PROCÉDÉ DE CORRECTION DE LA RÉPONSE D'UN
DISPOSITIF DE VISUALISATION
La présente invention concerne un procédé de correction de la réponse d'un dispositif de visualisation.
I1 est connu d'utiliser pour mesurer la couleur d'un objet opaque un colorimètre comprenant une source lumineuse pour illuminer l'objet, un dispositif optique d'analyse de la lumière réfléchie par cet objet et des moyens de calcul pour déterminer, à partir de signaux délivrés par le dispositif optique d'analyse, les composantes trichromatiques X, Y et Z de la couleur de l'objet dans un système colorimétrique de référence, par exemple celui adopté en 1931 par la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE).
Le dispositif optique d'analyse comporte des moyens pour diviser la lumière réfléchie par l'objet en trois faisceaux traversant chacun un système filtrant et aboutissant sur une cellule photoélectrique associée.
Ce type de colorimètre connu présente l'inconvénient de nécessiter un contact direct du dispositif optique d'analyse avec l'objet dont on désire mesurer la couleur, et de ne pas être adapté â effectuer une mesure à distance de la couleur d'un objet ou une mesure de la couleur d'un objet non opaque diffusant ou absorbant la lumière tout en laissant passer une partie, tel que la peau ou certains plastiques ou produits de :T:ûq~ûi 1 1 ag e .
Pour pallier ces inconvénients, on a cherché à
mesurer la couleur au moyen d'une caméra vidéo.
Toutefois, à la connaissance de la société
déposante, il n'existe pas encore de dispositif de mesure â
distance de la couleur d'un objet, notamment non opaque, qui soit susceptible de permettre une mesure précise, fiable et rapide, de la couleur tout en restant d' un cotlt relativement modéré. METHOD FOR CORRECTING THE RESPONSE OF A
VISUALIZATION DEVICE
The present invention relates to a method for correcting the response from a display device.
It is known to use to measure color an opaque object a colorimeter comprising a source light to illuminate the object, an optical device analysis of the light reflected by this object and calculating means for determining, from signals delivered by the optical analysis device, the trichromatic components X, Y and Z of the color of the object in a colorimetric reference system, by example that adopted in 1931 by the Commission International Lighting Company (CIE).
The optical analysis device includes means for dividing the light reflected by the object into three beams each passing through a filter system and leading to an associated photoelectric cell.
This type of known colorimeter presents the disadvantage of requiring direct contact with the optical analysis device with the object of which one wishes measure the color, and not be suitable to perform a remote measurement of the color of an object or a measurement of the color of a non-opaque diffusing object or absorbing light while allowing part to pass, such as skin or certain plastics or : T: ûq ~ ûi 1 1 ag e.
To overcome these drawbacks, we sought to measure color using a video camera.
However, to the knowledge of the company Applicant, there is not yet a measuring device â
distance of the color of an object, in particular not opaque, which is capable of allowing precise measurement, reliable and fast, color while remaining on a cotlt relatively moderate.
2 De façon générale, la présente invention concerne un procédé de correction de la réponse d'un dispositif de visualisation comportant des trames de pixels, caractérisé par le fait que lors d'une transition du niveau de commande des pixels d'une même trame entrainant une variation de la luminance entre au moins un pixel de cette trame et le pixel immédiatement suivant, eu égard au sens de balayage de la trame, on choisit le niveau de commande dudit pixel immédiatement suivant en fonction de la vitesse de variation de la luminance des pixels situés sur une même trame lorsque le niveau de commande desdits pixels varie.
La présente invention a notamment pour objet de proposer un nouveau dispositif de mesure de la couleur, de tout type d'objet, mettant en oeuvre une caméra vidéo., qui permette une mesure précise, fiable et rapide, de la CO1112u_~ tnyt PT1 étdtl_t rGla'Ç1 vamc?_n_t pa_1~ rm'ltPuY Pt d ~ pne utilisation aisée.
L'invention y parvient grâce à un dispositif de mesure de la couleur, comportant .
- une chafne d~acquisition incluant une caméra vidéo, ladite chaine d~acquisition étant apte à délivrer des signaux représentatifs des composantes trichromatiques de la couleur d~un objet, placé dans le champ d~observation de la caméra, dans un système colorimétrique lié à ladite chaS~ne d~acquisition, et - des moyens de traitement agencés pour déterminer, à partir desdits signaux, les composantes trichromatiques de la couleur de l'objet dans un système colorimétrique de référence en utilisant une matrice de passage du système colorimétrique lié à ladite chaîne d'acquisition vers le système colorimétrique de référence et une fonction de correction des non-linéarités de ladite chaine d~acquisition, ladite matrice de passage et ladite fonction de correction étant calculées par un processus itératif â partir des composantes trichromatiques connues dans le système colorimétrique de référence de trois 2a couleurs primaires et d'au moins deux niveaux de gris et des composantes trichromatiques correspondantes des mémes couleurs et niveaux de gris dans le système colorimétrique lié à ladite chaine d'acquisition, obtenues à partir de l'observation par ladite caméra vidéo desdites couleurs primaires et desdits niveaux de gris.
Dans un exemple de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comporte en outre une chafne de visualisation pour restituer tout ou partie de l'image observée par la caméra vidéo après traitement, par ladite ,.
fonction de correction, desdits signaux délivrés par ladite chaîne d'acquisition.
De préférence, ladite chaine de visualisation comporte un dispositif de visualisation à tube cathodique.
Avantageusement, le dispositif comporte une source lumineuse pour éclairer l'objet placé dans le champ d'observation de la caméra, cette source présentant un spectre d'émission continu I(~,) choisi de manière à se rapprocher d'un illuminant de référence D(7l.).
La caméra comportant un ensemble de filtres optiques de spectres FR ( ~,) , FV ( ~, ) et FB ( ~, ) pour décomposer sur les capteurs de cette caméra l'image observée en images de couleurs primaires, on filtre avantageusement la source par un ou plusieurs filtres dont la fonction de ffiltrage résultante F(~.) est choisie de manière à minimiser l'erreur des écarts entre les produits D(~,)x(~,),D(~,)y(~,),D(~,)z(~,) et une combinaison linéaire des produits F(~,) .I (7t,) .FR(7~.), F(7~,) . I (~,) .FV(7~,) ,F(~,) .I (7~,) .FB(~.) où x ( ~, ) , y ( ~, ) et z ( ~, ) sont les coordonnées trichromatiques spectrales dans le systëme colorimétrique de référence.
De prëférence, ledit illuminant de référence est l'illuminant de spectre D65(~,) de la CIE.
L'invention a encore pour objet un procédé de mesure de la couleur d'un objet à partir d'une chaine d'acquisition incluant une caméra vidéo apte à délivrer des signaux représentatifs des composantes trichromatiques, dans un système colorimétrique lié à ladite chaine d'acquisi.ti.on, de fia couïeur d~un objet placé dans le champ d'observation de la caméra, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à .
- placer successivement ou simultanément dans le champ d'observation de la caméra trois couleurs primaires et ;au moins deux niveaux de gris, les composantes trichromatiques desdites couleurs primaires et desdits niveaux de gris étant connues dans un système colorimétrique de référence, 3a - calculer par un processus itératif, à partir desdites composantes trichromatiques dans ledit systëme colorimétrique de référence et des composantes trichromatiques correspondantes dans le système colorimétrique lié à ladite chaine d'acquisition, obtenues à partir de l'observation par ladite caméra vidéo desdites couleurs primaires et desdits niveaux de gris, une matrice de passage du système colorimétrique lié à la chaine d'acquisition vers le système colorimétrique de référence et une fonction de correction des non-linéarités de ladite chaîne d'acquisition, S - déterminer, en utilisant ladite matrice de passage et ladite fonction de correction ainsi calculées, les composantes trichromatiques dans le système colorimétrique de référence de la couleur d'un objet placé
dans le champ d'observation de la caméra.
lo Avantageusement, dans ce procédé, on visualise en outre au moyen d'ùne chaine de visualisation la couleur de l'objet après correction des non-linéarités de la chaîne d'acquisition.
Avantageusement, on corrige en outre, dans ce 15 procédé, les non-linéarités de la chaine de visualisation.
i~ans un exemple particulier de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la chaine de visualisation comprend un dispositif de visualisation à tube cathodique.
