专利名称：数字色彩保真的制作方法
技术领域：
本发明涉及校正色彩系统和方法，并且涉及用于对数字图像的色彩进行校正的系统。
背景技术：
有许多理论模型能够提供对人类视觉系统的合理近似，诸如色彩空间模型或者色貌模型。这些模型提供了装置本身色彩空间与具体人类视觉色彩空间之间的转换，诸如CIE XYZ的。CIE XYZ色彩空间利用一组对人类色彩感知进行模型化的谱加权函数。例示为曲线并且被以数字形式定义的这些函数被称为用于CIE标准观察者的x、y和z色彩匹配函数(CMF)并且如图1所示。如图1所示，色彩匹配函数100包括x加权函数110、y加权函数115、以及z加权函数120。针对近似于人类色彩感知范围的从400nm到700nm的光波长，绘制出色彩匹配函数100中的每一个。其它已知色彩模型的示例包括线性红-绿-蓝(RGB)、非线性RGB、色调-饱和度-值(HSV)、以及青-洋红-黄(CMY)。
虽然色彩空间理想地包含用于描绘每个色彩所需的全部信息，但由于复杂性原因，这种“全色彩”空间很难在实际装置中实施。因而，物理装置通常利用能够简单有效地表现宽范围的色彩的“色彩编码”方法对色彩进行编码。
一旦诸如数字摄像机的物理装置利用例如加色RGB对实物的图像进了编码，则该图像可被转换成数据文件，并且可利用标准计算机在标准色彩监视器上观看该图像。虽然CIE XYZ色彩空间及其衍生空间可以成功地实现适当色彩管理，但目前仍然缺乏利用CIE和其它色彩系统来高保真地再现图像捕获信息的有效方法。由于没有原色(如红、绿和蓝)的标准选择，所以与形成图像基础的实际实物本身的色彩相比，图像可能看起来不同。例如，与观看监视器所使用的原红色磷光体相比，数字摄像机对红色调可能具有不同的光强响应，这导致与实物相比，不能正确地还原所感知的再现色彩。
CIE的三色值基于从具有利用外部过滤所累加的色彩的白炽源中的采样。RGB模型利用磷光源描绘色彩的产生。这两个系统的色度不相同。由三色理论(CIE)或者其它色彩空间表征的并且利用磷光发射器(RGB)显示的数字信号产生了不能精确表示出其实际相对物的图像。
发明内容
本发明解决两个系统的色度差异的问题等，通过表征色彩模型的色调的色度，来对数字图像与其实际的相对物之间的视觉色调差异进行最小化。因此，本发明确定了如下处理通过建立同时观看估计，来对数字图像进行色彩校正，所述同时观看评估的明确目的是确定利用光电传感器记录的图像与该记录的原始体之间的色彩保真。
本发明的一方面是提供一种方法和装置，所述方法和装置用于更精确地对由诸如数字摄像机、数字便携式摄像放像一体机、数字视频电话、数字蜂窝电话以及数字扫描仪的图像捕获装置生成的数字图像的色彩进行渲染。在这样处理时，本发明考虑当图像捕获装置采用色彩模型(例如RGB色彩模型)并且记录均匀蓝色调的图像时，该色调的照明或者亮度的改变被人类观察者感知为伴随着色度的变化。因此，为了使得数字图像再现照明或者亮度的变化，即使当强度的变化被捕获装置检测到仅沿着一个原色轴出现时，由显示装置产生的原色的强度值通常也必须改变。
本发明的一方面是提供一种方法和系统，所述方法和系统用于将所生成的数字图像的色彩(包括被定义在色彩模型中的至少三个生成的原色)与由所述数字捕获装置检测的原色强度相关联，其中，所生成的原色中的至少一个随着所检测的原色强度中的至少两个的函数而变化。
本发明的一方面是提供一种方法和系统，所述方法和系统用于图像的生成，所述图像的色彩包括至少三个图像原色，所述至少三个图像原色从由图像捕获装置检测的至少三个所检测的原色导出，其中，所述图像原色中的至少一个作为至少两个所检测的原色的函数而变化。
本发明的一方面是提供一种方法和系统，所述方法和系统用于通过实现如下数据结构，对实物的数字图像中的色彩进行校正，所述数据结构将所获取的数字色彩值与在产生数字图像时有用的经校正数字色彩值相关联，其中所述数据结构由如下处理进行修改，所述处理包括将第一亮度的实际目标与第一生成图像进行比较，所述第一生成图像是利用从所述数据结构导出的色彩值进行显示的，以对应于来源于数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；如果需要则对数据结构进行改变，直到第一亮度的实际目标的色彩与第一生成图像的对应色彩相匹配；将第二亮度的第二实际目标与第二生成图像相比较，所述第二生成图像是利用从经改变的数据结构导出的色彩值来显示的，以对应于来源于数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；并且如果需要则对数据结构进行改变，直到第二亮度的实际目标的色彩与第二生成图像的对应色彩相匹配。本发明的另一方面是针对相同亮度或者不同亮度重复执行多次比较和改变。
