qǐng)D5的示范性實(shí)施例，發(fā)光器件的數(shù)目和/或所述發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)電流可以在各區(qū)域28之間改變，以便提供發(fā)射光的所需的光譜功率分布。在其他實(shí)施例中，其它配置是可能的。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖5的區(qū)域28的編號(hào)從左到右順序地為1至15，從頂行開始每一行持續(xù)至底行。示范性發(fā)光器件可以包括LED，可從Roither Lasertechnik(公司)獲得的，并且對(duì)于各區(qū)域28具有以下零件號(hào)(1)380D30，5)HUBG-5102L，(13)ELD-670，(14)ELD-700-534和(15)ELD-720-534。剩余的示范性發(fā)光器件可以包括可從American Opto(公司)獲得的LED，而且對(duì)于各區(qū)域28具有以下零件號(hào)(2)L513SUV，(3)L513SBC-430NM，(4)L513NBC，(6)L513NBGC，(7)L513NPGC，(8)L513UGC，(9)L513NYC-E，(10)L513UOC，(11)L513NEC，(12)L513TURC，和(W1-W5)L513NWC。
在所述示例中，對(duì)于行60的所有區(qū)域28驅(qū)動(dòng)電流可以是常數(shù)(例如，18-20mA)，而每區(qū)域28發(fā)光器件的數(shù)目按照以下改變(1)4，(2)1，(3)14，(4)2，(5)4，(6)3，(7)1，(8)27，(9)3，(10)2，(11)1，(12)2，(13)2，(14)2，和(15)1。行62的各個(gè)區(qū)域28的發(fā)光器件的數(shù)目可以是一樣的(例如，四個(gè))，并可以使用于下示范性驅(qū)動(dòng)電流對(duì)于各個(gè)區(qū)域28W1-W5為0.2，0.6，2，6和20mA。上述示例是為了圖解說明而提出的，而其他配置或變動(dòng)也是可能的。
如下面進(jìn)一步描述的，圖5所示的包括變化的波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的各區(qū)域28的光學(xué)接口27的使用使同時(shí)確定成像裝置14的響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)成為可能，例如，通過使裝置14單次曝光在利用成像裝置14從光學(xué)接口27發(fā)射的光之下。光學(xué)接口27的其它配置是可能的，如這里所討論的，(例如，設(shè)置光學(xué)接口，其中只有波長(zhǎng)或強(qiáng)度是在區(qū)域26之間改變的；提供只帶有單個(gè)發(fā)射區(qū)域的光學(xué)接口，用于順序地發(fā)射同樣波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的光；等等)。
由校準(zhǔn)儀表12提供不同的波長(zhǎng)的光可以用來(lái)確定成像裝置14的響應(yīng)度函數(shù)。在圖5圖解說明的光學(xué)接口27的實(shí)施例中，由于行60的空間上和光譜上隔開的各區(qū)域26的緣故，行60的多個(gè)區(qū)域可以同時(shí)發(fā)射光，以便通過借助于成像裝置14單次曝光在所述光之下來(lái)確定響應(yīng)度函數(shù)。
參見圖6，可以將通過光學(xué)接口27的光發(fā)射(亦即，由成像裝置14接收的)最佳化，以方便確定正在校準(zhǔn)的成像裝置14的響應(yīng)度函數(shù)。圖6的圖形表示圖解說明光源20所發(fā)射的并且在光學(xué)接口27的區(qū)域28處提供的光的光譜功率分布，所述光譜功率分布方便成像裝置14的響應(yīng)度分析。所述光譜功率分布包括圖5中描繪的光學(xué)接口27的區(qū)域28的示范性輻射度值，沿著x-軸從左到右增大波長(zhǎng)。
