专利名称：摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法和摄像数据构成方法
技术领域：
本发明涉及一种测定例如数字摄像机、数码相机等的摄像装置的光谱灵敏度特性的技术和一种在用图像输出装置输出由摄像装置拍摄得到的图像时适合于应用的摄像数据的构成技术。
迄今，作为摄像装置的彩色特性测量装置和方法，在由IEC(国际电工委员会)于1994年5月出版的「国际标准IEC1146-1摄像机(PAL/SECAM/NTSC)-测量方法-第一部分非广播单一传感器相机」的第三章第18项中示出的内容作为国际规格，是有代表性的。
图20是应用了上述的摄像装置和方法的图，是测定数码相机的使用数码相机作为摄像装置的一例时的色再现性和灰度特性的装置的构成图。图20示出了摄像装置1和作为摄像装置的被摄体的测试图20。图20还示出了具有稳定的色温并照射测试图20的照明光源21和接受从摄像装置1输出的数据的例如计算机等图像输出装置15。
此外，图21是测试图20的构成图，作为基准色，包含白、黑和具有从白到黑呈阶梯状变化的灰色的灰度标准30，以及红、绿、蓝等几片比色图(color chart)31。作为这些比色图的例子，有在上述的国际规格的Annex A、Annex B中规定了其特性的例子。
首先，假定图21中示出的测试图20的各比色图31的RGB值是已知的，(例如，如果将数据定为8比特，则在理想的情况下，如果是红，则R＝255，G＝B＝0，如果是绿，则G＝255，R＝B＝0，如果是蓝，则B＝255，R＝G＝0)，将其定为理论值。通过求出用摄像装置1拍摄测试图20时与被测定的各比色图31对应的RGB值与理论值的差(色差)，可求出摄像装置1的色再现性，或从用摄像装置1拍摄从白到黑呈阶梯状变化的灰度标准30时的测定值可求出摄像装置1的灰度特性。
但是，由于照明光源21照射的测试图20的照度随在测试图20上的位置不同而不同，故即使拍摄相同的比色图31，测定值也随在测试图20上的位置不同而不同，存在如果不校正照明不匀就不能得到准确的值的问题。
此外，即使在理想的均匀照明下，由于摄像装置的摄像光学系统的特性的缘故，例如由于中心部与周边部的光量差的缘故，即使拍摄相同的比色图31，测定值也不同，故首先摄像装置的摄像光学系统的特性是已知的，存在如果不进行该特性的校正就不能得到准确的值的问题。
此外，如果测试图20是印刷物，则由于伴随褪色、变色等的随时间的变化，故存在难以进行再现性高的测定的问题。
此外，虽然求出与测试图20上的各比色图对应的RGB值的测定值与RGB值的理论值之间的色差，但存在不能测定各波长下的摄像装置的光谱灵敏度特性的问题。
此外，在只有从限于摄像装置拍摄的种类的图像得到的信息的情况下，存在对于其它一般的被摄体的图像，不能进行精度高的色校正的问题。
此外，为了将彩色特性测定装置的已测定的数据与摄像装置已拍摄的图像联系起来，存在有必要另外制作对应表等的操作的问题。
此外，如果照明光源21的种类(光谱分布特性)发生变化，则与摄像装置已拍摄的各个比色图对应的数据也变化，但由于迄今为止没有准确地反映各个照明光源21的特性的办法，故存在难以进行包含照明光源21的摄像装置的彩色管理的问题。特别是由于因为上述的原因没有准确地测定摄像装置的光谱分布特性的方法，故例如即使准确地测定光源的光谱灵敏度特性等，也不能与有效地利用该光谱灵敏度特性的彩色管理联系起来。
本发明是为了解决上述的问题而进行的，其目的在于，提供一种能准确地测定光谱灵敏度特性而不进行测试图中的照度不匀、随时间变化、比色图的管理等的技术。
此外，其目的在于，提供一种没有必要预先准确地掌握照明的光谱特性等而能进行测定的技术。
再者，其目的在于，提供一种得到为了能准确地对被摄体进行色再现所需要的光谱灵敏度特性的技术。
再者，其目的在于，提供这样一种技术，其中，通过将由摄像装置得到的光谱灵敏度特性附加在图像数据上，能够始终了解该摄像装置的彩色特性，关于一般的图像，能进行精度高的色校正。
再者，其目的在于，提供一种与摄像装置的灰度特性无关的准确的光谱灵敏度特性的技术。
再者，其目的在于，提供一种得到能在图像输出装置中以准确的色再现显示被摄体的图像数据的技术。
