用於掃描儀的簡單用戶驅動單觸校準的方法及其軟體的製作方法
2023-06-13 05:17:36 1
專利名稱：用於掃描儀的簡單用戶驅動單觸校準的方法及其軟體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種簡易單步方法，允許用戶通過插入工業標準色卡(color target)，自動和定期地校準掃描儀或相關設備。本發明方法需要極少用戶的輸入或技能來執行校準，另外，以透明但複雜的方式優化校準過程。這種校準方法可用在包含CCFL(冷陰極螢光燈)、CIS(接觸式圖像傳感器)或標準螢光燈的掃描儀或設備的整個壽命中，從而確保在設備的壽命期間的一致性能。
背景技術：
本發明非常接近地對應美國專利商標局分類358/1.5，其中，分類358包括靜態圖像或靜態圖像序列的傳送或再現，其中組成圖像的局部光或密度變化不隨時間改變。子類包括其中標記裝置或圖像介質的位置或速度修改數據顯示的主題。
在其最簡單的形式中，本發明包括一種將軟體程序與將插入光學掃描儀或相關設備中的物理色卡組合的方法，其目的是自動校準掃描儀或設備，用於對最終掃描進行最佳顏色再現(為簡化目的，在此大部分所示的設備將是標準掃描儀)。
在本發明前已有的校準方法在數學上很麻煩，非常容易出錯，或需要多步過程，而多步過程沒有向不熟練的計算機用戶提供簡單掃描儀校準。參見網站URLhttp://triptych.brynmawr.edu/guides/scanner.html上的文章Bryn Mawr大學，TriptychThe Tri-CollegeDigital Library。另外參見Margaret Motamed的美國專利6,327,047「Automatic scanner calibration」，描述自校準的當前方法，但限於灰度級，以及要求附著在掃描前導頁的色卡作為「位於所述掃描表面附近用於保持所述校準色卡在其上的非反射套管」。另外，Motamed的方法不包括專用軟體，而是依賴於第三方軟體。另外，Motamed的專利中的過程表示色卡隨著每次掃描而運行，以及用戶必須專注於每次是否需要校準。最後，要求通過掃描儀列印並隨後處理上述參考專利中的色卡。
本發明的內容、目的和優點在本行業所公知的是，CCFL或標準螢光燈在色溫、均勻度和光輸出方面隨時間老化。當這種老化發生時，掃描圖像在所再現的圖像上的清楚度和顏色一致性方面受到影響。本發明在其最寬方面，包括一種新的獨特方法，該方法利用軟體程序並結合標準色卡，用戶用標準色卡可以簡單和自動地校準他們自己的掃描儀。定期校準將使用戶能夠在掃描儀的壽命期間，從他們的掃描儀獲得一致和最佳結果，從而消除由老化機器產生的性能的自然老化。
在掃描過程中，發光件確定在最終掃描圖像上觀察的實際顏色。在本發明的方法中，假定發光件是CCFL或標準螢光燈，其中，螢光體發白光。用在數字圖像操作(諸如數位照相機、攝像機、掃描儀、監視器、視頻採集卡和印表機)的所有設備分別具有它們自己的傳送功能或傳輸特性。它們改變圖像數據的亮度分布，有些是以高度非線性的方式改變。
這些改變通常不受控制，當使用除用以創建圖像的系統以外的其他系統查看或操作圖像時，產生嚴重問題。太暗、太亮或無深淺反差圖像是不受控制傳送特性的最常見跡象。在沒有任何理由的情況下經常出現色調偏移，它是非線性變換的直接結果。
查看伽馬值(灰度係數)在不同計算平臺間變化很大的事實也是一個理由。專用於一個硬體(諸如掃描儀)的伽瑪校正基於製造商改變，最經常的情況下，甚至未規定，以致在能執行任何校準前，必須首先測量傳送特性。這是不熟練的用戶大多肯定不知道的異常，以及甚至要求精練的計算機用戶經複雜的解決方案來補償。
