從圖像確定顏色的方法和系統的製作方法

2023-10-27 22:28:32 1

專利名稱：從圖像確定顏色的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及一種從色樣的圖像確定色樣的顏色的方法和系統。
背景技術：
當選擇塗料顏色來裝飾房間時，顧客通常希望將塗料顏色與房間內包含的某種物品的顏色進行匹配，諸如一件家具，或諸如墊子、沙發、窗簾等軟陳設。塗料生產商通常提供大調色板，而詳細的顏色顯示是由塗料零售商提供的，已使得顧客可以選擇顏色。用戶可將色樣卡拿回家，以便與希望被匹配的物品的顏色進行匹配。但是，這通常要求顧客去塗料零售商店、收集色卡、將色卡帶回家，然後試圖將色卡上的色樣與將被匹配的物品的顏色進行比較。顧客必須隨後回到店裡，通常購買幾罐測試塗料，回家後使用這幾罐測試塗料，隨後最終做出購買決定。此外，這種傳統的技術依賴於單個顧客關於最匹配的塗料顏色的感覺。 但是總所周知，顏色感覺的個體差異非常大，這樣一人所選擇的與樣品匹配的顏色對另一個人來說不見得也是匹配的顏色。該問題一個可能的解決方法是使用數字圖像電子地嘗試和匹配顏色。就這點而言，現在家庭用戶典型地具有許多數字圖像捕獲裝置供其使用，包括數位相機或配備有相機的行動電話。但是，諸如數位相機、行動電話等的家庭可典型獲取的圖像捕獲裝置的顏色捕獲特性會根據裝置不同而明顯不同，因此精確的圖像捕獲幾乎是不可能的。可獲得精確測量色彩的專業分光光度計裝置，但這些都超出了大多數家庭消費者的承受能力。典型的家用圖像捕獲裝置將使用RGB像素值來捕獲圖像和呈現色彩。典型地，使用16比特或24比特的RGB。當使用16比特值時，紅色和藍色信道的每個典型地具有與其關聯的五個比特，而綠色信道具有與其關聯的六個比特。在這方面，人眼對綠色比對紅色和藍色更敏感，且由此可檢測到大量的綠色。當使用24比特色彩時，這相當於每個顏色信道八個比特或256種顏色。但是，由於圖像捕獲裝置在精確捕獲色彩中的上述顯著差異，且由於諸如監視器等的圖像再現裝置在再現顏色時有上述顯著差異，顏色的RGB值不認為是標準值。反而， 國際照明協會(CIE)指定了固定標準來限定顏色，諸如CIE三色刺激值X、Y和Z，或所謂的 CIELAB值(L *、a *、b *)。CIELAB值與使用已知的數學公式的三色刺激值有關。三色刺激值XYZ本身與特定顏色中存在的波長有關。現有摶術US5150199以及W001/25737已經解決了通過將圖像捕獲裝置捕獲的RGB值與諸如 XYZ三色刺激值或CIELAB值的標準值關聯來校準圖像捕獲裝置的問題。更具體地，US5150199 (Megatronic公司)描述了一種將不同儀器開發(develop) 的數字RGB值轉換或關聯為標準三色刺激值的方法。就這點而言，使用迭代回歸分析確定將由攝像機生成的RGB值從初始顏色轉換為標準的XYZ三色刺激值。隨後使用回歸分析來確定額外函數，其將由觀察與初始顏色不同的額外顏色的攝像機產生的RGB值轉換為標準XYZ值。為攝像機產生的函數隨後被用於將為彩色物體成像的攝像機產生的RGB值轉換為標準XYZ值。更具體地，在US5150199中，RGB值和XYZ值都是從一組色樣中確定的。使用傳統的攝像機以及能檢測並記錄用於每種顏色的RGB分量的數字值的數位化裝置來確定RGB 值。通過使用傳統的色度計或分光光度計來確定色樣的XYZ值。在捕獲到這樣的數據後，作為分析的第一步，執行迭代回歸分析以發現X是R的函數，Y是G的函數，而Z是B的函數。這種回歸分析使用色樣中所謂的「灰度」值，其中R、G 和B值基本上相等。產生的函數是冪函數。隨後，在步驟2中，執行冪函數的多變量分析， 確定將X、Y和Z的每個分別與所有R、G和B關聯的函數。在US5150199中也描述了將Y函數適配為紅色色度的函數的進一步的技術，儘管這與本文並不相關。因此，US5150199描述了用於表徵圖像捕獲裝置的顏色捕獲傳遞函數的基本技術，以便允許被裝置捕獲的RGB值被轉化為XYZ三色刺激值。但是，如注意的，為了使用 US5150199的安排，為了表徵捕獲的圖像，用戶必須能利用色度計或分光光度計，以便測量也是通過被表徵的圖像捕獲裝置所成像的色樣的顏色。典型地，在上述背景技術部分描述的使用場景中，用戶無法利用該等專業裝置，諸如色度計或分光光度計。因此，US5150199的方法主要是實驗性的。但是，W001/25737部分地解決了 US 5150199的這些缺點。W001/25737也描述了將捕獲的RGB值與標準比色數據進行匹配，特別是與CIELAB值進行匹配。W001/25737中描述的數學分析基本上與US5150199中描述的一樣，儘管WO 01/25737介紹了已知顏色的校準圖形(pattern)的概念，其比色數據是已知的。將被測量的未知顏色隨後同時被成像為校準圖形。校準圖形在一個實例中包含了分布在顏色空間中的65種已知顏 色，而在另一個實例中37種已知顏色。