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TWI766162B - 數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置 - Google Patents

數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置 Download PDF

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TWI766162B
TWI766162B TW108118141A TW108118141A TWI766162B TW I766162 B TWI766162 B TW I766162B TW 108118141 A TW108118141 A TW 108118141A TW 108118141 A TW108118141 A TW 108118141A TW I766162 B TWI766162 B TW I766162B
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楊宗勳
孫慶成
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易學科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置，其中方法包括：提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕；提供一波長可調單波長標準光譜光源；進行標準取像；產生取像色度校正參數；完成數位取像裝置校正；輸入標準灰階訊號；進行校正前螢幕取像；產生螢幕色度校正參數；以及完成螢幕校正。又其中標準呈像螢幕裝置，其內建有一色彩特性組態文件記錄有上述方法產生之系統校正參數。又其中標準數位取像裝置，其內含有上述方法產生之取像色度校正參數。藉由本發明之實施，可以快速有效的完成從數位取像裝置及螢幕之全流程色差校正。

Description

數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置
本發明為一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置，特別係用於牙齒修復過程中對牙齒取像及呈像之數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置。
口腔包括牙齒、嘴唇、舌頭等部位，是人體消化食物的第一站；口腔中主要器官有牙齒、舌頭、黏膜與唾腺等，其中牙齒露出口腔部分為牙冠，而牙根則是未露出的部分。牙齒由內而外可分為三部分：琺瑯質；象牙質；及牙髓。
當牙醫師發現牙齒受損必須進行更換治療時，此時就必須使用義齒也就是假牙，對受損的牙齒進行更換；有關假牙的製作，必須先由牙醫師進行建模及對色，然後交給牙技所進行包括了：1.基底製作 → 2.數位掃描 → 3.數位設計 → 4.設計完成→ 5.數位精密加工→ 6.氧化鋯後處裡 → 7.高溫燒結 → 8.內冠調整 → 9.上鍵結劑 → 10.牙冠堆瓷→ 11.瓷爐燒結→ 12.型態調整 ...等假牙製作流程。
製造假牙時，因為假牙的顏色，關係到與其他牙齒顏色的一致性或協調性，對口腔整體的美感有著非常關鍵的影響，因此如何在假牙製作過程中，使牙醫師與牙技所間，對假牙顏色有一致性的資訊，將有賴於牙醫師使用的取像裝置及螢幕；然而若使用未經過色差校正的取像裝置及螢幕，將會因為設備的誤差，使得牙齒顏色資訊更為不一致。
本發明為一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法及其裝置，其主要係要解決牙齒修復過程中，從數位取像裝置至螢幕之全流程色差校正及完成數位取像裝置之色差校正的問題發生。
