DE69913632T2

DE69913632T2 - Verfahren zur Messung von Spektralantwort-Kenndaten einer Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69913632T2
Application number: DE69913632T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kuno; Hiroaki Sugiura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: KR100323503B1; EP0990881A2; US6538242B1; CN1249444A; KR20000023325A; EP0990881A3; TW463497B; DE69913632D1; CN1164128C; JP3663941B2; EP0990881B1; JP2000102042A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zum Messen der Spektralantwort einer Bildaufnahmevorrichtung wie einer digitalen Kamera, einer digitalen Standbildkamera oder dergleichen, und auf eine Technik zum Konfigurieren von Bilddaten, die geeignet für eine Verwendung sind, wenn ein von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenes Bild durch eine Bildausgabevorrichtung ausgegeben wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher waren es eine typische Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Farbcharakteristik einer Bildaufnahmevorrichtung, die beschrieben wurden in Abschnitt 3, Paragraph 18 von "International Standard IEC1146-1 Video cameras (PAL/SECAM/NTSC) Methods of Measurement – Pat 1: Non-broadcasting single Sensor cameras", veröffentlicht von International Standard by IEC (International Electrotechnical Commission), Mai 1994, als ein internationaler Standard.
20 ist ein Diagramm, das die Anwendung der vorerwähnten Bildaufnahmevorrichtung und -verfahren zeigt, illustrierend eine Struktur einer Vorrichtung zum Messen einer Farbreproduzierbarkeit und Gradationscharakteristik einer digitalen Standbildkamera, die als ein Beispiel einer Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird. 20 zeigt eine Bildaufnahmevorrichtung 1 und ein Prüfdiagramm 20, die ein Gegenstand der Bildaufnahmevorrichtung 1 ist. 20 zeigt auch eine Beleuchtungslichtquelle 21 mit einer stabilen Farbtemperatur und zum Beleuchten des Prüfdiagramms 20, sowie eine Bildausgabevorrichtung 15 zum Empfangen von von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegebenen Daten, z. B. ein Computer oder dergleichen.
21 ist ein Diagramm, das eine Struktur des Prüfdiagramms 20 zeigt, das als Bezugsfarben eine Grauskala 30 mit weiß, schwarz und grau, die sich schrittweise von weiß in schwarz ändern, und mehrere Farbdiagramme 31 wie Rot, Grün, Blau und dergleichen enthält. Beispiele der Farbdiagramme 31 haben Eigenschaften, die im Anhang A, B des vorgenannten internationalen Standards definiert sind.
Es wird angenommen, dass ein RGB-Wert jedes Farbdiagramms 31 des in 21 gezeigten Prüfdiagramms 20 bekannt ist und ein theoretischer Wert ist (wenn z. B. die Daten 8 Bits haben, hat Rot idealerweise R = 255 und G = B = 0, Grün hat G = 255 und R = B = 0, und Blau hat B = 255 und R = G = 0). Durch Berechnen von Differenzen (Farbdifferenzen) zwischen den R-, G- und B-Werten entsprechend jedem Farbdiagramm 31, die gemessen werden, wenn das Bild des Prüfdiagramms 20 von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen wird, und den theoretischen R-, G- und B-Werten kann die Farbreproduzierbarkeit der Bildaufnahmevorrichtung 1 bewertet werden. Die Gradationscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 kann auf der Grundlage von gemessenen Werten gefunden werden, die gewonnen werden, wenn die Grauskala 30, die sich schrittweise von Weiß nach Schwarz ändert, von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen wird.
Jedoch verändert sich eine Beleuchtungsstärke des von der Beleuchtungslichtquelle 21 beleuchteten Diagramms 20 in den Positionen auf dem Diagramm 20. Daher ändert sich, selbst wenn das Bild des selben Farbdiagramms 31 aufgenommen wird, ein gemessener Wert an den Positionen auf dem Diagramm 20. Aus diesem Grund bestand ein Problem dahingehend, dass eine ungleichmäßige Beleuchtung korrigiert werden sollte, um einen genauen Wert zu erhalten.
Selbst bei einer ideal gleichmäßigen Beleuchtung variieren die gemessenen Werte aufgrund einer Differenz in der Lichtmenge zwischen einem mittleren Bereich und einem Umfangsbereich, z. B. in Abhängigkeit von den Eigenschaften eines optischen Bildaufnahmesystems der Bildaufnahmevorrichtung, selbst wenn das Bild des selben Farbdiagramms 31 aufgenommen wird. Daher bestand ein erstes Problem dahingehend, dass die Eigenschaften des optischen Bildaufnahmesystems der Bildaufnahmevorrichtung bekannt sein sollten und korrigiert werden sollte, um einen genauen Wert zu erhalten.
Darüber hinaus werden, wenn das Prüfdiagramm 20 ein gedrucktes Bild ist, eine Verschlechterung mit dem Zeitablauf wie Verbleichen, Entfärbung oder dergleichen bewirkt. Daher bestand ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, eine Messung mit hoher Reproduzierbarkeit durchzuführen.
Weiterhin bestand der Nachteil, dass die Farbdifferenz zwischen den gemessenen R-, G- und B-Werten für jedes Farbdiagramm auf dem Prüfdiagramm 20 und den theoretischen R-, G- und B-Werten erhalten werden kann, aber eine spektrale Antwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung für jede Wellenlänge nicht gemessen werden kann.
Es gab ein anderes Problem dahingehend, dass nur Informationen, die aus den begrenzten Arten von von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildern erhalten wurden, eine Farbkorrektur mit hoher Genauigkeit für die Bilder anderer allgemeiner Gegenstände nicht durchführen können.
Es gab einen anderen Nachteil dahingehend, dass eine Arbeit zum getrennten Herstellen einer Korrespondenzliste oder dergleichen erforderlich ist, um von einer Farbcharakteristik-Messvorrichtung gemessene Daten mit einem von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bild zu korrelieren.
Wenn der Typ der Beleuchtungslichtquelle 21 (Spektralverteilungscharakteristik) geändert wird, werden die Daten entsprechend individuellen Farbdiagrammen, die von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen werden, ebenfalls geändert. Bisher gab es keine Mittel zum genauen reflektieren der individuellen Eigenschaften der Beleuchtungslichtquelle 21. Daher gab es den Nachteil dahingehend, dass es schwierig ist, eine Farbverwaltung der Bildaufnahmevorrichtung enthaltend die Beleuchtungslichtquelle 21 durchzuführen. Insbesondere aus dem vorbenannten Grund gab es kein Verfahren zum genauen Messen der Spektralverteilungscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung. Daher ist es unmöglich, selbst wenn die Spektralantwortcharakteristik der Lichtquelle oder dergleichen genau gemessen wird, die Farbverwaltung unter wirksamer Ausnutzung der Spektralantwortcharakteristik durchzuführen.
