CN1498494A - 软件验证的校正技术 - Google Patents

Abstract

本发明的一具体实施方式包括获取显示设备的白点校正，和获取显示设备的色度校正。这一方法还可以包括基于这一白点和色度校正生成校正的颜色坐标。这一方法可以确保在软件验证环境里，显示设备上显示的图像和打印介质上的图像在视觉上相等。

Description

软件验证的校正技术

技术领域

本发明涉及彩色成像，尤其涉及显示设备上的彩色图像显示技术。

背景技术

彩色成像设备利用不同设备相关坐标的组合形成彩色图像，用于显示或在纸、胶片等介质上打印输出。许多硬拷贝打印输出设备用蓝绿色、红紫色、黄色和黑色(CMYK)的组合形成彩色图像。这些设备相关的C、M、Y、K坐标相组合构成该设备能产生的色度值域(agamut of colorimetric values)。像阴极射线管(CRTs)或平面监视器之类的显示设备可以使用设备相关的红、绿、蓝坐标(RGB)。一些高清晰度彩色成像设备可以使用设备相关的蓝绿色、红紫色、黄色和黑色坐标，同时结合其他坐标，如橙色和绿色。已经开发出了这些系统和其他设备相关坐标系统，并与不同的彩色成像设备一起使用。

在试图标准化不同设备间的颜色规范的努力中，各种设备无关坐标系统被开发出来。例如，CIE(the Commission Intemationale del’Eclairage)已开发了如L^*a^*b^*色空间(今后称之为L^*a^*b^*色空间、L^*a^*b^*空间或L^*a^*b^*)和XYZ色空间(今后称之为XYZ色空间、XYZ空间或XYZ)的设备无关色空间。此外，几个别的组织和个人也已开发了其他的设备无关色空间。

理论上，一个设备无关色空间中的一个点定义了与任何专门设备坐标无关的一种颜色值。例如，L^*a^*b^*空间或XYZ空间的一个点可以映射到一个设备色域里的一个点。该设备色域里的那个点依次定义设备相关坐标，理论上使得该设备产生出一种颜色，该颜色与L^*a^*b^*空间或XYZ空间中的那个点定义的颜色在视觉上相等。

术语“软件验证(soft proofing)”指的是利用显示设备、而不是打印出来的硬拷贝的验证过程。传统的颜色验证技术依赖于“硬拷贝验证”，此时校样被打印在纸上或其他打印介质上，然后检查确认图像和颜色看起来在视觉上是否正确。例如，在硬拷贝验证过程中，可以调整颜色特征，然后检查其硬拷贝输出。在确定某一个校样可以接受后，此时的颜色特征就可以重复应用于大批量生产，如在印刷机上大量看起来和可接受校样视觉相等的印刷介质。

基于多种原因，软件验证是非常需要的。例如，软件验证在验证的过程中不需要打印媒体的拷贝。此外，软件验证允许多名验证专家通过看显示设备从远程校对彩色图像，而不再需要等待硬拷贝的递送。软件验证和硬件验证比起来更快速，也更方便。此外，软件验证可以降低验证过程的成本。基于这些和其他的原因，软件验证非常需要。

然而，软件验证的一个主要问题在于软件验证显示设备上显示的颜色和实际印刷硬拷贝上出现的颜色之间难以达到良好的视觉匹配。正如上面所说，设备无关坐标在理论上标准化了颜色规范。这样，在理论上，一个硬拷贝打印输出的CMYK设备坐标可以转换成设备无关坐标，然后再转换成RGB设备坐标。同样，在理论上使用RGB设备坐标显示的颜色和所述硬拷贝打印输出的颜色在视觉上是一样的。然而在实际中，即使由软件和硬拷贝介质显示的图像有完全一致的设备无关值，出现在显示设备上的颜色看起来也可能和硬拷贝上输出的颜色不一样。如果软件验证显示设备上的颜色相对硬拷贝输出上的颜色不能提供可接受的视觉匹配，软件验证就不能有效地工作，在工业中就不能大范围的采用。

发明内容

在一具体实施方式里，方法包括获得一显示设备的白点校正，和获得该显示设备的色度校正。该方法还可以包括基于所述白点和色度校正，生成校正的颜色坐标。此外，这一方法可进一步包括通过确定白点校正矩阵获取白点校正和通过确定色度校正矩阵获取色度校正。

确定白点校正矩阵包括在一个显示设备上显示一种颜色，该颜色由已知照明条件(如D50)下的初始白点矩阵定义，然后调整至少一些白点矩阵值，使得该显示设备上的视觉表现和印刷物的在视觉上相同。调整至少一些白点矩阵值包括调整显示器的最大磷光设置。

确定色度校正矩阵包括在一显示设备上显示一种颜色，该颜色由已知照明条件下(如D50)的初始色度矩阵定义，然后调整至少一些色度矩阵值，使得该显示设备上的视觉表现和印刷物的在视觉上相同。调整至少一些色度矩阵值包括调整RGB色空间如AdobeRGB(d50)色空间的色度值。

在另一具体实施方式里，方法包括确定定义硬拷贝上的一种颜色的设备无关坐标，并用该设备无关坐标、白点校正和色度校正生成校正的坐标。此外，该方法可以进一步包括用所述校正的坐标显示该颜色。显示的颜色和硬拷贝上的颜色在视觉上相同。

白点校正可以是一个白点校正矩阵，色度校正可以是一个色度校正矩阵。这些矩阵可以基于一个显示设备的输出特征确定。例如，确定白点校正矩阵可以包括在一显示设备上显示一种颜色，该颜色在已知的照明条件下，如D50，由初始白点矩阵定义，然后调整至少一些白点矩阵值，使得该显示设备上的视觉表现和已知照明条件下观察的白色印刷物在视觉上相同。此外，确定色度校正矩阵可以包括在一显示设备上显示一种颜色，该颜色在已知的照明条件下，如D50，由初始色度矩阵定义，然后调整至少一些色度矩阵值，使得该显示设备上的视觉表现和已知照明条件下观察的彩色印刷物在视觉上相同。

