JP4216474B2

JP4216474B2 - 発光ダイオードまたはその他のスペクトル光源を使用する画像処理装置カラー・キャリブレーションの方法

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Publication number: JP4216474B2
Application number: JP2000556331A
Authority: JP
Inventors: ボーウォレック，エドワード・ジェイ; ブース，ローレンス・エイ・ジュニア; コラム，カート; クーン，ウィリアム・ピイ
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: CN1210672C; DE19983327T1; CN1307710A; KR20010053063A; KR100437583B1; GB0031144D0; GB2353913A; JP2002519877A; GB2353913B; WO1999067738A1; TW436611B; US20060078198A1; US6205244B1; DE19983327C2; US7016533B1; US7382918B2; AU4435499A

Description

【０００１】
（発明の背景）
（１）発明の分野
本発明は一般に、画像処理装置の色の検証およびキャリブレーション、ならびに補正調整に関する。
【０００２】
（２）背景情報
色は基本的に、物体から反射された光の各種波長を受け取った後に人間視覚系が知覚するものである。この色認識は、人間の視覚系のスペクトル感度とも呼ばれる。知覚された色を数値で表すために、いろいろな方法が開発されており、そのうちの１つにＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｄｅ１’Ｅｃｌａｉｒｇｅ（ＣＩＥ）という国際機構によって開発されたＸＹＺ三刺激値がある。ＸＹＺ三刺激値は人間視覚系は赤、緑、青の３原色に対する受容体があり、知覚されたすべての色はこれら３原色を混ぜたものであるという理論に基づいている。
【０００３】
図１は、ＸＹＺ三刺激値に関して人間視覚系に対応するスペクトル感度を示している。理想的には、画像処理装置の応答チャネルが正確にＸＹＺ三刺激値を再現するものであれば、理論上は、その画像処理装置は視覚系で知覚された色を正確に再現することも可能である。しかし、このような画像処理装置の生産方法は複雑なので、ＸＹＺ三刺激値を正確に再現するのは実際的ではない。
【０００４】
図２は、画像処理装置の赤、緑、および青の応答例を示している。応答はできる限りＸＹＺ三刺激値と相関するように変換し、画像処理装置が人間視覚系によって知覚される色に正確に対応する出力を出すようにするのが望ましい。これは、画像処理装置上で実行されるカラー・キャリブレーションの機能である。
【０００５】
カラー・キャリブレーションの機能は、ＸＹＺ三刺激値にできる限り（つまり、最小二乗誤差）近いイメージ・センサーの応答をもたらすカラー・キャリブレーション行列（たとえば、３×３行列）を見つけることである。カラー・キャリブレーション３×３行列を決定する方法の例としては、２４色を表し、一般に色空間のさまざまな領域の色を示す、ニューヨーク州ニューウィンザーのＭａｃｂｅｔｈ／ＫｏｌｌｍｏｒｇｅｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売しているＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）ターゲットなどの公知のＸＹＺ三刺激値の複数の反射カラー・ターゲットをとる方法がある。画像処理装置によって生成される対応する赤、緑、および青（ＲＧＢ）値をとることにより、ターゲットのＸＹＺ三刺激値に近い値を表すキャリブレーション行列が見つかる。数学的には、この変換は以下のように表すことができる。
【０００６】
キャリブレーションする画像処理装置を使用して、対応するＲＧＢ値を生成する画像処理装置により２４色ターゲットを読み取る。カラー・ターゲットのそれぞれのＸＹＺ三刺激値は公知であることに留意されたい。測定されたＲＧＢ値は、測定データ行列（ＭＥＡＳ）にロードされるが、例は次のとおりである。
【数１】

【０００７】
ＲＧＢ値とＸＹＺ三刺激値との関係は、次の式で表すことができる。
【数２】

【０００８】
３×３カラー・キャリブレーション行列はさらに次の式で指定できる。
【数３】

【０００９】
ただし、Ｍ₁₁、．．．、Ｍ₃₃は、カラー・キャリブレーション行列のカラー・キャリブレーション係数である。
【００１０】
そこで、カラー・キャリブレーション係数は次の式で計算される。
【数４】