WO-A-98/28919 und EP-A-0957643 beziehen sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Farbcharakteristiken einer Bildaufnahmemaschine. Die Wellenlänge von von einem Lichtausgabeabschnitt ausgegebenem Licht kann in bestimmten Wellenlängenschritten geändert werden, und Bildaufnahmemessungen eines Prüfdiagramms werden bei unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine nicht lineare Gradationscharakteristik korrigiert, um eine lineare Spektralantwortcharakteristik zu erhalten.
US 5,760,829 bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Auswerten der Eigenschaften einer Abbildungsvorrichtung enthaltend eine CCD-Anordnung unter Verwendung einer Reihe von Prüfdiagrammen, die von der Abbildungsvorrichtung erfasst werden, und die sich ergebenden Ausgangssignale werden analysiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung liefert ein Verfahren zum Messen der Spektralantwortcharakteristik einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung liefert auch ein Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten wie in jedem der Ansprüche 6 und 8 definiert. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Es ist wünschenswert, eine Technik vorzusehen für das genaue Messen einer Spektralantwortcharakteristik ohne die Berücksichtigung einer ungleichmäßigen Beleuchtung, einer Verschlechterung während des Zeitablaufs, Farbdiagrammen und dergleichen auf dem Prüfdiagramm.
Es ist auch wünschenswert, eine Technik zum Messen einer Spektralantwortcharakteristik vorzusehen, ohne genau eine Spektralcharakteristik der Beleuchtung und dergleichen zu finden.
Es ist auch wünschenswert, eine Technik zum Erhalten einer Spektralantwortcharakteristik vorzusehen, die erforderlich ist zur genauen Durchführung der Farbwiedergabe eines Gegenstands.
Es ist auch wünschenswert, eine Technik vorzusehen, um immer die Farbcharakteristiken einer Bildaufnahmevorrichtung zu kennen, indem die von der Bildaufnahmevorrichtung erhaltene Spektralantwortcharakteristik zu Bilddaten addiert wird, und eine Farbkorrektur mit hoher Genauigkeit für ein allgemeines Bild durchzuführen.
Es ist auch wünschenswert, eine Technik vorzusehen, um eine genaue Spektralantwortcharakteristik zu erhalten, die nicht von einer Gradationscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung abhängt.
Es ist auch wünschenswert, eine Technik vorzusehen, um Bilddaten zu erhalten, die in der Lage sind, eine Farbwiedergabe eines Gegenstands in einer Bildausgabevorrichtung genau anzuzeigen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden augenscheinlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine Vorrichtung zum Messen einer Spektralantwort gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Ausgangscharakteristik einer Bildaufnahmevorrichtung zur Ausgabe nur eines Einkanalsignals zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ausgangscharakteristik einer Bildaufnahmevorrichtung zur Ausgabe eines Dreikanalsignals zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Anordnung mehrerer Pixel eines Festkörper-Bildsensors zeigt;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Struktur des Festkörper-Bildsensors zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Gammakorrektur illustriert;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines aufgenommenen Bildes eines Ausgabeanschlusses eines Spektroskops zeigt;
8 ist ein Bild, das die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit des Ausgabeanschlusses des Spektroskops zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine nicht lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung zeigt;
10 ist ein Diagramm, das ein vergrößertes Detail von 9 zeigt;
11 ist ein Diagramm, das eine Ausgangscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung zeigt;
12 ist ein Diagramm, das die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung illustriert;
13 ist ein Diagramm, das eine Spektralverteilung von von dem Spektroskop ausgegebenem Licht zeigt;
14 ist ein Diagramm, das eine Vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
15 ist eine perspektivische Ansicht eines dunklen Kastens;
16 ist ein Diagramm, das eine Struktur einer Vorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Datenformat gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
18 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Bildaufnahmevorrichtung und einer Bildausgabevorrichtung zeigt;
19A und 19B sind Diagramme, die Beispiele für ein Datenformat gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigen;
20 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Messen einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt; und
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein für das Verfahren zum Messen der Bildaufnahmevorrichtung nach dem Stand der Technik zu verwendendes Prüfdiagramm zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszahlen wie diejenigen beim Stand der Technik dieselben oder entsprechende Teile im Stand der Technik.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Diagramm, das den Umriss einer Messvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Messen der Spektralantwortcharakteristik nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 zeigt eine Bildaufnahmevorrichtung 1, die ein zu messender Gegenstand ist, ein Spektroskop 2, eine Lichtquelle 3 zum Emittieren von Licht zu dem zu trennenden Spektroskop 2, eine Signalverarbeitungsschaltung 4 zum Durchführen einer Signalverarbeitung in der Bildaufnahmevorrichtung 1, einen Festkörper-Bildsensor 5, einen Ausgabeanschluss 6 zum Emittieren des abgetrennten Lichts von dem Spektroskop 2, eine erste Operationsvorrichtung 7 zum Durchführen einer ersten Operation bei einem Bildsignal (oder Daten) das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegeben ist, und zweite Operationsmittel 8 zum Durchführen einer zweiten Operation bei dem von den ersten Operationsmitteln 7 erhaltenen Ergebnis.
Unter Bezugnahme auf die Messvorrichtung mit der vorgenannten Struktur wird das Messverfahren nachfolgend beschrieben.
Das Spektroskop 2 enthält ein Prisma und ein Gitte (Beugungsgitter) und trennt von der Lichtquelle 3 auftreffendes Licht spektral in Licht mit einer einzelnen Wellenlänge. Die Lichtquelle 3 besteht im All-gemeinen aus einer Lampe wie einer Halogenlampe und einer Linse zum Sammeln von von der Lampe emittiertem Licht. Das Licht mit einer einzelnen Wellenlänge, welches abgetrennt ist, wird von dem Ausgabeanschluss 6 emittiert.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 nimmt ein Bild aus Einzellicht auf, das von dem Spektroskop 2 emittiert wurde. Das Licht, dessen Bild aufgenommen wurde, wird durch den Festkörper-Bildsensor 5 photoelektrisch umgewandelt und einer Signalverarbeitung, die für eine Kamerasignalverarbeitung erforderlich ist, in der Signalverarbeitungsschaltung 4 unterzogen, z. B. Gammakorrektur und Verstärkungssteuerung, und wird dann als ein Bildsignal von dem Ausgabeanschluss Sc ausgegeben.
