DE60212441T2

DE60212441T2 - Farbkalibrierung

Info

Publication number: DE60212441T2
Application number: DE60212441T
Authority: DE
Inventors: Sophie Wuerger
Original assignee: University of Liverpool
Current assignee: Trucolour Ltd Liverpool Gb
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: EP1454479B1; EP1454479A1; US7425965B2; WO2003041395A1; GB0126696D0; DE60212441D1; US20050052344A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Farbkalibrierung.
Wenn ein Bild auf einem optischen Anzeigegerät (zum Beispiel einem Monitor) betrachtet wird, hängt die Erscheinung der Farben des Bildes von der Charakteristik des optischen Anzeigegeräts ab. Aus diesem Grund wäre die Erscheinung der Farben des Bildes anders, wenn das gleiche Bild auf einem anderen optischen Anzeigegerät betrachtet würde.
Es gibt bestimmte Fälle, in denen Unterschiede bei der Farberscheinung kein wesentlicher Nachteil ist, zum Beispiel wenn man fernsieht. Bei einem Fernsehprogramm ist die Erscheinung der Farben im allgemeinen ausreichend genau, so dass der Genus des Programms durch den Betrachter nicht beeinträchtigt wird. Im Falle einer Fernsehwerbung ist es im allgemeinen die Absicht der Werbung, den Betrachter zu verlocken, den Gegenstand zu einem späteren Zeitpunkt zu erwerben, normalerweise in einem Laden. Wenn der Kunde (Betrachter) das Produkt kauft, kann er das Produkt selbst sehen, bevor er entscheidet, ob er das Produkt kauft oder nicht. Wenn die Farbe des Produkts ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung darüber ist, ob er das Produkt kaufen soll oder nicht, trifft der Kunde die Entscheidung auf der Grundlage der Farbe des Produkts, wie er es im Laden sieht; die Farbe des Produkts, wie sie in der Fernsehwerbung zu sehen war, wird nicht herangezogen, um die Entscheidung zu treffen.
Ein erhebliches Problem entsteht, wenn eine Firma Werbung für Produkte im World Wide Web (Weltweites Netz) macht, um sie direkt über das Internet zu verkaufen. Ein Bild eines Gegenstands, das auf dem Monitor eines Endanwenders erscheint, hat eine Farberscheinung, die sich von der tatsächlichen Farbe des Gegenstands selbst unterscheidet. Wenn die Farbe des Gegenstands ein wesentliches Merkmal des Gegenstands ist, kann dies ein ernsthaftes kommerzielles Problem sein, da der Anwender möglicherweise auf der Grundlage der Farbe des betrachteten Bildes entscheidet, ob er den Gegenstand kauft, und dann enttäuscht ist, wenn er feststellt, dass die Farbe des Gegenstands nicht seinen Erwartungen entspricht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbkalibrierung bereitzustellen, die den oben beschriebenen Nachteil überwindet oder mildert.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Farbkalibrierung bereitgestellt, wobei das Verfahren für ein Anzeigegerät eines Anwenders folgendes umfasst:

a. Anzeigen einer Gruppe von Farbbereichen, wobei jeder Farbbereich eine leicht unterschiedliche Farbe aufweist;
b. Empfangen einer Eingabe von einem Anwender, wobei die Eingabe anzeigt, welcher Farbbereich nach Ansicht des Anwenders eine Urfarbe ohne Farbbezugswert darstellt, mit der die Farbbereiche verglichen werden;
c. Wiederholen der Schritte a und b für drei verschiedene Urfarben bei unterschiedlichen Intensitäten; und
d. Verwenden der vom Anwender ausgewählten Urfarben, um eine Gruppe von Farbkalibrierungsparametern für das Anzeigegerät zu erzeugen, die Farbeigenschaften des Anzeigegeräts des Anwenders charakterisieren.

Der Erfinder hat erkannt, dass Urfarbeneinstellungen als ein interner Standard verwendet werden können, um optische Anzeigegeräte bzw. Bildschirmgeräte zu kalibrieren. Dadurch ist kein externer Standard (zum Beispiel eine gedruckte Farbtafel) mehr notwendig.
In geeigneter Weise werden die Schritte a bis b dreizehnmal oder häufiger wiederholt.
In geeigneter Weise werden drei Urfarben von den Urfarben Rot, Grün, Blau und Gelb gewählt. In geeigneter Weise sind die drei Urfarben Rot, Grün und Blau. Als Alternative können die drei Urfarben Rot, Grün und Gelb sein. In einer weiteren Alternative können vier Urfarben verwendet werden, nämlich Rot, Grün, Blau und Gelb.