【００１１】
上記の式では、ＭＥＡＳ^TはＭＥＡＳ行列の転置を意味している。
【００１２】
（）^-1は逆行列を意味する。さらにＸｎ、Ｙｎ、Ｚｎは、それぞれのターゲットｎのＸＹＺ三刺激値である。
【００１３】
上記より、カラー・キャリブレーション係数を選択し、画像処理装置のＲＧＢ値をカラー・ターゲットのＸＹＺ三刺激値にマッピングするのにもっともよく当てはまるものに対応する最小化された最小二乗誤差を得る。この方法で得られた係数がなぜ最小二乗誤差を与えるかということは直ちには理解されないであろうが、さらなる考察はＢｏｘ、ＨｕｎｔｅｒおよびＨｕｎｔｅｒ著「ＳｔａｔｉｓｔｉｃｓｆｏｒＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｒｓ」（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９７８）の４９８ページから５０２ページに見ることができる。有意な精度桁数を最低でも３桁として係数値を計算し、格納することが望ましい。適切な輝度が得られる限り、係数の大きさは重要ではなく、係数間の比のみが重要であることに留意されたい。そこで、次の行列は、
【数５】

カラー・キャリブレーション精度に関して等価である。
【００１４】
この方法は基本的には正しい手法であるが、大量生産で実行するにはやっかいである。たとえば、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）に対する試験済み画像処理装置の応答を蓄積するには、複数のカラー・ターゲット、通常２４色が必要である。つまり、２４色のターゲットがキャリブレーションされる画像処理装置ごとに順次画像処理されるということである。この手法はかなり時間を要するため生産の流れが妨げられ、生産コスト上昇につながる。一般に、製造で生産される各画像処理装置はＲＧＢ応答の変動に対応する独自のカラー・キャリブレーション行列が設定されていると想定され、そのため、各画像処理装置は個別にキャリブレーションされることになる。さらに、ターゲットはキャリブレーション中に頻繁に変化するので、取り扱い時にターゲットが汚染される可能性があり、その結果、キャリブレーションが不正確になる。さらに、ターゲットは光に絶えず晒されていると色あせる場合があるため、使用しないときには特別に保管する必要があり、また頻繁に交換する必要もある。さらに、反射カラー・ターゲットの色は照明光とともに変化するため、色温度および強度を常時チェックする必要のあるＣＩＥＤ６５照明に対応する基準光源が用意される。さらに、カラー・ターゲットを使用する際に、適切なターゲット距離関係がキャリブレーション対象のイメージ・センサーに存在するように比較的広い生産領域を割り当てなければならない。したがって、必要なのは、反射カラー・ターゲット使用に関する困難のないカラー・キャリブレーション係数とカラー・キャリブレーション行列を生成する方法と装置である。
【００１５】
（発明の要約）
画像処理装置のカラー・キャリブレーションを行う方法と装置を開示する。画像処理装置は、複数の光源の照射を受ける。カラー・チャネル応答を画像処理装置から得て、カラー・キャリブレーション係数を決定する。
【００１６】
本発明の方法および装置の目的、特長、および利点は、以下の説明で明らかになるであろう。
【００１７】
（発明の詳細な説明）
本発明は、一組の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはその他の光源を使用してカラー・キャリブレーション行列を生成するために画像処理装置へ刺激を供給する。それによって、反射カラー・ターゲットを使用するうえでの欠点の多くを克服している。ＬＥＤの特性上の特徴の１つが、光出力安定性が非常に高いことであることを理解されたい。また、光源は放射光源を意味するものであると理解することは明白である。さらに、本発明はＣＭＯＳおよびＣＣＤデバイスの両方、ならびに他の画像処理装置で実施できることを理解されたい。さらに、例示的実施形態は赤、緑、および青（ＲＧＢ）応答に関して記述されるが、決してこれを制限と解釈すべきではないことを理解されたい。他の表色系も同様に適用できるが、他のものには、たとえば、シアン、マゼンタ、黄色（ＣＭＹ）の表色系と特にシアン、マゼンタ、黄色、緑（ＣＭＹＧ）の表色系がある。したがって、いろいろな表色系からの応答はカラー・チャネル応答と総称される。さらに、例示的実施形態は３×３行列に関して記述されるが、カラー・キャリブレーションの性質に応じて、他の行列、たとえば、３×ｎ行列やｍ×ｎ行列を使用することができ、ｍ、ｎは整数である。
【００１８】
図３は本発明の例示的実施形態の図である。キャリブレーション計測器１０は、開口部１６を持つチャンバ１２を備えており、キャリブレーションされる画像処理装置１８がチャンバ１２の内側にアクセスできるようにしている。チャンバ１２内には、画像処理装置１８用の刺激を供給する複数のＬＥＤまたはその他の光源１４が組み込まれている。ＬＥＤまたはその他の光源１４は、記載された例示的方法に従ってコンピュータ２０によって制御できる。コンピュータ２０はさらに、画像処理装置１８からＲＧＢ出力を受け取り、それらの出力値を使用して、カラー・キャリブレーション・プログラムを実行し、画像処理装置１８用の３×３カラー・キャリブレーション行列を生成する。生成された３×３カラー・キャリブレーション行列は、画像処理装置１８内の読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ・デバイスに格納することができ、その後、これを使用して、読み取られたＲＧＢ値を対応するＸＹＺ三刺激値にマッピングする。キャリブレーション計測器１０を使用して様々な画像処理装置をキャリブレーションすることによって、反射カラー・ターゲットは必要なくなった。特に、ＬＥＤまたはその他の光源１４を使用することにより、カラー・ターゲットの場合と同じキャリブレーションの結果が得られる。一般に、５個のＬＥＤを使用するが、カバーするカラー領域に応じて６個以上のＬＥＤまたは３個程度のＬＥＤを使用できる。５個のＬＥＤを使用する際に、４３０、４７０、５４５、５９０、および６６０ｎｍのピーク時放出波長を使用して、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）ターゲットに対応する反射カラー・ターゲットとともにキャリブレーションを使用して得る場合のような結果を与える刺激を得られる。しかし、他のピーク波長は実現されるべき所望の特定結果に応じて使用することができることを留意されたい。この場合、特定のピーク波長は市販されているＬＥＤの波長に合致するように選択されているが、カラー・キャリブレーション行列の色係数と強い相関関係を与える。次に示すのは、ダイオードの中心波長（単位：ｎｍ）とメーカーの社名の一覧である。