Durch Verändern der Wellenlänge des von dem Spektroskop 2 ausgegebenen Lichts wird das Ausgangssignal der Bildaufnahmevorrichtung 1 für jede Wellenlänge erhalten. Folglich ist es möglich, eine Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 zu erhalten. Wenn z. B. ein Einkanal-Ausgangssignal wie ein monochromatisches Bild von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten wird, kann eine Ausgangscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 entsprechend einer Wellenlänge wie in 2 gezeigt erhalten werden.
Darüber hinaus werden in dem Fall, in welchem Farbsignale, z. B. Dreikanalsignale wie R-, G- und B-Signale von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten werden, die ausgegebenen Dreikanalsignale entsprechend jeder von variierenden Wellenlängen des von dem Spektroskop 2 ausgegebenen Lichts so erhalten, dass die Ausgangscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 entsprechend jeder der Wellenlängen wie in 3 gezeigt erhalten werden kann.
In der obigen Beschreibung ist es mit einer derartigen Struktur, die bewirkt, dass ein spektraler Wellenlängenbereich des Ausgabeanschlusses 6 des Spektroskops sichtbares Licht ist, möglich, die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung angepasst an menschliche Seheigenschaften zu erhalten. Z. B. ist es mit einer derartigen Struktur, bei der die Wellenlänge im Bereich von 380 nm bis 780 nm liegt, möglich, eine Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 zu erhalten, die einem Klasse-1-Spektrophometer nach dem Japanischen Industriestandard JIS Z 8722 angepasst ist.
Das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhaltene Signal enthält eine nicht lineare Charakteristik in der Bildaufnahmevorrichtung 1. Z. B. ist der Festkörper-Bildsensor 5 aus mehreren Pixeln gebildet, wie in 4 gezeigt ist. Beispiele des Festkörper-Bildsensors 5 enthalten ein CCD-, ein MOS-Element und dergleichen. Es wird angenommen, dass ein Element die in 5 gezeigte Struktur hat. 5 zeigt eine Fotodiode 10 zum Durchführen einer photoelektrischen Umwandlung, einen Kondensator 11 zum Speichern elektrischer Ladungen als ein Signal, einen FET 12 zum Lesen der gespeicherten elektrischen Ladungen, und einen Verstärker 13 zum verstärken des gelesenen Signals. Bei der vorbeschriebenen Struktur hat, wenn die Fotodiode 10, der Verstärker 13 oder dergleichen keine lineare Charakteristik für das Eingangslicht ha ben, ein von dem Pixel ausgegebenes Signal eine nicht lineare Charakteristik.
Weiterhin hat auch in dem Fall, in welchem die in 6 gezeigte Gammakorrektur oder dergleichen bei der Signalverarbeitung durch die Bildaufnahmevorrichtung 1 durchzuführen ist, das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegebene Signal eine nicht lineare Charakteristik.
Eine Beziehung zwischen dem Eingangslicht und den Ausgangssignalen der Bildaufnahmevorrichtung 1 für jede Wellenlänge des Eingangslichts, die in den 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Ergebnis, das die nicht lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 reflektiert. Wenn das Ergebnis als die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 wie sie ist angesehen wird, reflektiert die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 und wird sehr unzweckmäßig behandelt.
Z. B. wird in dem Fall, in welchem die Spektralantwortcharakteristik für die Farbverwaltung wie die Umwandlung eines Farbraums oder dergleichen zu verwenden ist, das Additionsgesetz in der Colorimetrie im Prinzip angenommen. Daher wäre es äußerst vorteilhaft, wenn die Spektralantwortcharakteristik eine lineare Charakteristik ist.
Die ersten Operationsmittel 7 führen eine Operation an einem Ausgangssignal für jedes Pixel des Bildsensors 5 in einer solchen Weise durch, dass die Eingangs/Ausgangs-Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 eine lineare Charakteristik ist oder als die lineare Charakteristik für die nicht lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 angesehen werden kann (in diesem Fall stellt eine Eingabe eine in die Bildaufnahmevorrichtung 1 einzugebende Lichtmenge dar, und eine Ausgabe stellt einen Signalpegel oder einen Datenpegel dar).
7 zeigt ein Bild des von dem Spektroskop 2 emittierten Lichts, das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen wird. In 7 stellt ein Gitter Pixel des Festkörper-Bildsensors 5 dar. Nur ein Bereich entsprechend dem emittierten Licht des Spektroskops 2 ist als ein Signal für die Spektralcharakteristikmessung zu verwenden und ist besonders gezeigt durch einen schraffierten Bereich in 7. Jedoch hat das emittierte Licht des Spektroskops 2 an dem Ausgabeanschluss keine gleichförmige Intensitätsverteilung, wie in 8 gezeigt ist.
Weiterhin ist selbst in dem Fall, in welchem eine Streuplatte an dem Ausgabeanschluss 6 vorgesehen ist, die Intensitätsverteilung nicht vollständig gleichförmig. Wenn eine Streuplatte mit einem sehr hohen Streuungsgrad wie eine perfekte Streuungsplatte verwendet wird, wird das emittierte Licht vollständig gestreut, so dass eine sehr geringe Lichtmenge auf die Bildaufnahmevorrichtung 1 fällt. Folglich ist es erforderlich, den Ausgabeanschluss 6 zu vergrößern oder die Menge des auftreffenden Lichts von der Lichtquelle 3 extrem zu erhöhen. Somit ist die Streuplatte zu unrealistisch, um eine Messung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Es wird z. B. angenommen, dass eine nicht lineare Charakteristik fc der Bildaufnahmevorrichtung 1 eine in 9 gezeigte Charakteristik ist. Wenn drei Farbkomponenten von Ausgangssignalen wie R, G und B von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten werden, werden drei Gradationscharakteristiken wie fR, fG und fB von der Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 wie in 9 gezeigt erhalten. 10 ist ein Diagramm, das einen vergrößerten Teil von einer der drei Charakteristiken zeigt.
In 7 wird angenommen, dass ein von der Bildaufnahmevorrichtung 1 an einer Position (i, j) ausgegebenes Signal durch D'(i, j) dargestellt ist und ein von der Bildaufnahmevorrichtung 1 an einer Position (i + 2, j + 2) ausgegebenes Signal ist dargestellt durch D'(i + 2, j + 2). In diesem Fall sind Werte D(i, j) und D(i + 2, j + 2), die durch die ersten Operationsmittel 7 erhalten werden, in 10 gezeigt.
Die zweiten Operationsmittel 8 berechnen einen Mittelwert von Ergebnissen der Operationen für Pixel, die durch die ersten Operationsmittel 7 erhalten wurden. Durch erhalten eines Signals (oder Daten) für jede Wellenlänge von den zweiten Operationsmitteln 8 kann die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1, die eine lineare Charakteristik ist, erworben werden.