如上所述，對(duì)于各個(gè)區(qū)域26光源20的發(fā)光器件的數(shù)目可以是改變的，以提供不同的強(qiáng)度。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于各個(gè)區(qū)域26發(fā)光器件的數(shù)目可以是相同的，而各個(gè)區(qū)域26的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)電流可以是改變的，以便提供所需的強(qiáng)度。其它裝置可以用來(lái)提供所需的光譜功率分布。在一個(gè)實(shí)施例中，在儀表12本身的校準(zhǔn)過程中，可以這樣選擇強(qiáng)度，以便逼近圖6中描繪的示范性光譜功率分布。一旦確定了各區(qū)域26的發(fā)光器件的適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流(或其它配置參數(shù))，便可以校準(zhǔn)儀表12，以便利用所確定的驅(qū)動(dòng)電流或參數(shù)驅(qū)動(dòng)這些發(fā)光器件。在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用相同的驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)各區(qū)域26的發(fā)光器件，而同時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)不同區(qū)域26的光發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電流可以是不同的。除了改變發(fā)光器件的數(shù)目和/或各個(gè)區(qū)域26的驅(qū)動(dòng)電流之外，如上所述，在其他實(shí)施例中可以使用其它配置。
另外，可以在校準(zhǔn)儀表12之后確定利用驅(qū)動(dòng)電流在光學(xué)接口27發(fā)射的光的光譜功率分布。在一個(gè)示例中，可以利用光譜輻射計(jì)測(cè)量光學(xué)接口27發(fā)射的光的光譜功率分布?？梢岳么鎯?chǔ)電路36或其它適當(dāng)?shù)碾娐钒研?zhǔn)儀表12的實(shí)測(cè)光譜功率分布作為校準(zhǔn)儀表12的發(fā)射特性存儲(chǔ)，并隨后在一個(gè)或多個(gè)成像裝置14的校準(zhǔn)操作過程中加以利用。可以在儀表12的重新校準(zhǔn)過程中確定新的驅(qū)動(dòng)電流和/或光譜功率分布。
也可以提供發(fā)射特性并將其針對(duì)行62各個(gè)區(qū)域28加以存儲(chǔ)。如以前所指出的，至少一些區(qū)域28可以配置成在給定光波長(zhǎng)的情況下改變光的強(qiáng)度(例如，行62的這些區(qū)域)?？梢园雅c對(duì)應(yīng)于區(qū)域28的光強(qiáng)度有關(guān)的數(shù)據(jù)作為發(fā)射特性存儲(chǔ)，以便隨后在一個(gè)或多個(gè)成像裝置14的校準(zhǔn)中使用。所述強(qiáng)度數(shù)據(jù)也可以從來(lái)自行62內(nèi)區(qū)域28的光的光譜功率分布提取。
參見圖7，圖中示出利用校準(zhǔn)儀表12實(shí)現(xiàn)成像裝置14校準(zhǔn)的示范性方法。包括較多、較少或替代步驟的其它方法也是可能的。
在步驟S1，提供具有光源的校準(zhǔn)儀表12的實(shí)施例，連同從光源發(fā)射的光的至少一種發(fā)射特性。
在步驟S2，把待校準(zhǔn)的成像裝置14與校準(zhǔn)儀表12對(duì)準(zhǔn)。
在步驟S3，使成像裝置14的圖像傳感器46曝光在光源所發(fā)射的光之下。
在步驟S4，圖像傳感器46檢測(cè)所述光，并產(chǎn)生表示由所述圖像傳感器46進(jìn)行的檢測(cè)的傳感器數(shù)據(jù)。
在步驟S5，適當(dāng)?shù)奶幚黼娐防盟霭l(fā)射特性和所述傳感器數(shù)據(jù)確定成像裝置14的光學(xué)特性。所述光學(xué)特性可以用來(lái)校準(zhǔn)成像裝置14。對(duì)于其它成像裝置14可以重復(fù)圖7的示范性方法。
參見圖8a，流程解說明在校準(zhǔn)相關(guān)的成像裝置14過程中，利用參照?qǐng)D2描述的校準(zhǔn)儀表12進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集的示范性方法。
在步驟S10，將待校準(zhǔn)的成像裝置對(duì)齊，以便接收從校準(zhǔn)儀表12的光學(xué)接口發(fā)射的光。一旦對(duì)齊，便控制校準(zhǔn)儀表12的光源20，以便在光學(xué)接口27的區(qū)域28發(fā)射光。成像裝置14配置成使光學(xué)接口27處于焦點(diǎn)位置，并將圖像傳感器46曝光在來(lái)自校準(zhǔn)儀表12的光之下(例如，拍攝像片)以便接收從光學(xué)接口27發(fā)射的光。