Dans un exemple particulier de mise en oeuvre du 20 procédé selon l'invention, on détermine une fonction de correction des non-linéarités de la chaine de visualisation en - affichant deux zones d'une même couleur mais avec des luminances susceptibles d'être différentes, la 25 couleur de l'une des zones étant obtenue par une juxtaposition de pixels de niveaux de commande distincts et la couleur de l'autre zone étant obtenue par un ensemble de pixels de même niveau de commande correspondant à la moyenne des niveaux d_e c-'_~tfLm3nda_ dal pw°ls d2 l' autre ZîriW , 30 - rendant égales les luminances des deux zones pour un observateur en agissant sur le niveau de commande des pixels de l'une des zones.
on déduit de la valeur des niveaux de commande des pixels de chacune desdites zones avant et après 35 égalisation des luminances une information pour .le calcul de ladite fonction de correction des non-linéarités de la chaîne de visualisation.
De préférence, l'une des zones est tramée.
Avantageusement, cette zone qui est tramée comporte une trame sur deux qui est noire.
Dans le cas où la chaine de visualisation comporte un dispositif de visualisation à tube cathodique, 5 lors d'une transition du niveau de commande des pixels d'une même trame entrainant une variation de luminance entre au moins un pixel de cette trame et le pixel immédiatement suivant, eu égard au sens de balayage de la trame, on choisit avantageusement le niveau de commande 1o dudit pixel immédiatement suivant en fonction de la vitesse de variation du signal de commande du faisceau d'électrons atteignant les pixels situés sur une même trame lorsque le niveau de commande desdits pixels varie.
Pour déterminer la correction à apporter pour tenir compte de la vitesse de variation du signal de commande du faisceau d'électrons atteignant les pixels situés sur une même trame, on peut avantageusement procéder comme suit .
on affiche deux zones d'une même couleur mais avec des luminances susceptibles d'être différentes, la couleur de l'une des zones étant obtenue par une juxtaposition sur une même trame de pixels de niveaux de commande distincts et la couleur de l'autre zone étant obtenue par un ensemble de pixels de même niveau de commande, puis on rend égales~les luminances des deux zones pour un observateur en agissant sur le niveau de commande de la luminance des pixels de l'une des zones.
On déduit de la valeur des niveaux de commande de la luminance des pixels de chacune desdites zones avant et 3o après égalisation une information pour le calcul de la correction à apporter pour tenir compte de la vitesse de variation du signal de commande du faisceau d'électrons atteignant les pixels situés sur une même trame lorsque le niveau de commande des pixels varie.
De préférence, la zone formée par la juxtaposition de pixels de luminances distinctes comporte un pixel sur deux, dans le sens du balayage, dont la luminance est commandée à un niveau différent de celui du .
pixel précédent.
L'invention a pour objet un procédé de correction de la réponse d'un dispositif de visualisation comportant des trames de pixels, selon lequel lors d'une -.
transition du niveau de commande des pixels d'une même trame entrainant une variation de luminance entre au moins un pixel de cette trame et le pixel immédiatement suivant, eu égard au sens de balayage de la trame, on choisit le 1o niveau de commande dudit pixel immédiatement suivant en fonction de la vitesse de variation de la luminance des pixels situés sur une même trame lorsque le niveau de commande desdits pixels varie.
Avantageusement, on détermine une fonction de correction des non-linéarités de ce dispositif de V1s»al_i ça ; r,., ..
t ~... .. e ..
- affichant deux zones d'une même couleur mais avec des luminances susceptibles d'être différentes, la couleur de l'une des zones étant obtenue par une Zo juxtaposition de pixels de niveaux de commande distincts et la couleur de l'autre zone étant obtenue par un ensemble de pixels de mème niveau de commande, - en rendant égales les luminances des deux zones pour un observateur en agissant sur le niveau de commande des pixels de l'une des zones, et - en déduisant de la valeur des niveaux de commande des pixels de chacune desdites zones une information pour le calcul de ladite fonction de correction des non-linéarités du dispositif de visualisation.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre de ce procédé, la zone composée de pixels de niveaux de commande distincts est tramée.
Avantageusement, cette zone tramée comporte une trame sur deux qui est noire.
Dans un autre mode particulier de mise en oeuvre du procédé, la zone composée de pixels de niveaux de commande distincts comporte un pixel sur deux, à chaque trame, dont le niveau de commande est différent de celui du pixel précédent sur cette trame.
Par ailleurs, dans un exemple particulier de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, le processus itératif précité comporte les étapes consistant à .
- calculer une matrice de passage approchée à
partir des composantes trichromatiques connues desdites couleurs primaires et desdits niveaux de gris et d'une fonction de correction approchée, lo - calculer une nouvelle fonction de correction approchée en utilisant la matrice de passage approchée ainsi calculée et les composantes trichromatiques connues desdits niveaux de gris et en interpolant les valeurs manquantes, - recommencer le calcul de la matrice de passage approchée et de la fonction de correction approchée jusqu'à
atteindre un seuil de convergence fixé.
En variante, le processus itératif comprend les étapes consistant à
20~ - calculer une fonction de correction approchée à
partir des composantes trichromatiques connues desdites couleurs primaires et desdits niveaux de gris et d'une matrice de passage approchée, - calculer une nouvelle matrice de passage approchée en utilisant les composantes trichromatiques connues desdits niveaux de gris et en interpolant les valeurs manquantes, - recommencer le calcul de la fonction de correction approchée et de la._matrice de passage approchée ", ~ , ~~___~ ~, ~_ r____ w jü~qWà aLLeiuc~ïé ün 5éül.i uc i:'vir'v~igClll:C 11XC.
Avantageusement, on corrige en outre l'inhomogénéité de l'éclairement par la source de l'objet et les aberrations optiques de la caméra en mesurant la luminance de l'image en différents points et en la comparant avec la luminance en point de référence, par exemple le centre de l'image.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de ô
réalisation non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de mesure de la couleur conforme à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une modélisation de la chaine d'acquisition, - la figure 3 est une modélisation du traitement conduisant à la détermination des composantes trichromatiques dans le système colorimétrique de référence, - la figure 4 est un organigramme illustrant le processus de calcul itératif de la matrice de passage et d'une fonction de correction des non-linéarités de la chaîne d'acquisition, - la figure 5 est une modélisation du traitement conduisant à la détermination de composantes trichromatiques corrigées dans le systëme colorimétrique lié à la chafne de visualisation, - la figure 6 est une modélisation du traitement des signaux d'entrée dans un dispositif de visualisation à
tube cathodique, - les figures 7 et 8 représentent deux mires servant au calibrage de la chaine de visualisation et, - les figures 9 et 10 illustrent schématiquement la variation de la luminance des pixels d'une même trame en fonction de la variation du niveau de commande de ces pixels, respectivement sans et avec correction anticipée pour tenir compte de la vitesse de variation du signal de ~Il r.r..n... .7.~. .i.. i..: ! '1 a......~... a.~..~ a 1 ' 1 ...v..uuanuc tA4 lcZWcau d ClCl.l~1V11.7 Cll.l~Ctl~llalll~ 1GS pixc~s lorsque le niveau de commande varie.
On a représenté sur la figure 1 un dispositif 1 conforme à un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, permettant de mesurer à distance la couleur d'un objet 0.
Le dispositif 1 comporte une caméra vidéo 2, un micro-ordinateur 3 et un dispositif de visualisation à tube cathodique 4.
La,caméra 2 comporte trois capteurs 8, 9 et 10 du type CCD, aptes à délivrer respectivement des signaux ëlectriques sous forme analogique VR, Vv et VB
représentatifs des niveaux de rouge, de vert et de bleu en chaque point de l'image telle qu'observée et analysée par la caméra 2, de façon connue en soi.
Une source lumineuse 7 permet d'éclairer l'objet O placé dans le champ de la camëra 2. Avantageusement, on utilise une source lumineuse au xénon qui permet de se rapprocher du spectre D65(~) défini par la CIE.
Le micro-ordinateur 3 comporte une unité centrale 5 et un convertisseur analogique/numérique 6 à trois voies, relié à l'unité centrale 5 et permettant de convertir sous une forme numérique les signaux analogiques VR, Vv et Ve ts délivrés par la caméra 2.
Lé5 signaux convertïs sous forme numérique et respectivement notés R, v et B sont ensuite envoyés à
l'unité centrale 5.
Dans l'exemple particulier décrit, les signaux R, 20. V et B sont codés chacun sur 8 bits et les données acquises par la caméra sont en chaque point de l'image constituées par un triplet (R,V,B) de trois nombres entiers compris entre 0 et 255.
Bien entendu, on ne sort pas du cadre de 25 l'invention en codant les signaux sur un nombre différent de bits.
La caméra 2 et le convertisseur 6 constituent une chaine d'acquisition que l'on a modélisée sur la figure 2.
Le sneçtrP 1_pmi_ngpv ..réfl 6..t,:
W a.L G11 lihQlill'' pvinL ue 30 l' objet O observé par la caméra est le produit du spectre de la source lumineuse I(7~) et du spectre de réflectance Re(~,) en ce point.
