CN114026396A - 检测器灵敏度的光谱重建 - Google Patents

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CN114026396A CN202080044682.XA CN202080044682A CN114026396A CN 114026396 A CN114026396 A CN 114026396A CN 202080044682 A CN202080044682 A CN 202080044682A CN 114026396 A CN114026396 A CN 114026396A
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Abstract

本公开描述一种使用检测器灵敏度的光谱重建来解决先前技术及其他问题的方法及设备。具体地，光源(例如，可见光、红外光和/或紫外光)可以传感器为目标且顺序发射不同波长的光束。接收该传感器的多个通道的光谱输出，该输出包括每个通道的强度(例如峰值强度)。比较该输出与该光源的每一个的参考强度且计算出差值。基于该差值，计算出可用于校准该特定传感器的校准矩阵。另外，本公开描述一种设备，其包括：多个光源；接收器，其用于接收传感器输出；以及电路，其经配置以使用该光源产生校准矩阵，该接收器使用检测器灵敏度的光谱重建。

Description

检测器灵敏度的光谱重建
技术领域
本公开涉及传感器校准。
背景技术
用于校准光谱传感器的典型方法涉及目标校准。通常，测量具有已知光谱及色度值的一组目标或光源，并且基于目标值与传感器输出的比可计算校准矩阵。此方法存在若干问题。一个问题是此类型的校准对类似于校准目标或光源的目标或光源将是精确的，但对于不类似的目标，校准将远非如此精确。另一问题是不同类型的传感器的设置及测试将花费较长时间且在一些场景中不可行。
发明内容
本公开描述一种使用检测器灵敏度的光谱重建来解决上述及其他问题的方法及设备。具体地，一个或多个光源和/或可配置光源(例如，可见光、红外光和/或紫外光)可顺序发射不同波长的光束(例如，红外光、可见光、紫外光)。接收该传感器的多个通道的光谱输出，该输出包括每个通道的强度(例如峰值强度)。比较该输出与该一个或多个光源和/或该可配置光源的每一个的参考强度且计算差值。基于该差值，计算可用于校准该特定传感器的校准矩阵。另外，本公开描述一种设备，其包括：一个或多个光源和/或可配置光源；接收器，其用于接收传感器输出；以及电路，其经配置以使用该光源产生校准矩阵，该接收器使用检测器灵敏度的光谱重建。
可(例如)藉由硬件装置执行所描述的技术。在一些实施方式中，该硬件装置可与软件组合使用来执行本公开中描述的动作。本公开将执行检测器灵敏度的光谱重建的方法的硬件和/或软件称为校准装置。在一些实施方式中，该校准装置包括存储器及耦合至该存储器的控制电路。该校准装置自传感器接收光谱灵敏度数据，其中该光谱灵敏度数据基于该传感器的光谱通道对来自一个或多个光源的发射的光谱响应产生，该一个或多个光源可包括一个或多个可配置光源。
例如，该校准装置可引起来自该多个光源的第一光源的第一发射(该第一光源发射第一波长的光)且储存来自该光谱通道的对该第一发射的光谱响应。该校准装置可接着引起来自该多个光源的第二光源的第二发射(该第二光源发射第二波长的光)且储存来自该多个通道的对该第二发射的光谱响应。这些发射可顺序执行，且响应于每个发射，可储存传感器输出。该经接收的光谱灵敏度数据可呈电压读数的形式，或可经进一步处理，且可接收每个通道的峰值强度数据。
在另一示例中，该校准装置可引起来自该可配置光源的第一发射(该第一发射具有第一波长范围)且可储存来自该光谱通道的对该第一发射的光谱响应。该校准装置可接着引起来自该可配置光源的第二发射(该第二发射具有第二波长范围)且可储存来自该多个通道的对该第二发射的光谱响应。这些发射可顺序执行，且响应于每个发射，可储存传感器输出。该经接收的光谱灵敏度数据可呈电压读数的形式，或可经进一步处理，且可接收每个通道的峰值强度数据。该光源可以是可配置的以发射具有该第一波长范围的辐射。该光源可以是可配置的以发射具有该第二波长范围的辐射。该光源可经配置以选择藉由该光源发射的辐射的波长范围。
在一些实施方式中，该校准装置将该光谱灵敏度数据转换为光谱灵敏度数据值，其中每个光谱灵敏度数据值表示该多个光谱通道中的通道对来自上文提及的该一个或多个光源中的光源的发射的光谱响应。例如，若接收呈电压形式的该光谱数据，则该校准装置将该电压转换为强度值或峰值强度值。在一些实施方式中，该校准装置将该强度值或该峰值强度值转换为可与该参考光谱灵敏度值比较的缩放值(例如，自0至1或自-1至1的尺度上)。在一些实施方式中，可使用其他数据转换方法来将该光谱响应数据转换为其中其可与该参考光谱灵敏度数据比较的状态。
该校准装置自该存储器取得该一个或多个光源的每一个的参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于上文论述的该光谱通道中的通道。该参考光谱灵敏度数据可以各种形式储存。例如，该数据可储存为缩放强度值(例如，在0至1或-1至1的尺度上)、未缩放峰值强度值、电压或可与传感器光谱通道输出比较的其他适当值。
该校准装置比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该参考光谱灵敏度数据值的对应参考值。例如，该校准装置可比较缩放强度值、峰值强度值、电压或其他适当值。基于该比较，该校准装置计算该光谱灵敏度数据值的差值。在一些实施方式中，该差值可为缩放强度值的差、峰值强度值的差、电压差、百分比差或其他适当值。
