CN102735339A

CN102735339A - 颜色测量设备校准

Info

Publication number: CN102735339A
Application number: CN2012100936915A
Authority: CN
Inventors: 比特·弗里克; 托马斯·A·利安萨; 安德鲁·马西亚; 周望龙; 理查德·费德里科
Original assignee: X Rite Europe GmbH
Current assignee: X Rite Switzerland GmbH
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-10-17
Also published as: EP2505974B1; US9163990B2; US20120253727A1; JP2012215570A; EP2505974A1

Abstract

在一种用于包括至少三个颜色通道的滤光型颜色测量设备的校准方法中，形成用于将颜色通道的输出信号变换成三刺激颜色值的校准矩阵。在光谱上执行该校准，其中测量并存储颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度以及典型光源的光谱发射特性，并且其中根据光谱灵敏度、光源的光谱发射特性以及根据CIE 1931的标准观察者的光谱评估函数来计算校准矩阵。

Description

颜色测量设备校准

技术领域

本发明涉及一种用于校准滤光型颜色测量设备的方法。

背景技术

颜色测量设备可基于所使用的测量技术而被大体上分成两类：光谱测量设备和滤光型测量设备。光谱测量设备是最通用的，这是因为已知道光谱测量值可被用来得到在实践中感兴趣的任何其它变量(例如颜色值、颜色密度值等)。滤光型测量设备较不通用，但是反过来在设计上较不复杂，并且相应地更节省成本。无论基础测量技术如何，颜色测量设备可实施为自主设备或者实施为待与评估测量数据的控制计算机相结合使用的***测量设备。自主颜色测量设备包括测量操作所必需的所有操作和显示构件以及它们自己的电源，并且在许多情况下还配备有用于与计算机通信的接口，其中测量数据和控制数据两者都可与计算机进行交换。被配置为***测量设备的颜色测量设备通常没有它们自己的操作和显示构件，而是像任何其它***计算机设备一样由上级计算机控制。为了与计算机通信，更多的现代颜色测量设备常常例如装配有所谓的USB(通用串行总线)接口，在许多情况下，同时还可以通过USB接口供电(从附连的计算机供电)。测量设备的这样的设计例如在美国专利说明书No.7671991(≈EP 1845350B1)中进行了描述。

颜色测量设备取决于它们的实施方式和辅助设备而可用于大量的测量任务。颜色测量设备的一个特定应用领域是对监视器进行测量，具体而言是为了校准和创建颜色轮廓的目的，其中颜色测量设备被人工定位在待测量的监视器上并接触监视器，或者被布置在距监视器小的距离(优选地小于20cm)处。在其它的应用功能中，颜色测量设备还可用来测量环境光或者可能还用于对例如由电子投影仪(视频投影仪)照明的投影区域的(远程)测量。这些内容同样在例如美国专利说明书No.7671991(≈EP 1845350B1)中进行了描述。

本发明排他地涉及滤光型颜色测量设备。这样的滤光型颜色测量设备具有如下光学装置：该光学装置将接收到的测量光经由不同光谱透射率的三个或更多个滤色器引导到对应的光电传感器上，所述光电传感器将入射到它们上的光转换成对应的测量信号。不同滤色器和相关联的传感器的数目决定了颜色测量设备的所谓颜色通道的数目。

为了精确的颜色测量，颜色测量设备应当能够产生与根据国际照明委员会(CIE)1931的标准观察者的评估光谱(颜色匹配函数，CMF)对应的测量值。然而，使用实际滤色器和相关联的传感器，所述评估光谱(颜色匹配函数)不能被精确复制或者至少不处于设计复杂性的可调整水平，从而使得这样的滤光型颜色测量设备所生成的测量数据在实践中只是标准化三刺激(tristimulus)颜色值X、Y、Z的较好或较差的近似。因此，需要处理测量数据，其中使用(乘以)特定于设备的校准矩阵来变换颜色测量设备的各个颜色通道的输出信号，其中校准矩阵的元素被选择为使得变换和/或矩阵乘法的结果尽可能精确地对应于标准化三刺激颜色值。