Le système optique de la caméra 2 comporte trois filtres optiques de spectres respectifs FR(~,), FV(~.) et 35 FB(~.) pour décomposer sur les capteurs CCD 8, 9 et lo l'image observée par 1a caméra en images de couleurs primaires rouge, vert et bleu.
1~
L'ensemble des composants électroniques de la chaine d'acquisition introduit un bruit qui peut se décomposer en une composante alternative et une composante continue BR, BV et BB respectivement pour chacune des voies.
Les niveaux bas et haut de digitalisation de chaque voie 11,12 ou 13 du convertisseur 6 sont réglables.
Le réglage du niveau bas de digitalisation de chaque voie est effectué de manière à éliminer la lo composante continue du bruit et l'on procède avec le cache de la caméra sur l'objectif de cette dernière, en augmentant progressivement le niveau bas de digitalisation jusqu'à ce que la zone la moins lumineuse sur l'image corresponde à un signal numérique, en sortie du convertisseur, égal à l'unité pour chaque voie.
Le réglage du niveau haut de digitalisation s'effectue en plaçant devant le champ d'observation de la caméra l'objet le plus lumineux susceptible d'être observé.
on utilise avantageusement une surface blanche.
On rëgle le niveau haut de digitalisation jusqu'à
ce que la zone la plus lumineuse observée sur l'image corresponde en sortie à la valeur maximale du signal numérique moins une unité, c'est-à-dire la valeur 254 pour chaque voie dans l'exemple décrit.
Au besoin, on diminue l'intensité lumineuse de la source 7 si un tel réglage du niveau haut n'est pas possible.
L'atténuation du bruit alternatif peut s'effectuer en moyennant plusieurs acquisitions successives 2 In general, the present invention relates to a method of correction of the response of a display device comprising frames pixels, characterized in that during a transition of the level of control of the pixels of the same frame causing a variation of the luminance between at least one pixel of this frame and the pixel immediately next, having regard to the scanning direction of the frame, the level of control of said immediately following pixel as a function of the speed of variation of the luminance of the pixels located on the same frame when the level of control of said pixels varies.
The object of the present invention is in particular to propose a new device for measuring color, any type of object, using a video camera., which enables precise, reliable and rapid measurement of the CO1112u_ ~ tnyt PT1 étdtl_t rGla'Ç1 vamc? _N_t pa_1 ~ rm'ltPuY Pt d ~ pne easy to use.
The invention achieves this by means of a device for color measurement, comprising.
- an acquisition chain including a camera video, said acquisition chain being able to deliver signals representative of the trichromatic components the color of an object, placed in the field of observation of the camera, in a colorimetric system linked to said chain of acquisition, and - processing means arranged for determine, from said signals, the components trichromatic of the color of the object in a system colorimetric reference using a matrix of passage of the color system linked to said chain acquisition to the reference colorimetric system and a function for correcting the non-linearities of said acquisition chain, said passage matrix and said correction function being calculated by a process iterative from known trichromatic components in the color reference system of three 2a primary colors and at least two grayscale and corresponding trichromatic components of the same colors and grayscale in the color system linked to said acquisition chain, obtained from the observation by said video camera of said colors primaries and said gray levels.
In a preferred embodiment of the invention, the device further comprises a chain of visualization to restore all or part of the image observed by the video camera after treatment, by said ,.
correction function, of said signals delivered by said chain acquisition.
Preferably, said display chain includes a cathode ray tube viewing device.
Advantageously, the device comprises a light source to illuminate the object placed in the field of observation of the camera, this source presenting a continuous emission spectrum I (~,) chosen so as to be move closer to a reference illuminant D (7l.).
The camera with a set of filters spectral optics FR (~,), FV (~,) and FB (~,) to decompose on the sensors of this camera the image observed in images primary colors, the source is advantageously filtered by one or more filters including the filtering function resultant F (~.) is chosen so as to minimize the error differences between the products D (~,) x (~,), D (~,) y (~,), D (~,) z (~,) and a linear combination of products F (~,) .I (7t,) .FR (7 ~.), F (7 ~,). I (~,) .FV (7 ~,), F (~,) .I (7 ~,) .FB (~.) where x (~,), y (~,) and z (~,) are the trichromatic coordinates spectral in the colorimetric reference system.
Preferably, said reference illuminant is CIE D65 (~,) spectrum illuminant.
The invention also relates to a method of measure the color of an object from a chain acquisition system including a video camera capable of delivering signals representative of the trichromatic components, in a color system linked to said chain of acquisition, of the color of an object placed in the field of observation of the camera, characterized in that it includes the steps of.
- place successively or simultaneously in the camera field of view three primary colors and; at least two gray levels, the components trichromatic of said primary colors and of said grayscale being known in a system reference colorimetric, 3a - calculate by an iterative process, starting of said trichromatic components in said system reference colorimetric and components corresponding trichromatic in the system colorimetric linked to said acquisition chain, obtained from the observation by said video camera of said primary colors and said gray levels, a matrix of the color system linked to the chain acquisition to the reference colorimetric system and a function for correcting the non-linearities of said chain acquisition, S - determine, using said matrix of passage and said correction function thus calculated, the trichromatic components in the system reference colorimetric of the color of a placed object in the field of observation of the camera.
lo Advantageously, in this process, we visualize in besides by means of a visualization chain the color of the object after correction of the non-linearities of the chain acquisition.
Advantageously, it is further corrected, in this 15 process, the non-linearities of the visualization chain.
i ~ years a particular example of implementation of method according to the invention, the display chain includes a cathode ray tube viewing device.
In a particular example of implementation of the 20 method according to the invention, a function of correction of non-linearities in the display chain in - displaying two zones of the same color but with luminances likely to be different, the 25 color of one of the zones being obtained by a juxtaposition of pixels of separate command levels and the color of the other zone being obtained by a set of pixels of the same order level corresponding to the average of the levels d_e c -'_ ~ tfLm3nda_ dal pw ° ls d2 the other ZîriW, 30 - making the luminances of the two zones equal for an observer by acting on the control level pixels from one of the areas.
we deduce from the value of the command levels pixels of each of said areas before and after 35 luminance equalization information for calculation of said non-linearity correction function of the viewing chain.
Preferably, one of the zones is screened.
Advantageously, this area which is screened has every second frame that is black.
In the case where the viewing chain includes a cathode ray tube display device, 5 when transitioning from pixel control level of the same frame causing a variation in luminance between at least one pixel of this frame and the pixel immediately following, having regard to the scanning direction of the weft, we advantageously choose the level of control 1o of said immediately following pixel as a function of speed variation of the electron beam control signal reaching the pixels located on the same frame when the level of control of said pixels varies.
To determine the correction to be made for take into account the speed of variation of the signal control of the electron beam reaching the pixels located on the same frame, we can advantageously proceed as following .
we display two zones of the same color but with luminances likely to be different, the color of one of the zones being obtained by a juxtaposition on the same frame of pixels of levels of separate order and the color of the other area being obtained by a set of pixels of the same level of command, then we make equal ~ the luminances of the two zones for an observer by acting on the control level the luminance of the pixels in one of the zones.
We deduce from the value of the command levels of the luminance of the pixels of each of said front zones and 3o after equalization information for the calculation of the correction to take into account the speed of variation of the electron beam control signal reaching the pixels located on the same frame when the Pixel control level varies.
Preferably, the area formed by the juxtaposition of pixels of distinct luminances comprises every other pixel, in the direction of scanning, whose luminance is controlled at a different level from that of.
previous pixel.
The subject of the invention is a method of correction of the response of a display device comprising pixel frames, according to which during a -.
transition of the command level of the pixels of the same frame causing a variation in luminance between at least one pixel of this frame and the immediately following pixel, with regard to the direction of scanning of the frame, we choose the 1o level of control of said pixel immediately following by function of the speed of variation of the luminance of pixels located on the same frame when the level of control of said pixels varies.
Advantageously, a function of correction of the non-linearities of this device V1s »al_i ça; r,., ..
t ~ ... .. e ..
- displaying two zones of the same color but with luminances likely to be different, the color of one of the zones being obtained by a Zo juxtaposes pixels of separate command levels and the color of the other zone being obtained by a set of pixels of the same order level, - by making the luminances of the two zones equal for an observer by acting on the control level pixels from one of the areas, and - by deducting from the value of the levels of controls the pixels of each of said areas one information for the calculation of said correction function non-linearities of the display device.
In a particular mode of implementation of this process, the area composed of command level pixels separate is screened.
Advantageously, this screened area includes a frame on two which is black.
In another particular mode of implementation of the process, the area composed of pixels of levels of separate command has one pixel out of two, each frame, whose command level is different from that of previous pixel on this frame.
Furthermore, in a particular example of setting implementing a method according to the invention, the process the above iterative includes the steps of.