In geeigneter Weise definiert eine Anzeigegerät-Farbkalibrierung die Orientierung von Urfarbenebenen in einem physiologisch definierten Farbraum des Anzeigegeräts.
In geeigneter Weise definiert die Anzeigegerät-Farbkalibrierung Korrekturen des Anzeigegeräts.
In geeigneter Weise definiert die Anzeigegerät-Farbkalibrierung die Verstärkung des Anzeigegeräts.
In geeigneter Weise definiert die Anzeigegerät-Farbkalibrierung einen Wert, der die Nichtlinearität des Anzeigegeräts anzeigt.
In geeigneter Weise wird die Anzeigegerät-Farbkalibrierung als Datei gespeichert.
In geeigneter Weise wird die gespeicherte Anzeigegerät-Farbkalibrierungsdatei einem Bild zugeordnet, das nach Feststellung bei Betrachtung auf einem Anzeigegerät eines Anwenders eine im wesentlichen veridikale Farbe hat.
In geeigneter Weise bleibt die gespeicherte Anzeigegerät-Farbkalibrierungsdatei zur künftigen Verwendung gespeichert.
In geeigneter Weise umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Empfangen eines Bildes zusammen mit einer Gruppe von Bildfarbkalibrierungsparametern, wobei die Bildfarbkalibrierungsparameter Farbeigenschaften eines Urheber-Anzeigegeräts charakterisieren, an dem das Bild nach Feststellung eine im wesentlichen veridikale Farbe hat, Verwenden der Bildfarbkalibrierungsparameter und der Anzeigegerät-Farbkalibrierungsparameter, um eine Transformation zu erzeugen, wobei die Transformation Einstellungen anzeigt, die an dem Bild vorzunehmen sind, damit das Bild auf dem Anwender-Anzeigegerät mit einer im wesentlichen veridikalen Farbe angezeigt wird, Anwenden der Transformation auf das Bild und Anzeigen des resultierenden Bildes auf dem Anzeigegerät des Anwenders.
In geeigneter Weise bestimmt die Transformation, wie Pixelwerte des Bildes transformiert werden sollten, um die Farbeigenschaften des Anwender-Anzeigegeräts zu berücksichtigen.
In geeigneter Weise ordnet die Transformation auf dem Urheber-Anzeigegerät erzeugte Urfarbenebenen auf dem Anwender-Anzeigegerät erzeugten Urfarbeebenen zu.
In geeigneter Weise umfassen die Bildfarbkalibrierungsparameter eine gespeicherte Anzeigegerät-Farbkalibrierungsdatei für das Urheber-Anzeigegerät.
In geeigneter Weise sind die Farbbereiche ringförmig angeordnete Flächen.
In geeigneter Weise ist das Anzeigegerät ein optisches bzw. Bildschirmanzeigegerät.
In geeigneter Weise ist das Anzeigegerät ein Drucker.
In geeigneter Weise werden die Schritte a und b für eine vierte Urfarbe wiederholt.
Die Erfindung stellt auch eine Farbkalibrierungsdatei bereit, die die Orientierung der Urfarbenebenen eines Anzeigegeräts definiert.
In geeigneter Weise definiert die Farbkalibrierungsdatei Korrekturen des Anzeigegeräts.
In geeigneter Weise definiert die Farbkalibrierungsdatei eine Verstärkung des Anzeigegeräts.
In geeigneter Weise definiert die Farbkalibrierungsdatei einen Wert, der die Nichtlinearität des Anzeigegeräts anzeigt.
Die Erfindung stellt auch eine Farbkalibrierungsvorrichtung für ein Anwender-Anzeigegerät, die umfasst:

a. eine Einrichtung bzw. ein Mittel zum Anzeigen einer Gruppe von Farbbereichen, wobei jeder Farbbereich eine geringfügig unterschiedliche Farbe aufweist;
b. eine Einrichtung zum Empfangen einer Eingabe von einem Anwender, wobei die Eingabe anzeigt, welcher Farbbereich nach Ansicht des Anwenders eine Urfarbe ohne Farbbezugswert darstellt, mit der die Farbbereiche verglichen werden;
c. eine Einrichtung zum Wiederholen der Schritte a und b für drei verschiedene Urfarben bei unterschiedlichen Intensitäten; und
d. eine Einrichtung zur Verwendung der vom Anwender ausgehenden Urfarben, um eine Gruppe von Farbkalibrierungsparametern für das Anzeigegerät zu erzeugen, die die Farbeigenschaften des Anwender-Anzeigegeräts charakterisieren.