为了达到以上目的，本发明的第1方面的摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法包括准备工序，准备具备具有多个像素的摄像元件的摄像装置、光源和对来自该光源的光进行分光并从其射出端输出分光的分光器；摄像工序，利用上述摄像装置拍摄输出上述分光的上述射出端；第1运算工序，对于与利用上述摄像工序上述摄像装置输出的上述多个像素和至少一个色分量对应的多个图像信号的每一个进行校正，使上述摄像装置的灰度特性中的非线性接近于线性；以及第2运算工序，将进行了上述校正后的上述多个图像信号的上述多个像素中的某个范围内的平均值作为对于上述分光的光谱灵敏度特性算出。
较为理想的是，通过一边改变上述分光的波长，一边进行上述摄像工序、上述第1运算工序和上述第2运算工序，得到与多个波长对应的光谱灵敏度特性。
此外，较为理想的是，上述第1运算工序对于上述多个图像信号的每一个，通过算出表现上述灰度特性的非线性的函数的反函数的函数值来进行上述校正。
此外，较为理想的是，在上述第2运算工序中，使用表现与上述多个波长的每一个对应的上述分光的强度的分光特性，校正上述平均值，以便消弱在上述多个波长间的上述强度的差别的影响，将校正后的平均值作为上述光谱灵敏度特性。
此外，较为理想的是，在上述准备工序中，再准备对上述射出端进行照明的另一光源，在上述摄像工序中，一边用上述另一光源对上述射出端进行照明，一边用上述摄像装置拍摄上述射出端，在上述第1运算工序中，除了上述校正之外，对于上述多个图像信号的每一个，进行扣除因上述另一光源引起的信号分量的校正。
此外，较为理想的是，在上述准备工序中，再准备在从上述射出端到上述摄像装置的上述分光的路径上有选择地开了孔的箱子和以照明光到达与上述孔及其周围相当的上述箱的表面的部分但不到达上述射出端的方式进行照射的照明光源，上述方法还具备测量工序，其中，在上述孔上依次放上反射率不同的多个色片，利用上述摄像装置拍摄该色片，由此，根据从上述摄像装置依次得到的图像信号，测量上述灰度特性中的上述非线性。
本发明的第2方面的摄像数据的构成方法包括准备摄像装置的准备工序；摄像工序，得到表现被摄体的图像的图像数据作为上述摄像装置的输出信号；以及光谱灵敏度特性附加工序，将表现上述摄像装置的光谱灵敏度特性的数据附加在上述图像数据上。
较为理想的是，上述摄像装置具备具有多个像素的摄像元件，上述方法还具备另一准备工序，准备光源和对来自该光源的光进行分光并从其射出端输出分光的分光器；另一摄像工序，利用上述摄像装置拍摄输出上述分光的上述射出端；第1运算工序，对于与利用上述摄像工序上述摄像装置输出的上述多个像素和至少一个色分量对应的多个图像信号的每一个进行校正，使上述摄像装置的灰度特性中的非线性接近于线性；以及第2运算工序，将进行了上述校正后的上述多个图像信号的上述多个像素中的某个范围内的平均值作为对于上述分光的上述摄像装置的光谱灵敏度特性算出。
此外，较为理想的是，上述方法还包括变换系数附加工序，其中，将在基准白色的照明下用上述摄像装置拍摄比色图时得到的第1信号与在具有特定的光谱分布特性的照明下用上述摄像装置拍摄上述比色图时得到的第2信号之间的变换系数再附加到上述图像数据上。
本发明的第3方面的摄像数据的构成方法包括准备摄像装置的准备工序；摄像工序，得到表现被摄体的图像的图像数据作为上述摄像装置的输出信号；以及变换系数附加工序，将在基准白色的照明下用上述摄像装置拍摄比色图时得到的第1信号与在具有特定的光谱分布特性的照明下用上述摄像装置拍摄上述比色图时得到的第2信号之间的变换系数附加到上述图像数据上。
图1是示出测定实施例的光谱灵敏度特性的装置的图。
图2是示出输出1个信道信号的摄像装置的输出特性的一例的图。
图3是示出输出3个信道信号的摄像装置的输出特性的一例的图。
图4是示出固体摄像元件中的像素的排列的图。
图5是示出固体摄像元件的构成的电路图。
图6是例示非线性校正的图。
图7是示出拍摄分光器的射出端而得到的图像的一例的图。
图8是示出分光器的射出端的发射亮度的不匀的图。
图9是示出摄像装置的非线性特性的图。
图10是放大图9的一部分而示出的图。
图11是例示摄像装置的输出特性的图。
图12是例示摄像装置的光谱灵敏度特性的图。
