TWI379583B - Imaging device calibration methods, imaging device calibration instruments, imaging devices, and articles of manufacture - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本揭示内容之觀點係關於成像I置校準方法， 置校準儀器，成像裝置及製造物件。 成像裝 c先前技術3 贫明貫京 許多不同設計之成像系統已被廣泛地使用以 。示範性成像系統包括複印機，掃瞄器，相機， 衫像 數位相機，以及其他能夠產生影像之裝置。穸及最近的 統已經歷過明顯的改進且越來越普及。 色成像系 /巴成像系铋矸 加以校準以增加許多不同的影像處理演真 '珧 肩异去之正確性 如照明評估，色彩校正等），且亦增加了最终 確性。 之色彩正 例如，即使相同組態之成像系統可能因 ’座品可交双 誤差或S史計變異之故而一個一個互有不同土 /号苐1圖，針 二百個對應於相同產品之數位相機顯示相對绝應丨生 之圖形表示。第1圖說明由個別帶4，6和8所表示之取樣相 機之藍，、綠，和紅感測器響應㈣之變異。雖然相機結構 性地包含相同的it件’但所說明之帶昇有說明個別相機間 之變異之大小之寬度。 一色彩校準技術使用反射圖。反射圖可用來快速地校 準一相機，且它們相對便宜。然而，使用反射圖所實現之 校準要供與相機一起使用來說可能不夠精確。另一方面， 單色器可產生包括相機之彩多 。然而’以單色器所做之校 分精確之校準 週期來完成且裝置昂貴。彳可能化費相對長的時間 本揭示内容之至少一此 法相關。 4面係與改進的校準系統和方 C 明内 3 發明概要 根據些方面，描述了示範性的成像裝置校準方法 成像裝置校準儀器，成， 风像裝置以及製造物件。 據實施例，一成像裝置校準方法包括發光以供用 Γ成像提供綠之發㈣性，使用成^ :置之-影像感測器來感測光線產生感測器資料，其 不使用影減測n之感剛，並使賴產生之制器資料 決疋成像裝置之至少—光學特性以及發*躲以供用於成 像裝置之校準上，且其巾至少—光學雜職於用來感測 光線之成像裝置。 ' 根據其他實施例，一成像裝置校準儀器包含一組態來 發光之光源，其具有許多不同的頻譜功率分佈，一光學介 面，其組態來提供光線給一欲使用該成像裝置校準儀器來 校準之成像裝置，以及組態來自動地控制來自光源之光線 之發出之處理電路，以允許成像裝置之校準。 圖式簡單說明 第1圖為成像系統之一取樣之響應性之圖形化表示。 第2圖為根據一說明性實施例之一示範性校準儀器和 1379583

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成像裝置之說明性表示。 第3圖為根據一實施例之一校準儀器之電路之功能性 方塊圖。 第4圖為根據一實施例之一成像裝置之電路之功能性 5 方塊圖。 第5圖為根據一實施例之一校準儀器之一光學介面之 說明性表示。 第6圖為根據一實施例之發光對從光學介面發出之光 線之波長之圖形化表示。 第7圖為根據一實施例之表示一示範性成像裝置校準 方法之流程圖。 第8a圖為一流程圖，其表示根據一實施例之示範性資 料獲得。 第8b圖為一流程圖，其表示根據其他實施例之示範性 資料獲得。 第9圖為一流程圖，其表示根據一實施例之示範性資料 處理。 第10圖為一比較示範性校準技術之圖形化表示。 第11圖為一圖形化表示，其係使用一MacbethDC圖表 20 校準技術來比較估計的和測量的相對響應性。 第12圖為一圖形化表示，其係使用一MacbethDC圖表 校準技術來比較估計的和測量的相對響應性。 第13圖為一圖形化表示，其根據一實施例使用一發出 校準儀器來比較估計和測量的相對響應性。 7 C貧施方式】 較佳實施例之詳細說明 本揭不内容之至少一些方面提供裝置與方法，其致能 成像裝置之快速和精確校準。在一實施例中’諸如一成 像裝置之一響應性功能和/或一轉換功能之光學特性可被 測量以決定相關的成像裝置如何響應輸入之光線訊號。所 決定的光學特性可被用來校準個別的成像裝置。根據示範 性實現，使用與反射配置相反之發出的光源來決定光學特 性’且其致能一成像裝置之即時快速和相對便宜之校準（例 如在一組裝線上）。 參考第2圖’顯示根據一實施例之一成像系統⑺。所說 明之成像系統10包括一示範性成像裝置校準儀器Π和一成 像裝置14。儀器12可在至少一實施例中稱為一發出校準儀 器’其中儀器12之一或多個光源發光，其被用來實現一裝 置14之校準資料和校準之決定。 在至少一實施例中，校準儀器12被用來提供校準資料 ’其可用來校準成像裝置14。在在此所描述之至少一些實 施例中，校準儀器12可與成像裝置14連結操作以提供校準 資料。校準資料包括光學特性，諸如在示範性實施例中之 個別成像裝置14之響應性和/或轉換功能。可使用校準資料 來校準用來獲得校準資料之單獨的個別裝置14。例如，可 修改成像裝置14之影像處理演算法以改進其之成像操作， 其包括成像裝置14產生所捕捉之景色之令人愉快的和忠實 的影像之能力。 1379583 成像裝置14包含在所說明系統中之一彩色數位相機。 被知態來產生響應於所接收影像之影像資料之成像裝置14 之其他組態是可能的（例如掃瞄器，彩色複印機，彩色多功 能週邊等）。 ίο 15 再度參考校準儀器12，所說明之示範性實施例包括一 光源20 ’―光線隨機產生器22，以及一光學散光器24»為 了討論容易起見，示範性元件2〇，22，24以放大觀點來顯 示。在校準儀器12之典型實現中，元件20，22，24彼此相 關地密封以防止週圍光線引入儀器12中。校準儀器12之處 理電路亦可被提供以如下面與第3圖之示範性電路相關所 討論般來控制校準操作。 光源20可在校準儀器12之不同實施例中實施於不同組 態中。再者，光源2〇可於不同實施例中加以控制以同時和/ 或依序地發出不同的光線。不同的光線包含具有不同發出 特性之光線，諸如不同的波長，強度或頻譜功能分佈。 例如，所說明的光源20之組態包含許多區域26，其個 別地組態來發出具有與其他區域26比較起來不同之波長和 /或強度之光線。因此，區域26之至少一些之光線可為空間 地和頻譜地與其他區域26之光線在第2圖中之校準儀器12 20 之實施例中分離。在一些實施例中’具有不同波長和/或強 度之光線可同時發出。在其他實施例中，其之一些在下面 描述者，具有不同波長和/或強度之光線可依序地發出。 區域26之個別者可包含一或多個光線發出裝置（未顯 示）。示範性的發光裝置包括窄頻帶裝置，其提供與廣頻帶 9 1379583 反射表面相比提供了增加的精確性。區域26之光線發出裝 置包括在示範性實施例中之發光二極體(LEDs)和雷射。區 域26之發光裝置之其他組態可加以利用。在一範例中，個 別區域26包含一個3 X 3平方之發光裝置，其組態來發出具 5 有相同波長與強度之光線。

