CN1323558C - 影像形成装置的色彩修正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色彩修正装置，利用一经过良好校正的第一影像形成装置来修正由一第二影像形成装置所感测到的色彩，第二影像形成装置与第一影像形成装置完全相同，色彩修正装置并装设于第二影像形成装置内，一关于一标准色卡的第一影像由第一影像形成装置于一标准环境下撷取而成，标准色卡是具有N个标准色彩区块，第一影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第一色彩值，M及N为分别为一自然数，色彩修正装置包含，一接收模块、一第一矩阵产生模块、一影像撷取模块、一第二矩阵产生模块、一数据处理模块、一储存模块以及一色彩修正模块。

Description

影像形成装置的色彩修正装置及方法

技术领域

本发明是关于一种影像形成装置的色彩修正装置及方法，特别是关于影像形成装置的制造程序中的色彩修正装置及方法。

背景技术

熟知的影像形成装置，例如数字相机、数字摄影机等，皆具有一光感测组件用以感应及量测由影像形成装置外部所输入的光线以于该影像形成装置形成一影像。光感测组件由电子及机构零件所组合而成，由于各个零件的特性差异，因此所制造出来的每一个光感测组件的感光特性皆稍有不同。从光的三原色(红色光R、绿色光G、蓝色光B)的角度来分析光感测组件的感光特性，有的光感测组件针对红色光的感测能力较差，有的光感测组件则对绿色光的感测能力较差。因此同款式的两台影像形成装置于相同的环境下，对相同景象所撷取的影像有机会因为上述的原因而呈现出些微的颜色差异，因此于制造此等影像形成装置时，必须要针对每台影像形成装置作色彩修正。

发明内容

本发明的目的是提供一影像形成装置的色彩修正装置及方法，影像形成装置的色彩修正装置及方法用以于影像形成装置的制造过成中对影像形成装置做自动色彩修正的装置及方法，以使经由同一制造流程所制造的所有影像形成装置具有一致的色彩表现。

根据本发明的影像形成装置的色彩修正装置及方法，影像形成装置的色彩修正装置利用一经过良好校正(well-calibrated)的第一影像形成装置(imageforming apparatus)来修正由一第二影像形成装置所感测到的色彩，第二影像形成装置与第一影像形成装置完全相同(identical)，色彩修正装置并装设于第二影像形成装置内，一关于一标准色卡的第一影像由第一影像形成装置于一际准环境下撷取而成，标准色卡具有N个标准色彩区块(color block)，第一影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第一色彩值(color values)，M及N为分别为一自然数，色彩修正装置包含，一接收模块、一第一矩阵产生模块、一影像撷取模块、一第二矩阵产生模块、一数据处理模块、一储存模块以及一色彩修正模块。接收模块用以接收从第一影像形成装置所传输的第一影像。第一矩阵产生模块根据第一影像产生M个N×1(Di)的第一矩阵，M个第一矩阵的每个第一矩阵分别由第一影像的N个标准色彩区块的第i个色彩值所组成，i为1至M范围内的一整数指标。影像撷取模块于标准环境下撷取关于标准色卡的一第二影像，第二影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第二色彩值。第二矩阵产生模块根据第二影像产生一N×M(A)的第二矩阵，第二矩阵由第二影像的N个标准色彩区块的M个第二色彩值组成。数据处理模块基于M个第一矩阵及第二矩阵计算出一M×M(θ)的色彩修正矩阵。储存模块用以储存色彩修正矩阵。当第二影像形成装置开机时，色彩修正模块即从储存模块中撷取色彩修正矩阵，色彩修正模块并且根据色彩修正矩阵来修正第二影像形成装置所感测到的色彩。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图得到进一步的了解：

图1为本发明的影像形成装置的色彩修正装置示意图。

图2为本发明的色彩修正装置的标准色卡示意图。

图3为本发明的影像形成装置的另一具体实施例的色彩修正装置示意图。

图4为本发明影像形成装置的色彩修正方法的流程图。

图5为图4影像形成装置的色彩修正方法中色彩修正矩阵的产生流程图。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明的影像形成装置的色彩修正装置10示意图。色彩修正装置10利用一经过良好校正(well-calibrated)的第一影像形成装置12(image forming apparatus)来修正由一第二影像形成装置14所感测到的色彩，第二影像形成装置14与第一影像形成装置12完全相同(identical)，该色彩修正装置并装设于该第二影像形成装置内。色彩修正装置10包含一接收模块22、一第一矩阵产生模块24、一影像撷取模块26、一第二矩阵产生模块28、一数据处理模块30、一储存模块32以及一色彩修正模块34。