傳送函數或線性度是色彩管理的最重要部分。它負責太暗/亮圖像以及色調偏移，例如，如果橙色看上去像橙色或紅色。在監視器、掃描儀和照相機工作的RGB(紅、綠、藍)模式中，存在用於每一原色的指定數量的亮度級。在一般的3*8位＝24位真彩色模式中，對三個原色的每一個，僅具有256個亮度級。當混合時，這些將組成在監視器上看到的所有其他顏色，256^3＝16.7百萬色。如果不是線性地校準這256級，那麼未校準全色空間(色域)以及高級製圖員將非常不滿意輸出結果。大多數用戶可以歸類為不精通，以及通常利用標準的低到中檔掃描儀。這些用戶，如果完全知道校準以及圖像質量的相關性，執行可視校準。可視校準包括多個步驟，包含不僅校準掃描儀本身，而且校準用戶的監視器和印表機。該過程麻煩且特別不準確。
本發明的方法以甚至由最低精通程度的計算機用戶易於使用的簡單的「單擊」過程，校準和補償上述特性問題。用戶將標準色卡簡單地插入到他們的掃描儀中，並按壓掃描按鈕。這裡作為示例，我們使用Kodak Q-60色卡。本發明用戶界面被啟動並出現在用戶的計算機屏幕上。然後，用戶簡單地選擇界面上的「採集色卡」。在採集期間，使掃描儀置於已知模式中，燈穩定，以及掃描測試色卡。只要由本發明軟體接收到整個掃描色卡，使用先進的模式識別來定位色卡固有的剪切標記來表示色卡的測試區。色卡被掃描，以及使用專用算法來自動地剪切，以便將剪切標記放置和定位在色卡的適當區上。
在此所述的校準過程所固有的是，存在兩個基本數據集。第一數據集由掃描儀產生的色彩數據組成，以及第二數據集由認為是基於測試色卡而產生的色彩組成。利用色卡上的坐標，本發明系統識別色卡上的每一彩色方塊的位置，隨後，對於測試色卡上的每一方塊，將所確定的顏色與製造商產生的顏色坐標的顏色進行比較。該過程進行幾秒，以及對用戶實際上透明的。
本發明的算法應用於該比較過程來確定掃描儀產生的數據的最佳可能轉換，以便顯示出與測試色卡類似。然後，將該轉換應用於每一掃描，以及保證設備的顏色精度。在本發明的用戶界面中，還包括以下拉或滑動比例菜單項形式的選項，如果需要，用戶可從該選項選擇，以修改或自定義顏色伽馬值(gamma)從更亮到更暗。
總的來說，本發明的方法是單步、單觸裝置，用於使用戶在數秒鐘內校準他們的掃描儀，而無需具有校準過程的特定技能或知識。用戶簡單地插入色卡、按壓一個按鈕，以及就可以快速執行該過程和該過程對用戶是相對透明的。這種方法的市場需求很大，以及目前未對典型的計算機用戶提供這種簡單的校準方案。
附圖簡述以下參考附圖更詳細地描述本發明，其中
圖1描述用於使用伽馬函數的位深壓縮的理論上限。
圖2是用於校準的工業標準色卡。
圖3是用於整個校準過程的本發明方法過程的流程圖；圖4是顯示啟動校準的選項的本發明方法的用戶界面的屏幕截圖；以及圖5是包括掃描色卡和表示伽馬調整選項的本發明方法的用戶界面的屏幕截圖。
包括實施本發明的最佳方式的詳細說明下述的詳細描述通過舉例示例、而不是限制本發明的原理的方式說明本發明。該描述將清楚地使本領域技術人員能夠製造和使用本發明，以及描述本發明的各個實施例、修改方案、變型、替換方案和使用。該描述包括目前認為實施本發明的最佳方式。
關於這一點，在五個相對簡單的圖中示例說明本發明，儘管有關向軟體體系結構、編程和計算機操作領域的技術人員解釋實現或使用所述發明的可行方法足夠複雜。
圖1是表示使用不同值的伽馬函數，位深壓縮成8位數據的理論上限的圖。該圖主要用來將顏色灰度係數(color gamma)解釋為有組織的數據以幫助理解其中斜率的功能性。為了進行數學傾斜，反伽馬函數的第一導數，x-軸20被二進位編碼，以便導數的值1表示8位精度。編碼Y軸22以表示灰度百分比K％。伽馬補償在範圍0％至75％黑的範圍中降低精度。對伽馬空間2.2及以上，在高亮區僅低於7位精度可用。對彩色圖像，7位解析度與退色8倍相同，因為使顏色分量(紅、綠和藍)的每一個減半。這接近於JPG格式保持使用中等壓縮設定值的相同質量。伽馬補償24獲得在75％至100％黑的範圍中的精度。