在另一个具体实施方式里，方法包括把定义打印设备颜色的设备相关坐标转换成设备无关坐标，并且用白点校正和色度校正调整该设备无关坐标。该方法可以进一步包括把校正的设备无关坐标转换成定义显示设备颜色的设备相关坐标。此外，该方法可以进一步包括用校正的坐标显示该颜色。例如，被显示的颜色和硬拷贝上的颜色在视觉上相同。此外，白点校正可以是白点校正矩阵，色度校正可以是色度校正矩阵。

在另一个具体实施方式里，方法包括为一显示设备调整最大磷光值，使得该显示设备上显示的第一种颜色与给定照明条件下硬拷贝上的白色相匹配，然后调整颜色设置，使得该显示设备上显示的第二种颜色与给定照明条件下的已定义颜色相匹配。比如，给定照明条件可以是D50照明条件。

调整颜色设置包括在计算机程序中调整颜色设置。例如，调整颜色设置包括调整RGB色空间，如AdobeRGB(50)色空间的色度值。

仍是在另一个具体实施方式里，方法包括在硬拷贝上创建一个图像的第一视觉表现，然后在显示设备上创建该图像的第二视觉表现。例如，第一视觉表现和第二视觉表现可以有不同的设备无关坐标。然而，该显示设备上的白点和饱和颜色都可以与硬拷贝上的有良好的视觉匹配。事实上，该显示设备上的白点和饱和颜色甚至都可以与硬拷贝上的在视觉上相同。

在其他具体实施方式里，本发明包括一个系统，该系统包括一个显示设备、一个处理器和与之相连的存储设备。处理器可以执行上面所描述的一个或多个方法。

仍是在其他具体实施方式里，本发明包括一个机器可读介质，该介质承载程序代码，代码运行时执行上面描述的一个或多个方法。

仍是在其他具体实施方式里，本发明包括一个机器可读介质，该介质承载一个颜色分布数据结构。该颜色分布数据结构可以对应于第一个设备，也可以包括照明条件值，其值与第一个设备相关的真实照明条件并不对应。在用颜色分布数据结构的第二个设备上显示的图像和第一个设备上显示的图像在视觉上相图。

附图说明

图1-5是有关本发明具体实施方式的流程图。

图6根据本发明的一个具体实施方式，例示了一个示范性的软件验证系统。

具体实施方式

在示范性的具体实施方式里，本发明包括方法、系统和承载帮助软件验证的程序代码的机读介质。本发明可以实现一种或更多的变换技术，在硬拷贝和软拷贝验证环境中变换颜色坐标。这一变换确保出现在显示设备上的彩色图像和出现在打印介质上的彩色图像在视觉上达到可接受匹配。

例如，在一个具体实施方式里，本发明是一种方法，其中包括调整显示设备的最大磷光值，使得该显示设备上显示的第一种颜色与硬拷贝的已定义照明条件下的白色相匹配。这一方法也可以包括调整颜色设置，使得该显示设备上显示的第二种颜色与已定义照明条件下的一个定义颜色相匹配。这一方法可以保证在软件验证环境下出现在显示设备上的图像和出现在印刷介质上的图像在视觉上相等。

软件验证技术的最终目标是帮助在显示设备上精确表示彩色图像。换句话说，软件验证技术试图在显示设备上显示彩色图像，这些图像和印刷媒体上的图像之间可以达到“视觉可接受匹配”、“视觉相等”或“良好视觉匹配”。两个图像是“视觉相等”的，指的是它们的经验delta E误差近似等于或小于1。当经过颜色处理训练的人在视觉上不能区分两个彩色图像的颜色值间的差别时，称之为良好的视觉匹配。在软件验证环境中可以接受的匹配称之为视觉可接受匹配。

如前所说，两个图像是“视觉相等的”，指的是它们的经验delta E误差近似等于或小于1。举例来说，可以在CRT上显示一个RGB颜色来确定单一颜色的经验delta E值。这一颜色的硬拷贝可以放置在此CRT旁边进行比较。几个经过颜色处理训练的操作者可以比较该硬拷贝上的颜色和该CRT上的颜色，并且可以调整CRT上颜色的RGB值，使得CRT上的颜色和硬拷贝上的颜色相匹配。如果必要，可以通过象望远镜的管子来观察比较这两种颜色以消除散射光的影响。如果操作者们确定的R、G、B校正的平均值近似于零，则该CRT和硬拷贝的颜色可以说具有近似为零的经验delta E。如果deltas的平均值不是零，经验delta E可以用初始RGB的显示ICC分布和调整RGB的平均值，通过转换RGB到L^*a^*b^*来确定。然后delta E可以从L^*a^*b^*值计算出来。

成像设备包括打印设备和显示设备。例如，打印设备可以包括激光打印机、喷墨打印机、热像仪(thermal imager)、点矩阵打印机(dotmatrix printer)、印刷机或者其他能够印刷在类似于纸或胶片等实际介质上的任何设备。显示设备包括阴极射线管(CRTs)、液晶显示器(LCDs)和其他平面显示器、电子纸(digital paper)、电子墨水显示器(electronic ink display)以及其他能够通过电输入信号或数据显示图像的任何设备。

通常，打印设备和显示设备都用设备相关坐标定义颜色。例如，打印设备通常用CMYK或CMYKOG坐标定义颜色，因此，打印设备有相关的CMYK色域或CMYKOG色域来定义该打印设备的颜色表示能力。当前许多显示设备用RGB坐标定义颜色，因此，通常有相关的RGB色域来定义该显示设备的颜色表示能力。例如，CRT显示设备利用红、绿、蓝磷光的不同组合可以显示在该设备RGB色域内的颜色。

