ES2693670T3

ES2693670T3 - Método de calibración de colores para un dispositivo de captura de imagen

Info

Publication number: ES2693670T3
Application number: ES12755459.0T
Authority: ES
Inventors: Anton John Van Den Hengel; Rhys Ernst Hill
Original assignee: LBT Innovations Ltd
Current assignee: LBT Innovations Ltd
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: KR101917404B1; KR20140035349A; CN103503027B; EP2681716A4; EP2681716B1; US8896706B2; JP6382519B2; US20140204239A1; AU2012225194B2; AU2012225194A1; WO2012119189A1; JP2017163593A; EP2681716A1; CN103503027A; JP2014508475A

Abstract

Un método para proporcionar un mapeo desde color aparente a color real para un dispositivo de captura de imagen (30), que incluye: capturar una imagen de una carta de colores de referencia que tiene una pluralidad de muestras de color, usando el dispositivo de captura de imagen (30), en donde cada muestra de color tiene un color de referencia asociado, medir, usando un procesador (12), el color aparente en un espacio de color de entrada de la pluralidad de muestras de color en la imagen capturada, seleccionar, usando un procesador (12), una pluralidad de puntos de control que representan diferentes valores de tonalidad dentro de un espacio de tonalidad circular, que están separados en torno al espacio de tonalidad circular, determinar, usando un procesador (12), una desviación angular para cada uno de los puntos de control de tal modo que la distancia entre el color aparente transformado desde el espacio de color de entrada hasta el espacio de tonalidad circular y el color de referencia asociado en el espacio de tonalidad circular para cada una de las muestras de color se minimiza, representando la desviación angular una corrección de tonalidad, en donde la interpolación de las desviaciones angulares para dos o más de los puntos de control más cercanos a un valor de tonalidad del color aparente proporciona el mapeo para el dispositivo de captura de imagen (30).

Description

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DESCRIPCION

Metodo de calibracion de colores para un dispositivo de captura de imagen

La presente solicitud reivindica prioridad de la solicitud de Patente Provisional australiana num. 2011900785, depositada el 4 de marzo de 2011.

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a metodos y software para proporcionar un mapeo desde un color aparente hasta el color real para un dispositivo de captura de imagen, y a metodos y software para usar el mapeo en la calibracion del color de las imagenes capturadas por el dispositivo.

Antecedentes de la invencion

Una camara digital, en un ejemplo ya existente, captura una imagen usando un sensor tal como un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) o un sensor Semiconductor Complementario de Oxido Metalico (CMOS). La mayor parte de esos sensores de camara pueden leer solamente un color en cada posicion ffsica, devolviendo datos primarios como patron de valores a partir de cada canal en un espacio de color particular, por ejemplo rojo, verde y azul (RGB), para cada posicion o pixel de la imagen. Por ejemplo, cada valor de R, G y B puede ser representado como un numero entre 0 y un maximo definido tal como 255, y la combinacion de valores de RGB en un pixel representa un color particular.

La camara captura valores de RGB por referencia a un espacio de color de la camara. Sin embargo, es raro que el espacio de color de la camara se empareje exactamente con un espacio de color de referencia conocido. Por lo tanto, existe una diferencia entre el “color aparente” que una camara interpreta como, por ejemplo, R = 120, G = 110, B = 105 y el “color real”, por ejemplo, R = 100, G = 100, B = 100 en un espacio de color de referencia. Por lo tanto, se necesitan metodos de calibracion de colores para mapear un color aparente segun es capturado por la camara respecto a color real en un espacio de color de referencia. Esto asegura que dos dispositivos diferentes que capturen imagenes del mismo objeto ffsico informen de los mismos valores de color real. Ademas, los efectos de la iluminacion pueden tener un efecto muy significativo del color observado de un objeto. La mayor parte de las luces no son blancas puras, debido a propiedades ffsicas innatas de las propias luces, lo que ocasiona entonces que los colores medidos difieran del color verdadero.

El mapeo de color se lleva a cabo normalmente como una combinacion de transformaciones lineales y no lineales del color aparente al color real mediante, por ejemplo, multiplicacion del vector de color por medio de una matriz apropiada, y pasando los valores de color individuales a traves de un polinomio.

El calculo de una transformacion de ese tipo es un proceso diffcil, y requiere un gran numero de muestras de color, y con preferencia el conocimiento del propio sensor de la camara en sf Una tecnica de ese tipo es diffcil de aplicar en algunas situaciones donde las restricciones de espacio o de tiempo hacen que dicho proceso sea inviable. La simple correccion del color, tal como una correccion del balance del blanco, es suficiente en algunas aplicaciones con tales restricciones de espacio o de tiempo; sin embargo, en algunas aplicaciones, se requiere un mapeo de precision mas alta.