图13是示出从分光器输出的光的光谱分布的图。
图14是示出实施例4的装置的结构的图。
图15是图14的暗箱的斜视图。
图16是示出实施例5的装置的结构的图。
图17是示出实施例5的数据格式的一例的图。
图18是示出摄像装置与图像输出装置的关系的图。
图19A是示出实施例6的数据格式的一例的图。
图19B是示出实施例6的数据格式的另一例的图。
图20是示出现有技术中的摄像装置的测定方法的图。
图21是示出现有技术中的摄像装置的测定方法中使用的测试图的一例的图。
以下，根据示出其实施例的
本发明。再有，在图中，与前面相同的记号表示与前面相同或相当的对象。
实施例1图1是示出实现本发明的实施例1的光谱灵敏度特性测定方法用的测定装置的结构的图。在图1中，描绘了作为被测定对象的摄像装置1、分光器2、向分光器2输入被分光的光的光源3、实施摄像装置1中的信号处理的信号处理电路4、固体摄像元件5、从分光器2射出已分光的光的射出端6、对从摄像装置1输出的图像信号(或数据)给予第1运算处理的第1运算装置7和对第1运算装置的结果给予第2运算处理的第2运算装置8。
在以上述方式构成的测定装置中，说明其测定方法。分光器2在内部具有棱镜和衍射光栅(grating)，将从光源3入射的光分光为单一波长的光。一般来说，上述光源3是由卤素灯等的灯和对来自灯的射出光进行聚光的透镜构成的结构。从射出端6射出被分光的单一波长的光。
摄像装置1拍摄从分光器2射出的单一波长的光。所拍摄的光由固体摄像元件5进行光电变换，由信号处理电路4进行在相机信号处理中所必须的信号处理、例如非线性校正及增益控制，从输出端子Sc作为图像信号被输出。
通过一边改变从分光器2输出的光的波长，一边对于每个波长得到摄像装置1的输出信号，可得到摄像装置1的光谱灵敏度特性。例如，在从摄像装置1得到如黑白图像那样的1个信道的输出信号时，如图2中所示那样，可得到与波长对应的摄像装置1的输出特性。
此外，在从摄像装置1得到如彩色信号、例如R、G、B那样的3个信道的信号时，通过得到与从分光器2输出的、变化的光的波长的每一个对应的各输出信号，如图3中所示，可得到与波长对应的摄像装置1的输出特性。
在以上所述中，如果将分光器2的射出端6的分光波长范围定为可见光的范围，则可得到适合于人的视觉特性的摄像装置1的光谱灵敏度特性。例如，通过将波长范围定为380nm至780nm，可得到与日本工业标准JIS Z 8722中的第1种分光测光器相一致的摄像装置1的光谱灵敏度特性。
从摄像装置1得到的信号包含摄像装置1中的非线性的特性。例如，如图4中所示，固体摄像元件5由多个像素构成。作为上述固体摄像元件5，可举出CCD及MOS元件等，但现在假定1个元件具有图5中示出的结构。在图5中，描绘了进行光电变换的光二极管10、将电荷作为信号存储的电容器11、读出被存储的电荷的FET12和放大被读出的信号的放大器13。在上述那样的结构中，在光二极管10或放大器13等对于被输入的光没有线性特性时，从像素输出的信号具有非线性特性。
此外，在摄像装置1中的信号处理中，在进行图6中示出的非线性校正处理等时，从摄像装置1得到的输出信号也成为变成非线性的主要原因。
图2和图3中示出的输入光与与该波长对应的摄像装置1的输出信号之间的关系是介入了摄像装置1的非线性的特性之后的结果，如果将该结果按原样定为摄像装置1的光谱灵敏度特性，则该特性是由摄像装置1的非线性特性而引起的，其处理是非常不方便的。
例如，在打算在色空间的变换等的彩色管理中利用光谱灵敏度特性时，由于作为其原则以测色学中加法规则成立为前提，故光谱灵敏度特性是线性这一点是很有效的。
第1运算装置7对摄像元件5的每个像素的输出信号进行运算处理，以便对于上述摄像装置1具有的非线性的特性，摄像装置1的输入输出特性(此时，输入是输入到摄像装置1中的光量，输出是信号电平，或数据值)成为线性或看作是线性的特性。
在此，在图7中示出用摄像装置1拍摄分光器2的射出光的图像。在图7中，成为围棋盘的格状的是固体摄像元件5的一个一个的像素，作为光谱特性测定使用的信号只是来自分光器2的射出光的部分，具体地说，在图7中只成为用斜线示出的部分。但是，在分光器2的射出端的射出光，如图8中所示，没有形成均匀的强度分布。此外，即使在射出端6设置了发散板的情况下，也不是完全均匀的，如果使用完全的发散板那样的发散度非常高的发散板，则由于射出光完全被发散，故入射到摄像装置1中的光量极为微小，必须增大射出端6，或大大增加光源3的入射光量，为了以高精度来进行测定，这是非常不现实的。
