摄像装置所用的颜色校准方法制造方法及图纸

一种摄像装置所用的用于提供从表观颜色向着实际颜色的映射的方法，包括：使用所述摄像装置来拍摄具有多个色片的基准比色图的图像，其中各色片具有相关联的基准颜色；测量所拍摄图像中的所述多个色片的表观颜色；在圆形色相空间内选择表示不同色相值的多个控制点；确定各控制点的角度偏移，以使得各色片的变换后的表观颜色与基准颜色之间的距离最小，其中所述角度偏移表示色相校正值，其中，对各控制点的角度偏移的插值提供了所述摄像装置所用的从表观颜色向着实际颜色的映射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像装置所用的颜色校准方法本申请要求2011年3月4日提交的澳大利亚临时专利申请2011900785的优先权，其内容通过该引用而包含于此。
本专利技术涉及图像处理领域，特别地，涉及摄像装置所用的用于提供从表观颜色到实际颜色的映射的方法和软件、以及用于使用该映射来对该装置所拍摄到的图像进行颜色校准的方法和软件。
技术介绍
在现有示例中，数字照相机使用诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的传感器来拍摄图像。这些照相机传感器中的大多数针对该图像中的各位置或像素，仅可以读取各物理位置处的一个颜色，从而将原始数据返回作为来自例如红色、绿色和蓝色(RGB)的特定颜色空间的各通道的值的模式。例如，可以将各R、G和B值表示为0和诸如255等的所定义的最大值之间的数值，并且像素处的RGB值的组合表示特定颜色。照相机通过参考照相机颜色空间来捕获RGB值。然而，很少发生照相机颜色空间与已知的基准颜色空间完全匹配。因而，在照相机解释为例如R＝120、G＝110、B＝105的“表观颜色”和基准颜色空间中的例如R＝100、G＝100、B＝100的“实际颜色”之间存在差异。因此，需要颜色校准方法来将如照相机所拍摄到的表观颜色映射到基准颜色空间中的实际颜色。这样确保了拍摄相同物体对象的图像的两个不同装置报告了相同的实际颜色值。此外，照明效果能够对所观察到的对象的颜色产生非常显著的影响。由于灯本身的固有物理性质，因此大多数灯不是纯白色的，这就导致测量颜色不同于真实颜色。例如，通常通过经由适当矩阵对颜色矢量进行相乘并且经由多项式传递各颜色值，作为表观颜色到实际颜色的线性变换和非线性变换的组合来进行颜色映射。计算这种变换是困难的过程，并且需要大量颜色样本、以及优选需要照相机传感器本身的知识。这种技术难以用在空间制约或时间制约使这种处理无法实行的一些情形中。诸如白平衡校正等的简单颜色校正在存在这些空间制约或时间制约的一些应用中足够了；然而在一些应用中，需要较高精度的映射。本专利技术的目的是提供解决现有颜色映射方法的一个或多个限制的摄像装置所用的映射。以上所包括的
技术介绍
部分的论述是为了解释本专利技术的上下文。该论述不应被视为是对所引用的任何文献或其它材料被公开、被获知或属于本说明书权利要求书任一项的优先权日的公知常识的一部分的承认。
技术实现思路
本专利技术提供一种摄像装置所用的用于提供从表观颜色向着实际颜色的映射的方法，包括以下步骤：使用所述摄像装置来拍摄具有多个色片的基准比色图的图像，其中各色片具有相关联的基准颜色；测量所拍摄图像中的所述多个色片的表观颜色；在圆形色相空间内选择表示不同色相值的多个控制点；以及确定各控制点的角度偏移，以使得各色片的变换后的表观颜色与基准颜色之间的距离最小，其中所述角度偏移表示色相校正值，其中，对各控制点的角度偏移的插值提供了所述摄像装置所用的从表观颜色向着实际颜色的映射。例如，由于在识别细菌类型时使用细菌菌落的颜色、形状和纹理以及固体培养基(诸如琼脂等)的颜色，因此诸如识别固体培养基上生长的微生物生长(例如，细菌菌落)等的微生物评估目的所使用的图像必须精确。因此，在该示例中，本领域技术人员应当理解，图像的颜色接近实际颜色很重要。本领域技术人员还应当理解，关于诸如高端摄影等的其它应用，可以使用针对所拍摄图像的从表观颜色到实际颜色的映射。可以在例如RGB、YUV、LAB、XYZ的任何颜色空间中测量表观颜色和基准颜色(输入颜色)。向着实际颜色(输出颜色)的映射可以将表观颜色变换到相同的颜色空间，或者可以将表观颜色变换到不同的颜色空间。可以在输入或输出颜色空间中测量变换后的表观颜色和基准颜色之间的距离。控制点的色相值是指HSV(色相饱和度值)颜色空间中的色相值。HSV空间用作输入空间和输出空间之间的中间态。该颜色空间由椎体来表示，其中绕中心垂直轴的角度对应于色相，相对于该垂直轴的距离对应于饱和度，并且沿着该垂直轴的距离对应于值(明度)。圆形色相空间是指HSV椎体的圆形截面。该方法能够根据少量的基准颜色来产生映射。例如，已经发现利用24个色片所产生的映射得到了在对细菌菌落进行微生物评估目的所用充分精确的摄像时使用的充分校准。所需要的片数量依赖于所需的映射的保真度，并且是可调整的。例如，如递交日相同的同一申请人的标题为“MethodandSoftwareforAnalysingMicrobialGrowth”的共同待审的国际专利申请(其内容通过引用而包含于此)所述，可以使用利用映射进行了颜色校正的图像来训练机器学习算法以对细菌菌落进行分类。通过在控制点的角度偏移之间进行插值以确定图像中的像素的表观色相的插值角度偏移，可以使用控制点的角度偏移来将表观色相映射到同一摄像装置在相同照明条件下所拍摄到的任何其它图像中的像素的实际色相。