- calculate an approximate passage matrix at from the known trichromatic components of said primary colors and said grayscale and a approximate correction function, lo - calculate a new correction function approximate using the approximate pass matrix thus calculated and the known trichromatic components said gray levels and interpolating the values missing, - start again the calculation of the passage matrix approximate and the correction function approximate up to reach a fixed convergence threshold.
Alternatively, the iterative process includes the steps of 20 ~ - calculate an approximate correction function at from the known trichromatic components of said primary colors and said grayscale and a approximate passage matrix, - calculate a new passage matrix approximate using the trichromatic components known from said gray levels and by interpolating the missing values, - repeat the calculation of the function of approximate correction and of the approximate passage matrix ", ~, ~~ ___ ~ ~, ~ _ r____ w jü ~ qWà aLLeiuc ~ ïé ün 5éül.i uc i: 'vir'v ~ igClll: C 11XC.
Advantageously, it is further corrected the inhomogeneity of the illumination by the source of the object and the optical aberrations of the camera by measuring the luminance of the image at different points and in the comparing with the luminance in reference point, by example the center of the image.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, of an example of oh non-limiting embodiment of the invention, and on examining the attached drawing on which - Figure 1 is a schematic view of a color measuring device according to an example of realization of the invention, - Figure 2 is a modeling of the chain acquisition, - Figure 3 is a modeling of the processing leading to the determination of the components trichromatic in the colorimetric system of reference, - Figure 4 is a flowchart illustrating the process of iterative calculation of the passage matrix and of a function for correcting the non-linearities of the chain acquisition, - Figure 5 is a modeling of the processing leading to the determination of components trichromatic corrected in the color system linked to the display chain, - Figure 6 is a modeling of the processing input signals in a display device to cathode ray tube, - Figures 7 and 8 show two targets used to calibrate the display chain and, - Figures 9 and 10 schematically illustrate the variation of the luminance of the pixels of the same frame in depending on the variation in the level of control of these pixels, respectively without and with early correction to take into account the speed of variation of the signal ~ It rr.n ... .7. ~. .i .. i ..:! '1 a ...... ~ ... a. ~ .. ~ a 1' 1 ... v..uuanuc tA4 lcZWcau d ClCl.l ~ 1V11.7 Cll.l ~ Ctl ~ llalll ~ 1GS pixc ~ s when the level of control varies.
FIG. 1 shows a device 1 in accordance with a nonlimiting exemplary embodiment of the invention, making it possible to measure color remotely of an object 0.
The device 1 comprises a video camera 2, a microcomputer 3 and a tube display device cathodic 4.
Camera 2 comprises three sensors 8, 9 and 10 of the CCD type, capable of respectively delivering signals analog, VR, Vv and VB
representative of the red, green and blue levels in each point of the image as observed and analyzed by camera 2, in a manner known per se.
A light source 7 makes it possible to illuminate the object O placed in the field of the camera 2. Advantageously, one uses a xenon light source which allows approximate the D65 spectrum (~) defined by the CIE.
The microcomputer 3 comprises a central unit 5 and a three-way analog / digital converter 6, connected to central unit 5 and allowing to convert under a digital form the analog signals VR, Vv and Ve ts delivered by the camera 2.
L5 signals converted to digital form and respectively marked R, v and B are then sent to central unit 5.
In the particular example described, the signals R, 20. V and B are each coded on 8 bits and the acquired data by the camera are at each point of the image constituted by a triplet (R, G, B) of three whole numbers included between 0 and 255.
Of course, we are not going beyond the ambit of 25 the invention by coding the signals on a different number of bits.
The camera 2 and the converter 6 constitute a acquisition chain that we modeled in Figure 2.
The sneçtrP 1_pmi_ngpv ..ref 6..t ,:
W aL G11 lihQlill '' pvinL ue 30 the object O observed by the camera is the product of the spectrum light source I (7 ~) and the reflectance spectrum Re (~,) at this point.
The optical system of camera 2 has three optical filters of respective spectra FR (~,), FV (~.) and 35 FB (~.) To decompose on CCD sensors 8, 9 and lo the image observed by the camera in color images primary red, green and blue.
1 ~
All the electronic components of the acquisition chain introduces noise that can break it down into an alternative component and a component continues BR, BV and BB respectively for each of the tracks.
The low and high levels of digitization of each channel 11, 12 or 13 of the converter 6 are adjustable.
The adjustment of the low level of digitization of each channel is carried out so as to eliminate the lo continuous component of the noise and we proceed with the mask of the camera on the lens of the latter, in gradually increasing the low level of digitization until the brightest area on the image corresponds to a digital signal, at the output of converter, equal to unity for each channel.
Setting the high level of digitization is done by placing in front of the observation field of the camera the brightest object likely to be observed.
a white surface is advantageously used.
We adjust the high level of digitalization until what the brightest area observed in the image corresponds at output to the maximum value of the signal numeric minus one unit, i.e. the value 254 for each channel in the example described.
If necessary, the light intensity of the source 7 if such a high level setting is not possible.
Attenuation of AC noise can be carried out by means of several successive acquisitions
3~ de Ia méme image.
Les signaux numériques (R,V,B) délivrés par le convertisseur 6 soit traités dans l'unité centrale 5 pour déterminer en cha~~ue point de l'image observée par la caméra 2 les composantes trichromatiques dans un système colorimétrique de référence, tel que le système colorimétrique XYZ de la CIE. Ce traitement corrige les non-linéarités de la chaine d'acquisition, c'est-à-dire essentiellement la non-linéarité des capteurs CCD 8, 9, 10 ainsi que celle du convertisseur 6. Ce traitement corrige en outre avantageusement l'inhomogénéité de l'illumination de l'objet 0 par la source 7 et les aberrations optiques de la caméra 2.
Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention en choisissant comme système colorimétrique de référence un système colorimétrique de référence autre que le système colorimétrique XYZ de la CIE.
On a modélisé sur la figure 3 le traitement l0 effectué par l'unité centrale 5.
On a désigné par YR, òv et YB les composantes de la fonction Y de correction des non-linéarités des capteurs CCD 8, 9, 10 et du convertisseur 6 pour chacune des voies de rouge, vert et bleu.
IS La fonction de passage du système colorimétrique lié à la chaine d'acquisition au système colorimëtrique de référence peut s'écrire sous la forme d'une matrice M.
On désigne par X,Y et Z les composants trichromatiques dans le système colorimétrique de 20 référence.
On a désigné par FX(i,j), FY(i,j) et FZ(i,j) les fonctions de correction de l'inhomogénéité de l'illumination de l'objet par la source 7 et des aberrations optiques de la camêra 2, en fonction des 25 coordonnées i, j de chaque point considéré sur l'image.
Le calcul des coefficients de la matrice M ainsi que le calcul des composantes ~'R, ~'~ et ~'B, va maintenant être décrit en référence à l'algorithme représenté sur la figure 4.
30 Tout d'abord, on acquiert à l'étape 14 un premier ensemble de données, utilisées pour la suite du traitement en plaçant successivement ou simultanément dans le champ d'observation de la caméra n échantillons colorimétriques correspondant à des niveau gris distincts, dont les 35 composantes trichromatiques (X,Y,Z) dans le système colorimétrique de référence XYZ sont connues.
Ensuite, on acquiert en plaçant à l'étape ultérieure 15 successivement ou simultanément trois échantillons colorimétriques correspondant à trois couleurs primaires, dont les composantes trichromatiques dans le système colorimétrique de référence sont connues, un deuxième ensemble de données utilisées pour la suite du traitement. Les composantes trichromatiques, dans le le système colorimétrique de référence peuvent être mesurées à
l'aide d'un spectrocolorimètre.
Ces couleurs primaires peuvent être par exemple le rouge, le vert et le bleu ou le magenta, le cyan et le lo jaune. De maniëre générale, elles peuvent être quelconque à
condition de formèr une base dans le système colorimétrique de référence.
De préférence, ces couleurs primaires sont choisies de manière à ce que le triangle qu'elles forment dans le plan chromatique du système colorimétrique de référence englobe l'ensemble des couleurs à mesurer.
Les échantillons colorimétiques utilisés sont de préférence opaques et de couleur uniforme, donc mesurables par un colorimètre ou spectrocolorimètre classique.
2o La mesure des différents gris et couleurs primaires s'effectue de préférence au centre du champ d'observation de la caméra 2 et sur une surface suffisamment petite, représentant de préférence seulement 10% environ de la surface totale couverte par le champ d'observation de la caméra, et qui pourra être considérée comme éclairée de façon uniforme par la source 7.