该校准装置基于该差值产生该传感器的校准矩阵。例如，该校准矩阵可为储存该传感器的该通道的每一个的该差值的数据结构。因此，该差值的每一个可对应于特定波长或波长范围。在一些实施方式中，该方法可用于校准特定装置中的传感器。在这些实施方式中，该校准装置将该校准矩阵传输至托管该传感器的装置。在一些实施方式中，该校准装置储存每个波长(例如，每个可用波长点)的对应差值。
在一些实施方式中，该光谱灵敏度数据值为对应于该光谱通道的波长的峰值强度值。例如，由于藉由该传感器检测来自该一个或多个光源的每个发射，故该传感器的每个通道记录对应于该发射的峰值电压。在一些实施方式中，该电压经转换为峰值强度值或该电压经储存为该峰值强度值。
在一些实施方式中，该校准装置是包括具有多个照明器(可发射可见光、紫外光、红外光或另一适当光的灯)的照明源(例如，灯箱)的设备。
在一些实施方式中，该校准装置为包括具有一个或多个照明器(可发射可见光、紫外光、红外光或另一适当光的灯)的照明源(例如，灯箱)的设备，其中该一个或多个照明器中的至少一个可配置以发射具有可选择特性(诸如可选择波长和/或可选择峰值强度)的光。
该设备还包括接收器，该接收器可操作以接收(例如传感器的)光谱通道的光谱响应数据。在一些实施方式中，该接收器可操作以接收任何种类的光谱灵敏度数据。该设备还包括耦合至该照明源及该接收器的控制电路(例如，一个或多个处理器)。
在一些实施方式中，该控制电路经配置以使该照明源顺序启动该多个照明器的每一个。例如，该处理器可传输使该灯的每一个顺序开启和关闭的命令，使得该传感器能够检测该光。该设备(例如，校准装置)针对每个照明器在该接收器中接收来自该传感器的该光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据。例如，该接收器可接收与藉由该传感器的每个通道检测的峰值强度相关联的电压。在一些实施方式中，可接收其他格式的该光谱灵敏度数据(例如，作为缩放峰值强度值)。在一个示例中，该传感器可包括响应在400纳米与500纳米之间的波长的光的通道。该控制电路可接收每个照明器的该通道的该峰值强度值。
在一些实施方式中，该处理器可传输使该照明源的照明器(例如，包括可配置光源的照明器)发射具有该第一波长范围的辐射且随后发射具有该第二波长范围的辐射的命令。在一些实施方式中，该处理器可传输使该照明源的照明器顺序发射具有不同波长或波长范围的辐射的命令。该设备(例如，校准装置)针对来自该照明器的每个波长范围在该接收器中接收来自该传感器的该光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据。例如，该接收器可接收与藉由该传感器的每个通道检测的峰值强度相关联的电压。在一些实施方式中，可接收其他格式的该光谱灵敏度数据(例如，作为缩放峰值强度值)。在一个示例中，该传感器可包括响应在400纳米与500纳米之间的波长的光的通道。该控制电路可自该照明器接收每个波长范围的该通道的该峰值强度值。
在一些实施方式中，该控制电路将该光谱灵敏度数据转换为光谱灵敏度数据值，其中该光谱灵敏度数据值的每一个表示该传感器的通道对来自该校准装置的特定照明器的发射的光谱响应。例如，该光谱灵敏度数据可经接收为电压且转换为缩放数据值(例如，在自0至1的尺度上或在自-1至1的尺度上)。在一些实施方式中，该控制电路可将不同格式数据转换为实现与经储存参考数据值的比较的格式。
该控制电路可取得该一个或多个照明器的每一个和/或来自该一个或多个照明器的每个发射的参考光谱灵敏度数据值。每个光谱灵敏度数据值可对应于该传感器的通道。例如，每个通道可与特定波长范围(例如，400纳米与500纳米之间的100纳米范围)相关联且该参考数据可具有这些特定波长范围的强度值。
在此阶段，该控制电路比较该光谱灵敏度数据值的每一个与该经取得参考光谱灵敏度数据值的对应参考值，并且针对该光谱灵敏度数据值且基于该比较计算对应差值。在一些实施方式中，该差值可为缩放强度值的差、峰值强度值的差、电压差、百分比差或其他适当值。
该控制电路基于该差值产生该传感器的校准矩阵，且将该校准矩阵传输至与待校准的该传感器相关联的装置。例如，该校准矩阵可为储存该传感器的该通道的每一个的该差值的数据结构。因此，该差值的每一个可对应于特定波长或波长范围。该校准装置可将该校准矩阵传输至托管该传感器的装置。
在一些实施方式中，该校准装置储存每个波长(例如，每个可用波长点)的对应差值且产生其他波长的其他差值。例如，若该校准矩阵包括五百纳米的波长及六百纳米的波长的差值，则该控制电路可内插五百五十纳米的波长的差值(例如，使用样条内插及标准色度计算)。
在一些实施方式中，该照明源包括发射不同波长的光束的多个照明器。包括于该照明源中的不同波长的照明器越多，则该校准矩阵精确度越好。例如，若照明源包括可见光、紫外光及红外光之间划分的不同波长的三十五个不同照明器，则该照明源将产生比仅具有十个照明器的照明源的更多的差值。在一些实施方式中，可修改该照明源以包括涵盖所分析的该传感器的该光谱通道的灵敏度范围的不同波长的照明器。例如，若所分析的该传感器具有仅响应可见光波长的通道，则可修改该照明源(例如，使用不同照明器)来涵盖该光谱。在一些实施方式中，该控制电路使光束自对应于该传感器的该响应范围的照明器发射。
在一些实施方式中，该照明源包括照明器，该照明器发射不同波长或不同波长范围和/或不同峰值强度的光束。例如，该照明源可经配置以发射涵盖所分析的该传感器的该光谱通道的灵敏度范围的不同波长或不同波长范围的光束。例如，若所分析的该传感器具有仅响应可见光波长的通道，则该照明源可经修改或配置(例如，该照明器经配置)以涵盖该光谱。在一些实施方式中，该控制电路使照明器发射对应于该传感器的该响应范围的光束。
在一些实施方式中，该控制电路经进一步配置以将命令传输至与该传感器相关联的装置以基于该校准矩阵校准该传感器。例如，若该校准装置用于在工厂校准相机，则该控制电路可用命令将该校准矩阵传输至该相机以基于该校准矩阵校准该相机。