Eine spezifische Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend lediglich anhand von Beispielen mit Bezug auf die nachfolgend beigefügten Zeichnungen beschrieben, die folgendes zeigen:
1 ist eine schematische Darstellung eines Kalibrierungstests gemäß der Erfindung, wie er auf einem Bildschirmanzeigegerät eines Urhebers zu sehen ist;
2 ist eine schematische Darstellung des Ergebnisses eines typischen Kalibrierungstests, der vom Urheber durchgeführt wird;
3 ist eine schematische Darstellung des Kalibrierungstests, wie er auf dem optischen Anzeigegerät eines Anwenders zu sehen ist;
4 ist eine schematische Darstellung des Ergebnisses eines typischen Kalibrierungstests, der vom Anwender durchgeführt wird; und
5 ist ein Flussdiagramm des Berechnungs- und des Kalibrierungsschrittes.
Ein Urheber C erzeugt ein Bild auf seinem Bildschirmgerät A. Der Urheber C kann beispielsweise ein Angestellter einer Firma sein, die Kleidung im World Wide Web verkauft, und das Bild kann beispielsweise ein einzelnes Kleidungsstück sein. Der Urheber C stellt während der Erzeugung des Bildes durch Prüfung fest, dass die Farbe des Bildes richtig ist, indem er beispielsweise feststellt, dass die Farbe des Bildes des Kleidungsstücks der Farbe des Kleidungsstücks selbst entspricht.
Wenn der Urheber C mit der Farberscheinung des Bildes zufrieden ist, führt er eine Farbkalibrierung für das Bildschirmanzeigegerät A durch.
Die Farbkalibrierung beruht auf vier Grundfarben: Rot, Grün, Gelb und Blau (diese sind als Urfarben bekannt). Es ist bekannt, dass die Urfarben in allen Kulturen bei jedem Geschlecht, jedem Alter, jeder Rasse und so weiter annähernd konstant sind. Das heißt, wenn das gleiche optische Anzeigegerät gegeben ist, geben die meisten menschlichen Beobachter mit einem normalen Farbesehvermögen sehr gleiche und genaue Urteile über die Urfarben ab. Das heißt, wenn ein menschlicher Beobachter gebeten wird, eine spezifische Urfarbe für ein optisches Anzeigegerät auszuwählen, wählt er die gleiche Kombination von Intensitäten des roten, grünen und blauen Leuchtstoffs des optischen Anzeigegeräts aus. Diese Konstanz wird von der Erfindung ausgenutzt, die die Konstanz als Standard verwendet, wenn verschiedene optische Anzeigesysteme kalibriert werden.
Mit Bezug auf 1 wird ein Ring aus ähnlich farbigen Testflächen B auf dem optischen Anzeigegerät A des Urhebers C angezeigt. Der Urheber C wählt die Fläche, die der Urfarbe am ähnlichsten ist, wie beispielsweise durch G in 2 bezeichnet. Der Urheber C verwendet eine Eingabevorrichtung, beispielsweise eine Computermaus, um seine Wahl zu treffen. Die Wahl erfolgt für drei Urfarben; somit besteht der Ring B immer aus bläulichen, rötlichen oder grünlichen Farben, und die Aufgabe des Urhebers C besteht immer darin, die Fläche zu wählen, die der Urfarbe Blau, Rot bzw. Grün am nächsten ist. Dies wird fünfmal für verschiedene Intensitäten jeder Urfarbe Blau, Rot und Grün wiederholt.
Es ist wichtig anzumerken, dass der Urheber C nicht gebeten wird, die Farbtestflächen mit einer für den Urheber bereitgestellten Gruppe von gedruckten Referenzfarben oder einer bestimmten anderen Gruppe von Referenzfarben zu vergleichen. Statt dessen wird der Urheber C einfach gebeten, beispielsweise die rote Farbfläche zu wählen, die 'weder gelb noch blau' ist. Ebenso ist die Urfarbe Grün die grüne Farbfläche, die 'weder gelb noch blau' ist, während die Urfarbe Blau die blaue Farbfläche ist, die 'weder rot noch grün' ist. Die Kalibrierung nutzt daher die Fähigkeit menschlicher Beobachter mit einem normalen Farbsehvermögen aus, sehr ähnliche und genaue Urteile über die Urfarben zu treffen.