在步驟S12，圖像傳感器46響應(yīng)在步驟S10中進(jìn)行的曝光而產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器46的各個(gè)像素配置成提供包括RGB值的傳感器數(shù)據(jù)。圖像傳感器46的像素位置可以對(duì)應(yīng)于光學(xué)接口27的區(qū)域28。因此，可以識(shí)別對(duì)應(yīng)于各區(qū)域28中一些單獨(dú)的區(qū)域的圖像傳感器46的多個(gè)像素。在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用處理電路34，40或其它所需的電路求來(lái)自對(duì)應(yīng)于各個(gè)單獨(dú)的區(qū)域28的一些單獨(dú)的像素的RGB值的平均值，以便提供每一個(gè)區(qū)域28的單一的平均的RGB值。按照一個(gè)實(shí)施例，包括平均的RGB值的傳感器數(shù)據(jù)可以用來(lái)校準(zhǔn)成像裝置14，如下面描述的。
下面就校準(zhǔn)儀表12的另一個(gè)實(shí)施例描述數(shù)據(jù)采集操作。按照剛才描述的另一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)儀表12包括光學(xué)接口，所述光學(xué)接口具有單個(gè)區(qū)域(未示出)，所處單個(gè)區(qū)域用于輸出校準(zhǔn)成像裝置14的光。例如，與上面所描述的按照區(qū)域26排列不同波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度的發(fā)光器件的情況相反，可以在所述光學(xué)接口的區(qū)域的整個(gè)面積的各處分布具有不同波長(zhǎng)或強(qiáng)度的光源的發(fā)光器件。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于所述光學(xué)接口的區(qū)域的整個(gè)面積，所述光源的發(fā)光器件要求提供基本上均勻的光分布。在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方案中，可以把所述各發(fā)光器件中包括20種不同波長(zhǎng)或強(qiáng)度的一些單獨(dú)的發(fā)光器件按照行和列順序地設(shè)置成彼此相鄰，以便在光學(xué)接口的整個(gè)面積上對(duì)于一些單獨(dú)的波長(zhǎng)在強(qiáng)度上提供基本上均勻的光發(fā)射。發(fā)光器件的其它分布模式也是可能的。
在一個(gè)運(yùn)行實(shí)施例中，可以僅僅控制具有公共波長(zhǎng)或強(qiáng)度的各發(fā)光器件，以便在任何給定瞬間按時(shí)發(fā)射光。按照本實(shí)施例，可以控制第一光波長(zhǎng)的光的發(fā)光器件以便在所述區(qū)域的整個(gè)面積上發(fā)射基本上均勻的相應(yīng)的光。此后，順序地逐一地控制剩余波長(zhǎng)的發(fā)光器件，以便順序地發(fā)射各自波長(zhǎng)的光，提供所發(fā)射的光的在時(shí)間上和光譜上的隔離。此后，若有的話，可以將給定波長(zhǎng)的具有不同強(qiáng)度的發(fā)光器件逐一地配置成順序地發(fā)射光，以便使下面進(jìn)一步描述的轉(zhuǎn)導(dǎo)校準(zhǔn)操作成為可能。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，可以將各自波長(zhǎng)或強(qiáng)度的發(fā)光器件順序地配置成發(fā)射各自的光。更具體地說，可以順序地控制具有公用波長(zhǎng)的發(fā)光器件，以便從375nm開始進(jìn)展至725nm逐一地發(fā)射光，接著從以下的發(fā)光器件光發(fā)射的所述發(fā)光器件配置成提供公用波長(zhǎng)和從W1至W5改變的強(qiáng)度的光。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于光的波長(zhǎng)375nm-725nm和光強(qiáng)度W1-W5中的每一個(gè)，成像裝置14可以檢測(cè)發(fā)射的光。然后由成像裝置14提供每一個(gè)波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光的傳感器數(shù)據(jù)。
參見圖8b，描述按照上面描述的第二實(shí)施例的示范性數(shù)據(jù)采集操作，所述實(shí)施例具有光學(xué)接口27，光學(xué)接口27帶有提供順序地發(fā)射的不同光的單一區(qū)域。
在步驟S20，控制校準(zhǔn)儀表以便發(fā)射具有單一波長(zhǎng)的光。將待校準(zhǔn)的成像裝置的圖像傳感器相對(duì)于所述發(fā)射的光曝光。
在步驟S22，可以利用處理電路34、40或其它所需的電路從所述圖像傳感器的像素傳感器數(shù)據(jù)確定各自波長(zhǎng)的平均RGB值。