Un objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un mapeo para un dispositivo de captura de imagen que aborda una o mas de las limitaciones de los metodos de mapeo de color existentes. El documento US 2009/046171 divulga un metodo para formacion de imagenes que define un conjunto de uno o mas parametros de correccion de color que tienen valores que vanan a traves de un espacio de color predefinido. Para cada uno de los pfxeles de una imagen de entrada, la posicion del color de entrada respectivo se determina en el espacio de color, y se selecciona un valor de los uno o mas parametros de correccion de color en respuesta a la posicion. El color de entrada respectivo se modifica usando el valor seleccionado con el fin de producir un color de salida corregido del pixel en una imagen de salida. La discusion que antecede de la tecnica anterior ha sido incluida para explicar el contexto de la presente invencion. No se debe tomar la misma como una admision de que cualquiera de los documentos u otro material mencionado como publicado, sea conocido o sea parte del conocimiento general comun en la fecha de prioridad de una cualquiera de las reivindicaciones de la presente solicitud.

Sumario de la invencion

La presente invencion proporciona un metodo para proporcionar un mapeo desde el color aparente al color real para un dispositivo de captura de imagen que comprende:

capturar una imagen de una carta de colores de referencia que tiene una pluralidad de muestras de color, usando un dispositivo de captura de imagen, en donde cada muestra de color tiene un color de referencia asociado,

medir el color aparente de la pluralidad de muestras de color en la imagen capturada,

seleccionar una pluralidad de puntos de control que representen diferentes valores de tonalidad dentro de un espacio de tonalidad circular,

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determinar una desviacion angular para cada punto de control de tal modo que la distancia entre un color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color se minimice, representando la desviacion angular una correccion de tonalidad,

en donde, la interpolacion de las desviaciones angulares para los puntos de control proporciona un mapeo desde el color aparente hasta el color real para el dispositivo de captura de imagen.

Por ejemplo, las imagenes usadas con fines de evaluacion microbiologica, tal como las que identifican el crecimiento microbiano (por ejemplo, colonias bacterianas) que han crecido sobre un medio de cultivo solido, deben ser precisas dado que el color, la forma y la textura de las colonias bacterianas, y el color del medio de cultivo solido (tal como agar), se usan en la identificacion del tipo de bacterias. Por lo tanto, en el ejemplo, los expertos en la materia apreciaran que es importante que el color de una imagen se acerque al color real. Tambien podran apreciar los expertos en la materia que el mapeo desde el color aparente al color real para las imagenes capturadas puede ser usado con respecto a otras aplicaciones, como fotograffa de alta calidad.

El color aparente y el color de referencia (colores de entrada), pueden ser medidos en cualquier espacio de color, por ejemplo RGHB, YUV, LAB, XYZ. El mapeo al color real (color de salida) puede transformar el color aparente al mismo espacio de color, o puede transformar el color aparente a un espacio de color diferente. La distancia entre el color aparente transformado y el color de referencia puede ser medida en el espacio de color de entrada o de salida.

El valor de tonalidad de un punto de control se refiere al valor de tonalidad en el espacio de color de HSV (valor de saturacion de tonalidad). El espacio de HSV se usa como un intermediario entre los espacios de entrada y de salida. El espacio de color esta representado por un cono, correspondiendo el angulo en torno al eje vertical central a tonalidad, correspondiendo la distancia desde el eje vertical a saturacion, y correspondiendo la distancia a lo largo del eje vertical a valor (luminosidad). El espacio de tonalidad circular se refiere a una seccion transversal circular del cono de HSV.

El metodo esta capacitado para producir un mapeo a partir de un numero pequeno de colores de referencia. Por ejemplo, se ha encontrado que un mapeo realizado usando 24 muestras de color produce una calibracion suficiente para su uso en la formacion de imagenes de colonias bacterianas con una precision suficiente para los fines de evaluacion microbiologica. El numero de muestras requeridas depende de la fidelidad del mapeo que se requiera, y es ajustable. Una imagen que haya sido corregida en color usando el mapeo, puede ser usada en el entrenamiento de un algoritmo de aprendizaje de una maquina para clasificar las colonias bacterianas, por ejemplo segun se ha descrito en la solicitud de Patente Internacional en tramitacion del mismo solicitante y con la misma fecha de presentacion, titulada “Metodo y Software para Analisis de Crecimiento Microbiano”.

