由光譜儀輔助的特殊設計的圖案閉環校準的高精度成像色度計的制作方法
【技術領域】
[0001] 所述實施例整體涉及比色法，并且更具體地涉及校準低成本色度計。
【背景技術】
[0002] 顏色測量儀器落入兩個范疇：寬帶（或寬頻帶）和窄帶。寬帶測量儀器報告通過 對經由寬帶濾光器的輸入光進行光學處理所得到的最多至三個顏色信號。光度計是最簡單 的實例，僅提供對刺激物的亮度的測量。它們主要的用途是確定顯示器的非線性校準功能。 密度計是測量通過紅色、綠色和藍色濾光器濾光后的光的光學密度的寬帶儀器的實例。色 度計是直接報告三色（XYZ)值及其導數諸如CIELAB的寬帶儀器的另一實例。色度計有時 也稱為成像光度計，該成像光度計為像相機一樣運轉的成像設備。成像色度計可為時序型 或拜耳濾光器型。報告明顯大于三個維度的光譜數據的儀器落入窄帶范疇。
[0003] 分光光度計和分光輻射度計是窄帶儀器的實例。這些儀器通常分別在可見光譜內 以從1到10納米的增量記錄光譜反射率和輻射率，從而形成30-200個通道。它們也有在 內部進行計算的能力，并從窄帶15光譜數據報告三色坐標。分光輻射度計可測量發射和反 射刺激兩者，而分光光度計僅可測量反射刺激。分光計或光譜儀為可量化和測量光譜的窄 帶設備。
[0004] 寬帶儀器諸如密度計和色度計的主要優點是它們價格不高并且可以極快的速率 讀出數據。然而，所得到的測量僅為真實三色信號的近似值，并且該近似值的品質廣義上根 據正被測量的刺激物的特征而變化。在任意的照明和觀察條件下對任意刺激物的準確比色 測量需要由更昂貴的窄帶儀器提供的光譜測量。與不具有空間分辨率的測量儀器諸如分光 計相比，這種技術提供以下優點：(a)具有單個圖像中的眾多測量的同時捕獲的大量時間 節省以及（b)集成在軟件中的允許自動化分析方法的圖像處理功能，例如均勻度或對比度 的計算。
[0005] 然而，成像光度計和色度計的絕對測量精度不和分光計一樣高。這是因為使用結 合光學濾光器的CCD傳感器的工作原理，它只能適用于具有有限精度的人眼敏感性。因 此，成像色度計是用于顯示測試行業中的面板圖形和控制元件的亮度和顏色分布的測量的 所選儀器，該亮度和和顏色分布包括但不限于均勻度，對比度，不均勻度和調制傳遞函數 (MTF) 〇
[0006] 因此，所希望的是可包括更準確輸出的寬帶色度計的替代物。

【發明內容】

[0007] 本說明書描述了涉及用于提供可包括更準確輸出的寬帶色度計的方法的各種實 施例。在一個實施例中，窄帶儀器諸如分光計或光譜儀可用于校準寬帶色度計，使得可提供 更準確的輸出。在一個實施例中，由寬帶色度計和窄帶光譜儀兩者組成的光學測試設備可 用于提供更準確校準的寬帶色度計。作為實例，作為由寬帶色度計和窄帶光譜儀兩者組成 的混合系統的光譜相機可用于借助寬帶色度計和窄帶光譜儀兩者同時進行測試。通過同時 進行測試，可實現對寬帶色度計的準確校準。本說明書還描述了利用窄帶多通道分光計來 表征寬帶三通道色度計的數學模型。
[0008] 在一個實施例中，公開了一種通過使用窄帶顏色測量設備來校正寬帶顏色測量設 備的輸出的方法。所述方法包括配置寬帶顏色測量設備和窄帶顏色測量設備以測量顏色、 利用預先確定的測試圖案來刺激寬帶顏色測量設備和窄帶顏色測量設備、從寬帶顏色測量 設備和窄帶顏色測量設備捕獲顏色測量數據、確定與所捕獲的顏色測量數據有關的校正矩 陣、以及利用該校正矩陣來校正寬帶顏色測量設備的顏色測量輸出。在一個實施例中，預先 確定的測試圖案包括61個唯一的數字顏色刺激圖案。在一個實施例中，寬帶顏色測量設備 為色度計。在一個實施例中，窄帶顏色測量設備為分光計。
[0009] 在一個實施例中，公開了一種使用窄帶顏色測量設備來校準寬帶顏色測量設備的 方法。該方法包括呈現預先確定的測試圖案、配置窄帶設備和寬帶設備以根據預先確定的 測試圖案同時測量顏色數據、從寬帶設備和窄帶設備捕獲顏色數據、確定與所捕獲的顏色 數據有關的最佳擬合校正矩陣、評估該最佳擬合校正矩陣是否可被接受作為針對來自寬帶 設備的顏色測量的校準參數、以及當最佳擬合校正矩陣不可被接受作為校準參數時返回到 呈現預先確定的測試圖案的步驟。在一個實施例中，該方法進一步包括當最佳擬合校正矩 陣可被接受作為校準參數時，使用最佳擬合校正矩陣作為針對來自寬帶設備的顏色測量的 校準參數。在一個實施例中，最佳擬合校正矩陣為3X3矩陣。在一個實施例中，最佳擬合校 正矩陣為3X4矩陣。在一個實施例中，預先確定的測試圖案包括61個唯一的數字顏色刺激 圖案。在一個實施例中，寬帶設備為色度計。在一個實施例中，窄帶設備為分光計。