本发明的另一方面是提供一种方法和系统，所述方法和系统用于通过根据此后说明的原理，对再现图像的原色值或者亮度值进行处理，来更好地渲染并改进包括至少三个原色的图像的色彩，所述至少三个原色从由图像记录装置获取的原色信息中导出。所述处理可以包括获取观察监视器上的实际、物理参考目标的参考数字图像；并且将参考数字图像中的至少一个色彩与实际参考目标中的对应色彩进行比较。通过实际参考目标或者物理参考目标，我们意指作为数字图像的主体的物理体，即，其相片被再现在显示在观看装置上或者印刷介质上的数字图像中的物体。所述处理可包括对观看监视器和环境条件进行校准。所述处理可包括利用数字图像捕获装置获得未校正原色值，所述数字图像捕获装置限定了加色RGB色彩空间中的未校正原色。如上所述，以此方式，所述方法通过建立同时观看估计来对所获得的数字参考图像进行色彩校正，以确定所获取图像与原始参考目标的色彩保真。
本发明的一方面是对由数字图像记录装置测量的光的第一、第二和第三检测强度进行存储，并且利用第一、第二和第三经校正色彩强度来替代所述第一、第二和第三色彩检测强度，其中，所述三个校正色彩强度中的每一个是所述第一、第二和第三检测色彩强度中至少两个的值的函数，并且对于可能是显示装置或者是存储介质(包括磁存储介质、光学存储介质或者电存储介质)的数据接收装置输出第一、第二和第三经校正色彩强度。本发明的一方面是根据包括查找表的通过比较分析导出的明确关系，利用第一、第二和第三经校正色彩强度来替代所述第一、第二以及第三检测强度。本发明的一方面是替代检测强度并且利用电通路输出经校正色彩强度。
本发明的另一方面是通过获取观看监视器上的实际参考目标的参考数字图像，并且将所述参考数字图像中的至少一个色彩与所述实际参考目标中的对应色彩相比较来确定所述明确关系。所述明确关系是通过在此描述的数字色彩保真处理来导出的。
本发明的一方面是将数字图像的色彩作为计算机、半导体芯片、显示装置的一部分进行处理的系统和装置，所述系统和装置包括计算机监视器、数字电视、蜂窝电话以及数字视频电话，并且本发明涉及在印刷介质上产生图像的装置，所述装置包括打印机和传真机。
通过结合附图和附在详细说明之后的权利要求来阅读本发明的以下详细描述，本发明的特征和优点将更易于显见和理解。
图1是示出CIE XYZ的三色匹配函数x、y、z的图；图2是根据本发明的示例性色彩校正过程；
图3示出Gretag MacBeth色彩测试标板；图4是根据本发明的示例性色彩评估过程；图5示出减色CMY色彩模型；图6示出根据本发明的示例性评估和校正过程；图7示出在未校正色彩空间中的未校正原色值与在经校正色彩空间中的经校正原色值之间的关系；图8示出根据一实施例的用于对图像进行捕获、存储和再现并且对所述图像色彩进行改进的各种装置；图9A、9B以及9C例示了根据本发明各种实施例的能够修改色彩数据以便更精确地对图像进行渲染的装置。
具体实施例仅为了例示的目的，而非为了限制本发明的范围，将参照附图中示出的本发明的实施例对本发明进行说明。本领域的技术人员应该理解，本发明不限于所公开的具体示例，并且通常可应用于如下方法和系统，所述方法和系统用于将数字图像的色彩与由数字捕获装置检测到的原色强度相关联。此外，如本领域的技术人员所知，在此所称的原色是由系统或者系统用户定义的，并且例如可以是针对特定色彩空间(如RGB或者CMY)的三色正交系，或者另选的，原色是任意选择的并且是非正交的(如CMY或者CMYRGB)。
参照图2，所例示的流程图示出了示例性色彩校正过程205的功能。色彩校正过程205是比较分析(如比较色彩分析)方法。色彩校正过程205在步骤210开始，并且进入目标获得步骤215，在此获得参考目标的数字图像。接着色彩校正过程205进入校准步骤220，在此对观看监视器以及环境变量和条件进行校准和标准化。接着执行评估步骤225，在此对参考目标的数字图像进行评估和校正。利用色彩校正和评估步骤225的结果，在过程建立步骤230建立对色彩校正的可重复过程。接着色彩校正过程205在退出步骤235处退出。
如上所述，目标获得步骤215获得参考目标的数字图像，所述参考目标可以是能够被拍摄并与所获得的参考目标的数字图像进行比较的任何物理的实物、图片、图画等。所述参考目标可以包括例如苏打罐头、苏打水瓶、商标、照片、色卡、猴子等。一种可能的参考目标是工业标准Gretag MacBeth色彩测试标板340(如图3所示)。
Gretag MacBeth色彩测试标板340包括24个着色方块345，其包括色彩阴影350以及从白到黑的灰度级355。认为Gretag MacBeth色彩测试标板340是良好的参考目标，因为其由色彩一致的纯色素形成。
可利用任何标准记录装置，诸如数字摄像机、便携式摄像放像一体机、或者扫描仪，来获取数字图像。在根据本发明的一示例性实施例中，利用眼状MF数字摄像机后背(back)，该摄像机后背容纳有附接到Rollei X-Act摄像机体的菲利普半导体CCD，所述Rollei X-Act摄像机体使用在f8光圈下具有1/250的快门速度的Rodenstock105mm镜头。