Las desviaciones angulares de los puntos de control pueden ser usadas para mapear una tonalidad aparente a una tonalidad real de un pixel en cualquier otra imagen tomada por el mismo dispositivo de captura de imagen bajo las mismas condiciones de iluminacion, por interpolacion entre las desviaciones angulares para que los puntos de control determinen una desviacion angular interpolada para la tonalidad aparente del pixel en la imagen. La desviacion angular interpolada se aplica a continuacion a la tonalidad aparente para conseguir una aproximacion de la tonalidad real (y por lo tanto del color real). Aplicando una transformada en un espacio de tonalidad circular, el metodo de la presente invencion puede proporcionar una aproximacion mas precisa que una transformacion lineal directa of los valores de color originales. Los expertos en la materia podran entender que las referencias a “color real” no requieren que el color aparente sea mapeado perfectamente respecto al espacio del color de referencia. En cambio, el mapeo proporciona una aproximacion del color real.

El dispositivo de captura de imagen puede ser una camara digital, tal como una camara digital de color de alta resolucion, un escaner digital o una camara de video digital.

Volviendo ahora a la seleccion de puntos de control, la pluralidad de puntos de control pueden estar espaciados uniformemente en torno al espacio de tonalidad circular. La posicion angular del punto de control en el espacio de tonalidad circular representa su valor de tonalidad. Por ejemplo, los puntos de control pueden formar un anillo simple en torno al espacio, guardando una distancia uniforme entre puntos de control adyacentes en el anillo. La seleccion de las posiciones para los puntos de control puede incluir calcular un error para una serie de mapeos de candidato usando diferentes numeros de puntos de control, y la seleccion de un mapeo para la serie basada en el numero mmimo de puntos que ocasionan un error aceptable. Se apreciara que resulta deseable seleccionar tan pocos puntos de control como sea posible, en interes de la eficiencia de calculo y de la precision de la estimacion.

La medicion del color aparente de una muestra de color en la imagen capturada por el dispositivo de captura de imagen, puede incluir ademas: medir un color de una muestra de color, corregir el balance del blanco del color medido, corregir la luminosidad del color medido, y determinar el color aparente usando el balance del blanco y la luminosidad del color corregido resultantes. La correccion del balance del blanco puede hacerse usando una ponderacion a partir de la muestra de gris neutro de la carta de colores, donde los valores de R, G y B deben ser iguales. La luminosidad puede ser corregida usando una curva calculada usando una pluralidad de muestras de gris de la cara de colores que tengan luminosidad conocida. De ese modo, el mapeo de color se realiza con datos que han sido corregidos en cuanto a balance del blanco y a luminosidad. Esto reduce la complejidad de la transformacion

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y por lo tanto el tiempo de calculo requerido en comparacion con la produccion de un mapeo que tenga en cuenta el balance del blanco y la luminosidad.

La determinacion de la desviacion angular para cada punto de control de tal modo que la distancia entre un color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color se minimice, puede incluir minimizar una funcion de costo que incluya la suma de los cuadrados de la distancia entre el color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color. La funcion de costo puede incluir ademas la suma de los cuadrados de las desviaciones angulares.

En una realizacion, el metodo puede incluir ademas determinar una escala para cada punto de control de tal modo que la distancia entre un color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color se minimice, representando la escala una correccion de saturacion, en donde la interpolacion de las escalas para los puntos de control proporciona un mapeo adicional desde el color aparente hasta el color real para el dispositivo de captura de imagen.

La escala interpolada para la saturacion aparente se aplica a la saturacion aparente para obtener una aproximacion de la saturacion real. Los puntos de control pueden representar valores de tonalidad que sean mas proximos a la posicion de la tonalidad y la saturacion aparentes de la muestra de color en el espacio de tonalidad circular. Los puntos de control pueden incluir uno o dos (o mas) anillos de puntos de control en torno al espacio de tonalidad circular, teniendo cada anillo un valor de saturacion diferente. En un ejemplo, se usan dos anillos de puntos de control, teniendo los puntos de control en cada anillo la misma tonalidad pero diferentes valores de saturacion, tal como 0,5 y 1. Los puntos de control no necesitan, por supuesto, estar en anillos, y podnan estar separados con otra disposicion en torno al espacio de tonalidad circular.