Wie bereits erwähnt, erfordert der Kalibrierungsvorgang, dass vom Urheber C eine Wahl über eine Farbfläche für die Urfarben Rot, Grün und Blau (die Urfarbe Gelb wird in diesem Beispiel nicht verwendet) getroffen wird. Die RGB-Werte (die Intensitäten von rotem, grünem und blauem Leuchtstoff), die jede der Urfarben bewirken, wie sie vom Urheber gewählt werden, werden angesprochen und verwendet, um eine Kalibrierungsdatei H für das optische Anzeigegerät des Urhebers zu erzeugen. Dies ist schematisch in 2 dargestellt. Die Kalibrierungsdatei H enthält die gesamte relevante Information über das optische Anzeigegerät A des Urhebers. Die Kalibrierungsdatei H ist dem Bild zugeordnet, so dass, wenn das Bild an einen Anwender F gesendet wird, die Kalibrierungsdatei H auch an den Anwender F gesendet wird.
Das vom Urheber A erzeugte Bild wird vom Anwender F zusammen mit der Kalibrierungsdatei H des Urhebers empfangen. Die Bild- und Dateiübertragung erfolgt normalerweise über das Internet, beispielsweise durch Herunterladen, FTP oder Email. Im allgemeinen betrachtet der Anwender F das Bild auf dem optischen Anzeigegerät D, das eine andere Charakteristik hat als das vom Urheber verwendete optische Anzeigegerät A.
Bei Empfang des Bildes wird der Anwender F gefragt, ob er eine Farbkalibrierung durchführen möchte, so dass die Farbe des betrachteten Bildes so beschaffen ist, wie vom Urheber beabsichtigt. Auf Wunsch des Anwenders wird der Kalibrierungsvorgang vom Anwender F auf dem optischen Anzeigegerät D durchgeführt, wie in 3 dargestellt. Ein Ring aus ähnlich farbigen Testflächen E wird angezeigt, und der Anwender F wählt die Fläche, die der Urfarbe am ähnlichsten ist, wie beispielsweise in 4 mit I bezeichnet. Die Wahl durch den Anwender F erfolgt wiederum mit einer Eingabevorrichtung, zum Beispiel einer Computermaus. Die RGB-Werte der gewählten Fläche werden gespeichert. Der Prozess wird wiederholt, um eine Kalibrierungsdatei J für die Urfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen.
Wie in 5 dargestellt, wird auf beide Kalibrierungsdateien H und J zugegriffen, und eine Transformation K wird auf der Grundlage der RGB-Werte, die den Urfarben auf dem Anzeigegerät D des Anwenders und auf dem Anzeigegerät A des Urhebers entsprechen, geschätzt. Diese Transformation K wird auf die RGB-Werte des optischen Anzeigegeräts des Anwenders angewendet.
Die Anwendung der Transformation K auf die RGB-Werte des optischen Anzeigegeräts D des Anwenders F führt zu einem vom Urheber C erzeugten Bild mit einer Erscheinung, die mit dem vom Anwender F betrachteten Bild identisch ist. Somit ist eine echte geräteunabhängige Kalibrierung erreicht worden.
Die Kalibrierung wird nachstehend ausführlicher beschrieben:
Für jede der drei Urfarben wird eine Ebene in einem physiologisch definierten dreidimensionalen Raum bestimmt, der zu den Urfarbeneinstellungen des Beobachters passt. Die Dimensionen des dreidimensionalen Raums sind die Lichtintensitäten, die den RGB-Werten entsprechen. Die RGB-Werte sind gerätespezifisch und reichen normalerweise von 0 bis 255 (8 Bit). Daher wird jede Urfarbeneinstellung (zum Beispiel die Urfarbe Rot) durch einen RGB-Vektor (zum Beispiel R = 230, G = 150, B = 200) beschrieben.
Die Beziehung zwischen der Lichtleistung (Intensität) jedes Leuchtstoffs und dem internen Pixelwert (R, G, B) ist nichtlinear und wird durch eine Übertragungsfunktion der folgenden Form beschrieben: Intensität I ∝ (k·Pixelwert + l)γ (Gl. 1)wobei k und l die Systemverstärkung und die Korrekturwerte sind; der Gammawert die Nichtlinearität wiedergibt. Der Gewinn (k) und die Korrektur (l) stehen in gewissem Maße unter der Kontrolle des Anwenders in Form des Kontrast- und Helligkeitsknopfs. In Monitoren, die auf Kathodenstrahlröhren (CRT) beruhen, gibt die Nichtlinearität (γ) die nichtlineare Beziehung zwischen der an den Elektronenstrahlerzeuger der Kathodenstrahlröhre angelegten Spannung und der sichtbaren Strahlungsenergie (Lichtleistung) wieder. Bei den meisten CRT-Monitoren liegt der Gammawert zwischen 1,8 und 2,2. Andere Anzeigevorrichtungen haben völlig andere Gammawerte oder, allgemeiner ausgedrückt, andere Übertragungsfunktionen.
