CN101088278B - 用于为数字图像装置优化γ曲线的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种提供优化颜色空间转换的设备、系统和方法，其使用表示在感知均匀颜色空间中参考人类视觉表示与经转换的装置捕获图像表示之间的差异的联合质量量度，其中所述转换包括将非标准颜色空间(RGB)变换成感知标准颜色空间(sRGB)，且其中所述联合质量量度包括颜色部分、噪声部分和对比度部分。光学传感器在捕获参考源(例如Macbeth ColorChecker颜色再现导表)的图像时产生数字参考信号。在将数字参考信号进行白平衡和颜色修正之后，通过将联合质量量度最小化来确定γ曲线参数，所述联合质量量度基于在均匀感知颜色空间(例如CIELAB)中针对所述参考源的经γ曲线补偿的信号与标准值之间的差异。噪声部分和对比度部分考虑了经γ曲线补偿的信号的噪声和对比度，从而产生在颜色、噪声和对比度方面均得到优化的γ曲线参数。

Description

用于为数字图像装置优化γ曲线的设备和方法

根据35 U.S.C.§119主张优先权

本专利申请案主张基于2004年10月28日提出申请且名称为“A System andMethod for Comprehensive Gamma Curve Optimization in a Digital Imaging Device”的第60/623,445号临时申请案的优先权，该临时申请案让与本发明的受让人，且以引用方式明确并入本文中。 

技术领域

本发明大体而言涉及数字图像装置，且更具体而言涉及一种用于为数字图像装置优化γ曲线的设备、系统和方法。 

背景技术

数字图像装置通过将接收到的光图像转换成数字图像来捕获数字图像，并包括用于将输入光转换成数字信号的数字光学传感器。可以存储和传输所述数字信号，并允许所捕获的数字图像显示在视觉输出装置上，例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)上。数字信号中的颜色表示通常表示为三维颜色空间中的矢量坐标。常用的颜色空间是RGB颜色空间，其允许使用表示红光、绿光和蓝光强度的坐标来规定颜色。视觉输出装置根据表示应用于特定装置输出特性曲线的矢量坐标的信号来重现彩色图像。因此，不同的视觉输出装置可将相同色值显示成不同的颜色。由于数字光学传感器的图像捕获特性的不同，光学传感器可基于相同图像产生不同信号。标准化RGB颜色空间(sRGB)是感知颜色空间，其允许与具有不同颜色重现特性曲线的装置清楚地互换数字彩色图像。每一RGB颜色矢量中的亮度相对sRGB值之间的关系称为装置的“γ曲线”。因此，γ曲线是RGB与sRGB之间的非线性关系。用于配置数字图像捕获装置的传统技术包括通过反复试验为γ曲线选择值。选择并使用一特定值来捕获通过sRGB视觉输出装置显示的图像。分析图像并调节γ值。传统技术的局限性在于，为特定数字成像装置选择γ曲线通常需要耗时、主观的、基于经验的迭代性过程。 

因此，需要一种为数字图像装置优化颜色空间转换的设备、系统和方法。 

发明内容

根据本发明一实例性实施例，一种设备、系统和方法使用联合质量量度来提供对 颜色空间转换的优化，所述联合质量量度表示在感知均匀颜色空间中参考人类视觉表示与经转换的装置所捕获图像表示之间的差异，其中所述转换包括将非标准颜色空间(RGB)变换成感知标准颜色空间(sRGB)，且其中所述联合质量量度包括颜色部分、噪声部分和对比度部分。光学传感器在捕获参考源(例如Macbeth ColorChecker颜色再现导表)的图像时产生数字参考信号。在对数字参考信号进行白平衡和颜色修正之后，通过将联合质量量度最小化来确定γ曲线参数，联合质量量度是基于均匀的感知颜色空间(例如CIELAB)中经γ曲线补偿的信号与参考源标准值之间的差异。噪声部分和对比度部分考虑了经γ曲线补偿的信号的噪声和对比度，从而产生在颜色、噪声和对比度方面得到优化的γ曲线参数。可通过调节联合质量量度中每一部分的权重来调节每一部分的作用。实例性系统、设备和方法将技术人员确定最佳γ曲线参数的主观分析最小化。 

