TW202129303A - 偵測器靈敏度之光譜重建 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種使用偵測器靈敏度之光譜重建來解決先前技術及其他問題之方法及設備。具體言之，光源(例如，可見光、紅外光及/或紫外光)可以感測器為目標且循序發射不同波長之光束。接收該感測器之多個通道之光譜輸出，該輸出包含各通道之強度(例如峰值強度)。比較該輸出與該等光源之各者之參考強度且計算出差值。基於該等差值，計算出可用於校準該特定感測器之一校準矩陣。另外，本發明描述一種設備，其包含：複數個光源；一接收器，其用於接收感測器輸出；及電路，其經組態以使用該等光源產生一校準矩陣，該接收器使用偵測器靈敏度之光譜重建。

Description

偵測器靈敏度之光譜重建
本發明係關於感測器校準。
用於校準光譜感測器之一典型方法涉及目標校準。一般言之，量測具有已知光譜及比色值之一組目標或光源且基於目標值與感測器輸出之比，可計算一校準矩陣。此方法存在若干問題。一個問題係此類型之校準對類似於校準目標或光源之目標或光源將係精確的，但對於不類似之目標，校準將遠非如此精確。另一問題係不同類型之感測器之建立及測試將花費較長時間且在一些場景中不可行。
本發明描述一種使用偵測器靈敏度之光譜重建來解決上述及其他問題之方法及設備。具體言之，一或多個光源及/或一可組態光源(例如，可見光、紅外光及/或紫外光)可循序發射不同波長之光束(例如，紅外光、可見光、紫外光)。接收該感測器之多個通道之光譜輸出，該輸出包含各通道之強度(例如峰值強度)。比較該輸出與該一或多個光源及/或該可組態光源之各者之參考強度且計算差值。基於該等差值，計算可用於校準該特定感測器之一校準矩陣。另外，本發明描述一種設備，其包含：一或多個光源及/或該可組態光源；一接收器，其用於接收感測器輸出；及電路，其經組態以使用該等光源產生一校準矩陣，該接收器使用偵測器靈敏度之光譜重建。
可(例如)藉由一硬體裝置執行所描述之技術。在一些實施方案中，該硬體裝置可與軟體組合使用來執行本發明中描述之動作。本發明將指稱作為一校準裝置執行偵測器靈敏度之光譜重建之方法之硬體及/或軟體。在一些實施方案中，該校準裝置包含記憶體及耦合至該記憶體之控制電路。該校準裝置自一感測器接收光譜靈敏度資料，其中該光譜靈敏度資料基於該感測器之光譜通道對來自一個或多個光源之發射之光譜回應產生，該一個或多個光源可包括一或多個可組態光源。
例如，該校準裝置可引起來自該多個光源之一第一光源之一第一發射(該第一光源發射一第一波長之光)且儲存來自該等光譜通道對該第一發射之光譜回應。該校準裝置可接著引起來自該多個光源之一第二光源之一第二發射(該第二光源發射一第二波長之光)且儲存來自該複數個通道對該第二發射之光譜回應。此等發射可循序執行，且回應於各發射，可儲存感測器輸出。該經接收之光譜靈敏度資料可呈一電壓讀數之形式，或可經進一步處理，且可接收各通道之峰值強度資料。
在另一實例中，該校準裝置可引起來自該可組態光源之一第一發射(該第一發射具有一第一波長範圍)且可儲存來自該等光譜通道對該第一發射之一光譜回應。該校準裝置可接著引起來自該可組態光源之一第二發射(該第二發射具有一第二波長範圍)且可儲存來自該複數個通道對該第二發射之一光譜回應。此等發射可循序執行，且回應於各發射，可儲存感測器輸出。該經接收之光譜靈敏度資料可呈一電壓讀數之形式，或可經進一步處理，且可接收各通道之峰值強度資料。該光源可組態以發射具有該第一波長範圍之輻射。該光源可組態以發射具有該第二波長範圍之輻射。該光源可經組態以選擇藉由該光源發射之輻射之一波長範圍。
在一些實施方案中，該校準裝置將該光譜靈敏度資料轉換為光譜靈敏度資料值，其中各光譜靈敏度資料值表示該多個光譜通道之一通道對來自上文提及之該一或多個光源之一光源之一發射之一光譜回應。例如，若接收呈電壓形式之該光譜資料，則該校準裝置將該等電壓轉換為強度值或峰值強度值。在一些實施方案中，該校準裝置將該等強度值或該等峰值強度值轉換為可與該等參考光譜靈敏度值比較之定標值(例如，自0至1或自-1至1之一標度上)。在一些實施方案中，可使用其他資料轉換方法來將該光譜回應資料轉換為其中其可與該參考光譜靈敏度資料比較之一狀態。
該校準裝置自該記憶體擷取該一或多個光源之各者之參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於上文論述之該等光譜通道之一通道。該參考光譜靈敏度資料可以各種形式儲存。例如，此資料可儲存為標定強度值(例如，在0至1或-1至1之一標度上)、未標定峰值強度值、電壓或可與感測器光譜通道輸出比較之其他適當值。
該校準裝置比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該等參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值。例如，該校準裝置可比較標定強度值、峰值強度值、電壓或其他適當值。基於該比較，該校準裝置計算該等光譜靈敏度資料值之差值。在一些實施方案中，該等差值可為標定強度值之差、峰值強度值之差、電壓差、百分比差或其他適當值。
該校準裝置基於該等差值產生該感測器之一校準矩陣。例如，該校準矩陣可為儲存該感測器之該等通道之各者之該等差值之一資料結構。因此，該等差值之各者可對應於一特定波長或波長範圍。在一些實施方案中，此方法可用於校準一特定裝置中之一感測器。在該等實施方案中，該校準裝置將該校準矩陣傳輸至代管該感測器之一裝置。在一些實施方案中，該校準裝置儲存各波長(例如，各可用波長點)之一對應差值。
在一些實施方案中，該等光譜靈敏度資料值為對應於該等光譜通道之波長之峰值強度值。例如，由於藉由該感測器偵測來自該一或多個光源之各發射，故該感測器之各通道記錄對應於該發射之一峰值電壓。在一些實施方案中，該電壓經轉換為一峰值強度值或該電壓經儲存為該峰值強度值。
