(Microsoft PowerPoint - 2-2\274\306\246\354\254\333\276\367\246\342\261m\272\336\262z _\255J\260\352\267\347)

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盲尹
4 years ago
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1 數位相機色彩管理工業技術研究院影像顯示科技中心胡國瑞 1

2 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 2

3 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 3

4 數位相機的基本架構 Digital Still Camera 色彩管理實務工作坊 4

5 Sensor CCD 色彩管理實務工作坊 5

6 Sensor 色彩管理實務工作坊 6

7 Demosaicing Algorithms for Digital Cameras 色彩管理實務工作坊 7

8 Why Use Color Filter Array s Because the CCD is not spectrally sensitive, we need the CFA to create a full color image. Cut down the cost of the single chip digital camera. Sensors are 10-25% of the total digital camera cost Rochester University, course note 色彩管理實務工作坊 8

9 Color Filter Array 色彩管理實務工作坊 9 Rochester University, course note

10 Color Filter Array 色彩管理實務工作坊 10 Rochester University, course note

11 Color Filter Array Red channel pixels (25% of the pixels) Green channel pixels (50% of the pixels) Blue channel pixels (25% of the pixels) Combined image 色彩管理實務工作坊 11

12 Color Filter Array Combined image 色彩管理實務工作坊 12

13 Non-Adaptive Algorithm Nearest Neighbor Replication each interpolated output pixel is assigned the value of the nearest pixel in the input image. The nearest neighbor can be any one of the upper, lower, left and right pixels 色彩管理實務工作坊 13

Bilinear Interpolation Interpolation of green pixels : the average of the upper, lower, left and right pixel values is assigned as the G value of the interpolated pixel.

14 Bilinear Interpolation Interpolation of green pixels : the average of the upper, lower, left and right pixel values is assigned as the G value of the interpolated pixel. For example : G8 = (G3+G7+G9+G13) / 4 Interpolation of red/blue pixels : Interpolation of a red/blue pixel at a green position : the average of two adjacent pixel values in corresponding color is assigned to the interpolated pixel. For example : B7 = (B6+B8) / 2 ; R7 = (R2+R12) / 2 Interpolation of a red/blue pixel at a blue/red position : the average of four adjacent diagonal pixel values is assigned to the interpolated pixel. For example : R8 = (R2+R4+R12+R14) / 4 ; B12 = (B6+B8+B16+B18) / 4 色彩管理實務工作坊 14

15 Interpolation 色彩管理實務工作坊 15 Rochester University, course note

16 Edge Sensing Interpolation Algorithm Interpolation of green pixels : First, define two gradients, one in horizontal direction, the other in vertical direction, for each blue/red position. For instance, consider B8 : define two gradients as following where. denotes absolute value The algorithm then can be described as follows : Interpolation of red/blue pixels : same as in Smooth hue transition interpolation in logarithmic exposure space. 色彩管理實務工作坊 16

17 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 17

18 數位相機色彩校正基本模式 Raw Data 內差色校 Enhance 色彩管理實務工作坊 18

19 常用校正用色稿 Macbeth Color Checker IT8 by Kodak Macbeth Color CheckerDC IT8.2 by ITRI 色彩管理實務工作坊 19

20 數位相機色彩校正基本模式取得色塊值取得參考值 1 D LUT Matrix 參數描述檔色稿參考檔色彩管理實務工作坊 20

21 數位相機色彩校正基本模式產生色校參數 R G B 1D LUT 1D LUT 1D LUT R' G' B' a a a a a a a a a R' X G' = Y B' Z a a a a a a a a a X R' Y = G' Z B' R' G' B' 1D LUT -1 1D LUT -1 1D LUT -1 R G B Step 1 Step 2 Step 1 Step 2 Forward Modal Backward Modal 色彩管理實務工作坊 21

22 數位相機色彩校正基本模式 Ref Ref RGB RGB 色彩管理實務工作坊 22

23 數位相機色彩校正基本模式轉換矩陣 3x3 [X,Y,Z] T =[M3x3 ]x[ R, G, B] T 3x4 [X,Y,Z] T =[M3x4 ]x[1, R, G, B] T 3x6 [X,Y,Z] T =[M3x6 ]x[ R, G, B, RG, GB, RG] T 3x8 [X,Y,Z] T =[M3x8 ]x[1, R, G, B, RG, GB, RG, RGB] T 3x9 [X,Y,Z] T =[M3x9 ]x[ R, G, B, RG, GB, RG, R 2, G 2, B 2 ] T 3x11 [X,Y,Z] T =[M3x11]x[1, R, G, B, RG, GB, RG, R 2, G 2, B 2, RGB] T 3x14 [X,Y,Z] T =[M3x14]x[1, R, G, B, RG, GB, RG, R 2, G 2, B 2, RGB, R 3, G 3, B 3 ] T 3x20 [X,Y,Z] T =[M3x20]x[1, R, G, B, RG, GB, RG, R 2, G 2, B 2, RGB, R 3, G 3, B 3, RG 2, RB 2, GR 2, GB 2, BR 2, BG 2 ] T 色彩管理實務工作坊 23

24 數位相機色彩校正基本模式校正參數描述檔描述檔色彩空間轉換轉換 (XYZ->RGB) (XYZ->RGB) 色彩管理實務工作坊 24

25 數位相機色彩校正基本模式色彩管理實務工作坊 25

26 數位相機色彩校正基本模式色彩校正色彩管理實務工作坊 26

27 數位相機色彩品質的評估法 DSC/DVC 白平衡參考白估計 : 平均法 (GreyWorld) [1938~86] 極亮 ( 大 ) 值法 (White-Patch retinex) [1971~] 色域比對法 (Gamut Constraint) [1990~] 光源色溫轉換 to D50 : von Kries adaptation XYZ to srgb: 色彩管理實務工作坊 27