应当对获得数字图像的环境光照条件进行标准化和校准，以便均衡色彩密度并且帮助减少由摄像机过滤和光照条件所引起的色偏(color cast)。如果Gretag MacBeth色彩测试标板340用作参考目标，例如可对照明进行调节以便Gretag MacBeth色彩测试标板340上的白色目标360以240与253RGB之间的值进行测量(在本示例中，其中每个色彩具有从0到255的范围)。利用Hensel Studiotechnik闪光灯组在大致5400开氏度的色温和以2300瓦特操作的反光板下提供照明，以便均匀地对参考目标Gretag MacBeth色彩测试标板340进行照明。可利用传统方法，诸如通过采用与用于获取所述数字图像的数字摄像机封装在一起的专有软件来对白色目标360进行平衡。
可将数字图像记录为任何压缩或者非压缩的数字格式，诸如pdf、TIF、jpeg或者专有格式。在一示例性实施例中，将数字图像记录成无数据压缩的TIF格式。
在目标获取步骤215中获得了参考目标的数字图像之后，在校准步骤220中对环境变量进行校准，使得评估步骤225中的数字图像的评估不会受到环境光照条件、监视器设置等的破坏。环境校准步骤220是对观看环境的校准，包括对计算机监视器的校准，其中将在所述计算机监视器上对数字图像进行评估。监视器校准有助于确保监视器能够相对于观看所述监视器的环境，正确地显示参考目标的数字图像。
然而，在对监视器的校准开始之前，监视器应该打开至少半个小时，以便确保监视器显示的稳定性，在此之后对观看环境进行校准，如下所述。接着，应该将监视器的背景色彩设置为浅中性灰色，以便防止在对监视器进行校准时，背景色彩干扰观察者的色彩感知。监视器的硬件白点温度应该根据所使用的监视器的类型来进行设置，使得监视器呈现出足以更好地显示用于显示图像的色彩空间(如加色RGB)的高色温。例如，利用索尼Trinitron Multiscan E400监视器，将硬件白点色温设置为接近9300开氏度。
此外，在监视器校准之前应当对环境照明进行设置以便于确保最佳的监视器校准和色彩评估。可将环境照明设置在6000与7000开氏度之间(即，正常散射日光的色温)；针对散射日光色彩配置文件，如利用Minolta色温表IIIF测量的，照明被设置为大约6550开氏度。照明是重要的，因为要使观察者的眼睛适合于最强光源，而该光源应当是观看显示器。
在设置了监视器的硬件白点并且校准了观看环境之后，对监视器执行校准。监视器校准可包括例如将监视器对比度、亮度、伽马(中间色调)、以及色彩平衡校准到最佳设置。然后使用这些设置来表征或创建监视器的配置文件(如，ICC配置文件)。为了帮助确定这些最佳设置，可使用任何传统伽马调整工具，诸如由Adobe Systems，Inc.of Delaware生产的Adobe Photoshop软件的Adobe GammaControl Panel。
再次参照图2，在校准步骤220之后，执行色彩校正过程205的评估步骤225。在此步骤中，对从实际参考目标产生的数字图像的色彩进行评估，并且将其与实际参考目标本身的外观进行比较。在此评估步骤的过程中，观看条件将与对监视器进行校准时所使用的观看条件保持基本类似，使得数字图像的评估不会受到例如照明变化的破坏。在根据本发明的一示例性实施例中，在白光观看室中执行评估步骤225。
现在参照图4，图4示出在色彩校正过程205的评估步骤225中执行的示例性评估过程400。
评估过程400在开始步骤405处开始，并且进行到基本评估定义步骤410，在此，针对由根据本发明的色彩校正过程205进行的评估和校正，来定义一组基本评估色。在一示例性实施例中，可选择红、绿和蓝作为该组基本评估色。在另一示例性实施例中，可选择红、绿、蓝和黄(RGBY)。然而，应该理解也可选择其它颜色用于该组基本评估色，并且该组基本评估色可包括任何数量的色彩。例如，可根据由消费者提供的一组色彩来选择该组基本评估色，一组色彩可以利用诸如七喜绿或者可口可乐红的特殊产品标识。以此方式，根据本发明的示例性色彩校正过程205可以保留消费者产品的外貌，由此将色彩校正过程205“标准化”为被认为对消费者重要的一组特定色彩，因而值得更精确的校正。
在评估色彩定义步骤410中选择了该组基本评估色之后，执行扩展步骤415，在此对基本评估色中的选定一个进行扩展以适合于监视器的整个观看表面。
接着执行评估和校正步骤420，在此对扩展步骤415中选择的基本评估色进行评估和校正。