在一些实施方式中，该光谱灵敏度数据值包括对应于该光谱通道的波长的峰值强度值。例如，每个光谱通道可响应八十纳米光谱(例如，针对一个通道，该范围可在480纳米与560纳米之间)。因此，每个通道将响应通道特定范围的光(针对该通道，任何峰值强度值将在480至560纳米的范围中)。因此，可藉由针对该多个通道的每一个比较对应波长的该峰值而执行比较每个光谱灵敏度数据值与对应参考值。例如，若存在针对500纳米、520纳米及540纳米的峰值强度值，则分别比较这些峰值强度值与500、520及540纳米的该参考值。另外，若未接收到一些灵敏度值或参考值，则可内插这些值(例如，使用样条内插及标准色度计算)。在执行该比较之后，或在一些实施方式中，在执行该比较时，储存对应峰值强度值的每个差值以产生校准矩阵。在一些实施方式中，该值可经修改为所需格式。
在附图及以下描述中阐述一个或多个实施方式的细节。根据该描述及附图以及根据权利要求，将明白其他特征及优点。
附图说明
图1示出了可用于执行本公开的动作的校准装置。
图2是示出了用于产生校准矩阵的动作的框图。
图3示出了三通道传感器的矩阵及对应差值的示例。
图4示出了控制电路可执行以产生给定传感器的校准矩阵的动作。
图5示出了三通道传感器的环境光及目标缓解(remission)的色彩及光谱传感器。
图6示出了三通道传感器校准矩阵外推的另一示例。
图7示出了八通道传感器的各种Y拟合函数。
图8是示出了用于产生校准矩阵的动作的进一步实施例的框图。
图9示出了控制电路可执行以产生给定传感器的校准矩阵的动作的进一步实施例。
具体实施方式
图1示出了可用于执行本公开的动作的校准装置。在实施方式中，校准装置100是专用计算装置。专用计算装置经硬连线以执行技术或包括经永久编程以执行该技术的数字电子装置(诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))，或可包括一个或多个通用硬件处理器，该一个或多个通用硬件处理器被编程为以依照固件、存储器、其他储存器或组合中的程序指令执行该技术。这些专用计算装置也可将定制硬连线逻辑、ASIC或FPGA与定制编程设计相组合以实现该技术。在各种实施例中，专用计算装置为桌面计算机系统、便携计算机系统、手持式装置、网络装置或并入硬连线和/或程序逻辑以实施该技术的任何其他装置。
计算机系统100可包括用于传送信息的总线102或其他通信机制，以及与总线102耦合用于处理信息的控制电路(例如，硬件处理器)104。控制电路104(例如)为通用微处理器。计算机系统100还包括耦合至总线102用于储存由处理器104执行的信息及指令的存储器106，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态储存装置。在一个实施方式中，存储器106用于在执行待由处理器104执行的指令期间储存临时变量或其他中间信息。这些指令在储存于可供处理器104存取的非暂时性储存器中时使计算机系统100成为经定制以执行指令中指定的操作的专用机器。
计算机系统100进一步包括耦合至总线102用于储存信息及指令的储存装置110。例如，储存装置可包括磁盘、光盘、固态驱动器或另一适当装置中的一个或多个。
根据一个实施方式，由计算机系统100响应于控制电路104执行包含于存储器106中的一个或多个指令的一个或多个序列而执行本公开中的技术。这些指令可从另一储存介质(诸如储存装置110)读取至存储器106中。执行包含于主存储器106中的指令序列使控制电路104执行所描述的过程步骤。在替代性实施方式中，硬连线的控制电路替换软件指令使用或与软件指令组合使用。
在一些实施方式中，计算机系统100还包括耦合至总线102的通信接口118。通信接口118提供双向数据通信(例如，与其他装置)。在一些实施方式中，通信接口118发送且接收携载表示各种类型的信息的数字数据流的电、电磁或光学信号。通信接口118可支持各种协议。例如，通信接口可支持蓝牙、WiFi、USB及用于将外部电子装置连接至计算机系统100的其他适当协议。
图2是示出了用于产生校准矩阵的动作的框图。在框202中，控制电路(例如，控制电路104)自传感器(例如，经由通信接口118)接收光谱灵敏度数据，其中光谱灵敏度数据基于传感器的光谱通道对来自一个或多个光源的发射的光谱响应产生。例如，校准装置可通过中间装置经由通信接口118连接至所校准的传感器。通信接口118可接收光谱灵敏度数据且通过总线102将其传输至控制电路104。
在框204中，控制电路(例如，控制电路104)将光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中多个光谱灵敏度数据值的每一个表示多个光谱通道中的通道对来自多个光源中的光源的发射的光谱响应。例如，控制电路可接收光谱灵敏度值作为电压或光电二极管在其被光击中时产生的另一计数。
在框206中，控制电路(例如，控制电路104)自存储器(例如，存储器106)取得每个光的参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于光谱通道。例如，存储器可包括对应于各种光源的光谱灵敏度值的数据。数据可与每个光源的对应识别符一起储存。当光源发射光时，光源的识别符经传输至控制电路。控制电路使用识别符来取得对应于识别符的参考光谱灵敏度数据值。
在框208中，控制电路(例如，控制电路104)比较每个灵敏度数据值与参考光谱灵敏度数据值的对应参考值。例如，每个参考光谱灵敏度值可与对应光谱通道的识别符一起储存。识别符可为在产生参考值时产生的字母数字值。在一些实施方式中，识别符可为光谱通道响应的波长范围(例如五百纳米至四百纳米)。控制电路可遍历(iterate through)每个值(即，针对每个光谱通道)，且基于光谱通道识别符识别具有匹配通道识别符的通道的对应参考值。控制电路接着比较每个匹配值对(即，比较来自参考数据的值与针对匹配通道自传感器接收的值)。