De préférence, pour effectuer l'acquisition des différents gris et couleurs primaires, la position de la source 7 et celle de la caméra 2 par rapport aux ?o éch an tillons, ainsi que ie type d' éclairage utilisé, se rapprochent le plus possible de la configuration de mesure du colorimètre ou spectrocolorimétre utilisé pour connaS.tre les composantes trichromatiques de la couleur des échantillons colorimétriques utilisés dans le système colorimétrique de référence.
La chafne d'acquisition délivre à l'étape 14 des signaux représentatifs des composantes trichromatiques des n niveaux de gris sous la forme de triplets de valeurs notés de façon simplifiée RE1, RE2,..., REn, et les triplets correspondants dans le système colorimétrique de référence sont respectivement notés également de façon simplifiée XE1, XE2, ..., XEn.
La notation REi désigne en fait un triplet de valeurs (R,B,V) et la notation XEi le triplet de valeurs correspondant (X,Y,Z).
La chaine d'acquisition délivre à l'étape 15 des triplets de composantes trichromatiques RC1, RC2 et RC3, l0 dont les triplets correspondants dans le systême colorimétrique de référence sont XCl, XC2 et XC3 respectivement, en utilisant le mëme type de notation simplifiée que précédemment.
A l'étape lfi, on initialise un paramètre d'itération k à la valeur 0 et à l'étape 17, on initialise une fonction de correction approchée Y", susceptible de varier à chaque itération, de composantes YRx, YVx, YBx .
A l' itération k=0 on choisit YR , Yv , YB° égales â la fonction identité.
' A l'étape 18, on calcule pour chaque itération k une matrice approchée Px de passage du système colorimétrique de référence XYZ au système colorimétrique lié à la chaine d'acquisition par la formule .
P'' _ (Yk) ( [ RC, RC2 RC3 ] ) [ XC, XCZ XC3 ]'1 A l'étape 19, on calcule n valeurs de la fonction de correction approchée Yx par la formule Yk (REt) = Pk XF~ pour ~ allant de 1 à n A l'étape 20, on intérpole les valeurs manquantes de la fonction de correction Yx à l'itération k de la manière suivante.
Pour la.composante YRx par exemple si YRx(cup) est connu et si YRx(c~l) est connu alors pour wo < cu < ~1, on détermine YRx (c~) par la formule log(YkR(c~)/255) -((w-w1)/ (wo-wl)).log(ïRk(wo)/255)+((w-i,~o)/ (wo-~~)).log(Y'Rx(m)/255) On procède de mëme pour Yvk et Y'Bx.
A l'étape 21, on effectue une normalisation des fonctions de correction òRk, Yvk, et iBk 255.iRx(w)/ïRx(255) '~ ïRx(w) 255.ivx(w)/Yvk(255) "'~ Yvk(w) 255.iBk(w)/YBk(255) ~ òBk(w) pour w allant de 1 à n.
A l'étape 22, on calcule l'erreur ex par la l0 formule .
e'' - ~(~Y''CRC ~)-XCc)2) ~~
pour ~ allant de 1 à n, avec Mx _ ( px ) -i .
A l'étape 23, on incrémente le paramètre d'itération k.
A l'étape 24, on teste s'il y a convergence de l'erreur ek ou non.
Si tel est le cas, on arrête le processus itératif à l'étape 25 et sinon on retourne à l'étape 18 de 2o calcul d'une nouvelle matrice de passage approchée Pk et d'une nouvelle fonction approchée Yx de correction des non-linéarités.
A l'étape 25, on calcule la matrice définitive M
de passage du système colorimétrique lié à la chaîne d'acquisition au système colorimétrique de référence par la formule .
Ivi-M'' -Yx([XC, XC2 XC3l)IRCI RCz RC3]-1 Le calcul de la matrice de passage M et de la fonction ï de correction des non-linéarités s'effectue ainsi à partir d'un procédé itératif dans lequel à chaque itération on calcule une matrice de passage approchée et une fonction de correction des non-linéarités approchée.
Une fois le calcul des composantes YR, Y~, et YB
de la fonction Y et le calcul de la matrice de passage M
effectués, on déternine les fonctions de correction de l'inhomogénéité de l'illumination de l'objet 0 par la 5 source 7 et de correction des aberrations optiques de la caméra, c'est-à-dire les fonctions FX(i,j), FY(i,j) et FZ(i,j) précitées.
Le calcul des fonctions FX(i,j), FY(i,j) et FZ(i,j) s'effectue en acquérant l'image d~un objet de 10 couleur uniforme occupant la totalité du champ d'observation de la caméra et en déterminant la correction à apporter de manière à ce que tous les points de l'image aient les mèmes composantes trichromatiques que le centre de l'image.
15 Plus prëcisém2nt, dans l'exemple décrit, on p~.~.C~.~.~~. ~,fçr~..~.,~...a-cia ci~cv.v.ucataa- lû i«ûyeiine dCS L~l¿lpo5a11l.Cs trichromatiques d'un ensemble de points appartenant à une f enétre de mesure, cet ensemble de points étant centré sur un point de coordonnées i, j.
On obtient ainsi des valeurs moyennes IMX(i,j), IMY(i,j), IMZ(i,j) et l'on détermine les f onctions FX(i,j), FY(i,j) et FZ(i,j) par les formules suivantes .
FX (f. f) - ~ (G crnlte. % ern4e~~~
FY (C. f) _ ~~ (C crnltC, f GrnUe)~ C' f FZ (~. f) = IMZ (t ~"u~, f ct"u~)~ (~~f) Où 4rntrc, f«~~~ sont les coordonnées du centre de l' image .
3o Le passage des composantes (R,V,B) aux composantes (X,Y,2) tel qu'il vient d'étre décrit peut introduire un biais dans le cas où les produits Ds5(~)~x(~). Dss(~)-Y(~) et D6s(7~)-z(l~) ne sont pas des combinaisons linéaires des produits 35 I(1).FR(a.),I(~).FV(~),I(~.).FB(i~) ce qui est le cas la plupart du temps.
Afin de réduire ce biais, on peut avantageusement filtrer la source avec un filtre optique F défini de manière à minimiser l'erreur des écarts entre les produits D65i~)~x(~)rD65(~)~Yi%~)~D65~~)~Z~~) et une combinaison linéaire des produits F(~,).I(i~.).FR(~,), F(~,)I(~,).FV(~),F(~,) I(ä,).FB(~.).
Ce filtre sert à optimiser la mesure de la couleur et est adapté à la chaine d'acquisition.
On comprend que l'exemple particulier de ZO réalisation de l'invention qui vient d'être décrit permet de connaitre avec précision les composantes (X,Y,Z), dans un système colorimétrique de référence, d'un objet placé
dans le champ d'observation d'une caméra vidéo.
On peut ainsi inspecter sans contact physique des i~ objets, par exemple des récipients ou des étiquettes se déplaçant à grande vitesse dans une chaine de fabrication, en vue de déceler une variation de la couleur de ces objets ou des défauts de surface.
I1 peut s'avérer également intéressant de 20 restituer fidèlement au moyen d'une chaine de visualisation la couleur de l'objet observé par la caméra.
Avantageusement, on effectue à la fois une mesure de la couleur et l'on restitue celle-ci fidèlement au moyen de la chaine de visualisation. On peut toutefois, sans 25 sortir du cadre de l'invention, effectuer l'un ou l'autre.
Dans 1e cas oû l'on se contente de restituer fidèlement la couleur de l'objet au moyen de la chaine de visualisation, il n'est pas nécessaire d'afficher pou~-l'utilisateur les composantes trichromatiques de la couleur 30 de l'objet dans le système colorimétrique de référence, qui ont été calculées par l'unité centrale 5 de la manière indiquée ci-dessus.
L'envoi des signaux (R,V,B) de sortie du convertisseur 6 directement en entrée de la chaine de 35 visualisation conduirait ..à une restitution non satisfaisante de la couleur de l'objet sur l'écran du dispositif de visualisation 4, en raison notamment des non-linéarités de la chaîne d'acquisition et de celles de la chaîne de visualisation et de la différence entre les systèmes colorimétriques liés respectivement à la cha~.ne d'acquisition et à la chaîne de visualisation.
Une première amélioration est apportée par la correction des non-linéarités de la chaS.ne d'acquisition comme décrit précédemment .
Toutefois, on peut améliorer encore davantage la qualitê de la restitution de la couleur de l'objet lorsque l'on corrige les non-linéaritës de la chaine de visualisation.
Cette correction est effectuée dans l'unité
centrale 5.
On a modélisë sur la figure 5 le traitement pour passer des composantes trichromatiques (X,Y,Z) dans le système colorimétrique de référence XYZ aux composantes trichromatiques (R',V',B') à l'entrée de la chaîne de visualisation.