附图说明

图1是根据本发明一实例性实施例一种产生标准化数字图像的数字图像装置的方框图。 

图2是根据本发明一实例性实施例的传感器优化系统的方框图。 

图3是根据本发明一实例性实施例一种确定数字图像修正参数的方法的流程图。 

具体实施方式

图1是根据本发明一实例性实施例一种产生标准化数字信号112的数字图像装置100的方框图。如上文所述，数字图像装置100通常经配置以基于所捕获图像提供标准化数字图像数据112，以便使诸如监视器、显示器及打印机等显示装置所产生的感知图像看起来类似原始的源图像102。光学传感器106产生表示图像102的原始数字信号108。接收到的来自图像102的光信号104经透镜会聚到光学传感器106上，光学传感器106将光信号104转换成多个具有特定颜色和强度的像素。原始数字数据包括描述像素的信息。处理器110评估并操作原始数字信号108的数据以产生表示图像102的标准化数字信号112。标准化数字信号112是标准感知颜色空间(即sRGB)中的数字信号。除白平衡程序以外，处理器110还将应用颜色修正矩阵进行颜色修正，并应用γ曲线来将经颜色修正的信号从非标准RGB颜色空间转换成sRGB颜色空间。颜色修正参数114确定颜色修正矩阵，且一个或多个γ曲线参数116确定定义γ曲线的γ曲线函数。如下文所述，在传感器优化程序期间确定颜色修正参数114和γ曲线参数116。 

数字图像装置100是任何照相机、蜂窝式移动电话、个人数字助理(PDA)、摄影机、摄录机、计算机或具有用于以数字方式捕获图像102的光学传感器106的其他装置。光学传感器106是将接收到的光信号104转换成表示图像102的数字信号108， 图像102产生或反射光信号104。在实例性实施例中，光学传感器106是电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。处理器110是任何适于执行本文所述功能的处理器、微处理器、计算机、微型计算机、处理器结构或应用专用集成电路(ASIC)。在大多数情形下，除了执行图像处理功能外，处理器110还有利于实现数字图像装置110的功能和一般操作。在实例性实施例中，处理器110包括存储器。 

图2是根据本发明一实例性实施例的传感器优化系统200的方框图。在光学传感器106接收来自已知参考源202的光信号204时，通过评估由光学传感器106产生的数字参考信号206来确定颜色修正参数114和γ曲线参数116。参考源202可以是任何在受控条件下发出可预测光信号204的反射性或主动式光源，例如已知的比色核对表，其包括在一个或多个已知发光体下具有已知反射率的一个或多个色块210。在该实例性实施例中，参考源202是Macbeth ColorChecker颜色再现导表。在某些情况下，可以使用其他参考源202。当用一已知发光体对参考源202进行照明且光学传感器106捕获反射光信号204时，光学传感器106产生数字参考信号206。可使用多个发光体来产生多个数字参考信号以便有利于得到更加平衡的参考数据。 

转换处理器208处理并评估数字参考信号206以确定颜色修正参数114和γ曲线参数116。除执行白平衡程序以外，转换处理器208还应用使用颜色修正量度确定出的颜色修正矩阵来对数字参考信号206进行颜色修正。对于一个特定的γ曲线函数，应用联合质量量度来确定适宜的γ曲线参数116，所述适宜γ曲线参数116会实现从经颜色修正的非标准颜色空间(例如RGB)中的数字参考信号206至标准化感知颜色空间(例如sRGB)的最佳转换。在实例性实施例中，转换处理器208是计算机，例如用于运行执行本文所述计算、评估和功能的软件代码的台式计算机或膝上型计算机。然而，转换处理器208是任何适于执行本文所述功能的处理器、微处理器、计算机、微型计算机、处理器结构、或应用专用集成电路(ASIC)。在实例性实施例中，转换处理器208包括存储器。 