在一些實施方案中，該校準裝置係包含具有多個照明器(可發射可見光、紫外光、紅外光或另一適當光之燈)之一照明源(例如，一燈箱)之一設備。
在一些實施方案中，該校準裝置為包含具有一或多個照明器(可發射可見光、紫外光、紅外光或另一適當光之燈)之一照明源(例如，一燈箱)之一設備，其中該一或多個照明器之至少一者可組態以發射具有可選擇特性(諸如一可選擇波長及/或可選擇峰值強度)之光。
該設備亦包含一接收器，該接收器可操作以接收(例如一感測器之)光譜通道之光譜回應資料。在一些實施方案中，該接收器可操作以接收任何種類之光譜靈敏度資料。該設備亦包含耦合至該照明源及該接收器之控制電路(例如，一或多個處理器)。
在一些實施方案中，該控制電路經組態以使該照明源循序起始該複數個照明器之各者。例如，該處理器可傳輸使該等燈之各者循序開啟且關閉之一命令，使得該感測器能夠偵測該光。該設備(例如，校準裝置)針對各照明器在該接收器中接收來自該感測器之該等光譜通道之各者之光譜靈敏度資料。例如，該接收器可接收與藉由該感測器之各通道偵測之峰值強度相關聯之電壓。在一些實施方案中，可接收其他格式之該光譜靈敏度資料(例如，作為標定峰值強度值)。在一個實例中，該感測器可包含回應在400奈米與500奈米之間的波長之光之一通道。該控制電路可接收各照明器之該通道之該峰值強度值。
在一些實施方案中，該處理器可傳輸使該照明源之一照明器(例如，包括一可組態光源之一照明器)發射具有該第一波長範圍之輻射且隨後發射具有該第二波長範圍之輻射之一命令。在一些實施方案中，該處理器可傳輸使該照明源之一照明器循序發射具有不同波長或波長範圍之輻射之一命令。該設備(例如，校準裝置)針對來自該照明器之各波長範圍在該接收器中接收來自該感測器之該等光譜通道之各者之光譜靈敏度資料。例如，該接收器可接收與藉由該感測器之各通道偵測之峰值強度相關聯之電壓。在一些實施方案中，可接收其他格式之該光譜靈敏度資料(例如，作為標定峰值強度值)。在一個實例中，該感測器可包含回應在400奈米與500奈米之間的波長之光之一通道。該控制電路可自該照明器接收各波長範圍之該通道之該峰值強度值。
在一些實施方案中，該控制電路將該光譜靈敏度資料轉換為光譜靈敏度資料值，其中該等光譜靈敏度資料值之各者表示對來自該校準裝置之一特定照明器之一發射之該感測器之一通道之一光譜回應。例如，該光譜靈敏度資料可經接收為電壓且轉換為標定資料值(例如，在自0至1之一標度上或在自-1至1之一標度上)。在一些實施方案中，該控制電路可將不同格式資料轉換為實現與經儲存參考資料值之比較之一格式。
該控制電路可擷取該一或多個照明器之各者或來自該一或多個照明器之各發射之參考光譜靈敏度資料值。各光譜靈敏度資料值可對應於該感測器之一通道。例如，各通道可與一特定波長範圍(例如，400奈米與500奈米之間的100奈米範圍)相關聯且該參考資料可具有該等特定波長範圍之強度值。
在此階段，該控制電路比較該等光譜靈敏度資料值之各者與該等經擷取參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值且對該等光譜靈敏度資料值且基於該比較計算對應差值。在一些實施方案中，該等差值可為標定強度值之差、峰值強度值之差、電壓差、百分比差或其他適當值。
該控制電路基於該等差值產生該感測器之一校準矩陣，且將該校準矩陣傳輸至與待校準之該感測器相關聯之一裝置。例如，該校準矩陣可為儲存該感測器之該等通道之各者之該等差值之一資料結構。因此，該等差值之各者可對應於一特定波長或波長範圍。該校準裝置可將該校準矩陣傳輸至代管該感測器之一裝置。
在一些實施方案中，該校準裝置儲存各波長(例如，各可用波長點)之一對應差值且產生其他波長之其他差值。例如，若該校準矩陣包含五百奈米之一波長及六百奈米之一波長之差值，則該控制電路可內插五百五十奈米之一波長之一差值(例如，使用樣條內插及標準色度計算)。
在一些實施方案中，該照明源包含發射不同波長之光束之多個照明器。包含於該照明源中之不同波長之照明器愈多，則該校準矩陣精確度愈好。例如，若一照明源包含可見光、紫外光及紅外光之間劃分之不同波長之三十五個不同照明器，則該照明源將產生比僅具有十個照明器之一照明源之更多之差值。在一些實施方案中，可修改該照明源以包含涵蓋所分析之該感測器之該等光譜通道之一靈敏度範圍之不同波長之照明器。例如，若所分析之該感測器具有僅回應可見光波長之通道，則可修改該照明源(例如，使用不同照明器)來涵蓋該光譜。在一些實施方案中，該控制電路使光束自對應於該感測器之該回應範圍之照明器發射。
在一些實施方案中，該照明源包含一照明器，該照明器發射不同波長或不同波長範圍及/或不同峰值強度之光束。例如，該照明源可經組態以發射涵蓋所分析之該感測器之該等光譜通道之一靈敏度範圍之不同波長或不同波長範圍之光束。例如，若所分析之該感測器具有僅回應可見光波長之通道，則該照明源可經修改或組態(例如，該照明器經組態)以涵蓋該光譜。在一些實施方案中，該控制電路使一照明器發射對應於該感測器之該回應範圍之光束。
在一些實施方案中，該控制電路經進一步組態以將一命令傳輸至與該感測器相關聯之一裝置以基於該校準矩陣校準該感測器。例如，若該校準裝置用於在工廠校準攝影機，則該控制電路可用一命令將該校準矩陣傳輸至該攝影機以基於該校準矩陣校準該攝影機。