在框210中，控制电路(例如控制电路104)针对多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值。例如，控制电路可自对应(即，针对对应光谱通道)测量光谱灵敏度值减去参考值。在框212中，控制电路(例如控制电路104)基于多个差值产生传感器的校准矩阵。
图3示出了三通道传感器(例如RGB)的矩阵及对应差值的示例。矩阵300包括狭槽C1,1至C3,3。每个狭槽经配置以保存差值(例如，作为过程200的一部分计算的差值中的一个)。矩阵示例320包括经计算值322，其可插入狭槽302中以针对三通道传感器(例如，RGB传感器)建立三×三矩阵。
在一些实施方式中，控制电路经配置以将校准矩阵传输至包括传感器的装置。例如，若控制电路使用上文描述的方法来配置内置于电子装置(例如，相机)中的传感器，则控制电路可将校准矩阵传输至该装置以由该装置使用。
在一些实施方式中，控制电路使用光谱通道响应的波长的峰值强度值。例如，由于光源发射光达特定时间周期，故控制电路可使用在该发射期间记录的最高强度值。在实施方式中，在控制电路计算且使用最高强度(例如，峰值接收水平)的情况下，控制电路比较对应波长的峰值强度值与也储存为对应峰值强度值的参考数据(例如，每光谱通道，其中每个通道对应于其响应的波长范围)。在这些及其他实施方式中，控制电路可针对每个峰值强度值储存对应差值。例如，图3的元件320示出所储存的差值的示例。
在一些实施方式中，控制电路可针对发射光的时间周期添加强度。在这些实施方式中，控制电路可确定参考数据的发射周期(例如，一秒)且使光的发射达同一周期(例如，一秒)，使得参考数据及测量数据具有同一时间周期用于比较对应值。控制电路可进一步将差以及时间间隔(例如，一秒)储存于矩阵。使得校准矩阵可与时间间隔一起使用。
在一些实施方式中，控制电路引起测量数据的接收。具体地，控制电路引起来自多个光源中的第一光源的第一发射，该第一光源发射第一类型的光。例如，第一光源可为卤素灯、荧光灯、白炽灯或另一类型的灯。在一些实施方式中，第一光源可经配置以传输特定波长范围的光。控制电路(例如，在存储器106中)储存来自多个通道的对第一发射的光谱响应。
控制电路引起来自多个光源中的第二光源的第二发射，该第二光源发射第二波长的光。例如，第二光源可为卤素灯、荧光灯、白炽灯或另一类型的灯。在一些实施方式中，第二光源可经配置以传输特定波长范围的光。控制电路(例如，在存储器106中)储存来自多个通道的对第二发射的光谱响应。控制电路可利用可用于校准的每个光源重复该过程。
在一些实施方式中，校准装置可用于校准传感器。校准装置包括具有若干照明器的照明源。每个照明器可经配置以发射特定波长范围的光。例如，每个照明器可为发光二极管(LED)灯。照明源可包括其他组件。例如，照明源可包括功率转换组件以及命令组件以接收开始特定照明器的光发射且停止特定照明器的光发射的命令。
在一些实施方式中，控制电路引起测量数据的接收。具体地，控制电路引起来自一个或多个光源的第一发射。例如，一个或多个光源可包括可配置以藉由使用光学组件将来自一个或多个光源的光谱分量分离和/或混合的设备。即，一个或多个光源可包括可配置光源。在一些实施例中，来自一个或多个光源的辐射可与光谱滤光器组合。在一些实施例中，来自一个或多个光源的辐射可被引导通过滤光轮的一个或多个滤光器，例如，可配置以选择和/或改变来自一个或多个光源的辐射被引导通过的光学滤光器的机械装置。在一些实施例中，可调整来自一个或多个光源的辐射的波长。例如，辐射的半峰全宽(FWHM)可藉由狭缝的宽度限定，和/或可选择或可配置辐射的峰值强度。在一些实施例中，一个或多个光源可包括基于数字微镜装置(DMD)的可光谱调整光源。因而，将了解，一些实施例可包括多个不同光源，而其他实施例可包括可单独配置和/或与一个或多个其他光源组合的一个或多个可配置光源。例如，在一些示例实施例中，一个或多个可配置光源可经配置以发射基本上相当于卤素灯、荧光灯、白炽灯或另一类型的灯的辐射。在一些实施方式中，一个或多个可配置光源可经配置以发射特定波长范围的光。
类似地，在一些实施方式中，校准装置可用于校准传感器。校准装置可包括具有一个或多个光源的照明源。一个或多个光源中的至少一个可为如上文描述的可配置光源。
校准装置还包括接收器，该接收器可操作以接收多个光谱通道的光谱响应数据。接收器可连接至保存传感器的外壳或可直接连接至传感器。校准装置还可包括耦合至照明源及接收器的控制电路(例如，处理器)。图4示出控制电路可执行以产生给定传感器的校准矩阵的动作。
在框402中，控制电路(例如控制电路104)使照明源顺序启动照明器的每一个。例如，控制电路可将命令传输至照明源以开始照明序列。照明源可响应于命令顺序点亮每个照明器。在一些实施方式中，控制电路可将命令传输至照明源以点亮特定照明器。控制电路可利用照明命令传输与特定照明器相关联的识别符。
在框404中，控制电路(例如，控制电路104)针对每个照明器在接收器中接收来自传感器的光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据。例如，校准装置可包括连接至所校准的传感器的接口。接收器可连接至接口的一侧且传感器可连接至接口的另一侧。
在框406中，控制电路(例如，控制电路104)将光谱灵敏度数据转换为光谱灵敏度数据值，其中光谱灵敏度数据值的每一个表示通道对来自照明器的发射的光谱响应。例如，光谱灵敏度数据可经接收为电压且转换为缩放数据值(例如，在自0至1的尺度上或在自-1至1的尺度上)。在一些实施方式中，控制电路可将不同格式数据转换为实现与经储存参考数据值的比较的格式。
