CN1613264A - 用于成像设备的校准技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于校准成像设备，比如显示器、打印机或者扫描器的不同校准技术。该技术包括带有设备模式的成像设备特征，使得设备模式期望值和成像设备测试输出之间的平均误差与预期误差相近似，以及调节呈现在成像设备上的图像以获得目标行为。本发明能够在成像设备的分析行为和测试输出之间获得平衡。如此，图像数据的调整更易于改善色彩精度而不会对预期误差过度补偿。

Description

用于成像设备的校准技术

技术领域

本发明属于彩色成像领域，或者更精确地说是属于彩色成像设备的校准技术。

背景技术

成像设备的校准可以有效地改善设备产生的图像的色彩精度。例如，成像设备，比如阴极射线管、液晶显示屏、等离子显示屏和各种打印机，经常被校准，以便确定对应用到设备中的色彩输入或驱动信号进行调整。在另一种情况下，调整后的数据常被接着用于控制成像设备，该设备最后再现的图像的色彩精度得到改善。校准被经常用于解决成像设备中的偏差(drift)以改善色彩精度。

例如，阴极射线管的校准(CRT)可以包括在显示屏连接测试设备，比如色度计，以测试CRT的色彩输出。测试的输出被用来与分析的期望的色彩值相比，从而确定色彩误差。被确定的色彩误差被用于调整与主机相联系的视频卡中的查用表(LUT)，使得输入的色彩信号以调节以用于被确定的误差来转变。校准程序的有效性和精度能对色彩的精度产生实质性的影响。

准确的色彩精度对色彩的强化应用比如软检验至关重要。软检验指利用显示器而不是打印硬拷贝的检验过程。传统上，色彩检验技术依赖硬拷贝检验，为确保在打印介质上的图像和色彩在视觉上无误而将检验数据打印出来进行检查。例如，在硬检验过程中色彩特性能够被调整而且后续的硬拷贝打印能被检验。在确定特定检验可接受后，用于可接受的检验的色彩特性能被重复用于大型生产，例如在印刷机上，在大量的视觉上与被接受的检验等同的打印媒介上。

由于诸种原因软检验是很受欢迎的。例如，软检验可以消灭或减少检验过程中对打印硬拷贝的需要。而且，软检验允许多个检验专家仅仅通过看显示设备从远程来检验色彩图像。在软检验时，没有必要向远程的观看者打印或者发送硬拷贝检验情况。由此，软检验可以比硬拷贝检验更快和更方便。并且，软检验能减少检验过程的花费。由于这样或那样的原因，软检验很具有吸引力。获得精确的对软检验显示设备的校准能力是获得高效软检验系统的重要因素。

发明内容

总之，本发明涉及用于校准成像设备，比如显示器、打印机或者扫描器的不同校准技术。该技术包括带有设备模式的成像设备特征，其中设备模式期望值和成像设备测试输出之间的平均误差与预期误差相近似。本发明能够在成像设备的分析行为和测试输出之间获得平衡。如此，图像数据的调整更易于改善色彩精度而不会对预期误差过度补偿。

在不同实施例中，本发明还与校准成像设备的方法有关。例如，该方法包括特征化带设备模式的成像设备，使得设备模式期望输出值和成像设备测试输出之间的平均误差与预期误差相近似。该方法还包括调节在成像设备上的图像呈现并获得目标值。

在另一个实施例中，本发明可以涉及一种方法，其包括测试用于阴极射线管的设备值子集的阴极射线管的输出，选择一个或者更多设备模式的参数值，其中可调参数的量少于用于定义阴极射线管测试输出的测试量，并且其中设备模式输出期望值和测试输出值之间的平均误差与预期误差相近似。该方法还进一步包括根据设备模式调整图像数据，获得用于成像设备的目标值。

在本本发明的另一个实施例中，本发明的方法包含：测量阴极射线管的输出以用于该阴极射线管设备值的子集，以及选择一个或多个设备模式的参数值，其中可调节参数的数目小于用于定义该阴极射线管被测输出的测量值，并且其中设备模式的期望输出和所述被测输出之间的平均误差相近似。所述方法还包含根据所述设备模式调节图像数据以获得该成像设备的目标行为。

在本发明的另一个实施例中，该方法还可以包括：

初始化查用表(LUT)，调节阴极射线管的设置以实际获得定义输出，并且测试大量色彩输出值。该方法还可以包括为设备模式选择参数值，其中可调整的参数的量少于测试输出量，并且在设备模式的基础上生成用于LUT的入口。

在另一个实施例中，本发明可以通过足以确保测试输出在测试设备的动态范围内的数量来完成偏置输出测试的技术。例如，一种方法包括显示设备的测试输出，在在测量期间显示实质性的白色迹线以偏置输出测试。该迹线可以具有光环形状，或足以恰当偏置该测试的任何其他形状。

在其他实施例中，本发明涉及校准成像设备或一系列校准成像设备。例如，根据本发明，一阴极射线管，或一系列阴极射线管可被校准，以使得来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致不超过0.75Δe，以及来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致不超过1.5Δe。此外，即使是更精确的接近用于定义设备行为的分析等式理论限制值的校准，也能够被以下更多的细节描述所实现。

本发明的不同方面可以在硬件、软件、韧件或它们的混合中所完成。假如在软件中完成，本发明可以涉及运行程序代码的计算机可读介质，运行时，完成这里描述的一个或者更多的方法。