如下文进一步详细说明，在将颜色修正矩阵应用于经白平衡的数字参考信号之后，转换处理器208评估基于标准化颜色空间与均匀人类感知视觉颜色空间(CIELAB)之间的关系的颜色修正量度。将颜色修正量度的总成本函数最小化，以优化颜色修正并确定最佳颜色修正参数114。在实例性实施例中，颜色修正量度包括颜色部分和噪声部分，其中通过调节各部分的权重可操作每一部分对成本函数的作用。因此，对经白平衡的数字参考信号应用适宜的颜色修正矩阵会产生非标准RGB颜色空间中的经颜色修正、白平衡的数字参考信号。通过将该信号应用于适宜的γ曲线函数，将信号转换成行业标准化参考颜色空间，例如sRGB。为了为γ曲线函数确定适宜的γ曲线参数116，执行γ曲线优化程序。 

处理器通过将联合质量量度应用于经白平衡、颜色修正的数字参考信号来执行γ曲线优化以确定γ曲线参数116。联合质量量度是基于当特定γ曲线应用于非标准的、经颜色修正和白平衡的RGB信号时RGB颜色空间与以均匀的感知视觉颜色空间(例 如CIELAB)呈现的数字参考信号之间的关系。联合质量量度包括颜色部分、噪声部分和对比度部分。如下文进一步详细说明，针对特定γ曲线函数将联合质量量度最小化，以确定最佳γ曲线参数116。在实例性实施例中，γ曲线函数选自三个γ曲线函数之一。可为每一γ曲线函数执行γ曲线优化程序，且根据对所产生图像的主观分析来选择最终的γ曲线。每一γ曲线提供各种折衷的不同组合，从而产生具有在数字图像装置100的不同条件或应用下所需的质量的γ曲线。 

可对颜色、噪声和对比度部分进行加权以改变每部分对总成本函数的作用。在实例性实施例中，所述加权至少部分地基于特定γ曲线函数。因此，一组加权值可与每一类型的γ曲线函数相关联。 

图3是根据本发明实例性实施例的一种确定数字图像修正参数的方法的流程图。该方法可由硬件、固件及/或软件的任何组合来执行。在该实例性实施例中，该方法由在个人计算机(PC)上运行的软件代码来执行。技术人员通过用户界面与PC上运行的软件应用程序交换信息。然而，在某些情况下，可在不与技术人员进行实时通信的情况下通过处理器执行该方法。例如，在某些情形下，数字图像装置100中的处理器110可使用预编程的值来执行转换处理器208的功能。 

在步骤302中，针对至少一个发光体捕获数字参考信号206。当光学传感器暴露于参考源202时，光学传感器106产生数字参考信号206。对应于数字参考信号206的数字数据存储在转换处理器208的存储器中。在实例性实施例中，用包括D65、A和TL84的三个发光体对Macbeth颜色检验器进行照明。针对每一发光体所产生的经捕获的数字参考信号206的数字数据存储在存储器中。 

在步骤304中，确定白平衡补偿矩阵并将其应用于数字参考信号206，以产生经白平衡的信号306。在该实例性实施例中，数字参考信号206的一个或多个部分对应于参考源202中对应于相等的红、绿和蓝信号的色块210。分析这些灰色色块以确定适宜的对角白平衡矩阵，当应用所述对角白平衡矩阵时，将为灰色色块产生红、绿和蓝信号的相等强度。可针对不同的发光体对色块进行分析。将3×3白平衡对角矩阵应用于数字参考信号206，以对信号进行白平衡并产生经白平衡的信号306。 

在步骤308中，确定颜色修正矩阵并将其应用于经白平衡的信号306，以产生经颜色修正的信号310。将颜色修正量度最小化以确定颜色修正矩阵，当将颜色修正矩阵应用于经白平衡的信号306时，产生经颜色修正的信号310。在该实例性实施例中，颜色修正量度包括颜色部分和噪声部分，其中每一部分对成本函数的作用由颜色权重(w_c)和噪声权重(w_n)来确定。颜色修正量度(CEM)定义为： 