10 在所說明之範性實施例中，光線隨機產生器22包含多 個對應於光源20之區域26之個別者之空管。光線隨機產生 器22組態來呈現大致一致之光線對區域26之個別者給在所 描述之組態中之散光器24。光線隨機產生器之管之桊部表 面可具有一相對光亮之白色粗糙表面。光線隨機產生器22 之其他組態是可能的。例如，在儀器丨2之至少一其他實施 例中’光線隨機產生器22可包含一單一空管，其具有下述 之單一發光區域。 光學散光器24包含一個光學介面27 ’其組態來呈現大 15致一致之光線給個別的區域26(以及在下面所討論之光學 介面27之個別區域28)給成像裝置14以供在校準操作中使 用。與所說明之光學散光器24分離之光學介面27之其他組 態可被用來輸出光線給成像裝置14。一示範性之光學散光 器24包含一半透明的丙烯酸組件。所說明之示範性光學散 20光器24被組態來輸出對應於光源20所發出之光之光線。例 如，示範性的所說明之光學介面27包含多個區域28，其對 應於光源20之個別區域26。在其他實施例中，可提供更多 或較少的區域28 ’其對應於光源2〇之所提供之數目之區域 26。在至少一實施例中，光學隨機產生器22和散光器24提 10 1379583

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供對應於區域28之個別者以及對個別區域28之不同的光線 ’個別的光線在個別的區域28之整個區域中大致為一致的 。在其他可能的實現中，其他光學散光器可實現為光源20 和光線隨機產生器22之間或在光線隨機產生器22之中。 在一實施例中3光線隨機產生器22包含多個鋁，其大 致為方形管，其對應於光源2〇之區域26。該等管可個別地 在光源20和介面27間具有2.5英吋之長度以及1英吋乘 英吋之正方形維度。管之内部表面可塗以一白色塗覆，諸 如OP.DI.MA材料，其具有可從Gigahertz_〇ptik公司獲得之 零件號碥0DM01-FCU。散光器24可包含多個白色半透明丙 烯酸材料之片段，其鄠有可從Cry〇工業獲得之零件號碥 020-4，其具有1英吋乘以丨英吋之維度，其包含個刟區域28 ，且個別地鄠有1/8英吋之厚度。其他組態或實施例是可能 的。 參考第3圖，顯示校準儀器12之示範性電路3〇。所說明 之電路30包括一通訊介面32，處理電路34，儲存電路％， 光源20和一光線感測器38。在其他實施例中可提供更多， 較少或其他的電路元件。 通訊介面32被組態來建立校準儀器12與外界裝置相關 20之通訊。通訊介面32之示範性的組態包括一USB埠，串列 或平行連接，IR介面，無線介面，或任何其他配置，其能 夠單向或雙向通訊者。任何適當的資料可使用通訊介面32 來通訊。例如，如下面所描述的，通訊介面32可被用來通 訊光線2 0之一或多個發出特性和/或一或多個待校準之個 11 別成像裝置14之決定的光學特性。 在—實施例中，處理電路34可包含組態來實現所要的 規劃之電路。例如，處理電路34可實現為一處理器或其他 組悲來執行可執行之指令之結構，其包括例如軟體和/或軔 5體指令。處理膪路之其他示範性實施例包括硬體邏輯，PGA ，FPGA，ASIC，狀態機器和/或其他結構。這些處理電路 34之範例係供說明用的且其他組態是可能的。 處理電路34可被利用來控制校準儀器12之操作。在一 貫她例中’處理電路34被組態來自動地控制來自儀器12之 1〇光線之發出之時序（例如控制時序為同時地和/或依序地從 儀器12發出具有不同波長和/或強度之光線）。在一實施例中 ，處理電路34可自動地控制時序和光線之發出而無使用者 之介入。 儲存電路36被組態來儲存電子資料和/或規劃，諸如可 15執行之指令(例如軟體和/或韌體），校準資料，或其他數位 資訊且可包括處理器可使用之媒體。在上面所描述之校準 資料之外，額外的示範性校準資料可包括使用校準儀器12 之光學介面27發出之光線之一或多個發出特性。