请参阅图1及图2，图2为本发明的色彩修正装置10的标准色卡示意图。一关于一标准色卡16的第一影像18由第一影像形成装置12于一标准环境下撷取而成。标准色卡16具有九个标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i(color block)，第一影像18的九个标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i中的每个标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i分别具有三个各别的第一色彩值R、G、B(colorvalues)，对应于标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i分别以(Ra，Ga，Ba)代表标准色彩区块20a的第一色彩值R、G、B，而以(Rb，Gb，Bb)代表标准色彩区块20b的第一色彩值R、G、B，其余则类推为(Rc，Gc，Bc)、(Rd，Gd，Bd)、(Re，Ge，Be)、(Rf，Gf，Bf)、(Rg，Gg，Bg)、(Rh，Gh，Bh)、(Ri，Gi，Bi)。

接收模块22用以接收从第一影像形成装置12所传输的第一影像18。

第一矩阵产生模块24根据第一影像18产生三个9×1的第一矩阵D1、D2、D3，并且第一矩阵D1、D2、D3的每个第一矩阵D1、D2、D3分别由第一影像18的九个标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i的第一色彩值R、G、B所组成。

$D1=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ra}\\ \mathrm{Rb}\\ \mathrm{Rc}\\ \mathrm{Rd}\\ \mathrm{Re}\\ \mathrm{Rf}\\ \mathrm{Rg}\\ \mathrm{Rh}\\ \mathrm{Ri}\end{array}\right];$ $D2=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ga}\\ \mathrm{Gb}\\ \mathrm{Gc}\\ \mathrm{Gd}\\ \mathrm{Ge}\\ \mathrm{Gf}\\ \mathrm{Gg}\\ \mathrm{Gh}\\ \mathrm{Gi}\end{array}\right];$ $D3=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ba}\\ \mathrm{Bb}\\ \mathrm{Bc}\\ \mathrm{Bd}\\ \mathrm{Be}\\ \mathrm{Bf}\\ \mathrm{Bg}\\ \mathrm{Bh}\\ \mathrm{Bi}\end{array}\right];$

影像撷取模块26于标准环境下撷取关于标准色卡16的一第二影像36，第二影像36的九个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’中的每个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’分别具有3个各别的第二色彩值R’、G’、B’，对应于标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’分别以(R’a，G’a，B’a)代表标准色彩区块20a’的第二色彩值R’、G’、B’，而以(R’b，G’b，B’b)代表标准色彩区块20b’的第二色彩值R’、G’、B’，其余则类推为(R’c，G’c，B’c)、(R’d，G’d，B’d)、(R’e，G’e，B’e)、(R’f，G’f，B’f)、(R’g，G’g，B’g)、(R’h，G’h，B’h)、(R’i，G’i，B’i)。

第二矩阵产生模块28根据第二影像36产生一9×3的第二矩阵A，第二矩阵A由第二影像36的九个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’的第二色彩值R’、G’、B’组成。

$A=\left[\begin{array}{ccc}R\text{'}a& G\text{'}a& B\text{'}a\\ R\text{'}b& G\text{'}b& B\text{'}b\\ R\text{'}c& G\text{'}c& B\text{'}c\\ R\text{'}d& G\text{'}d& B\text{'}d\\ R\text{'}e& G\text{'}e& B\text{'}e\\ R\text{'}f& G\text{'}f& B\text{'}f\\ R\text{'}g& G\text{'}g& B\text{'}g\\ R\text{'}h& G\text{'}h& B\text{'}h\\ R\text{'}i& G\text{'}i& B\text{'}i\end{array}\right]$

数据处理模块30基于三个第一矩阵D1、D2、D3及第二矩阵A计算出一3×3的色彩修正矩阵θ。储存模块32则用以储存色彩修正矩阵θ。

$\mathrm{\θ}=\left[\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right]$

当第二影像形成装置14开机时，色彩修正模块34即从储存模块32中撷取色彩修正矩阵θ，色彩修正模块34并且根据色彩修正矩阵θ来修正第二影像形成装置14所感测到的色彩。