在一些實施方案中，該等光譜靈敏度資料值包含對應於該等光譜通道之波長之峰值強度值。例如，各光譜通道可回應一八十奈米光譜(例如，針對一個通道，該範圍可在480奈米與560奈米之間)。因此，各通道將回應通道特定範圍之光(針對該通道，任何峰值強度值將在480至560奈米之範圍中)。因此，可藉由針對該複數個通道之各者比較對應波長之該等峰值而執行比較各光譜靈敏度資料值與一對應參考值。例如，若存在針對500奈米、520奈米及540奈米的峰值強度值，則分別比較該等峰值強度值與500、520及540奈米之該等參考值。另外，若未接收到一些靈敏度值或參考值，則可內插該等值(例如，使用樣條內插及標準色度計算)。在執行該比較之後，或在一些實施方案中，在執行該比較時，儲存一對應峰值強度值之各差值以產生一校準矩陣。在一些實施方案中，該等值可經修改為一所要格式。
在下文之隨附圖式及描述中闡述一或多個實施方案之細節。自描述及圖式且自發明申請專利範圍將明白其他特徵及優點。
圖1繪示可用於執行本發明之動作之一校準裝置。在一實施方案中，校準裝置100係一專用運算裝置。專用運算裝置經硬佈線以執行技術或包含經永久程式化以執行該等技術之數位電子裝置(諸如一或多個特定應用積體電路(ASIC)或場可程式化閘極陣列(FPGA))，或可包含一或多個通用硬體處理器，該一或多個通用硬體處理器經程式化以依照韌體、記憶體、其他儲存器或一組合中之程式指令執行該等技術。此等專用運算裝置亦可組合客製硬佈線邏輯、ASIC或FPGA與客製程式設計以實現該等技術。在各種實施例中，專用運算裝置為桌上型電腦系統、可攜式電腦系統、手持式裝置、網路裝置或併入硬佈線及/或程式邏輯以實施該等技術之任何其他裝置。
電腦系統100可包含用於傳送資訊之一匯流排102或其他通信機構，及與一匯流排102耦合用於處理資訊之控制電路(例如，硬體處理器) 104。控制電路104 (例如)為一通用微處理器。電腦系統100亦包含耦合至匯流排102用於儲存由處理器104執行之資訊及指令之記憶體106，諸如一隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。在一個實施方案中，記憶體106用於在執行待由處理器104執行之指令期間儲存臨時變數或其他中間資訊。此等指令在儲存於可供處理器104存取之非暫時性儲存器中時使電腦系統100成為經客製化以執行指令中指定之操作之一專用機器。
電腦系統100進一步包含耦合至匯流排102用於儲存資訊及指令之一儲存裝置110。例如，一儲存裝置可包含一磁碟、光碟、固態磁碟或另一適當裝置之一或多者。
根據一個實施方案，由電腦系統100回應於控制電路104執行含於記憶體106中之一或多個指令之一或多個序列而執行本發明中之技術。此等指令可從另一儲存媒體(諸如儲存裝置110)讀取至記憶體106中。執行含於主記憶體106中之指令序列使控制電路104執行所描述之程序步驟。在替代性實施方案中，硬佈線之控制電路替換軟體指令使用或與軟體指令組合使用。
在一些實施方案中，電腦系統100亦包含耦合至匯流排102之一通信介面118。通信介面118提供一雙向資料通信(例如，與其他裝置)。在一些實施方案中，通信介面118發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料流之電、電磁或光學信號。通信介面118可支援各種協定。例如，通信介面可支援藍芽、WiFi、USB及用於將一外部電子裝置連接至電腦系統100之其他適當協定。
圖2係繪示用於產生一校準矩陣之動作之一方塊圖。在方塊202中，控制電路(例如，控制電路104)自一感測器(例如，經由通信介面118)接收光譜靈敏度資料，其中光譜靈敏度資料基於一感測器之光譜通道對來自一或多個光源之發射之光譜回應產生。例如，校準裝置可透過一中間裝置經由通信介面118連接至所校準之一感測器。通信介面118可接收光譜靈敏度資料且透過匯流排102將其傳輸至控制電路104。
在方塊204中，控制電路(例如，控制電路104)將光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中複數個光譜靈敏度資料值之各者表示複數個光譜通道之一通道對來自複數個光源之一光源之一發射之一光譜回應。例如，控制電路可接收光譜靈敏度值作為電壓或一光電二極體在其被光擊中時產生之另一計數。
在方塊206中，控制電路(例如，控制電路104)自記憶體(例如，記憶體106)擷取各光之參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於一光譜通道。例如，記憶體可包含對應於各種光源之光譜靈敏度值之資料。資料可與各光源之一對應識別符一起儲存。當一光源發射一光時，光源之識別符經傳輸至控制電路。控制電路使用識別符來擷取對應於識別符之參考光譜靈敏度資料值。
在方塊208中，控制電路(例如，控制電路104)比較各靈敏度資料值與參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值。例如，各參考光譜靈敏度值可與一對應光譜通道之一識別符一起儲存。識別符可為在產生參考值時產生之一字母數字值。在一些實施方案中，識別符可為光譜通道回應之一波長範圍(例如五百奈米至四百奈米)。控制電路可遍歷(iterate through)各值(即，針對各光譜通道)，且基於光譜通道識別符識別具有一匹配通道識別符之一通道之一對應參考值。控制電路接著比較各匹配值對(即，比較來自參考資料之值與針對匹配通道自感測器接收之一值)。
在方塊210中，控制電路(例如控制電路104)針對複數個光譜靈敏度資料且基於該比較計算複數個差值。例如，控制電路可自對應(即，針對對應光譜通道)量測光譜靈敏度值減去參考值。在方塊212中，控制電路(例如控制電路104)基於複數個差值產生感測器之一校準矩陣。
圖3繪示一三通道感測器(例如RGB)之一矩陣及對應差值之一實例。矩陣300包含狹槽C1,1 至C3,3 。各狹槽經組態以保存一差值(例如，作為程序200之部分計算之差值之一者)。矩陣實例320包含經計算值322，其等可插入狹槽302中以針對一三通道感測器(例如，RGB感測器)產生一三×三矩陣。