在下面，对颜色测量设备进行校准和/或用于颜色测量设备的校准方法被理解为意指确定所述校准矩阵。

常规地，基于与参考三刺激颜色测量设备(其被假定为高精度设备)的比较测量来校准滤光型颜色测量设备。可调光源(例如，由计算机控制的监视器)生成一系列的f个色块，这f个色块由待校准的滤光型颜色测量设备和参考颜色测量设备两者同时地或依次地计量，其中待校准的滤光型颜色测量设备生成f个组，每个组包括n个颜色通道输出值[C]＝C_1，1...C_f，n，而参考颜色测量设备对应地生成f组三刺激颜色值[T]＝X₁...X_f，Y₁...Y_f，Z₁...Z_f。这些值被输入到矩阵方程[T]＝[C]＊[M]中，其中[M]是所寻求的校准矩阵并且呈现维度3＊n。所计量的色块的数目f必须至少是3，但通常更大。然后，解该矩阵方程以求得[M]。如果f＞3，则利用最小方差法来解该方程。如果f＝3，则直接得到解。校准矩阵[M]然后可存储在滤光型颜色测量设备自身中或外部计算机中，并被用来将滤光型颜色测量设备的颜色通道输出值变换成三刺激颜色值。

这种已知的校准方法有两个关键的缺点。一方面，它需要良好保持(稳定且恒定)的光源以及对应地良好保持的参考颜色测量设备，这是因为校准的可重复性否则可能显著降低。另一方面，由于以这种方式确定的校准矩阵[M]仅关于校准中所用光源的f个色块表现出最优(最佳配合)，所以在其它光源上的测量应用中可能产生显著误差。

于是，本发明的意图在于避免用于滤光型颜色测量设备的校准方法中的这些缺点。

发明内容

亦可通过本发明解决的该首选目的可通过用于将颜色通道的输出信号变换成三刺激颜色值的校准方法来解决，其中在光谱上执行校准，其中测量并存储颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度，并且其中根据光谱灵敏度以及标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的光谱评估函数来计算校准矩阵。

在下面，还公开了根据本发明的校准方法的有利实施方式和发展。

本发明的一方面如下：在用于包括至少三个颜色通道的滤光型颜色测量设备的校准方法中，形成用于将颜色通道的输出信号变换成三刺激颜色值的校准矩阵。通过如下方式在光谱上执行校准：测量并存储颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度、并根据光谱灵敏度以及根据CIE 1931的标准观察者的光谱评估函数来计算校准矩阵。在光谱上校准实现了根据CIE的评估函数(颜色匹配函数)的较好近似。

根据特别有利的实施方式，测量并存储目标光源的发射光谱，并将该发射光谱并入到校准矩阵的计算中。通过并入目标光源，可以降低光源相关测量误差。

然后，优选地通过解矩阵方程P＊S＊CM＝P＊CMF以求得校准矩阵(CM)的元素来计算校准矩阵(CM)，其中，P是其中元素为相同类型的不同颜色的目标光源的发射光谱的各个光谱值的矩阵，S是其中元素为颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为根据CIE 1931或其它这样的标准的标准观察者的光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。在标准情况下，这是超定方程组，其可例如根据已知的最小方差法来求解。

依据根据本发明的方法的有利发展，测量并存储相同类型的不同目标光源的发射光谱。根据这些发射光谱形成组合发射光谱，并基于该组合发射光谱来计算特定于类型的校准矩阵。该方法具有如下优点：不必对于每个目标光源模型测量并存储专有发射光谱。

然后，有利地通过解矩阵方程PK＊S＊CM_t＝PK＊CMF以求得特定于类型的校准矩阵(CM_t)的元素来计算该特定于类型的校准矩阵(CM_t)，其中，PK是其中元素为相同类型的各个目标光源的发射光谱的各个光谱值的矩阵，每个目标光源是相同类型的不同颜色的，S是其中元素为颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为根据CIE 1931的标准观察者的光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