[0010] 在一個實施例中，公開了一種被配置為使用窄帶顏色測量設備來校準寬帶顏色測 量設備的輸出的系統。該系統包括被配置為將測試圖案的圖像分離為第一圖像和第二圖像 的分離器、被配置為將第一圖像引導至窄帶設備的第一圖像流水線、被配置為從第一圖像 捕獲第一數據的窄帶設備、被配置為將第二圖像引導至寬帶設備的第二圖像流水線、以及 被配置為從第二圖像捕獲第二數據的寬帶設備。所捕獲的第一數據和所捕獲的第二數據用 于確定與所捕獲的第一數據和第二數據有關的校正矩陣。在一個實施例中，校正矩陣用于 校準寬帶設備。在一個實施例中，寬帶設備為色度計。在一個實施例中，窄帶設備為分光 計。在一個實施例中，測試圖案屬于包括61個唯一的數字顏色刺激圖案的一組預先確定的 測試圖案。
【附圖說明】
[0011] 通過參考結合附圖所作的以下描述可最佳地理解所述實施例及其優點。這些附圖 絕不會限制本領域的技術人員在不脫離所述實施例的實質和范圍的情況下可對所述實施 例作出的在形式和細節方面的任何改變。
[0012] 圖1A-1C示出了三種廣泛使用類型的分光計配置：（1A)交叉式Czerny-Turner、 (1B)透鏡-光柵-透鏡、（1C)鏡-光柵-鏡。
[0013] 圖2A-2B示出了用于色度計的兩種顏色分離濾光方法：（2A)時序濾光器和（2B) 拜耳濾光器。
[0014]圖3示出了根據本說明書中所述的一個實施例的光譜相機的實施例，該光譜相機 可用于利用窄帶分光計來校準寬帶色度計。
[0015] 圖4示出了根據本說明書中所述的一個實施例的顯示用于在光譜相機中同時執 行寬帶色度計和窄帶分光計測試的方法步驟的流程圖。
[0016] 圖5示出了在施加校正之前的14個圖案的誤差范圍。
[0017] 圖6示出了在施加校正之后的14個圖案的誤差范圍。
[0018] 圖7示出了根據本說明書中所述的一個實施例的用于校正寬帶色度計的輸出的 方法步驟的流程圖。
[0019] 圖8示出了根據本說明書中所述的一個實施例的顯示用于利用窄帶顏色測量設 備來執行寬帶顏色測量設備的校準使得可提供寬帶顏色測量設備的更準確的輸出的方法 步驟的流程圖。
[0020] 圖9是適用于實現所述實施例中的一些實施例的電子設備的框圖。
【具體實施方式】
[0021] 在本部分中描述了根據本專利申請的方法與裝置的代表性應用。提供這些實例僅 是為了添加上下文并有助于理解所述實施例。因此，對于本領域的技術人員而言將顯而易 見的是，可在沒有這些具體細節中的一些或全部的情況下實踐所述實施例。在其他情況下， 為了避免不必要地模糊所述實施例，未詳細描述熟知的處理步驟。其他應用也是可能的，使 得以下實例不應視為是限制性的。
[0022] 在以下詳細描述中，參考了形成說明書的一部分的附圖，在該附圖中以舉例說明 的方式示出了根據所述實施例的具體實施例。盡管足夠詳細地描述這些實施例以使得本領 域技術人員能夠實踐所述實施例，但是應當理解，這些實例并非是限制性的；使得可使用其 他實施例，并且可在不脫離所述實施例的實質和范圍的情況下作出改變。
[0023] 分光計為可量化和測量光譜的窄帶顏色測量設備的實例。圖1A-1C示出了廣泛使 用并且可用于利用光譜相機的并行測試配置的三種基本類型的分光計配置。它們是交叉式 Czerny-Turner (圖1A)、透鏡-光柵-透鏡（圖1B)和鏡-光柵-鏡（圖1C)配置。
[0024] 如圖1A-1C所示，所有分光計具有這四個關鍵元件：（1)準直器110、（2)衍射光柵 120、（3)聚焦元件130和⑷檢測器陣列140。光束將首先在曲面鏡或透鏡110處照準。如 名稱所指示的，準直器110的功能以受控方式照準光束。經照準的光束隨后被光柵120衍 射。衍射光柵120使得經照準的光束以不同波長輸出在角度空間中發散。在光柵120衍射 光束之后，不同波長的輸出光束將在不同方向上傳播。為保證這些輸出光束撞擊正確的檢 測器，通常對聚焦鏡或透鏡130進行定位以確保通過聚焦鏡或透鏡130的所有輸出光束將 會聚到正確的檢測器上。不同波長的輸出光束隨后將由檢測器陣列140檢測和吸收。
[0025] 針對基于傳輸光柵的分光計，交叉式Czerny-Turner分光計使用所有的曲面鏡來 實現照準和聚焦功能。透鏡-光柵-透鏡（LGL)分光計使用兩個透鏡和光柵，而鏡-