本發明提供一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法，其包括：提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕；提供一波長可調單波長標準光譜光源，其係依一時序分時提供各單波長之一單波長標準光源；進行標準取像，其係以待校正數位取像裝置，依時序對單波長標準光源進行取像，以產生每一單波長畫面各畫素取像灰階值後又計算對應出每一單波長畫面取像色度值；產生取像色度校正參數，其係將每一單波長畫面取像色度值與對應單波長之標準光譜進行差值統計運算，以產生每一單波長取像色度校正參數；完成數位取像裝置校正，其係以每一單波長取像色度校正參數對待校正數位取像裝置進行校正，以產生一標準數位取像裝置；輸入標準灰階訊號，其係將一R(0-255) /G(0-255) /B(0-255) 標準灰階訊號輸入待校正顯示螢幕，以產生一校正前顯示幕；進行校正前螢幕取像，其係以標準數位取像裝置對校正前顯示幕進行取像，以產生一校正前螢幕灰階值後，又計算對應出一校正前螢幕色度值；產生螢幕色度校正參數，其係將標準灰階訊號進行色度轉換後與校正前螢幕色度值進行計算，以產生一螢幕色度校正參數；以及完成螢幕校正，其係將取像色度校正參數及螢幕色度校正參數合成為系統校正參數，並寫入待校正顯示螢幕之色彩特性組態文件。
本發明又提供一種數位取像裝置之色差校正方法，其包括：提供一待校正數位取像裝置；提供一波長可調單波長標準光譜，其係依一時序分時提供各單波長之一單波長標準光源；進行標準取像，其係以待校正數位取像裝置，依時序對單波長標準光源進行取像，以產生每一單波長畫面各畫素取像灰階值後又計算對應出每一單波長畫面取像色度值；產生取像色度校正參數，其係將每一單波長畫面取像色度值與對應單波長之標準光源之標準光譜進行差值統計運算，以產生每一單波長取像色度校正參數；以及完成數位取像裝置校正，其係以每一單波長取像色度校正參數對待校正數位取像裝置進行校正，以產生一標準數位取像裝置。
本發明又提供一種標準呈像螢幕裝置，其內建有一色彩特性組態文件，又該色彩特性組態文件記錄有依照上述數位取像裝置及螢幕之色差校正方法所述之系統校正參數。
本發明又提供一種標準數位取像裝置，其為一待校正數位取像裝置，結合有一運算模組，且運算模組紀錄有上述之每一單波長取像色度校正參數，運算模組係執行：將每一取像畫面，依照每一單波長取像色度校正參數，進行動態影像校正。
藉由本發明之實施，至少可以達成下列之進步功效： 一、   可以有效的完成從數位取像裝置至螢幕之全流程色差校正。 二、   可以有效的完成數位取像裝置之色差校正。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易的理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
如圖1所示，本實施例為一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法S100，其包括：提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕S10；提供一波長可調單波長標準光譜S20；進行標準取像S30；產生取像色度校正參數S40；完成數位取像裝置校正S50；輸入標準灰階訊號S60；進行校正前螢幕取像S70；產生螢幕色度校正參數S80；以及完成螢幕校正S90。
如圖2所示，上述之數位取像裝置及螢幕之色差校正方法S100，其中包含有一數位取像裝置之色差校正方法S200，其包括：提供一待校正數位取像裝置S12；提供一波長可調單波長標準光譜S20；進行標準取像S30；產生取像色度校正參數S40；以及完成數位取像裝置校正S50。
提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕S10，其係提供需要被校正的待校正數位取像裝置111及待校正顯示螢幕115，然後藉由校正程序的完成，以達後續使用，使數位取像裝置能取得標準影像資訊，又顯示螢幕能完成標準性的呈像。所述之待校正數位取像裝置111可以為一相機或一攝影機。
當針對實施數位取像裝置之色差校正方法S200時，此時的提供一待校正數位取像裝置S12，只需提供一待校正數位取像裝置111。
如圖3所示，提供一波長可調單波長標準光譜S20，其係依一時序分時提供各單波長之一單波長標準光源20，以作為校正時之標準；單波長標準光源 20之波長(λn )範圍可以為380 nm至780 nm間之整數值，且每一單波長 (λn )具有一組標準灰階值(WR,Ln /WG,Ln /WB,Ln )； 其中W表示為灰階；R 為紅色,G 為綠色,B 為藍色；Ln 表示波長，可以例如為380至780之波長整數值代號。
如圖4A及圖4B所示，上述之單波長標準光源20，係可以由一光源210，以控制器220在分時輸出之控制情況下，直接分時提供，或者由一光源210，例如LED燈、一氙氣燈、一高壓放電燈、一鹵素燈、一鎢絲燈、或一螢光燈結合一波長選擇器230，例如光柵或稜鏡所提供。