Segun lo anterior, la determinacion de la escala para cada punto de control de tal modo que la distancia entre un color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color se minimice, puede incluir minimizar una funcion de costo que incluya la suma de los cuadrados de la distancia entre el color aparente transformado y el color de referencia para cada muestra de color. La funcion de costo puede incluir ademas la suma de los cuadrados de uno menos cada escala de saturacion para fomentar escalas finales alrededor de uno.

Alternativamente, la saturacion podna ser mapeada usando una curva similar a la curva de luminosidad, en vez de simplemente escalandola.

Para aplicar el mapeo, el metodo puede incluir: capturar una imagen usando el dispositivo de captura de imagen, para uno o mas pfxeles de la imagen; determinar la tonalidad aparente del pixel; interpolar entre las desviaciones angulares de dos o mas puntos de control en el espacio de tonalidad circular para determinar una desviacion angular asociada a la tonalidad aparente; y, aplicar la desviacion angular a la tonalidad aparente. El metodo puede incluir ademas, para uno o mas pfxeles de la imagen: determinar la saturacion aparente del pixel; interpolar entre las escalas de los dos o mas puntos de control en el espacio de tonalidad circular para determinar una escala asociada a la saturacion aparente; y, aplicar la escala a la saturacion aparente.

Los dos o mas puntos de control pueden representar valores de tonalidad que sean mas cercanos a la tonalidad aparente en el espacio de tonalidad circular. Se ha encontrado que esto, en ejemplos de realizacion, produce un mapeo satisfactorio. Con preferencia, se usan cuatro puntos de control e interpolacion cubica. Alternativamente, las desviaciones angulares pueden ser transformadas usando un metodo de interpolacion de orden mas alto. Sin embargo, en este caso se podna requerir una cantidad mayor de procesamiento para determinar las desviaciones angulares optimizadas. Se podna usar alternativamente la interpolacion lineal, pero sena menos uniforme, y podna producir discontinuidades en el espacio de color cuando se cruza a traves de un punto de control.

Una vez que la tonalidad y la saturacion aparentes para un pixel han sido determinadas, el color puede ser convertido en un espacio de color apropiado cualquiera, por ejemplo para su visualizacion.

Adicionalmente, la presente invencion proporciona software para su uso con un ordenador que incluya un procesador y memoria para almacenar el software, incluyendo el software una serie de instrucciones ejecutables por el procesador para llevar a cabo el metodo conforme a una cualquiera de las realizaciones descritas con anterioridad.

La presente invencion se extiende tambien a un medio legible con ordenador que incluye el software, y a un aparato que incluye un procesador, una memoria y software residente en memoria accesible para el procesador, siendo el software ejecutable por el procesador para llevar a cabo el metodo conforme a una cualquiera de las realizaciones descritas en lo que antecede.

Breve descripcion de los dibujos

Las realizaciones de la presente invencion van a ser descritas ahora, a tftulo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos que se acompanan. Debe entenderse que la particularidad de los dibujos no reemplaza la generalidad de la descripcion que antecede de la invencion.

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La Figura 1 es un ejemplo de sistema de procesamiento y de dispositivo de captura de imagen para realizar metodos conforme a realizaciones de la invencion;

La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para calcular un mapeo desde color aparente a color real;

La Figura 3 es un grafico que muestra un ejemplo de curva para corregir la luminosidad de una imagen capturada;

La Figura 4 es un diagrama de un espacio de HSV que muestra una pluralidad de puntos de control en el interior de un espacio de tonalidad circular;

La Figura 5 es una representacion grafica de: (a) el mapeo a traves del espacio de tonalidad/saturacion, (b) la funcion de mapeo de tonalidad aislada, y (c) la funcion de mapeo de saturacion aislada para un dispositivo de captura de imagen particular;

La Figura 6 es un grafico que muestra la precision del mapeo;

La Figura 7 consiste en dos fotos de una carta de colores (a) con anterioridad a la calibracion de color, y (b) despues de la calibracion de color;

La Figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo paras mapear un color aparente a un color real. Descripcion detallada de una realizacion

Un ejemplo de sistema de procesamiento y de dispositivo de captura de imagen para su uso con realizaciones de la invencion, va a ser descrito con referencia a la Figura 1. El sistema de procesamiento 10 incluye un procesador 12, una memoria 14, al menos un dispositivo de entrada 16, al menos un dispositivo de salida 18, un puerto de comunicaciones 20, una interfaz 22 y un dispositivo de almacenamiento 24. Segun se muestra, los componentes del sistema de procesamiento 10 estan conectados entre sf por medio de un bus o de un grupo de buses 26.