【００１９】
４３０ｎｍＣｒｅｅＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｄｕｒｈａｍ，Ｎ．Ｃ．
４５０ｎｍＮｉｃｈｉａＡｍｅｒｉｃａＣｏｒｐ．，Ｍｏｕｎｔｖｉｌｌｅ，ＰＡ
４７０ｎｍＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｒｐ．，ＳａｎｔａＣｌａｒａ，ＣＡ
４８１ｎｍＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ
５４４ｎｍＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
５６２ｎｍＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
５９０ｎｍＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
５９２ｎｍＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ
６１２ｎｍＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
６１５ｎｍＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ
６３７ｎｍＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ
６４４ｎｍＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ，ＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
６６０ｎｍＴｏｓｈｉｂａＡｍｅｒｉｃａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡ．
【００２０】
狭帯域（つまり、波長±５ｎｍ）のＬＥＤとは反対に広帯域（つまり、ピーク波長±５０ｎｍ）のバンド・スプレッドのＬＥＤを使用することでカラー・キャリブレーション行列の係数との相関関係が改善されることに留意されたい。
【００２１】
残りの数字については、３×３カラー・キャリブレーション行列を生成する各種の例示的方法を、５個のＬＥＤセットに関して説明するが、これは制限として解釈すべきではない。
【００２２】
図４は本発明の例示的実施形態の図である。この例では、３×３カラー・キャリブレーション行列を生成するカラー・キャリブレーションは、５個のＬＥＤによって生成されるＲＧＢ値に直接適用される。直接適用することにより、ＬＥＤの光が色空間の様々な領域内で色を定義するのに充分であるという仮定がある。したがって、実施形態では、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ^(R)ターゲットとの相関を求めることによってはキャリブレーションせず、キャリブレーション要件に応じて適切な色精度を与えるのに充分な場合がある。方法は次のとおりである。
【００２３】
ブロック４１はＬＥＤのＸＹＺ三刺激値を決定するステップを説明している。これは、分光光度計を使用して行うことができる。５個のＬＥＤを次のように表す。
【００２４】
Ｘ_D1、Ｙ_D1、Ｚ_D1は、ＬＥＤ＃１のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D2、Ｙ_D2、Ｚ_D2は、ＬＥＤ＃２のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D3、Ｙ_D3、Ｚ_D3は、ＬＥＤ＃３のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D4、Ｙ_D4、Ｚ_D4は、ＬＥＤ＃４のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D5、Ｙ_D5、Ｚ_D5は、ＬＥＤ＃５のＸＹＺ三刺激値である。
【００２５】
ブロック４２は、キャリブレーションする画像処理装置が５個のＬＥＤにより順次照らされ、ＲＧＢ応答が記録されることを示している。記録されるＲＧＢ応答を次のものとする。
【００２６】
Ｒ_D1、Ｇ_D1、Ｂ_D1はＬＥＤ＃１に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D2、Ｇ_D2、Ｂ_D2はＬＥＤ＃２に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D3、Ｇ_D3、Ｂ_D3はＬＥＤ＃３に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D4、Ｇ_D4、Ｂ_D4はＬＥＤ＃４に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D5、Ｇ_D5、Ｂ_D5はＬＥＤ＃５に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
【００２７】
ブロック４３は、記録済みのＲＧＢ応答が次のＭＥＡＳ行列にロードされることを示している。
【数６】