如下面所 討論的，在一實施例中示範性發出特性包括在光學介面27 20上發出之光線之頻譜功率分佈（SPDs)。頻譜功率分佈包括 發出特性，其包括發出光線之波長及對光線之個別波長之 光線之相關強度。 處理器可使用之媒體包括任何製造物件，其在示範性 實施例中可包含，儲存或維持規劃，資料和/或數位資訊以 12 供由-包括處理電路之指令執㈣統制或與之連結使用 例如示範性處理器可使用之媒體可包括任何實體媒體 之’諸如電子’磁性，光學，電磁，紅外線或半導體媒 體。一些更特定的處理器可使用之媒體之範例包括但不受 PF於.了‘式磁性電腦磁盤，諸如一軟性磁盤，高容量磁 碟’碟碟驅動機’隨機存取記憶體，唯讀記憶體，快閃記 憶體’緩衝貯存記憶體’和/或其他能夠儲存規劃’資料或 其他數位資訊之組態。 光源20可在如上面所描述之示範性配置中組態。例如 ，在一實施例中光源20可組態來發出具有不同波長和/或強 度之光線。如上面所描述的，不同波長和/或強度可由多個 區域26定義。在其他實施例中，光源2〇被組態來發出具有 大致恒定波長和/或強度之光線，以及多個配置在光源2〇上 游且對應於區域2 6之空間分離之濾波器可被利用來提供任 何不同匠的波長和/或強度之光線。在其他下面所描述之實 施例中’光源20可組態來使用一單一區域依序地發出不同 的光線。其他配置是可能的。 光線感測器3 8光學地與光源2 〇耦合且被組態來接收從 其發出之光線。在一範例中，雖然其他組態是可能的，但 光線感測器38被實現做為一光二極體。在一些實施例中， 一或多個光線感測器38可被定位在光線隨機產生器24中（ 例如一光線感測器3 8在一在此描述之示範性組態中可定位 在實現為一單一空管之光線隨機產生器22中）。在具有多個 區域26之其他配置中’光線感沿滿38可透過一適當的光管（ 13 1379583 未顯示）或其他具有區域26之組態來光學地耦合且其對應 於具有不同波長和/或強度之發出的光線。 在一配置中，光線感測器38被組態來監視發出之光線 以供校準儀器12之校準目的用。例如，光源20之至少一些 5 組態可提供光線，其隨時間在波長和/或強度上漂移。光線

感測器38可用來監視光線，且指示一使用者說儀器12未校 正且需要服務。例如，若光線之不同波長之強度彼此為變 化的話，則校準儀器I2可被認為是未校正的。校正儀器12 之示範性再校正可包括再度決定從光學介面27所發出之光 10 線之發出特性(例如頻譜功率分佈）。 參考第4圖，成像裝置14於一示範性組態中說明為一數 位相機。如先前提及的，成像裝置14可實施於其他組態中 以從景像或所接收到的光線來產生影像。在所說明之組態 中之成像裝置包括處理電路4〇，儲存電路们，一閃控44， 15 一影像感測祕’―濾波㈣，光«置5G，以及-通訊

理電路34來實施’且包含組態來錢上面所描述之處 20 處理電路之其他示範性施/所要的規劃之電路。 體來包括不同的和，或其他硬 " 、置14之操作(例如控制閃控44,光學穿置5〇 ，卿和錯存，影像資料之處理 = 二作)。處一這= 儲存電路如態來儲存電子資料(例如影像資料)和/或 14 J379583 規劃，諸如可執行之指令（例如軟體和/或韌體），或其他數 位資訊，且可包括處理器可使用之媒體，兑 一 '、王夕—貫施 例中類似於上述儲存電路36。 閃控44包含一光源，其組態來提供用於操作之成像上 的光線。處理電路40在所要的實施例中控制閃控叫之操作 。閃控44可被停止，單獨使用或與外部光源(未顯示）連結使 用0

影像感測器4 6被組態來提供多個原始影像之原始影像 資料。原始影像資料包含對應於由影像感測器牝所形成之

ίο廣始影像之多個像素之數位資料。例如，在一示範性RGB 應用中，原始影像包含對應於在個別像素上之紅，錄和藍 色之位元組。其他實施例可利用或提供其他色彩資訊。影 像感測器46可包含多個光感元件，諸如光二極體應對於 像素且被組態來提供可供產生影像之用之原始數位資料。 15例如，在一可能的組態中，影像感測器46可包含光感元件

