JP2006510010A

JP2006510010A - 等色関数を概算する変換機構

Info

Publication number: JP2006510010A
Application number: JP2004558248A
Authority: JP
Inventors: チャン　チン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2006-03-23
Also published as: CN1726384A; AU2003283696A1; KR20050088116A; DE60332155D1; US7593567B2; EP1573285A1; WO2004053438A1; US20060045331A1; ATE464544T1; US20060069793A1

Abstract

ＲＧＢのＬＥＤ色検知（５００）のためのＲＧＢフィルタセット（５２０）と色推定性能が提供される。所望の等色関数とＲＧＢフィルタセット（５２０）のスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数が構成される。そして、判断基準関数に基づいたＲＧＢフィルタセット（５２０）の応答特性が判定される。最後に、ＲＧＢフィルタセット（５２０）による略最適な色推定（５００）のための色推定パラメータが、判定されたＲＧＢフィルタセット（５２０）の応答特性に基づいて判定される。判断基準関数を構成するためのコンピュータ読取可能コードが提供される。ＲＧＢフィルタセット（５２０）の応答特性を判定するためのコンピュータ読取可能コードも提供される。最後に、色推定パラメータを判定するためのコンピュータ読取可能コードが提供される。

Description

本発明は、色検知及び推定の方法に関する。より詳しくは、本発明は、ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢのＬＥＤ色検知をなす色推定性能を判定するための技術に関する。

色検知（カラーセンシング）の分野では、人の眼がなすような色の識別又は検知を行うために用いられる機器又は処理は、ＣＩＥ混色関数

のある種の線形変換に対応するスペクトル応答を有しなければならないことが知られている。カラー写真撮影において、この条件はルザー・イヴス条件（Luther-Ives condition）として知られている。無限に多くの実係数ａ_１，ａ_２及びａ_３があり、

とされ、これが等価な新しい等色関数Ｃ（λ）を表す。Ｃ（λ）ファミリの全ての関数はマトリクス変換の下で等価である。

色検知をなすカラーフィルタを、ＣＩＥ等色関数を物理的に実現することに代えて、１組の係数についてのＣ（λ）を概算で得ることに用いる場合、非常に大きな自由度がある。無限に多くの等価な値Ｃ（λ）があるので、適切なセットのＣ（λ）が、与えられたカラーフィルタセットに対して判定されなければならない。

実用的なカラーフィルタによって概算されるようにするため、当該新しく変換された等色関数は、次の３つの条件を満たす必要がある。１）Ｃ（λ）はスペクトル範囲全体にわたり正又はゼロであること、２）Ｃ（λ）は単一のピークを有すること、３）３つのＣ（λ）の間におけるオーバラップは可能な限り小さいこと、である。

上記条件を満たす１つの変換マトリクスは、周知のマッカダム（MacAdam）のマトリクスであり、次のようなものである。

このマッカダムのマトリクスは、実数フィルタによって実現可能な等色関数の条件を満たすので、特定の色検知用途のフィルタセットの構成に用いられる。カスタムデザインされたフィルタセットは、特に当該フィルタが特化された形状にデザインされなければならないときには実現するのに特に高くつく。色検知の多くの用途に対し、最適な推定に必要なカスタムデザインされたフィルタは高価すぎる。これらの制約その他を克服するために準最適な色検知のために現行の低コストフィルタを用いる方法を提供することが望まれる。

本発明は、ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢのＬＥＤ色検知の色推定性能を判定するためのシステム及び方法を指向する。ＲＧＢのＬＥＤ色検知システムのカラーフィルタ性能は、スペクトル概算を最適化するよう変換パラメータを判定することにより十分に最適化される。パラメータの調整を可能とするために測定がなされる。

本発明によれば、ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢのＬＥＤ色検知のための色推定性能を判定する方法が提供される。所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数を構成する手段が設けられる。当該判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性を判定する手段も設けられる。最後に、判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいてＲＧＢフィルタセットによる十分最適な色推定のための色推定パラメータを判定する手段が設けられる。