假定摄像装置1的非线性特性fc是例如图9中示出的特性。在摄像装置1的输出信号的色分量是RGB这3种时，作为从摄像装置1的输入输出特性得到的灰度特性，如图9中所示，可得到fR、fG、fB这3种特性。在图10中示出将其一部分放大后的图。
现在，在图7中，如果将(i，j)位置上的来自摄像装置1的输出信号设为D＇(i，j)、将(i+2，j+2)位置上的来自摄像装置1的输出信号设为D＇(i+2，j+2)，则由第1运算装置7得到的值D(i，j)、D(i+2，j+2)是图10中示出的值。
第2运算装置8对利用第1运算装置7得到的每个像素的运算处理结果的平均值进行运算。通过从第2运算装置8得到每个波长的信号(或数据)，可得到作为线性特性的摄像装置1的光谱灵敏度特性。
之所以利用第1运算装置对固体摄像元件5的每个像素进行上述处理，是由于下述的原因。如果只着眼于(i，j)、(i+2，j+2)的位置的像素，则从摄像装置得到的信号的平均值为(D＇(i，j)+D＇(i+2，j+2))/2，由此得到的值为图10中示出的A点的值。但是，实际上与作为线性特性的、从D(i，j)、D(i+2，j+2)求出的B点的Dc(λ)产生了ΔDc的误差。
因此，关于摄像装置1的光谱特性，对从摄像装置1输出的、固体摄像元件5的每个像素的信号进行消除非线性特性的运算处理，从所得到的每个像素的信号的平均值算出Dc，由此，可导出误差少的光谱灵敏度特性。
实施例2如实施例1中所述的那样，将表示摄像装置1的线性特性的每个波长的各信号设为Dc(λ)。记号「c」表示从摄像装置1得到的信号的色分量，如果是黑白摄像装置，则只表示1个信道，如果是输出R、G、B信号的彩色摄像装置，则c＝R、G、B。如果将由前面所述的固体摄像元件5内的放大器13等引起的非线性特性设为fsc、由信号处理中的非线性校正(γ)特性等引起的非线性特性设为frc，则从摄像装置1的输出端得到的信号Dc＇(λ)可由下式来表示。
Dc＇(λ)＝frc(fsc(Dc(λ)))＝fc(Dc(λ)) ？？(1)在此，fc＝frc(fsc)，c表示输出信号的色分量，如果是黑白摄像装置，则只有1个信道，如果是RGB彩色摄像装置，则fc是fR、fG、fB。此外，在本实施例中，将摄像装置的非线性特性以fsc和frc为例进行了说明，但即使在具有其它方面成为非线性的主要原因的摄像装置中，如果包含所有这些特性作为fc的函数，则也是同样的。
因此，利用实施例1中记述的测定，从由摄像装置1得到的输出信号Dc＇(λ)，用下式可求出摄像装置1中的作为线性特性的光谱灵敏度特性。
Dc(λ)＝fc-1(Dc＇(λ)) ？？(2)现在，在图7中，如果将在(i，j)的位置上的来自摄像装置1的输出信号设为D＇(i，j)，将(i+2，j+2)的位置上的来自摄像装置1的输出信号设为D＇(i+2，j+2)，则通过fc的反函数的值D(i，j)、D(i+2，j+2)是图9中示出的值。由于将从摄像装置1得到的各波长中的值作为相当于图7的斜线部的值来导出计算式(2)中示出的光谱灵敏度特性的公式，故如果置换为固体摄像元件5的像素单位，则该式成为下式所示。
Dc(λ)＝fc-1(∑Dc＇ij(λ)/n) ？？(3)ij固体摄像元件5的像素的位置n计算中使用的像素数按照式(3)，如果只着眼于(i，j)、(i+2，j+2)的位置的像素，则式(3)中的(∑Dc＇ij(λ)/n)为(D＇(i，j)+D＇(i+2，j+2))/2，如图10中所示，Dc(λ)为fc-1((D＇(i，j)+D＇(i+2，j+2))/2)。但是，实际上与作为线性特性的、从D(i，j)、D(i+2，j+2)求出的Dc(λ)产生了ΔDc的误差。
因此，关于摄像装置1的光谱特性，对从摄像装置1输出的固体摄像元件5的每个像素的信号，通过表示非线性特性的函数fc的反函数，从所得到的每个像素的信号的平均值算出Dc，由此可导出误差少的光谱灵敏度特性。因此，计算光谱灵敏度特性的公式可由下式来表示。