接着，询问步骤425确定是否已经对该组基本评估色中的全部色彩进行了评估和校正。如果没有，则在色彩选择步骤430中选择该组基本评估色中的一新色彩，接着在评估和校正步骤420中对该色彩进行评估和校正。在对全部基本评估色进行了校正之后，询问步骤425指向步骤430以便执行对该组基本评估色的另一重复操作。步骤430第二次在该组基本评估色中选择一色彩，随后在评估和校正步骤420中对该色彩进行再次评估和校正。在已经对全部基本评估色进行了两次校正之后，步骤425可确定另一次重复操作。步骤425可请求重复由系统用户预先确定的次数，或者步骤425可基于在前一重复操作中对该组基本评估色进行的校正，来确定是否有必要进行另一次重复。如果询问表明重复完成，则评估和校正过程在退出步骤435处退出。在另一实施例中，仅仅对该组基本评估色进行一次重复循环。
评估和校正步骤420操作以针对参考目标的数字图像与实际参考目标本身之间的色彩变化来进行校正。为此，观察者(如，在色彩比较领域中经过专门训练的专家色彩观察者或者观察组)将数字图像的至少一部分的色彩与实际参考目标本身的对应部分的色彩进行比较，并且对数字图像色彩部分的色彩进行修改以与实际参考目标的对应部分更好地匹配。
在一个实施例中，利用减色CMY评估和校正过程对参考目标的数字图像与实际参考目标本身之间的色彩变化进行校正。为此，可以看到图5中的辨别性CMY色彩模型510。观察者可利用色彩模型510对例如参考目标的数字图像的色彩进行评估。色彩模型510显示加色原色红515、绿520以及蓝525，以及它们的减色原色青530、品红535以及黄540。另外，模型510显示相对于灰545的灰度级。
以此方式，观察者对在步骤410中选择的基本评估色之一(如红)进行评估，所选择的基本评估色之一也存在于数字图像和实际参考目标本身中。接着观察者将数字图像中的所述(红)与实际参考目标的对应(红)进行比较。例如，如果数字图像的所述(红)与实际参考目标的对应(红)相比过于红，则观察者利用减色CMY校正过程，可以例如添加青(或者减去品红和黄两者)到数字图像中。用于减色CMY评估和校正处理的校正色彩组合的示例列表在以下表格中列出
因此，例如，如果数字图像中的目标色彩过青或者过蓝，则观察者可例如通过减青(-Cy)(以对过青进行校正)以及加黄(+Yl)(以校正过蓝)，来校正色彩差异。另选的，替代减青来校正过青，观察者可加品红和黄两者(+Mg，+Yl)(以校正过青)。此外，替代加黄来校正过蓝，观察者可减青和品红两者(-Cy，-Mg)(以校正过蓝)。这产生了四种利用“减色原色”CMY来校正基本评估色的选择a)减青以校正过青，并且加黄以校正过蓝(-Cy，+Yl)；b)减青以校正过青，并且减青和品红两者来校正过蓝(--Cy，-Mg)；c)加品红和黄两者来校正过青，并且减青和品红两者来校正过蓝(-Cy，+Yl)；以及
d)加品红和黄两者来校正过青，并且加黄来校正过蓝(+Mg，++Yl)。
观察者可例如独立地执行全部四个色彩校正，并且随后选择可更好地校正色差的色彩校正。
现在参照图6，可见图4的步骤420的示例性评估和校正过程600。评估和校正过程600在青/红询问步骤605处开始，在此观察者对参考目标的数字图像进行评估，并且确定在步骤410选择的基本评估色(其也存在于参考目标的数字图像中)是过青还是过红，或者既不过青也不过红。如果观察者确定数字图像中的基本评估色过红，则执行品红/黄询问步骤610。另选的，如果观察者确定数字图像中的基本评估色过青，则执行蓝/绿询问步骤615。或者如果观察者确定数字图像中的基本评估色既不是过红也不过青，则执行亮/暗询问步骤620。
如果观察者确定数字图像中的基本评估色过红，则执行品红/黄询问步骤610，在此观察者确定数字图像中的基本评估色是过品红、过黄，还是既不过品红也不过黄。如果观察者确定数字图像中的基本评估色是过品红，则执行红/品红校正步骤625，其中通过以下选择之一执行对过红和品红的校正
观察者可例如执行全部三个上述色彩校正，并且随后选择这三个选择中的可最佳校正色差的选择。
另选的，如果观察者在品红/黄步骤610中确定数字图像中的基本评估色是过红并且过黄，则执行红/黄校正步骤630，其中通过以下选择之一来校正过红和过黄
观察者可例如执行全部三个上述色彩校正，并且随后选择三个选择中的可最佳校正色差的选择。
另选的，如果观察者从品红/黄询问步骤610确定数字图像中的基本评估色是过红，而不是过品红也不是过黄，则执行红校正步骤635，其中通过以下选择之一来校正过红
观察者例如可以执行全部两个上述色彩校正，并且随后选择所述两个选择中的可最佳校正色差的选择。
如果观察者在青/红询问步骤605中确定数字图像中的基本评估色是过青，则执行蓝/绿询问步骤615，其中观察者确定数字图像中的基本评估色是过蓝、过绿，或者不是过蓝也不是过绿。如果观察者确定数字图像中的基本评估色是过蓝，则执行青/蓝校正步骤645，其中通过以下选择之一来校正过青和过蓝
观察者可执行全部三个上述色彩校正，并且随后选择三个选择中的可最佳校正色差的选择。
另选的，如果观察者从蓝/绿询问步骤615确定数字图像中的基本评估色是过青和过绿，则执行青/绿校正步骤650，其中，通过以下选择之一来校正过青和过绿