其中，w_c是颜色权重，w_n是噪声权重，ΔE表示在感知均匀视觉颜色空间中标准颜色水平与在应用颜色修正矩阵后所产生的颜色水平之间的差异，且其中NM(噪声量度)表示经颜色修正的信号的噪声。 

如在附件中进一步详细说明，ΔE是基于在以特定发光体照明时CIELAB颜色空 间中的标准色与CIELAB颜色空间中的数字参考信号206的颜色之间的差异。ΔE定义为： 

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{\mathrm{\ΔL}}^{*2}+{\mathrm{\Δa}}^{*2}+{\mathrm{\Δb}}^{*2}}$

(2) 

其中， 

$\mathrm{\Δ}{L}^{*}=L_2^{*}-L_1^{*},$

$\mathrm{\Δ}{a}^{*}=a_2^{*}-a_1^{*},$

$\mathrm{\Δ}{b}^{*}=b_2^{*}-b_1^{*}.$

L₁、a₁、b₁和L₂、a₂、b₂分别是转换至均匀视觉颜色空间(CIELAB)的数字参考信号206的颜色水平和参考源202的标准颜色水平。 

噪声量度(NM)的定义类似于CIE DE94格式： 

$\mathrm{NM}=\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{L*}^2+\frac{{\mathrm{\σ}}_{a*}^2}{w_a^2}+\frac{{\mathrm{\σ}}_{b*}^2}{w_b^2}}=$

$=\sqrt{\mathrm{trace}\left\{\left[\begin{array}{ccc}1& & \\ & 1/w_a& \\ & & 1/w_b\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\σ}}_{L*}^2& {\mathrm{\σ}}_{L*a*}^{*}& {\mathrm{\σ}}_{L*b*}\\ {\mathrm{\σ}}_{L*a*}& {\mathrm{\σ}}_{a*}^2& {\mathrm{\σ}}_{a*b*}\\ {\mathrm{\σ}}_{L*b*}& {\mathrm{\σ}}_{a*b*}& {\mathrm{\σ}}_{b*}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& & \\ & 1/w_a& \\ & & 1/w_b\end{array}\right]\right\}}=\sqrt{\mathrm{trace}\left\{W_{\mathrm{Lab}}{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{Lab}}{W}_{\mathrm{Lab}}\right\}},---\left(3\right)$

其中，w_a和w_b通过心理物理实验根据经验来确定，其实例性值包括 $w_a=\sqrt{40}$ 和  $w_b=\sqrt{50},$ 及 

$W_{\mathrm{Lab}}=\left[\begin{array}{ccc}1& & \\ & 1/w_a& \\ & & 1/w_b\end{array}\right]$

(4) 

在该实例性实施例中，转换处理器208执行迭代过程，该迭代过程执行方程式最小化技术以将针对包括D65、A和TL84的三个发光体的CEM的总成本函数最小化。在一些情况下，可针对每一发光体将各个成本函数最小化且将结果平均以确定与总的最小化CEM相关的值。因此，在该实例性实施例中，颜色修正矩阵的结果值是颜色修正参数114。 

在步骤312中，为一个或多个选定的γ曲线函数确定最佳γ值。将联合质量量度Q_jM最小化，以为选定的γ曲线函数确定γ的最佳值。在该实例性实施例中，为三个γ曲线函数将联合质量最小化，且通过计算机显示器显示所产生的sRGB。技术人员根据所显示的图像选择较佳的γ曲线函数。可评估并可按标准而非技术人员的偏好来选择任何数量的γ曲线函数。三个实例性γ函数提供对比度、颜色和噪声之间的不同的折衷，并包括： 