On commence par transformer les composantes trichromatiques (X,Y,Z) précédemment déterminées en composantes trichromatiques dans le système colorimétrique lié au dispositif de visualisation, au moyen d'une matrice de passage M', puis on applique à chacune des composantes ainsi obtenue une fonction de correction Y~ non liée à la position sur l'écran, de composantes YR~, i~~, et YB~ et une fonction de correction de l'inhomogénêité de l'éclairement de l'écran FR(i,j), FV(i,j), FB(i,j) liée à
la position sur ce dernier.
On a modélisé sur la ffigure 6 le traitement des signaux numériques (R',V',B') reçus par la chaîne de visualisation et conduisant à l'obtention d'une image sur l'écran du dispositif de visualisation.
Les composantes trichromatiques (R',V',B') pour chaque point de l'image sont transformées en signaux lô
analogiques au moyen d'un convertisseur numérique/analogique à trois vôies 26,27 et 28. Les signaux analogiques en sortie du convertisseur sont traités de façon connue en soi en 29 pour commander chacun un faisceau cathodique destiné à illuminer des régions phosphorescentes de l'écran produisant en réponse au flux d'électrons incident une émission lumineuse de couleur déterminée.
L'addition des spectres d'émission R(~.), V(~,), B(~,) des régions phosphorescentes, produisant respectivement les couleurs rouge, vert et bleu, conduit à un spectre résultant E(~,) en chaque point de l'image.
Cette matrice de passage M' est calculée par la connaissance des composantes trichromatiques (XR.,VR.,ZR.), (Xv. , yv. , Zv. ) et (XB. , YB. , ZB. ) dans le système de référence _COlOr7.métrl.que XYi CiE?g rnttl e.trg CCr'C.gpOn û3iat respectivement aux triplets (255,0,0), (0,255,0) et (0,0,255) en entrée pour chaque point de l'image.
La matrice de passage M' a pour vecteurs colonnes les coordonnées dans le système colorimétrique de référence des trois couleurs primaires considérées.
XR. Xv. XB.
M ~ _ YR. Yv. Ya.
ZR. Zv. ZB.
Pour calculer les composantes Y ~ g, i' ~ v, et Y ~ g de la fonction de correction Y~, on peut utiliser, connaissant la matrice M', un colorimètre d'écran pour mesurer la lumière émise au centre de l'image en fonction de triplets successifs et différents de valeurs d'entrée (R',V',B').
On peut encore déterminer les composantes YR~, Yv~ et Yg~ sans colorimètre d'écran de la façon suivante.
on tient compte du fait que la luminance W en chaque point de l'écran est liée à la tension V commandant le faisceau d'électrons qui l'atteint par la formule approximative suivante .
log(W/Wm,x) = k, + ki log ( VNm,x) + k3 (log(V/Vm.x)2 + k. (log(VN""x))3 On distingue alors dèux domaines pour les valeurs R' , V' ou B' d' entrée . (0, 64] et (64, 255].
Pour chaque domaine, on détermine les paramètres kl, k2, k3 et k4 par la valeur de la luminance lorsque le signal numérique d'entrée vaut successivement 0,32, 64,128 pour le premier domaine et 32,64,128,255 pour le second.
A titre d'exemple, on suppose que l'on commence par vouloir déterminer la composante Y~R.
On affiche sur l'écran une mire telle qu'illustrée sur la figure 7, présentant au centre un rectangle de couleur rouge correspondant au choix de (128,0,0) en entrée. On inclut le rectangle central dans un rectangle tramé avec une ligne sur deux de couleur rouge correspondant à (255,0,0) en entrée et avec une ligne sur deux de couleur noire correspondant à (0,0,0) en entré.
On modifie ensuite le cas échéant le signal numérique en entrée (R',0,0) qui commande la luminance du rectangle central jusqu'à ce que la luminance de ce dernier et la luminance du rectangle tramé paraissent égales.
On déduit ensuite de la correction qu'il a fallu apporter au signal d'entrée pour obtenir cette égalisation la valeur de la fonction Y~R(128).
On recommence alors en affichant au centre un rectangle de couleur (64,0,0) entouré par un rectangle tramé avec une ligne sur deux de couleur rouge correspondant à (Y~R(128),0,0) et avec une ligne sur deux de couleur noire, ce qui permet de calculer Y~R(64),etc...
On détermine ensuite les valeurs des paramètres kl, k2, k3 et k4 et l'on calcule les valeurs manquantes de Y~R d'après la formule précédente.
On opère de même pour calculer Y~~ et Y~B.
L'inhomogénéité de l'éclairement de l'écran est principalement due à la dispersion du faisceau d'électrons qui frappe l'écran.
Afin de corriger cette inhomagénëité, on mesure pour chacune des trois voies de rouge, vert et bleu la luminance en différents points de l'écran.
Pour chaque voie de rouge, vert ou bleu, on calcule les facteurs correctif s à appliquer en chaque point 5 de l'écran.
On a noté les fonctions de correction FR(i,j), FV(i,j) et FB(i,j) pour les voies de rouge, vert et bleu respectivement.
On considère que l'écran est calibré au centre, 10 de sorte qu'il suffit de connaitre les facteurs correctifs à appliquer en chaque point de coordonnées i,j de la surface de l'écran hors du centre pour obtenir un écran totalement calibré.
L'éclairement de l'écran en fonction des I5 ~o'vrdoòlilées i, j d' un point hors du centre et des coordonnées icentre. jcentre au centre de l' écran varïe approximativement comme la fonction C(i,j) suivante C 1.~~ ~~~l~itenUc~Z + ~ ~crnlrc~2~~r2~*ll l + ~~-~crntfc~2~~r2~ y *~~~ + ~
~crnlrc~z~~r2~ ~
où r désigne le rayon de courbure de l'écran.
20 On mesure à l'aide d'un spectrocolorimètre ou d'un colorimètre d'écran l'intensité lumineuse pour chaque rectangle d'une grille de calibration telle que représentée sur la figure 8.
En comparant cette intensité avec l'intensité
lumineuse au centre, on peut en déduire une pluralité de valeurs pour la fonction FR(i,j).
Connaissant ces valeurs il est alors possible de caicüïer les valeurs manquantes de la fonction FR(i,j) par interpolation à l'aide d'une fonction polynomiale de degré
3.
on obtient FV(i,j) et FB(i,j) de la même manière.
Par ailleurs, le tube cathodique se comporte comme un filtre passe-bas et la valeur du signal de commande du faisceau d'électrons atteignant, sur une même trame, un pixel dépend de la valeur du signal de commande du pixel précédent sur cette trame.
A titre d'exemple, on a regrésenté sur la figure 9 l'évolution de la variation de la luminance de pixels successifs situés sur une même trame en fonction de la variation du niveau de commande.
Plus précisément, on illustré le cas où le niveau de commande vaut ml pour les pixels situés au début de la trame et passe à m2 pour les pixels suivants, la valeur m2 étant inférieure à ml.
On observe que la luminance W des pixels, en l0 réponse au niveau de commande m2, ne décroît pas brusquement de W(ml) à W(m2) mais de façon sensiblement exponentielle.
En d'autres termes, si le niveau de commande du pixel passe brusquement de la va_t_eur mi à la valeur "2, la luminance n'atteint pas immédiatement le niveau W(m2).
On corrige alors avantageusement le niveau de commande en anticipant le temps de montée ou de descente pour chacune des trois voies de rouge, vert et bleu.
La correction s'opëre pour chaque trame dans le sens du balayage.
A supposer que l'on souhaite pour une même trame passer d'une luminance W(ml) correspondant à un niveau de commande ml à une luminance W(m2) correspondant à un niveau de commande m2, on corrige par anticipation le niveau du signal de commande des pixels que l'on souhaite activer pour que ces derniers atteignent le niveau de luminance W(mz) plus rapidement.
Ainsi, on commande les pixels avec un niveau de commande m3 inférieur à m2, de manière à obtenir une décroissance plus rapide de la luminance comme illustré sur la figure 10.
Cette correction prédictive du niveau de commande n'apparaît pas sur la modélisation représentée sur la figure 5, dans un souci de clarté du dessin.
Pour déterminer la constante de temps permettant de calculer le temps de montée ou de descente du signal de commande du faisceau d'électrons, on peut procéder en affichant sur l'écran un premier rectangle d'une méme couleur dont on commande un pixel sur deux de chaque trame composant ce rectangle avec des niveaux de commande de valeurs différentes.
On affiche également sur l'écran un deuxième rectangle de la même couleur et de même niveau de commande pour tous les pixels.
On peut ensuite déduire des valeurs des niveaux de commande des pixels composant les deux rectangles affichés sur l'écran la constante de temps et la correction à apporter aux niveaux de commande de ces pixels pour effectuer la correction prédictive précitée.
