颜色质量控制的方法、系统和设备的制作方法

专利名称：颜色质量控制的方法、系统和设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及颜色管理，更具体地涉及用于管理颜色的系统中的色域
之外(out-of-gamut)的检测和警告。
背景技术：
在进入数字电影处理和数字影院的时代，若干数字处理步骤出现于一 一 传统的模拟一一电影放映(cinematographic)工作流程中。尽管数字特效产生以 及后生产 一段时间来变得普通，但是数字影院和新的数字显示设备以及数字 媒体现在开始流行起来。数字装备在拍摄和后处理期间完全地改变了工作习 惯，同时数字技术带来了新的特征，它们也代表对艺术体验和传统的威胁。 因此，有必要将已知的艺术效果从传统的 一 一模拟一 一电影后处理转换为数 字电影后处理。由于期望新装备的介入是循序渐进的，因此必须研究用于共 同存在的模拟和数字处理的技术。这可以例如关注模拟电影影院拍摄然后由 数字投影仪显示的胶片、或者模拟胶片生产链中的数字特效的集成。
一种艺术工作流程工具是颜色校正，例如将颜色校正应用于生产后的原 始胶片材料，以便补偿亮度颜色假像(artefact)，或者在胶片发布之前对颜色色 调进行微调以便实现对某些场景的艺术意图。除了电影后处理的重要步骤之 外，也将颜色校正应用于照片、油画或者打印之前的图形。
颜色校正可被应用于视频帧序列、单个视频帧、静止图像或者甚至是图 像的一部分，例如其中的对象。通常在艺术指导和一个或多个熟练的操作者 之间协作来执行颜色校正。艺术指导描述颜色校正的意图，而操作者将所述 意图变换为应用于视觉内容的颜色变换。所述颜色变换例如可以包括增加饱 和度、改变颜色色调、降低红色调或者增加对比度。颜色校正可以通用于一 个图像、 一组图像、 一个单独图像中的特定区域或者甚至是与特定语义单元 对应的多个图像中的所有图像区域。
在颜色校正期间，艺术指导以及操作者必须紧记所应用的颜色校正对最 终再现i某体将会产生什么影响。下面的示例解释了该问题。在第一个示例中，对一幅油画进行扫描，并且使用个人计算机(PC)进行颜色校正。操作者在PC 的显示器上校验所应用的颜色校正，但是最终的再现是在纸张打印机上完成 的。第二个示例是胶片，使用专用的高分辨率颜色校正设备对所述胶片进行 扫描、数字化和颜色校正。操作者在高清晰度控制监视器的屏幕上校验所应 用的颜色校正，但是最终的再现是由胶片打印机通过之后的胶片投影来完成 的。
在该两个示例中，校验的颜色可能不同于再现的颜色，在颜色校正期间
应当考虑校验查看(proof viewing)显示设备(例如PC监视器屏幕或者高清晰度 控制监视器)和最终再现设备(例如纸张打印机或印片机、胶片投影)之间的任 何差异。这些差异可以包括色调的变化、饱和度的变化、对比度的变化、亮 度的变化、动态范围的变化、色域(colour gamut)的变化。
对于该问题的一种已知局部解决方案是颜色管理(CMM)。对于CMM, 测量、数学建模并且然后使用颜色变换补偿校验查看设备和最终再现设备的 特征。CMM考虑所涉及的设备的色域，所述色域描述了显示设备的全部可再 现颜色。当图像包含显示设备的色域之外的颜色或者包含接近于色域的边界 的颜色时，所应用的颜色变换可能包含颜色压缩(gamutcompression)、颜色削 减(gamut clipping)或者其他特定操作，从而变换的颜色位于色域内。
显示设备的色域之间的差容易引起颜色校正的问题。可能会发生操作者 应用颜色校正，而所述颜色校正对校验查看设备会产生可接受的结果，而最 终再现设备不能再现一些颜色，因为最终再现设备的色域不同于校验查看设 备的色域。也可能会发生操作者希望应用特定的颜色校正，而所述特定的颜 色校正可能对最终再现设备产生可接受的结果，而所述校正在具有有限的色 域的校验查看设备上不能被充分地可视。