Dc(λ)＝∑Dcij(λ)/n＝∑fc-1(Dc＇ij(λ)/n ？？(4)Dcij将对于各像素的值Dc＇ij(λ)通过非线性特性的反函数得到的值ij固体摄像元件5的像素的位置n计算中使用的像素数在本实施例中，在得到摄像装置1的光谱灵敏度特性时，从固体摄像元件5的每个像素的信号进行了说明，但在具备在表面上依次排列了多个色滤光器的固体摄像元件5的摄像装置1中，在所得到的图像的一个一个的像素中，可通过进行式(4)的导出同样地得到光谱灵敏度特性。例如，在根据Bayer排列的固体摄像元件5中，在其表面上的某一行中是R、G、R、G、…，下一行中是G、B、G、B、…，这样来依次排列色滤光器。与此不同，在作为从摄像装置1输出的图像在每个像素中得到R、G、B信号时，关于R信号的光谱灵敏度特性，可由通过了摄像装置1的非线性特性的反函数的平均值来算出图像的每个像素的R信号，在G、B信号中也是同样的。
这样，通过在每个像素中对每个波长求出通过了摄像装置1的非线性特性的反函数的平均值，例如，即使从摄像装置1得到的输出特性是如图11中所示那样，也可求出图12中所示那样的摄像装置1的输入输出特性是线性特性的光谱灵敏度特性。
此外，从分光器2射出的光L(λ)在所测定的波长区域中如图13中所示那样不是平坦的时，可由式(5)来求出式(4)中示出的光谱灵敏度特性计算式。
Dc(λ)＝∑fc-1(Dc＇ij(λ))/nL(λ) ？？(5)Dcij各像素Dc＇ij(λ)的通过了非线性特性的反函数的值ij固体摄像元件5的像素的位置
n计算中使用的像素数L(λ)来自分光器的射出光的光谱特性实施例3在摄像装置1的光谱灵敏度特性中存在负的灵敏度的情况下，在图1中，对于固体摄像元件5来说，除了来自分光器2的射出光之外，还从其它光源对固体摄像元件5加上照射光，通过从实施例1和2中测定的结果中扣除上述其它光源的照射光的信号部分，可测定上述负的光谱灵敏度。
将来自分光器2的射出光设为0，将只从其它光源对固体摄像元件5进行照射时的摄像装置1的输出信号设为DcO。在此，c表示摄像装置1的输出信号的信道(色分量)，例如在输出RGB信号时，可得到DRO、DGO、DBO。如果将摄像装置1的非线性特性设为fc(c是摄像装置1的输出信道数)，则作为校正了上述非线性特性的线性特性的数据是f-1(DcO)。因此，在图1中的第1运算装置7进行运算处理，使得每个像素的输出信号成为线性特性，在每个像素中扣除来自上述其它光源的照明部分的信号。在式(6)中示出第1运算装置7的运算。
Dc(λ)＝∑[fc-1(Dc＇ij(λ)-fc-1(Dc＇ij0)] (6)i，j表示固体摄像元件5上的像素位置。
其次，利用第2运算装置算出第1运算装置的输出信号的平均值，用下式(7)来表示。
Dc(λ)＝∑[fc-1(Dc＇ij(λ))-fc-1(Dc＇ij0)]/n (7)利用上述的运算可测定摄像装置1的负的光谱灵敏度特性。
实施例4在图14中示出另一种测定装置。在该结构中，将测定用的测试图20粘贴在暗箱40上。此外，使用了对测试图20进行照明的基本光源21、调整基本光源21的色温的色温变换滤光器22和辅助光源23。在图15中示出测试图20的一例。被粘贴测试图20的暗箱40的内部涂敷了反射率低的涂料，进入到暗箱40的内部的光在内部被吸收。此外，在测试图20的中央部A处开了孔。在中央部A的上下配置了灰度等级的图，但如果是在测试图20的中央部A处开了孔的图，则即使其它部分的整个面上都是灰色也没有关系。
首先，如实施例1中所述那样，从分光器2射出短波长的光。从分光器2射出的光由光纤等光传送器41进行中继，再从光传送器41的前端部射出，以便通过测试图20的孔A朝向摄像装置1一侧。此外，光传送器41的射出端(即，上述的前端部)被配置在朝向测试图的整个面照射的主光源21的光照不到的位置上，摄像装置1同时对由主光源21照射的测试图20和光传送器41的射出端进行拍摄。从分光器2射出例如从380nm至780nm为止的每隔5nm的单一光，从用摄像装置1拍摄得到的拍摄结果中，只对与光传送器41的射出端的位置相当的数据每隔5nm进行取样。