本発明の他の態様によれば、コンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読取可能媒体が提供される。所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数を構成するためのコンピュータ読取可能コードが設けられる。当該判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性を判定するためのコンピュータ読取可能コードも設けられる。最後に、当該判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいてＲＧＢフィルタセットを用いて十分に最適な色推定のための色推定パラメータを判定するためのコンピュータ読取可能コードが設けられる。

上述した点、並びに本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照して読まれる例証としての実施例に関しての以下の詳細な説明から明らかとなる。かかる詳細な説明及び図面は、限定するというより本発明を例示したものに過ぎず、本発明の範囲は付属の請求項及びその均等なものによって規定される。

本発明は、ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢの色検知についての色推定性能を判定するシステム及び方法を指向する。図１は、ＣＩＥ等色関数

１２０，

１３０及び

１４０と、マッカダムマトリクスから得られる対応の等色関数

１５０，

１６０及び

のスペクトル応答プロットを含んでいる。現に存在する関数

は、

が

と一致しているので図１には現れていない。図１は、例証のために提示されたものであり、当業者によって理解されることとなる。

所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数が構成される。その後に、当該判断基準関数に基づくＲＧＢフィルタセット応答特性が判定される。最後に、当該ＲＧＢフィルタセットによる十分に最適な色推定のための色推定パラメータが、当該判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいて判定される。説明していない追加のステップは、以下の説明の中で出てくるが、幾つかのステップは、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく異なる順序で組み合わされ、省略され又は行われるものである。

図２は、ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢのＬＥＤ色検知の色推定性能を判定する処理を表すフロー図を示している。処理２００は、ステップ２１０で開始する。所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間におけるエラーを表す判断基準関数は、ステップ２１０において構成される。この判断基準関数は、スペクトル帯域幅に関係する線形ベクトル関数である。一般に、カラーフィルタのセットとＲＧＢのＬＥＤ発光体のセットとカラーセンサのセットとを有するのが普通であるカラーセンシング又は（色検知）推定システムの性能を表す。本発明の利点は、システムカラーフィルタが低コストのフィルム種類のものとすることができる点である。判断基準関数は、赤、緑及び青のＬＥＤそれぞれのスペクトル応答のマトリクスと、マッカダムマトリクス関数から引く未知の定数補正ベクトル「ｎ」と、未知の定数マトリクス「Ｍ」を伴うＲＧＢフィルタ感応性関数とを含む。したがって、この判断基準関数は、当該未知の定数ベクトルの評価によりシステムフィルタ性能を判定する手段を提供する。コンピュータがステップ２１０を実現する場合、自動的にデータベースにアクセス可能となってシステムＲＧＢのＬＥＤ発光体スペクトルデータやシステムフィルタスペクトル応答データのような当該判断基準関数を構成するための種々のデータを得る。

ステップ２２０では、当該判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性が判定される。応答特性は、ベクトル「ｎ」及びマトリクス「Ｍ」の定数項を含む。判断基準関数は、「Ｍ」及び「ｎ」の値を判定するように評価される。一実施例では、この判断基準関数は、最小値の制限がある制限セット判断基準関数である。ここでの説明では、制限セット「Ｍ」及び「ｎ」のある判断基準関数の最小値は、当該システムＲＧＢのＬＥＤ発光体のカラーフィルタ性能インデックスである。したがって、最小値判断基準関数となる「Ｍ」及び「ｎ」のスカラ値が、システムカラーフィルタ性能を決定する。