之光栅（亦稱為像素元件），其配置於16〇〇行乘以128〇列。其 他光栅組態是可能的。光感元件在示範性組態中可個別地 包含電荷耦合裝置(CCDs)或CM〇s裝置。在一特定範例中 ，影像感測器46可在感測器配置中利用χ3技術，其可從 20 Foveon，Inc獲得。 濾波器48被提供在影像感測器46之上游以在影像感測 器46感測之前，實現對於由成像裝置14所接收之光線之任 何所要的濾波。例如，在一實施例中，濾波器48可改進由 成像裝置14所接收到之紅外線。 15 1379583 光學儀器50包括適當的鏡片和一孔’其組態來聚焦和 導向所接收的光線以供使用影像感測器46來建立影像之用 。適當的馬達（未顯示)在一實施例中可由處理電路40來控制 以實現光學儀器50之所要的操作。 5 通訊介面52被組態來建立成像裝置14之與外部裝置相 關之通訊(例如校準儀器12)。通訊介面52之示範性組態包括 一USB埠，串列或平行連接，IR介面，無線介面，或任何 其他能夠單向或雙向通訊之配置。通訊介面52可組態來與 校準儀器12或其他外部裝置之通訊介面32耦合且與之交換 10 任何適當的資料。例如，通訊介面52可被利用來接收光源 2〇之一或多個發出特性以及/或個別成像裝置14之一或多 個所要的光學特性。再者，介面52可輸出感測器資料，其 係由影像感測器46所產生的，且其可被用來實現影像處理 操作，其包括如下面所描述之成像裝置14之光學特性之決 15 定。 參考第5圖，顯示光學介面27之一示範性組態。所說明 之光學介面27對應於第2圖中所示之校準儀器12之實施例 ，且包括多個不同光線之區域28，其具有不同波長和/或強 度。 在所說明之組態中’光學介面27包括多個彩色區域之 列6〇以及白色區域之一單一列62。其他波長和/或強度之更 多或較少區域可於光學介面27之其他實施例中加以提供。 彩色區域列60提供多個具有不同波長之光線之區域28 。例如，在所說明之實施例中，列6〇包括依序以25nm之增 16 1379583 量在波長上從紫外線光(375nm)至紅外線光線(725nm)增加 之區域28 ’其提供頻譜地和空間地分離的光線。在所說明 之範例中，列62包含多個區域W1_W5 ,其具有相同的相對 頻譜功率分佈且其在強度上有增加。白色表面之相對強度 對個別區域W1-W5可為〇·(π，〇.〇3，〇.1〇，〇·3〇，以及1。 根據第5圖之示範性實施例，發光裝置之數目和/或發 光裝置之驅動電流可在個別區域28間變化以提供所發出之

光線之所要的頻譜功率分佈。其他組態在其他實施例中是 可能的。 在一實施例中’第5圖之區域28可標號為1至15，其依 序對每一列從頂端列開始且持續至底部列從左至右。示範 性發光裝置可包含可從Roither Lasertechnik獲得之LEDs且 對個別區域28具有下列零件號碼：（i)360D30， (5)HUBG-5102L，（13)ELD-670-534，（14)ELD-700-534，以 15及（15)ELD-720-534。剩餘的示範性發光裝置可包含可從

American Opto獲得之LEDs ’且對個別區域28具有下列零件 號碼：⑺ L513SUV，（3) L513SBC-430NM，（4) L513NBC ，(6) L513NBGC，(7)L513NPGC，（8)L513UGC， (9)L513NYC-E ， （10)L513UOC ， （11)L513NEC ， 20 (12)L513TURC，以及（W1-W5L513NWC。 在此範例中，對於列60之所有區域28之光線發出裝置 之驅動電流可為恒定的（例如18-20mA)，且每個區域28之光 線發出裝置之數目係根據下列來變化：（1)4，（2)1，（3)14 ，（4)2，（5)4，（6)3 ’（7)卜（8)27，（9)3，（10)2，（11)1，（12)2 17 1379583 ，（13)2，（14)2，以及（15)1。對於列62之個別區域28之光線 發出裝置之數目可為相同的（例如四個），且下列示範性驅動 電流可使用：對於個別區域28之W1-W5為0.2，0.6，2，6 和2〇mA。上面的範例是供說明用的，且其他組態或變化是 5 可能的》