Die vorbeschriebene Verarbeitung wird aus dem folgenden Grund für jeden Pixel des Festkörper-Bildsensors 5 durch die ersten Operationsmittel 7 durchgeführt. In Bezug auf Pixel an den Positionen (i, j) und (i + 2, j + 2) beispielsweise ist der Mittelwert der von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhaltenen Signale gleich (D'(i, j) + D'(i + 2, j + 2))/2. Der Mittelwert ist ein Wert an einem in 10 gezeigten Punkt A. Jedoch wird ein Fehler ΔDc zwischen dem Wert an dem Punkt A und Dc(λ) an einem Punkt B, der von D(i, j) und D(i + 2, j + 2) erzeugt, der tatsächlich eine lineare Charakteristik darstellt.
Demgemäß wird eine Operation zum Löschen der nicht linearen Charakteristik für ein Signal jedes Pixels des Festkörper-Bildsensors 5, das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegeben wird, durchgeführt. Der Wert Dc wird aus einem Mittelwert der für die Pixel erhaltenen Signale berechnet. Somit kann eine Spektralantwortcharakteristik mit weniger Fehlern abgeleitet werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird jedes Signal für jede Wellenlänge, die die lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 zeigt, durch Dc(λ) dargestellt. Das Symbol "c" bezeichnet die Farbkomponente eines von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhaltenen Signals und stellt nur einen Kanal (d. h. eine Farbkomponente) für das von einer monochromatischen Bildaufnahmevorrichtung erhaltene Signal dar, und c = R, G und B für die von einer Farbbildaufnahmevorrichtung für die Ausgabe von R-, G- und B-Signalen erhaltenen Signale. Wenn eine nicht lineare Charakteristik aufgrund des Verstärkers 13 oder dergleichen in dem vorstehend beschriebenen Festkörper-Bildsensor 5 als fsc angezeigt ist und eine nicht lineare Charakteristik aufgrund einer Gammacharakteristik bei einer Signalverarbeitung als frc angezeigt ist, kann ein Signal Dc'(λ), das von dem Ausgabeanschluss der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten wird, durch die folgende Gleichung dargestellt werden: Dc' (λ) = frc (fsc (Dc (λ) ) = fc(Dc(λ)) (1) worin fc = frc (fsc) gesetzt ist und c die Farbkomponente eines Ausgangsignals bezeichnet. Das Ausgangssignal hat nur einen Kanal in einer monochromatischen Bildaufnahmevorrichtung, und fc ist fR, fG und fB in einer RGB-Farbbildaufnahmevorrichtung. Während die nicht lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung beschrieben wurde, indem fsc und frc in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Beispiele genommen werden, werden alle Charakteristiken von anderen Bildaufnahmevorrichtungen, die eine Nichtlinearität bewirken, als eine Funktion von fc gesetzt, wodurch die selben Wirkungen erhalten werden.
Demgemäß kann eine Spektralantwortcharakteristik, die eine lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 ist, durch die folgende Gleichung berechnet werden auf der Grundlage des von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhaltenen Ausgangssignals D'c(λ), mittels der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Messung. Dc (λ) = fc–1 (Dc' (λ)) (2)
Wenn ein von der Bildaufnahmevorrichtung 1 an einer Position (i, j) ausgegebenes Signal durch D'(i, j) dargestellt ist und ein von der Bildaufnahmevorrichtung 1 an einer Position (i + 2, j + 2) ausgegebenes Signal in 7 durch D'(i + 2, j + 2) dargestellt ist, werden Werte D(i, j) und D(i + 2, j + 2) durch eine inverse Funktion von fc erhalten, wie in 9 gezeigt ist. Durch die Gleichung (2) zum Berechnen der Spektralantwortcharakteristik wird ein Wert für jede Wellenlänge, die von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten ist, abgeleitet als ein Wert entsprechend dem schraffierten Bereich in 7. Daher erzeugt die Ersetzung mit einer Pixeleinheit des Festkörper-Bildsensors 5 die folgende Gleichung. Dc (λ) = fc–1(ΣDc' ij(λ)/n) (3)ij: eine Position eines Pixels des Festkörper-Bildsensors 5
n: die Anzahl der für die Berechnung verwendeten Pixel
Gemäß der Gleichung (3), die nur Pixel an den Positionen (i, j) und (i + 2, j + 2) berücksichtigt, ist (ΣDc'ij(λ)/n) in der Gleichung (3) gleich (D'(i, j) + D'(i + 2, j + 2))/2 und Dc(λ) ist gleich fc^–1((D'(i, j) + D'(i + 2, j + 2))/2), wie in 10 gezeigt ist. Jedoch wird ein Fehler ΔDc erzeugt zwischen Dc(λ), das in 10 gezeigt ist, und Dc(λ), das von D(i, j) und D(i + 2, j + 2) erhalten ist, was tatsächlich eine lineare Charakteristik hat.
Demgemäß wird mit Bezug auf die Spektralcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 ein Signal für jedes Pixel des Festkörper-Bildsensors 5, das von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegeben wird, der inversen Funktion von fc unterzogen, die für die nicht lineare Charakteristik anzeigend ist. Dc wird aus einem Mittelwert der für die Pixel erhaltenen Signale errechnet. Folglich kann eine Spektralantwortcharakteristik mit weniger Fehlern abgeleitet werden. Demgemäß kann die Spektralantwortcharakteristik durch die folgende Gleichung berechnet werden. Dc(λ) = ΣDcij(λ)/n Σfc–1 (Dc' ij (λ)) /n (4)Dcij: ein Wert, der durch Unterziehen von Dc'ij(λ) für jedes Pixel einer inversen Funktion einer nicht linearen Charakteristik erhalten ist
ij: eine Position eines Pixels auf dem Festkörper-Bildsensor 5
n: die Anzahl der für die Berechnung verwendeten Pixel
Während das Signal für jedes Pixel des Festkörper-Bildsensors 5 zuerst beschrieben wurde, um die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erhalten, kann die Spektralantwortcharakteristik in ähnlicher Weise erhalten werden, indem eine Berechnung mittels der Gleichung (4) durchgeführt wird auf der Grundlage jedes Pixels des in der Bildaufnahmevorrichtung 1 mit dem Festkörper-Bildsensor 5 erhaltenen Bildes, in welchem mehrere Farbfilter aufeinander folgend entlang der Oberfläche hiervon oder dergleichen angeordnet sind. In dem Festkörper-Bildsensor 5 mit beispielsweise der Bayer-Anordnung sind die Farbfilter aufeinander folgend, wie R, G, R, G ... in einer Linie auf der Oberfläche hiervon und G, B, G, B ... in der nächsten Linie angeordnet. Andererseits kann in dem Fall, in welchem ein von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegebenes Bild R-, G- und B-Signale für jedes Pixel nimmt, die Spektralantwortcharakteristik des R-Signals berechnet werden auf der Grundlage eines Mittelwertes, der erhalten wird, indem das R-Signal für jedes Pixel des Bildes der inversen Funktion der nicht linearen Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 unterzogen wird, und dies ebenfalls für das G- und das B-Signal.