更进一步说明，色彩修正矩阵θ由三个3×1的行矩阵θ1、θ2、θ3所构成的矩阵转置而成，

$\mathrm{\θ}1=\left[\begin{array}{c}{a}_{11}\\ a_{12}\\ a_{13}\end{array}\right];$ $\mathrm{\θ}2=\left[\begin{array}{c}{a}_{21}\\ a_{22}\\ a_{23}\end{array}\right];$ $\mathrm{\θ}3=\left[\begin{array}{c}{a}_{31}\\ a_{32}\\ a_{33}\end{array}\right]$

并且色彩修正矩阵θ中的各个元素由数据处理模块30以下列数学式计算而得，并将计算而得的色彩修正矩阵θ储存于储存模块32。

(D1-A·θ1)²＝0；

(D2-A·θ2)²＝0；以及

(D3-A·θ3)²＝0。

所以，当第二影像形成装置14开机时，色彩修正模块34即从储存模块32中撷取色彩修正矩阵θ，色彩修正模块34并且将第二影像形成装置14所感测到的第二影像36的第二色彩值R’、G’、B’组成一3×1的第二色彩值行矩阵Z，并且将色彩修正矩阵θ乘上第二色彩值行矩阵Z以得到，由修正的第二影像38的修正的第二色彩值R”、G”、B”所组成的修正的第二色彩值行矩阵X。

$Z=\left[\begin{array}{c}R\text{'}\\ G\text{'}\\ B\text{'}\end{array}\right];$ $X=\left[\begin{array}{c}R\text{'}\text{'}\\ G\text{'}\text{'}\\ B\text{'}\text{'}\end{array}\right]$

X＝θ×Z

综合上述，本发明的影像形成装置的色彩修正装置10可于影像形成装置产生一色彩修正矩阵θ，并对影像形成装置做自动色彩修正，以使同款式的影像形成装置于相同的环境下，对相同景象所撷取的影像可以具有相同的色彩表现。

另外，于上述的具体实施例中，第一色彩值R、G、B以及第二色彩值R’、G’、B’，皆包含红色R、R’、绿色G、G’以及蓝色B、B’等三种基本颜色。因此，藉由熟知的转换法则(如下所示的方程式)，可以将包含红色R、R’、绿色G、G’以及蓝色B、B’等三种基本颜色的第一色彩值R、G、B以及第二色彩值R’、G’、B’，转换为包含亮度Y、Y’、红色差Cr、Cr’以及绿色差Cb、Cb’等三种基本颜色表示的第三色彩值Y、Cr、Cb以及第四色彩值Y’、Cr’、Cb’。

$\left[\begin{array}{c}Y\\ \mathrm{Cr}\\ \mathrm{Cb}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.299& 0.587& 0.114\\ -0.168& -0.331& 0.5\\ 0.5& -0.418& -0.081\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

藉由上述的转换，本发明的影像形成装置的色彩修正装置10的第一矩阵产生模块24及第二矩阵产生模块28，则分别产生对应于亮度Y、红色差Cr以及绿色差Cb等三种基本颜色的第一矩阵D1’、D2’、D3’及第二矩阵A’。

$D1\text{'}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ya}\\ \mathrm{Yb}\\ \mathrm{Yc}\\ \mathrm{Yd}\\ \mathrm{Ye}\\ \mathrm{Yf}\\ \mathrm{Yg}\\ \mathrm{Yh}\\ \mathrm{Yi}\end{array}\right];$ $D2\text{'}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cra}\\ \mathrm{Crb}\\ \mathrm{Crc}\\ \mathrm{Crd}\\ \mathrm{Cre}\\ \mathrm{Crf}\\ \mathrm{Crg}\\ \mathrm{Crh}\\ \mathrm{Cri}\end{array}\right];$ $D3\text{'}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cba}\\ \mathrm{Cbb}\\ \mathrm{Cbc}\\ \mathrm{Cbd}\\ \mathrm{Cbe}\\ \mathrm{Cbf}\\ \mathrm{Cbg}\\ \mathrm{Cbh}\\ \mathrm{Cbi}\end{array}\right]$