Q-曲线 

$y=\frac{(1+k)x}{1+\mathrm{kx}}---\left(5\right)$

功率函数- 

y＝x^k            (6) 

s形之s-曲线 

$\left\{\begin{array}{cc}y=a^{1-\mathrm{\&gamma;}}{x}^{\mathrm{\&gamma;}},& 0\&le;x\&le;a;\\ y=1-{(1-a)}^{1-\mathrm{\&gamma;}}{(1-x)}^{\mathrm{\&gamma;}},& a<x\&le;1.\end{array}\right.----\left(7\right)$

可使用诸多γ曲线函数中的任一者，且附件中将进一步详细论述这三个实例性函数。 

联合质量量度包括颜色部分、噪声部分和对比度部分，并定义为： 

$Q_j{M}^2=w_c^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{\&Delta;}{E}^2\right]+w_n^2\&CenterDot;E\left[N{M}^2\right]+w_g^2\&CenterDot;E[\&dtri;E^2]$

${=w}_c^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{L}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{a}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{b}^{*2}]+w_n^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{trace}\right\{W_{\mathrm{Lab}}{\mathrm{\&Sigma;}}_{\mathrm{Lab}}{W}_{\mathrm{Lab}}\left\}\right]$

${+w}_g^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{C}_L^2+w_a^c\mathrm{\&Delta;}{C}_a^2+w_b^c\mathrm{\&Delta;}{C}_b^2]$

(8) 

通过选择适宜的权重{w_c， w_n，w_g}来调节性能折衷，其中{w_c，w_n，w_g}分别表示颜色重现精确度、噪声量度和本机对比度差异的权重。在该实例性实施例中，通过获取标准参考源202在多个发光体下的图像来确定γ曲线，以平衡这些发光体的曲线。选择具有不同特性的发光体，例如CIE D65、CIEA和一个典型的荧光发光体(例如F11)，F11的模拟TL84广泛应用于商业灯箱中。如果考虑多个发光体，则总成本函数是 

T＝w_D·(Q_jM)_D65+w_A·(Q_jM)_A+w_F·(Q_jM)_F

(9) 

其中，选择发光体加权系数{w_D，w_A，w_F}以反映发光体的重要性。在某些情况下，加权可以是均匀的，使得每一发光体产生相等的作用。 

在上文的方程式(8)中，所述量度的颜色部分由方程式(2)定义，噪声部分由方程式(3)定义，且对比度部分由下式定义： 

$C=\sqrt{\mathrm{\&Delta;}{C}_L^2+w_a^c\mathrm{\&Delta;}{C}_a^2+w_b^c\mathrm{\&Delta;}{C}_b^2}$

$C=\sqrt{\mathrm{\&Delta;}{C}_L^2+w_a^c\mathrm{\&Delta;}{C}_a^2+w_b^c\mathrm{\&Delta;}{C}_b^2}---\left(10\right)$

其中，将系数w_a ^c、w_b ^c选择为对应于人类视觉系统对亮度和色度通道的不同敏感性。在大多数情况下，人类视觉系统对量度通道比对色度通道具有更高的对比度敏感性。方程式(10)中的亮度通道中的对比度差异定义为： 

$C_{\mathrm{ref}}^L=\frac{{L_2}^{*}-{L_1}^{*}}{{L_2}^{*}+{L_1}^{*}};$ $C_{\mathrm{cam}}^L=\frac{{L_2}^{*\&prime;}-{L_1}^{*\&prime;}}{{L_2}^{*\&prime;}+{L_1}^{*\&prime;}};$

$\mathrm{\&Delta;}{C}_L=|C_{\mathrm{cam}}^L-C_{\mathrm{ref}}^L|.---\left(11\right)$

在该实例性实施例中，转换处理器208执行迭代过程，该迭代过程执行方程式最 小化技术以将联合质量量度(8)的总成本函数最小化。针对不同的γ值评估经白平衡和颜色修正的数字信号以确定会为经γ曲线调整的信号(sRGB)314产生联合质量量度(8)的最小成本函数的γ值。因此，γ曲线参数116是γ值，例如γ曲线函数(5)或(6)中的k，或γ曲线函数(7)中的γ。 