此后，處理可以返回步驟S20，此時(shí)所述儀表控制下一個(gè)波長(zhǎng)的光的發(fā)射，以便能夠利用成像裝置14產(chǎn)生各自波長(zhǎng)的傳感器數(shù)據(jù)。可以重復(fù)圖8b的處理，以便在所描述的實(shí)施例中提供許多利用所述校準(zhǔn)儀表發(fā)射的光的不同波長(zhǎng)或強(qiáng)度的平均RGB值。
提供上面描述的實(shí)施例，是為了圖解說明實(shí)現(xiàn)成像裝置校準(zhǔn)操作的示范性數(shù)據(jù)采集技術(shù)。在其他實(shí)施例中，可以使用其它數(shù)據(jù)采集方法和/或設(shè)備。
參見圖9，繼采集之后加工所采集的數(shù)據(jù)，以確定所述成像裝置14的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。按照一個(gè)實(shí)施例，示范性處理包括確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，包括關(guān)于相應(yīng)的成像裝置14的光學(xué)特性(例如，響應(yīng)度和/或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù))。如上所述，處理電路34、40和/或其它適當(dāng)?shù)奶幚黼娐房梢詧?zhí)行數(shù)據(jù)采集操作。類似地，處理電路34、40和/或其它適當(dāng)?shù)奶幚黼娐房梢杂脕?lái)處理所采集的數(shù)據(jù)，例如，如圖9所示。另外，數(shù)據(jù)采集和處理可以由同一或不同的處理電路完成。
在圖9的圖解說明示范性處理中，確定光學(xué)特性，包括成像裝置14的響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)。在其他實(shí)施例中，只確定成像裝置14的響應(yīng)度或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)中的一個(gè)，和/或可供選擇的特性。另外，可以確定成像裝置14校準(zhǔn)用的附加光學(xué)特性或其它信息。例如，可以由適當(dāng)?shù)奶幚黼娐?4、40或其它處理電路(未示出)進(jìn)一步加工響應(yīng)度和/或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)。例如，可以從所述響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)推算顏色校正矩陣、亮度估計(jì)矩陣和/或其它信息。
步驟S30-S34圖解說明用于確定成像裝置14的響應(yīng)度函數(shù)的示范性處理。
步驟S40-S44圖解說明用于確定成像裝置14的轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)的示范性處理?？梢园凑掌渌渲?未示出)利用其它處理。
在步驟S30，在所描述的實(shí)施例中，從圖像傳感器46獲得的包括行60的各個(gè)區(qū)域28的上述平均RGB值的傳感器數(shù)據(jù)，可以定義矩陣r。
在步驟S32，包括這些區(qū)域28的光譜功率分布(SPD)的發(fā)射特性，在所描述的實(shí)施例中可以定義矩陣S。
在所描述的示例中，在步驟S34可以利用矩陣r、S和方程式R＝pinv(ST)rT確定響應(yīng)度函數(shù)R。
在所述圖解說明的示例中，可以與響應(yīng)度函數(shù)的確定平行地確定轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)。
參見步驟S40，在所描述的實(shí)施例中，來(lái)自圖像傳感器46的包括行62各個(gè)區(qū)域28的平均RGB值的傳感器數(shù)據(jù)可以定義矩陣rw。
在步驟S42，所述發(fā)射特性包括這些區(qū)域28的光譜功率分布，在所描述的實(shí)施例中可以定義矩陣Sw。
在步驟S44，在所描述的示例中可以利用矩陣rw、Sw求解轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)g(x)->g(1TSw)＝rw。
上面圖9描述的方法可以用來(lái)確定相應(yīng)的成像裝置14中相應(yīng)的單獨(dú)的一些成像裝置的一種或多種光學(xué)特性，所述相應(yīng)的單獨(dú)的一些成像裝置提供表示相應(yīng)的成像裝置14的電路的傳感器數(shù)據(jù)，并且相應(yīng)地，可以針對(duì)待校準(zhǔn)成像裝置14中一些單獨(dú)的成像裝置執(zhí)行上面描述的過程，以便確定相應(yīng)的裝置14的適當(dāng)?shù)囊环N或多種光學(xué)特性。在其他實(shí)施例中，上面圖9描述的方法是示范性的，可以使用其他處理或方法來(lái)確定成像裝置14的響應(yīng)度和/或轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)或其它光學(xué)特性。