有利地通过解矩阵方程S＊CM_g＝CMF以求得一般性校准矩阵的元素来计算一般性校准矩阵，其中，S是其中元素为颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为根据CIE1931或CMF的其它标准集的标准观察者的光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。当对于目标光源而言不能获得适当的发射光谱时，一般性校准矩阵是有利的。

根据本发明中的重要构思，紧接在使用颜色测量设备进行测量之前，分别重新计算校准矩阵。这具有如下优点：校准对于目标光源而言总是最新的且经调整的。

将颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度优选地存储在颜色测量设备自身的非易失性存储器中或者与颜色测量设备的识别数据相关联地存储在数据库中，并且从该存储器和/或数据库中读取颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度以计算校准矩阵。这具有如下优点：颜色测量设备的光谱灵敏度可甚至由制造商测量并以简单的方式提供给用户。

亦有利的是，测量众多目标光源的发射光谱并将其与被测目标光源的模型信息和/或类型信息相关联地存储在数据库中，其中从该数据库中选择对应于特定目标光源的模型或类型的发射光谱并使用所选择的发射光谱来计算校准矩阵。该方法允许提供所有可能的目标光源的大量发射光谱，并且允许通过添加新目标光源的发射光谱和/或通过更新可用的发射光谱来简单地补充和更新该数据库。

附图说明

下面，基于附图更详细地讨论本发明，其中：

图1是与外部计算机相连的滤光型颜色测量设备的示意图；

图2是用于将滤光型颜色测量设备在光谱上特征化的方法步骤以及测量配置的示意图；

图3是用于将监视器在光谱上特征化的方法步骤以及测量配置的示意图；

图4是用于计算校准矩阵的方法步骤的示意图；

图5是滤光型颜色测量设备的实际测量应用中的过程的示意图；以及

图6是概括了根据本发明的校准方法的最重要步骤的框图。

具体实施方式

下面的约定适用于下面各图的描述：如果在图中未示出各个参考标号，则就这一点而言参考的是其余附图和描述中的对应部分。缩短的术语“颜色测量设备”总是被理解为意指滤光型颜色测量设备。“目标光源”被理解为意指针对其校准颜色测量设备的光源。目标光源可以是任何种类的光源，特别是监视器、电视机、任何类型的显示设备、电子投影仪等。

图1中所示的颜色测量设备整体上由CMD(颜色测量设备)表示，并且在此情况下被配置为具有例如三个通道的滤光型颜色测量设备。它包括输入透镜L₁、孔径B、漫射器D、传感器透镜L₂、呈现不同光谱透射率的三个滤色器F₁、F₂和F₃以及布置在印刷电路板PCB上的三个光电传感器LS₁、LS₂和LS₃。数字测量电子装置ME被定位在印刷电路板上，并且就其一部分而言包括非易失性存储器MEM和通信接口USB。

颜色测量设备CMD经由连接到通信接口USB的线缆DC与包括相关联的监视器M_c的外部计算机C_ext相连，并且还经由线缆DC从外部计算机C_ext供电。

经过输入透镜L₁进入颜色测量设备CMD的测量光ML穿过孔径B、漫射器D、传感器透镜L₂和滤色器F₁、F₂和F₃然后入射到三个光电传感器LS₁、LS₂和LS₃上。后者生成对应的电测量信号，所述电测量信号由测量电子装置ME以数字形式提供于通信接口USB处。

传感器LS₁、LS₂和LS₃由测量电子装置ME控制并且数字测量信号被提供于通信接口USB处并被馈送给外部计算机C_ext的方式是常规的(例如，如美国专利说明书No.7671991中所述)，并因此无需更详细地讨论。

