专利名称：从图像确定颜色的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种从色样的图像确定色样的颜色的方法和系统。
背景技术：
当选择涂料颜色来装饰房间时，顾客通常希望将涂料颜色与房间内包含的某种物品的颜色进行匹配，诸如一件家具，或诸如垫子、沙发、窗帘等软陈设。涂料生产商通常提供大调色板，而详细的颜色显示是由涂料零售商提供的，已使得顾客可以选择颜色。用户可将色样卡拿回家，以便与希望被匹配的物品的颜色进行匹配。但是，这通常要求顾客去涂料零售商店、收集色卡、将色卡带回家，然后试图将色卡上的色样与将被匹配的物品的颜色进行比较。顾客必须随后回到店里，通常购买几罐测试涂料，回家后使用这几罐测试涂料，随后最终做出购买决定。此外，这种传统的技术依赖于单个顾客关于最匹配的涂料颜色的感觉。 但是总所周知，颜色感觉的个体差异非常大，这样一人所选择的与样品匹配的颜色对另一个人来说不见得也是匹配的颜色。该问题一个可能的解决方法是使用数字图像电子地尝试和匹配颜色。就这点而言，现在家庭用户典型地具有许多数字图像捕获装置供其使用，包括数码相机或配备有相机的移动电话。但是，诸如数码相机、移动电话等的家庭可典型获取的图像捕获装置的颜色捕获特性会根据装置不同而明显不同，因此精确的图像捕获几乎是不可能的。可获得精确测量色彩的专业分光光度计装置，但这些都超出了大多数家庭消费者的承受能力。典型的家用图像捕获装置将使用RGB像素值来捕获图像和呈现色彩。典型地，使用16比特或24比特的RGB。当使用16比特值时，红色和蓝色信道的每个典型地具有与其关联的五个比特，而绿色信道具有与其关联的六个比特。在这方面，人眼对绿色比对红色和蓝色更敏感，且由此可检测到大量的绿色。当使用24比特色彩时，这相当于每个颜色信道八个比特或256种颜色。但是，由于图像捕获装置在精确捕获色彩中的上述显著差异，且由于诸如监视器等的图像再现装置在再现颜色时有上述显著差异，颜色的RGB值不认为是标准值。反而， 国际照明协会(CIE)指定了固定标准来限定颜色，诸如CIE三色刺激值X、Y和Z，或所谓的 CIELAB值(L *、a *、b *)。CIELAB值与使用已知的数学公式的三色刺激值有关。三色刺激值XYZ本身与特定颜色中存在的波长有关。现有抟术US5150199以及W001/25737已经解决了通过将图像捕获装置捕获的RGB值与诸如 XYZ三色刺激值或CIELAB值的标准值关联来校准图像捕获装置的问题。更具体地，US5150199 (Megatronic公司)描述了一种将不同仪器开发(develop) 的数字RGB值转换或关联为标准三色刺激值的方法。就这点而言，使用迭代回归分析确定将由摄像机生成的RGB值从初始颜色转换为标准的XYZ三色刺激值。随后使用回归分析来确定额外函数，其将由观察与初始颜色不同的额外颜色的摄像机产生的RGB值转换为标准XYZ值。为摄像机产生的函数随后被用于将为彩色物体成像的摄像机产生的RGB值转换为标准XYZ值。更具体地，在US5150199中，RGB值和XYZ值都是从一组色样中确定的。使用传统的摄像机以及能检测并记录用于每种颜色的RGB分量的数字值的数字化装置来确定RGB 值。通过使用传统的色度计或分光光度计来确定色样的XYZ值。在捕获到这样的数据后，作为分析的第一步，执行迭代回归分析以发现X是R的函数，Y是G的函数，而Z是B的函数。这种回归分析使用色样中所谓的“灰度”值，其中R、G 和B值基本上相等。产生的函数是幂函数。随后，在步骤2中，执行幂函数的多变量分析， 确定将X、Y和Z的每个分别与所有R、G和B关联的函数。在US5150199中也描述了将Y函数适配为红色色度的函数的进一步的技术，尽管这与本文并不相关。因此，US5150199描述了用于表征图像捕获装置的颜色捕获传递函数的基本技术，以便允许被装置捕获的RGB值被转化为XYZ三色刺激值。但是，如注意的，为了使用 US5150199的安排，为了表征捕获的图像，用户必须能利用色度计或分光光度计，以便测量也是通过被表征的图像捕获装置所成像的色样的颜色。典型地，在上述背景技术部分描述的使用场景中，用户无法利用该等专业装置，诸如色度计或分光光度计。因此，US5150199的方法主要是实验性的。但是，W001/25737部分地解决了 US 5150199的这些缺点。W001/25737也描述了将捕获的RGB值与标准比色数据进行匹配，特别是与CIELAB值进行匹配。W001/25737中描述的数学分析基本上与US5150199中描述的一样，尽管WO 01/25737介绍了已知颜色的校准图形(pattern)的概念，其比色数据是已知的。将被测量的未知颜色随后同时被成像为校准图形。校准图形在一个实例中包含了分布在颜色空间中的65种已知颜 色，而在另一个实例中37种已知颜色。通过捕获校准颜色的RGB值，可以计算所需的数学模型，以将测量的已知颜色的信号转换为比色数据(例如CIELab值)。