本发明具有很多优点。特别地，本发明能够改进成像设备的校准。此外，改进的校准能够促进强化色彩运用(比如软检验)的实现。在一些情况下，本发明被用于校准成像设备使得成像设备的测试误差与预期误差相近似。例如，测试中的预期误差会由与成像设备无关的因素产生，比如误差可以由测试设备或视频卡引起。本发明能够在理论和测试值之间获得平衡，以确保图像数据的调整不会过分补偿与成像设备自身无关的测试误差。如此，成像设备能够被校准，以使得来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致小于0.75Δe。

附图说明

附图1是根据本发明校准的含有阴极射线管的示范性成像站点的前视图。

附图2是根据本发明的成像站点的示范性执行的功能方框图。

附图3是根据本发明的描述校准技术的流程图。

附图4是显示了校准中的白色迹线的示范性成像站点的示意图。

附图5和6是根据本发明的描述校准技术的连接的流程图。

附图7是根据本发明的成像站点的示范性执行的另一个功能方框图。

附图8是包括多个成像站点的执行本发明的示范性软检验系统方框图。

具体实施方式

在以下讨论中，本发明的许多方面参照以阴极射线管(CRT)的形式的成像设备的校准被描述。然而，本发明并不限于此。例如，根据本发明原理的技术可以被容易地应用到其他成像设备中，包括其他显示设备比如液晶显示器、等离子显示器、投影显示器以及类似的显示器；打印设备比如印刷机、激光打印机、喷墨打印机、点阵打印机或其他打印设备；以及其他成像设备比如扫描器。相应地，通过本发明的一个详细实施例的示范性描述来进行详细讨论。

附图1是示范性成像站点10的前视图。成像站点10包括以阴极射线管(CRT)12的形式出现的成像设备。而且，成像站点10包括能接收图像数据和根据接收到的图像数据驱动CRT12的计算机14。成像站点10使用以下描述的一个或多个校准技术改善在CRT12上的彩色像的呈现。根据本发明，CRT12能够被校准，以使得来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致不超过0.75Δe，以及来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致不超过1.5Δe。更确定地说，在一些情况下，CRT12能够被校准，以使得来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致在0.3Δe和0.75Δe之间，甚至大致在0.3Δe和0.4Δe之间。在那些情况下，来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致在0.6Δe和1.1Δe之间，甚至大致在0.6Δe和0.8Δe之间。换言之，本发明有利于成像设备的校准精度接近理论的限制值。

计算机14可以充分地和由绘画艺术家或其他使用者使用的用于电子显示或打印产品的图形图像的创建的传统计算机一致。例如，计算机14可以包括处理器，内存，以及外部存储设备。内存/总线控制器和系统总线通常把处理器和内存连接在一起，同时一个或更多的I/O控制器和I/O总线把处理器和内存连接到存储设备和CRT12。计算机14也可以包括经由I/O总线连接到处理器和内存的输入设备数据。

计算机14的处理器可以采用普通目的的微处理器，并可集成或构成PC、麦金托什机、计算机工作站或类似的东西的一部分。计算机14的使用者输入设备可以包括传统的键盘和指示设备比如鼠标、笔或者轨迹球，假如需要的话。计算机14的内存可以包括存储程序代码的随机存储器(RAM)，该代码可以被访问和被处理器执行以完成下面将要描述的校准技术。

例如，根据本发明完成校准技术的程序代码能够从计算机14的外部存储设备加载到计算机14的内存中，存储设备可以是固定硬盘驱动器，也可以是可移动介质设备。程序代码首先在计算机可读介质上，比如磁，光，磁-光或者其他磁盘或磁带介质。可选择地，程序代码可以从电子计算机的可读介质比如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)加载到内存中，或通过网络连接下载。如果是下载，程序代码先被嵌入载波或以电磁信号的方式被传输。程序代码可以具体化为提供更大范围的成像功能的应用程序中的特征。

附图2是根据本发明的成像站点10的示范性执行的功能方框图。不同的功能块可以被硬件完成，或被软件完成，该软件在上面提到的计算机14内的处理器中被执行。

成像站点10如标记21所示接收红-绿-篮(RGB)图像数据。在接收到RGB图像数据后，数据通过色彩匹配模块22被利用。特别地，色彩匹配模块可以使用与CRT12的特定构造和模式相关的彩色配置文件来转化RGB数据，被转换后的数据接着通过显示驱动器25和视频卡26被输送，最后以能够很精确呈现色彩图像方式驱动CRT12的像素。

为进一步改善色彩精度，为解决CRT12中的漂移等问题，成像站点10包括校准模块24以校准CRT12。可调用校准模块24以测试CRT12的输出，接着，可将调节被加载到视频卡26中的LUT29中。视频卡26访问LUT29以把图像值转换为应用到CRT12中的驱动值。这些连接的调节会被应用到图像数据中，使得CRT12的最终呈现会更加精确。

校准模块24可以调用如下的更详细的校准技术以改善色彩的精度。典型地，在调用校准技术时，校准模块24促使使用者向CRT12连接色彩测试设备。例如，色彩测试设备可以是固定在CRT12显示屏上的高质量的光监测器。设备号是DTP92，可从密歇根的Grand Rapid的X-Rite公司商业购买的设备是一种恰当的测试设备。在色彩设备被固定在CRT12的显示屏上后，使用者能够初始化校准程序。如果那样，校准模块24对CRT12的输出进行多次测试。在测试了CRT12的输出后，校准模块24能够定义CRT的设备模式，并使用设备模式生成能被加载入LUT29的调整后的值。如此，校准程序能够解决CRT12中的漂移并因而改善呈现在CRT12上的图像的色彩精度。