$A\text{'}=\left[\begin{array}{ccc}Y\text{'}a& \mathrm{Cr}\text{'}a& \mathrm{Cb}\text{'}a\\ Y\text{'}b& \mathrm{Cr}\text{'}b& \mathrm{Cb}\text{'}b\\ Y\text{'}c& \mathrm{Cr}\text{'}c& \mathrm{Cb}\text{'}c\\ Y\text{'}d& \mathrm{Cr}\text{'}d& \mathrm{Cb}\text{'}d\\ Y\text{'}e& \mathrm{Cr}\text{'}e& \mathrm{Cb}\text{'}e\\ Y\text{'}f& \mathrm{Cr}\text{'}f& \mathrm{Cb}\text{'}f\\ Y\text{'}g& \mathrm{Cr}\text{'}g& \mathrm{Cb}\text{'}g\\ Y\text{'}h& \mathrm{Cr}\text{'}h& \mathrm{Cb}\text{'}h\\ Y\text{'}i& \mathrm{Cr}\text{'}i& \mathrm{Cb}\text{'}i\end{array}\right]$

数据处理模块30则基于三个第一矩阵D1’、D2’、D3’及第二矩阵A’计算出一3×3的色彩修正矩阵θ’。

藉由色彩修正矩阵θ’，本发明的影像形成装置的色彩修正装置10可于影像形成装置产生一色彩修正矩阵θ’，以做为影像形成装置自动白平衡(white balance)调整的参考值，以使同款式的影像形成装置于具有相同的白平衡表现。

请参阅图3，图3为本发明的影像形成装置的另一具体实施例的色彩修正装置11示意图。相较于图1的色彩修正装置10，数据处理模块31位于第二影像形成装置14外部，换言的就是第二影像形成装置14将第一矩阵D1、D2、D3及第二矩阵A传送至第二影像形成装置14外部的一数据处理模块31，以计算出色彩修正矩阵θ，再将色彩修正矩阵θ传送回第二影像形成装置14的储存模块32，以储存色彩修正矩阵θ。

请参阅图4，图4为本发明影像形成装置的色彩修正方法的流程图。以下将详述应用于图1的本发明影像形成装置的色彩修正方法。本发明影像形成装置的色彩修正方法包含下列步骤：

S40：将第一影像18从第一影像形成装置12输入至第二影像形成装置14。

S42：由第二影像形成装置14于标准环境下撷取关于标准色卡16的一第二影像36。

S44：基于第一影像18及第二影像36，于第二影像形成装置14内产生一色彩修正矩阵θ。

S46：将色彩修正矩阵θ储存于第二影像形成装置14。

S48：当第二影像形成装置14开机时，色彩修正矩阵θ即被加载，第二影像形成装置14所感测到的色彩即根据色彩修正矩阵θ而做修正。

请参阅图5，图5为图4影像形成装置的色彩修正方法中色彩修正矩阵θ的产生流程图。以下将详述应用于图4的色彩修正方法中色彩修正矩阵θ的产生方法。

S50：根据第一影像18产生3个9×1的第一矩阵D1、D2、D3，第一矩阵D1、D2、D3的每个第一矩阵D1、D2、D3分别由第一影像18的9个标准色彩区块20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i的第一色彩值R、G、B所组成。

S52：由第二影像形成装置14于标准环境下撷取关于标准色卡16的一第二影像36，第二影像36的九个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’中的每个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’分别具有3个各别的第二色彩值R’、G’、B’。

S54：根据第二影像36产生一9×3的第二矩阵A，第二矩阵A由第二影像36的九个标准色彩区块20a’、20b’、20c’、20d’、20e’、20f’、20g’、20h’、20i’的3第二色彩值R’、G’、B’组成。

S56：基于第一矩阵D1、D2、D3及第二矩阵A计算出一3×3的色彩修正矩阵θ。

综合上述，本发明的影像形成装置的色彩修正方法可于影像形成装置产生一色彩修正矩阵θ，并对影像形成装置做自动色彩修正，以使同款式的影像形成装置于相同的环境下，对相同景象所撷取的影像可以具有相同的色彩表现。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (12)