然后，将该插值角度偏移应用于表观色相以实现实际色相(并由此实现实际颜色)的近似。通过在圆形色相空间中应用变换，本专利技术的方法与原始颜色值的简单线性变换相比可以提供更加精确的近似。本领域技术人员应当理解，对“实际颜色”的参考并不要求将表观颜色完全映射到基准颜色空间。相反，该映射提供了实际颜色的近似。摄像装置可以是诸如高分辨率彩色数字照相机、数字扫描器或数字摄像机等的数字照相机。现在说明控制点的选择，所述多个控制点可以均匀地围绕所述圆形色相空间进行分布。控制点在圆形色相空间上的角度位置表示其色相值。例如，这些控制点可以形成围绕该空间的单个环，其中该环中的相邻控制点之间的距离是均等的。选择各控制点的位置可以包括：使用不同数量的控制点来计算一系列候选映射的误差；以及基于产生可接受误差的最小数量的控制点来从该一系列候选映射中选择映射。应当理解，为了计算效率和估计精度的利益，期望选择尽可能少的控制点。测量所述摄像装置所拍摄到的图像中的色片的表观颜色还可以包括：测量色片的颜色；对测量到的颜色进行白平衡校正；对测量到的颜色进行明度校正；以及使用所得的白平衡校正和明度校正后的颜色来确定所述表观颜色。可以使用根据比色图中的R、G和B值应当相等的中性灰色片所确定的权重来进行白平衡校正。可以使用利用比色图中的明度已知的多个灰色片所计算出的曲线来校正明度。因而，利用已经针对白平衡和明度进行了校正的数据来进行颜色映射。与产生引起白平衡和明度的映射相比，这样降低了变换的复杂度，并由此缩短了所需的计算时间。确定各控制点的角度偏移以使得各色片的变换后的表观颜色与基准颜色之间的距离最小的步骤可以包括：使包括各色片的所述变换后的表观颜色与所述基准颜色之间的距离的平方和的成本函数最小。所述成本函数还可以包括所述角度偏移的平方和。在实施例中，所述方法还可以包括：确定各控制点的标度以使得各色片的所述变换后的表观颜色与所述基准颜色之间的距离最小，其中所述标度表示饱和度校正值，其中，对各控制点的标度的插值提供了所述摄像装置所用的从表观颜色向着实际颜色的另一映射。将针对表观饱和度的插值标度应用于该表观饱和度以获得实际饱和度的近似。控制点可以表示离圆形色相空间中的色片的表观色相和饱和度的位置最近的色相值。控制点可以包括围绕圆形色相空间的控制点的一个或两个(或多个)环，其中各环具有不同的饱和度值。在一个示例中，使用控制点的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置所用的用于提供从表观颜色向着实际颜色的映射的方法，包括以下步骤：使用所述摄像装置来拍摄具有多个色片的基准比色图的图像，其中各色片具有相关联的基准颜色；测量所拍摄图像中的所述多个色片的表观颜色；在圆形色相空间内选择表示不同色相值的多个控制点；以及确定各控制点的角度偏移，以使得各色片的变换后的表观颜色与基准颜色之间的距离最小，其中所述角度偏移表示色相校正值，其中，对各控制点的角度偏移的插值提供了所述摄像装置所用的从表观颜色向着实际颜色的映射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种摄像装置所用的用于提供从表观颜色向着实际颜色的映射的方法，包括以下步骤：使用所述摄像装置来拍摄具有多个色片的基准比色图的图像，其中各色片具有相关联的基准颜色；测量所拍摄图像中的所述多个色片在输入颜色空间中的表观颜色；在圆形色相空间内选择表示不同色相值的多个控制点，所述多个控制点均匀地围绕所述圆形色相空间进行分布；以及确定各控制点的角度偏移，以使得各色片的从所述输入颜色空间变换到所述圆形色相空间的表观颜色与所述圆形色相空间中的相关联的基准颜色之间的距离最小，其中所述角度偏移表示色相校正值，其中，对所述控制点中离所述圆形色相空间中的所述表观颜色的色相值最近的两个以上的控制点的角度偏移的插值提供了所述摄像装置所用的从表观颜色向着实际颜色的映射。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择多个控制点的步骤包括：使用不同数量的控制点来计算一系列候选映射的误差；以及基于产生可接受误差的最小数量的控制点来从该一系列候选映射中选择映射。3.根据权利要求2所述的方法，其中，对于24个色片，在可接受误差之内的控制点最小数量为12。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，测量色片的表观颜色的步骤包括：测量色片的颜色；对测量到的颜色进行白平衡校正；对测量到的颜色进行明度校正；以及使用所得的白平衡校正和明度校正后的颜色来确定所述表观颜色。5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定各控制点的角度偏移的步骤包括：使包括各色片的圆形色相空间中的表观颜色与相关联的基准颜色之间的距离的平方和的成本函数最小。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述成本函数还包括所述角度偏移的平方和。7.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：确定各控制点的标度以使得各色片的从所述输入颜色空间变换到所述圆形色相空间的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·瓦登亨志，R·E·希尔，
申请(专利权)人：LBT创新有限公司，
类型：
国别省市：