然而，一种颜色的视觉表现还依赖于照明条件。例如，同样的打印输出在不同的光线下观察，看上去可能不一样。由于这个原因，当比较一个或多个色空间定义的颜色时，照明条件通常作为一个固定变量。照明条件对于硬拷贝和软件验证环境十分重要。

实验研究已经揭示CIE标准定义的色彩科学里的明显缺陷。特别的，显示设备和打印设备可以生成有相同XYZ坐标的彩色图像，但这些图像看上去在视觉上不一样。例如，校准到D50照明条件的CRT显示和D50照明条件下观察的、有着同样XYZ坐标的打印图像相比，看起来发黄。

理论上讲，有着相同实测XYZ坐标的图像看上去应该一样。不幸的是，看来对硬拷贝和软图像做视觉比较是不必要的。这样，为达到显示设备上的图像和硬拷贝介质上打印的具有“验证质量(proofingquality)”的图像间的颜色匹配，也就是，视觉可接受匹配、视觉相等或良好的视觉匹配，根据本发明进行XYZ坐标的变换是必要的。

图1是一个流程图，该流程图例示了根据本发明的一个具体实施方式进行的颜色变换过程。如图1所示，第一组设备相关坐标转换为设备无关坐标(11)。然后进行该设备无关坐标的变换(12)。然后变换的设备无关坐标再转换成第二组设备相关坐标(13)。例如，图1的过程可以在彩色图像的所有象素点上执行，这样第二个成像设备如显示器的输出看上去和第一成像设备如打印机的输出在视觉上相等。

图2是一个流程图，该流程图例示了图1过程的实现。如图所示，一个硬拷贝的CMYK图像的图像数据从CMYK坐标转换成XYZ坐标(21)。然后该XYZ坐标变换成X’Y’Z’(22)。然后这些变换的X’Y’Z’坐标再转换成RGB坐标(23)，在显示设备上显示以用于软件验证。这样，显示设备上用RGB坐标的输出可以和硬拷贝上用CMYK坐标打印的输出在视觉上相等。

图3是一个一般过程的流程图，通过实现该过程可以变换设备无关坐标。如图所示，先校正白点(31)，然后校正彩色颜色(32)。这样，以这种方式分两路的变换过程可以生成精确的颜色匹配结果。

再回到图1，第一组设备无关坐标可以和第一个设备相关。例如，第一个设备可以是打印机，根据CMYK色域打印彩色图像。该彩色图像可以包括一组设备相关坐标，该组坐标定义了图像中各个点的颜色。

例如，一个图像可能包括由大量CMYK坐标组成的图像数据。每个这样的坐标可以转换成设备无关坐标(11)，然后进行变换(12)。然后每一个变换后的坐标可以再转换构成第二组设备相关坐标(13)。

例如，第二组设备相关坐标可能和第二个成像设备相关。如果第二个成像设备是如CRT的显示设备，第二组设备相关坐标可能是一组RGB坐标。每一个RGB坐标可以从变换的坐标中生成。

在获取精确颜色匹配中，变换操作(12)十分重要。变换(12)调整设备无关坐标，从而确保显示设备上的输出看上去和打印机上的打印输出完全一样。虽然这一变换在“理论上”可能不必要，但是考虑到广泛接受的CIE颜色方程，上面讨论的颜色科学里的一般缺陷要求使用这一变换，特别是在非常需要颜色匹配的软件验证领域。这样，本发明弥补了在传统XYZ变换中，从硬拷贝到软拷贝匹配过程中的颜色匹配的不足。

再回到图3，例示了设备无关坐标的分两路变换。通过例子，从已知照明条件如D50开始，可以校正显示设备上的白点(31)。例如，在D50光线的观察棚里可以放置一个白色表面来定义白点。白色表面的反射可以用设备无关坐标如L^*a^*b^*测量。这样，可以创建有相同L^*a^*b^*值的白色区域，并可以在显示设备上用商业软件显示，如AdobePhotoShop，可以从加利佛尼亚圣何塞的Adobe Systems有限公司购买。然后，调整该显示设备上白点的x和y色度，直到显示设备上的白色图像和观察棚里的白色图像或者视觉相等，或者良好视觉匹配，或者可接受视觉匹配。对白点的x和y色度的调整应该记录下来。做完调整之后，显示设备可被分到认为校准到“视觉D50”白点。这样，显示设备和硬拷贝显示的白点产生略微不同的XYZ值，但是看上去是视觉匹配的。

校正了白点(31)之后，可以校正彩色(32)。例如，彩色的校正可以视为在设备色域里校正饱和颜色。举个例子，如果校正应用于用RGB色域定义的CRT，彩色的校正可以是对R、G、B色度的调整。

在一个例子里，彩色的校正首先是确定校正值。为此，一个CMYK图像需要转换成数字形式。例如，用分光光度计测量的精确Matchprint^TM分布，即，可从明尼苏达州Oakdale的Imation公司购买的Imation Matchprint^TM激光校对器的输出分布，使用完全表现意图，可以把一个CMYK图像转换到AdobeRGB(50)。理想情况下，用来比较的图像应该包含C、M、Y、R(如M+Y)、G(如C+Y)、B(如C+M)的100％立体和叠印，但是本发明并不限于此。在这一点上，RGB工作空间应该设置到AdobeRGB(D50)。该数字图像可以和观察站的CMYK MatchprintTM硬拷贝相比较，可以调整AdobeRGB(D50)工作空间的R、G、B色度，直到达到视觉可接受匹配或良好的视觉匹配，或者直到两幅图像在视觉上相等。此外，显示设备工作空间的R、G、B色度调整应该记录下来。