如下面進一步描述的，第5圖中包括變化的波長和/或 強度之區域28之所示之光學介面27之利用使得同時決定成 像裝置14之響應性和轉換函數成為可能，例如透過使用成 像裝置14將裝置14對從光學介面27所發出之光線做單一曝 1〇 光之方式。如在此討論般，光學介面27之其他組態是可能 的（例如提供一光學介面，其中在區域26間僅波長或強度變 化’提供僅具有一單一發出區域之光學介面以供依序發出 具有相同波長和/或強度之光線等）。 可利用由校正儀器12所提供之不同波長之光線來決定 成像裝置14之響應性函數。在第5圖中所說明之光學介面27 之實施例中，列60之多個區域26可同時發出光線，以供透 過由成像裝置14對之做單一曝光來決定響應性函數之用， 因為列60之空間和頻譜分離之區域26之故。 2〇 參考第6圖，光線透過光線介面27之發出（即，且由成 像裝置14接收）可被最佳化來協助決定正受校正之成像裝 置14之響應性函數。第6圖之圖形化表示說明由光源2〇所發 且於光學介面27之區域28上所提供之光線之頻譜功率分 佈，其協助成像裝置14之響應性分析。頻譜功率分佈包括 斜第S圖中所說明之光學介面27之區域28之示範性發出值 18 ’其沿者X-轴從左至右在波長上做增加。 如上埤，光源20之光線發出裝置之數目可對個別區域 26來變化以提供不同的強度。在其他實施例中，光線發出 裝置之數目對個別區域26可為相同的，且個別區域％之光 5線發出裝置之驅動電流可變化以提供所要的強度。其他配 置可用來提供所要的頻譜功率分佈。在一實施例中，強度 可被選擇以在儀器12本身做校正期間，近似在第&圖中所說 明之示範性頻譜功率分佈。一旦決定了個別區域26之光線 發出裝置之近似驅動電流（或其他組態參數），則儀器丨2可被 1〇校正以使用所決定之驅動電流或參數來驅動光線發出裝置 。在一實施例中，一個別區域26之光線發出裝置可使用相 同的驅動電流來加以驅動，而用來驅動不同區域26之光線 發出裝置之駆動電流可為不同的。在其他實施例中，如上 述可使用並非變化光線發出裝置之數目和/或對個別區域 15 26之驅動電流之其他組態。 再者，在儀器12之校正之後，可決定使用驅動電流在 光線介面27上所發出之光線之頻譜功率分佈。在一範例中 ，在光學介面27上所發出之光線之頻譜功率分佈可使用一 頻譜輻射計來加以測量。可將校正儀器12之所測量到的頻 ‘功率分佈使用儲存電路36或其他適當的電路儲存為校正 儀器12之一發出特性，且隨後在一或多個成像裝置“之校 正操作期間加以利用。新的驅動電流和/或頻譜功率分佈可 在儀器12之再校正期間加以決定。 亦可對列62之個別區域28來提供並儲存發出特性。如 19 先前所提及的’可將區域28之至少一些組態，以對一已予 之光線波長改變光線強度(例如列62之區域）。與對應於區域 之光線強度相關之資料可被儲存為一發出特性以供隨後 在一或多個成像裝置14之校正中使用。強度資料亦可從列 62内之區域28之光線之頻譜功率分佈來擷取。 參考第7圖’顯示使用校正儀器12來實現成像裝置14 之4父正之示範性方法。其他方法是可能的，包括更多較 少或其他步驟。 在一步驟S1上，提供具有一光源之校正儀器12之一實 施例’連同由光源所發出之光線之至少一發出特性。 在步驟S2上’待校正之成像裝置14與校正儀器12對齊。 在步驟S3上，成像裝置14之影像感測器46對由光源所 發出之光線做曝光。 在步驟S4上，影像感測器46感測光線，並產生感測器 資料’其代表由影像感測器46所做之感測。 在步驟S5上，適當的處理電路使用發出特性和感測器 資料來決定成像裝置14之光學特性。光學特性可用來校正 成像裝置14。第7圖之示範性方法可對其他成像裝置14加以 重覆。 參考第8a圖，一流程圖說明在使用參考第2圖所描述之 校正儀器12對一相關成像裝置14做校正之期間用於資料獲 取之示範性方法。 在步驟S10上，欲校正之成像裝置被帶至對齊，以接收 從校正儀器12之光學介面所發出之光線。一旦對齊，則校 20 正儀器12之光源20被控制為發出在光學介面27之區域28上 之光線。成像裝置14組態來提供光學介面27進入焦點且將 影像感測器46曝光至來自校正儀器12之光線（例如照相）以 接收來自光學介面27所發出之光線。 5 在步驟Sl2上，由影像感測器46響應在步驟10中之曝光 而產生感測器資料。在一實施例中，影像感測器46之個別 像素被組蟋來提供包含RGB值之感測器資料。影像感測器 46之像素位置可對應於光學介面27之區域28。因此，影像 感測器46之多個像素可被加以識別，其對應於個別區域28 10 。來自個別像素之尺08值在一實施例中可使用處理電路34 ，4 0或其他所要的電路來加以平均以對每個區域2 8提供一 單-的平均RGB值。根據一實施例，包含平均RGB值之感 測器資料可用來做成像裝置14之校正，如下所描述。 相關於板正儀器12之其他實施例在下面描述資料獲取 15操作。根據其他目前所描述之實施例之校正儀器12包括一 光學介面，其具有一單一區域(未顯示)以輸出光線以供成像 裝置14之校正之用。例如，與如上述根據區域财配置不 同波長和/或強度之光線發出裝置相反，具有不同波長或強 度之光源之光線發出裝置可分佈於光學介面之區域面積之 2〇 整體週圍。 在-實施例中，需要光源之光線發出裝置提供橫跨光 學介面之區域之面積之整體上大致為一致之光線分佈。在 -可月b實現中’可將包含二十個不同波長或強度之個別光 線發出裝置定位於在列和行中依序彼此相鄰，以提供橫跨 21 1379583 於光學介面之區域，對強度上個別波長之光線的大致一致 的分佈。其他樣式之光線發出裝置之分佈是可能的。 在一操作性的實施例中，可僅控制一共同波長或強度 之光線發出裝置來發出個別的光線，其大致在橫跨區域之 5面積上為一致的。之後，對剩餘波長之光線發出裝置可依 序個別地加以控制以依序發出具有個別波長之光線，其提 供發出光線之時間上和頻譜上的分離。若出現的話，對一 已予波長具有不同強度之光線發出裝置之後可個別地加以 組態以依序發出光線，以致能轉換校正操作，其在下面進 10 一步地描述。因此，在一實施例中，個別波長或強度之光 線發出裝置可依序地組態，以發出個別的光線。更具體地 說，具有一共同波長之光線發出裝置可依序地加以控制， 以個別地發出光線，其開始於375nm且進行至725nm且隨後 i為從光線發出裝置發出光線，該裝置組態來提供具有一共 15同波長和從…丨至…5之變化強度之光線。在一實施例中， 成像裝置14可對個別發出之光線之波長3 75NM_725nm和 強度W1-W5之每-個來感測所發出之光線。然後，藉由成 像裝置14對光線之每個波長和強度提供感測器資料。 〇 #考第8b圖’描述了根據第二上述實施例，其有具有 _提供依序發出之不同光線之單-區域之光線介面27者之 不範性資料獲得操作。 、在步驟S20上，控制校正儀器來發出具有—單一波長之 光線。待校正之成像裝置之影像感測器對所發出之光線做 曝光。 22 1379583 在步帮S22上，可從影像感測器之像素感測器資料，使 用處理電路34，40或其他所要的電路來決定對個別波長之 平均RGB值。