在一些實施方案中，控制電路經組態以將校準矩陣傳輸至包括感測器之一裝置。例如，若控制電路使用上文描述之方法來組態內建於一電子裝置(例如，一攝影機)中之一感測器，則控制電路可將校準矩陣傳輸至該裝置以由該裝置使用。
在一些實施方案中，控制電路使用光譜通道回應之波長之峰值強度值。例如，由於一光源發射一光達一特定時間週期，故控制電路可使用在該發射期間記錄之最高強度值。在實施方案中，在控制電路計算且使用最高強度(例如，峰值接收位準)的情況下，控制電路比較對應波長之峰值強度值與亦儲存為對應峰值強度值之參考資料(例如，每光譜通道，其中各通道對應於其回應之一波長範圍)。在此等及其他實施方案中，控制電路可針對各峰值強度值儲存一對應差值。例如，圖3之元件320繪示所儲存之差值之一實例。
在一些實施方案中，控制電路可針對發射光之時間週期添加強度。在該等實施方案中，控制電路可判定參考資料之發射週期(例如，一秒)且使光之發射達同一週期(例如，一秒)，使得參考資料及量測資料具有同一時間週期用於比較對應值。控制電路可進一步將差以及時間間隔(例如，一秒)儲存於矩陣。使得校準矩陣可與時間間隔一起使用。
在一些實施方案中，控制電路引起量測資料之接收。特定言之，控制電路引起來自多個光源之一第一光源之一第一發射，該第一光源發射一第一類型之光。例如，第一光源可為一鹵素燈、一螢光燈、   白熾燈或另一類型之燈。在一些實施方案中，一第一光源可經組態以傳輸一特定波長範圍之光。控制電路(例如，於記憶體106中)儲存來自複數個通道對第一發射之光譜回應。
控制電路引起來自多個光源之一第二光源之一第二發射，該第二光源發射一第二波長之光。例如，第二光源可為一鹵素燈、一螢光燈、白熾燈或另一類型之燈。在一些實施方案中，第二光源可經組態以傳輸一特定波長範圍之光。控制電路(例如，於記憶體106中)儲存來自複數個通道對第二發射之光譜回應。控制電路可用可用於校準之每一光源重複程序。
在一些實施方案中，一校準裝置可用於校準一感測器。校準裝置包含具有若干照明器之一照明源。各照明器可經組態以發射一特定波長範圍之光。例如，各照明器可為一發光二極體(LED)燈。照明源可包含其他組件。例如，照明源可包含功率轉換組件以及一命令組件以接收開始一特定照明器之光發射且停止特定照明器之光發射之命令。
在一些實施方案中，控制電路引起量測資料之接收。具體言之，控制電路引起來自一或多個光源之一第一發射。例如，一或多個光源可包括可組態以藉由使用光學組件將來自一或多個光源之光譜分量分離及/或混合之一設備。即，一或多個光源可包括一可組態光源。在一些實施例中，來自一或多個光源之輻射可與光譜濾光器組合。在一些實施例中，來自一或多個光源之輻射可被引導通過一濾光輪之一或多個濾光器，例如，可組態以選擇及/或改變來自一或多個光源之輻射被引導通過之一光學濾光器之一機械裝置。在一些實施例中，可調諧來自一或多個光源之輻射之一波長。例如，輻射之一半峰全寬(FWHM)可藉由狹縫之寬度界定，及/或可選擇及/或可組態輻射之一峰值強度。在一些實施例中，一或多個光源可包括一基於數位微鏡裝置(DMD)之可光譜調諧光源。因而，將瞭解，一些實施例可包括多個不同光源，且其他實施例可包括可個別組態及/或與一或多個其他光源組合之一或多個可組態光源。例如，在一些實例實施例中，一或多個可組態光源可經組態以發射實質上相當於一鹵素燈、一螢光燈、一白熾燈或另一類型之燈之輻射。在一些實施方案中，一或多個可組態光源可經組態以發射特定波長範圍之光。
類似地，在一些實施方案中，一校準裝置可用於校準一感測器。校準裝置可包含具有一或多個光源之一照明源。一或多個光源之至少一者可為如上文描述之一可組態光源。
校準裝置亦包含一接收器，該接收器可操作以接收複數個光譜通道之光譜回應資料。接收器可連接至固持感測器之一外殼或可直接連接至感測器。校準裝置亦可包含耦合至照明源及接收器之控制電路(例如，一處理器)。圖4繪示控制電路可執行以產生一給定感測器之一校準矩陣之動作。
在方塊402中，控制電路(例如控制電路104)使照明源循序起始照明器之各者。例如，控制電路可將一命令傳輸至照明源以開始一照明序列。照明源可回應於命令循序點亮各照明器。在一些實施方案中，控制電路可將一命令傳輸至照明源以點亮特定照明器。控制電路可利用照明命令傳輸與特定照明器相關聯之一識別符。
在方塊404中，控制電路(例如，控制電路104)針對各照明器在接收器中接收來自感測器之光譜通道之各者之光譜靈敏度資料。例如，校準裝置可包含連接至所校準之感測器之一介面。接收器可連接至介面之一個側且感測器可連接至介面之另一側。
在方塊406中，控制電路(例如，控制電路104)將光譜靈敏度資料轉換為光譜靈敏度資料值，其中光譜靈敏度資料值之各者表示一通道對來自一照明器之一發射之一光譜回應。例如，光譜靈敏度資料可經接收為電壓且轉換為標定資料值(例如，在自0至1之一標度上或在自-1至1之一標度上)。在一些實施方案中，控制電路可將不同格式資料轉換為實現與經儲存參考資料值之比較之一格式。
在方塊408中，控制電路(例如，控制電路104)擷取照明器之各者之參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於一通道。例如，記憶體可包含對應於各種光源之光譜靈敏度值之資料。資料可與各光源之一對應識別符一起儲存。當一光源發射一光時，光源之識別符經傳輸至控制電路。控制電路使用識別符來擷取對應於識別符之參考光譜靈敏度資料值。
在方塊410中，控制電路(例如，控制電路104)比較光譜靈敏度資料值之各者與參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值。例如，各參考光譜靈敏度值可與一對應光譜通道之一識別符一起儲存。識別符可為在產生參考值時產生之一字母數字值。在一些實施方案中，識別符可為光譜通道回應之一波長範圍(例如五百奈米至四百奈米)。控制電路可遍歷各值(即，針對各光譜通道)，且基於光譜通道識別符識別具有一匹配通道識別符之一通道之一對應參考值。控制電路接著比較各匹配值對(即，比較來自參考資料之值與針對匹配通道自感測器接收之一值)。