校准模块24在开始假定这么一个前提，即CRT12被校准到参考具有完美γ曲线习性的RGB色空间：

等式1

其中

                f_r1(R)＝R^r1                 等式2A

                f_g1(G)＝G^r1                 等式2B

                f_b1(B)＝B^r1                 等式2C

等式1、2A、2B和2C具有在0.0和1.0之间的正常化RGB值。然而，在校准过程中获得的显示值典型地具有0-255灰度值。

γ值可以被选择为标准值。例如，2.2的γ值常常被假定为错误的CRT显示，并在L^*a^*b^*色空间相对于L^*等相当呈线性关系。如下描述的更多细节，校准模块24可以实现满足γ行为大致在预期误差内的技术。

等式1的矩阵通过使用R、G和B和CRT的白点的Yxy(亮度和色度)的色度标准值来被重新定义。用于将RGB转化为XYZ的矩阵M能够根据以下的RGB值的色度被定义：等式3

其中

                                                                                      等式4

以及

                                    等式5

为了获得白色Y_wp特殊的目标亮度值，单位为坎德拉斯/米²，矩阵M被乘以Y_wp，由此，等式1被重写为：

                                               等式6

其中RGB的色度值被假定为常数。

试验数据集中在好几打CRTs，年限从0到8年，指示出RGB色度随时间非常保持恒定并在在CRT的标记(brand)间之间。由此，需要调节的变量主要在Yxy白点和CRT的RGBγ曲线。然而，如果需要，还可以进行更复杂的包括改变RGB色度的调整。

没有校准的CRT的测试行为被定义如下：

                                     等式7

其中

$f_{r2}\left(R\right)={\left[\frac{(R-R_{o2})}{(1.0-R_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{r2}}$ 等式8A

$f_{g2}\left(G\right)={\left[\frac{(G-G_{o2})}{(1.0-G_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{r2}}$ 等式8B

$f_{b2}\left(B\right)={\left[\frac{(B-B_{o2})}{(1.0-B_{o2})}\right]}^{\mathrm{\γr}2}$ 等式8C

矢量XYZ_dc是测试设备阳极漫射光引起的暗电流偏移量。X-RiteDTP92测试设备的典型值大概是0.3坎德拉斯/米²，其与白点的发光度是81.5坎德拉斯/米²相似。

RGB₀₂的值代表了黑色成阻的值，其代表了能够被检测到的在XYZ增加的RGB上的临界值。为了得到更好的CRT特性(如等式1中表示的那样)RGB₀₂的值是零。

矢量XYZ_dc可以是恒定的，也可以以(1.0-a)的函数变化，其中：

                                                  等式9

α＝(XYZ(RGB)-XYZ(RGB＝0))/(XYZ(RGB＝255)-XYZ(RGB＝0))

例如，对一些测试设备来说，RGB＝0时XYZ的值变化很大，当RGB＝255时XYZ的值很稳定并且能重复出现。由此，对一些测试设备来说，XYZ_dc的值被乘以(1.0-a)。

附图3是根据本发明实施例的描述校准技术的流程图。如图所示，校准模块24初始化在视频卡26(31)中的LUT29。换言之，LUT29被设置为线性以保证CRT12的输出处于可知状态。用于初始化的示范性伪代码如下：    #define numEntries 1024

              #define max16bit 0xffff

              unsigned short videoLUT[numEntries]；

              int i；

           (for i＝0；i＜numEntries；i++)

                   videoLUT[i]＝(unsigned short)(0.5+max16bit*

                   ((float)i/(float)(numEntries-1))；

但是，线性视频LUT将要在校准程序中被改变，

它有利于确保视频LUT[0]一直被保持在0。这将确保RGB＝0时的测试值在整个校准过程中是常数。

在LUT被初始化(31)后，对CRT的设置进行调整(32)，可以是自动调整，也可以是使用者人工调整。调整CRT12的模拟设置进一步确保CRT12的初始状态是可知和可被定义的。如上所述，假定RGB的色度是常数，RGB的目标空间状态能够被白点和RGB的γ值定义。模拟设置值典型地参考了下述名称。对比度参照初步调整CRT邻近白色的发光度的设置(其也影响了RGB值)，其次也影响了暗发光度值。亮度参照初步调整了CRT暗发光色彩的发光度的设置(其也影响了RGB值)，其次影响了来临近白色的值。增益参考了调整对比度相近似值的设置，但是其对每一个R、G和B信道来说是单独的。偏置参考了调整亮度的近似值的设置，但是对每一个R、G和B信道来说是单独的。

上述模拟设置可以通过人工，比如使用输入按钮，拨号和通过CRT12的类似做法，也可以通过计算机14和CRT12之间的直接连接自动进行。一个这种直接连接的实例是以ddc/ci为名的视频电子标准协会(VESA)标准。在一个特定的执行中，对比度的值，亮度，R、G和B的增益和偏置被调节来达到以下的测试行为：