颜色校正的第二个问题是由CMM的颜色变换引起的。这些颜色变换将 输入颜色值变换为输出颜色值。所述变换可以包括数个局部颜色变换，每个 颜色变换是为特定范围的有效输入颜色定义的。在所述范围的有效输入颜色 之间的边界上，颜色变换可以改变它的范围或者颜色变换是不连续的。这可 能在变换的图像中产生错误外形。而且，颜色变换通常使用查找表(LUT),所 述查找表包含一组取样输入颜色和取样输出颜色对。当在LUT中变换颜色时， 必须插入在取样颜色中间的颜色。颜色插入可能在取样颜色处引起不连续的 颜色或者颜色的不连续范围，这可能在变换的图像中产生错误外形。现有技术中已知检测再现设备的色域之外的颜色值，所谓的"色域外警
报"。例如，美国专利申请US 2003/0016230 Al示教了一种从位于再现设备 的色域之外的颜色调色板中表示所有颜色的系统。
本发明通过提供一种方式来给操作者通知在再现图像中由颜色校正引起 的可能问题，试图改进现有技术。

发明内容
在第一方面，本发明致力于一种颜色质量控制设备，所述颜色质量控制 设备适于在颜色校正将要在被再现正向变换(reproduction forward transform) 校准的至少一个再现设备上再现的图像的系统中使用。变换的颜色被称作变 换的再现颜色。所述系统进一步包括用于校正图像中的颜色的颜色校正设备。 校正设备的输出颜色被称作校正的颜色。颜色质量控制设备包括错误外形 (contour)检测单元，用于使用来自再现正向变换的信息来确定图像中的外形 是否是错误外形。
在优选实施例中，所述错误外形检测单元适于发现图像中的外形；和 使用有关再现正向变换中的异常(anomaly)的信息来确定发现的外形是否是错 误外形。
在替换的优选实施例中，所述错误外形检测单元适于使用有关再现正 向变换中的异常的信息在图像中搜索所述异常周围的校正的颜色之间的外 形；和确定在图像中发现的任何外形是否是错误外形。
在又一优选实施例中，所述错误外形检测单元适于在变换的再现颜色 的图像中搜索外形；在校正的颜色的图像中搜索外形；和如果在校正的颜色 的图像中没有相应的外形，则将变换的再现颜色的图像中检测到的外形分类 为错误外形。
在又一优选实施例中，所述再现正向变换由分段定义的函数给出。
在又一优选实施例中，颜色质量控制设备还包括用于向用户提供有关错 误外形的信息的可视化单元。
在第二方面，本发明致力于一种图像的颜色校正的系统。所述系统包括 用于校正图像中的颜色的颜色校正设备、用于向用户显示校正的图像的校验 查看设备和根据本发明第一方面的颜色质量控制单元。
在第三方面，本发明致力于一种在颜色校正系统中控制颜色质量的方法，现的图像中的至少 一种颜色。颜色质量控制单元使用来自再现正向变换的信 息来确定图像中的外形是否是错误外形。


参考附图，本发明的优选特征将通过示例方式来描述，其中: 图1图解说明了根据本发明使用的方法的颜色校正环境； 图2图解说明了根据本发明的颜色质量控制单元；和 图3是图像中的错误外形的起源的示例性图解。
具体实施例方式
在下列示例性非限制性的实施例中，本发明描述了使用专用颜色校正设 备来颜色校正数字胶片、通过胶片印制及之后的胶片投影的最后再现的情况。 图1图解说明了本发明使用的颜色管理(CMM)的颜色校正环境100。 颜色校正设备110接收由胶片扫描仪(未示出)数字化的胶片作为输入 105。操作者对所述胶片应用颜色校正，使用校验查看设备130用以反馈，同 时使用最终再现设备120、例如胶片打印机来最后再现所述胶片。尽管示例 性实施例包括两个设备(校验查看设备和再现设备)，但是所述过程可以扩展到 不止两个设备。
校验查看设备130使用用于补偿任何设备特征的校验查看正向变换132 来进行校正，从而从颜色校正设备110接收到的校正的颜色112被尽可能正 确地示出。校验查看正向变换132可以包括数个局部颜色变换、基于LUT的 插值技术和色域削减或色域压缩。应当理解的是，校正的颜色等实际上应当 被读作有关校正的颜色的信息。
最终再现设备120使用用于补偿任何设备特征的再现正向变换122来进 行校正，从而从颜色校正设备110接收的校正的颜色112被尽可能正确地再 现。再现正向变换122可以包括数个局部颜色变换、基于LUT的插值技术和 色域削減或色域压缩。