在已取样的射出端的位置的数据中，第1运算装置7对摄像元件5的每个像素进行在实施例1和实施例2中示出的运算处理。此时，可用图14中示出的测定装置来测定运算装置7在运算中使用的摄像装置1的灰度特性。为了得到灰度特性，在测试图20的孔的部分上依次放上具有与孔的部分的形状相同的形状而反射率不同的灰色片，用摄像装置1拍摄包含反射率不同的灰色补片的测试图20。然后，可从与灰色片的位置相当的摄像装置1的输出信号或数据来算出灰度特性。此时，由于灰色片总是在测试图20的中央部被拍摄，故可避开摄像装置1的透镜的周边光量的降低，可用主光源21来调整照射光。因此，可消除每个像素的数据的离散性(不均匀性)。
灰色片的反射率的等级i例如被设定为16个等级。在打算实现反射率0％的灰色片的情况下，如果停止来自分光器2的光的射出、按孔A的原样进行拍摄就可实现。此外，在测定灰度特性时，由于在孔的部分A处放上灰色片，故不从摄像装置1对上述的光传送器41的射出端进行拍摄。在拍摄各灰色片时的灰色片的表面处的亮度值与此时得到的摄像装置1的输出值Dc(i)的关系是摄像装置1的灰度特性。通过将与例如16个等级的灰色片对应的数据间连接起来，就可算出灰度特性。一般来说，上述灰度特性为非线性特性。这相当于实施例2中示出的fc。
第1运算装置7进行将上述摄像装置1的非线性特性作成线性特性用的运算处理。上述运算对与固体摄像元件5的各像素对应的数据施加(作用)作为灰度特性的fc的反函数fc-1即可。该反函数fc-1是通过用直线来连接通过先拍摄16等级的灰色片得到的数据而导出的函数的反函数。
第2运算装置算出从上述第1运算装置得到的每个像素的信号值的运算结果的平均值，求出摄像装置1的光谱灵敏度特性。
此外，辅助光源23是通过测试图20的孔A只照射光传送器41的射出端的光源，成为得到在实施例中记叙的负的光谱灵敏度特性的光源。在测定负的光谱灵敏度特性的情况下，开始不从分光器2射出单色光，只照射来自辅助光源23的光。在此时进行测定而得到的摄像装置1的输出数据成为在实施例2中示出的式(6)的Dc＇ij0，再与实施例2同样通过介入上述反函数fc-1，可得到线性特性的值。
实施例5图16是示出将由摄像装置1拍摄的图像数据输出到图像输出装置15的形态的图。将通过摄像装置1进行拍摄得到的图像的数据在每个图像中作为图像文件传送到图像输出装置15。上述传送利用直接将摄像装置1与图像输出装置15连接起来的电缆16以串行/并行通信方式来进行，或通过红外通信17及存储媒体18等来进行。
在现有技术中，从摄像装置1输出并传送到图像输出装置15的摄像数据只有由摄像装置1拍摄而得到的图像数据，在图像输出装置15中，只输出基于图像数据的图像。或者，只通过在图像数据上附加拍摄的日期、时间等简单的记录数据，就构成了摄像数据。
但是，如图16中所示，在摄像装置1的光谱灵敏度特性与图像输出装置15的光谱特性不同的情况下，即使在使用了相同的图像输出装置15的情况下，由光谱灵敏度特性不同的摄像装置1拍摄的图像的色再现性也不同，或相反地，即使使用了相同的摄像装置1，如果图像输出装置15不同，则与其相关地色再现性也不同，故在这些色再现性的设计中，不得不依赖设计者的感觉。
针对这些问题，在基于NTSC等的规格的图像输出装置15中，确定了认为是理想的光谱特性，摄像装置1的光谱灵敏度特性当然也应以该光谱特性为基准来设计，但由于摄像装置1的各种问题的缘故，并不是所有的摄像装置1都具有以此为基准的光谱灵敏度特性。此外，由于不限于NTSC方式，而是存在多种方式的图像输出装置15，故不能将摄像装置1的光谱灵敏度特性确定为一种。
因此，在本实施例中，以在现有技术的图像数据上附加由实施例1导出的摄像装置1的光谱灵敏度特性的形态来构成摄像数据。由此，在处理从摄像装置1得到的图像数据方面，该摄像装置1的光谱灵敏度特性是已知的特性。其结果，例如，在图像输出装置15中的显示时进行使色再现性成为相同的彩色匹配等时，也可将光谱灵敏度特性作为重要的数据来使用。
在图17中示出数据格式的一例。以在过去只是图像数据的数据结构中附加在实施例1中测定的光谱灵敏度特性作为标题部或尾部的形态来构成数据。通过将该数据作为一个图像数据进行存储保存或传送，将摄像装置1的光谱特性数据传送到图像输出装置15中。图像输出装置15可利用附加在图像数据上的光谱灵敏度特性进行图像数据的色变换等，此外，也可补偿色再现性。例如，如图18中所示，在使用互联网等传送装置进行各机器种类的彩色管理时，推荐了一次将由R、G、B的分量等得到的图像数据变换为标准色空间的做法。这里的标准色空间是由IEC61966？2？1定义的sRGB、或CIELab、或CIELuv、XYZ等，并没有太大的关系。此时，如果摄像装置1的光谱特性是已知的，则容易变换为适当的色空间。