Die Urfarben können als Ebenen in einem nichtlinearen RGB-Raum beschrieben werden, wobei es sich beim nichtlinearen RGB-Raum um die Lichtleistung und nicht um die internen Pixelwerte handelt. Wenn die Übertragungsfunktion (Gl. 1) gegeben ist, sind die Ebenen der Urfarben im nichtlinearen RGB-Raum durch eine Menge von Gleichungen der folgenden Form definiert:
Urrot-Ebene
Urgrün-Ebene
Urblau-Ebene
Da jede der Urfarbenebenen (i = (R ~, G ~, B ~)) den Ausgangspunkt (Schwarz) enthalten, sind die Konstanten (d_i) auf null gesetzt. Ein Parameter kann dadurch beseitigt werden, dass die Gleichungen durch c_i geteilt werden, was die Gleichungen folgendermaßen weiter vereinfacht:
Urrot-Ebene
Urgrün-Ebene
Urblau-Ebene
Um die Gleichungen weiter zu vereinfachen, definieren wir a_i um als a_i/c_i und b_i als b_i/c_i und ersetzen die nichtlineare Übertragungsfunktion (Gl. 1) mit der Intensität I:
Daher müssen wir für jede der drei Urfarbenebenen den Vektor [a_i, b_i, 1] schätzen, was insgesamt sechs Parameter erfordert. Der Vektor [a_i, b_i, 1] ist senkrecht zur jeweiligen Urfarbenebene. Die verbleibenden sieben unbekannten Parameter, nämlich die drei Verstärkungswerte (k_R, k_G, k_B), die drei Korrekturen (l_R, l_G, l_B) und der Gammawert (γ) sind die gleichen in allen Gleichungen, was zu insgesamt dreizehn Parametern führt.
Um die dreizehn Parameter zu schätzen, macht der Beobachter fünf Einstellungen für jede der Urfarben, was zu einer Menge von fünfzehn Gleichungen führt. Ein Standardminimierungsvorgang wird verwendet, um die dreizehn Parameter aus den fünfzehn Gleichungen zu schätzen. Der Standardminimierungsvorgang kann beispielsweise die Nelder-Mead-Simplexmethode (die von der anwendereigenen Software MATLAB benutzt wird), die Gradient-descent-Methode (Methode des steilsten Abstiegs) und die Newtonsche Methode sein. Die dreizehn geschätzten Parameter charakterisieren die Farbeigenschaften des Anzeigegeräts des Urhebers vollständig. Die drei normalen Vektoren [a_i, b_i, 1] bestimmen die Orientierung der Urfarbenebenen des Anzeigegeräts A; die Korrekturen (l_R, l_G, l_B), die Verstärkungswerte (k_A, k_G, k_B) und der Gammawert (γ) charakterisieren die Nichtlinearität des Anzeigegeräts A.
Die dreizehn Parameter werden in der Kalibrierungsdatei H des Urhebers gespeichert (siehe 2). Die Kalibrierungsdatei H des Urhebers enthält die gesamte relevante Information über das optische Anzeigegerät A und wird zusammen mit dem Bild an den Anwender F gesendet.
Der Anwender F führt für seine Anzeigevorrichtung D die gleiche Kalibrierung durch, wie oben beschrieben. Unter Verwendung der oben beschriebenen Technik werden eine Menge von Gleichungen analog zur Gleichung 2 für die Anzeigevorrichtung D ermittelt:
Die dreizehn Parameter, die oben in Verbindung mit dem Anzeigegerät A erwähnt worden sind, werden für die Anzeigevorrichtung D geschätzt und in der Kalibrierungsdatei J des Anwenders gespeichert. Die Kalibrierungsdatei J des Anwenders ist das Profil für das Anzeigegerät D des Anwenders F und enthält die gesamte relevante Information, die für das Anzeigegerät D erforderlich ist.