進行標準取像S30，其係以上述待校正數位取像裝置111，依照上述之時序，對單波長標準光源20進行取像，此時將會產生對應於每一單波長標準光源20之每一單波長畫面各畫素取像灰階值(PR,Ln (x,y) /PG,Ln (x,y) /PB,Ln (x,y) ；其中P(Pixel)為畫素；R 為紅色、G 為綠色、B 為藍色；Ln 表示波長，可以例如為380至780之波長整數值代號；(x,y) 表示相機取像畫素座標)，然後，為了方便後續計算，因此又將每一單波長畫面各畫素取像灰階值(PR,Ln (x,y) /PG,Ln (x,y) /PB,Ln (x,y) )經過色度轉換計算，並對應出每一單波長畫面各畫素取像色度值(CLn (x,y) )；其中C表示為色度值；Ln 表示波長，可以例如為380至780之波長整數值代號；(x,y) 表示相機取像畫素座標。
在實際操作中，待校正數位取像裝置111進行ㄧ次取像時將產生一個畫面(frame)112，又一個畫面112是由多個畫素(pixel)113所組成，例如1024*768個畫素，又每一個畫素可以由三個次畫素(sub-pixel)114所組成，例如R/G/B三個次畫素；所以上述的每一單波長畫面各畫素取像灰階值( PR,Ln (x,y) /PG,Ln (x,y) /PB,Ln (x,y) )，係指每一單波長產生之畫面中，單一畫素之取像灰階值，又以畫面為1024*768個畫素為例，就可以產生1024*768個取像灰階值。
產生取像色度校正參數S40，其係將取像後之每一單波長畫面取像色度值(CLn (x,y) )與對應的單波長之標準光譜進行差值統計運算，以產生每一單波長取像色度校正參數。
具體而言，產生取像色度校正參數S40，其係將取像後之每一單波長畫面各畫素取像色度值(CLn (x,y) )與對應單波長之單波長標準光源20之標準色度值(SR,Ln (x,y) /SG,Ln (x,y) /SB,Ln (x,y) ) 進行差值統計運算，並產生每一單波長總色差值作為每一單波長取像色度校正參數；其中S表示為標準色度值；Ln 表示波長，可以例如為380至780之波長整數值代號；(x,y) 表示相機取像畫素座標。
更具體而言，上述之完成數位取像裝置校正S50步驟，係將每次取像之一實際取像光譜與其對應之每一單波長總色差值，將兩者進行線性疊加，如此就可以動態的完成數位取像裝置校正S50。
如圖5A所示，在一般情況下，待校正數位取像裝置111之校正係將該些取像色度值(CLn (x,y) )及單波長標準光源20之標準色度值(SR,Ln (x,y) /SG,Ln (x,y) /SB,Ln (x,y) )藉由一運算模組50，例如一電腦/電子計算機510進行計算，以產生取像色度校正參數S40，又使用取像色度校正參數進行校正之運算也是在一電腦510中完成；也就是說，取像色度校正參數之產生及後續校正並非在相機內完成。
如圖5B所示，在另一情況下，上述之運算模組50可以例如為一嵌入式系統520，內建於待校正數位取像裝置111內，此時可在待校正數位取像裝置111內，藉由嵌入式系統520產生取像色度校正參數S40及後續動態的對待校正數位取像裝置111完成即時的色差校正。
在完成上述之數位取像裝置之色差校正方法S200步驟後，接下來將進行待校正顯示螢幕115之校正。
如圖6所示，輸入標準灰階訊號S60，其係將一具有R(0-255) /G(0-255) /B(0-255) 標準灰階訊號610輸入待校正顯示螢幕115，此時在待校正顯示螢幕115上所產生的呈像，將為一校正前顯示幕116。
進行校正前螢幕取像S70，其係以校正過的標準數位取像裝置G111對校正前顯示幕116進行取像，以產生一校正前螢幕灰階值(USR(x,y) / USG(x,y) / USB(x,y) ) ；其中US表示校正前螢幕灰階；R 為紅色、G 為綠色、B 為藍色；(x,y) 表示螢幕畫素座標；USR(x,y) / USG(x,y) / USB(x,y) 分別介於0-255，然後又將校正前螢幕灰階值(USR (x,y) / USG (x,y) / USB (x,y) )，經過色度轉換計算以對應出一校正前螢幕色度值。
產生螢幕色度校正參數S80，其係將標準灰階訊號，也就是輸入待校正顯示螢幕115之具有R(0-255) /G(0-255) /B(0-255) 標準灰階訊號610進行色度轉換，然後再與標準數位取像裝置G111所產生之校正前螢幕色度值進行計算，如此就可以產生一螢幕色度校正參數810。