El procesador 12 puede incluir mas de un dispositivo de procesamiento, por ejemplo para gestionar diferentes funciones dentro del sistema de procesamiento 10. La memoria 14 puede incluir cualquier dispositivo de memoria adecuado e incluir, por ejemplo, memoria volatil o no volatil, dispositivos de almacenamiento de estado solido, dispositivos magneticos, etc. La memoria 14 puede almacenar instrucciones para su ejecucion por medio del procesador 12.

El dispositivo de entrada 16 recibe datos de entradas y puede incluir, por ejemplo, un teclado, un raton u otro dispositivo de puntero, un trackball, un joystick o una pantalla tactil, un microfono, un receptor de datos o antena tal como un modem o un adaptador de datos inalambrico, tarjeta de adquisicion de datos, etc. Un dispositivo de entrada 16 puede ser operable por un usuario para introducir datos de entrada, o puede recibir datos desde otra fuente de datos de entrada.

El dispositivo de salida 18 produce o genera datos de salida. El dispositivo de salida 18 puede incluir un dispositivo de visualizacion, un conjunto de altavoces de audio, una impresora, un puerto (por ejemplo, un puerto USB), un adaptador de componente periferico, un transmisor de datos o antena tal como un modem o un adaptador de red inalambrico, etc.

El dispositivo de almacenamiento 24 puede incluir cualquier forma de medio de almacenamiento de informacion, por ejemplo, memoria volatil o no volatil, dispositivos de almacenamiento de estado solido, dispositivos magneticos, etc. Un sistema de archivo y archivos, pueden estar almacenados en el dispositivo de almacenamiento 24.

El puerto de comunicaciones 20 permite que el sistema de procesamiento 10 comunique con otros dispositivos a traves de una red cableada o inalambrica. La interfaz 22 acopla el sistema de procesamiento 10 a uno o mas dispositivos perifericos. Por ejemplo, la interfaz 22 puede incluir una tarjeta de PCI o una tarjeta de PC.

El sistema de procesamiento 10 puede ser cualquier forma de terminal, sistema de procesamiento de servidor, hardware especializado, ordenador, sistema de ordenador o dispositivo computarizado, ordenador personal (PC), telefono movil o celular, terminal de datos movil, ordenador portatil, Asistente Digital Personal (PDA), buscador o cualquier otro tipo de dispositivo similar.

Un dispositivo 30 de captura de imagen en forma de camara digital de color ha sido mostrado tambien en la Figura 1. La camara 30 puede comunicar con el sistema de procesamiento 10 a traves de una interfaz 32 ffsica o inalambrica.

Un metodo para producir un mapeo desde color aparente hasta color real puede ser ejecutado en el procesador 12 usando el software almacenado en la memoria 14. Con referencia a la Figura 2, en la etapa 40, se captura una imagen de una carta de colores de referencia. La carta puede ser una “gretagmacbeth ColorChecker™ Color Rendition Chart” estandar, la cual tiene 24 muestras de color, cada una de las cuales tiene una valor de canal rojo, verde y azul de referencia asociado. La imagen puede ser capturada activando la camara manualmente o mediante senales electronicas enviadas usando el software. Los datos capturados por los sensores de la camara se transmiten a traves de la interfaz 32 hasta el sistema de procesamiento 10, con calibracion de color deshabilitado.

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En la etapa 42, el usuario indica la posicion de cada muestra de color en la carta de colores de referencia. Por ejemplo, el software podna causar que un GUI mostrara una vista previa de la imagen procedente de la camara 30, y el usuario puede clicar en los cuatro cuadrados de las esquinas de la carta siguiendo un orden espedfico para permitir que se puedan determinar las posiciones de las muestras de color. En otras alternativas, la posicion de las muestras puede ser determinada usando tecnicas de vision de maquina o mediante la colocacion de la carta de colores de referencia en una posicion espedfica conocida que este a una distancia fija de la camara.

El color promedio de cada posicion se captura en una ventana de 21 x 21 pfxeles, y se usa para el color de la muestra en la etapa 44. Por supuesto, se apreciara que se podran usar ventanas de pixel de diferentes tamanos para calcular el color promedio.

En la etapa 46, se calcula el balance del blanco a partir de una unica muestra, en particular la tercera muestra gris mas oscura de la carta de colores de referencia. Se supone que los valores de R, G y B son iguales en esta muestra gris neutra. El balance del blanco se representa como:

imagen1

u>rr

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u>bb

donde Wg se define implfcitamente como uno. Las ponderaciones Wr y Wb se calculan para producir valores de r' y b' iguales al valor de g'. Los valores del balance del blanco calculados W = [Wr, 1, Wb] se usaran para corregir el balance del blanco de las imagenes capturadas por la camara.