在框408中，控制电路(例如，控制电路104)取得照明器的每一个的参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于通道。例如，存储器可包括对应于各种光源的光谱灵敏度值的数据。数据可与每个光源的对应识别符一起储存。当光源发射光时，光源的识别符经传输至控制电路。控制电路使用识别符来取得对应于识别符的参考光谱灵敏度数据值。
在框410中，控制电路(例如，控制电路104)比较光谱灵敏度数据值的每一个与参考光谱灵敏度数据值的对应参考值。例如，每个参考光谱灵敏度值可与对应光谱通道的识别符一起储存。识别符可为在产生参考值时产生的字母数字值。在一些实施方式中，识别符可为光谱通道响应的波长范围(例如五百纳米至四百纳米)。控制电路可遍历每个值(即，针对每个光谱通道)，且基于光谱通道识别符识别具有匹配通道识别符的通道的对应参考值。控制电路接着比较每个匹配值对(即，比较来自参考数据的值与针对匹配通道自传感器接收的值)。
在框412中，控制电路针对光谱灵敏度数据值且基于该比较计算对应差值。例如，控制电路可自对应(即，针对对应光谱通道)测量光谱灵敏度值减去参考值。在框414中，控制电路(例如，控制电路104)基于多个差值产生传感器的校准矩阵，且在框416中，控制电路(例如，控制电路104)将校准矩阵传输至与待校准的传感器相关联的装置。例如，校准矩阵可为基于图3的图示的数据结构。数据结构可经产生且传输至与待校准的传感器相关联的装置(例如，相机)。
在一些实施方式中，每个照明器可操作以发射特定波长的光束，该特定波长不同于其他照明器的光束的波长。所组合的所有或一些照明器可涵盖涵盖所校准的传感器的光谱通道的灵敏度范围的波长范围。
在一些实施方式中，控制电路(例如，控制电路104)将命令传输至与该传感器相关联的装置以基于校准矩阵校准传感器。
如上文论述，在一些实施方式中，可在过程400中使用对应于多个光谱通道的多个波长的峰值强度值。因此，针对多个通道的每一个，控制电路比较对应波长的峰值强度值，且针对每个通道储存对应峰值强度差值。
图5示出了三通道传感器(例如，响应红绿蓝(RGB)光谱的传感器)的环境光及目标缓解的色彩及光谱传感器。根据所绘制的函数，Y通道为最佳拟合函数。使用矩阵(例如，图3的矩阵)，可使用Y拟合函数校准Y通道。藉由以下更详细示出自三通道传感器的Y拟合：
Y(λ)fit＝R(λ)*c2,1+G(λ)*c2,2+B(λ)*c2,3
图5中示出了函数的每一个。函数502对应Y拟合方程式的蓝色分量。函数504对应于Y拟合方程式的绿色分量，且函数506对应于Y拟合方程式的红色分量。在此图示中，CIE_Y具有如藉由函数504展示的相当好的拟合。因此，可自函数上的对应点的关系外推校准矩阵。
图6示出三通道传感器校准矩阵外推的另一示例。根据所绘制的函数602，X函数(例如，一个光谱通道)的拟合是稍微可接受的，因为中等波长范围(例如，680纳米至550纳米)中存在有用信息，但更低及更高波长范围无有用信息。因此，可藉由以下函数实现调节X通道：
X(λ)fit＝R(λ)*c1,1+G(λ)*c1,2+B(λ)*c1,3
其中c1,1对应于值604及示例值606。值c1,2及c1,3也在示例矩阵中具有对应值。Y拟合函数608及Z函数610是三通道传感器中的其他两个通道的示出性函数。
图7示出了八通道传感器的各种Y拟合函数。实施方式类似于上文关于3通道传感器论述的内容。函数702基于矩阵(未展示)确定每个传感器的Y拟合，而所绘制的函数704示出每个拟合的Y拟合函数。
图8是示出了用于产生校准矩阵的动作的另一实施例的框图。图8中展示的实施例相当于图2中展示的实施例。然而，发射是来自可配置光源而非来自多个不同光源。如上文描述，在一些实施方式中，可配置光源可包括可配置以藉由使用光学组件将来自一个或多个光源的光谱分量分离和/或混合的设备。在一些实施例中，来自一个或多个光源的辐射可与光谱滤光器组合。在一些实施例中，来自一个或多个光源的辐射可被引导通过滤光轮的一个或多个滤光器，例如，可配置以选择和/或改变来自一个或多个光源的辐射被引导通过的光学滤光器的机械装置。在一些实施例中，可调整来自一个或多个光源的辐射的波长，例如，可藉由狭缝的宽度限定辐射的FWHM，和/或可限定辐射的峰值强度。在一些实施例中，一个或多个光源可包括基于DMD的可光谱调整光源。
在框802中，控制电路(例如，控制电路104)自传感器(例如，经由通信接口118)接收光谱灵敏度数据，其中光谱灵敏度数据基于传感器的光谱通道对来自可配置光源的发射的光谱响应产生。例如，校准装置可通过中间装置经由通信接口118连接至所校准的传感器。通信接口118可接收光谱灵敏度数据且通过总线102将其传输至控制电路104。
在框804中，控制电路(例如，控制电路104)将光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中多个光谱灵敏度数据值的每一个表示多个光谱通道中的通道对来自可配置光源的发射的光谱响应。例如，控制电路可接收光谱灵敏度值作为电压或光电二极管在其被光击中时产生的另一计数。
在框806中，控制电路(例如，控制电路104)自存储器(例如，存储器106)取得可配置光源的参考光谱灵敏度数据值，例如藉由可配置光源发射的每个波长范围，每个光谱灵敏度数据值对应于光谱通道。例如，存储器可包括对应于各种光源的光谱灵敏度值的数据。数据可与可配置光源的对应识别符一起储存，例如，针对藉由可配置光源发射的每个波长范围。当可配置光源发射光(例如，辐射)时，光源的识别符经传输至控制电路。控制电路使用识别符来取得对应于识别符的参考光谱灵敏度数据值。