因此，在该实例性实施例中，在个人计算机(PC)上运行的软件代码使技术人员能够在白平衡、颜色修正和γ曲线调整之后通过使用联合质量量度确定γ曲线参数116来为光学传感器优化γ曲线，所述联合质量量度考虑了所产生数字图像的颜色、噪声和对比度。对使用参考源(例如Macbeth颜色检验器)捕获的数字参考信号进行白平衡和颜色修正，以产生非标准RGB信号。软件代码执行对包括颜色部分、噪声部分和对比度部分的联合质量量度的最小化。颜色部分是基于产生均匀感知颜色空间的标准颜色与因将γ曲线应用于非标准RGB信号而产生的颜色之间的差异。然后，将最佳γ值用于数字图像装置100中。 

因此，本发明的方法和设备可采用或至少部分地采用包含在有形媒体(例如软磁盘、CD-ROM、硬盘驱动器、随机存取或只读存储器、或任何其他机器可读存储媒体)中的程序逻辑或程序代码(即指令)的形式。当将程序代码装载至机器(例如计算机)中并由该机器执行时，该机器成为一种用于实施本发明的设备。本发明的方法和设备也可以程序代码的形式实施，所述程序代码通过某些传输媒体传输，例如通过电线或电缆传输、通过光纤传输、或通过任何其他传输形式传输。当由机器(例如计算机)接收、装载并执行程序代码时，该机器成为一种用于实施本发明的设备。当在通用处理器上执行时，程序代码与处理器相结合以提供类似特定逻辑电路操作的独特设备。 

显而易见，所属领域的一般技术人员根据这些教示内容将容易想到本发明的其他实施例和修改。以上说明是说明性的而并非限制性的。当结合上文说明书和附图来看时，本发明将仅受上文中包括所有这些实施例和修改的权利要求书的限制。因此，本发明的范畴并非参照上述说明加以确定，而是应参照随附权利要求书连同其等同物的全部范围来确定。 

Claims (14)

1.一种为γ曲线函数确定γ曲线参数的方法，所述γ曲线函数用于将光学传感器产生的数字信号从非标准颜色空间转换成标准颜色空间，所述方法包括：

(a)使用所述光学传感器捕获数字参考信号，所述数字参考信号与参考源相关联；

(b)接收具有所述参考源的标准颜色水平的信号；

(c)基于γ值的选择及将γ曲线函数应用至所述数字参考信号而导出经γ曲线补偿的信号；

(d)评估联合质量量度，所述联合质量量度表示所述经γ曲线补偿的信号的质量，所述联合质量量度包括：颜色部分、噪声部分及对比度部分，其中所述颜色部分是基于在均匀感知颜色空间中经γ曲线补偿的信号与标准化信号之间的关系，其中所述噪声部分是基于所述经γ曲线调整的信号的噪声水平，且其中所述对比度部分是基于所述经γ曲线调整的信号的对比度；

(e)在变化所述γ值的同时迭代地重复(c)及(d)以将所述联合质量量度最小化；及

(f)选择将所述联合质量量度最小化的所述γ值为所述γ曲线参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述非标准颜色空间是RGB颜色空间，且所述标准颜色空间是sRGB颜色空间。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述均匀感知颜色空间是CIELAB颜色空间。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述对比度部分包括亮度对比度部分和色度对比度部分。

5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

通过确定白平衡矩阵并将其应用于所述数字参考信号来将所述数字参考信号进行白平衡，以产生经白平衡的信号；及

通过确定颜色修正矩阵并将其应用于所述经白平衡的信号来将所述经白平衡的信号进行颜色修正。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述联合质量量度由下式定义：

$Q_j{M}^2=w_c^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{\&Delta;}{E}^2\right]+w_n^2\&CenterDot;E\left[{\mathrm{NM}}^2\right]+w_g^2\&CenterDot;E[\&dtri;E^2]$