1)白色(RGB＝255)的Yxy的值被尽可能设置来与Yxy的目标值相同，除了Y值稍为高于RGB目标空间白色时的Y值外。这留有余地来通过视频26中的LUT29来进行预留的修正。白色Yxy的目标值能被使用者根据偏爱或自身需要来进行选择。

2)暗灰(例如RGB＝50)时x、y值被设置来尽可能和目标白色时x、y的值相近似。再者，如何定义目标取决于于使用者的偏好。

3)暗灰的亮度Y可以通过一两种等价的方法来调节。在一种情况中，暗灰发光度被设置使得亮度值与直到测试纯黑RGB＝0可能的亮度一样高。“纯黑”被定义为RGB＝0时CRT的Y值，并且所有的模拟调节值都被设定为最小。在另一种情况下，最高的亮度值在产生RGB₀₂＝0或稍大于0的黑色开始值来确定。

对一些CRT来说，γ值大约为2.35。在那种情况下，已经发现当RGB＝48，L^*＝13.0-14.0时产生亮度的希望值。RGB偏置的相关值被调节来测试到a^*＝b^*＝0。在那种情况下，CIELAB的所有计算值假定X_nY_nZ_n通过CRT12的RGB目标的白点的Yxy值被确定。

在调节了设置(32)后，CRT12的输出被测试(33)。例如，校准模块24可以指示使用者连接一个校准设备到CRT的显示屏上以测试输出。当测试设备被连接上时，校准模块24能够完成包括显示和测试色彩样品的校准程序。例如，获取的数据可以包含显示和测试范围在0到255之间的RGB灰度值。所有的灰度电平被测试，或者相应地，为了减少获取数据的时间而测试子集的灰度电平。15个灰度电平增量的测试能够提供恰当水平的精度。每一灰度电平定义了独特的“中性色”。中性色参考了具有实际等同色彩值的色彩。例如，CRT的中性色是对于R、G和B信道来说具有实际等同值的色彩。

校准程序可以显示相对于黑色(RGB＝0)背景下的代表RGB中性色(典型的圆具有10厘米的直径或者更大)的圆。黑色背景有助于提高测试更暗色的能力。对每一个被显示的RGB值来说，为了获得对测试可变性的评估而获取了一些XYZ值，也就是，与测试设备连接的误差值(γ)。校准程序接着显示下一个RGB值并重复该过程直到所有的RGB值或相应的子集值被获得。

在测试暗发射光的时候需要关注的一点是一些测试设备会减小数据。换句话说，对一些测试设备来说，在RGB＝0到40的范围内，当真实的精度值是有限但小，比如0.4坎德拉斯/米²时候，XYZ的值可以被回到0。为了对测试设备中的减少进行补偿，在校准程序中稍微偏置测试设备显示充分的白迹线是有用的。白迹线可以是具有RGB＝255的色彩值的固定的白色圆(或环)。从其光环发出的散射光其数量是非零的常数值，能够对在暗色中测试的XYZ的值增加轻微的偏置产生有益的影响。因此，在这种方式下测试的RGB从0到255时的所有值被确保在测试设备可以获得的动态范围内。

附图4显示了校准中显示白色迹线的成像站点10的范例。测试设备42被粘贴于CRT12的显示屏上，在为了确保RGB的值从0到255都位于测试设备42能够达到的动态范围内的偏置测试的校准过程中，实体的白色迹线44被显示。被测试的色彩可以被填充在白色迹线44的内部，或被测试的色彩和黑色背景都被交替地包含在白色迹线44的内部。在另一情况下，白色迹线44被用来提供大量所需的偏置。例如，输出测试偏置大概为百分之0.5到1常常是足够的。然而，由于对测试设备的依赖，大量的偏置是有益的。白色迹线44被描述为一个环形，但是可以通过任何形状和图案来实现。又，对一些测试设备来说偏置其他色彩可能是有益的。

在输出被正确测试(33)后，设备模式的参数值被挑选(34)。设备模式中定义的可调参数的量小于用于定义CRT12的测试输出的测试量。通过定义少的参数量，或事实上少于用于定义测试输出的测试的数量，会确保校准过程不会过度补偿测试结果。换句话说，由于测试设备和其他外在因素的影响，一直存在某种程度的误差。本发明通过限制可调整的少于测试的参数量或事实上少于用于定义测试输出的测试的数量，避免对与实际设备输出无关的外部因素的不恰当的补偿。特别地，本发明根据给定输入的测试输出，可以避免调节每一个输入。更正确地说，本发明可以在部分基于理论，部分基于选择的参数值的基础上完成设备模式。照这样，调节不会过度补偿被期待的测试误差。在使得分析期望输出和测试输出之间的误差最小化的方式下的校准过程中，可调参数的值能被选择。

哪些参数作为可调参数取决于执行。事实上，对不同的成像设备来说，可调的参数是明显不同的。然而，在校准的CRT12的范例中，可调参数可以是γ值和黑色开始值。γ值参照了技术中(γ)众所周知的参数值，其表示在光强度中带有数字设备值变化的变化率。黑色开始值是本技术中另一个有名的参数，其参考了可测量的光线增加的点。