之後’處理可返回步驟S20,在其上儀器控制下一波長 5之光線之發出，其使能使用成像裝置14來產生對個別波長 之感測器資料。第8b圖之程序可加以重覆以提供感測器資 料，其在所描述之實施例中對使用校正儀器所發出之光線 之許多不同的波長或強度包含平均RGB值。 提供上述實施例以說明用以實現成像裝置校正操作之 1〇示範性資料獲取技術。可在其他實施例中使用其他資料獲 取方法和/或裝置。 參考第9圖，所獲取之資料係於獲取之後處理以決定成 像装置14之校正資料。示範性處理包括決定校正資料，其 包含對個別成像裝置14之光學特性（例如響應性和/或轉換

函數）。如上述，處理電路34，4〇和/或其他適當的處理電路 可執行資料獲取操作。類似地，處理電路34，4〇和/或其他 適當的處理電路可被用來處理所獲取之資料，例如如第9圖 中所不的。再者，可由相同或不同的處理電路來執行資料 獲取和處理。 在第9圖之所說明的示範性處理中，決定了包括成像裝 置14之響應性和轉換函數之光學特性。在其他實施例中， 僅決定成像裝置14之響應性或轉換函數和/或其他特性之 。再者，可決定用於校正成像裝置14上之其他的光學特 十生或其他資訊。例如’可由適當的處理電路34, 40或其他 23 1379583 處理電路(未顯示）來進一步處理響應性和/或轉換函數。例 如’可從響應性和轉換函數來推得一色彩校正矩陣，—亮 度評估矩陣和/或其他資訊。 步驟S30-S34說明用以決定成像裝置14之響應性函數 5 之示範性處理。 步驟S40-S44說明用以決定成像裝置14之轉換函數之 示範性處理。根據其他配置（未顯示），可使用其他處理。

10

在步騾S30上，從影像感測器46所獲得之感測器資料， 包括上述對所描述實施例中之列60之個別區域28之之平均 的RGB值，可定義一矩陣j·。 在步驟S32上，發出特性，包含在所描述之實施例中之 區域28之頻譜功率分佈（spDs)可定義一矩陣S。 在步騾S34上，在所描述之範例中可使用矩陣r，s和等 式R=pinv(ST)rT來決定響應性函數R。 在所說明之範例中’可與響應性函數之決定平行來決 定轉換函數。 參考步驟S40 ’來自影像感測器46之感測器資料，包括 在所描述之實施例中對列62之個別區域28之平均RGB值可 定義一矩陣rw。 在步驟S42上’發出特性，包含在所描述之實施例中之 區域28之頻譜功率分佈可定義一矩陣gw。 在步驟S44上’在所描述之範例中，可使用矩_rw，Sw 來求解轉換函數g(x)->g(lTSw)=rw。 第9圖之上述方法可用來決定對於成像裝置14之個別 24 1379583 者之一或更多項的光學特性，其提供個別的感測器資料， 其表示了個別成像裝置14之電路’且因此’上述裎序可對 欲校正之個別成像裝置14來執行以決定對個別裝置14之個 別的近似一或更多項光學特性。第9圖之上述方法為示範性 5 的，且在其他實施例中，可利用其他處理或方法來決定響 應性和/或轉換函數或者成像裝置14之其他光學特性。