一旦確定，所述光學(xué)特性便可以用來(lái)校準(zhǔn)相應(yīng)的成像裝置14。例如，光學(xué)特性包括轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)，可以用來(lái)提高相應(yīng)的成像裝置14的圖象處理算法的精確度(例如，亮度估計(jì)和顏色校正)，還提高最后的顏色再現(xiàn)精確度。
如這里在一個(gè)實(shí)施例中描述的，所述示范性設(shè)備和/或方法可以用來(lái)確定成像裝置14的部件是否有缺陷(例如，傳感器46、濾光器48等)。例如，也可以利用上面討論的并配置成發(fā)射紅外線或其它光的校準(zhǔn)儀表12監(jiān)測(cè)相應(yīng)的成像裝置14除去紅外線或其它光的能力。例如，若由相應(yīng)的成像裝置14響應(yīng)從校準(zhǔn)儀表12的光學(xué)接口27發(fā)射的光產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)(和包括紅外線或其它所需的光)表示所接收的光包括所發(fā)射的紅外線或沒有被濾光器48除去的其他光，則可以把成像裝置14的配置成除去某些光(例如，紅外線)的濾光器識(shí)別為有缺陷。
在一個(gè)實(shí)施例中，若所述光學(xué)特性是利用校準(zhǔn)儀表12的處理電路34(或成像裝置14以外的其它處理電路)確定的，則可以把所確定的光學(xué)特性傳送到實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)的相應(yīng)的成像裝置14?；蛘?，成像裝置14的處理電路40可以確定相應(yīng)的裝置14的光學(xué)特性。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述校準(zhǔn)可以在成像裝置14以外利用所確定的光學(xué)特性進(jìn)行，而且隨后可以把所校準(zhǔn)的圖象處理算法提供給相應(yīng)的成像裝置14。在又一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置14的處理電路40可以配置成利用(例如，內(nèi)部或外部)所確定的光學(xué)特性來(lái)在所述成像裝置14內(nèi)部實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。總而言之，任何適當(dāng)?shù)奶幚黼娐范伎梢耘渲贸僧a(chǎn)生相應(yīng)的成像裝置14用的一種或多種光學(xué)特性，而同一或其它處理電路可以利用所述一種或多種光學(xué)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)所述校準(zhǔn)。
參見圖10，圖中示出不同校準(zhǔn)方法的奇異值分解的圖形表示，包括這里描述的示范性輻射方面，與反射斑點(diǎn)(Macbeth和Macbeth DC)和單色儀的使用相比。
利用圖2和這里描述的示范性輻射校準(zhǔn)儀表12進(jìn)行的相對(duì)較高的和恒定的奇異值分解，類似于用單色儀達(dá)到的結(jié)果，并大大地超過用Macbeth和Macbeth DC反射斑點(diǎn)所達(dá)到的結(jié)果，其中所述各曲線不是常數(shù)并具有相對(duì)較快地減小的斜率。所述校準(zhǔn)方法的精確度取決于所述反射斑點(diǎn)或所述發(fā)光器件在光譜上如何彼此相關(guān)。較強(qiáng)相關(guān)的斑點(diǎn)或發(fā)光器件產(chǎn)生精確度較低的校準(zhǔn)。情況是這樣，因?yàn)樾?zhǔn)技術(shù)反轉(zhuǎn)圖像形成方程式，來(lái)計(jì)算所述攝像機(jī)的響應(yīng)度函數(shù)。當(dāng)反轉(zhuǎn)在光譜上相關(guān)的斑點(diǎn)或發(fā)光器件時(shí)，得出攝像機(jī)響應(yīng)度函數(shù)的噪音估計(jì)。斑點(diǎn)的反射率函數(shù)的奇異值或發(fā)光器件的光譜功率分布表示給定方法的精確度。大于0.01(小于此值可以看作是噪音)的奇異值越多，所述方法越精確(例如，見圖10)?；旧?，奇異值的數(shù)目表示斑點(diǎn)顏色的數(shù)目或?qū)λ眯?zhǔn)有所貢獻(xiàn)的發(fā)光器件的數(shù)目。
