由光谱仪辅助的特殊设计的图案闭环校准的高精度成像色度计的制作方法
【技术领域】
[0001] 所述实施例整体涉及比色法，并且更具体地涉及校准低成本色度计。
【背景技术】
[0002] 颜色测量仪器落入两个范畴：宽带（或宽频带）和窄带。宽带测量仪器报告通过 对经由宽带滤光器的输入光进行光学处理所得到的最多至三个颜色信号。光度计是最简单 的实例，仅提供对刺激物的亮度的测量。它们主要的用途是确定显示器的非线性校准功能。 密度计是测量通过红色、绿色和蓝色滤光器滤光后的光的光学密度的宽带仪器的实例。色 度计是直接报告三色（XYZ)值及其导数诸如CIELAB的宽带仪器的另一实例。色度计有时 也称为成像光度计，该成像光度计为像相机一样运转的成像设备。成像色度计可为时序型 或拜耳滤光器型。报告明显大于三个维度的光谱数据的仪器落入窄带范畴。
[0003] 分光光度计和分光辐射度计是窄带仪器的实例。这些仪器通常分别在可见光谱内 以从1到10纳米的增量记录光谱反射率和辐射率，从而形成30-200个通道。它们也有在 内部进行计算的能力，并从窄带15光谱数据报告三色坐标。分光辐射度计可测量发射和反 射刺激两者，而分光光度计仅可测量反射刺激。分光计或光谱仪为可量化和测量光谱的窄 带设备。
[0004] 宽带仪器诸如密度计和色度计的主要优点是它们价格不高并且可以极快的速率 读出数据。然而，所得到的测量仅为真实三色信号的近似值，并且该近似值的品质广义上根 据正被测量的刺激物的特征而变化。在任意的照明和观察条件下对任意刺激物的准确比色 测量需要由更昂贵的窄带仪器提供的光谱测量。与不具有空间分辨率的测量仪器诸如分光 计相比，这种技术提供以下优点：(a)具有单个图像中的众多测量的同时捕获的大量时间 节省以及（b)集成在软件中的允许自动化分析方法的图像处理功能，例如均匀度或对比度 的计算。
[0005] 然而，成像光度计和色度计的绝对测量精度不和分光计一样高。这是因为使用结 合光学滤光器的CCD传感器的工作原理，它只能适用于具有有限精度的人眼敏感性。因 此，成像色度计是用于显示测试行业中的面板图形和控制元件的亮度和颜色分布的测量的 所选仪器，该亮度和和颜色分布包括但不限于均匀度，对比度，不均匀度和调制传递函数 (MTF) 〇
[0006] 因此，所希望的是可包括更准确输出的宽带色度计的替代物。
【发明内容】
[0007] 本说明书描述了涉及用于提供可包括更准确输出的宽带色度计的方法的各种实 施例。在一个实施例中，窄带仪器诸如分光计或光谱仪可用于校准宽带色度计，使得可提供 更准确的输出。在一个实施例中，由宽带色度计和窄带光谱仪两者组成的光学测试设备可 用于提供更准确校准的宽带色度计。作为实例，作为由宽带色度计和窄带光谱仪两者组成 的混合系统的光谱相机可用于借助宽带色度计和窄带光谱仪两者同时进行测试。通过同时 进行测试，可实现对宽带色度计的准确校准。本说明书还描述了利用窄带多通道分光计来 表征宽带三通道色度计的数学模型。
[0008] 在一个实施例中，公开了一种通过使用窄带颜色测量设备来校正宽带颜色测量设 备的输出的方法。所述方法包括配置宽带颜色测量设备和窄带颜色测量设备以测量颜色、 利用预先确定的测试图案来刺激宽带颜色测量设备和窄带颜色测量设备、从宽带颜色测量 设备和窄带颜色测量设备捕获颜色测量数据、确定与所捕获的颜色测量数据有关的校正矩 阵、以及利用该校正矩阵来校正宽带颜色测量设备的颜色测量输出。在一个实施例中，预先 确定的测试图案包括61个唯一的数字颜色刺激图案。在一个实施例中，宽带颜色测量设备 为色度计。在一个实施例中，窄带颜色测量设备为分光计。
[0009] 在一个实施例中，公开了一种使用窄带颜色测量设备来校准宽带颜色测量设备的 方法。该方法包括呈现预先确定的测试图案、配置窄带设备和宽带设备以根据预先确定的 测试图案同时测量颜色数据、从宽带设备和窄带设备捕获颜色数据、确定与所捕获的颜色 数据有关的最佳拟合校正矩阵、评估该最佳拟合校正矩阵是否可被接受作为针对来自宽带 设备的颜色测量的校准参数、以及当最佳拟合校正矩阵不可被接受作为校准参数时返回到 呈现预先确定的测试图案的步骤。在一个实施例中，该方法进一步包括当最佳拟合校正矩 阵可被接受作为校准参数时，使用最佳拟合校正矩阵作为针对来自宽带设备的颜色测量的 校准参数。在一个实施例中，最佳拟合校正矩阵为3X3矩阵。在一个实施例中，最佳拟合校 正矩阵为3X4矩阵。在一个实施例中，预先确定的测试图案包括61个唯一的数字颜色刺激 图案。在一个实施例中，宽带设备为色度计。在一个实施例中，窄带设备为分光计。