ステップ２３０では、ＲＧＢフィルタセットによる十分に最適な色推定のための色推定パラメータが、ステップ２１０において判定されたシステムＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいて判定される。ステップ２３０は、ステップ２２０における「ｎ」及び「Ｍ」の判定の後に常に行われる。ステップ２３０は、１回以上の色推定パラメータ判定を有する。一実施例では、色推定パラメータが、重み付け関数による局部的スペクトル近似値を表す構造を含む。他の実施例では、色推定パラメータが、ＲＧＢのＬＥＤセットによって形成される白色光の発光体の推定される三刺激値の新しいセットを表す構造を含む。また別の実施例では、色推定パラメータが、色推定システムの色測定を表す構造を含む。十分に最適な色推定は、準最適なままとしつつ、ＣＩＥ混色関数又は線形の組み合わせ特価関数の理想に近づく準最適な推定である。ステップ２３０において判定される色推定パラメータは、低コストカラーフィルタによる十分に最適な色センシング及び推定を可能とする逆変換構造を提供する。判断基準関数Ｊは、一般に次のような形の式によって表される。

ここで、ｒ（λ），ｇ（λ）及びｂ（λ）は、ＲＧＢフィルタセットの正の実数の連続的な感応性関数であり、λ∈σ＝［３８０，７８０］ｎｍであり、Ｒ_ＬＥＤ（λ），Ｇ_ＬＥＤ（λ）及びＢ_ＬＥＤ（λ）はそれぞれ赤、緑及び青のＬＥＤ光源のスペクトルである。また、

，

及び

は等色関数のセットであり、Ｍは３×３定数マトリクスであり、ｎは３×１の定数ベクトルである。

コンピュータがステップ２３０を実現する場合、色推定パラメータを判定するため各種のデータを得るように自動的にデータベースがアクセス可能となる。

図３は、図２のステップ２３０におけるが如きＲＧＢのＬＥＤ色センシングのための色推定パラメータを判定する処理を表すフロー図を示している。処理２３０は、ステップ３４０において開始する。ステップ３４０では、ＲＧＢのＬＥＤ光源のスペクトル近似関数

及び

が、当該判断基準関数を評価することによって判定される「Ｍ」及び「ｎ」から構成される。このスペクトル近似関数は加重関数を含み、次のような形の式によって表される。

ここでｕは単位ステップ関数である。

ステップ３５０において、ステップ３４０において推定されたスペクトル関数に基づいて推定三刺激値が判定される。システムカラーフィルタセットを備えるシステム色センサは、システムＲＧＢのＬＥＤの白色光の発光に基づいて新しい三刺激値を推定する。この推定三刺激値

は、次の式によって表される関係により判定される。

ここで、Ｐ（λ）＝Ｒ_ＬＥＤ（λ）＋Ｇ_ＬＥＤ（λ）＋Ｂ_ＬＥＤ（λ）である。

ステップ３６０において、色センシング測定が実現される。この測定は、ステップ３６０において三刺激値の判定の後に行われる。測定マトリクスは、システム色推定におけるエラーの訂正のために判定され適用される。かかる測定は、次の式によって表される関係により判定される。

ここで、Ｘ，Ｙ及びＺはＲＧＢのＬＥＤ発光体の三刺激関数であり、Ｍ_ｃａｌは測定マトリクスであり、Ｍｃ^−１は逆マッカダムマトリクスである。

図４は、本発明の方法を実現するために用いることのできる典型的コンピュータシステム４００を示すブロック図である。図３は、Ｉ／Ｏ装置４１０と、プロセッサ４２０と、ユーザインターフェース４３０と、メモリ４４０と、ディスプレイ４５０と、取り外し可能な記憶装置４６０と、バス４９０と、データベース４７５、プログラム４７６及びオペレーティングシステム４７７を含む主記憶装置４７０とを含むコンピュータシステム４００を示している。図３において、Ｉ／Ｏ装置４１０、プロセッサ４２０、ユーザインターフェース４３０、メモリ４４０、ディスプレイ４５０、取り外し可能な記憶装置４６０及び主記憶装置４７０は全てバス４９０に結合した形で示される。Ｉ／Ｏ装置４１０はまた、コンピュータシステム４００の外部と通信をなすことが可能なように示されている。