另外，關(guān)于圖11-13，圖中相對(duì)于利用單色儀實(shí)測(cè)的曲線，逐一地示出利用Macbeth反射斑點(diǎn)(圖11)、Macbeth DC反射斑點(diǎn)(圖12)和圖2的示范性輻射校準(zhǔn)儀表12(圖13)，確定可從Nikon(公司)獲得的D1數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的示范性相對(duì)響應(yīng)度。從圖11-13的比較中可以清楚看出，與使用反射斑點(diǎn)(例如，Macbeth和MacbethDC)相比，圖2給定的校準(zhǔn)儀表12所確定的相對(duì)響應(yīng)度的精確度較高。
表1把利用反射圖、圖2的校準(zhǔn)儀表12和單色儀的各種校準(zhǔn)程序進(jìn)行比較。對(duì)于給定的成像裝置14，圖2的校準(zhǔn)儀表12提供最短的校準(zhǔn)時(shí)間(亦即，略短于反射圖)，而且不要求像反射圖一樣的外部光源的均勻性，比單色儀短幾小時(shí)(亦即，在圖2的配置中，顏色可以是在空間上測(cè)量，而不是像單色儀一樣在時(shí)間上測(cè)量)。在所比較的裝置中，校準(zhǔn)儀表12具有最短的校準(zhǔn)時(shí)間，因?yàn)椴灰笸獠抗庠淳鶆?例如，示范性儀表12本身發(fā)射所需的光)。
表1

表2比較配置成實(shí)現(xiàn)上面描述的3種標(biāo)校準(zhǔn)方法的裝置的近似成本。
表2

表3比較3種方法和裝置(包括圖12的校準(zhǔn)儀表)的奇異值的數(shù)目。校準(zhǔn)儀表12的其它實(shí)施例，根據(jù)需要，可以包括或多或少的光的波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度。例如，上述儀表12的實(shí)施例包括20種類型的不同的光。在其他實(shí)施例中，在多個(gè)區(qū)域上，或按照其它適當(dāng)?shù)姆桨?，可以順序地使用任何適當(dāng)?shù)臄?shù)目的不同類型的光(波長(zhǎng)和/或強(qiáng)度)。
表3

反射圖因?yàn)樗鼈兙哂袑拵Ц叨认嚓P(guān)的斑點(diǎn)顏色，所以只貢獻(xiàn)大約4個(gè)可以用于校準(zhǔn)的測(cè)量值。這對(duì)于校準(zhǔn)包括攝像機(jī)的成像裝置14一般是不合適的。另一方面，單色儀產(chǎn)生超過50個(gè)校準(zhǔn)測(cè)量值，因?yàn)樗话闶褂谜瓗Ч庠?。因而，單色儀產(chǎn)生提高了精確度的校準(zhǔn)結(jié)果，但是校準(zhǔn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且成本相對(duì)高昂。圖2的示范性校準(zhǔn)儀表12具有相關(guān)聯(lián)的15-20個(gè)測(cè)量值，例如，對(duì)于典型成像裝置14(例如，數(shù)字?jǐn)z像機(jī))產(chǎn)生更適當(dāng)?shù)男?zhǔn)結(jié)果，但是它沒有單色儀的成本和校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)的問題，或像反射斑點(diǎn)那樣利用外部照明配合使用。
因此，本公開的至少某些方面為快速、精確和相對(duì)廉價(jià)地確定和校準(zhǔn)成像裝置14的響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)作好準(zhǔn)備，并且可以在至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中用來(lái)在生產(chǎn)線上校準(zhǔn)成像裝置。如上面討論的，由于傳感器和/或顏色濾光片制造上的波動(dòng)，同一型號(hào)的或利用同一部件類型的成像裝置14可以有不同的響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)函數(shù)。這里描述的校準(zhǔn)儀表12可以用來(lái)確定裝置14的光學(xué)特性，并在成像裝置14發(fā)運(yùn)至用戶或商人以前校準(zhǔn)裝置14。相對(duì)快速的和精確的校準(zhǔn)可以在總體上改善逐一地校準(zhǔn)的成像裝置14的彩色再現(xiàn)質(zhì)量。
在這里討論的校準(zhǔn)儀表12或方法也可以由專業(yè)或產(chǎn)銷(prosumer)攝影師用來(lái)校準(zhǔn)高端成像裝置14。相信這樣的校準(zhǔn)會(huì)在總體上改善由這樣校準(zhǔn)過的成像裝置14產(chǎn)生所得的圖像的彩色再現(xiàn)質(zhì)量。至少某些這樣的校準(zhǔn)方面可以把注意力集中在更專業(yè)的市場(chǎng)，因?yàn)槟承┬?zhǔn)方面采用來(lái)自成像裝置14的原始圖像數(shù)據(jù)，而且一般原始圖像數(shù)據(jù)是由為這些市場(chǎng)開發(fā)的成像裝置14提供的。