Fi nalemer.t, l' iir~enLion permet de mesurer la couleur d'objets opaques ou non opaques, plans ou en relief, mobiles ou fixes, sans contact avec ces derniers, en transmission ou en réflexion, et plus spécialement la couleur de la peau et des cheveux.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'invention permet encore de restituer sans dénaturation excessive la couleur d'un objet au moyen d'un dispositif de visualisation.
L'invention permet en outre de mesurer la couleur en chaque point d'un objet, même si ce dernier est de couleur non uniforme.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à
l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit et l'on peut notamment utiliser d'autres dispositifs de visualisation, tels qu'une imprimante ou un écran à
cristaux liquides. 3 ~ of the same image.
The digital signals (R, G, B) delivered by the converter 6 is processed in the central processing unit 5 for determine at each point of the image observed by the camera 2 the trichromatic components in a system reference colorimetric, such as the system CIE XYZ colorimetric. This treatment corrects non-linearities of the acquisition chain, i.e.
essentially the non-linearity of CCD sensors 8, 9, 10 as well as that of converter 6. This treatment corrects further advantageously the inhomogeneity of the illumination of object 0 by source 7 and the optical aberrations of camera 2.
Of course, we are not going beyond the ambit of the invention by choosing as the colorimetric system of references a colorimetric reference system other than the CIE XYZ color system.
We have modeled in Figure 3 the treatment l0 performed by the central unit 5.
We have designated by YR, òv and YB the components of the function Y of correction of the non-linearities of the sensors CCD 8, 9, 10 and converter 6 for each channel of red, green and blue.
IS The pass function of the color system linked to the acquisition chain to the colorimetric system of reference can be written in the form of a matrix M.
We denote by X, Y and Z the components trichromatic in the colorimetric system of 20 reference.
We have designated by FX (i, j), FY (i, j) and FZ (i, j) the correction functions for the inhomogeneity of the illumination of the object by the source 7 and optical aberrations of camera 2, depending on the 25 coordinates i, j of each point considered on the image.
The calculation of the coefficients of the matrix M thus that the computation of the components ~ 'R, ~' ~ and ~ 'B, now goes be described with reference to the algorithm represented on the figure 4.
30 First, we acquire in step 14 a first data set, used for further processing by placing successively or simultaneously in the field observing the camera n color samples corresponding to distinct gray levels, whose 35 trichromatic components (X, Y, Z) in the system XYZ reference colorimetric are known.
Then, we acquire by placing in step subsequent 15 successively or simultaneously three color samples corresponding to three colors primary, including the trichromatic components in the colorimetric reference systems are known, a second set of data used for the rest of the treatment. The trichromatic components, in the colorimetric reference system can be measured at using a spectrocolorimeter.
These primary colors can be for example red, green and blue or magenta, cyan and lo yellow. Generally, they can be any condition to form a base in the colorimetric system reference.
Preferably, these primary colors are chosen so that the triangle they form in the chromatic plane of the color system of reference includes all the colors to be measured.
The colorimetric samples used are of preferably opaque and uniform in color, therefore measurable by a conventional colorimeter or spectrocolorimeter.
2o The measurement of different grays and colors primary preferably in the center of the field observation of camera 2 and on a surface sufficiently small, preferably representative only About 10% of the total area covered by the field of observation of the camera, and which can be considered as uniformly illuminated by the source 7.
Preferably, to acquire the different grays and primary colors, the position of the source 7 and that of camera 2 compared to ? o samples, as well as the type of lighting used, as close as possible to the measurement configuration of the colorimeter or spectrocolorimeter used to find out the trichromatic components of the color of color samples used in the system reference colorimetric.
In step 14, the acquisition chain delivers signals representative of the trichromatic components of n grayscale as triplets of values noted in a simplified manner RE1, RE2, ..., REn, and the corresponding triples in the color system of reference are also noted respectively so simplified XE1, XE2, ..., XEn.
The REi notation actually designates a triplet of values (R, B, V) and the notation XEi the triplet of values corresponding (X, Y, Z).
In step 15, the acquisition chain delivers triplets of trichromatic components RC1, RC2 and RC3, l0 including the corresponding triplets in the system reference colorimetric are XCl, XC2 and XC3 respectively, using the same type of notation simplified than before.
In step lfi, we initialize a parameter of iteration k to the value 0 and in step 17, we initialize an approximate correction function Y ", capable of vary with each iteration, of components YRx, YVx, YBx.
At iteration k = 0 we choose equal YR, Yv, YB °
â the identity function.
'In step 18, we calculate for each iteration k an approximate matrix Px of passage of the system colorimetric reference XYZ to the colorimetric system linked to the acquisition chain by the formula.
P '' _ (Yk) ([RC, RC2 RC3]) [XC, XCZ XC3] '1 In step 19, we calculate n values of the function of approximate correction Yx by the formula Yk (REt) = Pk XF ~ for ~ ranging from 1 to n In step 20, we interpolate the missing values of the correction function Yx to the iteration k of the next way.
For the YRx component for example if YRx (cup) is known and if YRx (c ~ l) is known then for wo <cu <~ 1, we determine YRx (c ~) by the formula log (YkR (c ~) / 255) -((w-w1) / (wo-wl)). log (ïRk (wo) / 255) + ((wi, ~ o) / (wo- ~~)). log (Y'Rx (m) / 255 ) We do the same for Yvk and Y'Bx.
In step 21, normalization of the òRk, Yvk, and iBk correction functions 255.iRx (w) / ïRx (255) '~ ïRx (w) 255.ivx (w) / Yvk (255) "'~ Yvk (w) 255.iBk (w) / YBk (255) ~ òBk (w) for w ranging from 1 to n.
In step 22, the error ex is calculated by the l0 formula.
e '' - ~ (~ Y''CRC ~) -XCc) 2) ~~
for ~ going from 1 to n, with Mx _ (px) -i.
In step 23, the parameter is incremented iteration k.
In step 24, we test whether there is convergence of ek error or not.
If this is the case, we stop the process iterative in step 25 and otherwise we return to step 18 of 2o calculation of a new approximate passage matrix Pk and of a new approximate function Yx for correcting non linearities.
In step 25, the final matrix M is calculated of the color system linked to the chain acquisition to the reference colorimetric system by the formula .
Ivi-M '' -Yx ([XC, XC2 XC3l) IRCI RCz RC3] -1 The calculation of the passage matrix M and the ï non-linearity correction function is performed so from an iterative process in which at each iteration we calculate an approximate passage matrix and an approximate non-linearity correction function.
Once the components YR, Y ~, and YB have been calculated of the function Y and the calculation of the passage matrix M
performed, the functions of correction of the inhomogeneity of the illumination of object 0 by the 5 source 7 and correction of optical aberrations of the camera, i.e. the FX (i, j), FY (i, j) and FZ (i, j) above.
The calculation of the functions FX (i, j), FY (i, j) and FZ (i, j) is carried out by acquiring the image of an object of 10 uniform color occupying the entire field observing the camera and determining the correction to bring so that all the points of the image have the same trichromatic components as the center of the image.
15 More precisely, in the example described, we p ~. ~ .C ~. ~. ~~. ~, fçr ~ .. ~., ~ ... a-cia ci ~ cv.v.ucataa- lû i «ûyeiine dCS L ~ l¿lpo5a11l.Cs trichromatic of a set of points belonging to a measurement window, this set of points being centered on a point with coordinates i, j.
We thus obtain average values IMX (i, j), IMY (i, j), IMZ (i, j) and we determine the FX functions (i, j), FY (i, j) and FZ (i, j) by the following formulas.
FX (f. F) - ~ (G crnlte.% Ern4e ~~~
FY (C. f) _ ~~ (C crnltC, f GrnUe) ~ C 'f FZ (~. F) = IMZ (t ~ "u ~, f ct" u ~) ~ (~~ f) Where 4rntrc, f "~~~ are the coordinates of the center of the image .
3o The passage from the components (R, G, B) to components (X, Y, 2) as just described can introduce a bias in case the products Ds5 (~) ~ x (~). Dss (~) -Y (~) and D6s (7 ~) -z (l ~) are not linear combinations of products 35 I (1) .FR (a.), I (~) .FV (~), I (~.). FB (i ~) which is the case most of the time.
In order to reduce this bias, it is advantageous to filter the source with an optical filter F defined from so as to minimize the error of the differences between the products D65i ~) ~ x (~) rD65 (~) ~ Yi% ~) ~ D65 ~~) ~ Z ~~) and a combination linear products F (~,). I (i ~.). FR (~,), F (~,) I (~,). FV (~), F (~,) I (ä,). FB (~. ).
This filter is used to optimize the measurement of the color and is suitable for the acquisition chain.
We understand that the particular example of ZO realization of the invention which has just been described allows to know precisely the components (X, Y, Z), in a colorimetric reference system, of a placed object in the field of observation of a video camera.