在所示出的例子中，颜色测量设备CMD针对三个颜色通道而配置。应理解，颜色测量设备CMD也可配备有多于三个的(例如六个)颜色通道，其中呈现不同透射特性的滤色器越多，则将提供的传感器也相应越多。在下面，颜色测量设备CMD的通常n个颜色通道的数字测量信号(输出信号)由C₁、C₂、...C_n表示(在所示出的例子中，n＝3)。

颜色测量设备CMD自身在此程度上是常规的，并因此对于本领域的普通技术人员而言无需更详细地讨论。本发明排他地涉及在分光光度计和可调光源的辅助下借助于一个或多个单独计算机来校准颜色测量设备。

根据本发明的校准方法被分成三个部分：在第一部分中，将待校准的颜色测量设备CMD在光谱上特征化；在第二部分中，将随后将使用颜色测量设备进行计量的不同光源在光谱上特征化；在第三部分中，根据上述两个部分的结果来计算校准矩阵，然后当在实践中使用颜色测量设备进行测量时使用计算出的校准矩阵将颜色通道输出值变换成三刺激颜色值。

CMD的通道的光谱灵敏度由每个波长处的利用SPM_ref测得的功率与相同波长处的CMD的输出的比率形成。这可例如通过测量具有SPM_ref和CMD两者的扫描单色仪的输出来实现。在图2中示意性地示出了另一个实施方式。借助于可例如由配备有对应照明体并且在需要时配备有滤色器的积分球构成的可调光源Q，不同颜色(不同光谱带)的光依次生成，并且由待校准的颜色测量设备CMD并且在光谱上由高精度参考分光光度计SPM_ref两者进行计量。全部N个不同光颜色在图2中由圆圈Q₁...Q_N来符号表示。当利用颜色测量设备CMD来计量时，N个组被创建，每个组包括馈送给计算机100的n个颜色通道输出值C_1，1...C_n，N。参考分光光度计SPM_ref对应地产生同样馈送给计算机100的N个光谱Q_i(λ)。在计算机100上运行的程序110将N＊n个颜色通道输出值C_1，1...C_n，N和N个光谱Q_i(λ)相组合并由此计算颜色测量设备CMD的n个颜色通道的光谱灵敏度S＝[S₁(λ)...S_n(λ)]。如果光谱样本NSV的总数目大于N，则通过110计算S可能需要计算Q_i(λ)的重心以及需要插值、优化或其它计算曲线拟合技术以评估在Q_i(λ)的中心位置之间的S的值，这将为本领域的普通技术人员所知。这些光谱灵敏度S然后被存储在颜色测量设备CMD的测量电子装置的非易失性存储器MEM中，并且对于每个待校准的颜色测量设备是特定于设备的。波长范围通常从400nm延伸到700nm。该特征化的光谱分辨率可以非常高，例如约1nm。计算机100还可承担控制光源Q的任务。颜色测量设备CMD通常由设备制造商来特征化。光谱灵敏度S当然也可以与颜色测量设备CMD的识别信息一起存储在数据库中，并在需要时从所述数据库中取回。

如已经在开头提到的，这样的颜色测量设备的主要应用领域是对监视器进行测量，具体而言是为了校准和创建颜色轮廓的目的。监视器可以被视为取决于基础技术、制造和类型而部分地呈现非常不同的光谱特性的不同光源。因此，针对特定光源(具体类型的监视器)校准的颜色测量设备当对另一个光源(另一种类型的监视器)进行测量时可能颇容易想到会产生明显错误的测量结果。为了消除这个问题，将待由颜色测量设备CMD计量的最具代表性的光源(例如，监视器)同样在根据本发明的校准方法的第二部分中在光谱上特征化。