在方塊412中，控制電路針對光譜靈敏度資料且基於該比較計算對應差值。例如，控制電路可自對應(即，針對對應光譜通道)量測光譜靈敏度值減去參考值。在方塊414中，控制電路(例如，控制電路104)基於複數個差值產生感測器之一校準矩陣，且在方塊416中，控制電路(例如，控制電路104)將校準矩陣傳輸至與待校準之感測器相關聯之一裝置。例如，校準矩陣可為基於圖3之一繪示之一資料結構。資料結構可經產生且傳輸至與待校準之感測器相關聯之一裝置(例如，一攝影機)。
在一些實施方案中，各照明器可操作以發射一特定波長之一光束，該波長不同於其他照明器之光束之波長。所組合之所有或一些照明器可涵蓋涵蓋所校準之感測器之光譜通道之一靈敏度範圍之波長範圍。
在一些實施方案中，控制電路(例如，控制電路104)將一命令傳輸至與該感測器相關聯之一裝置以基於校準矩陣校準感測器。
如上文論述，在一些實施方案中，可在程序400中使用對應於複數個光譜通道之複數個波長之峰值強度值。因此，針對複數個通道之各者，控制電路比較對應波長之峰值強度值，且針對各通道儲存一對應峰值強度差值。
圖5繪示一三通道感測器(例如，回應紅綠藍(RGB)光譜之一感測器)之環境光及目標緩解之色彩及光譜感測器。根據所繪製之函數，Y通道為最佳擬合函數。使用一矩陣(例如，圖3之矩陣)，可使用Y擬合函數校準Y通道。藉由以下更詳細繪示自三通道感測器之Y擬合：
Figure 02_image001
圖5中繪示函數之各者。函數502對應Y擬合方程式之藍色分量。函數504對應於Y擬合方程式之綠色分量，且函數506對應於Y擬合方程式之紅色分量。在此繪示中，CIE_Y具有如藉由函數504展示之一相當好的擬合。因此，可自函數上之對應點之關係外推一校準矩陣。
圖6繪示三通道感測器校準矩陣外推之另一實例。根據所繪製之函數602，X函數(例如，一個光譜通道)之擬合係稍微可接受的，此係因為中等波長範圍(例如，680奈米至550奈米)中存在有用資訊，但更低及更高波長範圍無有用資訊。因此，可藉由以下函數實現調整X通道：
Figure 02_image003
其中c1,1 對應於值604及實例值606。值c1,2 及c1,3 亦在實例矩陣中具有對應值。Y擬合函數608及Z函數610係三通道感測器中之其他兩個通道之繪示性函數。
圖7繪示一八通道感測器之各種Y擬合函數。實施方案類似於上文關於一3通道感測器論述之內容。函數702基於一矩陣(未展示)判定各感測器之Y擬合，而所繪製之函數704繪示各擬合之Y擬合函數。
圖8係繪示用於產生一校準矩陣之動作之另一實施例之一方塊圖。圖8中展示之實施例相當於圖2中展示之實施例。然而，發射係來自一可組態光源而非來自複數個不同光源。如上文描述，在一些實施方案中，可組態光源可包括可組態以藉由使用光學組件將來自一或多個光源之光譜分量分離及/或混合之一設備。在一些實施例中，來自一或多個光源之輻射可與光譜濾光器組合。在一些實施例中，來自一或多個光源之輻射可被引導通過一濾光輪之一或多個濾光器，例如，可組態以選擇及/或改變來自一或多個光源之輻射被引導通過之一光學濾光器之一機械裝置。在一些實施例中，可調諧來自一或多個光源之輻射之一波長，例如，可藉由狹縫之寬度界定輻射之一FWHM，及/或可界定輻射之一峰值強度。在一些實施例中，一或多個光源可包括一基於DMD之可光譜調諧光源。
在方塊802中，控制電路(例如，控制電路104)自一感測器(例如，經由通信介面118)接收光譜靈敏度資料，其中光譜靈敏度資料基於一感測器之光譜通道對來自可組態光源之發射之光譜回應產生。例如，校準裝置可透過一中間裝置經由通信介面118連接至所校準之一感測器。通信介面118可接收光譜靈敏度資料且透過匯流排102將其傳輸至控制電路104。
在方塊804中，控制電路(例如，控制電路104)將光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中複數個光譜靈敏度資料值之各者表示複數個光譜通道之一通道對來自可組態光源之一發射之一光譜回應。例如，控制電路可接收光譜靈敏度值作為電壓或一光電二極體在其被光擊中時產生之另一計數。
在方塊806中，控制電路(例如，控制電路104)自記憶體(例如，記憶體106)擷取可組態光源之參考光譜靈敏度資料值，例如，藉由可組態光源發射之各波長範圍，各光譜靈敏度資料值對應於一光譜通道。例如，記憶體可包含對應於各種光源之光譜靈敏度值之資料。資料可與可組態光源之一對應識別符一起儲存，例如，針對藉由可組態光源發射之各波長範圍。當可組態光源發射光(例如，輻射)時，光源之識別符經傳輸至控制電路。控制電路使用識別符來擷取對應於識別符之參考光譜靈敏度資料值。
在方塊808中，控制電路(例如，控制電路104)比較各靈敏度資料值與參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值。例如，各參考光譜靈敏度值可與一對應光譜通道之一識別符一起儲存。識別符可為在產生參考值時產生之一字母數字值。在一些實施方案中，識別符可為光譜通道回應之一波長範圍(例如五百奈米至四百奈米)。控制電路可遍歷各值(即，針對各光譜通道)，且基於光譜通道識別符識別具有一匹配通道識別符之一通道之一對應參考值。控制電路接著比較各匹配值對(即，比較來自參考資料之值與針對匹配通道自感測器接收之一值)。
在方塊810中，控制電路(例如控制電路104)針對複數個光譜靈敏度資料且基於該比較計算複數個差值。例如，控制電路可自對應(即，針對對應光譜通道)量測光譜靈敏度值減去參考值。在方塊212中，控制電路(例如控制電路104)基於複數個差值產生感測器之一校準矩陣。