图4是另一个根据本发明的一个具体实施方式的流程图。特别的，图4例示了在软件验证环境中实现校正白点的方法。如图所示，RGB工作空间首先设置硬拷贝的照明条件(41)。例如，照明条件可为D50照明条件。

在设置了RGB工作空间的照明条件后(41)，白色的RGB软拷贝可以在白色的CMYK硬拷贝旁边显示(42)。例如，和白色CMYK硬拷贝有相同L^*a^*b^*值的白色区域可以在RGB工作空间里创建并在CMYK硬拷贝旁边显示。CMYK硬拷贝的照明条件仍然是D50。然后白色软拷贝可以和白色硬拷贝进行视觉比较(43)。

比较了白色硬拷贝和白色软拷贝后，可以调整该显示设备的最大磷光设置，从而达到硬拷贝和软拷贝间的视觉匹配(44)。例如，磷光设置可以由用户进行增量式调整，直到显示器上出现的白色看上去和硬拷贝上的白色一样。一旦达到白色的视觉匹配，磷光设置的调整量可以存档(45)。

图5是另一个根据本发明的一个具体实施方式的流程图。如图所示，一个CMYK图像被转换成RGB坐标(51)。例如，用分光光度计测量的精确Matchprint^TM分布，即，可从明尼苏达州Oakdale的Imation公司购买的Imation Matchprint^TM激光校对器的输出分布，使用完全表现意图，可以把一个CMYK图像转换到AdobeRGB(50)。理想情况下，这一图像应该包含C、M、Y、R、G和B的100％立体和叠印，但是本发明并不限于此。

在把CMYK图像转换到RGB后，工作空间可以根据硬拷贝的照明条件(52)设置。例如，如果该硬拷贝的照明条件是D50，该RGB工作空间就应该设置成AdobeRGB(D50)。一旦工作空间被设置(52)，就可以调整显示器的磷光设置以符合视觉白点(53)。例如，图4例示了确定显示器视觉白点的适当方法。

在这一点上，图像的RGB软拷贝可以在其CMYK硬拷贝旁显示(54)。该CMYK硬拷贝仍需保持D50照明条件。然后该图像的硬拷贝可以和该图像的软拷贝进行视觉比较(55)。例如，当比较软拷贝和硬拷贝时，观察站可以保证D50的照明条件。

AdobeRGB(D50)工作空间的R、G、B色度可以调整，以达到图像的硬拷贝和软拷贝间的视觉匹配(56)。例如，AdobeRGB(D50)工作空间的色度可以由用户进行增量式调整，直到出现在显示器上的颜色看上去和硬拷贝上的颜色一样。然后色度的调整可以存档(57)。

确定白点和色度校正并存档以后，可以把校正值输入到下面所述的数学框架中，重复进行变换。此外，在执行了下面的从XYZ到X’Y’Z’的数学变换后，一个如ICC分布的新的分布被创建，以允许用校正的ICC分布显示的CMYK图像看上去和通过更改AdobeRGB色度进行视觉校正的RGB图像一样。一个ICC分布符合现有的国际色彩联盟(ICC)针对设备特征描述出版的规范。

变换的一种实现方式是用矩阵代数学实现非常精确的匹配结果。所有导致XYZ到X’Y’Z’的校正变换可以表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Corr}}\\ Y_{\mathrm{Corr}}\\ Z_{\mathrm{Corr}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{Corr}}\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M_1(\mathrm{\Δ}{x}_{D50},\mathrm{\Δ}{y}_{D50})M_2(\mathrm{\Δ}{x}_r,\mathrm{\Δ}{y}_r,{\mathrm{\Δx}}_g,{\mathrm{\Δy}}_g,\mathrm{\Δ}{x}_b,\mathrm{\Δ}{y}_b)\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]$

其中，第一个矩阵M₁执行关于白点的XYZ校正，M₂执行色度的校正。

M₁校正有效地重新调节显示设备的最大R、G、B磷光强度，这样，显示设备的白点的RGB(max)测量值是x_D50+Δx_D50，y_D50+Δy_D50，而不是x_D50，y_D50。变量Δx_D50和Δy_D50修改了理论上D50条件下的白点，说明了视觉上的差异。这样，x_D50+Δx_D50，y_D50+Δy_D50定义了视觉上的白点。

M₂校正更改了XYZ值，这样，显示设备上的饱和颜色测量值是x_r2+Δx_r2，y_r2+Δy_r2；x_g2+Δx_g2，y_g2+Δy_g2；  x_b2+Δx_b2，y_b2+Δy_b2，而不是x_r2，y_r2；x_g2，y_g2；x_b2，y_b2。变量集合Δx_r2，Δy_r2；Δx_g2，Δy_g2；Δx_b2，Δy_b2修改了理论上的RGB色度以说明视觉上的差异。

白点校正矩阵M₁表示如下：

M₁(Δx_D50，Δy_D50)＝M(x_r1，y_r1，x_g1，y_g1，x_b1，y_b1，x_D50+Δx_D50，y_D50+Δy_D50)

                    M^-1(x_r1，y_r1，x_g1，y_g1，x_b1，y_b1，x_D50，y_D50)

M₁(Δx_D50，Δy_D50)＝M(x_D50+Δx_D50，y_D50+Δy_D50)M^-1(x_D50，y_D50)

虽然矩阵M事实上是RGB色度和白点色度的函数，但是简化了对其的陈述，指出变化着唯一参数是白点校正参数。当计算白点校正矩阵M1时，RGB色度可看作是常量。

矩阵M定义了从具有RGB磷光集合的线性RGB空间到专门CRT显示器的实测XYZ的转换，给测量白点设置x，y色度。Δx_D50和Δy_D50的值表示D50色度所需要的视觉校正，而该D50色度是将该显示设备与在具有D50光源的观察站中被照亮的中性白色反射镜匹配所必须的。