Der Kalibrierungsvorgang bezieht beide Kalibrierungsdateien H und J ein und ermittelt die Transformation, die die auf dem Anzeigegerät A erzeugten Urfarbenebenen in die auf dem Anzeigegerät D erzeugten Urfarbenebenen umsetzt (dies ist schematisch in 5 dargestellt). Aus Gleichung 2 und 3 ergibt sich folgendes:
Im folgenden sind die Koeffizientenmatrizen, die aus normalen Vektoren für die Anzeigeeinheit A und D bestehen, mit N_A bzw. N_D bezeichnet. Die Intensitätsvektoren für die Anzeigeeinheit A und D sind wie folgt beschrieben: I_A = [I_R, I_G, I_B] bzw. I_D = [I_R', I_G', I_B']. Da NAIA = NDID,ergibt sich ID = NA –1NDIA,wobei N_A ^–1 der Kehrwert von N_A ist. Bei der Definition N_AD = N_A ^–1N_D ergibt sich folgendes: ID = NADIA (Gl. 4)
N_AD ist eine Matrix, die die Intensitäten eines optischen Anzeigegeräts A in Intensitäten eines optischen Anzeigegeräts D umsetzt. Die Gleichung 4 bestimmt, wie die Intensitäten des optischen Anzeigegeräts D transformiert werden müssen, damit ein Bild auf dem Anzeigegerät A mit dem auf dem Anzeigegerät D betrachteten gleichen Bild identisch erscheint.
Da der Kalibrierungsvorgang keinen Zugriff auf die Intensitäten (Lichtleistungen) jedes Farbkanals hat, sondern nur auf die internen Pixelwerte (R, G, B), muss die Gleichung 4 nicht nach den Pixelwerten (R, G, B) aufgelöst werden. Da die Übertragungsfunktion, die die RGB-Pixelwerte mit den Intensitäten in Beziehung setzt, geschätzt worden ist (aus Gleichung 1 und 2), können wir die Intensitäten durch die tatsächlichen Pixelwerte (R, G, B) ersetzen. Aus Gleichung 1 und 4 ergibt sich:
wobei die Nichtlinearität γ auf jede der drei Vektoreingaben getrennt angewendet wird. Wenn man die linke Seite umschreibt, ergibt sich:
Wenn man beide Seiten der Gleichung mit (l/γ') potenziert, ergibt sich:
und wenn man den Korrekturvektor subtrahiert, erhält man:
Wir können die Verstärkungskoeffizienten als Diagonalmatrix schreiben:
Wenn man die Gleichung mit der Umkehrmatrix der Verstärkungsmatrix multipliziert, ergibt sich:
Auf der linken Seite der Gleichung 5 sind die unbekannten RGB-Werte des Anzeigegeräts D des Anwenders F. Die rechte Seite der Gleichung enthält nur bekannte Parameter. Diese Transformation wird in 5 mit K bezeichnet und beruht auf den beiden Kalibrierungsdateien H und J.
Die Transformation K (definiert in Gleichung 5) bestimmt, wie die Pixelwerte (R, G, B) eines Bildes, das auf dem Anzeigegerät A erzeugt wird, transformiert werden muss, um den verschiedenen Farbwerten der beiden Anzeigegeräte zu entsprechen. Nachdem die Transformation K auf die RGB-Werte des Bildes angewendet worden ist, gleicht das Bild, das vom Urheber C auf dem optischen Anzeigegerät A erzeugt wird, dem Bild, das vom Anwender F auf dem optischen Anzeigegerät D betrachtet wird. Somit hat der Kalibrierungsvorgang eine echte geräteunabhängige Kalibrierung erreicht.
Der Kalibrierungsvorgang muss nur einmal für ein gegebenes optisches Anzeigegerät durchgeführt werden, wobei die resultierende Kalibrierungsdatei für künftige Verwendung gespeichert wird (die Charakteristik des Anzeigegeräts ändert sich nicht erheblich).
Die Erfindung kann für jede optische Anzeigevorrichtung verwendet werden und ist nicht auf herkömmliche Kathodenstrahlröhren-(CRT-)Anzeigen beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise für Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verwendet werden.
Der Kalibrierungsvorgang kann für Bild- oder Videoanwendungen verwendet werden, die das World Wide Web betreffen. Er kann auch für Bildübertragung unter Verwendung von FTP oder Email verwendet werden, wenn eine veridikale Bilddarstellung erforderlich ist.
Der Kalibrierungsvorgang kann auf einer beliebigen Plattform (zum Beispiel Windows, UNIX oder einem Macintosh-Betriebssystem) laufen, da er unter Verwendung von JAVA oder CGI implementiert werden kann.
Der Kalibrierungsvorgang erfordert nicht, dass ein optisches Anzeigegerät eine spezifische Farbauflösung hat. Es ist normalerweise der Fall, dass 255 verschiedene Pixelwerte für jeden der drei Farbkanäle einer optischen Anzeigevorrichtung verfügbar sind. Der Kalibrierungsvorgang kann jedoch für Geräte mit einer höheren oder einer geringeren Auflösung verwendet werden.