观察者可执行全部三个上述色彩校正，并且随后选择三个选择中的可最佳校正色差的选择。
另选的，如果观察者从蓝/绿询问步骤615确定数字图像中的基本评估色是过青，而不是过蓝也不是过绿，则执行青校正步骤655，其中通过以下选择之一来校正过青
观察者可执行全部两个上述色彩校正，并且随后选择这两个选择中的可最佳校正色差的选择。
应该注意，虽然上述各种示例性实施例叙述了用于校正一组基本评估色中的色差的特定色彩校正组合，但仍然存在无数可用于校正具体色差的色彩组合，并且这些色彩组合可包括一个或者更多个无限数量个色彩。因此，该描述并非意在将色彩组合限定于上文所述的，而是意在覆盖用于校正在步骤410中选择的基本评估色中的任何色彩的色差的任何以及全部校正色组合。
在执行了色彩校正步骤625、630、635、645、650、655中选择的一个之后，重复青/红询问步骤605。如果观察者在青/红询问步骤605中确定数字图像中的基本评估色不是过红也不是过青，则执行浅/深询问步骤620，其中确定数字图像中的基本评估色是过浅还是过深。如果观察者确定数字图像中的基本评估色是过浅，则执行浅校正步骤665，其中通过减少中间密度来校正数字图像中的基本评估色的过浅。另选的，如果观察者在浅/深询问步骤620中确定数字图像中的基本评估色是过深，则执行深校正步骤670，其中通过增加中间密度来校正数字图像中的基本评估色的过深。在执行了步骤665或者670之后，重复青/红询问步骤605。
另选的，如果观察者在浅/深询问步骤660中确定数字图像的基本评估色不过浅也不过深，则评估和校正过程在退出步骤675处结束。
评估和校正过程600在青/红询问605处开始，并且即使在到达步骤675处之前执行了超过一次步骤605，也直到步骤675处才结束。如图4所示，每次针对在评估定义步骤410中定义的选定组色彩中的每个色彩重复一次，在步骤420中执行的评估和校正处理600就执行一次。
一旦针对在图4的步骤410中定义的该组基本评估色中的全部色彩执行了评估和校正处理，则图2的评估步骤225结束，并且执行建立步骤230。在建立步骤230中，建立针对色彩校正的可重复处理。为此，可将由评估和校正过程420针对在步骤410中定义的每一个色彩产生的校正色彩组合与内插值一起写入校正序列文件(如果期望这样的话)，所述校正序列文件被保存在例如计算机的硬盘驱动、软盘或者任何其它存储介质上。另选的，可将来自上述校正过程205和420的校正结果实现为硬件，例如离散逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、或者专用集成电路(ASIC)。然而，无论实现为硬件还是软件，通过利用在此阐述的明确关系，步骤410中定义的每一个色彩的校正色彩组合都可用于对任何后续数字图像(例如花、猴子、风景等的数字图像)的色彩进行校正。在校正之后，在有资格的观察者看来，图像的色彩更忠实于实际目标物的色彩。
应该注意，虽然上文描述的各种示例性实施例总体上教导了评估和校正处理如何能够用于提高图像的色彩保真，但本发明不限于上述评估、重复处理。取而代之，在图7描述的本发明的一个实施例中，存在未校正与经校正原色亮度或强度值之间的关系706，这些值存在于未校正色彩空间705和经校正色彩空间707中。经校正色彩与未校正色彩之间的明确关系706可通过在此教授的评估处理来获得，或者已经通过其它方法获得，但关系706是被明确定义为例如矩阵、转换表、查找表、计算机算法、电子电路、或者本领域技术人员已知的其它明确关系。关系706也可以包括内插在实际被上述评估过程进行了校正的多个色值之间的值，或者关系706可以适于允许算法或者处理器根据包括在关系706中的那些色值，对色值进行内插。
当图像捕获装置检测到色调图像(如，红色调)时，将以下获知通知给关系706通过人眼感知到该色调照明的变化(如红光强度的变化)伴随着色度的变化；为了使数字图像保真地再现经改变的照明的色彩，即使当通过捕获装置检测到亮度的改变仅仅沿着一个原色轴发生时，由显示装置产生的所述原色的亮度值通常也一定变化。至于色调的照明的变化，对于色调的不同亮度值也是如此。关系706可将空间705中的每个未校正原色亮度值映射到经校正色彩空间707中的经校正原色亮度值。
在一实施例中，经色彩校正的数字图像具有多个色彩，并且根据色彩模型，这些色彩本身总体上由至少三个经校正原色组成。如上文所述，通过明确关系将经校正原色与源自数字图像捕获装置的未校正原色相关联，其中，经校正原色中的每一个都多重依赖于未校正原色(即每一个可以是未校正原色的多元函数)。另选的，少于全部经校正原色的每一个经校正原色都作为全部未校正原色的函数而变化，并且在另一实施例中，只有一个经校正原色是全部未校正原色的函数。在一实施例中，经校正原色可以是比全部未校正原色少的未校正原色的函数。在另一实施例中，至少一个经校正原色作为至少两个未校正原色的函数而变化。