此外，在本实施例中，在图16中图示了个人计算机或监视器作为图像输出装置15，但不限于监视器，即使在打印机或投影仪等的图像输出装置15中，也是同样的。
实施例6在图16的形态中，作了下述的假定。上述摄像装置1具有适合于上述图像输出装置15的色空间的摄像特性，例如，如果图像输出装置15是NTSC监视器，则上述摄像装置1具有NTSC的摄像特性，如果是具有sRGB空间的图像输出装置15，则具有与其适合的摄像特性。再者，在测试图20上设置表示预先知道的光谱分布特性ρ(λ)的比色图、照明光源21是在上述色空间中已被规定的基准白色时，将从上述摄像装置1得到的上述比色图的信号设为Rs、Gs、Bs。
利用由实施例1求出的光谱灵敏度特性是R(λ)、G(λ)、B(λ)的摄像装置1，可用下式表示在光谱分布特性为L(λ)的照明下得到的上述比色图的信号Rc、Gc、Bc。
Rc＝∫ρ(λ)×R(λ)×L(λ)dλ (6)Gc＝∫ρ(λ)×G(λ)×L(λ)dλ (7)Bc＝∫ρ(λ)×B(λ)×L(λ)dλ (8)
在被摄体的所有的比色图中，Rs＝Rc (9)Gs＝Gc (10)Bs＝Bc (11)成立即可，但在不成立的情况下产生色再现性误差。为了消除该误差，确定下式的3×3的矩阵系数即可。RsGsBs=a11a12a13a21a22a23a31a32a33·RcGcBc---(12)]]>例如，可用至少3个信道的代表性的比色图求出这些系数。将上述a11～a33这9个矩阵系数添加到利用摄像装置1得到的图像数据上。在图19A和图19B中示出图像文件的数据格式的一例。例1(图19A)是将上述矩阵系数附加在图像数据的最前面的数据。例2(图19B)是将摄像装置1的光谱灵敏度特性和上述矩阵系数附加在图像数据的最前面的数据。通过将a11～a33这9个矩阵系数添加到图像文件上，例如可用个人计算机等来补偿色再现误差。
图19中示出的数据格式是一例，当然，如果将上述矩阵系数附加在图像数据的任一部分上，则可得到同样的效果。
以上，叙述了1个信道或R、G、B这样的3个信道的摄像装置的情况，但对于N信道(N是自然数)的摄像装置，本发明的测定方法也是有效的。
由任意的光源的光谱分布特性、任意的被摄体的光谱反射率特性和利用本发明得到的作为被测定对象的摄像装置的光谱灵敏度特性可算出该摄像装置的输出信号，可高精度地算出与该摄像装置的各种颜色有关的摄像信号。例如，在N足够大的情况下等，由光源的光谱分布特性、从本发明得到的被测定摄像装置的光谱灵敏度特性和拍摄任意的被摄体得到的信号可高精度地推测该被摄体的光谱反射率特性。
如上所述，按照本发明的第1方面的摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法，可得到准确的光谱灵敏度特性。
按照本发明的第2方面的摄像数据的构成方法，接受摄像数据的图像输出装置可得到在色再现中所需要的的信息，可适当地进行彩色匹配等色校正。
按照本发明的第3方面的摄像数据的构成方法，接受摄像数据的图像输出装置可以准确的色再现性再现被摄体(拍摄的对象)的图像。
权利要求
1.一种摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于，包括准备工序，准备具备具有多个像素的摄像元件的摄像装置、光源和对来自该光源的光进行分光并从其射出端输出分光的分光器；摄像工序，利用上述摄像装置拍摄输出上述分光的上述射出端；第1运算工序，对于与利用上述摄像工序上述摄像装置输出的上述多个像素和至少一个色分量对应的多个图像信号的每一个进行校正，使上述摄像装置的灰度特性中的非线性接近于线性；以及第2运算工序，将进行了上述校正后的上述多个图像信号的上述多个像素中的某个范围内的平均值作为对于上述分光的光谱灵敏度特性算出。
2.如权利要求1中所述的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于通过一边改变上述分光的波长，一边进行上述摄像工序、上述第1运算工序和上述第2运算工序，得到与多个波长对应的光谱灵敏度特性。