在框808中，控制电路(例如，控制电路104)比较每个灵敏度数据值与参考光谱灵敏度数据值的对应参考值。例如，每个参考光谱灵敏度值可与对应光谱通道的识别符一起储存。识别符可为在产生参考值时产生的字母数字值。在一些实施方式中，识别符可为光谱通道响应的波长范围(例如五百纳米至四百纳米)。控制电路可遍历每个值(即，针对每个光谱通道)，且基于光谱通道识别符识别具有匹配通道识别符的通道的对应参考值。控制电路接着比较每个匹配值对(即，比较来自参考数据的值与针对匹配通道自传感器接收的值)。
在框810中，控制电路(例如控制电路104)针对多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值。例如，控制电路可自对应(即，针对对应光谱通道)测量光谱灵敏度值减去参考值。在框812中，控制电路(例如控制电路104)基于多个差值产生传感器的校准矩阵。
图9示出控制电路可执行以产生给定传感器的校准矩阵的动作的另一实施例。图9中展示的实施例相当于图4中展示的实施例。然而，发射是来自包括可配置光源的照明器而非来自多个不同照明器。因而，照明器是可配置照明器。
在框902中，控制电路(例如，控制电路104)使照明源配置可配置照明器以顺序发射对应于不同光源(例如，具有不同波长范围)的辐射。例如，控制电路可将命令传输至照明源以开始照明序列。照明源响应于命令配置可配置照明器。在一些实施方式中，控制电路可传输命令至照明源以按特定方式配置可配置照明器，例如，以发射对应于特定光源(诸如卤素光源、荧光光源或类似者)的光。控制电路可利用照明命令传输与特定照明器相关联的识别符。
在框904中，控制电路(例如，控制电路104)针对来自可配置照明器的经发射辐射(例如，对应于每个光源的经发射辐射)在接收器中接收来自传感器的光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据。例如，校准装置可包括连接至所校准的传感器的接口。接收器可连接至接口的一侧且传感器可连接至接口的另一侧。
在框906中，控制电路(例如，控制电路104)将光谱灵敏度数据转换为光谱灵敏度数据值，其中光谱灵敏度数据值的每一个表示通道对来自可配置照明器的发射的光谱响应。例如，光谱灵敏度数据可经接收为电压且转换为缩放数据值(例如，在自0至1的尺度上或在自-1至1的尺度上)。在一些实施方式中，控制电路可将不同格式数据转换为实现与经储存参考数据值的比较的格式。
在框908中，控制电路(例如，控制电路104)取得来自可配置照明器(例如，来自可配置照明器的每个配置)的辐射的参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于通道。例如，存储器可包括对应于各种光源的光谱灵敏度值的数据。数据可与每个光源的对应识别符一起储存。当光源发射光时，光源的识别符经传输至控制电路。控制电路使用识别符来取得对应于识别符的参考光谱灵敏度数据值。
在框910中，控制电路(例如，控制电路104)比较光谱灵敏度数据值的每一个与参考光谱灵敏度数据值的对应参考值。例如，每个参考光谱灵敏度值可与对应光谱通道的识别符一起储存。识别符可为在产生参考值时产生的字母数字值。在一些实施方式中，识别符可为光谱通道响应的波长范围(例如五百纳米至四百纳米)。控制电路可遍历每个值(即，针对每个光谱通道)，且基于光谱通道识别符识别具有匹配通道识别符的通道的对应参考值。控制电路接着比较每个匹配值对(即，比较来自参考数据的值与针对匹配通道自传感器接收的值)。
在框912中，控制电路针对光谱灵敏度数据值且基于该比较计算对应差值。例如，控制电路可自对应(即，针对对应光谱通道)测量光谱灵敏度值减去参考值。在框914中，控制电路(例如，控制电路104)基于多个差值产生传感器的校准矩阵，且在框916中，控制电路(例如，控制电路104)将校准矩阵传输至与待校准的传感器相关联的装置。例如，校准矩阵可为基于图3的图示的数据结构。数据结构可经产生且传输至与待校准的传感器相关联的装置(例如，相机)。
本公开中描述的主题及功能操作的各个方面可实施为数字电子电路或软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构及其等结构等同物)，或它们中的一个或多个的组合。电子控制单元并入数字控制电路，该数字控制电路经配置以执行产生环境光测量所需的动作。在一些实施例中，电子控制单元可并入一个或多个软件、固件或其他硬件以促进本公开的动作。另外，本公开中描述的主题的方面可实施为一个或多个计算机程序产品，即，在计算机可读介质上编码以供数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可为机器可读储存装置、机器可读储存基板、存储器装置、实现机器可读传播信号的物质组合物或它们中的一个或多个的组合。除硬件之外，设备也可包括建立所述计算机程序的执行环境的程序代码，例如构成处理器固件的代码。
计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译或解译语言)编写，且其可以任何形式(包括作为独立程序或作为适用于计算环境中的模块、组件、子例程或其他单元)部署。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可经储存于保存其他程序或数据(例如储存于标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，储存于专用于所述程序的单个文件中，或储存于多个协调文件(例如储存一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可经部署以在一个计算机上或在定位于一个地点处或跨多个地点分布且藉由通信互连的多个计算机上执行。