Ｉ／Ｏ装置４１０は、コンピュータシステム３００の外部の装置と双方向通信が可能な装置である。Ｉ／Ｏ装置の例は、例えば、シリアル、パラレル、ＵＳＢ、イーサネット及びＩＥＥＥ８０２．１１準拠ワイヤレス装置を含む。

プロセッサ４２０は、大抵はメモリやキャッシュ処理などのデータ制御機能を含む計算装置である。プロセッサ４２０は、ビデオコントローラや記憶装置コントローラなどの支援ハードウェアと統合されるものとしてもよい。プロセッサ４２０は、一般に、例えばプログラム４７６のようなコンピュータプログラムの命令を実行する。

ユーザインターフェース４３０は、キーボードやマウス、ポインティング装置、ペン、マイクロフォンその他のコンピュータシステム４００のユーザとのデータ登録インターフェースをなすのに用いられる装置のような装置である。

メモリ４４０は、当該プロセッサが扱うコンピュータコード及びデータのためのハードウェア又は仮想記憶装置である。メモリ４４０は、ビデオメモリ、付加的キャッシュメモリなどを含むプロセッサ外部の全てのダイナミックメモリを含む。大容量記憶装置４７０の部分はまた、メモリ４４０と相互に交換可能にして用いることのできる仮想メモリを提供するために用いられることもある。

ディスプレイ４５０は、ユーザにコンピュータシステム４００との視覚的インターフェースを提供するために用いられるＣＲＴやＬＣＤ、プラズマ又はプロジェクションディスプレイのような視覚表示器である。

取り外し可能な媒体４６０は、磁気ディスクドライブ、書込可能型光ディスクドライブ又はこれらに等価な手段の如きコンピュータコード又はデータを記憶する取り外し可能な媒体を提供するデバイスである。

大容量記憶装置４７０は、ハードディスクドライブや記録可能型光学媒体などのコンピュータコード及びデータの記憶装置を提供する装置である。一実施例において、大容量記憶装置４７０は、ネットワーク（図示せず）における第２のコンピュータサーバシステムによって提供される。主記憶装置は、一般に、オペレーティングシステム４７７、プログラム４７６を含み、データベース４７５を含むことも可能である。プログラムは、コンピュータシステム４００による実行のためのアプリケーションを含む。

バス４９０は、コンピュータシステム４００の各種装置間におけるデータ通信を可能とする双方向通信装置である。このバスは、プロセッサその他の当該接続された装置に基づいて複数のデータクロック速度及びプロトコルを可能とするロジック装置を含んでもよい。

図５は、本発明が適用されうる典型的ＲＧＢ色検知及び推定システム５００のブロック図である。図５において、色検知システムは、ＲＧＢのＬＥＤ発光体５１０、カラーフィルタ５２０及び色センサ５３０によって構成される。ＲＧＢのＬＥＤ発光体は、一般に赤、緑及び青色光の３組の発光ダイオードによって構成される。ＲＧＢのＬＥＤは、それぞれ三刺激値Ｘ，Ｙ及びＺを有する。カラーフィルタ５２０は、ポリカーボネートフィルム系のもの及びその等価物による赤、緑及び青の３組のフィルタである。色センサは、一般に、赤、緑及び青色の３組のセンサである。普通、カラーフィルタ５２０は、色センサ５３０に取り付けられるが、色検知システム５００の動作には必要ではない。

次に動作上の本発明のシステム及び方法の例を説明するが、以下に示すものは、本発明を実施しうる態様の一例にすぎず、決して全ての用途を説明するものでも、本発明の全ての認識される実施例を挙げるものでもない。