为了定义一个可以精确接近一定范围的理论限制值的稳固设备模式，设备模式的参数值通过使误差最小化过程被选择。在一个范例中，CRT设备模式使用下列的步骤被定义。首先，获得的XYZ数据关于暗电流偏置时被调节。特别地，XYZ数据的暗电流偏置(上述定义的XYZ_dc)被从初始测试的XYZ数据中减去。假如XYZ_dc的值对于特殊的测试设备或测试方法时是常数，接着XYZ_dc的值被简单地从XYZ的所有值中减去。然而，如果依照XYZ的值XYZ_dc的值不同时，对XYZ值的调节被相应地进行。对XYZ值调节的结果是等式7中XYZ_dc的值是零。由此，为了精确地表现出CRT行为的特征，剩下的参数必须被确定。

接下来，设置白点值。例如，(Yxy)_wp2的值被插入上面等式7中。如果那样，对(Yxy)_wp2来说，XYZ_wp2的值被RGB＝255时的XYZ的值给出，并且对x和y的定义是：

               x＝X/(X+Y+Z)                   等式10A

               y＝Y/(X+Y+Z)                   等式10B

接下来，误差功能依赖被选择的参数值被定义，这样就是γ值和黑色开始参数值。例如，误差功能被定义如下：

$\mathrm{Error}({\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},\mathrm{RGB})=\underset{i=0}{\overset{i=N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{E}_i^2({\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},{\mathrm{RGB}}_{o2})$ 等式11

其中，

$\mathrm{\Δ}{E}_i^2({\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},{\mathrm{RGB}}_{o2})={(L^{*}({\mathrm{RGB}}_i,{\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},{\mathrm{RGB}}_{o2})-{L^{*}}_i)}^2+$ 等式12

${(a^{*}({\mathrm{RGB}}_i,{\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},{\mathrm{RGB}}_{o2})-{a^{*}}_i)}^2+$

${(b^{*}({\mathrm{RGB}}_i,{\mathrm{\γ}}_{r2},{\mathrm{\γ}}_{g2},{\mathrm{\γ}}_{b2},{\mathrm{RGB}}_{o2})-{b^{*}}_i)}^2$

L^*()，a^*()和b^*()是L^*a^*b^*分析期望值，其中值L^*i，a^*i和b^*i是L^*a^*b^*的测试值。分析期望值和测试CIELAB值源自分析和测试的XYZ。X，Y，Z的分析表达式，作为RGB，XYZ_dc，γ_r2，γ_g2，γ_b2，RGB_o2的一种功能，被定义在上述等式6和等式7中。从XYZ计算CIELAB的值由下式获得：

         L^*＝116f(Y/Y_n)-16              等式13A

         a^*＝500[f(X/X_n)-f(Y/Y_n)]      等式13B

         b^*＝200[f(Y/Y_n)-f(Z/Z_n)]      等式13C

其中

等式14

对每一个RGB从0到255的输入值来说，RGB_i和XYZ_i的值是被显示的RGB和被测试的XYZ的对应值。上述完成的从I＝0到I＝N-1的总和呈现出一系列的(N)XYZ测试值和对应的用于生成被测试色彩的RGB的N值。由于在RGB＝0或其附近区域可能性异常或者呈现非线性，RGB＝0的点被排除在计算之外。换句话说，在计算中不包括RGB＝0能够确保CRT行为的XYZ行为的全部RGB被特征化，而不会在RGB＝0或其附近被行为扭曲。

在这点上，参数值通过误差最小化被确定。例如，在可调参数使用恰当的误差最小化方法比如chisquared方法或最小平方配合(a leastsquares fit)方法来实现误差最小化。其他的误差最小化技术也能够被使用。在任何情况下，被选择参数名义上的初始值能被使用(此时γ＝2.2，黑色开始值＝0.05)。在完成误差最小化后，校准模块24可以检测测试值和计算出的分析预期行为之间的平均和最大误差。

试验显示了平均误差的典型值在0.3到0.5Δe之间，最大误差的典型值在0.6到1.0Δe之间。这些误差的出现是由于在视频卡的模-数(A-D)和数-模(D-M)电路中的系统量子化误差，以及作为RGB平滑功能的测试设备导致的在XYZ上的+/-移动导致。用于特定RGB色彩的测试噪音的δ的典型值很低，比如0.1Δe。由此，将会预测到量子化误差将会平均地分散到良好的γ曲线行为。然而，尽管来自于分析期望行为的平均和最大误差稍微大于随机测试噪音引起的变化，应该预测到剩余总量应该接近零。

甚至为了进一步改善误差最小化，可应用额外的技术。例如，误差最小化程序有时没有发现最好的最小化误差函数。特别地，在最小化程序中可能发生致命的误差，比如是分散性的而不是集合性的。为避免这点，为了确保误差函数尽可能地与最终值接近，找到可能的对参数值初始化的最好评估是有益的。

上述讨论的一种先最优化参数值的途径是测试更小组的用于每一个独立信道的数据，以及计算和最小化分离信道的误差。在这种接近中，可以获得更小的单独信道，也就是，在获取数据时其他的两个信道被设置为零。另外，对L^*a^*b^*的预测可以在三个RGB值的两个被设置为0来完成。最后，误差最小化能在仅仅用于一个信道的参数上完成。这些连接的技术能更好地确保误差最小化技术将真正地识别参数值，该参数值能最小化在分析计算和测试行为之间的误差。

一旦设备模式的参数值被挑选出来后(34)，校准设备24能够产生和载入LUT29(35)中。如此，LUT29能够调节图像数据来解决CRT12中漂移的问题。LUT29可以以下面的形式：