Una vez que se ha calculado el balance del blanco, en la etapa 48, se calcula una curva C que mapea los valores de color gris aparente conjuntamente, tanto como sea posible. Esto proporciona un mapeo de luminosidad para la camara. La forma de la curva es: g’ = agb + c donde g es el color de entrada, g' es la salida, y a, b y c son los parametros de la curva C que se han calculado. La Figura 3 muestra un ejemplo de curva obtenida a partir de este proceso. Una vez estimada, la curva puede ser aplicada independientemente por cada canal de color. La fase final de la funcion de mapeo de color (etapa 50) tiene por objetivo producir un mapeo para la tonalidad y la saturacion de cada pixel.

Se mide la tonalidad y la saturacion aparentes de una pluralidad de muestras de color en base al balance del blanco y a la imagen de color corregida, y se calcula un mapeo de tonalidad y saturacion en la etapa 50. El mapeo de tonalidad se proporciona usando una serie de puntos de control para mapear los valores de tonalidad aparente a valores de tonalidad real. Esto usa interpolacion cubica (u otro metodo de interpolacion de orden mas alto) para conseguirlo. Cada punto de control consiste en una posicion en un espacio de tonalidad circular, la cual es fija, y una desviacion angular, la cual se calcula durante la optimizacion. La desviacion se interpola cubicamente para proporcionar una desviacion para un valor de tonalidad particular que mapeara el valor de tonalidad particular a una tonalidad real.

La funcion de mapeo de saturacion usa una serie de puntos de control para escalar valores de saturacion. Estos puntos de control pueden ser los mismos o diferentes que los puntos de control usados para mapear los valores de tonalidad. La funcion de mapeo de saturacion puede usar el mismo esquema de interpolacion que la funcion de mapeo de tonalidad. Observese que la saturacion debe estar en el rango de [0, 1] y con ello se afianza el valor de salida a partir de esta funcion para asegurar que se cumple este rango. Como alternativa, el mapeo de saturacion puede hacerse a traves de una curva similar a la aplicada para correccion de luminosidad.

Los puntos de control usados en las funciones de mapeo de tonalidad y saturacion pueden estar distribuidos uniformemente alrededor del borde del espacio de tonalidad circular segun se ha mostrado en la Figura 4. Este espacio de tonalidad circular incluye 16 puntos de control, representados por drculos coloreados (por ejemplo, el punto de control 52). Por ejemplo, el drculo coloreado en la tonalidad de 0 grados y la saturacion de 1, puede ser rojo; en la tonalidad de 90 grados y saturacion de 1, puede ser verde; en la tonalidad de 180 grados y saturacion de 1, puede ser azul, y en la tonalidad de 270 grados y saturacion de 1, puede ser purpura. La direccion de desviacion angular 54 y de la escala 56 ha sido mostrada tambien en la Figura 4. La posicion angular de los puntos de control se define mediante su valor de tonalidad y la posicion radial de los puntos de control se define mediante su saturacion. Se han mostrado dos anillos de puntos de control, teniendo un anillo interno una saturacion de 0,5 y teniendo un anillo externo una saturacion de 1. En el caso de un solo anillo de puntos de control, solamente se requiere un unico valor para seleccionar el punto apropiado, correspondiendo el valor a tonalidad. La tonalidad se expresa como un angulo y la funcion debe tener esto en cuenta cuando se seleccionen los puntos de control.

El numero maximo de puntos de control se define por medio del numero de muestras de color disponibles. Cada punto de control tiene dos parametros, y cada muestra proporciona tres residuos. Con ello, n muestras de color pueden tener a lo sumo 3n/2 puntos de control. En la practica, sin embargo, el proceso de medicion induce errores en las mediciones de color. La seleccion de los puntos de control puede incluir calcular un error para una serie de

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mapeos candidate usando diferentes numeros de puntos de control, y seleccionando un mapeo a partir de la serie basado en el numero nominal de puntos que producen un error aceptable. Se ha encontrado que 12 puntos de control son suficientes para una carta con 24 muestras.

Puesto que la curva de luminosidad ha sido ya estimada, se supone que los valores de luminosidad son correctos; por ello, estos no necesitan ser ajustados.