3.如权利要求1或2中所述的摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于上述第1运算工序对于上述多个图像信号的每一个，通过算出表现上述灰度特性的非线性的函数的反函数的函数值来进行上述校正。
4.如权利要求2中所述的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于在上述第2运算工序中，使用表现与上述多个波长的每一个对应的上述分光的强度的分光特性，校正上述平均值，以便消弱在上述多个波长间的上述强度的差别的影响，将校正后的平均值作为上述光谱灵敏度特性。
5.如权利要求1、2或4中所述的摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于在上述准备工序中，再准备对上述射出端进行照明的另一光源，在上述摄像工序中，一边用上述另一光源对上述射出端进行照明，一边用上述摄像装置拍摄上述射出端，在上述第1运算工序中，除了上述校正之外，对于上述多个图像信号的每一个，进行扣除因上述另一光源引起的信号分量的校正。
6.如权利要求1、2或4中所述的摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法，其特征在于在上述准备工序中，再准备在从上述射出端到上述摄像装置的上述分光的路径上有选择地开了孔的箱子和以照明光到达与上述孔及其周围相当的上述箱的表面的部分但不到达上述射出端的方式进行照射的照明光源，上述方法还具备测量工序，其中，在上述孔上依次放上反射率不同的多个色片，利用上述摄像装置拍摄该色片，由此，根据从上述摄像装置依次得到的图像信号，测量上述灰度特性中的上述非线性。
7.一种摄像数据的构成方法，其特征在于，包括准备摄像装置的准备工序；摄像工序，得到表现被摄体的图像的图像数据作为上述摄像装置的输出信号；以及光谱灵敏度特性附加工序，将表现上述摄像装置的光谱灵敏度特性的数据附加在上述图像数据上。
8.如权利要求7中所述的摄像数据的构成方法，其特征在于上述摄像装置具备具有多个像素的摄像元件，上述方法还具备另一准备工序，准备光源和对来自该光源的光进行分光并从其射出端输出分光的分光器；另一摄像工序，利用上述摄像装置拍摄输出上述分光的上述射出端；第1运算工序，对于与利用上述摄像工序上述摄像装置输出的上述多个像素和至少一个色分量对应的多个图像信号的每一个进行校正，使上述摄像装置的灰度特性中的非线性接近于线性；以及第2运算工序，将进行了上述校正后的上述多个图像信号的上述多个像素中的某个范围内的平均值作为对于上述分光的上述摄像装置的光谱灵敏度特性算出。
9.如权利要求7或8中所述的摄像数据的构成方法，其特征在于还包括变换系数附加工序，其中，将在基准白色的照明下用上述摄像装置拍摄比色图时得到的第1信号与在具有特定的光谱分布特性的照明下用上述摄像装置拍摄上述比色图时得到的第2信号之间的变换系数再附加到上述图像数据上。
10.一种摄像数据的构成方法，其特征在于，包括准备摄像装置的准备工序；摄像工序，得到表现被摄体的图像的图像数据作为上述摄像装置的输出信号；以及变换系数附加工序，将在基准白色的照明下用上述摄像装置拍摄比色图时得到的第1信号与在具有特定的光谱分布特性的照明下用上述摄像装置拍摄上述比色图时得到的第2信号之间的变换系数附加到上述图像数据上。
全文摘要
本发明的课题是高精度地测定摄像装置的光谱灵敏度特性。分光器2对光源3的光进行分光,从射出端6输出。具备固体摄像元件的摄像装置1拍摄射出端6。第1运算装置7对摄像装置1输出的每个像素的图像信号进行校正,使摄像装置1的灰度特性中的非线性特性接近于线性。第2运算装置8对校正后的图像信号算出多个像素的某个范围内的平均值作为光谱灵敏度特性。
文档编号G01J3/46GK1249444SQ9912076
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月28日 优先权日1998年9月28日
发明者久野彻也, 杉浦博明 申请人:三菱电机株式会社