为定义M仅作为色度的函数，表达式首先描述M，根据测量的三色值X、Y、Z表示R、G、B。XYZ值和x，y色度值有如下关系：

X＝xY/y

Z＝zY/y＝(1-x-y)Y/y

这样，

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

$M=\left[\begin{array}{ccc}{X}_r& X_g& X_b\\ Y_r& Y_g& Y_b\\ Z_r& Z_g& Z_b\end{array}\right]$

$M(x_{r1},y_{r1},z_{r1},Y_{r1},x_{g1},y_{g1},z_{g1},Y_{g1},x_{b1},y_{b1},z_{b1},Y_{b1})$

$=\left[\begin{array}{ccc}(x_{r1}/y_{r1})Y_{r1}& (x_{g1}/y_{g1})Y_{g1}& (x_{b1}/y_{b1})Y_{b1}\\ (y_{r1}/y_{r1})Y_{r1}& (y_{g1}/y_{g1})Y_{g1}& (y_{b1}/y_{b1})Y_{b1}\\ (z_{r1}/y_{r1})Y_{r1}& (z_{g1}/y_{g1})Y_{g1}& (z_{b1}/y_{b1})Y_{b1}\end{array}\right]$

$M(x_{r1},y_{r1},z_{r1},Y_{r1},x_{g1},y_{g1},z_{g1,}{Y}_{g1},x_{b1},y_{b1},z_{b1},Y_{b1})$

$=M_c(x_{r1},y_{r1},z_{r1},x_{g1},y_{g1},z_{g1,}{x}_{b1},y_{b1},z_{b1},)\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}& 0& 0\\ 0& Y_{g1}& 0\\ 0& 0& Y_{b1}\end{array}\right]$

其中，M_c是色度矩阵，表示如下：

$M_c(x_{r1},y_{r1},z_{r1},x_{g1},y_{g1},z_{g1},z_{b1},y_{b1},z_{b1})=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{r1}/y_{r1}& x_{g1}/y_{g1}& x_{b1}/y_{b1}\\ y_{r1}/y_{r1}& y_{g1}/y_{g1}& y_{b1}/y_{b1}\\ z_{r1}/y_{r1}& z_{g1}/y_{g1}& z_{b1}/y_{b1}\end{array}\right]$

色度矩阵M_c可以进一步简化成只用x，y色度表示R、G、B的函数，表示如下：

$M_c(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1})$

$=\left[\begin{array}{ccc}{x}_{r1}/y_{r1}& x_{g1}/y_{g1}& x_{b1}/y_{b1}\\ 1& 1& 1\\ (1-x_{r1}-y_{r1})/y_{r1}& (1-x_{g1}-y_{g1})/y_{g1}& (1-x_{b1}-y_{b1})/y_{b1}\end{array}\right]$

如果RGB色度固定，色度矩阵M_c是一个固定矩阵。

为了获取矩阵M作为色度矩阵M_c和白点色度的函数，方程可以求解如下：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{wp}}\\ Y_{\mathrm{wp}}\\ Z_{\mathrm{wp}}\end{array}\right]=M\left[\begin{array}{c}R=1\\ G=1\\ B=1\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{wp}}\\ Y_{\mathrm{wp}}\\ Z_{\mathrm{wp}}\end{array}\right]=M_c\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}& 0& 0\\ 0& Y_{g1}& 0\\ 0& 0& Y_{b1}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R=1\\ G=1\\ B=1\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{wp}}\\ Y_{\mathrm{wp}}\\ Z_{\mathrm{wp}}\end{array}\right]=M_c\left[\begin{array}{c}{Y}_{r1}\\ Y_{g1}\\ Y_{b1}\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{Y}_{r1}\\ Y_{g1}\\ Y_{b1}\end{array}\right]=M_c^{-1}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{wp}}\\ Y_{\mathrm{wp}}\\ Z_{\mathrm{wp}}\end{array}\right]$

该等式可以表示为白点色度函数：

$\left[\begin{array}{c}{Y}_{r1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\\ Y_{g1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\\ Y_{b1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\end{array}\right]=M_c^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{wp}}/y_{\mathrm{wp}}\\ 1\\ (1-x_{\mathrm{wp}}-y_{\mathrm{wp}})/y_{\mathrm{wp}}\end{array}\right]$

这样，M的结果等式是仅包含RGB和白点色度的函数。假设RGB色度是固定的，则变为仅是白点的函数：

$M(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1,}{x}_{b1},y_{b1},x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})$

$=M_c(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1})\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0& 0\\ 0& Y_{g1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0\\ 0& 0& Y_{b1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\end{array}\right]$

因此，用于确定白点校正矩阵M1的表达式可表示为：

$M(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})=M_c\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0& 0\\ 0& Y_{g1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0\\ 0& 0& Y_{b1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\end{array}\right]$

色度校正矩阵M₂，也就是饱和颜色校正矩阵或RGB色度校正矩阵可以用上述类似白点校正矩阵M₁的确定方式确定。然而，为确定和简化M₂的表达式，假设白点色度固定，RGB色度是变量。

白点校正矩阵M₁可以用来在显示设备的理论白点和经验白点，如视觉上的白点之间修正误差。色度校正矩阵M₂可以用来修正饱和颜色里的剩余误差。换句话说，M₂矩阵可以修正饱和颜色的理论值和饱和颜色的经验或视觉测量值之间的误差。M2矩阵可以用来调整物理监视器，或者作为选择，用来调整像AdobeRGB和sRGB的工作空间。

例如，如果色度校正矩阵M₂将用于调整一个工作空间，它可以表示为：

M₂(Δx_r，Δy_r，Δx_g，Δy_g，Δx_b，Δy_b)

＝M(x_r2+Δx_r2，y_r2+Δy_r2，x_g2+Δx_g2，y_g2+Δy_g2，x_b2+Δx_b2，y_b2+Δy_b2，x_wp，y_wp)