10 15 20 一旦決定了，則可使用光學特性來校正個別的成像裝 置14。例如，包含響應性和轉換函數之光學特性可被用來 增加個別的成像裝置14之影像處理演算法之精確性（例如 亮度評估和色彩校正）’且亦增加最終再生之色彩精確性。 如在一實施例中於此所描述的，示範性裝置和/或方法 可用來決定成像裝置14之元件是否為有缺陷的（例如感測 器46 ’濾波器48等）。例如，個別成像裝置14移除紅外線或 其他光線之能力亦可使用上述之校正儀器12來加以監視， 且其可被組態來發出紅外線或其他光線。例如，若由個別 的成像裝置14回應於從校正儀器12之光學介面27所發出之 光線而產生之感測器資料（且包括紅外線或其他所要的光 線）指出所接收到的光線包含所發出之紅外線或其他光線 ’其未由濾波器48所移除者’則成像裝置14被組態來移除 特定光線(例如紅外線)之—濾波器可被識別為有缺陷的。 在一貫施例中’可將所決定之光學特性與個別的成像 裝置14通訊，其實現了近似校正，若光學特性係使用校正 儀斋12之處理電路34來加以決定的話（或成像裝置14外部 之其他處理電路）。或者，成像裝置14之處理電路40可決定 25 1379583 個別裝置I4之光學特性。在其他實施例中，校正可在成像 裝置14外部使用所決定之光學特性來加以執行且所校正 的影像處理演算法可隨後被提供給個別的成像裝置14。在 ,、他實ie例巾，成像裝置μ之處理電路⑼可被組態來利用 5所決定到的(例如内部地或外部地)光學特性，以在成像裝置 内部實現校正。總地說，可組態任何適當的處理電路來產 生對於個別的成像裝置14之-或更多特性，且相同的或其 他的處理電路可利用一或更多項光學特性來實現校正。 參考第10圖，顯示不同校正方法之奇異值分解之圖 ίο形化表示，其包括在此所描述之示範性發出方面，其係 與反射表面（馬克白和馬克白DC)和一單色器之使用加以 比較的。

使用第2圖和在此所描述之示範性發出校正儀器12之 相對高的和恒定的奇異值分解類似於以一單色器所實丨見之 15結果，且大大地超過了透過馬克白和馬克白DC反射表面所 達到之結果，其中個別曲線並非恒定且具有相對快速減少 之斜率。校正方法之精確性視反射表面或光線發出裝置如 何彼此頻譜相關而定。表面或光線發出裝置越相關，則產 生越不精確之校正。情況如此’因為校正技術反轉一影像 2〇形成等式，以計算相機響應性函數。當頻譜相關的表面或 光線發出裝置被反轉時’結果為相機響應性函數之雜訊評 估。光線發出裝置之表面或頻谱功率分佈之反射函數之奇 異值指出一已予方法之精破性。有更多大於0.01之奇異值（ 任何小於可被認為是雜訊的），則方法更精確（參看例如第10 26 1379583

10 15 圖）。基本上’奇異值之數目指出貢獻於結果之校正之表面 色彩或光線發出裝置之數目。 再者，與第叫3圖相關’與使用一單色器所測量到的 圖形相關來個別地顯示對一從膽。n購得之職位相機使 用馬克白反射表面(第11圖)，馬克白DC反射表面(第12圖) 和第2圖之示範性發出校正儀器12所決定之示範性相對響 應性。從第11_13®之輪，第之校正儀1|12與反射表 面之使用相比（例如馬克白和馬克的〇提供了蚊一已予 成像裝置14之相對響應性之精確性是清楚的。 表1比較使用反射圖表，第2圖之校正儀器12和-單色 器之校正程序。第2®之校正儀㈣提供對-已予成像裝置 2最短校正時，卩稍短於反表），且不像反射圖表需 在幻外圖部柄之一祕’且㈣數短於―單色晴色彩可 =圖;组態中空間地測量’而非如以單色器為時間性地 測I)奴正儀器丨2具有比較裝置之最 需使外部之m心"， 請’因為不 要的光線)源為的（例如示範性儀器12本身發出所

i打開裝置 2.對裝置照相 3·執行軟體來校正

___f色器 設定單色器至一特 定波長和帶寬 2·對離開單色器之光 線照相 3·測量離開單色器之 光線之功率大小 •對可見頻譜之每個 波長重覆步驟1 _3 體來校正 27 表2比較組態來實現上述三種校正方法之裝置之適當成本。 反射表 ----| 校正儀器 $50-4350(零售） $200-$400 (怙計零售價） 單色器 $5,000-$20，G〇q(零售） 表3比較三種方法與裝置之奇異值之數目，包括第12 圖之校正儀器。校正儀器12之其他實施例可包括更多或較 少光線之波長和/或強度，如所需要的。例如，上述之儀器 12之實施例包括二十種型式之不同光線4其他實施例中 任何適讨目之不同型式之光線•長和/或強度）可依序 使用，在多個區域中，或根據其他適當的方案。 表3 反射表 校正儀器 單色器 近於4 15-20 (視發出源之數目而定） >50 反射圖因為匕們具有廣頻帶，南度相關表面色彩，因 此僅貢獻約4個測量，其可用以供校正之用。這一般來說對 於扠正包含相機之成像裝置14來說是不夠的。另一方面， 單色裔產生超過5〇次的校正測量，因為它一般使用窄頻帶 源。因此，單色器產生增加了精確性的校正結果，但校正 時間相對長且成本相對昂責。第2圖之示範性校正儀器12例 如具有一相關丨5_2〇次之測量，其對典型的成像裝置〗4(例如 1379583 數位相機)產生超過足夠之校正結果，但其不會苦於單色器 之成本和長校正時間，或如以反射表面般使用外部照明。 因此，揭示内容之至少一些觀點允許成像裝置14之響 應性和轉換函數之快速，正確且相對便宜之決定和校正，