通過捕獲校準顏色的RGB值，可以計算所需的數學模型，以將測量的已知顏色的信號轉換為比色數據(例如CIELab值)。一旦獲得該模型，則根據其RGB值被確定圖像中任何未知顏色的顏色(在CIELab顏色空間中)W001/25737描述了使用例如平板掃描儀或數位相機，將被確定的色樣的圖像與校準圖形的圖像同時被捕獲。隨後處理捕獲的圖像以確定圖像中的未知顏色。這種安排被描述為在汽車修理行業特別有用。在這方面，使用電子成像裝置測量將被修理的汽車的顏色。在這之前或與此同時，已記錄在其上施加了不同校準顏色的板。隨後計算汽車顏色的比色數據並找到顏色公式，其將給出與將被修理的汽車的顏色一致的顏色。在分配器 (dispenser)中準備顏色公式，隨後應用該公式。W001/25737由此描述了將在專業情況中使用的安排，諸如汽車修理或噴漆車間。 這樣，WO 01/25737不解決所有與該事宜有關的問題，諸如照明在捕獲的圖像的何處而不同，圖像在何處不是位於正確取向，或色樣實際上在何處包含在樣本中空間地混合的不同顏色。相反在家用情況下，所有這些異常情況都可發生。本發明的其他現有技術包括W002/13136、W02008/108763 以及 W02004/028144。

發明內容
本發明的實例總結本發明的實施例解決了上述注意到的一些問題，且涉及從色樣的圖像確定色樣的顏色，圖像典型地(儘管不是專門地)被使用非專業設備的不熟練用戶捕獲。在一個實施例中，提供色樣捕獲卡，其上印有已知顏色的色樣(例如，XYZ三色刺激值)。隨後使用可在家庭中獲得的設備來捕獲測試色樣的圖像，諸如消費數位相機或配置有相機的行動電話，圖像還包括了色樣捕獲卡。在一個實施例中，圖像隨後被傳遞給遠程顏色測定服務用於色樣顏色確定。使用圖像中的RGB色樣及其已知XYZ值執行回歸分析，以表徵圖像捕獲設備的顏色捕獲響應。在表徵圖像捕獲設備之後，可根據圖像中未知色樣的RGB顏色確定未知色樣的XYZ值。在一個知道XYZ顏色的實施例中，隨後可精確地將顏色與塗料顏色的調色板進行匹配，以確定與未知顏色匹配的塗料顏色。此外，可識別塗料調色板中的互補顏色。在執行以上時，在一個實施例中可考慮圖像內的空間亮度差異。在另一個實施例中，也可在處理之前使用圖像偏移和旋轉變換來修正圖像中的卡放置錯誤。在又一個實施例中，在兩個道次中計算XYZ顏色，利用來自第一道次的信息通知第二道次。在又一個實施例中，當色樣實際上包含多於一種顏色時，使用聚類(clustering)技術確定單個顏色以識別樣本中的主要顏色。考慮到上述，本發明的第一方面提供了一種方法，包括接收與其比色數據將被確定的未知色樣有關的第一圖像數據；接收與其比色數據已知的多個已知校準色樣有關的第二圖像數據。然後確定多個顏色校準特性，所述特性使來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的顏色測量與所述校準色樣的對應已知比色數據關聯；以及根據來自所述第一圖像數據的所述未知色樣的顏色測量和確定的顏色校準特性計算所述未知色樣的比色數據。 此外，也可補償已知校準色樣組內的亮度差異。這允許圖像數據在不受控的照明條件中被捕獲，其中圖像中可能有不均勻的光照。這對終端用戶來說易於使用。在該實施例中，所述補償包括確定具有第一校準係數組的第一組的一個或多個函數，所述一個或多個函數將來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的測量的顏色與所述校準色樣的所述已知比色數據和所述圖像中的每個已知樣本的已知位置關聯。分析確定的函數以找出具有第二組校準係數的第二組函數。所述第一和第二組函數和校準係數然後被用於計算所述未知色樣的所述比色數據。在該實施例中，所述分析包括計算基本上用於每個已知校準色樣的中間色值，以及然後使用所計算的中間色值來確定具有第二組校準係數的第二組函數。更具體地,對所計算的中間色值進行多變量擬合(multi-variate fit)以確定具有第二組校準係數的第二組函數。優選地，多變量擬合具有下面的形式
權利要求
1.一種方法，包括 接收與其比色數據將被確定的未知色樣有關的第一圖像數據； 接收與其比色數據已知的多個已知校準色樣有關的第二圖像數據； 確定多個顏色校準特性，所述特性使來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的顏色測量與所述校準色樣的對應已知比色數據關聯； 根據來自所述第一圖像數據的所述未知色樣的顏色測量和確定的顏色校準特性計算所述未知色樣的比色數據；以及 所述方法的特徵還在於包括在確定所述多個顏色校準特性時補償已知校準色樣組內的亮度差異。