在图3中示意性地示出了将光源在光谱上特征化。在此情况下，光源由监视器220构成，监视器220由计算机200控制，特征化程序210在计算机200上运行。在其它实施方式中，监视器可由信号发生器、DVD播放器、嵌入在监视器中的可编程视频帧存储装置或视频发生器、或为本领域的普通技术人员所熟知的其它视频源来控制。计算机200控制监视器220使得M个不同的色块TP₁...TP_M在监视器上依次生成。不同颜色的最少三个色块是必需的，但是优选地生成更多不同的色块，例如，白色、红色、绿色、蓝色、青色、黄色、橙色和少许灰度色调。色块由高精度参考分光光度计SPM_ref计量，其中M个发射光谱P_k(λ)结果其在下面在整体上称为P。在计算机200上运行的特征化程序210将这M个光谱与元数据一起归档在这里称为EDR(发射数据参考)文件的文件中，并且保存该EDR文件。该元数据包括使EDR文件能够与特征化光源相关联的数据，例如监视器模型、还例如创建日期、测量条件、色块的描述等。光源通常由作为服务的测量设备的制造商、或者由光源(例如，监视器)的制造商在光谱上特征化。

有利地，对于所有可能的光源(即，例如所有的普通监视器模型、电视模型、电子投影仪等)创建EDR文件(包括元数据)，并且将所创建的EDR文件存储在库和/或数据库中。这样的数据库还可包括提供关于可比较的光源模型的细节的信息，使得归档在数据库中的EDR文件的数目可保持被合理地管理。EDR文件由测量设备、操作***或光源(监视器、电子投影仪、电视机)的制造商提供。数据库可以在任何时间补充和/或更新。

因此，在上面描述的根据本发明的校准方法的两个预备部分之后，对于待校准的每个颜色测量设备而言可获得特定的一组光谱颜色通道灵敏度，且对于每个特征化光源而言可获得包括一组发射光谱的EDR文件。

根据本发明的颜色测量设备校准方法的中心部分在第三部分中执行，其在图4中示意性地示出。根据本发明的最重要方面之一，一旦或每次颜色测量设备CMD***作，即，一旦它连接到外部计算机C_ext并被计算机和/或在计算机上执行的程序识别出，该部分就由颜色测量设备的用户执行。在另一个实施方式中，这些功能可嵌入到M_c的电子装置或者CMD中，这对于本领域的普通技术人员而言将是显然的。

对于对监视器M_c的测量应用，颜色测量设备CMD通常连接到控制监视器M_c的计算机C_ext。应用程序APP(例如，用于生成监视器轮廓的程序)被安装在计算机C_ext上并且访问由颜色测量设备CMD产生的颜色测量值。

根据本发明的一个重要方面，用于期望测量应用的颜色测量设备所连接到的计算机C_ext还运行集成到SDK(软件开发工具包)中的校准程序CSW(校准软件)并执行根据本发明的校准方法的所述第三部分的各个步骤，其中校准程序CSW优选地当颜色测量设备已连接到计算机并被计算机识别出时自动启动。

校准程序CSW能够导入存储在颜色测量设备CMD中的各个光谱颜色通道灵敏度S。可替选地，它可以被实施为从数据库(例如，在线数据库)中取回特定于设备的灵敏度S。校准程序CSW还包括数据库300，数据库300包括不同光源(例如，监视器模型、电视模型、投影仪模型)的EDR文件EDR₁...EDR_R以及根据CIE 1931的标准观察者或者用于计算三刺激颜色值X、Y、Z的任何其它标准观察者或补充观察者的颜色匹配函数的光谱数据，即，评估光谱

数据库300还可被提供为简单的文件集合。如已经提到的，EDR文件通常由光源(监视器、电视机、投影仪)的制造商或颜色测量设备的制造商提供给校准程序的开发者。校准程序还可配备有允许通过例如经由因特网或从数据载体下载EDR文件来补充和/或更新数据库300的功能。