【００２８】
ブロック４４は、３×３行列のカラー・キャリブレーション係数（つまり、Ｍ₁₁、．．．、Ｍ₃₃）が次の式で決定されることを示している。
【数７】

【００２９】
図５は本発明の他の例示的実施形態を示す。この例は統計的相関付けを伴う。この例示的方法をわかりやすくするため、図６を使用する。図６は、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）の２４の反射カラー・ターゲットに対する試験済みの画像処理装置の複数の応答６１をまとめた表６０であり、これらは５個のＬＥＤ６５に対して応答する画像処理装置のＲＧＢ応答でプロットされる３×３行列６３のカラー・キャリブレーション係数によって定義されている。画像処理装置がキャリブレーションされると、蓄積されたデータを利用して、５個のＬＥＤの結果と３×３行列の係数との統計的相関を求める。図５は、この手順を詳しく説明したものである。ブロック５１は、キャリブレーション対象の画像処理装置を示しており、これはＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）に対応する２４色反射カラー・ターゲットに晒される。ただし、他のカラー・ターゲットも、ターゲットのＸＹＺ三刺激値が公知であれば、使用可能である。さらに、ターゲットの数は、所望の結果に応じて変更できる。ブロック５２は、３×３カラー・キャリブレーション行列が、２４色ターゲットの読み込まれたＲＧＢ値から作成されることを示している。この手順については、上の「背景情報」の項ですでに説明している。カラー・ターゲットを使用してカラー・キャリブレーションから得られる３×３行列を次の式で表す。
【数８】