一旦获得该模型，则根据其RGB值被确定图像中任何未知颜色的颜色(在CIELab颜色空间中)W001/25737描述了使用例如平板扫描仪或数码相机，将被确定的色样的图像与校准图形的图像同时被捕获。随后处理捕获的图像以确定图像中的未知颜色。这种安排被描述为在汽车修理行业特别有用。在这方面，使用电子成像装置测量将被修理的汽车的颜色。在这之前或与此同时，已记录在其上施加了不同校准颜色的板。随后计算汽车颜色的比色数据并找到颜色公式，其将给出与将被修理的汽车的颜色一致的颜色。在分配器 (dispenser)中准备颜色公式，随后应用该公式。W001/25737由此描述了将在专业情况中使用的安排，诸如汽车修理或喷漆车间。 这样，WO 01/25737不解决所有与该事宜有关的问题，诸如照明在捕获的图像的何处而不同，图像在何处不是位于正确取向，或色样实际上在何处包含在样本中空间地混合的不同颜色。相反在家用情况下，所有这些异常情况都可发生。本发明的其他现有技术包括W002/13136、W02008/108763 以及 W02004/028144。
发明内容
本发明的实例总结本发明的实施例解决了上述注意到的一些问题，且涉及从色样的图像确定色样的颜色，图像典型地(尽管不是专门地)被使用非专业设备的不熟练用户捕获。在一个实施例中，提供色样捕获卡，其上印有已知颜色的色样(例如，XYZ三色刺激值)。随后使用可在家庭中获得的设备来捕获测试色样的图像，诸如消费数码相机或配置有相机的移动电话，图像还包括了色样捕获卡。在一个实施例中，图像随后被传递给远程颜色测定服务用于色样颜色确定。使用图像中的RGB色样及其已知XYZ值执行回归分析，以表征图像捕获设备的颜色捕获响应。在表征图像捕获设备之后，可根据图像中未知色样的RGB颜色确定未知色样的XYZ值。在一个知道XYZ颜色的实施例中，随后可精确地将颜色与涂料颜色的调色板进行匹配，以确定与未知颜色匹配的涂料颜色。此外，可识别涂料调色板中的互补颜色。在执行以上时，在一个实施例中可考虑图像内的空间亮度差异。在另一个实施例中，也可在处理之前使用图像偏移和旋转变换来修正图像中的卡放置错误。在又一个实施例中，在两个道次中计算XYZ颜色，利用来自第一道次的信息通知第二道次。在又一个实施例中，当色样实际上包含多于一种颜色时，使用聚类(clustering)技术确定单个颜色以识别样本中的主要颜色。考虑到上述，本发明的第一方面提供了一种方法，包括接收与其比色数据将被确定的未知色样有关的第一图像数据；接收与其比色数据已知的多个已知校准色样有关的第二图像数据。然后确定多个颜色校准特性，所述特性使来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的颜色测量与所述校准色样的对应已知比色数据关联；以及根据来自所述第一图像数据的所述未知色样的颜色测量和确定的颜色校准特性计算所述未知色样的比色数据。 此外，也可补偿已知校准色样组内的亮度差异。这允许图像数据在不受控的照明条件中被捕获，其中图像中可能有不均匀的光照。这对终端用户来说易于使用。在该实施例中，所述补偿包括确定具有第一校准系数组的第一组的一个或多个函数，所述一个或多个函数将来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的测量的颜色与所述校准色样的所述已知比色数据和所述图像中的每个已知样本的已知位置关联。分析确定的函数以找出具有第二组校准系数的第二组函数。所述第一和第二组函数和校准系数然后被用于计算所述未知色样的所述比色数据。在该实施例中，所述分析包括计算基本上用于每个已知校准色样的中间色值，以及然后使用所计算的中间色值来确定具有第二组校准系数的第二组函数。更具体地,对所计算的中间色值进行多变量拟合(multi-variate fit)以确定具有第二组校准系数的第二组函数。优选地，多变量拟合具有下面的形式
权利要求
1.一种方法，包括 接收与其比色数据将被确定的未知色样有关的第一图像数据； 接收与其比色数据已知的多个已知校准色样有关的第二图像数据； 确定多个颜色校准特性，所述特性使来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的颜色测量与所述校准色样的对应已知比色数据关联； 根据来自所述第一图像数据的所述未知色样的颜色测量和确定的颜色校准特性计算所述未知色样的比色数据；以及 所述方法的特征还在于包括在确定所述多个颜色校准特性时补偿已知校准色样组内的亮度差异。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述补偿包括确定具有第一校准系数组的第一组的一个或多个函数，所述一个或多个函数将来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的测量的颜色与所述校准色样的所述已知比色数据和所述图像中的每个已知样本的已知位置关联；以及分析确定的函数以找出具有第二组校准系数的第二组函数，其中所述第一和第二组函数和校准系数被用于计算所述未知色样的所述比色数据。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述分析包括计算基本上用于每个已知校准色样的中间色值，以及然后使用所计算的中间色值来确定具有第二组校准系数的第二组函数。