Somit wird der Mittelwert der durch die inverse Funktion der nicht linearen Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 für jeden Pixel erhaltenen Werte für jede Wellenlänge erhalten. Folglich ist es mög lich, selbst wenn eine in 11 gezeigte Ausgabecharakteristik von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten ist, eine Spektralantwort zu erhalten, bei der die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 eine lineare Charakteristik wie in 12 gezeigt ist.
Weiterhin kann in dem Fall, in welchem Licht L(λ), das von dem Spektroskop 2 emittiert wird, in einem zu messenden Wellenlängenbereich nicht flach ist, wie in 13 gezeigt ist, die durch die Gleichung (4) angezeigte Spektralantwortcharakteristik durch Gleichung (5) berechnet werden. Dc(λ) = Σfc–1 (Dc'ij(λ))/nL(λ)Dcij: ein Wert, der erhalten wurde, indem Dc'ij(λ) für jedes Pixel einer inversen Funktion einer nicht linearen Charakteristik unterzogen wurde
ij: eine Position eines Pixels auf dem Festkörper-Bildsensor 5
n: die Anzahl der für die Berechnung verwendeten Pixel
L(λ): eine Spektralcharakteristik von von dem Spektroskop emittierten Licht.
Drittes Ausführungsbeispiel
In dem Fall, in welchem eine Spektralantwort einer Bildaufnahmevorrichtung eine negative Empfindlichkeit hat, kann die negative Spektralantwort gemessen werden durch Hinzufügen von Beleuchtungslicht von einer anderen Lichtquelle zu einem Festkörper-Bildsensor 5 in 1 getrennt von dem von einem Spektroskop 2 zu dem Festkörper-Bildsensor 5 emittierten Licht, und durch Subtrahieren eines Signalteils, der sich aus dem Beleuchtungslicht der anderen Lichtquelle ergibt, von dem durch die Messung erhaltenen Ergebnis jeweils bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel. Es wird angenommen, dass das von dem Spektroskop 2 emittierte Licht auf 0 gesetzt ist, und dann wird ein Ausgangssignal 1 der Bildaufnahmevorrichtung 1, das erhalten ist durch Beleuchten des Festkörper-Bildsensors 5 nur unter Verwendung der anderen Lichtquelle, durch Dc0 dargestellt, worin c die Kanäle (Farbkomponenten) des Ausgangssignals der Bildaufnahmevorrichtung 1 darstellt. Z. B. werden, wenn RGB-Signale ausgegeben werden, DR0, DG0 und DB0 erhalten.
Wenn eine nicht lineare Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 als fc angezeigt wird (c stellt die Ausgangskanäle der Bildaufnahmevorrichtung 1 dar), werden Daten mit einer linearen Charakteristik, die durch Korrigieren der nicht linearen Charakteristik erhalten wurde, angezeigt als f^–1 (Dc0). Demgemäß führen die in 1 gezeigten ersten Operationsmittel 7 eine Operation in einer solchen Weise durch, dass ein Ausgangssignal für jedes Pixel eine lineare Charakteristik hat und ein sich aus der Beleuchtung von einer anderen Lichtquelle ergebendes Signal wird für jedes Pixel subtrahiert. Die durch die ersten Operationsmittel 7 durchzuführende Operation wird durch Gleichung (6) ausgedrückt: Dcij (λ) = fc–1(Dc'ij(λ)) – fc–1(Dc'ij0) (6)worin i und j eine Pixelposition auf dem Festkörper-Bildsensor 5 darstellen.
Als nächstes wird ein Mittelwert der Ausgangssignale der ersten Operationsmittel durch die zweiten Operationsmittel berechnet, wie durch die folgende Glei chung (7) ausgedrückt ist. Dc(λ) = Σ[fc–1(Dc'ij(λ)) – fc–1(Dc'ij0)]/n (7)
Durch die vorbeschriebenen Operationen kann die negative Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 gemessen werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
14 zeigt eine andere Messvorrichtung. Bei dieser Konfiguration befindet sich ein Prüfdiagramm 20 für die Messung auf einem dunkeln Kasten 40. Weiterhin werden eine Hauptlichtquelle 21 zum Beleuchten des Prüfdiagramms 20, ein Farbtemperatur-Umwandlungsfilter 22 zum Einstellen einer Farbtemperatur der Hauptlichtquelle 21 und eine Hilfslichtquelle 23 verwendet. Ein Beispiel für das Prüfdiagramm 20 ist in 15 gezeigt. Ein Beschichtungsmaterial mit einem niedrigen Reflektionsvermögen wird auf die Innenseite des dunklen Kastens 40 aufgebracht, auf welchem sich das Prüfdiagramm 20 befindet, so dass auf die Innenseite des dunklen Kastens 40 auftreffendes Licht darin absorbiert wird. Darüber hinaus hat ein mittlerer Teil A des Prüfdiagramms 20 ein Loch. Grauskalendiagramme sind über und unter dem mittleren Teil A angeordnet. Wenn das Diagramm 20 ein Loch in einem mittleren Teil hiervon hat, können andere Bereiche voll-ständig grau sein.
Zuerst wird Licht mit einer kurzen Welle von einem Spektroskop 2 emittiert, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Das von dem Spektroskop 2 ausgegebene Licht wird durch einen optischen Übertrager 41 wie eine optische Faser übertragen und wird von der Spitze des optischen Übertragers 41 durch das Loch A des Prüfdiagramms 20 auf die Bildaufnahmevorrichtung 1 emittiert. Ein Emittierungsende (d. h. die Spitze) des optischen Übertragers 41 ist an einer Position vorgesehen, an der es dem Licht von der Hauptlichtquelle 21, die die gesamte Fläche des Prüfdiagramms 20 beleuchtet, nicht ausgesetzt ist. Die Bildaufnahmevorrichtung 1 nimmt ein Bild des von der Hauptlichtquelle 21 beleuchteten Prüfdiagramms 20 sowie gleichzeitig das des Auslassendes des optischen Übertragers 41 auf. Einzellicht wird von dem Spektroskop 2 in dem Bereich von 380 nm bis 780 nm in einem Intervall von beispielsweise 5 nm emittiert. Nur Daten entsprechend der Position des Auslassendes des optischen Übertragers 41 werden von dem von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommenen Bild für jedes Licht mit einem Intervall von 5 nm abgetastet.