×M^-1(x_r2，y_r2，x_g2，y_g2，x_b2，y_b2，x_wp，y_wp)其中，xwp，ywp假设是x_D50，y_D50，x_r2，y_r2，x_g2，y_g2和x_b2，y_b2是RGB工作空间的色度。

白点校正、色度校正、或者两者都可以存储在一个颜色分布文件里。颜色分布文件是一种数据结构，其描述了一个专门设备的颜色特征。颜色分布文件通常包括设备怎样从设备无关坐标转换成设备相关坐标的颜色信息。通过保存校正变量或者重定义包含上述变换的颜色分布文件，颜色分布文件可以提高和改进软件验证系统。

为达到和已有系统、标准的兼容性，一个分布文件可以包括但是隐藏变换数据。例如，一个包含与重新调节RGB磷光相关的变换数据的ICC分布文件可以仍用分布文件里真实的D50白点x_D50，y_D50刻画。然而实际中，白点事实上可能测为x_D50+Δx_D50，y_D50+Δy_D50，并且RGB的XYZ值来自实际测得的RGB色度。当一个系统实现了分布文件，就可以达到精确的颜色匹配。

从更广的角度看，本发明可以包括设备无关坐标的多步变换。当实验结果显示上述的分两路变换技术产生良好的颜色匹配结果时，变换过程可以结束。此外，除了在XYZ色空间，变换还可以在设备无关色空间里实现。再说到XYZ的例子，一个更一般的校正可以表示成如下等式：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Corr}}\\ Y_{\mathrm{Corr}}\\ Z_{\mathrm{Corr}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{Corr}}\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=M_1(\mathrm{\Δ}{x}_1,\mathrm{\Δ}{y}_1)M_2(\mathrm{\Δ}{x}_2,\mathrm{\Δ}{y}_2)\·\·\·M_n(\mathrm{\Δ}{x}_n,\mathrm{\Δ}{y}_n)\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]$

矩阵M₁-M_n可以做不同色度的校正。例如，M₁可以校正白点色度，M₂可以校正红色色度，M₃可以校正绿色色度，M₄可以校正蓝色色度，等等。

通常，矩阵集M₁-M_n中的每一个矩阵可以如下表示。如果令M_{Component Transform}(M_CT)代表矩阵集合{M₁-M_n}中的任一矩阵，那么M_CT＝(M_Experimental)(M_rheoretical)^-1。矩阵M_Theoretical根据色彩科学理论，定义了从设备相关空间到设备无关空间的转换。矩阵M_Experimental根据试验结果，如视觉比较，定义了从设备相关空间到设备无关空间的转换。如果色彩科学的理论在实验上是可信的，那么M_Theoretical和M_Experjmental一样，并且(M_Experimental)(M_Theoretical)^-1将产生一个M_CT，其是恒等矩阵。然而，如果色彩科学的理论在此不适用，M_Theoretical和M_Experimental就不一样，M_CT就不是恒等矩阵，但是，M_CT是产生相应色度颜色匹配的变换矩阵。

图6例示了按照本发明的一个具体实施方式，软件验证系统的一个范例。一个适于颜色变换实现技术的软件验证系统可包括一个或多个检验站62A-62D。62A-62D的每一个检验站可以包括一个处理器、一个用户输入设备、一个监视器、内存、一个存储设备和一个打印机。检验站可以充分遵循传统的计算机系统，这些系统由图形艺术家和其他用户使用，用于电子显示或打印再现的文本和图像创建。内存/总线控制器和系统总线连接处理器和内存，同时一个或多个I/O控制器和I/O总线将处理器和内存连接到用户输入设备、显示器、存储设备和打印机。

处理器可以采用普通目的的微处理器，并可集成或构成PC、Macintosh、工作站、手持数据终端、掌上电脑、电子纸等的一部分。用户输入设备可以包括传统的键盘和定点设备，如鼠标、笔或轨迹球。监视器可以包括CRT、平面显示器等，给用户显示文本和/或图形信息。内存包括保存程序代码的随机存取存储器(RAM)，由处理器访问和执行，完成颜色变换技术。

程序代码可以从存储设备加载到内存中，存储设备可以是固定硬盘，也可以是与系统相关的可移动介质设备。例如，程序代码最初可在机器可读介质上，如磁、光、磁-光、变相或其他磁盘或磁带介质。作为选择，程序代码可以由电子的机读介质如EEPROM加载到内存中，或由网络连接下载到内存中。如果是下载，程序代码最初可以嵌在载波里，或在其他电磁信号上传送。程序代码可以作为一个特征包含在应用程序中，提供更广泛的功能。

软件验证系统60也可以包括与相关的检验站62A-62D相连的软件验证颜色管理控制65。例如，软件验证颜色管理控制65可以输入图像数据到各个检验站62A-62D。在传送到检验站62A-62D之前，图像数据可以由颜色管理控制65变换。作为选择，在从颜色管理控制65传送来之后，图像数据可以由每一个相关的检验站62A-62D变换。

软件验证系统60也可以与至少一个打印设备68如印刷机相连。在实施中，软件验证系统60可以在相关检验站62A-62D上生成一个彩色图像。色彩专家在各个检验站62A-62D上检查图像，并且可以调整图像以达到他们喜欢的外观。一旦图像在检验站62A-62D上看起来可接受，就可以用打印设备68大规模打印大量的印刷介质，看上去和检验站62A-62D上显示的图像视觉相等。重要的是，实现上述的技术和学说可以帮助确保打印设备68打印的图像在视觉上与检验站62A-62D上显示的图像相等。