$=w_c^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{L}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{a}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{b}^{*2}]+w_n^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{trace}\right\{W_{\mathrm{Lab}}{\mathrm{\&Sigma;}}_{\mathrm{Lab}}{W}_{\mathrm{Lab}}\left\}\right]$

$+w_g^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{C}_L^2+w_a^c\mathrm{\&Delta;}{C}_a^2+w_b^c\mathrm{\&Delta;}{C}_b^2]$

其中所述颜色部分由w_c ²·E[ΔL^*2+Δa^*2+Δb^*2]定义，所述噪声部分由w_n ²·E[NM²]定义，且所述对比度部分由w_g ²·E[ΔC_L ²+W_a ^cΔC_a ²+W_b ^cΔC_b ²]定义；

其中，w_c、w_n、w_g分别表示颜色重现精确度、噪声量度和本机对比度差异的权重；

$\mathrm{\&Delta;}{L}^{*}=L_2^{*}-L_1^{*},$

$\mathrm{\&Delta;}{a}^{*}=a_2^{*}-a_1^{*},$

$\mathrm{\&Delta;}{b}^{*}=b_2^{*}-b_1^{*}.$

其中，L₁ ^*、a₁ ^*、b₁ ^*与L₂ ^*、a₂ ^*、b₂ ^*分别是针对所述参考源的所述经γ曲线补偿的信号和所述标准化信号；

$W_{\mathrm{Lab}}=\left[\begin{array}{ccc}1& & \\ & 1/w_a& \\ & & 1/w_b\end{array}\right]$

其中，w_a与w_b通过心理物理实验根据经验来确定；且

其中，

$\mathrm{\&Delta;}{C}_L=|\frac{{L_2}^{*}-{L_1}^{*}}{{L_2}^{*}+{L_1}^{*}}-\frac{{L_2}^{*\&prime;}-{L_1}^{*\&prime;}}{{L_2}^{*\&prime;}+{L_1}^{*\&prime;}}|,$ $\mathrm{\&Delta;}{C}_a=|\frac{{a_2}^{*}-{a_1}^{*}}{{a_2}^{*}+{a_1}^{*}}-\frac{{a_2}^{*\&prime;}-{a_1}^{*\&prime;}}{{a_2}^{*\&prime;}+{a_1}^{*\&prime;}}|,$

$\mathrm{\&Delta;}{C}_b=|\frac{{b_2}^{*}-{b_1}^{*}}{{b_2}^{*}+{b_1}^{*}}-\frac{{b_2}^{*\&prime;}-{b_1}^{*\&prime;}}{{b_2}^{*\&prime;}+{b_1}^{*\&prime;}}|.$

7.如权利要求1所述的方法，其中所述将所述联合质量量度最小化包括将基于多个发光体的总成本函数最小化。

8.一种用于为γ曲线函数确定γ曲线参数的设备，所述γ曲线函数用于将光学传感器产生的数字信号从非标准颜色空间转换成标准颜色空间，所述设备包括：

(a)用于接收由所述光学传感器捕获的数字参考信号的装置，所述数字参考信号与参考源相关联；

(b)用于接收具有所述参考源的标准颜色水平的信号的装置；

(c)用于基于γ值的选择及将γ曲线函数应用至所述数字参考信号而导出经γ曲线补偿的信号的导出装置；

(d)用于评估联合质量量度的评估装置，所述联合质量量度表示所述经γ曲线补偿的信号的质量，所述联合质量量度包括：颜色部分、噪声部分及对比度部分，其中所述颜色部分是基于在均匀感知颜色空间中经γ曲线补偿的信号与标准化信号之间的关系，其中所述噪声部分是基于所述经γ曲线调整的信号的噪声水平，且其中所述对比度部分是基于所述经γ曲线调整的信号的对比度；

(e)用于在变化所述γ值的同时迭代地激活所述导出装置(c)及所述评估装置(d)的装置，以将所述联合质量量度最小化；及

(f)用于选择将所述联合质量量度最小化的所述γ值为所述γ曲线参数的装置。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述非标准颜色空间是RGB颜色空间，且所述标准颜色空间是sRGB颜色空间。