完成螢幕校正S90，其係將取像色度校正參數410及螢幕色度校正參數810合成為系統校正參數910，並寫入顯示螢幕之色彩特性組態文件115a，例如是一ICC Profile。
一種標準數位取像裝置G111，其為一待校正數位取像裝置111內設有一運算模組50，且運算模組50紀錄有上述之每一單波長取像色度校正參數；運算模組可執行，將待校正數位取像裝置111之每一即時取像畫面，依照每一單波長取像色度校正參數，進行動態影像校正，藉此以完成上述數位取像裝置之色差校正方法S200者。
一種標準呈像螢幕裝置300，其內建有一色彩特性組態文件，又上述之色彩特性組態文件，記錄有依照上述數位取像裝置及螢幕之色差校正方法 S100所產生之系統校正參數910。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本創作之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
S100:數位取像裝置及螢幕之色差校正方法 S11:提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕 S20:提供一波長可調單波長標準光譜 S30:進行標準取像 S40:產生取像色度校正參數 S50:完成數位取像裝置校正 S60:輸入標準灰階訊號 S70:進行校正前螢幕取像 S80:產生螢幕色度校正參數 S90:完成螢幕校正 S200:數位取像裝置之色差校正方法 S12:提供一待校正數位取像裝置 G111:標準數位取像裝置 111:待校正數位取像裝置 112:畫面 113:畫素 114:次畫素 115:待校正顯示螢幕 115a:色彩特性組態文件 116:校正前顯示幕 20:單波長標準光源 210:光源 220:控制器 230:波長選擇器 300:標準呈像螢幕裝置 410:取像色度校正參數 50:運算模組 510:電腦 520:嵌入式系統 610:R(0-255)/G(0-255)/B(0-255)標準灰階訊號 810:螢幕色度校正參數 910:系統校正參數
[圖1]為本發明之一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法流程圖實施例； [圖2]為本發明之一種數位取像裝置之色差校正方法流程圖實施例； [圖3]為本發明之一種波長可調單波長標準光譜及其分時提供之單波長標準光源之光形實施例圖； [圖4A]為本發明之一種光源結合控制器形成單波長標準光源之實施例圖； [圖4B]為本發明之一種光源結合波長選擇器形成單波長標準光源之實施例圖； [圖5A]為本發明之一種待校正數位取像裝置結合電腦之實施例圖； [圖5B]為本發明之一種待校正數位取像裝置結合嵌入式系統之實施例圖； [圖6]為本發明之一種進行待校正顯示螢幕校正之系統架構實施例圖； [圖7A]為本發明之一種標準數位取像裝置架構實施例圖一； [圖7B]為本發明之一種標準數位取像裝置架構實施例圖二；以及 [圖8]為本發明之一種標準呈像螢幕裝置架構實施例圖。
S100:數位取像裝置及螢幕之色差校正方法
S11:提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕
S20:提供一波長可調單波長標準光譜光源
S30:進行標準取像
S40:產生取像色度校正參數
S50:完成數位取像裝置校正
S60:輸入標準灰階訊號
S70:進行校正前螢幕取像
S80:產生螢幕色度校正參數
S90:完成螢幕校正

Claims (15)

  1. 一種數位取像裝置及螢幕之色差校正方法，其包括： 提供一待校正數位取像裝置及一待校正顯示螢幕； 提供一波長可調單波長標準光譜光源，其係依一時序分時提供一標準光譜之各單一波長之一單波長標準光源； 進行標準取像，其係以該待校正數位取像裝置，依該時序對該單波長標準光源進行取像，以產生每一單波長畫面各畫素取像灰階值後又計算對應出每一單波長畫面取像色度值； 產生取像色度校正參數，其係將該每一單波長畫面取像色度值與對應該單波長之標準光譜進行差值統計運算，以產生每一單波長取像色度校正參數； 完成數位取像裝置校正，其係以該每一單波長取像色度校正參數對該待校正數位取像裝置進行校正，以產生一標準數位取像裝置； 輸入標準灰階訊號，其係將一R(0-255) /G(0-255) /B(0-255) 標準灰階訊號輸入該待校正顯示螢幕，以產生一校正前顯示幕； 