本说明书中描述的过程及逻辑流可藉由一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以藉由对输入数据进行操作且产生输出来执行功能而执行。过程及逻辑流也可藉由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行，且设备也可实施为专用逻辑电路。
适用于执行计算机程序的处理器举例来说包括通用及专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令及数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器及用于储存指令及数据的一个或多个存储器装置。适用于储存计算机程序指令及数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质及存储器装置，包括举例而言半导体存储器装置，例如，EPROM、EEPROM及闪存装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器及存储器可藉由专用逻辑电路补充或并入至专用逻辑电路中。
尽管本说明书含有诸多细节，但这些不应被解释为对本公开或所要求保护的发明的范围的限制，而应被解释为对特定于本公开的特定实施例的特征的描述。在本说明书中在单独实施例的上下文中所描述的某些特征也可在一单一实施例中组合实施。相反地，在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地或者以任何合适的子组合实施在多个实施例中。此外，尽管上文可将特征描述为以特定组合起作用且即使最初如此要求保护，但在一些情况中，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可自组合去除，且所要求保护的组合可指向子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应被理解为要求以所展示的特定顺序或以顺序次序执行这些操作，或执行所有示出的操作以实现所需结果。在特定境况中，多任务及并行处理可为有利的。
已描述数个实施例。然而，应了解，可在不脱离本发明的精神及范围的情况下作出各种修改。例如，上文描述的一些步骤可与顺序无关，且因此可以不同于所描述的顺序执行。
其他实施方式也在所附权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种系统，包括：
存储器；以及
控制电路，其经耦合至该存储器，该控制电路经配置以：
自传感器接收光谱灵敏度数据，其中该光谱灵敏度数据基于该传感器的多个光谱通道对来自多个光源和/或来自可配置光源的发射的光谱响应产生；
将该光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中该多个光谱灵敏度数据值的每一个表示该多个光谱通道中的通道对来自该多个光源的光源和/或来自该可配置光源的发射的光谱响应；
自该存储器取得该多个光的每一个的多个参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于该多个光谱通道中的通道；
比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值；
针对该多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值；以及
基于该多个差值产生该传感器的校准矩阵。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该控制电路经进一步配置以将该校准矩阵传输至包括该传感器的装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中该光谱灵敏度数据值包括对应于该多个光谱通道的多个波长的峰值强度值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中该控制电路经配置以藉由以下比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值：
针对该多个通道的每一个比较对应波长的该峰值强度值。
5.根据权利要求4所述的系统，其中该控制电路经配置以藉由以下产生该传感器的该校准矩阵：
针对每个波长储存对应差值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中该控制电路经配置以藉由以下接收该光谱灵敏度数据：
引起来自该多个光源的第一光源或来自该可配置光源的第一发射，该第一光源或该可配置光源发射第一类型的光；
储存来自该多个通道的对该第一发射的光谱响应；
引起来自该多个光源的第二光源或来自该可配置光源的第二发射，该第二光源或该可配置光源发射第二类型的光；以及
储存来自该多个通道的对该第二发射的光谱响应。
7.一种设备，包括：
照明源，其包括多个照明器和/或可配置照明器；以及
接收器，其可操作以接收多个光谱通道的光谱响应数据；
控制电路，其经耦合至该照明源及该接收器，该控制电路经配置以：
使该照明源顺序启动该多个照明器的每一个，或使该照明源配置该可配置照明器以顺序发射对应于不同光源的辐射；
针对每个照明器和/或针对该可配置照明器在该接收器中接收来自该传感器的多个光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据；
将该光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中该多个光谱灵敏度数据值的每一个表示该多个光谱通道中的通道对来自该多个照明器中的照明器和/或来自该可配置照明器的发射的光谱响应；