颜色质量控制单元140连续地分析颜色。最后，向颜色质量控制单元140 输入通过颜色校正校正的颜色112、有关正向变换122和132的信息123和 133、被再现设备120和校验查看设备130的反向变换124和134变换的颜色127和137——称作变换的颜色。反向变换124、 134通常意欲给出在显示器 120、 130上真正显示的颜色；并且这些颜色可能与原始颜色112不同。 图2图解说明了根据本发明的颜色质量控制单元。 颜色质量控制单元包括三个常规单元
-错误外形检测单元141,用于使用校正的颜色112、有关正向变换 122和132的信息123和133、变换的再现颜色127以及变换的校验查看颜色 137来检测变换的再现颜色127中的错误外形；
-变换伪像(artefact)分析单元142，用于使用校正的颜色112、变换 的再现颜色127、变换的校验查看颜色137和变换信息123、 133来检测变换 假像；
-可视化单元143,用于产生输出146,所述输出146基于错误外形 信息145和变换假像信息144来警告操作者错误外形和变换假像的出现。 错误外形检测
错误外形、即平坦图像区域中亮度或颜色不连续性，对人眼来说是非常 明显的。如图3所示，在颜色校正期间可能会出现这些不希望的错误外形。
图3示出了示例性的变换曲线图300,其中，例如，将被变换的颜色值 xl和x2通过颜色变换函数310被变换成校正的颜色值yl和y2。在变换函数 平滑的情况下(一阶导数和二阶导数是连续的)，通过变换通常将不产生错误外 形，但是只要变换函数不平滑，即使变换是分段平滑的(即，变换的各个部分 是平滑的)，也会出现错误外形。在图3中，不平滑处用两个"拐点(knee)" 312、 314来表示。
图3中进一步示出了仅示出一帧322的模拟影片320的一部分。在该帧 322中，包^"两个区域324、 326,该两个区域在颜色4交正之后分别具有颜色 值yl和y2。当所述两个颜色值彼此接近，但是在拐点314的不同侧时，这 可能产生错误外形328(在附图中从延长线中可以容易地看出)。应当注意， "接近"的精确含义可能不同于将一部分变换到另一部分，但是本领域的技 术人员能够根据他期望解释的严格程度在每种特定情况下进行确定。
错误外形328不是颜色校正之前的原始图像的一部分，因此错误外形328 很可能是不希望的现象。
应当注意，当使用其他变换技术、例如使用查找表(LUT)时，也可能出现 错误外形。简言之，当校正的颜色出现在变换中的异常周围或者LUT的条目值的周围时，可能出现错误外形。
为了分析错误外形，建议分析校正图像来检测颜色，然后看看校正的颜
色是否在异常(在本示例中是拐点)的两侧。自然地，也能够使用变换函数的知 识来限制在图像中搜索接近拐点的颜色，具体地，是否存在许多这样的颜色。 另 一种可能是在变换的再现颜色的图像中以及在校正颜色的图像中搜索外 形，并且如果在校正颜色的图像中没有相应的外形，则将在变换的再现颜色 的图像中的外形分类为错误外形。
现在将更详细地解释分析错误外形的优选实施例。
首先，通过下列步骤来检测平坦图像区域
1. 对于所有图像像素，对一组相邻的图像像素用V求导算符、H模算符 和颜色矢量C(例如RGB值(Red Green Blue))来计算标准fF = ||VC| 。或者，可 以釆用其他活性标准。
2. 当K^TV时，声明图像像素平坦，其中是TV阈值。
3. 通过应用中值滤波器、形态开放和闭合运算以及抑制小不连接区域， 从平坦像素中检测平坦图像区域。
在平坦图像区域中，通过下列步骤检测到错误外形
1. 对于平坦图像区域的所有像素，用具有可能颜色不连续性(即，变换 异常周围)的颜色值Ci来计算标准《c-MW(IIC-C,l)。从变换信息中，这些颜色 值可被取做LUT条目、局部变换的有效范围之间的边界上的颜色值、或者期 望变换是不均匀的其他特定颜色。或者，可以采用其他变异标准。
2. 如果Kc〉Tc,则声明图像像素为错误外形的候选物，其中Tc是阈值。
3. 通过分析它们的空间相邻物，然后候选物或者^l皮验证并且连接以^更形 成错误外形，或者如果它们被隔离，则候选物被消除。