一旦颜色测量设备CMD已被激活，颜色通道灵敏度S就从颜色测量设备CMD的存储器MEM被转移到计算机C_ext，使得它们可为校准程序CSW所用。然后(或预先)，借助于校准程序CSW的选择例程310从EDR文件的集合中选择与正在使用的监视器M_c对应(或在需要时，最佳地匹配)的EDR文件。该选择可例如借助由选择例程310提供的选择菜单、通过人工输入来作出。如果监视器M_c可被计算机C_ext自身(硬件检测)识别出，则该选择也可由校准程序CSW独立地作出。另外，应用程序APP也可提供同样可根据需要选择的特定(定制)EDR文件。在选择了适当的EDR文件之后，与待校准的颜色测量设备CMD相连的监视器M_c和/或一般而言目标光源的发射光谱P＝[P₁(λ)...P_k(λ)...P_M(λ)]可为校准程序所用。在下面进一步更详细地讨论对与目标光源相匹配的EDR文件进行选择的某些详细方面。

为了下面所述的计算，将光谱灵敏度S、发射光谱P和颜色匹配函数CMF的数据以矩阵形式组织如下

S＝[S_i，k]＝[S_k(λ_i)] 包括行i＝1...NSV和列k＝1...n

P＝[P_i，k]＝[P_i(λ_k)] 包括行i＝1...M和列k＝1...NSV

CMF＝[CMF_i，k]＝[CMF_k(λ_i)] 包括行i＝1...NSV和列k＝1...3

或者

CMF = [{CMF}_{i, k}] = [\overset{&OverBar;}{x} (λ_{i}), \overset{&OverBar;}{y} (λ_{i}), \overset{&OverBar;}{z} (λ_{i})]

包括行i＝1...NSV。

矩阵S的元素S_i，k是对于波长λ_i而言的颜色通道k的光谱灵敏度的各个光谱值S_k(λ_i)。矩阵P的元素P_i，k是对于波长λ_k而言的光源的M个色块的发射光谱的各个光谱值P_i(λ_k)。矩阵CMF的元素CMF_i，k是对于波长λ_i而言的颜色匹配函数的各个光谱值

NSV是光谱值的数目。

基于401nm至700nm的光谱范围和1nm的分辨率，光谱值的数目NSV在每种情况下都是300。于是，波长λ_i和λ_k的范围分别都是从401nm至700nm。数目NSV对于其它光谱范围和分辨率而言相应地不同。

校准程序CSW包括三个计算例程320、330和340。计算例程320将M个发射光谱P₁(λ)...P_k(λ)...P_M(λ)乘以评估光谱

其在数学上对应于上面定义的两个矩阵P和CMF的元素乘元素的乘法。该矩阵乘法的结果是维度为M＊3(行，列)的第一积矩阵P＊CMF，该第一积矩阵的元素是M个数值三元组X₁，Y₁，Z₁...X_k，Y_k，Z_k...X_M，Y_M，Z_M。计算例程330将光谱灵敏度S₁(λ)...S_i(λ)...S_n(λ)乘以发射光谱P₁(λ)...P_k(λ)...P_M(λ)，其在数学上对应于上面定义的两个矩阵P和S的元素乘元素的乘法。该矩阵乘法的结果是维度为M＊n(行，列)的第二积矩阵P＊S，该第二积矩阵的元素是n＊M个值C₁₁...C_ik...C_nM。最后，计算例程340使用这两个积矩阵P＊S和P＊CMF来形成如下形式的矩阵方程：

P＊S＊CM＝P＊CMF (公式1)

并且解该矩阵方程以求得具有维度n＊3(行，列)的矩阵CM的元素，其中，n是颜色测量设备的颜色通道的数目。该方程组可例如根据已知的最小方差法来求解。矩阵CM是待形成的校准矩阵并且然后被存储。

一旦形成了校准矩阵CM，就校准颜色测量设备并将其准备好用在期望应用中。图5示出了示例性的应用情况。其中(经校准的)颜色测量设备CMD对由计算机C_ext控制的监视器M_c进行颜色测量，并且在计算机C_ext上执行的应用程序APP显示监视器M_c上的色块TP。颜色测量设备CMD计量色块TP并生成n个颜色通道输出值C₁...C_n。这些输出值被馈送给同样在计算机C_ext上执行的校准程序CSW，并借助于另一个计算例程350与在校准过程之后先前存储的校准矩阵CM相乘：