Las desviaciones angulares y las escalas se optimizan para mapear mejor los colores aparentes de muestras a partir de la imagen sobre los colores reales de las muestras de color equivalentes de la carta de colores de referencia. Esto se hace calculando un mapeo J(p), de tal modo que la distancia entre los colores verdadero y mapeado se minimiza:

e= IPi-ftpOII2

i

donde pi es un color verdadero y p; es un color medido. El color puede ser representado en cualquier espacio de color, por ejemplo RGB, YUV, LAB o XYZ.

Observese que la tonalidad se expresa como un angulo y que la funcion debe tener en cuenta esto cuando selecciona puntos de control. Esto se hace usando una funcion de costo. La funcion de costo incluye terminos que aseguran que las escalas mantienen un valor en torno a uno y las desviaciones en torno a cero, para evitar cambios muy grandes (tal como desviaciones de 360°). Dada la medicion de error siguiente,

A A

G =m [pi -J(pi),.», Pn -J(pn), 5i, 5m, 1 - si,..., 1 - sM]

donde 5j es la desviacion para el punto de control y Si es la escala para el punto de control. Se pretende seleccionar 5j y Si de modo que se minimice 6, es decir:

argmin 81, ..., 5m, Si, ..., Sm ||6||2

Una solucion para esto puede ser obtenida usando el algoritmo de Lavenberg-Marquardt, aunque cualquier otro minimizador libre podna ser tambien suficiente. La funcion de costo pretende minimizar el error en el mapeo de colores conjuntamente, mientras mantiene las desviaciones de tonalidad cerca de cero y las escalas de saturacion cerca de uno.

De ese modo, lo que implica es determinar una desviacion angular 54 y una escala 56 para cada punto de control que minimice la suma de los cuadrados de la distancia entre un color aparente transformado (por ejemplo, RGB) y el color de referencia (por ejemplo, RGB) para cada muestra, minimice la desviacion angular y mantenga la escala cerca de uno (minimice 1 menos la escala).

El resultado es un mapeo en forma de desviaciones angulares y/o de escalas para los puntos de control. La Figura 5 muestra una representacion grafica de: (a) el mapeo a traves del espacio de tonalidad/saturacion, (b) la funcion de mapeo de tonalidad aislada, y (c) la funcion de mapeo de saturacion aislada para una camara particular. La Figura 6 proporciona algunos detalles sobre la precision del mapeo. Cada posicion sobre el eje Y representa una de las 24 muestras de color, y el eje X representa los valores de color, donde cada uno puede estar entre cero y uno. Un ejemplo de correccion de color de una imagen usando el mapeo, ha sido mostrado en la Figura 7. La primera imagen (a) muestra la imagen de entrada, segun es capturada por la camara, despues de que el usuario haya seleccionado la posicion de las muestras de color. Observese que en este ejemplo, el balance del blanco es ya casi correcto. La segunda imagen (b) muestra los colores corregidos. Los pequenos cuadrados coloreados visibles a traves de las muestras representan el color verdadero de cada muestra.

El mapeo puede ser usado a continuacion para corregir el color de una imagen capturada usando el mismo (o el mismo tipo de) dispositivo de captura de imagen. Con referencia a la Figura 8, un metodo para mapear un color aparente a un color real incluye, en la etapa 60, capturar una imagen usando la camara. Los valores de color de RGB aparentes para cada pixel pueden ser determinados, y los valores de color pueden ser corregidos en balance del blanco y en luminosidad usando las ponderaciones/la curva previamente calculadas. El metodo incluye a continuacion, en la etapa 62, para uno o mas pfxeles de la imagen, determinar la tonalidad y la saturacion aparentes del pixel (etapa 64), interpolar entre las desviaciones angulares de dos o mas puntos de control en el espacio de tonalidad circular para determinar una desviacion angular asociada a la tonalidad aparente (etapa 66), interpolar entre las escalas de los dos o mas puntos de control en el espacio de tonalidad circular para determinar una escala asociada a la saturacion aparente (etapa 68), aplicar la desviacion angular a la tonalidad aparente (etapa 70) y aplicar la escala a la saturacion aparente (etapa 72). Una vez que el mapeo ha sido aplicado, el color del espacio de HSV puede ser transformado de nuevo en el espacio de RGB, o en cualquier otro espacio de salida segun se desee.

Debe entenderse que diversas alteraciones, adiciones y/o modificaciones pueden ser realizadas en las partes descritas con anterioridad sin apartarse del ambito de la presente invencion, y que, en vista de las ensenanzas anteriores, la presente invencion puede ser implementada en software, firmware y/o hardware segun una diversidad de maneras como podran comprender los expertos en la materia.