在后处理步骤中，可以通过颜色外观模型来访问检测到的错误外形，以 便根据图像内容和查看条件来判断错误外形的可视性。
使用变换信息123、 133以及变换的再现颜色127,错误外形检测单元141 向可视化单元143提供有关检测到的错误外形的信息145,从而操作者可以 接收一个或多个警告。
变换假像分析
例如，当变换产生在色域之外的值时，会出现变换假像。使用变换信息 123、 133来执行变换假像分析。对于具有给定校验查看正向变换132和校验查看反向变换134的给定校验查看设备130,使Gv作为色域，并且Cvj颜色 值在Gv的边界上。对于具有给定再现正向变换122和再现反向变换124的给 定再现设备120，使GR作为色域，并且CR,j颜色值在GR的边界上。
本发明对现有技术的改进在于它基于至少两个色域、校验查看设备的色 域Gv和再现设备的色域GR来分析变换假像。所述分析例如可被扩展到不止 一个校验查看设备和不止一个再现设备。
变换假像控制检测下列情况
1. Gv外的颜色值:当C未包含在Gv中时，声明校正的颜色值C在Gv 外。变换信息133中包括有关Gv的信息。在替换的实施例中，从颜色131 中将Gv作为凸起包(convexhull)进行计算(图1和图2中未示出)。
2. 校验查看变换修改的颜色值:通过测量校正的颜色C与其相应的变换 颜色之间的差，当所述差超过阈值时，声明所述颜色将被修改。所述差测量 可以在特定的颜色空间(例如CIEXYZ或者CIELab)内完成。
3. g^外的颜色值:当C未包含在gr中时，声明校正的顏色植C在Gr 外。变换信息123中包括有关GR的信息。在替换的实施例中，从颜色121中 将GR作为凸起包(convexhull)进行计算(图1和图2中未示出)。
4. 再现变换修改的颜色值:通过测量校正的颜色C与其相应的变换颜色 之间的差，当所述差超过阈值时，声明所述颜色将被修改。所述差测量可以 在特定的颜色空间(例如C正XYZ或者CIELab)内完成。
变换假像分析单元142向可视化单元143提供有关检测到的假像的信息 144,从而操作者可以接收一个或多个警告。
警告A向操作者表示他应用了颜色校正，由于该检验查看设备的受限的 色域，这将对再现设备产生校正再现的颜色，同时检验查看显示器上显示的 颜色得以修改。换句话说，操作者被告知"他所看到的不是他所得到的"，但 是他可以仍旧得到他希望的。假如情况3和4不存在，则在上面的情况1和 /2中给出警告A。
警告B向操作者表示他应用了颜色校正，由于该设备的受限的色域，这 将对再现设备产生不正确再现的颜色。另外，在检验查看设备上没有正确地 示出不正确再现的颜色。这意味着操作者不能访问和控制再现设备的不正确 的颜色。如果情况3和4中的至少一种情况存在，则在情况1和/2中给出警 告B。警告B明显地对替换的实施例感兴趣，其中查看正向变换132被变换的 再现颜色127而不是校正的颜色112馈送。在该实施例中，检验查看设备130 通常再现被再现设备120正确或不正确再现的颜色。警告B表示在检验查看 设备上没有正确地示出不正确再现的颜色。
警告C向操作者表示他应用了颜色变换，由于该设备的受限的色域，这 将对再现设备产生不正确再现的颜色。然而，在检验查看设备上正确地示出 了颜色。这意味着操作者可以访问并且控制再现设备的不正确的颜色。假设 情况1和2不存在，则在情况3和/4中给出警告C。
可视化
可视化模块143准备错误外形和人为信息146，尤其用于校验查看设备 130的显示。这可以是单独的图像、叠加的图像或者文本、统计信息。在图 像可视化情况下，错误外形可被具体化为线条，而伪像警告A、 B和C可被 可视化为人工的彩色像素。单种预定颜色可被用来表示错误外形以及警告A、 B和C,但是最好是，这四种表示种的每一种由彼此不同的特定颜色来代表。 另外最好是，这些颜色根据环境而改变，从而能够清楚地看见所述颜色。在 文本可视化的情况下，可以显示伪像或者错误外形的数量和类型。
应当注意，颜色质量控制单元140的组件可以每一个在处理器中实现， 一个或多个组件可以共享一个处理器，并且整个颜色质量控制单元140可被 实现在一个处理器中。而且，所述组件可以访问专用存储器(未示出)，或者存 储器可以被其他组件共享。