2.如權利要求I所述的方法，其中所述補償包括確定具有第一校準係數組的第一組的一個或多個函數，所述一個或多個函數將來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的測量的顏色與所述校準色樣的所述已知比色數據和所述圖像中的每個已知樣本的已知位置關聯；以及分析確定的函數以找出具有第二組校準係數的第二組函數，其中所述第一和第二組函數和校準係數被用於計算所述未知色樣的所述比色數據。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述分析包括計算基本上用於每個已知校準色樣的中間色值，以及然後使用所計算的中間色值來確定具有第二組校準係數的第二組函數。
4.如權利要求3所述的方法，其中對所計算的中間色值進行多變量擬合以確定具有第二組校準係數的第二組函數。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述多變量擬合具有以下形式
6.如權利要求2到5所述的方法，其中所述補償還包括，在確定所述第一組的函數前，確定具有前兆校準係數組的前兆函數組，所述前兆函數組將來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的測量的顏色與所述校準色樣的已知比色數據關聯，而不考慮所述已知色樣的位置，其中在確定所述第一組的一個或多個函數時所述前兆校準係數組被用作所述第一校準係數組的一部分。
7.如權利要求6所述的方法，其中僅使用灰度樣本而確定所述前兆函數組。
8.一種電腦程式或一套電腦程式，被安排為使得當在計算機系統上運行時，該程序/該套程序使得所述計算機系統執行權利要求I到7的任一個所述的方法。
9.一種設備,包括 至少一個處理器；以及 至少一個存儲器，包括電腦程式代碼 所述至少一個存儲器和所述電腦程式代碼被配置為，利用所述至少一個處理器，使得所述設備至少執行 接收與其比色數據將被確定的未知色樣有關的第一圖像數據； 接收與其比色數據已知的多個已知校準色樣有關的第二圖像數據； 確定多個顏色校準特性，所述特性使來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的顏色測量與所述校準色樣的對應已知比色數據關聯；根據來自所述第一圖像數據的所述未知色樣的顏色測量和確定的顏色校準特性計算所述未知色樣的比色數據； 所述設備的特徵還在於所述至少一個存儲器和所述電腦程式代碼被配置為，利用所述至少一個處理器使得所述設備在確定所述多個顏色校準特性時補償已知校準色樣組內的亮度差異。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述補償包括確定具有第一校準係數組的第一組的一個或多個函數，所述一個或多個函數將來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的測量的顏色與所述校準色樣的所述已知比色數據和所述圖像中的每個已知樣本的已知位置關聯；以及分析確定的函數以找出具有第二組校準係數的第二組函數，其中所述第一和第二組函數和校準係數被用於計算所述未知色樣的所述比色數據。
11.如權利要求10所述的設備，其中所述分析包括計算基本上用於每個已知校準色樣的中間色值，以及然後使用所計算的中間色值來確定具有第二組校準係數的第二組函數。
12.如權利要求11所述的設備，其中對所計算的中間色值進行多變量擬合以確定具有第二組校準係數的第二組函數。
13.如權利要求12所述的設備，其中所述多變量擬合具有以下形式
14.如權利要求10到13中的任一個所述的設備，其中所述補償還包括，在確定所述第一組的函數前，確定具有前兆校準係數組的前兆函數組，所述前兆函數組將來自所述第二圖像數據的所述已知校準色樣的測量的顏色與所述校準色樣的已知比色數據關聯，而不考慮所述已知色樣的位置，其中在確定所述第一組的一個或多個函數時所述前兆校準係數組被用作所述第一校準係數組的一部分。
15.如權利要求14所述的方法，其中僅使用灰度樣本確定所述前兆函數組。
全文摘要
本發明的實施例涉及從色樣圖像確定色樣的顏色。在一個實施例中，提供具有在其上印有已知顏色(例如，XYZ三色刺激值)的色樣的色樣捕獲卡。隨後使用家庭可獲得的設備來捕獲測試色樣的圖像，諸如消費數位相機或配備有相機的行動電話，圖像還包括色樣捕獲卡。在一個實施例中，圖像隨後被傳遞到用於色樣顏色確定的遠程顏色確定服務。隨後使用圖像中的RGB色樣及其已知XYZ顏色執行回歸分析，以表徵考慮了圖像內的空間亮度變化的圖像捕獲設備的顏色捕獲響應。在表徵圖像捕獲設備之後，可從圖像中的未知色樣的RGB顏色確定未知色樣的XYZ顏色。
文檔編號H04N1/60GK102714687SQ201180005919
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月17日 優先權日2010年1月19日
發明者B·B·靈斯, P·J·哈羅普, P·M·斯皮爾斯, S·朗赫斯特 申請人:阿克佐 諾貝爾國際塗料股份有限公司