$R^{\′}=f_r^{-1}\left(R\right)=R_{o2}+(R_{\max 2}-R_{o2})R^{{\mathrm{\γ}}_{r1}/{\mathrm{\γ}}_{r2}}$ 等式15A

$G^{\′}=f_g^{-1}\left(G\right)=G_{o2}+(G_{\max 2}-G_{o2})G^{{\mathrm{\γ}}_{g1}/{\mathrm{\γ}}_{g2}}$ 等式15B

$B^{\′}=f_g^{-1}\left(B\right)=B_{o2}+(B_{\max 2}-B_{o2})B^{{\mathrm{\γ}}_{b1}/{\mathrm{\γ}}_{b2}}$ 等式15C

在这点上等式15A-15C的所有值除了RGB_max2之外都是已知的。为了获得用于RGB_max2的值，用于被等式7和等式8A-8C指引的未校准的CRT的式子，与在未校准CRT的式子中用R’G’B’代替RGB后用于被等式6指引的期望的CRT行为的式子相等。换句话说，在储存在视频LUT29中的调节被应用后，可以尝试预测对期待的CRT行为来说未校准的CRT与之是多么接近。在等式7和等式8A-8C中用这一些式子来代替R’G’B’，其符合以下等式16

其中

${f^{\′}}_{r2}\left(R\right)={\left[\frac{(R_{\max }-R_{o2})}{(1.0-R_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{r2}}{R}^{{\mathrm{\γ}}_{r1}}$ 等式17A

${f^{\′}}_{g2}\left(G\right)={\left[\frac{(G_{\max }-G_{o2})}{(1.0-G_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{g2}}{G}^{{\mathrm{\γ}}_{g1}}$ 等式17B

${f^{\′}}_{b2}\left(B\right)={\left[\frac{(B_{\max }-B_{o2})}{(1.0-B_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{b2}}{B}^{{\mathrm{\γ}}_{b1}}$ 等式17C

对具有2.2γ值的理想CRT行为而言等式16和等式6相同，连接的被测试的灰电流偏置根据下式被加入：等式18

其可以被较少为：等式19

矩阵的积是对角线的，会产生下述三个等式：

${f^{\′}}_{r2}\left(R\right)=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpR}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpR}2}}{f}_{r1}\left(R\right)$ 等式20A

${f^{\′}}_{g2}\left(G\right)=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpG}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpG}2}}{f}_{g1}\left(G\right)$ 等式20B

${f^{\′}}_{b2}\left(B\right)=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpB}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpB}2}}{f}_{b1}\left(B\right)$ 等式20C

RGB_max2现在可以通过把等式2A-2C和等式17A-17C代入等式20A-20C中获得如下：

${\left[\frac{(R_{\max }-R_{o2})}{(1.0-R_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{r2}}{R}^{{\mathrm{\γ}}_{r1}}=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpR}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpR}2}}{R}^{{\mathrm{\γ}}_{r1}}$ 等式21A

${\left[\frac{(G_{\max }-G_{o2})}{(1.0-G_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{g2}}{G}^{{\mathrm{\γ}}_{g1}}=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpG}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpG}2}}{G}^{{\mathrm{\γ}}_{g1}}$ 等式21B

${\left[\frac{(B_{\max }-B_{o2})}{(1.0-B_{o2})}\right]}^{{\mathrm{\γ}}_{b2}}{B}^{{\mathrm{\γ}}_{b1}}=\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpB}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpB}2}}{B}^{{\mathrm{\γ}}_{b1}}$ 等式21C

R_max、G_max和B_max的解出如下：

$R_{\max }=R_{o2}+(1.0-R_{o2}){\left[\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpR}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpR}2}}\right]}^{1/{\mathrm{\γ}}_{r2}}$ 等式22A

$G_{\max }=G_{o2}+(1.0-G_{o2}){\left[\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpG}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpG}2}}\right]}^{1/{\mathrm{\γ}}_{g2}}$ 等式21B

$B_{\max }=B_{o2}+(1.0-B_{o2}){\left[\frac{Y_{\mathrm{wp}1}{Y}_{\mathrm{wpB}1}}{Y_{\mathrm{wp}2}{Y}_{\mathrm{wpB}2}}\right]}^{1/{\mathrm{\γ}}_{b2}}$ 等式21C

等式22A-22C的值接着被代入等式15A-15C中来定义LUT29的入口。如果需要该过程可以被重复，每次使用的修正参数从先前重复的等式15A-15C中计算出来。换句话说，调节作为一个封闭环被完成，使得调节值继续与每次程序重复聚集在一起。程序可以每天重复，或根据需要重复。例如，在合同验证图像被显示前重复程序是有益的。试验表明典型的CRTs漂移值在大约24小时内仅仅为1.0到3.0Δe。因而，对很多应用来说每天一次校准是足够的。

另外，智能程序控制可以被完成，比如通过计算对最近修正参数的调节，进行局部修正而不是全部修正。修正水平在噪音测试对误差放大的基础上被调整。另外，仅在平均和/或最大误差超过预定值的时候，通过修正最近的修正参数来完成智能程序控制。

通过上面描述的CRT模拟参数的自动调整，白色目标Yxy值经常达到一个可以接受的水平。任选地，校准模块24能不修改最大修正值来调节γ值和开始值。同样地，开始值可以通过CRT模拟参数优化被最小化。那样，为了确保精确的灰度平衡，上述描述的校准方法被用于仅仅调节RGB信道γ行为。即使在用于黑色开始值、γ和最大值的每一个RGB信道上的调节被完成，为了最小化量子化的影响，当通过8比特视频LUT限制时最小化用于黑色开始值和最大值的调节的大小是需要的。