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REIVINDICACIONES

1. - Un metodo para proporcionar un mapeo desde color aparente a color real para un dispositivo de captura de imagen (30), que incluye:

capturar una imagen de una carta de colores de referencia que tiene una pluralidad de muestras de color, usando el dispositivo de captura de imagen (30), en donde cada muestra de color tiene un color de referencia asociado,

medir, usando un procesador (12), el color aparente en un espacio de color de entrada de la pluralidad de muestras de color en la imagen capturada,

seleccionar, usando un procesador (12), una pluralidad de puntos de control que representan diferentes valores de tonalidad dentro de un espacio de tonalidad circular, que estan separados en torno al espacio de tonalidad circular,

determinar, usando un procesador (12), una desviacion angular para cada uno de los puntos de control de tal modo que la distancia entre el color aparente transformado desde el espacio de color de entrada hasta el espacio de tonalidad circular y el color de referencia asociado en el espacio de tonalidad circular para cada una de las muestras de color se minimiza, representando la desviacion angular una correccion de tonalidad,

en donde la interpolacion de las desviaciones angulares para dos o mas de los puntos de control mas cercanos a un valor de tonalidad del color aparente proporciona el mapeo para el dispositivo de captura de imagen (30).
2. - Un metodo segun la reivindicacion 1, en donde la interpolacion de las desviaciones angulares para cuatro o mas de los puntos de control mas cercanos al valor de tonalidad del color aparente proporciona el mapeo desde color aparente a color real para el dispositivo de captura de imagen.
3. - Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde seleccionar la pluralidad de puntos de control incluye:

calcular un error para una serie de mapeos candidato usando diferentes numeros de puntos de control, y

seleccionar un mapeo a partir de la serie basada en un numero mmimo de puntos de control que producen un error aceptable, con lo que preferiblemente el numero mmimo de los puntos de control para veinticuatro muestras de color que estan dentro del error aceptable, es doce.
4. - Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la medicion del color aparente de una muestra de color incluye:

medir un color de una muestra de color;

corregir el balance del blanco del color medido;

corregir la luminosidad del color medido, y

determinar el color aparente usando el balance del blanco resultante y el color corregido en luminosidad.
5. - Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde determinar la desviacion angular para cada uno de los puntos de control incluye minimizar una funcion de costo que incluye la suma de los cuadrados de la distancia entre el color aparente y el color de referencia asociado en el espacio de tonalidad circular para cada muestra de color.
6. - Un metodo segun la reivindicacion 5, en donde la funcion de costo incluye ademas la suma de los cuadrados de las desviaciones angulares.
7. - Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye ademas:

determinar una escala para cada uno de los puntos de control de tal modo que la distancia entre el color aparente transformado desde el espacio de color de entrada al espacio de tonalidad circular y al color de referencia asociado en el espacio de color circular para cada una de las muestras de color se minimiza, representando la escala una correccion de saturacion,

en donde la interpolacion de las escalas para dichos dos o mas puntos de control proporciona un mapeo adicional desde color aparente a color real para el dispositivo de captura de imagen (30).
8. - Un metodo segun la reivindicacion 7, cuando depende de la reivindicacion 5 o 6, en donde la funcion de costo incluye ademas la suma de los cuadrados de uno menos cada saturacion.
9. - Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye ademas: capturar una imagen usando el dispositivo de captura de imagen (30),

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para uno o mas pfxeles de la imagen:

determinar una tonalidad aparente del pixel;

interpolar entre las desviaciones angulares de dichos dos o mas de los puntos de control en el espacio de tonalidad circular para determinar una desviacion angular interpolada asociada a la tonalidad aparente, y

aplicar la desviacion angular interpolada a la tonalidad aparente.
10. - Un metodo segun la reivindicacion 9, cuando depende de la reivindicacion 7 u 8, que incluye ademas: para los uno o mas pfxeles de la imagen:

determinar una saturacion aparente del pixel,

interpolar entre las escalas de dos o mas de los puntos de control en el espacio de tonalidad circular, para determinar una escala interpolada asociada a la saturacion aparente, y

aplicar la escala interpolada a la saturacion aparente.
11. - Un medio legible con ordenador que incluye software para su uso con un ordenador que incluye un procesador (12), una memoria (14) para almacenar el software, incluyendo el software una serie de instrucciones ejecutables por medio del procesador (12) para llevar a cabo el metodo segun se ha reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. - Aparato (10) que incluye: un procesador (12);

una memoria (14), y

software residente en la memoria (14) accesible para el procesador (12), incluyendo el software una serie de instrucciones ejecutables por el procesador (12) para llevar a cabo el metodo segun se ha reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.