要尋求保護(hù)的不限于所公開的實(shí)施例，它們只是以舉例方式給出的，而代之以，它們只受后附權(quán)利要求書的范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置校準(zhǔn)方法包括發(fā)射用于校準(zhǔn)成像裝置(14)的光；提供所述光的發(fā)射特性；利用所述成像裝置(14)的圖像傳感器(46)檢測(cè)所述光；產(chǎn)生表示利用所述圖像傳感器(46)的檢測(cè)結(jié)果的傳感器數(shù)據(jù)；以及利用所述產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和所述發(fā)射特性確定用于校準(zhǔn)所述成像裝置(14)的所述成像裝置(14)的至少一種光學(xué)特性；并且其中所述至少一種光學(xué)特性對(duì)應(yīng)于用來(lái)檢測(cè)所述光的所述成像裝置(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種發(fā)射特性包括所述光的光譜功率分布。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中發(fā)射所述光的所述步驟包括利用多個(gè)發(fā)光器件同時(shí)發(fā)射不同的光；以及所述確定步驟包括利用所述同時(shí)發(fā)射的光確定包括響應(yīng)度和轉(zhuǎn)導(dǎo)的所述至少一種光學(xué)特性。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中所述確定步驟是在所述成像裝置(14)的外部進(jìn)行的并且還包括把所述至少一種光學(xué)特性傳送到所述成像裝置(14)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中所述確定步驟包括利用所述成像裝置(14)進(jìn)行確定。
6.一種成像裝置校準(zhǔn)儀表(12)包括光源(20)，它配置成發(fā)射具有多個(gè)不同光譜功率分布的光；光學(xué)接口(27)，它配置成利用所述成像裝置校準(zhǔn)儀表(12)向待校準(zhǔn)的成像裝置(14)提供所述光；以及處理電路(34)，它配置成自動(dòng)控制從所述光源(20)的所述光發(fā)射，以便能夠校準(zhǔn)所述成像裝置(14)。
7.如權(quán)利要求6所述的儀表，其中所述處理電路(34)配置成自動(dòng)控制所述發(fā)射而無(wú)需用戶干預(yù)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的儀表，其中所述處理電路(34)配置成自動(dòng)控制從所述光源(20)的所述光發(fā)射的定時(shí)。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的儀表，其中所述光學(xué)接口(27)包括多個(gè)區(qū)域28，所述多個(gè)區(qū)域28包括不同波長(zhǎng)的光。
10.如權(quán)利要求6、7、8或9所述的儀表，其中所述光學(xué)接口(27)包括多個(gè)區(qū)域28，所述多個(gè)區(qū)域28包括相同波長(zhǎng)而不同強(qiáng)度的光。
全文摘要
描述了成像裝置校準(zhǔn)方法、成像裝置校準(zhǔn)儀表、成像裝置。按照一個(gè)實(shí)施例，成像裝置校準(zhǔn)方法包括發(fā)射用于校準(zhǔn)成像裝置(14)的光；提供所述光的發(fā)射特性；利用成像裝置(14)的圖像傳感器(46)檢測(cè)所述光；產(chǎn)生表示利用圖像傳感器(46)的檢測(cè)結(jié)果的傳感器數(shù)據(jù)；以及利用所述產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和用于校準(zhǔn)成像裝置(14)的發(fā)射特性確定成像裝置(14)的至少一種光學(xué)特性，其中所述至少一種光學(xué)特性對(duì)應(yīng)于用來(lái)檢測(cè)所述光的成像裝置(14)。
文檔編號(hào)H04N1/60GK1943250SQ200580012002
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
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