[C₁...C_n]＊CM＝＞[X，Y，Z] (公式2)

然后，作为结果可获得色块TP的标准三刺激颜色值X、Y、Z，并将这些颜色值馈送给应用程序APP以供使用。

在实践中，将每个可想到的光源在光谱上特征化并为它创建EDR文件当然几乎是不可行的。然而，可根据光源的基础技术(类型)、制造商和模型系列等将光源分类。如果该信息包含在EDR文件的元数据中，则可以在数据库中找到适当的EDR文件，即使对于当前目标光源而言不能获得特定EDR文件。

如果例如在数据库中对于特定光源模型而言不能获得EDR文件，但是代之以能获得用于使用相同的基础技术(相同类型)的多个其它模型的EDR文件，则可根据包括在这些EDR文件中的发射光谱P₁，P₂，P₃，...形成组合发射光谱PK，并且可使用该组合发射光谱PK来计算特定于类型的校准矩阵CM_t。该组合发射光谱PK只是比相应的各个矩阵P₁，P₂，P₃，...大的矩阵：

PK = \begin{matrix} [{P 1}_{i, k}] \\ [{P 2}_{i, k}] \\ [{P 3}_{i, k}] \end{matrix}

并且以与各个矩阵P₁，P₂，P₃，...相同的方式(即，根据如下公式)被并入到校准矩阵的计算中：

PK＊S＊CM_t＝PK＊CMF (公式3)

该方程组可例如根据已知的最小方差法来求解。

如果数据库绝对不包括与光源相匹配的EDR文件，并且也不可能创建合适的组合发射光谱PK，则也有可能代之以根据如下公式计算一般性校准矩阵CM_g：

S＊CM_g＝CMF (公式4)

该公式表示包括一般性校准矩阵CM_g的未知元素的超定线性方程组。该方程组可例如根据已知的最小方差法来求解。

对于每个特定的颜色测量设备，显然可能仅存在一个一般性校准矩阵CM_g以及仅相对小数目的特定于类型的校准矩阵CM_t。这些校准矩阵CM也可有利地被预先计算出并存储在例如校准程序SDK中或者可能甚至存储在颜色测量设备自身中，以使得它们每个在需要时能被更快速地获得。

将根据本发明的校准方法的最重要步骤清楚地再次概括成图6的框图的形式。具体而言，在图6中，使用应用程序或校准程序激活颜色测量设备；测量颜色测量设备的颜色通道的光谱灵敏度并将它们存储在颜色测量设备中或数据库中，将光谱灵敏度从设备或数据库加载到校准程序中；识别目标光源的模型和类型；形成所有可能的目标光源(监视器、电视机、投影仪等)的光谱数据库，从光谱数据库加载目标光源的光谱数据(模型或类型)；计算特定于模型的校准矩阵，在需要时，计算特定于类型的或一般的校准矩阵或者加载所存储的矩阵；并且基于校准矩阵计算新测量结果的三刺激颜色值。

根据本发明，在第一次或每当再次使用颜色测量设备进行测量之前，对颜色测量设备进行校准。校准被完全自动地执行并且不需要任何特殊的校准设备，比如可调光源或参考测量设备。校准矩阵对于待测量的光源而言总是最新的且经调整的，以使得测量误差被最小化。通过根据本发明在光谱上校准颜色测量设备，可以使用更加显著不同于根据CIE 1931的标准观察者的评估函数(颜色匹配函数)的滤色器。用户可通过下载所述光源的发射光谱来简单地使它们的颜色测量设备适应于新光源。