5且可被用來在至少一實現中校正在生產線上之成像裝置。 如上面所討論的，相同模型或使用相同型式之組件之成像 裳置14可能具有不同的響應性和轉換函數，因為感測器和/ 或色彩濾波器製造變異之故。在此所描述之校正儀器啊 用來決定裝置14之光學特性，且在成像裝置14被運送至一 ⑺顧客或訂購者之前校正裝置14。相對快速且精確之校正可 改進個別校正之成縣置14之賴色彩再生品質。 在此所討論之校正儀器12或方法亦可由專業或一般丨 相者使用來校正高末端成像裝置…相信這樣的校正會; 15

20 校正的錢裝置M難生之結絲叙總體匕 °°貝1 —些這樣的校正觀點可聚焦於-更專業. 場且且:校正方面利用來自成像裝置Μ之原始影像 藉由為料市場發展之纽裝置 供原始影像資料。 厂从 ， i开文限於所揭示之實施例，其僅 ==式給予的’而是僅由所附中請專利範圍之範 【闽式簡舉說明】 ^圖為成像系統之一取樣之響應性之圖形化表六 第2圖為根據—說明性實施例之—示範性校準儀 29 1379583 成像裝置之說明性表示。 第3圖為根據一實施例之一校準儀器之電路之功能性 方塊圖。 第4圖為根據一實施例之一成像裝置之電路之功能性 5 方塊圖。

10 第5圖為根據一實施例之一校準儀器之一光學介面之 說明性表示。 第6圖為根據一實施例之發光對從光學介面發出之光 線之波長之圖形化表示。 第7圖為根據一實施例之表示一示範性成像裝置校準 15

20 方法之流程圖。 第8a圖為一流程圖，其表示根據一實施例之示範性資 料獲得。 第8b圖為一流程圖，其表示根據其他實施例之示範性 資料獲得。 第9圖為一流程圖，其表示根據一實施例之示範性資料 處理。 第10圖為一比較示範性校準技術之圖形化表示。 第11圖為一圖形化表示，其係使用一MacbethDC圖表 校準技術來比較估計的和測量的相對響應性。 第12圖為一圖形化表示，其係使用一MacbethDC圖表 校準技術來比較估計的和測量的相對響應性。 第13圖為一圖形化表示，其根據一實施例使用一發出 校準儀器來比較估計和測量的相對響應性。 30 1379583 【主要元件符號說明】 12…光線隨機產生器 36…儲存電路 14…成像裝置 38…光線感測器 20…光源 40…處理電路 22…光線隨機產生器 42···儲存電路 24…光學散光器 44…閃控 26…區域 46…影像感測器 27…光學介面 48…滤波器 28…區域 50…光學裝置 30…示範性電路 52…通訊介面 32…通訊介面 60,62…列 34…處理電路

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Claims (1)

1379583 第94106773申請案修正頁 101.02.24 十、申請專利範圍： 1. 一種成像裝置校準方法，其包含下列步驟： 發出光線以供使用於一成像裝置之校準中； 提供該光線之一發射特性； 5 使用該成像裝置之一影像感測器來感測該光線； 產生表不使用該影像感測器的該感測之感測1§貧 料；以及 使用所產生之該感測器資料和該發射特性來決定 該成像裝置之至少一光學特性以供使用於該成像裝置 10 之校準令，且其中該至少一光學特性對應於用來感測該 光線之該成像裝置。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中至少一發射特性包 含該光線之一頻譜功率分佈。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該發出光線之步 15 驟包含使用多個發光裝置來同時發出不同光線，以及該 決定步驟包含使用同時發出之光線來決定包含響應性 和轉換之至少一光學特性。 4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該決定步驟係在 該成像裝置之外部進行，且進一步包含將該至少一光學 20 特性傳送至該成像裝置之步驟。 5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該決定步驟包含 使用該成像裝置來決定。 6. —種成像裝置校準儀，其包含： 一光源，其組配來發出具有多種不同頻譜功率分佈 32 1379583 第94106773申請案修正頁 101.02.24 之光線； 一光學介面，其組配來提供該光線給將要使用該成 像裝置校準儀來校準之一成像裝置；以及 處理電路，其組配來自動地控制來自該光源之光線 5 之發射，以允許該成像裝置之校準；以及 一通信介面，其關於該發射的光之至少一發射特性 ，外部地傳遞該成像裝置校準儀的資料，以允許該成像 裝置之校準。 .7.如申請專利範圍第6項之校準儀，其中該處理電路被組 10 配來自動地控制該發射而無使用者介入。 8. 如申請專利範圍第6或7項之校準儀，其中該處理電路被 組配來自動地控制來自該光源之光線之發射之時序。 9. 如申請專利範圍第6或7項之校準儀，其中該光學介面包 含多個區域，該等區域包含不同波長的光線。 15 10·如申請專利範圍第6或7項之校準儀，其中該光學介面包 含有包含了相同波長光線之不同強度的多個區域。 33