Jede geeignete Eingabevorrichtung kann vom Anwender verwendet werden, um die Urfarben zu wählen, beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, ein Joystick, ein Berührungsbildschirm und so weiter.
Der Kalibrierungsvorgang erfordert nicht, dass der Urheber und der Anwender die gleichen Anzeigevorrichtungen verwenden. Beispielsweise kann der Urheber einen CRT-Monitor verwenden, während der Anwender das Bild auf einem LCD-Bildschirm betrachten kann. Die Transformation K ist allgemeingültig und stützt sich nicht auf ähnliche Spektralleistungsverteilungen für beide Anzeigegeräte. Da die Kalibrierungsprozedur geräteunabhängig ist, kann sie auf künftige Anzeigegeräte mit Farbkanälen mit verschiedenen Farbeigenschaften angewendet werden.
Die Ableitung der Transformation K, die die Umsetzung von Farben zwischen Anzeigevorrichtungen ermöglicht, ist als Beispiel dargestellt. Man wird anerkennen, dass andere Algorithmen verwendet werden könnten, um die Umsetzung zu ermitteln. Eine Umsetzung sollte auf den Urfarbeneinstellungen beruhen und sollte den RGB-Raum von der Vorrichtung A in den RGB-Raum der Vorrichtung D umsetzen.
Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung geht von der Annahme aus, dass die Nichtlinearität (Gammawerte in Gleichung 1) die gleiche ist in den Farbkanälen (zum Beispiel rote, grüne, blaue Leuchtstoffe), wenn sich die Gammawerte in n (normalerweise 3) Farbkanälen unterscheiden, dann müssen (n – 1) weitere Parameter geschätzt werden.
Die in der Gleichung 1 angegebene Übertragungsfunktion kann bei anderen Anzeigesystemen einen anderen Charakter haben. Die in der Gleichung 1 angegebene Übertragungsfunktion beschreibt die Lichtleistung für gegenwärtig verfügbare CRT-Anzeigevorrichtungen gut. Man wird anerkennen, dass andere Übertragungsfunktionen für andere Typen von Anzeigevorrichtungen in geeigneter Weise verwendet werden können und dass der Kalibrierungsvorgang auf die gleiche Weise funktioniert. Weitere Parameter können erforderlich sein, um die Übertragungsfunktion zu schätzen.
Obwohl das beschriebene Beispiel die drei Urfarben Rot, Grün und Blau verwendet, wird man anerkennen, dass die Erfindung unter Verwendung der Urfarben Rot, Grün und Gelb implementiert werden könnte. Man beachte, dass Urgelb und Urblau auf einer Ebene im Farbraum liegen und linear abhängig sind. Somit können alle vier Urfarben verwendet werden, um einen genaueren Schätzwert der Urgelb-Urblau-Ebene zu ermitteln.
Das e-Kalibrierungswerkzeug kann dafür angepasst werden, eine geräteunabhängige Druckerkalibrierung zu verwenden. Nur eine kleine Modifikation des Kalibrierungsprozesses ist erforderlich. Die folgenden Schritte gehören dazu:

(i) Der Urheber erzeugt das Bild und die Kalibrierungsdatei (H) für die Anzeigegerät A.
(ii) Der Anwender empfängt das Bild und führt den Urfarbenwahlprozess unter Verwendung einer gedruckten Version der Farbflächenringe (1) durch.
(iii) Die Kalibrierungsdatei wird für den Anwender F erzeugt; diese Kalibrierungsdatei beruht auf den Wahrnehmungsentscheidungen der gedruckten Stimuli und nicht auf den Stimuli, die an einem Monitor betrachtet werden. Diese Kalibrierungsdatei (J) enthält das Profil des Druckers und die gesamte relevante Information über die Farbeigenschaften des Druckers.
(iv) Die Transformation K wird wiederum aus den beiden Geräteprofilen H und J berechnet.
(v) Die Transformation K wird auf die Pixelwerte in jedem der drei Farbkanäle angewendet. Nach der Korrektur mit der Transformation K sollte die gedruckte Version des Bildes mit dem Bild identisch sein, das auf dem optischen Anzeigegerät betrachtet wird.