【００３０】
ただし、Ｍ₁₁、．．．、Ｍ₃₃は、カラー・キャリブレーション行列のカラー・キャリブレーション係数である。
【００３１】
ブロック５３は、同じ画像処理装置が一連の５個のＬＥＤによる刺激を受け、５個のＬＥＤについてのＲＧＢ応答が記録されることを示す。試験対象の画像処理装置に対し、５個のＬＥＤの光を順次当て、全部で１５個の応答を記録する。使用する５個のＬＥＤをＬＥＤ＃１〜ＬＥＤ＃５として、Ｒ_D1はＬＥＤ＃１に対する画像処理装置の赤チャネル応答を表すとする。同様に、Ｇ_D1はＬＥＤ＃１に対する画像処理装置の緑チャネル応答を表すとし、以下同様に続ける。画像処理装置の応答は次のように表すことができる。
【００３２】
Ｒ_D1、Ｇ_D1、Ｂ_D1はＬＥＤ＃１に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D2、Ｇ_D2、Ｂ_D2はＬＥＤ＃２に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D3、Ｇ_D3、Ｂ_D3はＬＥＤ＃３に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D4、Ｇ_D4、Ｂ_D4はＬＥＤ＃４に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D5、Ｇ_D5、Ｂ_D5はＬＥＤ＃５に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
【００３３】
ブロック５４は、所望の数の画像処理装置のキャリブレーションが済むまでブロック５１〜５３を繰り返すことを示している。結合した蓄積データから、図６に示されているような表を構築できる。ブロック５５ないし５６は、充分なデータが蓄積された後、多項式回帰を使用してカラー・ターゲットの結果とＬＥＤの結果との相関を求めるステップを示している。多項式回帰は、連立方程式を使用して測定された変数応答の相関を近似できるという理論に基づいている。多項式回帰は、線形代数ではよく知られているが、画像処理装置とのからみでの多項式回帰法の考察については、ＨｅｎｒｙＲ．Ｋａｎｇ著「ＣｏｌｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｍａｇｉｎｇＤｅｖｉｃｅｓ」（ＳＰＩＥＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒｅｓｓ）の５５ページ〜６２ページに見ることができる。要約すると、複数の画像処理装置から得られるデータを利用し、統計回帰を用いて、ＬＥＤに対する画像処理装置の応答と、カラー・ターゲットを使用して同じ画像処理装置から得られる３×３行列の係数との相関を求めるという方法である。正味の結果は、次の形式の式である。
Ｍ₁₁＝Ｐ₀＋Ｐ₁ ^*Ｒ_D1＋Ｐ₂ ^*Ｇ_D1＋Ｐ₃ ^*Ｂ_D1＋Ｐ₄ ^*Ｒ_D2＋Ｐ₅ ^*Ｇ_D2＋Ｐ₆ ^*Ｂ_D2＋Ｐ₇ ^*Ｒ_D3＋Ｐ₈ ^*Ｇ_D3＋Ｐ₉ ^*Ｂ_D3＋Ｐ₁₀ ^*Ｒ_D4＋Ｐ₁₁ ^*Ｇ_D4＋Ｐ₁₂ ^*Ｂ_D4＋Ｐ₁₃ ^*Ｒ_D5＋Ｐ₁₄ ^*Ｇ_D5＋Ｐ₁₅ ^*Ｂ_D5
【００３４】
ただし、値Ｐ₀、．．．、Ｐ₁₅は、統計的に求められた相関係数を表す。相関係数は、良く知られている統計手法を使用したり、あるいはＳＡＳＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｉｎｃ．，Ｃａｒｙ，ＮＣ．から市販されているＪＭＰなどの統計解析プログラムを使用して、求めることができる。いかなる場合も、ブロック５７〜５８で表されるカラー・キャリブレーション行列の色係数（つまり、Ｍ₁₁、Ｍ₁₂、．．．、Ｍ₃₃）ごとに異なる組の相関係数を求める必要がある。ブロック５９は、３×３行列の係数と５個のＬＥＤに対する画像処理装置の応答との相関を求める一組の式が得られた後、カラー・ターゲットは必要なくなり、その後の画像処理装置のカラー・キャリブレーションにその一組の式を使用するということを示している。この方法の利点は、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）を継続的に使用せずに「黄金の標準（ｇｏｌｄｅｎｓｔａｎｄａｒｄ）」との間接的比較によりカラー・キャリブレーション係数を決定するという点にある。
【００３５】
図７は本発明の他の実施形態の図である。この例では、同時に点灯するＬＥＤを組み合わせてＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）の色のシミュレーションを行う必要がある。つまり、ＬＥＤの光を基準として使用することによって、いくつかの重み付き係数の組に応じて同時に電力が与えられるＬＥＤ光を組み合わせることにより、標準ＣＩＥＤ６５照明のもとでのＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅ（登録商標）ターゲットと同じ色特性が得られる。シミュレートされた色は、画像処理装置に一度に１つずつ送られ、関連するＲＧＢ応答が記録される。その後、カラー・ターゲットを使用したときに実行したのと同様な方法でカラー・キャリブレーションを実行する。このカラー・キャリブレーション手順については、上の「背景情報」の項で説明している。図７は、この例示的方法の詳細を説明する図である。ブロック７１は、ＬＥＤのＸＹＺ三刺激値を決定するステップを説明している。これは、分光光度計を使用して行うことができる。５個のＬＥＤを次のように表す。
【００３６】
Ｘ_D1、Ｙ_D1、Ｚ_D1は、ＬＥＤ＃１のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D2、Ｙ_D2、Ｚ_D2は、ＬＥＤ＃２のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D3、Ｙ_D3、Ｚ_D3は、ＬＥＤ＃３のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D4、Ｙ_D4、Ｚ_D4は、ＬＥＤ＃４のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_D5、Ｙ_D5、Ｚ_D5は、ＬＥＤ＃５のＸＹＺ三刺激値である。
【００３７】
ブロック７２は、次のように表されるシミュレートするＭａｃｂｅｔｈカラーのＸＹＺ三刺激値を決定するステップを説明している。
Ｘ_Mac1、Ｙ_Mac1、Ｚ_Mac1は、Ｍａｃｂｅｔｈカラー＃１のＸＹＺ三刺激値である。
Ｘ_Mac2、Ｙ_Mac2、Ｚ_Mac2は、Ｍａｃｂｅｔｈカラー＃２のＸＹＺ三刺激値である。
：
：
Ｘ_Mac24、Ｙ_Mac24、Ｚ_Mac24−Ｍａｃｂｅｔｈカラー＃２４のＸＹＺ三刺激値である。
【００３８】
ブロック７３は、Ｍａｃｂｅｔｈカラーのシミュレーションが行えるように、ＬＥＤに適用される一組の重み付き係数を決定するステップを説明している。この関係は次のように表すことができる。
【数９】