基于这样一个假设：一个简单的、基于矩阵的XYZ校正可以导致CRT显示和相关硬拷贝之间的良好相关性，可以实现一个精确的软件验证系统。这一校正也可以用公式阐述为校正硬拷贝的XYZ值到对应的CRT XYZ值：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{CRT}}\\ Y_{\mathrm{CRT}}\\ Z_{\mathrm{CRT}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{HC}}\\ Y_{\mathrm{HC}}\\ Z_{\mathrm{HC}}\end{array}\right]$

$=M_1({\mathrm{\Δx}}_{D50},{\mathrm{\Δy}}_{D50})M_2({\mathrm{\Δx}}_r,{\mathrm{\Δy}}_r,{\mathrm{\Δx}}_g,{\mathrm{\Δy}}_g,{\mathrm{\Δx}}_b,{\mathrm{\Δy}}_b)\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{HC}}\\ Y_{\mathrm{HC}}\\ Z_{\mathrm{HC}}\end{array}\right]$

或者校正CRT XYZ值到对应的硬拷贝XYZ值：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{HC}}\\ Y_{\mathrm{HC}}\\ Z_{\mathrm{HC}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}^{-1}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{CRT}}\\ Y_{\mathrm{CRT}}\\ Z_{\mathrm{CRT}}\end{array}\right]$

$=M_2^{-1}({\mathrm{\Δx}}_r,{\mathrm{\Δy}}_r,{\mathrm{\Δx}}_g,{\mathrm{\Δy}}_g,{\mathrm{\Δx}}_b,{\mathrm{\Δy}}_b)M_1^{-1}({\mathrm{\Δx}}_{D50},{\mathrm{\Δy}}_{D50})\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{CRT}}\\ Y_{\mathrm{CRT}}\\ Z_{\mathrm{CRT}}\end{array}\right]$

下面的例子例示了这一变换应用的方式。

例1

矩阵M^-1 _HC→CRT可以自动用于测量XYZ(或相当)度量数据的设备的驱动器软件或EPROM中。这样，CRT的所有模拟和数字设置(特别是白点或色温设置)可以自动和为观察反射图像而选择的照明达到良好相关。此外，所有测量的XYZ数据可以自动校正。如果测量设备在CRT上设置D50白点，那么ICC分布文件可以以标准的方式生成。CRT和硬拷贝间将会出现良好的视觉匹配。

某些颜色测量工具，如Kodak ColorFlow^TM和GretagMacbethProfileMaker^TM测量100％R、G、B和一系列从黑到白的灰色。另外，其他的ICC工具可以额外测量RGB颜色值的组合。最普通的结果是一个简单的、直接基于XYZ测量数据的矩阵/TRC分布文件。如果CRT没有设置到D50白点，为了调整其到D50，可以在数据里采用彩色。

然而，这些测量工具受到一个事实的限制，这就是CRT的XYZ数据和其他介质测得的XYZ数据在视觉上不一致。这样，为达到设备和介质间的良好视觉匹配，M^-1 _HC→CRT矩阵可以自动用于CRT的XYZ数据。这一转换可以用于涉及测量的所有情况，包括CRT的规范和CRT的控制，与硬拷贝相关。

操作系统和/或CRT硬件的供应者可以实现本发明来达到他们的CRT和各种打印机间的良好视觉匹配。例如，一个良好的视觉匹配可以通过两步达到，首先，用M^-1 _HC→CRT矩阵校正所有用来定义CRT自动设置条件(如白点或色温)的XYZ数据；然后，用M^-1 _HC→CRT矩阵，所有用来生成ICC分布文件的XYZ数据可以自动的校正，从而表现特殊设置条件下的CRT。

换句话说，本发明可以用于重新定义关于CRT颜色的CIE规范。此外，这一重新定义可以用于任何颜色度量，包括特定的软件验证应用。

例2

为了获取CRT的对应的XYZ白点值，矩阵M_HC→CRT可以用于硬拷贝照明(如D50)的XYZ值。

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{CRT}}\\ Y_{\mathrm{CRT}}\\ Z_{\mathrm{CRT}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{HC}}\\ Y_{\mathrm{HC}}\\ Z_{\mathrm{HC}}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}{X}_{D50}\\ Y_{D50}\\ Z_{D50}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}0.9642\\ 1.0000\\ 0.8249\end{array}\right]$

CRT未校正的ICC分布文件可用CRT的色度和白点值的组合构造。

$M(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1},x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})$

$=M_c(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1})\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0& 0\\ 0& Y_{g1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0\\ 0& 0& Y_{b1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\end{array}\right]$

然后校正的矩阵可以通过简单应用从CRT XYZ转换到硬拷贝XYZ的变换、再重新计算上述表达式中的色度值来计算。可以选择地，校正可以分为白点校正和色度校正。

如果CRT已经在物理上设置了校正过的视觉白点(如M_HC→CRT(XYZ_D50))，那么由定义，从CRT到硬拷贝的CRT白点色度x_wP，y_wP的校正值应该是x_D50，y_D50。这是因为XYZ校正值(从CRT退回到HC)应该是CRT白色的D50：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{D50}\\ Y_{D50}\\ Z_{D50}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}^{-1}{M}_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}{X}_{D50}\\ Y_{D50}\\ Z_{D50}\end{array}\right]=M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}^{-1}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{WPCRT}}\\ Y_{\mathrm{WPCRT}}\\ Z_{\mathrm{WPCRT}}\end{array}\right]$

这样，为CRT进行到硬拷贝校正的CRT矩阵将自动获得需要的白点色度值，也就是和硬拷贝照明如D50下相同的白点。这等同于应用白点校正矩阵M-11到CRT分布文件所基于的CRT XYZ数据。

剩下的色度校正可以通过在CRT矩阵里应用色度校正矩阵M^-1 ₂得以简单执行，该CRT矩阵用未校正的RGB色度和校正过的白点色度值(如D50)、如上所述进行构造。这一方法的好处在于可以用标准ICC生成工具构造一个CRT的未校正ICC分布文件，其中假定了想要的白点(如D50)。结果分布文件通过在矩阵/TRC分布的矩阵部分应用色度校正矩阵M^-1 ₂，就可以以简单的方式进行校正。这种简单的校正结合了设置CRT的白点到视觉精确的D50白点，可以在CRT和硬拷贝间达到良好的视觉匹配。