CIE的三色值基于来自具有利用外部过滤而累加的色彩的白炽源中的采样。RGB模型描述了利用磷光源的色彩产生。CIE和RGB这两种系统的色度不同。在本发明的另一实施例中，通过利用上述明确关系将经校正色彩与未校正色彩相关联的色彩校正处理对CIE数据的表征被称为术语数字色彩保真(“DCF”)。DCF是CIE数据的表征，其基于比较分析法对色彩模型的色调的色度进行定义，这导致视觉上色彩更正确的数字图像。DCF可通过DCF处理来实现，所述DCF处理包括将参考目标的数字图像与实际参考目标进行比较，并且对数字形式呈现的参考目标的各个色调进行调节以便使得两者之间的感知视差最小化，如上所述。具体来说，DCF处理是通过建立同时观看评估来对数字图像进行色彩校正的处理，所述同时观看评估的明确目的是确定利用光电传感器记录的图像与该记录的原始体之间的色彩保真。
DCF产生其色度感觉上不均匀并且数学上不恒定的色调。色调的色度的DCF表征与RGB色彩模型中的色调的默认色度不同。通常，色调的色度的DCF表征与RGB默认值的不同之处如下
低亮度值时的蓝较深且较红；中间亮度值时的蓝适中浅且较红；高亮度值时的蓝较深且较红。
低亮度值时的绿较浅、较红且较蓝；中间亮度值时的绿适中浅、较红且较蓝；高亮度值时的绿适中浅并且较不蓝。
低亮度值时的红较深、较不红且较蓝；中间亮度值时的红不变；高亮度值时的红适中浅且较不蓝。
低亮度值时的黄较浅且较绿；中间亮度值时的黄适中浅；高亮度值时的黄适中浅且较不蓝。
低亮度值时的品红适中浅、较绿、且较蓝；中间亮度值时的品红较浅且较绿；高亮度值时的品红较浅且较绿；低亮度值时的青较深、较红且较不蓝；中间亮度值时的青适中浅且较红；高亮度值时的青不变。
参照图8，在本发明的一实施例中，可由任何图像记录或者图像捕获装置1100记录包括数字图像的数据，所述装置可以是文件扫描仪、视频电话、蜂窝电话、数字视频录像机、以及数字摄像机，或者本领域技术人员已知的其它图像捕获装置。可在通过结合图7描述的明确关系将经校正色彩与未校正色彩相关联的色彩校正处理之前和之后对色彩校正数字图像和相关数据进行存储。数据可以存储在任何易失性或者非易失性存储器上，并且可存储在任何电子、磁或者光学介质上，所述介质包括MiniDisc、CD 1102、软盘1103、硬盘驱动器、闪存RAM或者本领域技术人员已知的其它存储装置。色彩校正数字图像可以显示在可视显示装置1104上，所述可视显示装置1104包括计算机监视器、电视以及电话，并且色彩校正图像可以在印刷介质1106中再现，所述印刷介质1106包括打印机和传真机。色彩校正数字图像可以经由计算机网络1108进行传送。本发明的系统和方法不排除利用例如计算机系统1110，在色彩校正处理之前或者之后，将数字图像转译成具有不同原色的其它色彩模型。
在本发明的一实施例中，在计算机上(如图8中的计算机1110上)、网络服务器上或者经由网络(如在计算机网络1108上)，进行通过上面结合图7所述的明确关系将经校正色彩与未校正色彩相关联的色彩校正处理。参照图9A，在一实施例中，色彩校正处理发生在数字图像捕获装置1202上。另选的，参照图9B，色彩校正处理发生在图像显示装置1204处，或者发生在打印机(如图8中的打印机1106)处。如该关系所限定的、利用经校正色彩数据替换未校正色彩数据的明确关系和算法可存储在计算机、数据存储介质或者半导体芯片1206(参照图9C)上。
已经描述了本发明的实施例，但本领域的技术人员应该明了，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对实施例进行各种组合，并且将本领域的技术人员已知的修改例增加到本发明中。
权利要求
1.一种能够对表示数字图像的数据进行校正的方法，所述方法包括接收第一、第二和第三未校正原色数字值，所述未校正原色数字值是由所观看图像中存在的色彩以所述数字值的不同组合的形式产生的，提供第一、第二和第三经校正原色数字值，所述经校正原色数字值以所述数字值的不同组合产生经校正数字图像中的色彩范围；并且将所述第一、第二和第三未校正原色数字值的组合与所述第一、第二和第三经校正原色数字值的对应组合相关联，其中，一经校正色彩数字值组合中的第一经校正原色数字值响应于对应未校正色彩数字值组合中的未校正原色数字值中任何一个的变化。
2.根据权利要求1所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中，将未校正原色的值与经校正原色的值相关联包括获取观看监视器上的实际参考目标的参考数字图像；并且将参考数字图像中的至少一个色彩与实际参考目标中的对应色彩相比较。
3.根据权利要求2所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中将未校正原色的值与经校正原色的值相关联进一步包括对观看监视器进行校准；并且对环境照明进行校准。