还应当注意，在颜色校正设备110中、在设备120和130本身中、或者 在中间变换设备(未示出)中可以执行分别用于再现设备120和校验查看设备
130的正向变换122、 132和反向变换124、 134。
因此，可以理解，本发明通过提供适于控制图像中的颜色质量的设备、 尤其是通过^r测其中的错误外形来对现有技术进行改进。
应当理解，已经通过示例方式单纯地描述了本发明，但是在不背离本发 明的范围的情况下可以进行细节的修改。
描述中以及(适当的)权利要求和附图中公开的每个特征可被单独提供或 者以任何适当组合方式来提供。特征在适当的情况下能够以硬件、软件或者 它们两者的组合来实现。连接在可应用的情况下可以被实现为无线连接或者 有线连接，而不必直接或专用的连接。权利要求中出现的附图标记仅用于举例说明，并不对权利要求的范围有 限制影响。
权利要求
1. 一种颜色质量控制设备(140)，适合用于颜色校正将要在被再现正向变换(122)校准的至少一个再现设备(120)上再现的图像的系统(100)，所述系统进一步包括用于校正图像中的颜色的颜色校正设备(110)，其特征在于颜色质量控制设备(140)包括错误外形检测单元(141)，用于使用来自再现正向变换(122)的信息来确定图像(322)中的外形是否是错误外形(328)。
2. 如权利要求1所述的颜色质量控制设备(140),其中所述错误外形检 测单元(141)还适合发现图像(322)中的外形；和使用有关再现正向变换(122)中异常的信息来确定发现的外形是否是错 误外形(328)。
3. 如权利要求1所述的颜色质量控制设备(140),其中所述错误外形检 测单元(141)还适合使用有关再现正向变换(122)中异常的信息在图像(322)中搜索所述异常 周围的校正的颜色之间的外形；和确定在图像(322)中发现的任何外形是错误外形(328)。
4. 如权利要求1所述的颜色质量控制设备(140)，其中所述错误外形检 测单元(141)适合在变换的再现颜色(127)的图像(322)中搜索外形； 在校正的颜色(112)的图像中搜索外形；和如果在校正的颜色(112)的图像中没有相应的外形，则将变换的再现颜色 的图像(322)中检测到的外形分类为错误外形(328)。
5. 如权利要求1所述的颜色质量控制设备(140)，其中所述再现正向变 换(122)由分段定义给出。
6. 如权利要求1所述的颜色质量控制设备(140),还包括用于向用户提 供有关错误外形的信息的可视化单元(143)。
7. —种颜色校正图像的系统(IOO),所述系统包括用于校正图像中的至 少一种颜色的颜色校正设备(lIO)和用于向用户显示校正的图像的校验查看设 备(130),所述系统的特征在于包括如权利要求1到6中任一项所述的颜色 质量控制单元(140)。
8. —种在颜色校正系统中控制颜色质量的方法，所述方法包括步骤通 过颜色校正设备(110)校正将要在被再现正向变换(122)校准的至少一个再现 设备(120)上再现的图像中的至少一种颜色，所述方法的特征在于包括步骤 通过颜色质量控制单元(140)使用来自再现正向变换(122)的信息来确定图像 (322)中的外形是否是错误的外形(328)。
全文摘要
一种颜色质量控制设备(140)，适合用于颜色校正将要在至少一个再现设备(120)上再现并且被再现正向变换(122)校准的图像的系统(100)，所述系统也包括用于校正图像中的至少一种颜色的颜色校正设备(110)。该颜色质量控制设备(140)包括错误外形检测单元(141)，用于使用来自再现正向变换(122)的信息以确定图像(322)中的外形是否是由变换引入的错误外形(328)。这方便了操作者在颜色校准期间的工作。也提供了一种系统和方法。
文档编号H04N1/60GK101288294SQ200680038373
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年10月19日
发明者于尔根·斯托德, 劳伦特·布朗德, 菲利普·罗伯特 申请人:汤姆森特许公司