圖9繪示控制電路可執行以產生一給定感測器之一校準矩陣之動作之另一實施例。圖9中展示之實施例相當於圖4中展示之實施例。然而，發射係來自包括一可組態光源之一照明器而非來自複數個不同照明器。因而，照明器係一可組態照明器。
在方塊902中，控制電路(例如，控制電路104)使照明源組態可組態照明器以循序發射對應於不同光源(例如，具有不同波長範圍)之輻射。例如，控制電路可將一命令傳輸至照明源以開始一照明序列。照明源回應於命令組態可組態照明器。在一些實施方案中，控制電路可傳輸一命令至照明源以按一特定方式組態可組態照明器，例如，以發射對應於一特定光源(諸如一鹵素光源、一螢光光源或類似者)之光。控制電路可利用照明命令傳輸與特定照明器相關聯之一識別符。
在方塊904中，控制電路(例如，控制電路104)針對來自可組態照明器之經發射輻射(例如，對應於各光源之經發射輻射)在接收器中接收來自感測器之光譜通道之各者之光譜靈敏度資料。例如，校準裝置可包含連接至所校準之感測器之一介面。接收器可連接至介面之一個側且感測器可連接至介面之另一側。
在方塊906中，控制電路(例如，控制電路104)將光譜靈敏度資料轉換為光譜靈敏度資料值，其中光譜靈敏度資料值之各者表示一通道對來自可組態照明器之一發射之一光譜回應。例如，光譜靈敏度資料可經接收為電壓且轉換為標定資料值(例如，在自0至1之一標度上或在自-1至1之一標度上)。在一些實施方案中，控制電路可將不同格式資料轉換為實現與經儲存參考資料值之比較之一格式。
在方塊908中，控制電路(例如，控制電路104)擷取來自可組態照明器(例如，來自可組態照明器之各組態)之輻射之參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於一通道。例如，記憶體可包含對應於各種光源之光譜靈敏度值之資料。資料可與各光源之一對應識別符一起儲存。當一光源發射一光時，光源之識別符經傳輸至控制電路。控制電路使用識別符來擷取對應於識別符之參考光譜靈敏度資料值。
在方塊910中，控制電路(例如，控制電路104)比較光譜靈敏度資料值之各者與參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值。例如，各參考光譜靈敏度值可與一對應光譜通道之一識別符一起儲存。識別符可為在產生參考值時產生之一字母數字值。在一些實施方案中，識別符可為光譜通道回應之一波長範圍(例如五百奈米至四百奈米)。控制電路可遍歷各值(即，針對各光譜通道)，且基於光譜通道識別符識別具有一匹配通道識別符之一通道之一對應參考值。控制電路接著比較各匹配值對(即，比較來自參考資料之值與針對匹配通道自感測器接收之一值)。
在方塊912中，控制電路針對光譜靈敏度資料且基於該比較計算對應差值。例如，控制電路可自對應(即，針對對應光譜通道)量測光譜靈敏度值減去參考值。在方塊914中，控制電路(例如，控制電路104)基於複數個差值產生感測器之一校準矩陣，且在方塊916中，控制電路(例如，控制電路104)將校準矩陣傳輸至與待校準之感測器相關聯之一裝置。例如，校準矩陣可為基於圖3之一繪示之一資料結構。資料結構可經產生且傳輸至與待校準之感測器相關聯之一裝置(例如，一攝影機)。
本發明中描述之標的物及功能操作之各種態樣可實施為數位電子電路或軟體、韌體或硬體(包含本說明書中揭示之結構及其等結構等效物)，或其等之一或多者之組合。電子控制單元併入數位控制電路，該數位控制電路經組態以執行產生一環境光量測所需之動作。在一些實施例中，電子控制單元可併入一或多個軟體、韌體或其他硬體以促進本發明之動作。另外，本發明中描述之標的物之態樣可實施為一或多個電腦程式產品，即，在一電腦可讀媒體上編碼以供資料處理設備執行或控制該設備之操作之電腦程式指令之一或多個模組。電腦可讀媒體可為一機器可讀儲存裝置、一機器可讀儲存基板、一記憶體裝置、實現一機器可讀傳播信號之一物質組合物或其等之一或多者之一組合。除硬體之外，設備亦可包含產生所述電腦程式之一執行環境之程式碼，例如構成處理器韌體之程式碼。
一電腦程式(亦被稱為程式、軟體、軟體應用程式、指令碼或程式碼)可以任何形式之程式設計語言(包含編譯或解譯語言)編寫，且其可以任何形式(包含作為一獨立程式或作為適用於一運算環境中之模組、組件、子常式或其他單元)部署。一電腦程式不必對應於一檔案系統中之一檔案。一程式可經儲存於保存其他程式或資料(例如儲存於一標記語言文件中之一或多個指令碼)之一檔案之一部分中，儲存於專用於所述程式之一單一檔案中，或儲存於多個協調檔案(例如儲存一或多個模組、子程式或程式碼之部分之檔案)中。一電腦程式可經部署以在一個電腦上或在定位於一個位點處或跨多個位點分佈且藉由一通信互連之多個電腦上執行。
本說明書中描述之程序及邏輯流程可藉由一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料進行操作且產生輸出來執行功能而執行。程序及邏輯流程亦可藉由專用邏輯電路(例如，一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路))執行，且設備亦可實施為專用邏輯電路。
適用於執行一電腦程式之處理器舉例來說包含通用及專用微處理器兩者，及任何種類之數位電腦之任何一或多個處理器。一般言之，一處理器將從一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。一電腦之基本元件係用於執行指令之一處理器及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體裝置。適用於儲存電腦程式指令及資料之電腦可讀媒體包含所有形式之非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，包含舉例而言半導體記憶體裝置，例如，EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可抽換式磁碟；磁光碟；及CD ROM以及DVD-ROM碟。處理器及記憶體可藉由專用邏輯電路補充或併入至專用邏輯電路中。