1.一种色彩修正装置，利用一经过良好校正的第一影像形成装置来修正由一第二影像形成装置所感测到的色彩，该色彩修正装置并装设于该第二影像形成装置内，一关于一标准色卡的第一影像是由该第一影像形成装置于一标准环境下撷取而成，该标准色卡是具有N个标准色彩区块，该第一影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第一色彩值，M及N分别为一自然数，该色彩修正装置包含：

一接收模块，用以接收从该第一影像形成装置所传输的第一影像；

一第一矩阵产生模块，根据该第一影像产生M个N×1的第一矩阵Di，该M个第一矩阵的每个第一矩阵分别由该第一影像的N个标准色彩区块的第i个第一色彩值所组成，其中，i为1至M范围内的一整数指标；

一影像撷取模块，于该标准环境下撷取关于该标准色卡的一第二影像，该第二影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第二色彩值；

一第二矩阵产生模块，根据该第二影像产生一N×M的第二矩阵A，该第二矩阵由该第二影像的N个标准色彩区块的M个第二色彩值组成；

一数据处理模块，基于该M个第一矩阵及该第二矩阵计算出一M×M的色彩修正矩阵Θ；

一储存模块，用以储存该色彩修正矩阵；以及

一色彩修正模块，当该第二影像形成装置开机时，该色彩修正模块即从该储存模块中撷取该色彩修正矩阵，该色彩修正模块并且根据该色彩修正矩阵来修正该第二影像形成装置所感测到的色彩。

2.如权利要求1所述的装置，其中该色彩修正矩阵Θ由M个行矩阵Θi组成，并且经由下列数学式计算而得：

(D_i-A·θ_i)²＝0

3.如权利要求1所述的装置，其中该M个第一色彩值及该M个第二色彩值皆包含红色R、绿色G、蓝色B值。

4.如权利要求1所述的装置，该M个第一色彩值及该M个第二色彩值皆包含亮度值Y。

5.如权利要求1所述的装置，其中该色彩修正矩阵Θ为一3×3的矩阵。

6.如权利要求1所述的装置，其中该第一影像形成装置为与该第二影像形成装置完全相同的影像形成装置。

7.一种色彩修正方法，利用一经过良好校正的第一影像形成装置来修正由一第二影像形成装置所感测到的色彩，一关于一标准色卡的第一影像由该第一影像形成装置于一标准环境下撷取而成，该标准色卡具有N个标准色彩区块，该第一影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第一色彩值，M及N分别为一自然数，该方法包含下列步骤：

将该第一影像从该第一影像形成装置输入至该第二影像形成装置；

根据该第一影像产生M个N×1(Di)的第一矩阵，该M个第一矩阵的每个第一矩阵分别由该第一影像的N个标准色彩区块的第i个第一色彩值所组成，其中，i为1至M范围内的一整数指标；

由该第二影像形成装置于该标准环境下撷取关于该标准色卡的一第二影像，该第二影像的N个标准色彩区块中的每个标准色彩区块分别具有M个各别的第二色彩值；

根据该第二影像产生一N×M(A)的第二矩阵，该第二矩阵由该第二影像的N个标准色彩区块的M个第二色彩值组成；以及

基于该第一矩阵及该第二矩阵计算出一M×M(Θ)的色彩修正矩阵。

以及

将该色彩修正矩阵储存于该第二影像形成装置内，

其中，当该第二影像形成装置开机时，该色彩修正矩阵即被加载，该第二影像形成装置所感测到的色彩即根据该色彩修正矩阵而做修正。

8.如权利要求7所述的方法，其中该色彩修正矩阵Θ由M个行矩阵Θi组成，并且经由下列数学式计算而得：

(D_i-A·θ_i)²＝0

9.如权利要求7所述的方法，其中该M个第一色彩值及该M个第二色彩值皆包含红色R、绿色G、蓝色B值。

10.如权利要求7所述的方法，该M个第一色彩值及该M个第二色彩值皆包含亮度值Y。

11.如权利要求7所述的方法，其中该色彩修正矩阵Θ为一3×3的矩阵。

12.如权利要求7所述的方法，其中该第一影像形成装置为与该第二影像形成装置完全相同的影像形成装置。

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