図４のコンピュータシステム４００のようなコンピュータシステムは、本発明を実現することが可能であるが、製造業者及び製品コードなどに基づいて低コストカラーフィルタ及びＲＧＢのＬＥＤデータを含むデータベースにアクセスするように構成されている。ユーザは、特定のＲＧＢのＬＥＤユニット及び色センサユニット並びに当該フィルタ選択のモデル番号などの色推定システム構成要素に関する他のデータを提供する。そして、当該コンピュータは、フィルタデータにアクセスし、判断基準関数を構成する。その後、コンピュータは、フィルタセット性能を判定し、「ｎ」及び「Ｍ」の値を生成する。そして、コンピュータは、その判定された「ｎ」及び「Ｍ」に基づいて近似スペクトル応答関数を構成する。その後、コンピュータは、当該近似スペクトル応答関数について推定される新しい三刺激値を計算する。そして、色測定マトリクスは、コンピュータデータベースに設けられているようなシステムＲＧＢのＬＥＤについての当該推定された三刺激値及び実際の三刺激値に基づいてコンピュータによって判定される。この態様において、ＲＧＢのＬＥＤ照射システムに対して測定される十分最適な色推定器が構成される。

以上、本発明の好適実施例を図示し説明したが、当業者であれば、数多くの変形及び代替実施例が実現される。したがって、本発明は付属の請求項の用語によってのみ限定されることに留意されたい。

ＣＩＥ混色関数及びマッカダム等色関数を示す図。ＲＧＢフィルタセット及びＲＧＢのＬＥＤ色検知についての色推定性能を判定する方法を示すフロー図。ＲＧＢのＬＥＤ色検知のための色推定パラメータを判定する処理を示すフロー図。本発明の方法を実現するために用いられうる典型的なコンピュータシステムを示すブロック図。本発明が適用されうる典型的ＲＧＢ色検知及び推定システムのブロック図。

Claims

ＲＧＢのＬＥＤ色検知についてＲＧＢフィルタセット及び色推定性能を判定する方法であって、
所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数を構成すること、
前記判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性を判定すること、及び
当該判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいてＲＧＢフィルタセットにより略最適な色推定の色推定パラメータを判定すること、
を有する、
方法。
請求項１に記載の方法であって、前記ＲＧＢフィルタ応答特性を判定することは、前記判断基準関数を評価して制約セット判断基準関数の最小値となるＲＧＢフィルタ応答特性を判定することを有する、方法。
請求項２に記載の方法であって、前記判断基準関数は、

なる式によって表され、ｒ（λ），ｇ（λ）及びｂ（λ）は、前記ＲＧＢフィルタセットの正の実数の連続的感度関数であり、λ∈σ＝［３８０，７８０］ｎｍであり、Ｒ_ＬＥＤ（λ），Ｇ_ＬＥＤ（λ）及びＢ_ＬＥＤ（λ）は赤、緑及び青のＬＥＤ光源のスペクトルであり、

，

及び

は１組の等色関数であり、Ｍは３×３定数行列であり、ｎは３×１定数ベクトルである、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記判断基準関数を評価することにより判定されたＭ及びｎからＲＧＢのＬＥＤ光源についてのスペクトル近似関数

，

及び

を構成することをさらに有する方法。
請求項４に記載の方法であって、前記スペクトル近似関数は、次の式

によって表され、ｕはステップ関数である、方法。
請求項５に記載に方法であって、前記スペクトル近似関数に基づいてＲＧＢのＬＥＤ光源の推定される三刺激値を判定することをさらに含む方法。
請求項６に記載の方法であって、前記推定される三刺激値