Die ersten Operationsmittel 7 führen die jeweils in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Operation für jeden Pixel einer Bildaufnahmevorrichtung bei Daten an der Position des optischen Leistungsendes durch, das abgetastet wurde. Eine Gradationscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1, die für die Operation durch die Operationsmittel 7 zu verwenden ist, kann durch eine in 14 gezeigte Messvorrichtung gemessen werden. Um die Gradationscharakteristik zu erhalten, werden graue Chips mit der selben Form wie der Form des Lochbereichs des Prüfdiagramms 20 und unterschiedlichem Reflektionsvermögen aufeinander folgend in den Lochbereich eingesetzt, und die Bilder des Prüfdiagramms 20 enthaltend die Grauchips mit unterschiedlichem Reflektionsvermögen werden von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen. Die Gradationscharakteristik kann anhand des Ausgangssignals oder der Daten von der Bildaufnahmevorrichtung 1 entsprechend einer Position der Grauchips berechnet werden. In diesem Fall wird das Bild der Grauchips immer in dem mittleren Teil des Prüfdiagramms 20 aufgenommen. Daher kann eine Verschlechterung der Umfangslichtmenge einer Linse der Bildaufnahmevorrichtung 1 vermieden werden und das Beleuchtungslicht kann durch die Hauptlichtquelle 21 eingestellt werden. Folglich kann eine Ungleichförmigkeit zwischen den Daten für verschiedene Pixel beseitigt werden.
Das Grauchip hat i Stufen des Reflektionsvermögens, z. B. 16 Stufen des Reflektionsvermögens. Ein Grauchip mit einem Reflektionsvermögen von 0% kann realisiert werden durch Anhalten der Emission von dem Spektroskop 2 und Aufnehmen eines Bildes in dem Lochbereich A. Darüber hinaus wird, wenn die Gradationscharakteristik zu messen ist, das Grauchip in den Lochbereich A eingesetzt. Daher kann das Bild des Auslassendes des optischen Übertragers 41 nicht von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen werden. Eine Beziehung zwischen einem Helligkeitswert auf einer Fläche des Grauchips, das Erhalten wird, wenn das Bild jedes Grauchips aufzunehmen ist, und einem Ausgangswert Dc(i) der Bildaufnahmevorrichtung 1, der zu dieser Zeit erhalten wird, stellt die Gradationscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 dar. Die Gradationscharakteristik kann berechnet werden durch Aufzeichnen von Daten entsprechend den 16 Stufen von Grauchips. Die Gradationscharakteristik wird gewöhnlich eine nicht lineare Charakteristik, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel durch fc dargestellt ist.
Die ersten Operationsmittel 7 führen eine Operation zum Ändern der nicht linearen Charakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 in eine lineare Charakteristik durch. Bei dieser Operation ist es ausrei chend, dass eine inverse Funktion fc^–1 von fc, die die Gradationscharakteristik ist, auf die Daten für jeden Pixel des Festkörper-Bildsensors 5 einwirkt. Die inverse Funktion fc^–1 ist eine inverse Funktion der durch Aufzeichnen der früher durch Aufnahme der Bilder der 16 Schritte von Farbchips erhaltenen Daten mit geraden Liniensegmenten abgeleiteten Funktionen.
Die zweiten Operationsmittel 8 berechnen einen Mittelwert der Ergebnisse der Operationen bei den Signalwerten für die Pixel, die durch die ersten Operationsmittel 7 durchgeführt wurden. Hierdurch kann die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten werden.
Weiterhin dient die Hilfslichtquelle 23 zum Beleuchten nur des Auslassendes des optischen Übertragers 41 durch das Loch A des Prüfdiagramms 21 und zum Erhalten der in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen negativen Spektralantwortcharakteristik. Um die negative Spektralantwortcharakteristik zu messen, wird zuerst monochromatisches Licht nicht von dem Spektroskop 2 emittiert, sondern nur das Licht von der Hilfslichtquelle 23 dient zur Beleuchtung. Bei dieser Konfiguration entsprechen die Ausgangsdaten der Bildaufnahmevorrichtung 1 Dc'ij0 in der in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Gleichung (6), und sie werden in einen Wert auf der linearen Charakteristik durch die inverse Funktion fc^–1 in derselben Weise geändert.
Fünftes Ausführungsbeispiel
16 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration zeigt, bei der Daten eines von einer Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommenen Bildes zu einer Bildausgabe vorrichtung 15 ausgegeben werden. Die Daten des von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommenen Bildes werden als eine Bilddatei für jedes Bild zu der Bildausgabevorrichtung 15 übertragen. Die Übertragung wird durch serielle/parallele Kommunikation mittels eines Kabels 16 für die direkte Verbindung der Bildaufnahmevorrichtung 1 mit der Bildausgabevorrichtung 15 durchgeführt, oder sie wird durch eine Infrarotkommunikationsvorrichtung 17, ein Speichermedium 18 und dergleichen durchgeführt.
Beim Stand der Technik haben von der Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegebene und zu der Bildausgabevorrichtung 15 übertragene Bilddaten nur die Daten des von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildes enthalten. Oder die Bilddaten wurden gebildet durch Hinzufügen einfacher Aufzeichnungsdaten wie Fotografierdaten zu den Bilddaten.
In dem Fall, in welchem die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 unterschiedlich gegenüber der Spektralcharakteristik der Bildausgabevorrichtung 15 ist, wie in 16 gezeigt ist, wird die Farbwiedergabe der von der Bildaufnahmevorrichtung 1 mit unterschiedlichen Spektralantwortcharakteristiken aufgenommenen Bilder verändert, selbst wenn die selbe Bildausgabevorrichtung 15 verwendet wird. Weiterhin wird die Farbwiedergabe durch die unterschiedlichen Bildausgabevorrichtungen 15 verändert, selbst wenn die selbe Bildaufnahmevorrichtung 1 verwendet wird. Daher wurden diese Farbreproduzierbarkeiten in Abhängigkeit von der Intuition eines Entwerfers entworfen.
Für diese Probleme ist eine ideale Spektralcharakteristik für die Bildausgabevorrichtung 15 definiert auf der Grundlage eines Standards wie NTSC. Selbstverständlich sollte der Entwurf in einer solchen Weise durchgeführt werden, dass die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 mit der Spektralcharakteristik übereinstimmt. Jedoch haben alle Bildaufnahmevorrichtungen 1 nicht die Spektralantwortcharakteristik aufgrund verschiedener Probleme der Bildaufnahmevorrichtung 1. Weiterhin ist die Bildausgabevorrichtung 15 nicht nur auf den NTSC-Typ beschränkt, sondern es gibt verschiedene Bildausgabevorrichtungen 15. Daher kann die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 nicht auf eine bestimmte Charakteristik beschränkt werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Bilddaten gebildet durch Hinzufügen der Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abgeleitet wurde, zu den Bilddaten nach dem Stand der Technik. Folglich ist die Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 informiert zur Behandlung der von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhaltenen Bilddaten. Daher kann die Spektralantwort verwendet werden als wichtige Daten, wenn eine Farbanpassung durchgeführt wird, um die Farbreproduzierbarkeiten identisch in der Anzeige auf der Bildausgabevorrichtung 15 oder dergleichen zu machen.