Claims

Farbkalibrierverfahren, wobei das Verfahren für ein Anzeigegerät (D) eines Anwenders aufweist: a. Anzeige einer Gruppe von Farbbereichen (B), wobei jeder Farbbereich eine leicht unterschiedliche Farbe aufweist; b. Empfang einer Eingabe von einem Anwender (C), wobei die Eingabe anzeigt, welcher Farbbereich nach Ansicht des Anwenders (C) eine Urfarbe ohne Farbbezugswert darstellt, mit der die Farbbereiche verglichen werden; c. Wiederholen der Schritte a und b für drei verschiedene Urfarben bei unterschiedlichen Intensitäten; und d. Verwendung der vom Anwender ausgewählten Urfarben, um eine Gruppe von Farbkalibrierungsparametern für das Anzeigegerät zu erzeugen, die Farbeigenschaften des Anwender-Anzeigegeräts (D) charakterisieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte a und b dreizehn mal oder öfter wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die drei Urfarben unter den Farbtönen rot, grün, blau und gelb ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die drei Urfarben rot, grün und blau sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die drei Urfarben rot, grün und gelb sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei vier Urfarben benutzt werden, wobei die vier Urfarben rot, grün, blau und gelb sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbkalibrierung des Anzeigegeräts die Orientierung von Urfarbenebenen in einem physiologisch definierten Farbraum des Anzeigegeräts (D) definiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbkalibrierung des Anzeigegeräts Korrekturen des Anzeigegeräts (D) definiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbkalibrierung des Anzeigegeräts die Verstärkung des Anzeigegeräts (D) definiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbkalibrierung des Anzeigegeräts einen Wert definiert, der die Nichtlinearität des Anzeigegeräts (D) anzeigt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbkalibrierung des Anzeigegeräts als Datei (J) gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die gespeicherte Farbkalibrierungsdatei (J) des Anzeigegeräts mit einem Bild verbunden ist, von dem festgestellt wird, dass es bei Betrachtung auf dem Anwender-Anzeigegerät (D) im wesentlichen eine veridikale Farbe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die gespeicherte Farbkalibrierungsdatei (J) des Anzeigegeräts zur zukünftigen Verwendung gespeichert bleibt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner aufweist: Empfang eines Bildes zusammen mit Bildfarbkalibrierungsparametern, wobei die Bildfarbkalibrierungsparameter Farbeigenschaften eines Urheber-Anzeigegeräts (A) charakterisieren, an dem festgestellt wurde, dass das Bild im wesentlichen eine veridikale Farbe aufweist; Verwendung der Bildfarbkalibrierungsparameter und der Farbkalibrierungsparameter des Anzeigegeräts zum Generieren einer Transformation (K), wobei die Transformation (K) Einstellungen anzeigt, die an dem Bild vorzunehmen sind, damit das Bild auf dem Anwender-Anzeigegerät (D) mit im wesentlichen veridikaler Farbe angezeigt wird; Anwendung der Transformation (K) auf das Bild und Anzeige des resultierenden Bildes am Anzeigegerät (D) des Anwenders.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Transformation (K) festlegt, wie Pixelwerte des Bildes zu transformieren sind, um Farbeigenschaften des Anwender-Anzeigegeräts (D) zu berücksichtigen.
Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Transformation (K) am Urheber-Anzeigegerät erzeugte Urfarbenebenen auf Urfarbenebenen abbildet, die am Anwender-Anzeigegerät (D) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 12 und Anspruch 14, wobei die Bildfarbkalibrierungsparameter eine gespeicherte Anzeigegerät-Farbkalibrierungsdatei (H) für das Anzeigegerät (A) des Urhebers aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Farbbereiche (B) ringförmig angeordnete Flächen sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anzeigegerät (A, D) ein Bildschirmgerät ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Anzeigegerät (A, D) ein Drucker ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schritte a und b für eine vierte Urfarbe wiederholt werden.
Farbkalibrierungsdatei, die durch das Verfahren gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12 erzeugt wird.
Farbkalibrierungsvorrichtung für das Anzeigegerät (D) eines Anwenders, die aufweist: a. eine Einrichtung zur Anzeige einer Gruppe von Farbbereichen (B), wobei jeder Farbbereich eine leicht unterschiedliche Farbe aufweist; b. eine Einrichtung zum Empfang einer Eingabe von einem Anwender (C), wobei die Eingabe anzeigt, welcher Farbbereich nach Ansicht des Anwenders (C) eine Urfarbe ohne Farbbezugswert darstellt, mit der die Farbbereiche verglichen werden; c. eine Einrichtung zum Wiederholen der Schritte a und b für drei verschiedene Urfarben bei unterschiedlichen Intensitäten; und d. eine Einrichtung zur Verwendung der vom Anwender ausgewählten Urfarben, um eine Gruppe von Farbkalibrierungsparametern für das Anzeigegerät zu erzeugen, die Farbeigenschaften des Anwender-Anzeigegeräts (D) charakterisieren.