假如模拟设置的选择被用来校准系统白点值与目标白点值相近(比如，在L^*，a^*或b^*中使用X_nY_nZ_n的目标白色值不超过+/-0.5Δe误差)，至少有两种方法可以特征化系统的γ曲线特性。一种是在模拟选择被完成后，把分析模式的白点设置到CRT系统被测试的白点值。这将会导致R、G和B的γ曲线在误差上相应于“相关白色”参考目标被最小化。换言之，对R、G和B来说正好是2.2γ的目标值，以及白点与CRT的当前白色相等，也就是接近但不正好是Yxy的目标值。

特征化系统的γ曲线特性的另一种方法是设置分析模式的白点到用于CRT系统白点的需要的目标值。当使用这种方法时，计算出的模式相对于在RGB＝白色时的测试数据将一直具有小的误差。然而，全面模式对测试数据来说可以更加适合。这意味着白点中的小误差在CRT的全面分析模式中被某种程度地解决了。因此，系统的最后γ曲线应该具有最小化误差，这时相对于“完全白色”的参考目标，也就是与需要的系统目标白点一致的对R、G和B而言为2.2γ的参考目标。

能够在完成以上步骤之前被检查的CRT附加设置条件可以包括以下部分。第一，上述等式中的RGB参考空间的所有值应该小于或等于用于被校准的物理RGB设备的Y值。第二，用于被校准的物理RGB设备的RGB的所有开始值，应该在“可修正”的范围。例如，使用当前的CRT技术，构成“可修正”的一个估计是在灰度水平单元中5＜RGB₀₂＜40。第三，XYZ_dc的所有值应该是正的，以避免削减，并且应该低于“合理”水平。如果那样，使用当前CRT技术，对构成“合理”的一个估计是0.5坎德拉斯/米²。

第一设置条件简单地意味着RGB的最大值为了到达目标能够一直减少，但是不能超过100％，假如信道的强度太低的话。第二设置条件能够确保良好的黑色(RGB＝0)能够一直被获得。第三设置条件能够确保测试设备、正偏置光、正CRT最小亮度值相当低。CRT白点应该被设置来与目标白点的邻近值相近，使得被校准的RGB设备的RGB最大调节值位于0.95＜RGBmax＜1.0之间。

附图5是另一个流程图，描述了根据本发明的CRT校准技术的更普遍的概观。如图所示，CRT的输出被测试(51)。接着，CRT设备模式的参数值被选择(52)。最后，图像数据被调节，使得CRT的输出更精确(53)。

特别地，当被建立的CRT的可调参数的量少于CRT测试的量时，校准能够被改善。例如，胜于根据测试的输出来调节每一个CRT输入，也就是说，一对一的输入和测试映射，本发明建立了一种可调参数量比测试输出量更少的设备模式。这样，该技术不会过度补偿具有预期误差的测试结果。换言之，即使把调节应用到在视频卡的输入后，由于在CRT中与漂移无关的因素，比如在测试设备中的错误，应该会预期小的误差。本发明能够在分析模式和经验测试之间获得平衡，而不会过度补偿应该被预期的测试误差。

通过使用这里描述的技术，能够获得改善了的CRT校准。明确地，这里描述的技术被用来校准显示，使得来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致不超过0.75Δe，以及来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致不超过1.5Δe。更确定地说，来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致在0.3Δe和0.75Δe之间，来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致在0.6Δe和1.1Δe之间。甚至更确定地说，来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致在0.3Δe和0.4Δe之间，来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致在0.6Δe和0.8Δe之间。接近0.3Δe的平均色彩误差接近理论限制值，换言之，本发明有利于成像设备的校准精度接近能获得在带有当前CRT状态和测试设备下的理论限制值。当测试设备和CRT改善时，理论限制值也随之被改善。那样，本发明会获得更好的平均误差和最大色彩误差。

附图6是另一个流程图，总体描述了与本发明一致的用于任何成像设备的校准技术。如图所示，成像设备具有设备模式(61)的特征。那样，分析预期设备模式值和成像设备设备值的子集测试输出之间的平均误差与预期误差相近似。进而，在一些情况下，与中性色实质上相应的设备值的子集可包括输出。在特征化成像设备(61)后，通过成像设备呈现的图像能够被调节来达到目标行为。例如，调节成像呈现，包括调节图像数据，比如通过使用LUT或通过如以下附图7中描述的产生动态彩色配置文件。

用于特征化成像设备的设备模式可包括一个或更多的可调参数。那样，该技术可进一步包括选择设备模式的可调参数。又，被选择的参数量少于用于定义成像设备测试输出的测试量。例如，在成像设备是CRT的情况下，可调参数可包括γ值和黑色开始值。然而，在其他例子中，参数能够根据成像设备被指定。