17 zeigt ein Beispiel für ein Datenformat. Die Daten sind gebildet in der Form, in der die gemäß Anspruch 1 gemessene Spektralantwortcharakteristik als ein Vorsatz- oder Nachsatzbereich zu einer herkömmlichen Datenstruktur, die nur Bilddaten hat, hinzugefügt ist. Durch Speichern oder übertragen der Daten als Einbilddaten werden die Spektralcharakteristikdaten der Bildaufnahmevorrichtung 1 zu der Bildausgabe vorrichtung 15 übertragen. Die Bildausgabevorrichtung 15 kann verwendet werden für die Farbumwandlung der Bilddaten oder dergleichen durch Verwendung der Spektralantwortcharakteristik, die den Bilddaten angefügt ist, oder sie kann eine Farbreproduzierbarkeit kompensieren. Z. B. wird es in dem Fall, in welchem Übertragungsmittel für ein Internet oder dergleichen verwendet werden, wie in 18 gezeigt ist, empfohlen, dass Bilddaten, die durch R-, G- und B-Komponenten und dergleichen erhalten wurden, in einen Standardfarbraum für die Farbverwaltung in jedem Typ der Vorrichtung umgewandelt werden sollten. Der Standardfarbraum kann jeder von sRGB, CIELab, CIELuv, XYZ und dergleichen sein, die durch IEC61966-2-1 definiert sind. Wenn die Spektralcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 bekannt ist, ist es in diesem Fall leicht, die Umwandlung in einen zweckmäßigen Farbraum durchzuführen.
Während ein Personalcomputer oder ein Monitor bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in 16 als die Bildausgabevorrichtung 15 gezeigt wurde, können dieselben Wirkungen durch die Bildausgabevorrichtung 15 wie einen Drucker, einen Projektor oder dergleichen erhalten werden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Bei der in 16 gezeigten Konfiguration wird das Folgende angenommen. Die Bildaufnahmevorrichtung 1 hat eine Bildaufnahmecharakteristik, die an einen Farbraum der Bildausgabevorrichtung 15 angepasst ist. Beispielsweise hat die Bildaufnahmevorrichtung 1 eine NTCS-Bildaufnahmecharakteristik, wenn die Bildausgabevorrichtung 15 ein NTSC-Monitor ist, und die Bildaufnahmevorrichtung 1 hat eine Bildaufnahmecharakte ristik, die an einen sRGB-Raum anpassbar ist, wenn die Bildausgabevorrichtung 15 auf dem sRGB-Raum beruht. In dem Fall, in welchem eine Farbdiagramm mit einer bekannten Spektralverteilungscharakteristik ρ(λ) vorher auf einem Prüfdiagramm 20 vorgesehen ist und eine Beleuchtungslichtquelle 21 eine weiße Standardfarbe hat, die durch den Farbraum definiert wird, werden Signale des Farbdiagramms, die von der Bildaufnahmevorrichtung 1 erhalten werden, durch Rs, Gs und Bs dargestellt.
Durch die Bildaufnahmevorrichtung 1 mit Spektralansprechempfindlichkeiten R(λ), G(λ) und B(λ), die von dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten wurden, werden die Signale Rc, Gc und Bc des bei Beleuchtung erhaltenen Farbdiagramms mit einer Spektralverteilungscharakteristik L(λ) durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt. Rc = ʃρ(λ) × R(λ) × L(λ)dλ (6) Gc = ʃρ(λ) × G(λ) × L(λ)dλ (7) Bc = ʃρ(λ) × B(λ) × L(λ)dλ (8)
Für alle Farbdiagramme in dem Gegenstand ist es bevorzugt, dass die folgenden Gleichungen gebildet werden. Wenn die Gleichungen nicht gebildet werden, werden Farbreproduzierbarkeitsfehler erzeugt. Rs = Rc (9) Gs = Gc (10) Bs = Bc (11)
Um Fehler zu eliminieren, ist es bevorzugt, dass ein 3 × 3-Matrixkoeffizient durch die folgende Gleichung bestimmt wird.
Diese Koeffizienten können durch typische Farbdiagramme entsprechend beispielsweise zumindest drei Kanälen erhalten werden. Diese neun Matrixkoeffizienten von a11 bis a33 werden den durch die Bildaufnahmevorrichtung erhaltenen Bilddaten hinzugefügt. Die 19A und 19B zeigen Beispiele eines Datenformats einer Bilddatei. Ein Beispiel 1 (9A) zeigt Daten, die durch Hinzufügen der Matrixkoeffizienten zu dem Vorsatz der Bilddaten erhalten sind. Ein Beispiel 2 (9B) zeigt Daten, die durch Hinzufügen einer Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung 1 und der Matrixkoeffizienten zu dem Vorsatz der Bilddaten erhalten sind. Durch Hinzufügen der neun Matrixkoeffizienten von a11 bis a33 zu der Bilddatei ist es z. B. möglich, die Farbwiedergabefehler mit einem Personalcomputer oder dergleichen zu kompensieren.
19 zeigt ein Beispiel des Datenformats. Es ist ersichtlich, dass dieselben Wirkungen erhalten werden können, wenn die Matrixkoeffizienten zu einem Teil der Bilddaten hinzugefügt werden.
Während die Bildaufnahmevorrichtung mit einem Kanal oder drei Kanälen für R, G und B vorstehend beschrieben wurde, ist das Messverfahren nach der vorliegen den Erfindung wirksam bei jedem Typ von Bildaufnahmevorrichtungen mit N Kanälen (N ist eine natürliche Zahl).
Auf der Grundlage einer Spektralverteilungscharakteristik für jeden Typ von wahlweiser Lichtquelle einer Spektralreflektionscharakteristik jedes Typs von wahlweisen Gegenständen und einer Spektralantwortcharakteristik für jeden Typ von zu messenden Bildaufnahmevorrichtungen, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, kann ein Ausgangssignal der Bildaufnahmevorrichtung berechnet werden und Bildaufnahmesignale, die auf verschiedene Farben der Bildaufnahmevorrichtung bezogen sind, können mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Wenn z. B. N vollständig erhöht ist, ist es auch möglich, mit hoher Genauigkeit die Spektralreflektionscharakteristik des wahlweisen Gegenstands auf der Grundlage der Spektralverteilungscharakteristik der Lichtquelle, die Spektralantwortcharakteristik der zu messenden Bildaufnahmevorrichtung, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, und ein Signal, das durch Aufnahme des Bildes von irgendeinem der Gegenstände erhalten ist, zu schätzen.