4.如权利要求3所述的方法，其中对所计算的中间色值进行多变量拟合以确定具有第二组校准系数的第二组函数。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述多变量拟合具有以下形式
6.如权利要求2到5所述的方法，其中所述补偿还包括，在确定所述第一组的函数前，确定具有前兆校准系数组的前兆函数组，所述前兆函数组将来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的测量的颜色与所述校准色样的已知比色数据关联，而不考虑所述已知色样的位置，其中在确定所述第一组的一个或多个函数时所述前兆校准系数组被用作所述第一校准系数组的一部分。
7.如权利要求6所述的方法，其中仅使用灰度样本而确定所述前兆函数组。
8.一种计算机程序或一套计算机程序，被安排为使得当在计算机系统上运行时，该程序/该套程序使得所述计算机系统执行权利要求I到7的任一个所述的方法。
9.一种设备,包括 至少一个处理器；以及 至少一个存储器，包括计算机程序代码 所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器，使得所述设备至少执行 接收与其比色数据将被确定的未知色样有关的第一图像数据； 接收与其比色数据已知的多个已知校准色样有关的第二图像数据； 确定多个颜色校准特性，所述特性使来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的颜色测量与所述校准色样的对应已知比色数据关联；根据来自所述第一图像数据的所述未知色样的颜色测量和确定的颜色校准特性计算所述未知色样的比色数据； 所述设备的特征还在于所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器使得所述设备在确定所述多个颜色校准特性时补偿已知校准色样组内的亮度差异。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述补偿包括确定具有第一校准系数组的第一组的一个或多个函数，所述一个或多个函数将来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的测量的颜色与所述校准色样的所述已知比色数据和所述图像中的每个已知样本的已知位置关联；以及分析确定的函数以找出具有第二组校准系数的第二组函数，其中所述第一和第二组函数和校准系数被用于计算所述未知色样的所述比色数据。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述分析包括计算基本上用于每个已知校准色样的中间色值，以及然后使用所计算的中间色值来确定具有第二组校准系数的第二组函数。
12.如权利要求11所述的设备，其中对所计算的中间色值进行多变量拟合以确定具有第二组校准系数的第二组函数。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述多变量拟合具有以下形式
14.如权利要求10到13中的任一个所述的设备，其中所述补偿还包括，在确定所述第一组的函数前，确定具有前兆校准系数组的前兆函数组，所述前兆函数组将来自所述第二图像数据的所述已知校准色样的测量的颜色与所述校准色样的已知比色数据关联，而不考虑所述已知色样的位置，其中在确定所述第一组的一个或多个函数时所述前兆校准系数组被用作所述第一校准系数组的一部分。
15.如权利要求14所述的方法，其中仅使用灰度样本确定所述前兆函数组。
全文摘要
本发明的实施例涉及从色样图像确定色样的颜色。在一个实施例中，提供具有在其上印有已知颜色(例如，XYZ三色刺激值)的色样的色样捕获卡。随后使用家庭可获得的设备来捕获测试色样的图像，诸如消费数码相机或配备有相机的移动电话，图像还包括色样捕获卡。在一个实施例中，图像随后被传递到用于色样颜色确定的远程颜色确定服务。随后使用图像中的RGB色样及其已知XYZ颜色执行回归分析，以表征考虑了图像内的空间亮度变化的图像捕获设备的颜色捕获响应。在表征图像捕获设备之后，可从图像中的未知色样的RGB颜色确定未知色样的XYZ颜色。
文档编号H04N1/60GK102714687SQ201180005919
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年1月19日
发明者B·B·灵斯, P·J·哈罗普, P·M·斯皮尔斯, S·朗赫斯特 申请人:阿克佐 诺贝尔国际涂料股份有限公司