儘管本說明書含有諸多細節，但此等不應被解釋為對本發明或可主張之內容之範疇之限制，而應被解釋為對特定於本發明之特定實施例之特徵之描述。在本說明書中在單獨實施例之背景內容中所描述之某些特徵亦可在一單一實施例中組合實施。相反地，在一單一實施例之內容背景中描述之各種特徵亦可單獨地或者以任何合適之子組合實施在多項實施例中。再者，儘管上文可將特徵描述為以特定組合起作用且即使最初如此主張，但在一些情況中，來自所主張組合之一或多個特徵可自組合剔除，且所主張組合可係關於一子組合或一子組合之變動。
類似地，雖然在圖式中以一特定順序描繪操作，但此不應被理解為要求以所展示之特定順序或循序順序執行此等操作，或執行所有繪示之操作以達成所要結果。在特定境況中，多重任務處理及並行處理可為有利的。
已描述數個實施例。然而，應瞭解，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下作出各種修改。例如，上文描述之一些步驟可與順序無關，且因此可以不同於所描述之一順序執行。
其他實施方案亦在下列發明申請專利範圍之範疇內。
100:電腦系統 102:匯流排 104:控制電路 106:記憶體 110:儲存裝置 118:通信介面 200:程序 202:方塊 204:方塊 206:方塊 208:方塊 210:方塊 212:方塊 300:矩陣 302:狹槽 320:矩陣實例 322:經計算值 400:程序 402:方塊 404:方塊 406:方塊 408:方塊 410:方塊 412:方塊 414:方塊 416:方塊 502:函數 504:函數 506:函數 602:函數 604:值 606:值 608:Y擬合函數 610:Z函數 702:函數 704:函數 802:方塊 804:方塊 806:方塊 808:方塊 810:方塊 902:方塊 904:方塊 906:方塊 908:方塊 910:方塊 912:方塊 914:方塊 916:方塊
圖1繪示可用於執行本發明之動作之一校準裝置。
圖2係繪示用於產生一校準矩陣之動作之一方塊圖。
圖3繪示一三通道感測器之一矩陣及對應差值之一實例。
圖4繪示一控制電路可執行以產生一給定感測器之一校準矩陣之動作。
圖5繪示一三通道感測器之環境光及目標緩解之色彩及光譜感測器。
圖6繪示三通道感測器校準矩陣外推之另一實例。
圖7繪示一八通道感測器之各種Y擬合函數。
圖8係繪示用於產生一校準矩陣之動作之一進一步實施例之一方塊圖。
圖9繪示一控制電路可執行以產生一給定感測器之一校準矩陣之動作之一進一步實施例。
200:程序
202:方塊
204:方塊
206:方塊
208:方塊
210:方塊
212:方塊

Claims (26)

  1. 一種系統，其包括： 記憶體；及 控制電路，其經耦合至該記憶體，該控制電路經組態以： 自一感測器接收光譜靈敏度資料，其中該光譜靈敏度資料基於該感測器之複數個光譜通道對來自複數個光源及/或來自一可組態光源之發射之光譜回應產生； 將該光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中該複數個光譜靈敏度資料值之各者表示該複數個光譜通道之一通道對來自該複數個光源之一光源及/或來自該可組態光源之一發射之一光譜回應； 自該記憶體擷取該複數個光之各者之複數個參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於該複數個光譜通道之一通道； 比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值； 針對該複數個光譜靈敏度資料值且基於該比較計算複數個差值；及 基於該複數個差值產生該感測器之一校準矩陣。
  2. 如請求項1之系統，其中該控制電路經進一步組態以將該校準矩陣傳輸至包括該感測器之一裝置。
  3. 如請求項1之系統，其中該等光譜靈敏度資料值包括對應於該複數個光譜通道之複數個波長之峰值強度值。
  4. 如請求項3之系統，其中該控制電路經組態以藉由以下比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值： 針對該複數個通道之各者比較對應波長之該等峰值強度值。
  5. 如請求項4之系統，其中該控制電路經組態以藉由以下產生該感測器之該校準矩陣： 針對各波長儲存一對應差值。
  6. 如請求項1之系統，其中該控制電路經組態以藉由以下接收該光譜靈敏度資料： 引起來自該複數個光源之一第一光源或來自該可組態光源之一第一發射，該第一光源或該可組態光源發射一第一類型之光； 儲存來自該複數個通道對該第一發射之光譜回應； 引起來自該複數個光源之一第二光源或來自該可組態光源之一第二發射，該第二光源或該可組態光源發射一第二類型之光；及 儲存來自該複數個通道對該第二發射之光譜回應。