4.根据权利要求1所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中第二经校正原色的值响应于未校正原色中任何一个的值的变化。
5.根据权利要求4所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中第三经校正原色的值响应于未校正原色中任何一个的值的变化。
6.根据权利要求1所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中，将未校正原色的值与经校正原色的值相关联包括利用数字图像捕获装置获取参考数字图像以显示在观看监视器上；将观看监视器上显示的第一亮度值的色彩与实际参考目标中的其对应色彩相比较；并且将观看监视器上显示的第二亮度值的色彩与实际参考目标中的其对应色彩相比较。
7.根据权利要求6所述的用于对数字图像的色彩进行处理的方法，其中，将未校正原色的值与经校正原色的值相关联进一步包括对观看监视器进行校准；并且对环境照明进行校准。
8.根据权利要求7所述的对数字图像的色彩进行处理的方法，其中，数字图像捕获装置定义加色RGB色彩空间中的未校正原色。
9.一种对数字图像的色彩进行校正的方法，所述方法包括定义第一、第二和第三未校正原色，所述未校正原色通过未校正原色的强度值的变化来产生未校正数字图像中存在的色彩范围；定义第一、第二和第三经校正原色，所述经校正原色通过经校正原色的强度值的变化来产生经校正数字图像中存在的色彩范围；定义查找表，该查找表对于第一、第二和第三未校正原色的强度值的所选组合，指示第一、第二和第三经校正原色的强度值的对应组合，其中所述组合中的第一、第二和第三未校正原色中任何一个的强度值的修改要求所述对应组合中的第一、第二和第三经校正原色中每一个的修改；并且利用经校正原色的强度值来替代未校正原色的强度值。
10.一种用于对数字图像的色彩进行校正的方法，所述方法包括定义第一、第二和第三未校正原色，所述未校正原色以所述未校正原色的值的不同组合产生用于表示未校正数字图像的色彩范围；提供第一、第二和第三经校正原色，所述经校正原色以所述经校正原色的不同组合产生用于表示经校正数字图像的色彩范围；并且提供将所述第一、第二和第三未校正原色的值的每个组合与所述第一、第二和第三经校正原色的值的对应组合相关联的明确关系，其中未校正原色组合中包含的值的变化影响经校正原色组合中包含的全部三个值。
11.一种用于对数字图像的色彩进行校正的系统，所述系统包括第一输入模块，其对由数字图像记录装置测得的光的第一色彩检测强度进行存储；第二输入模块，其对由数字图像记录装置测得的光的第二色彩检测强度进行存储；第三输入模块，其对由数字图像记录装置测得的光的第三色彩检测强度进行存储；用于利用第一、第二和第三经校正色彩强度来替代第一、第二和第三色彩检测强度的模块，其中所述三个经校正色彩强度是第一、第二和第三检测色彩强度中至少两个的值的函数；以及输出模块，其对于数据接收装置输出第一、第二和第三经校正色彩强度。
12.一种用于利用模块来存储计算机程序的磁存储介质，所述模块包括第一输入模块，其读取由数字图像记录装置测得的第一色彩检测亮度值；第二输入模块，其读取由数字图像记录装置测得的第二色彩检测亮度值；第三输入模块，其读取由数字图像记录装置测得的第三色彩检测亮度值；用于由第一、第二和第三经校正色彩亮度值替代每一组所述第一、第二和第三色彩亮度值的模块，其中第一、第二和第三经校正色彩亮度值中每一个是第一、第二和第三检测色彩亮度值中至少一个的函数；输出模块，其对于数据接收装置输出第一、第二和第三经校正色彩亮度值；以及值替换模块，其利用由比较分析导出的明确关系。
13.根据权利要求12所述的用于利用模块来存储计算机程序的磁存储介质，其中值替换模块利用由数字色彩保真处理导出的明确关系。
14.一种用于对数字图像的色彩进行处理的装置，所述装置包括用于对与第一、第二和第三原色的未校正值有关的数据进行操作的至少一个电通路；用于对与第一、第二和第三原色的经校正值有关的数据进行操作的至少一个电通路；第一模块，其在接收到由第一、第二和第三原色未校正值组成的第二组时，对由第一、第二和第三原色经校正值组成的第一组进行识别，其中第一组的全部第一、第二和第三原色经校正值响应于第二组中任意值的变化而变化；第二模块，其通过由第一模块识别的第一组来替换第二组；并且所述第一组根据明确关系，响应于第二组中值的任何变化而变化，所述明确关系是通过获取观看监视器上的实际参考目标的参考数字图像，并且将该参考数字图像中的多个色彩与实际参考目标中的对应色彩进行比较来确定的。
15.根据权利要求14所述的用于对数字图像的色彩进行处理的装置，其中通过数字色彩保真处理来确定明确关系。