10.如权利要求8所述的设备，其中所述均匀感知颜色空间是CIELAB颜色空间。

11.如权利要求8所述的设备，其中所述对比度部分包括亮度对比度部分和色度对比度部分。

12.如权利要求8所述的设备，所述设备进一步包括：

用于通过确定白平衡矩阵并将其应用于所述数字参考信号来对所述数字参考信号进行白平衡以产生经白平衡的信号的装置；及

用于通过确定颜色修正矩阵并将其应用于所述经白平衡的信号来对所述经白平衡的信号进行颜色修正的装置。

13.如权利要求8所述的设备，其中所述联合质量量度由下式定义：

$Q_j{M}^2=w_c^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{\&Delta;}{E}^2\right]+w_n^2\&CenterDot;E\left[{\mathrm{NM}}^2\right]+w_g^2\&CenterDot;E[\&dtri;E^2]$

$=w_c^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{L}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{a}^{*2}+\mathrm{\&Delta;}{b}^{*2}]+w_n^2\&CenterDot;E\left[\mathrm{trace}\right\{W_{\mathrm{Lab}}{\mathrm{\&Sigma;}}_{\mathrm{Lab}}{W}_{\mathrm{Lab}}\left\}\right]$

$+w_g^2\&CenterDot;E[\mathrm{\&Delta;}{C}_L^2+w_a^c\mathrm{\&Delta;}{C}_a^2+w_b^c\mathrm{\&Delta;}{C}_b^2]$

其中所述颜色部分由w_c ²·E[ΔL^*2+Δa^*2+Δb^*2]定义，所述噪声部分由w_n ²·E[NM²]定义，且所述对比度部分由w_g ²·E[ΔC_L ²+W_a ^cΔC_a ²+W_b ^cΔC_b ²]定义；

其中，w_c、w_n、w_g分别表示颜色重现精确度、噪声量度和本机对比度差异的权重；

$\mathrm{\&Delta;}{L}^{*}=L_2^{*}-L_1^{*},$

$\mathrm{\&Delta;}{a}^{*}=a_2^{*}-a_1^{*},$

$\mathrm{\&Delta;}{b}^{*}=b_2^{*}-b_1^{*}.$

其中，L₁ ^*、a₁ ^*、b₁ ^*与L₂ ^*、a₂ ^*、b₂ ^*分别是针对所述参考源的所述经γ曲线补偿的信号和所述标准化信号；

$W_{\mathrm{Lab}}=\left[\begin{array}{ccc}1& & \\ & 1/w_a& \\ & & 1/w_b\end{array}\right]$

其中，w_a与w_b通过心理物理实验根据经验来确定；且

其中，

$\mathrm{\&Delta;}{C}_L=|\frac{{L_2}^{*}-{L_1}^{*}}{{L_2}^{*}+{L_1}^{*}}-\frac{{L_2}^{*\&prime;}-{L_1}^{*\&prime;}}{{L_2}^{*\&prime;}+{L_1}^{*\&prime;}}|,$ $\mathrm{\&Delta;}{C}_a=|\frac{{a_2}^{*}-{a_1}^{*}}{{a_2}^{*}+{a_1}^{*}}-\frac{{a_2}^{*\&prime;}-{a_1}^{*\&prime;}}{{a_2}^{*\&prime;}+{a_1}^{*\&prime;}}|,$

$\mathrm{\&Delta;}{C}_b=|\frac{{b_2}^{*}-{b_1}^{*}}{{b_2}^{*}+{b_1}^{*}}-\frac{{b_2}^{*\&prime;}-{b_1}^{*\&prime;}}{{b_2}^{*\&prime;}+{b_1}^{*\&prime;}}|.$

14.如权利要求8所述的设备，其中所述将所述联合质量量度最小化包括将基于多个发光体的总成本函数最小化。

Images