Claims

1.一种用于包括至少三个颜色通道的滤光型颜色测量设备的校准方法，其中形成用于将所述颜色通道的输出信号变换成三刺激颜色值的校准矩阵，其中在光谱上执行所述校准，其中测量并存储所述颜色测量设备的所述颜色通道的光谱灵敏度，并且其中根据所述光谱灵敏度以及标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的光谱评估函数来计算所述校准矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中测量并存储目标光源的发射光谱，并且其中将该发射光谱并入到所述校准矩阵的计算中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中通过解矩阵方程P＊S＊CM＝P＊CMF以求得校准矩阵的元素来计算所述校准矩阵，其中，P是其中元素为相同类型的不同颜色的所述目标光源的所述发射光谱的各个光谱值的矩阵，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中：测量并存储相同类型的不同目标光源的发射光谱；根据这些发射光谱形成组合发射光谱；并且基于该组合发射光谱来计算特定于类型的校准矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其中通过解矩阵方程PK＊S＊CM_t＝PK＊CMF以求得所述特定于类型的校准矩阵的元素来计算所述特定于类型的校准矩阵，其中，PK是其中元素为相同类型的各个目标光源的所述发射光谱的各个光谱值的矩阵，每个目标光源是相同类型的不同颜色的，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者特别是根据CIE1931的标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中通过解矩阵方程S＊CM_g＝CMF以求得一般性校准矩阵的元素来计算所述一般性校准矩阵，其中，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

7.根据权利要求4所述的方法，其中通过解矩阵方程S＊CM_g＝CMF以求得一般性校准矩阵的元素来计算所述一般性校准矩阵，其中，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

8.根据权利要求5所述的方法，其中通过解矩阵方程S＊CM_g＝CMF以求得一般性校准矩阵的元素来计算所述一般性校准矩阵，其中，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者特别是根据CIE 1931的标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中紧接在使用所述颜色测量设备进行测量之前，分别重新计算所述校准矩阵。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中将所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度存储在所述颜色测量设备的非易失性存储器中或者与所述颜色测量设备的识别数据相关联地存储在数据库中，并且从所述存储器和/或数据库中读取所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度以计算所述校准矩阵。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中测量众多目标光源的发射光谱并将测得的发射光谱与所述目标光源的模型信息和/或类型信息相关联地存储在数据库中，并且其中从所述数据库中选择对应于特定目标光源的模型或类型的发射光谱并使用所选择的发射光谱来计算所述校准矩阵。

12.根据权利要求4所述的方法，其中测量众多目标光源的发射光谱并将测得的发射光谱与所述目标光源的模型信息和/或类型信息相关联地存储在数据库中，并且其中从所述数据库中选择对应于特定目标光源的模型或类型的发射光谱并使用所选择的发射光谱来计算所述校准矩阵。

13.根据权利要求5所述的方法，其中测量众多目标光源的发射光谱并将测得的发射光谱与所述目标光源的模型信息和/或类型信息相关联地存储在数据库中，并且其中从所述数据库中选择对应于特定目标光源的模型或类型的发射光谱并使用所选择的发射光谱来计算所述校准矩阵。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中通过解矩阵方程S＊CM_g＝CMF以求得一般性校准矩阵(CM_g)的元素来计算所述一般性校准矩阵(CM_g)，其中，S是其中元素为所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度的各个光谱值的矩阵，且CMF是其中元素为标准观察者的所述光谱评估函数的各个光谱值的矩阵。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中紧接在使用所述颜色测量设备进行测量之前，分别重新计算所述校准矩阵(CM)。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其中将所述颜色测量设备的所述颜色通道的所述光谱灵敏度(S)存储在所述颜色测量设备的非易失性存储器(MEM)中或者与所述颜色测量设备的识别数据相关联地存储在数据库中，并且从所述存储器(MEM)和/或数据库中读取所述光谱灵敏度(S)以计算所述校准矩阵(CM)。

17.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其中测量众多目标光源的发射光谱(P)并将测得的发射光谱(P)与所述目标光源的模型信息和类型信息中的至少一个相关联地存储在数据库中，并且其中从所述数据库中选择对应于特定目标光源的模型或类型的发射光谱(P)并使用所选择的发射光谱(P)来计算所述校准矩阵(CM)。

18.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中标准观察者是根据CIE 1931建立的。