Während die Erfindung im Einzelnen beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Es ist darauf hinzuweisen, dass zahlreiche andere Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden könne, ohne den Bereich der Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Messen der Spektralantwortcharakteristik einer Bildaufnahmevorrichtung, welches die Schritte aufweist: (a) Herstellen einer Bildaufnahmevorrichtung (1) mit einem Bildsensor (5) enthaltend eine Vielzahl von Pixeln, eine Lichtquelle (3) und ein Spektroskop (2) zum spektralmäßigen Trennen eines Lichts von der Lichtquelle (3) und Ausgeben des getrennten Lichts an einem Ausgabeende (6) hiervon; (b) Aufnehmen eines Bildes des Ausgabeendes (6), das das von der Bildaufnahmevorrichtung (1) getrennte Licht ausgibt; (c) Durchführen einer Korrektur bei jedem einer Vielzahl von Bildsignalen entsprechend zumindest einer Farbkomponente und der Vielzahl von Pixeln, die von der Bildaufnahmevorrichtung (1) während des Schrittes (b) ausgegeben wurden, so dass eine Gradationscharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung (1) von der Nichtlinearität zu einer, die der Linearität näher ist, korrigiert wird; und (d) Berechnen eines Mittelwertes der Vielzahl von Bildsignalen nach der Korrektur als eine Spektralantwortcharakteristik des getrennten Lichts durch Bildung des Durchschnitts derselben über einen bestimmten Bereich innerhalb der Vielzahl von Pixeln, wobei der bestimmte Bereich dem emittierten Licht des Spektroskops ent spricht und wobei unter Veränderung einer Wellenlänge des getrennten Lichts die Schritte (b), (c) und (d) wiederholt ausgeführt werden, um die Spektralantwortcharakteristik für eine Vielzahl von Wellenlängen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Schritt (c) die Korrektur durchgeführt wird durch Berechnen des Wertes einer Umkehrung einer Funktion, die die Nichtlinearität in der Gradationscharakteristik ausdrückt, für jedes der Vielzahl von Bildsignalen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Schritt (d) der Mittelwert als die Spektralantwortcharakteristik korrigiert wird unter Verwendung einer Spektralcharakteristik, die eine Intensität des getrennten Lichts für jede der Vielzahl von Wellenlängen ausdrückt, um einen Einfluss des Unterschiedes der Intensität zwischen der Vielzahl von Wellenlängen zu reduzieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem Schritt (a) eine andere Lichtquelle (23) zum Beleuchten des Ausgabeendes weiterhin hergestellt wird, in dem Schritt (b) unter Beleuchtung des Ausgabeendes (6) mit der anderen Lichtquelle das Bild des Ausgabeendes (6) von der Bildaufnahmevorrichtung (1) aufgenommen wird, und in dem Schritt (c) zusätzlich zu der Korrektur eine andere Korrektur zum Subtrahieren einer sich aus der anderen Lichtquelle (23) ergebenden Signalkomponente für jedes der Vielzahl von Bildsignalen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in dem Schritt (a) ein Kasten (40) mit einem Loch (A), das selektiv geöffnet wird bei einem Durchgang des getrennten Lichts von dem Ausgabeende (6) zu der Bildaufnahmevorrichtung (1), und eine Beleuchtungslichtquelle (21) zum Emittieren eines derartigen Beleuchtungslichts, das das Loch und einen Bereich einer Oberfläche des Kastens (40), die das Loch (A) umgibt, erreicht, aber nicht das Ausgabeende (6) erreicht, weiterhin hergestellt werden, und das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: (e) aufeinander folgendes Einpassen mehrerer Farbstücke mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen in das Loch (A), während Bilder der mehreren Farbstücke mit der Bildaufnahmevorrichtung (1) aufgenommen werden, und hierdurch Messen der Nichtlinearität in der Gradationscharakteristik auf einer Grundlage von Bildsignalen, die aufeinander folgend von der Bildaufnahmevorrichtung (1) ausgegeben wurden.
Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten, das die Schritte aufweist: (A) Herstellen einer Bildaufnahmevorrichtung (1); (B) Erhalten von Bilddaten, die ein Bild eines Gegenstands darstellen, als ein Ausgangssignal der Bildaufnahmevorrichtung (1); und (C) Hinzufügen von Daten, die eine Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung (1) darstellen, zu den Bilddaten, welches Verfahren weiterhin die Schritte des Erhaltens der Spektralantwortcharakteristik unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend einen Schritt (D) des Hinzufügens eines Umwandlungskoeffizienten zu den Bilddaten zwischen einem ersten Signal, das von der Bildaufnahmevorrichtung (1) erhalten wurde, wenn ein Bild einer Farbkarte (20) von der Bildaufnahmevorrichtung bei Beleuchtung mit einer Standardweißfarbe aufgenommen wurde, und einem zweiten Signal, das von der Bildaufnahmevorrichtung (1) erhalten wurde, wenn ein Bild der Farbkarte (20) von der Bildaufnahmevorrichtung (1) bei Beleuchtung mit einer besonderen Spektralverteilungscharakteristik aufgenommen wurde.
Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten, das die Schritte aufweist: (A) Herstellen einer Bildaufnahmevorrichtung (1) ; (B) Erhalten von Bilddaten, die ein Bild eines Gegenstands darstellen, als ein Ausgangssignal der Bildaufnahmevorrichtung (1); und (C) Hinzufügen eines Umwandlungskoeffizienten zu den Bilddaten zwischen einem ersten Signal, das von der Bildaufnahmevorrichtung (1) erhalten wurde, wenn ein Bild einer Farbkarte (20) von der Bildaufnahmevorrichtung (1) bei Beleuchtung mit einer Standardweißfarbe aufgenommen wurde, und einem zweiten Signal, das von der Bildaufnahmevorrichtung (1) erhalten wurde, wenn ein Bild der Farbkarte (20) von der Bildaufnahmevorrichtung bei Beleuchtung mit einer besonderen Spektralverteilungscharakteristik aufgenommen wurde, welches Verfahren weiterhin die Schritte des Er haltens einer Spektralantwortcharakteristik der Bildaufnahmevorrichtung (1) unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, worin das zweite Signal erhalten wird durch Integrieren, mit Bezug auf die Wellenlänge, eines Produktes aus einer Spektralverteilungscharakteristik der Farbkarte (20), der besonderen Spektralverteilungscharakteristik der Beleuchtung und der Spektralantwortcharakteristik, die durch Schritt (d) erhalten wurde.