，

，

は、次の式

によって表される関係により判定され、Ｐ（λ）＝Ｒ_ＬＥＤ（λ）＋Ｇ_ＬＥＤ（λ）＋Ｂ_ＬＥＤ（λ）である、方法。
請求項７に記載の方法であって、次の関数

により色検知測定を実現することをさらに有し、Ｘ，Ｙ及びＺは当該ＲＧＢのＬＥＤ発光体の三刺激値関数であり、Ｍ_ｃａｌは測定行列であり、Ｍｃ^-１は逆マッカダム行列である、方法。
コンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読取可能媒体であって、
所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数を構成するためのコンピュータ読取可能コードと、
前記判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性を判定するためのコンピュータ読取可能コードと、
当該判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいて前記ＲＧＢフィルタセットによる略最適な色推定のための色推定パラメータの判定をするためのコンピュータ読取可能コードと、
を有する媒体。
請求項９に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記ＲＧＢフィルタ応答特性を判定することは、制約セット判断基準の最小値となるＲＧＢフィルタ応答特性を判定するよう前記判断基準関数を評価することを有する、媒体。
請求項１０に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記判断基準関数は、次の式

によって表され、ｒ（λ），ｇ（λ）及びｂ（λ）は、前記ＲＧＢフィルタセットの正の実数の連続的感度関数であり、λ∈σ＝［３８０，７８０］ｎｍであり、Ｒ_ＬＥＤ（λ），Ｇ_ＬＥＤ（λ）及びＢ_ＬＥＤ（λ）は赤、緑及び青のＬＥＤ光源のスペクトルであり、

，

及び

は１組の等色関数であり、Ｍは３×３定数行列であり、ｎは３×１定数ベクトルである、媒体。
請求項１１に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記ＲＧＢフィルタセットの判断基準関数を評価することにより判定された前記Ｍ及びｎからＲＧＢのＬＥＤ光源のスペクトル近似関数

，

及び

を構成するためのコンピュータ読取可能コードをさらに有する媒体。
請求項１２に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記スペクトルに近似関数の式は

であり、ｕはステップ関数である、媒体。
請求項１３に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記スペクトル近似関数に基づいて前記ＲＧＢのＬＥＤ光源の推定される三刺激値を判定するためのコンピュータ読取可能コードをさらに有する、媒体。
請求項１４に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、前記推定される三刺激値

は、次の式

によって表される関係により判定され、Ｐ（λ）＝Ｒ_ＬＥＤ（λ）＋Ｇ_ＬＥＤ（λ）＋Ｂ_ＬＥＤ（λ）である、媒体。
請求項１５に記載のコンピュータ読取可能媒体であって、次の式

によって表される関数により色検知色測定を実現するためのコンピュータ読取可能コードをさらに有し、Ｘ，Ｙ及びＺは当該ＲＧＢのＬＥＤ発光体の三刺激値関数であり、Ｍ_ｃａｌは測定行列であり、Ｍｃ^-１は逆マッカダム行列である、媒体。
ＲＧＢのＬＥＤ色検知につきＲＧＢフィルタセット及び色推定性能を判定するシステムであって、
所望の等色関数とＲＧＢフィルタセットのスペクトル応答との間のエラーを表す判断基準関数を構成する手段と、
前記判断基準関数に基づいてＲＧＢフィルタセット応答特性を判定する手段と、
当該判定されたＲＧＢフィルタセット応答特性に基づいて前記ＲＧＢフィルタセットによる略最適な色推定のための色推定パラメータの判定をする手段と、
を有する、
システム。
請求項１７に記載のシステムであって、前記判断基準関数を評価することにより判定されたＭ及びｎから前記ＲＧＢのＬＥＤ光源のスペクトル近似関数

，

及び

を構成する手段をさらに有するシステム。
請求項１８に記載のシステムであって、前記スペクトル近似関数に基づいて前記ＲＧＢのＬＥＤ光源の推定される三刺激値を判定する手段をさらに有する、システム。
請求項１９に記載のシステムであって、次の式

によって表される関数により色検知色測定を実現する手段をさらに有し、Ｘ，Ｙ及びＺは当該ＲＧＢのＬＥＤ発光体の三刺激値関数であり、Ｍ_ｃａｌは測定行列であり、Ｍｃ^-１は逆マッカダム行列である、システム。