【００３９】
ただし、（ｆ１，１、．．．、ｆ１，５）は一組の重み付き係数である。上記の関係は次のように書き直すことができる。
【数１０】

【００４０】
各Ｍａｃｂｅｔｈカラーごとに同様の式を書くことができる。
【数１１】

【００４１】
上記の式で、重み付き係数ｆの第１の添え字は照合するＭａｃｂｅｔｈカラーを指している（つまり、１〜２４）。第２の添え字は、重み付き係数と関連するＬＥＤを指している（つまり、１〜５）。
【００４２】
上の関係式は、シミュレーションに必要な一組の重み付き係数を決定するために次のように書き換えられる。
【数１２】

【００４３】
ただし、［Ｍ_LED］^Tは［Ｍ_LED］の転置行列である。選択された５個のＬＥＤにはＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）の色すべてを記述できる基準がなければならない。しかし、この条件が正確に満たされていない場合、Ｍａｃｂｅｔｈカラーに近い代替の合成可能な色を使用することができる。それとは別に、必要な色空間をよりよく含むため異なる光源を選択することもできる。この場合、５個のＬＥＤのピーク波長はそれぞれ４３０、４７０、５４５、５９０、および６６０ｎｍである。
【００４４】
ブロック７４は、上からの得られた一連の重み付き係数を格納することを示している。ブロック７５は、シミュレートするＭａｃｂｅｔｈカラーのそれぞれについて一組の重み付き係数を見つけるためにブロック７１〜７４を繰り返すことを説明している。ブロック７６〜７８は、各Ｍａｃｂｅｔｈカラーに対応する２４組の重み付き係数を格納した後、重み付き係数で示される比率にある駆動電力により５個のＬＥＤを同時に点灯することを示している。試験されている画像処理装置により色のイメージが取り込まれ、ＲＧＢ応答が記録される。全体で、２４個のイメージが取り込まれ、ＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）の２４色に対するシステム応答全体が累計される。ブロック７９は、３×３カラー・キャリブレーション行列を生成するためにこれらの応答を「背景情報」の項で説明したカラー・キャリブレーション手順で使用することを示している。
【００４５】
この方法の利点は、等価のＭａｃｂｅｔｈカラーが直接合成されるため、分光光度計で直接測定し、色表現（ｃｏｌｏｒｒｅｎｄｉｔｉｏｎ）の精度を決定できるというものである。これは、キャリブレーション計測器自体がキャリブレーションされていることを確認する便利な方法である（つまり、キャリブレーション・トレーサビリティの方法を提供する）。
【００４６】
図８は本発明の他の実施形態の図である。この例示的方法では、ＭａｃｂｅｔｈカラーをＬＥＤで合成するのではなく、ＬＥＤの刺激に対するシステム応答を認識するという方法を採用して、標準Ｍａｃｂｅｔｈカラーに対してはどのようなシステム応答かを決定し、予測する。次いで、これらの予測を使用して、カラー・キャリブレーションで必要な応答データを提供し、３×３カラー・キャリブレーション行列を生成する。この方法は、システム応答の線形性を想定しており、またＭａｃｂｅｔｈＣｏｌｏｒｃｈｅｃｋｅｒ（登録商標）のすべての色を記述できる基準がＬＥＤにあるという仮定に基づいている。この仮定が正確に満たされていない場合は、代替色を使用する。
【００４７】
ブロック８１は、ゼロ入力に対する試験された画像処理装置のＲＧＢ応答の切片（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）を決定するステップを示している。このステップは、キャリブレーションされる画像処理装置のオフセットを決定するために実行する。結果に対しより正確な直線補間を行うことを目的としている。たとえば、オフセットが正である画像処理装置の場合、オフセットの補正は本質的に、暗色フレーム・サブトラクション（つまり、暗状態に対する画像処理装置の応答に対応するオフセット）と等価とすることができる。
【００４８】
これらのオフセットをＲ₀、Ｇ₀、Ｂ₀と呼ぶ。たとえば、
【数１３】