圖2是作為工業標準色卡的示例的柯達Q-60色卡的表示。在本申請中，該色卡不打算在任何專利考慮下保護，以及僅為清楚目的而顯示。每一單獨的顏色方塊26表示目標色。剪切標記28是該色卡所固有的，以及在幫助本發明軟體採集測試區中是完整的，以便排除該色卡的所有其他區。在剪切後，這些剪切標記內的目標區是用在與每一顏色方塊的坐標有關的校準過程中的唯一區域。這些坐標將提供用於本發明方法校準的比較和轉換的基礎。
圖3是解釋由本發明方法執行的步驟序列的流程圖，從將色卡插入掃描儀30開始。在插入後，啟動本發明的用戶界面32，以及用戶選擇「採集色卡」34。採集後，專用算法處理該色卡36。在算法功能期間，採集38色卡所固有的剪切標記，以及顏色被處理並轉換成與設備的製造商的生產坐標最佳匹配。只要完成採集、轉換和顏色處理，就執行了校準40。
圖4表示在啟動校準軟體42後，在用戶的計算機屏幕上顯示的本發明的方法的用戶界面。在用戶界面上包括用於通過採集色卡啟動校準，以及如果需要，調整伽馬值(灰度係數)的選項。「採集色卡」按鈕或圖標44允許用戶單擊來啟動色卡的採集和包括校準的剩餘步驟，而沒有另外的用戶輸入。另外，如果需要，用戶可以通過點擊伽馬值選項46，調整顏色灰度係數。可以執行這一功能，以便用戶能可視地比較在他們的個人計算機監視器上顯示的方塊。該選項是由更精通的用戶經常選擇的選項。
圖5示例說明一旦採集色卡之後48，所顯示的本發明軟體的用戶界面。剪切的色卡在用戶界面50上顯示，並包含表示當校準時本發明軟體已經發現的匹配的顏色方塊。另外的選擇可用於用戶，諸如重複剪切52、重複掃描54、調整伽馬值56，或處理色卡58。用戶視圖的這一階段中的步驟是關於與新任務相對的校準過程的實際重複。
權利要求
1.一種用於利用單步用戶界面及其軟體對輸出彩色圖像的標準掃描儀或相關設備進行簡單單觸校準的方法。
2.如權利要求1所述的方法，其中校準依賴於將色卡插入所述掃描儀或相關設備。
3.一種電腦程式，包括應用於所述色卡上的顏色的採集和轉換的專用算法。
4.如權利要求3所述的電腦程式，其中，在定位所述色卡上的剪切標記以便確定校準測試區後，實現所述採集。
5.如權利要求4所述的電腦程式，進一步包括比較所述色卡上的顏色、以及與所述掃描儀或相關設備製造商生成的顏色坐標相比優化所述色卡上的顏色的轉換算法。
6.如權利要求3所述的電腦程式，進一步包括顯示用戶界面，其中，用戶可以進行有關校準選項的選擇。
7.如權利要求6所述的方法，其中，選擇方法包括用於用戶通過點擊界面圖標，啟動校準的選項。
8.如權利要求6所述的方法，進一步包括增加或減小顏色灰度係數的選擇方法。
全文摘要
本發明涉及用於使用戶校準他們的標準掃描儀或相關設備的簡單的「單擊」方法，其中，將色卡插入掃描儀中以及用戶通過點擊如在本發明方法的用戶界面上提供的圖標，選擇校準啟動。專用算法執行採集和轉換步驟，其中，結果是設備及其製造商生成的顏色坐標間最佳的顏色表示。這一方法簡單以及不要求校準過程的知識，從而允許最低精通程度的計算機用戶定期地校準他們的掃描儀或設備，以便補償包含在其中的發光件隨時間的自然老化。
文檔編號H04N1/60GK1977524SQ200580014213
公開日2007年6月6日 申請日期2005年5月2日 優先權日2004年5月5日
發明者羅恩·范奧斯 申請人:維什尼爾公司