附图7描述了成像站点10的可选择的实施例。这样，同样的校准设备能被用于校准CRT12。然而，胜于使用LUT来应用调节，这个实例在色彩匹配模块(CMM)72中生成动态彩色配置文件。换言之，在校准模块74完成校准程序后，用于解决CRT12漂移的调节通过在CMM72中生成动态彩色配置文件而被应用。彩色配置文件是动态的意味着它们随着校准测试变化。由此，当CRT12漂移时，动态彩色配置文件也会变化。换言之，CMM72可从校准模块72接收校准数据，并且能把校准数据并入确定用于CRT的设备轮廓中。调节后的图像数据接着通过显示驱动器75和视频卡76，可能没有带任何连接调节。这样，对视频卡76中LUT的需要能够被避免。

附图8描述了软检验系统80。软检验系统80可完成本发明的一个或更多方面，以实现在软检验过程中精确的色彩呈现和色彩匹配。软检验系统80包括管理机82。管理机82被作为软检验系统82的服务器计算机。管理机82能向成像站点10A-10D(此后是成像站点10)提供图像。在成像站点的色彩专家能检测图像，并且可能通过标记或高亮化图像并向管理机82返回标记后的副本以进行反馈。一旦接收到反馈后，管理员可以使用管理机82完成图像调整。一旦管理员与成像站点10的观看者就色彩图像的样子达成一致后，图像就可以通过打印机或其他高质量打印设备打印出来。

管理机82可直接连接不同的成像站点10，可能形成本地网(LAN)，或选择性地，管理机82可以通过宽带网或全球网84比如互联网与成像站点10连接起来。为了改善校准和由此提高色彩精度，不同的成像站点10可以应用一个或更多的上面描述的校准技术。实际上，改善了的校准能够对得到有效的软检验系统80或其他色彩强化应用产生直接影响。

在一个实施例中，集合的成像站点10定义了一组CRTs，在组中的每一个CRT被校准在上面概述的误差内。那样的话，能够确保任何一个成像站点10的CRT漂移被充分解决，使得合同检验的色彩品质被呈现在每一个成像站点10上。

本发明的许多方面已经被描述来至少是部分地在软件中被完成。可选择地，典范的硬件完成可包括在DSP、特定用途集成电路(ASIC)、可字段编程的门阵列(FPGA)、可编程的逻辑设备、特别设计的硬件元件或它们的任意组合中完成。

尽管本发明的许多方面已经在用于校准以阴极射线管的形式出现的显示设备的校准技术内容中被描述，本发明的这些方面也可以被稳定应用到其他成像设备的校准，包括液晶显示器、等离子显示器、不同的打印设备，或其他成像设备比如扫描器或类似设备。

Claims (18)

1、一种成像设备的校准方法，包括：

特征化带有设备模式的所述成像设备，以使得由所述设备模式确定的期待输出和所述成像设备的测试输出之间的平均误差与期待的误差值相近似；以及

调节呈现在成像设备上的图像以完成目标行为。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述测试输出定义了与中性色基本相一致的设备值的子集合。

3、如权利要求2所述的方法，其中成像设备包含阴极射线管，其中中性色基本具有等同的红色、绿色和篮色设备值。

4、如权利要求1所述的方法，其中调节图像呈现包括调节应用到所述成像设备中的图像数据，以及在设备模式基础上生成用于成像设备的彩色配置文件。

5、如权利要求1所述的方法，其中所述设备模式具有一个或更多的可调参数，该方法进一步包括通过选择用于所述设备模式的所述可调参数的值来特征化具有所述设备模式的所述成像设备，其中可调参数的量少于所述成像设备测试输出的量。

6、如权利要求5所述的方法，其中所述成像设备是阴极射线管以及所述可调参数包括γ值和黑色开始值。

7、如权利要求1所述的方法，其中所述成像设备是阴极射线管以及所述目标行为对应于被定义的γ值。

8、如权利要求1所述的方法，其中设备模式具有一组可调参数，该方法进一步包括通过所述调节设备模式的所述可调参数，减少所述被测试的色彩输出和由所述设备模式定义的期待色彩输出之间的误差。

9、如权利要求8所述的方法，其中所述成像设备是阴极射线管以及所述可调参数包括γ值和黑色开始值。

10、如权利要求8所述的方法，其中所述可调参数的量少于所述成像设备的测试输出的量；以及所述成像设备是阴极射线管。

11、如权利要求10所述的方法，其中所述参数包括γ值和黑色开始值。

12、如权利要求1所述的方法，其中所述目标行对应于被定义的γ值。

13、如权利要求1所述的方法，其中进一步包括通过在测试中显示实质性的白色迹线以偏置输出测试到足够的总量来确保所述输出测试位于测试设备的动态范围内，来测试成像设备的输出。

14、如权利要求13所述的方法，其中所述迹线是环状。

15、一种计算机可读介质存储程序代码，在运行的时候根据权利要求1-14中的任意一个的方法来校准成像设备。

16、一种校准的阴极射线管，使得

来自分析预期色彩输出的平均色彩误差大致不超过0.75Δe；以及

来自分析预期色彩输出的最大色彩误差大致不超过1.5Δe。

17、如权利要求16所述的阴极射线管，其中：

来自所述分析预期色彩输出的所述平均色彩误差大致在0.3Δe和0.75Δe之间；

来自所述分析预期色彩输出的所述最大色彩误差大致在0.6Δe和1.1Δe之间。

18、如权利要求16所述的阴极射线管，其中

来自所述分析预期色彩输出的所述平均色彩误差大致在0.3Δe和0.4Δe之间；

来自所述分析预期色彩输出的所述最大色彩误差大致在0.6Δe和0.8Δe之间。

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