【００４９】
ブロック８２は、５個のＬＥＤをそれぞれによって画像処理装置を照明し、画像処理装置の応答をＬＥＤごとに記録するステップを説明している。ＬＥＤに対する画像処理装置の応答を次のように表す。
【００５０】
Ｒ_D1、Ｇ_D1、Ｂ_D1はＬＥＤ＃１に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D2、Ｇ_D2、Ｂ_D2はＬＥＤ＃２に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D３_、Ｇ_D3、Ｂ_D3はＬＥＤ＃３に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D4、Ｇ_D4、Ｂ_D4はＬＥＤ＃４に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
Ｒ_D5、Ｇ_D5、Ｂ_D5はＬＥＤ＃５に対する画像処理装置のＲＧＢ応答である。
【００５１】
ブロック８３は、５個のＬＥＤに対する上記の画像処理装置の応答を格納することを説明している。
【００５２】
ブロック８４は、２４色のＭａｃｂｅｔｈカラーのそれぞれと関連する一組の重み付き係数を計算するステップを示している。この一組の重み付き係数を決定する手順については、図７に関して説明した。
【００５３】
ブロック８５は、等価のＭａｃｂｅｔｈ色応答を決定するために５個のＬＥＤに対する画像処理装置のＲＧＢ応答に、計算して求めた一組の重み付き係数を適用することを示している。
【００５４】
例えば
【数１４】

【００５５】
ブロック８６は、上の「背景情報」の項で説明したようにＭＥＡＳテーブルにロードされた上記からの計算で求めた等価の応答の使用と、３×３カラー・キャリブレーション行列を求めるために実行するカラー・キャリブレーション手順を示している。
【００５６】
この方法では、５個のフレーム（つまり、ＬＥＤごとに１つのフレーム）を取り込むことのみを必要とするが、２４色反射カラー・ターゲットを使用してキャリブレーションを実行したかのようにカラー・キャリブレーション行列を決定しができる。
【００５７】
しかし、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の広範な精神と範囲を逸脱することなくさまざまな修正および変更を加えられることは明白であろう。したがって、本明細書と図面は、制限のためではなく、例示するためのものと見なすべきである。したがって、本発明の範囲は付属の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＸＹＺ三刺激値に関して人間の目に対応するスペクトル感度の図である。
【図２】画像処理装置の赤、青、および緑（ＲＧＢ）の応答例を示す図である。
【図３】キャリブレーション計測器を説明する本発明の例示的実施形態の図である。
【図４】本発明の例示的実施形態の図である。
【図５】統計的相関を使用する本発明の例示的実施形態の図である。
【図６】画像処理装置の応答の相関を求めるために使用される例示的な表である。
【図７】いくつかの組の重み付き係数を使用する本発明の例示的実施形態の図である。
【図８】いくつかの組の重み付き係数を使用する本発明の他の例示的実施形態の図である。

Claims

異なるスペクトル放射特性と既知の色値を有する複数の異なる光放射源からの光を放射するステップと、
一組の色チャンネル応答を発生させるために光で画像処理装置を照射するステップと、
一組のチャンネル応答と前記既知の色値から画像処理装置用のカラー・キャリブレーション係数を決定するステップと、
から構成されることを特徴とする画像処理装置のカラー・キャシブレーションを行う方法。