[0010] 在一个实施例中，公开了一种被配置为使用窄带颜色测量设备来校准宽带颜色测 量设备的输出的系统。该系统包括被配置为将测试图案的图像分离为第一图像和第二图像 的分离器、被配置为将第一图像引导至窄带设备的第一图像流水线、被配置为从第一图像 捕获第一数据的窄带设备、被配置为将第二图像引导至宽带设备的第二图像流水线、以及 被配置为从第二图像捕获第二数据的宽带设备。所捕获的第一数据和所捕获的第二数据用 于确定与所捕获的第一数据和第二数据有关的校正矩阵。在一个实施例中，校正矩阵用于 校准宽带设备。在一个实施例中，宽带设备为色度计。在一个实施例中，窄带设备为分光 计。在一个实施例中，测试图案属于包括61个唯一的数字颜色刺激图案的一组预先确定的 测试图案。
【附图说明】
[0011] 通过参考结合附图所作的以下描述可最佳地理解所述实施例及其优点。这些附图 绝不会限制本领域的技术人员在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下可对所述实施 例作出的在形式和细节方面的任何改变。
[0012] 图1A-1C示出了三种广泛使用类型的分光计配置：（1A)交叉式Czerny-Turner、 (1B)透镜-光栅-透镜、（1C)镜-光栅-镜。
[0013] 图2A-2B示出了用于色度计的两种颜色分离滤光方法：（2A)时序滤光器和（2B) 拜耳滤光器。
[0014]图3示出了根据本说明书中所述的一个实施例的光谱相机的实施例，该光谱相机 可用于利用窄带分光计来校准宽带色度计。
[0015] 图4示出了根据本说明书中所述的一个实施例的显示用于在光谱相机中同时执 行宽带色度计和窄带分光计测试的方法步骤的流程图。
[0016] 图5示出了在施加校正之前的14个图案的误差范围。
[0017] 图6示出了在施加校正之后的14个图案的误差范围。
[0018] 图7示出了根据本说明书中所述的一个实施例的用于校正宽带色度计的输出的 方法步骤的流程图。
[0019] 图8示出了根据本说明书中所述的一个实施例的显示用于利用窄带颜色测量设 备来执行宽带颜色测量设备的校准使得可提供宽带颜色测量设备的更准确的输出的方法 步骤的流程图。
[0020] 图9是适用于实现所述实施例中的一些实施例的电子设备的框图。
【具体实施方式】
[0021] 在本部分中描述了根据本专利申请的方法与装置的代表性应用。提供这些实例仅 是为了添加上下文并有助于理解所述实施例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易 见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施例。在其他情况下， 为了避免不必要地模糊所述实施例，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用也是可能的，使 得以下实例不应视为是限制性的。
[0022] 在以下详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，在该附图中以举例说明 的方式示出了根据所述实施例的具体实施例。尽管足够详细地描述这些实施例以使得本领 域技术人员能够实践所述实施例，但是应当理解，这些实例并非是限制性的；使得可使用其 他实施例，并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下作出改变。
[0023] 分光计为可量化和测量光谱的窄带颜色测量设备的实例。图1A-1C示出了广泛使 用并且可用于利用光谱相机的并行测试配置的三种基本类型的分光计配置。它们是交叉式 Czerny-Turner (图1A)、透镜-光栅-透镜（图1B)和镜-光栅-镜（图1C)配置。
[0024] 如图1A-1C所示，所有分光计具有这四个关键元件：（1)准直器110、（2)衍射光栅 120、（3)聚焦元件130和⑷检测器阵列140。光束将首先在曲面镜或透镜110处照准。如 名称所指示的，准直器110的功能以受控方式照准光束。经照准的光束随后被光栅120衍 射。衍射光栅120使得经照准的光束以不同波长输出在角度空间中发散。在光栅120衍射 光束之后，不同波长的输出光束将在不同方向上传播。为保证这些输出光束撞击正确的检 测器，通常对聚焦镜或透镜130进行定位以确保通过聚焦镜或透镜130的所有输出光束将 会聚到正确的检测器上。不同波长的输出光束随后将由检测器阵列140检测和吸收。
[0025] 针对基于传输光栅的分光计，交叉式Czerny-Turner分光计使用所有的曲面镜来 实现照准和聚焦功能。透镜-光栅-透镜（LGL)分光计使用两个透镜和光栅，而镜-