進行校正前螢幕取像，其係以該標準數位取像裝置對該校正前顯示幕進行取像，以產生一校正前螢幕灰階值後，又計算對應出一校正前螢幕色度值； 產生螢幕色度校正參數，其係將該標準灰階訊號進行色度轉換後與該校正前螢幕色度值進行計算，以產生一螢幕色度校正參數；以及 完成螢幕校正，其係將該取像色度校正參數及該螢幕色度校正參數合成為系統校正參數，並寫入該待校正顯示螢幕之色彩特性組態文件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之色差校正方法，其中該單波長標準光源，係由一光源在分時輸出之控制請況下直接分時提供，或者由一LED燈、一氙氣燈、一高壓放電燈、一鹵素燈、一鎢絲燈、或一螢光燈結合一可波長選擇光柵或稜鏡所提供。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之色差校正方法，其中該單波長標準光源之波長範圍為380 nm至780 nm間之整數值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之色差校正方法，其中該數位取像裝置為一相機或一攝影機。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之色差校正方法，其中該每一單波長取像色度校正參數，係將該每一單波長畫面取像色度值與對應該單波長之該單波長標準光源之標準色度值進行差值統計運算，並產生每一單波長總色差值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之色差校正方法，其中該完成數位取像裝置校正步驟，係將每一實際取像光譜與對應之該每一單波長總色差值，兩者進行線性疊加。
  7. 一種數位取像裝置之色差校正方法，其包括： 提供一待校正數位取像裝置； 提供一波長可調單波長標準光譜光源，其係依一時序分時提供一標準光譜之各單一波長之一單波長標準光源； 進行標準取像，其係以該待校正數位取像裝置，依該時序對該單波長標準光源進行取像，以產生每一單波長畫面各畫素取像灰階值後又計算對應出每一單波長畫面取像色度值； 產生取像色度校正參數，其係將該每一單波長畫面取像色度值與對應該單波長之標準光譜進行差值統計運算，以產生每一單波長取像色度校正參數；以及 完成數位取像裝置校正，其係以該每一單波長取像色度校正參數對該待校正數位取像裝置進行校正，以產生一標準數位取像裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之色差校正方法，其中該單波長標準光源，係由一光源在分時輸出之控制請況下直接分時提供，或者由一LED燈、一氙氣燈、一高壓放電燈、一鹵素燈、一鎢絲燈、或一螢光燈結合一可波長選擇光柵或稜鏡所提供。。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之色差校正方法，其中該單波長標準光源之波長範圍為380 nm至780 nm間之整數值。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之色差校正方法，其中該數位取像裝置為一相機或一攝影機。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之色差校正方法，其中該每一單波長取像色度校正參數，係將該每一單波長畫面取像色度值與對應該單波長之該單波長標準光源之標準色度值進行差值統計運算，並產生每一單波長總色差值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之色差校正方法，其中該完成數位取像裝置校正步驟，係將每一實際取像之光譜與對應之該每一單波長總色差值，兩者進行線性疊加。
  13. 一種標準呈像螢幕裝置，其內建有一色彩特性組態文件，又該色彩特性組態文件記錄有依照權利要求1項所述之該系統校正參數。
  14. 一種標準數位取像裝置，其為一待校正數位取像裝置結合有一運算模組，且該運算模組紀錄有如權利要求第1或7項所述之該每一單波長取像色度校正參數，該運算模組係執行：將每一取像畫面，依照該每一單波長取像色度校正參數，進行動態影像校正。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之標準數位取像裝置，其中該運算模組為一嵌入式系統，內建於該待校正數位取像裝置內。
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