取得该多个照明器的每一个和/或该可配置照明器的每个配置的多个参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于该多个光谱通道中的通道；
比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值；
针对该多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值；
基于该多个差值产生该传感器的校准矩阵；以及
将该校准矩阵传输至与待校准的该传感器相关联的装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中该照明源包括第一照明器及第二照明器，并且其中该第一照明器能够操作以发射第一波长的光束，并且该第二照明器能够操作以传输第二波长的光束。
9.根据权利要求7所述的设备，其中该多个照明器包括涵盖该光谱通道的灵敏度范围的不同波长的照明器。
10.根据权利要求7所述的设备，其中该控制电路经进一步配置以：
将命令传输至与该传感器相关联的装置以基于该校准矩阵校准该传感器。
11.根据权利要求7所述的设备，其中该光谱灵敏度数据值包括对应于该多个光谱通道的多个波长的峰值强度值。
12.根据权利要求11所述的设备，其中该控制电路经配置以藉由以下比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值：
针对该多个通道的每一个比较对应波长的该峰值。
13.根据权利要求12所述的设备，其中该控制电路经配置以藉由以下产生该传感器的该校准矩阵：
针对每个通道储存对应峰值强度差值。
14.一种方法，包括：
自传感器接收光谱灵敏度数据，其中该光谱灵敏度数据基于该传感器的多个光谱通道对来自多个光源和/或来自可配置光源的发射的光谱响应产生；
将该光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中该多个光谱灵敏度数据值的每一个表示该多个光谱通道中的通道对来自该多个光源的光源和/或来自可配置光源的发射的光谱响应；
自存储器取得该多个光的每一个的多个参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于该多个光谱通道中的通道；
比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值；
针对该多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值；以及
基于该多个差值产生该传感器的校准矩阵。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将该校准矩阵传输至包括该传感器的装置。
16.根据权利要求14所述的方法，其中该光谱灵敏度数据值包括对应于该多个光谱通道的多个波长的峰值强度值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值包括针对该多个通道的每一个比较对应波长的该峰值强度值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中产生该传感器的该校准矩阵包括针对每个波长储存对应差值。
19.根据权利要求14所述的方法，其中接收该光谱灵敏度数据包括：
引起来自该多个光源的第一光源或来自该可配置光源的第一发射，该第一光源或该可配置光源发射第一类型的光；
储存来自该多个通道的对该第一发射的光谱响应；
引起来自该多个光源的第二光源或来自该可配置光源的第二发射，该第二光源或该可配置光源发射第二类型的光；以及
储存来自该多个通道的对该第二发射的光谱响应。
20.一种方法，包括：
使照明源顺序启动多个照明器的每一个，或使该照明源配置可配置照明器以顺序发射对应于不同光源的辐射；
针对每个照明器和/或针对该可配置照明器在接收器中接收来自传感器的多个光谱通道的每一个的光谱灵敏度数据；
将该光谱灵敏度数据转换为多个光谱灵敏度数据值，其中该多个光谱灵敏度数据值的每一个表示该多个光谱通道中的通道对来自该多个照明器中的照明器的发射的光谱响应；
取得该多个照明器的每一个和/或该可配置照明器的每个配置的多个参考光谱灵敏度数据值，每个光谱灵敏度数据值对应于该多个光谱通道中的通道；
比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值；
针对该多个光谱灵敏度数据值且基于该比较计算多个差值；
基于该多个差值产生该传感器的校准矩阵；以及
将该校准矩阵传输至与待校准的该传感器相关联的装置。
21.根据权利要求20所述的方法，其中该照明源包括第一照明器及第二照明器，并且其中该第一照明器能够操作以发射第一波长的光束，并且该第二照明器能够操作以传输第二波长的光束。
22.根据权利要求20所述的方法，其中该多个照明器包括涵盖该光谱通道的灵敏度范围的不同波长的照明器。
23.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括将命令传输至与该传感器相关联的装置以基于该校准矩阵校准该传感器。
24.根据权利要求20所述的方法，其中该光谱灵敏度数据值包括对应于该多个光谱通道的多个波长的峰值强度值。
25.根据权利要求24所述的方法，其中比较该多个光谱灵敏度数据值的每一个与该多个参考光谱灵敏度数据值的对应参考值包括针对该多个通道的每一个比较对应波长的该峰值。
26.根据权利要求25所述的方法，其中产生该传感器的该校准矩阵包括针对每个通道储存对应峰值强度差值。
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