16.根据权利要求14所述的用于对数字图像的色彩进行处理的装置，其中与第一、第二和第三原色的未校正值相关的数据是通过数字图像捕获装置获得的，所述数字图像捕获装置定义了加色RGB色彩空间中的未校正原色。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，通路和模块是数字图像捕获装置的部件。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，数字图像捕获装置是从由数字摄像机、数字录像机、数字蜂窝电话、数字视频电话和扫描仪组成的组中选出的。
19.一种用于对数字图像的色彩进行校正的系统，所述系统包括接收装置，其用于接收第一、第二和第三未校正原色，所述未校正原色以所述未校正原色的值的不同组合来产生未校正数字图像中存在的色彩范围；提供装置，其用于提供第一、第二和第三经校正原色，所述经校正原色以所述经校正原色的不同组合来产生经校正数字图像中存在的色彩范围；以及关联装置，其用于将所述第一、第二和第三未校正原色的值的每个组合与所述第一、第二和第三经校正原色的值的对应组合相关联，其中，未校正原色组合中包含的任何一个值的变化影响经校正原色组合中包含的全部三个值。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，关联装置基于数字图像色彩的比较分析，所述关联装置包括获取装置，其用于获取观看监视器上的实际参考目标的参考数字图像；以及比较装置，其用于将参考数字图像中的至少一个色彩与实际参考目标的对应色彩相比较。
21.一种用于构建对数字图像的色彩进行处理的装置的方法，所述方法包括对观看监视器进行校准；接收第一、第二和第三原色数字值的未校正组合，这些原色数字值是分别经由数字图像获取装置由实际参考目标中存在的色彩以所述数字值的不同组合的形式产生的；向监视器提供每个所述的值的未校正组合，以显示相应未校正色彩图像；对每个所述未校正色彩图像进行比较和校正，以与产生所述未校正色彩图像的实际目标的色彩相匹配；确定第一、第二和第三原色数字值的经校正组合，其表示对于每个不同的数字值的未校正组合的经校正色彩图像，以产生在实际参考目标的参考数字图像中的色彩范围内的多个所述经校正组合；并且从经校正值的组合和未校正值的组合中导出一关系，所述关系将所述第一、第二和第三原色数字值的每个未校正组合与所述第一、第二和第三原色数字值的对应经校正组合相关联。
22.一种对数据结构进行修改的方法，所述数据结构将来源于数字图像捕获装置的原始数字色彩值与在产生数字图像时有用的数字色彩值相关联，所述方法包括将第一亮度的实际目标与第一生成图像相比较，所述第一生成图像是利用从数字结构导出的色彩值来显示的，以对应于来源于数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；如果需要则对数据结构进行改变，直到第一亮度的实际目标的色彩与第一生成图像的对应色彩相匹配；将第二亮度的第二实际目标与第二生成图像相比较，所述第二生成图像是利用从经改变的数据结构导出的色彩值来显示的，以对应于来源于数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；并且如果需要则对数据结构进行改变，直到第二亮度的实际目标的色彩与第二生成图像的对应色彩相匹配。
23.一种用于对实物的数字图像中的色彩进行校正的装置，所述装置包括接收模块，其接收由数字图像捕获装置获取的数字色彩值；数据结构，其将所获取数字色彩值与在生成数字图像时有用的经校正数字色彩值相关联，其中所述数据结构通过如下处理来修改，所述处理包括将第一亮度的实际目标与第一生成图像相比较，所述第一生成图像是利用从数据结构导出的色彩值来显示的，以对应于来源于所述数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；如果需要则对数据结构进行改变，直到第一亮度的实际目标的色彩与第一生成图像的对应色彩相匹配；将第二亮度的第二实际目标与第二生成图像相比较，所述第二生成图像是利用从经改变的数据结构导出的色彩值来显示的，以对应于来源于所述数字图像捕获装置的所获取数字色彩值；并且如果需要则对数据结构进行改变，直到第二亮度的实际目标的色彩与第二生成图像的对应色彩相匹配；以及对经校正数字色彩值进行输出的模块。
全文摘要
一种系统和方法对数字图像的色彩进行处理和校正。本发明通过表征色彩模型的色调的色度，以便使得数字图像与其实际相对物之间的感知色差最小化，来解决两个系统的色度差异的问题等。
文档编号H04N1/60GK101040515SQ200580034640
公开日2007年9月19日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月12日
发明者迈克尔·L·贝万斯, 布雷登·查特曼, 詹姆斯·格雷汉姆 申请人:翠贝卡映像实验公司