例3

矩阵M_HC→CRT用于硬拷贝的XYZ值，以获取相应的CRT的XYZ值。

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{CRT}}\\ Y_{\mathrm{CRT}}\\ Z_{\mathrm{CRT}}\end{array}\right]M_{\mathrm{HC}\→\mathrm{CRT}}\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{HC}}\\ Y_{\mathrm{HC}}\\ Z_{\mathrm{HC}}\end{array}\right]$

回想一下，CRT的矩阵可以通过CRT的色度和白点值的组合来构造。

$M(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1},x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})$

$=M_c(x_{r1},y_{r1},x_{g1},y_{g1},x_{b1},y_{b1})\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{r1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0& 0\\ 0& Y_{g1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})& 0\\ 0& 0& Y_{b1}(x_{\mathrm{wp}},y_{\mathrm{wp}})\end{array}\right]$

假设这一矩阵的上述值是常量，那么可以基于该常量和该常量的校正定义一个新矩阵。

M(Δx_r1，Δy_r1，Δx_g1，Δy_g1，Δx_b1，Δy_b1，Δx_wp，Δy_wp)

＝M(x_r1+Δx_r1，y_r1+Δy_r1，x_g1+Δx_g1，y_g1+Δy_g1，x_b1

+Δx_b1，y_b1+Δy_b1，x_wp+Δx_wp，y_wp+Δy_wp)

然后基于视觉校正技术创建可以M_HC→CRT矩阵。M_HC→CRT＝M(Δx_r1，Δy_r1，Δx_g1，Δy_g1，Δx_b1，Δy_b1，Δx_wp，Δy_wp)M^-1(0，0，0，0，0，0)这最后一个表达式定义了一个单一矩阵，其是白点和色度的视觉校正函数。这一单一矩阵可以用于校正硬拷贝的XYZ值到CRT的XYZ值。

本发明的许多种实现都已描述过。例如，颜色变换技术在变换设备无关坐标以促进颜色匹配时描述过。一个或多个实现可以和其他彩色成像技术一起实现或单独实现软件验证。

然而，需要明白的是可以做各种不同的修改。例如，变换技术可以为了改善任何两个成像设备间的颜色匹配而执行。再如，变换技术可以为了改善两个打印机或两个显示器间的颜色匹配而执行。此外，分两路设备无关坐标变换的概念可以应用得更广泛，而不仅仅是上面详细描述的白点和色度实现。

实现变换技术的系统可以是转换第一组设备相关坐标到设备无关坐标、执行变换、然后转换变换后的设备无关坐标到第二组设备相关坐标的系统。作为选择地，该系统可以是转换第一组设备相关坐标到设备无关坐标、执行变换计算、然后转换第二组设备相关坐标到变换后的设备无关坐标的系统。

Claims (16)

1.一种方法，包括：

获取一显示设备的白点校正；

获取所述显示设备的色度校正(chromatic correction)；和

基于所述白点和色度校正生成校正的颜色坐标。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括：

通过确定白点校正矩阵获取所述白点校正；和

通过确定色度校正矩阵获取所述色度校正。

3.根据权利要求2的方法，其中确定白点校正矩阵包括：

在显示设备上显示一种颜色，所述颜色由D50照明条件下的初始白点矩阵定义；和

调整至少一些白点矩阵值，使得所述显示设备上的视觉表现和印刷物在视觉上相同。

4.根据权利要求3的方法，其中调整至少一些白点矩阵值包括调整显示器上的最大磷光设置。

5.根据权利要求2的方法，其中确定色度校正矩阵包括：

在显示设备上显示一种颜色，所述颜色由D50照明条件下的初始色度矩阵定义；和

调整至少一些色度矩阵值，使得所述显示设备上的视觉表现和印刷物在视觉上相同。

6.根据权利要求5的方法，其中调整至少一些色度矩阵值包括调整RGB色空间中的色度值。

7.根据权利要求6的方法，其中调整RGB色空间中的色度值包括调整AdobeRGB(d50)色空间中的色度值。

8.根据权利要求1的方法，其中基于所述白点和色度校正生成校正的颜色坐标包括生成单一的校正矩阵。

9.机器可读介质包括使得处理器能执行权利要求1-8中任何一个所述方法的指令。

10.一种方法，包括：

确定设备无关坐标，其定义硬拷贝上的颜色；

用所述设备无关坐标、白点校正和色度校正生成校正的坐标；和

用校正的坐标显示所述颜色。

11.根据权利要求10的方法，其中所述的显示颜色和所述硬拷贝上的颜色在视觉上相同。

12.根据权利要求10的方法，其中所述白点校正是一个白点校正矩阵，所述色度校正是一个色度校正矩阵。

13.根据权利要求12的方法，进一步包括确定所述白点校正矩阵和所述色度校正矩阵。

14.根据权利要求13的方法，其中确定所述白点校正矩阵包括：

在显示设备上显示一种颜色，所述颜色由D50照明条件下的初始白点矩阵定义；和

调整至少一些白点矩阵值，使得所述显示设备上的视觉表现和D50照明条件下观察的白色打印输出在视觉上相同。

15.根据权利要求13的方法，其中确定所述色度校正矩阵包括：

在显示设备上显示一种颜色，所述颜色由D50照明条件下的初始色度矩阵定义；和

调整至少一些色度矩阵值，使得所述显示设备上的视觉表现和D50照明条件下观察的彩色打印输出在视觉上相等。

16.机器可读介质包括使得处理器能执行权利要求10-15中任何一个所述方法的指令。

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