  7. 一種設備，其包括： 一照明源，其包括複數個照明器及/或一可組態照明器；及 一接收器，其可操作以接收複數個光譜通道之光譜回應資料； 控制電路，其經耦合至該照明源及該接收器，該控制電路經組態以： 使該照明源循序起始該複數個照明器之各者，或使該照明源組態該可組態照明器以循序發射對應於不同光源之輻射； 針對各照明器及/或針對該可組態照明器在該接收器中接收來自該感測器之複數個光譜通道之各者之光譜靈敏度資料； 將該光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中該複數個光譜靈敏度資料值之各者表示該複數個光譜通道之一通道對來自該複數個照明器之一照明器及/或來自該可組態照明器之一發射之一光譜回應； 擷取該複數個照明器之各者及/或該可組態照明器之各組態之複數個參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於該複數個光譜通道之一通道； 比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值； 針對該複數個光譜靈敏度資料值且基於該比較計算複數個差值； 基於該複數個差值產生該感測器之一校準矩陣；及 將該校準矩陣傳輸至與待校準之該感測器相關聯之一裝置。
  8. 如請求項7之設備，其中該照明源包括一第一照明器及一第二照明器，且其中該第一照明器可操作以發射一第一波長之一光束，且該第二照明器可操作以發射一第二波長之一光束。
  9. 如請求項7之設備，其中該複數個照明器包括涵蓋該等光譜通道之一靈敏度範圍之不同波長之照明器。
  10. 如請求項7之設備，其中該控制電路經進一步組態以： 將一命令傳輸至與該感測器相關聯之一裝置以基於該校準矩陣校準該感測器。
  11. 如請求項7之設備，其中該等光譜靈敏度資料值包括對應於該複數個光譜通道之複數個波長之峰值強度值。
  12. 如請求項11之設備，其中該控制電路經組態以藉由以下比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值： 針對該複數個通道之各者比較對應波長之該等峰值。
  13. 如請求項12之設備，其中該控制電路經組態以藉由以下產生該感測器之該校準矩陣： 針對各通道儲存一對應峰值強度差值。
  14. 一種方法，其包括： 自一感測器接收光譜靈敏度資料，其中該光譜靈敏度資料基於該感測器之複數個光譜通道對來自複數個光源及/或來自一可組態光源之發射之光譜回應產生； 將該光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中該複數個光譜靈敏度資料值之各者表示該複數個光譜通道之一通道對來自該複數個光源之一光源及/或來自一可組態光源之一發射之一光譜回應； 自一記憶體擷取該複數個光之各者之複數個參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於該複數個光譜通道之一通道； 比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值； 針對該複數個光譜靈敏度資料值且基於該比較計算複數個差值；及 基於該複數個差值產生該感測器之一校準矩陣。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包括將該校準矩陣傳輸至包括該感測器之一裝置。
  16. 如請求項14之方法，其中該等光譜靈敏度資料值包括對應於該複數個光譜通道之複數個波長之峰值強度值。
  17. 如請求項16之方法，其中比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值包括針對該複數個通道之各者比較對應波長之該等峰值強度值。
  18. 如請求項17之方法，其中產生該感測器之該校準矩陣包括針對各波長儲存一對應差值。
  19. 如請求項14之方法，其中接收該光譜靈敏度資料包括： 引起來自該複數個光源之一第一光源或來自該可組態光源之一第一發射，該第一光源或該可組態光源發射一第一類型之光； 儲存來自該複數個通道對該第一發射之光譜回應； 引起來自該複數個光源之一第二光源或來自該可組態光源之一第二發射，該第二光源或該可組態光源發射一第二類型之光；及 儲存來自該複數個通道對該第二發射之光譜回應。
  20. 一種方法，其包括： 使一照明源循序起始該複數個照明器之各者，或使該照明源組態該可組態照明器以循序發射對應於不同光源之輻射； 針對各照明器及/或針對該可組態照明器在一接收器中接收來自該感測器之複數個光譜通道之各者之光譜靈敏度資料； 將該光譜靈敏度資料轉換為複數個光譜靈敏度資料值，其中該複數個光譜靈敏度資料值之各者表示該複數個光譜通道之一通道對來自該複數個照明器之一照明器之一發射之一光譜回應； 擷取該複數個照明器之各者及/或該可組態照明器之各組態之複數個參考光譜靈敏度資料值，各光譜靈敏度資料值對應於該複數個光譜通道之一通道； 比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值； 針對該複數個光譜靈敏度資料值且基於該比較計算複數個差值； 基於該複數個差值產生該感測器之一校準矩陣；及 將該校準矩陣傳輸至與待校準之該感測器相關聯之一裝置。
  21. 如請求項20之方法，其中該照明源包括一第一照明器及一第二照明器，且其中該第一照明器可操作以發射一第一波長之一光束，且該第二照明器可操作以發射一第二波長之一光束。
  22. 如請求項20之方法，其中該複數個照明器包括涵蓋該等光譜通道之一靈敏度範圍之不同波長之照明器。
  23. 如請求項20之方法，其進一步包括將一命令傳輸至與該感測器相關聯之一裝置以基於該校準矩陣校準該感測器。
  24. 如請求項20之方法，其中該等光譜靈敏度資料值包括對應於該複數個光譜通道之複數個波長之峰值強度值。
  25. 如請求項24之方法，其中比較該複數個光譜靈敏度資料值之各者與該複數個參考光譜靈敏度資料值之一對應參考值包括針對該複數個通道之各者比較對應波長之該等峰值。
  26. 如請求項25之方法，其中產生該感測器之該校準矩陣包括針對各通道儲存一對應峰值強度差值。
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