We can thus inspect without physical contact i ~ objects, for example containers or labels moving at high speed in a production line, in order to detect a variation in the color of these objects or surface defects.
It can also be interesting to 20 faithfully reproduce by means of a display chain the color of the object observed by the camera.
Advantageously, both a measurement is carried out of the color and we restore it faithfully by means of the viewing chain. We can however, without 25 depart from the scope of the invention, perform one or the other.
In the first case where we are content to restore faithfully the color of the object by means of the chain of viewing, there is no need to display for ~ -the user the trichromatic components of color 30 of the object in the reference color system, which have been calculated by the central processing unit 5 in the manner indicated above.
Sending the output signals (R, G, B) of the converter 6 directly at the input of the 35 visualization would lead to a restitution not satisfactory color of the object on the screen of the display device 4, in particular due to the non-linearity of the acquisition chain and those of the visualization chain and the difference between them colorimetric systems linked respectively to the chain ~ .ne acquisition and the visualization chain.
A first improvement is made by the correction of non-linearities in the acquisition chain as previously described.
However, there is still room for improvement.
quality of the restitution of the color of the object when we correct the non-linearities of the chain of visualization.
This correction is made in the unit central 5.
We have modeled in Figure 5 the treatment for pass trichromatic components (X, Y, Z) in the XYZ reference color system with components trichromatic (R ', V', B ') at the entry of the chain of visualization.
We start by transforming the components trichromatic (X, Y, Z) previously determined in trichromatic components in the color system linked to the display device, by means of a matrix of passage M ', then we apply to each of the components thus obtained a correction function Y ~ not related to the position on the screen, of components YR ~, i ~~, and YB ~ and a function for correcting the non-uniformity of the screen illumination FR (i, j), FV (i, j), FB (i, j) linked to the position on the latter.
We have modeled on ffigure 6 the treatment of digital signals (R ', V', B ') received by the chain visualization and leading to obtaining an image on the display of the display device.
The trichromatic components (R ', V', B ') for each point of the image are transformed into signals where analog by means of a converter digital / analog three-way 26,27 and 28. Signals analog outputs of the converter are treated way known per se at 29 to each control a beam cathode ray intended to illuminate phosphorescent regions of the screen producing in response to the flow of electrons incident a light emission of specific color.
The addition of the emission spectra R (~.), V (~,), B (~,) of phosphorescent regions, respectively producing the colors red, green and blue, leads to a spectrum resulting E (~,) at each point of the image.
This passage matrix M 'is calculated by the knowledge of the trichromatic components (XR., VR., ZR.), (Xv., Yv., Zv.) And (XB., YB., ZB.) In the reference system _COlOr7.métrl.que XYi CiE? G rnttl e.trg CCr'C.gpOn û3iat respectively to the triples (255,0,0), (0,255,0) and (0,0,255) as input for each point of the image.
The passage matrix M 'has as column vectors coordinates in the reference color system of the three primary colors considered.
XR. Xv. XB.
M ~ _ YR. Yv. Ya.
ZR. Zv. ZB.
To calculate the components Y ~ g, i '~ v, and Y ~ g of the correction function Y ~, we can use, knowing the matrix M ', a screen colorimeter to measure the light emitted in the center of the image according to triplets successive and different input values (R ', V', B ').
We can still determine the components YR ~, Yv ~ and Yg ~ without screen colorimeter as follows.
we take into account that the luminance W in each point of the screen is linked to the voltage V commanding the electron beam which reaches it by the formula next approximate.
log (W / Wm, x) = k, + ki log (VNm, x) + k3 (log (V / Vm.x) 2 + k. (log (VN "" x)) 3 We then distinguish two domains for values Input R ', V' or B '. (0, 64] and (64, 255].
For each area, the parameters are determined kl, k2, k3 and k4 by the value of the luminance when the digital input signal is successively 0.32, 64.128 for the first domain and 32,64,128,255 for the second.
As an example, we assume that we start by wanting to determine the component Y ~ R.
We display on the screen such a test pattern as illustrated in figure 7, presenting in the center a red rectangle corresponding to the choice of (128,0,0) as input. We include the central rectangle in a raster rectangle with one red line in two corresponding to (255,0,0) as input and with a line on two black corresponding to (0,0,0) in entry.
Then modify the signal if necessary digital input (R ', 0,0) which controls the luminance of the central rectangle until the luminance of the latter and the luminance of the screened rectangle appear equal.
We then deduce from the correction that it took bring to the input signal to get this equalization the value of the function Y ~ R (128).
We then start again by displaying in the center a colored rectangle (64,0,0) surrounded by a rectangle halftone with a red line in two corresponding to (Y ~ R (128), 0,0) and with every other line black in color, which makes it possible to calculate Y ~ R (64), etc.
We then determine the parameter values kl, k2, k3 and k4 and we calculate the missing values of Y ~ R according to the previous formula.
We do the same to calculate Y ~~ and Y ~ B.
The inhomogeneity of the screen illumination is mainly due to the scattering of the electron beam hitting the screen.
In order to correct this non-consistency, we measure for each of the three ways of red, green and blue the luminance at different points on the screen.
For each channel of red, green or blue, we calculates the corrective factors to be applied at each point 5 of the screen.
The correction functions FR (i, j) have been noted, FV (i, j) and FB (i, j) for the red, green and blue channels respectively.
We consider that the screen is calibrated in the center, 10 so you just need to know the corrective factors to be applied at each point of coordinates i, j of the screen surface out of center to get a screen fully calibrated.
The screen illumination according to the I5 ~ o'vrdoòlilées i, jd a point outside the center and icentre coordinates. I center in the center of the screen approximately as the following function C (i, j) C 1. ~~ ~~~ l ~ itenUc ~ Z + ~ ~ crnlrc ~ 2 ~~ r2 ~ * ll l + ~~ - ~ crntfc ~ 2 ~~ r2 ~ y * ~~~ + ~
~ crnlrc ~ z ~~ r2 ~ ~
where r is the radius of curvature of the screen.
20 We measure using a spectrocolorimeter or a light intensity screen colorimeter for each rectangle of a calibration grid as shown in figure 8.
By comparing this intensity with the intensity luminous in the center, we can deduce a plurality of values for the function FR (i, j).
Knowing these values it is then possible to caicüïer the missing values of the function FR (i, j) by interpolation using a polynomial function of degree 3.
we get FV (i, j) and FB (i, j) in the same way.
In addition, the cathode ray tube behaves as a low pass filter and the signal value of control of the electron beam reaching, on the same frame, one pixel depends on the value of the control signal of the previous pixel on this frame.
For example, we have shown in the figure 9 the evolution of the variation of the luminance of pixels successive located on the same frame depending on the variation in control level.
More specifically, we illustrate the case where the level command value is ml for the pixels located at the beginning of the field and goes to m2 for the following pixels, the value m2 being less than ml.
We observe that the luminance W of the pixels, in l0 response to command level m2, does not decrease suddenly from W (ml) to W (m2) but significantly exponential.
In other words, if the command level of the pixel suddenly goes from the mid value to the value "2, the luminance does not immediately reach level W (m2).
We then advantageously correct the level of control by anticipating the rise or fall time for each of the three channels of red, green and blue.
The correction takes place for each frame in the scanning direction.
Supposing we want for the same frame go from a luminance W (ml) corresponding to a level of control ml at a luminance W (m2) corresponding to a level m2 control panel, the level of the control signal of the pixels which one wishes to activate so that they reach the luminance level W (mz) faster.
So, we control the pixels with a level of m3 command less than m2, so as to obtain a faster decay of luminance as illustrated in Figure 10.
This predictive correction of the order level does not appear on the modeling represented on the Figure 5, for the sake of clarity of the drawing.
To determine the time constant allowing calculate the rise or fall time of the signal electron beam control, we can do this displaying on the screen a first rectangle of the same color of which one pixel control on two of each frame composing this rectangle with command levels of different values.
We also display on the screen a second rectangle of the same color and same order level for all pixels.
We can then deduce values from the levels command of the pixels making up the two rectangles time constant and correction displayed on the screen to bring to the command levels of these pixels to perform the aforementioned predictive correction.
Fi nalemer.t, the iir ~ enLion allows to measure the color of opaque or non-opaque objects, flat or in relief, mobile or fixed, without contact with them, in transmission or in reflection, and more particularly the skin and hair color.
In an advantageous embodiment, the invention also makes it possible to restore without denaturing excessive color of an object by means of a device visualization.
The invention also makes it possible to measure the color at each point of an object, even if the latter is non-uniform color.
Of course, the invention is not limited to the example of realization which has just been described and one may in particular use other display, such as a printer or screen liquid crystals.