28 數位相機色彩品質的評估法白平衡 ( 色溫估算 ) Brightest Surface Method E.H. Land, The retinex threory of color vision, Scientific American, pp , J.J. McCann, J. A. Hall and E. H. Land, Color Mondrian Experiments: The Study of average spectral distributions, J. Opt. Soc. Am. A 67, 1380, 色彩管理實務工作坊 28

29 Gray World Theory Testing color{ R, G, B } Original color{r, G, B} Gray =(R +G +B ) Gray=(R+G+B) According to Gray=Gray Than (R=R /Gray,G=G /Gray,B=B /Gray ) 色彩管理實務工作坊 29

30 Gray World Theory Assume that the illumination is uniformly distributed within scene Human perception of color is the average of three channels named as gray. (not necessary be real gray) Estimated gray is used as scale the testing color to recover the original color. 色彩管理實務工作坊 30

31 數位相機色彩品質的評估法白平衡 ( 色溫估算 ) Gray-World R. M. Evans, Method for correcting photographic color prints, US Patent 2,571,697(1951). G. Buchsbaum:1980, A spatial processor model for object color perception, J. Franklin Institute, 310:126, 1980 色彩管理實務工作坊 31

32 數位相機色彩品質的評估法光源色溫轉換 von Kries adaptation X X A A, W X Y Z D50 D50 X D50 = = 色度反射率 X D50, W = = = Y X A Z A Y D50, W Y Z X X A, W D50, W A, W D50, W D50 A 色彩管理實務工作坊 Z A, W 32

33 數位相機色彩品質的評估法標準光源的三刺激值三刺激值標準光源 X Y Z A B C D D D D 色彩管理實務工作坊 33

34 D50 A C D65 D75 D50 色彩管理實務工作坊 34

35 數位相機色彩品質的評估法結果比較分析 Original BFS Original BFS GW OES GW OES 色彩管理實務工作坊 35

36 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 36

37 ISO/TC42/WG18 (Photography Electronic Still Picture Imaging) ISO 12231: 1997 名詞定義與解釋 ISO :1998 ISO Speed 曝光時間與速度 ISO : 解析度的測試測試標準 ISO /FDIS : 光電轉換函數的量測 (OECF) ISO/DIS : Part1 : removable memory reference model ISO/DIS : Part2 : 影像檔格式 TIFF/EP ISO/CD : 雜訊量測 Noise Measurements ISO/WD : 空間解析度的量測 Part 1: Scanners for reflective media 色彩管理實務工作坊 37

38 ISO/TC42/WG18 (Photography Electronic Still Picture Imaging) ISO/WD : 測試條件與色彩轉換 ( 如 : 測試色稿光源與色彩空間轉換 ) ISO : 影像轉換協定 Picture Transfer Protocol(PTP) 色彩管理實務工作坊 38

39 ISO Standard documents being developed for image quality ISO Number Title Technical committee Draft Number ISO Photography Electronic scanners for photographic images Spatial resolution measurements :Part1 Scanners for reflective media(srf, MTF) ISO/TC42/WG18 Working Draft 5.2 ISO 14524/DIS Photography Electronic still picture cameras -Methods for measuring opto- Electronic conversion function(oecf) ISO/TC42/WG18 DIS ISO Photography Electronic still picture cameras Noise measurements ISO/TC42/WG18 Working Draft 5.2 ISO ISO 12233:1999E Graphic Technology and Photography colour characterization of digital still cameras using colour targets and spectral illumination ISO/TC42/WG18 ISO/TC42/WG3 Photography electronic still picture ISO/TC42/WG18 cameras Resolution measurements 色彩管理實務工作坊 39 Working Draft 3.1 FDIS

40 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 40

41 數位相機色彩品質的評估法 1. Color Reproduce (CR) 色彩再現性 2. Color Rendering Index 演色性指數 3. Auto White Balance 自動白平衡 4. MTF ( 解析度 ) 5. SNR ( 雜訊比 ) 6. Uniformity ( 均勻度 ) 7. Dynamic range ( 動態範圍 ) 8. Veiling Flare ( 炫光 ) 色彩管理實務工作坊 41

42 數位相機色彩品質的評估法 Matt black wall or black surround Test Chart lamp Distance is adjusted to frame the test chart lamp Baffles to prevent direct illumination of the camera lens by the lamps Lamp : 均勻光其要求低於 ±10% 的變化 Electronic still picture camera 色彩管理實務工作坊 42

43 數位相機色彩品質的評估法 Color Reproduce 取得色塊值色彩空間轉換轉換 Lab Lab - 自動量測系統 Eab =[ ( L) 2 + ( a) 2 + ( b) 2 ] 1/2 色彩管理實務工作坊 43

44 數位相機色彩品質的評估法 CIE 1976 L = 116 ( Y Y ) n a = 500 [( ) ( ) ] X X Y Y n n b = 200 [( ) ( ) ] Y Y Z Z n n Color Difference 色差 : Eab =[ ( L) 2 + ( a) 2 + ( b) 2 ] 1/2 X n, Yn, Zn 為參考白值色彩管理實務工作坊 44

數位相機色彩品質的評估法 ISO Camera Contrast Chart ISO14524 12 gray levels

45 數位相機色彩品質的評估法 ISO Camera Contrast Chart ISO gray levels ranging from 0.10 to 2.30 density 色彩管理實務工作坊 45

46 數位相機色彩品質的評估法 MTF 1PL/mm 10PL/cm MTF 值與分辨率的關系是 : 分辨率越小,MTF 越大 MTF I 2 I = I 最大灰度 I1最小灰度色彩管理實務工作坊 I + I 1 1

47 數位相機色彩品質的評估法 optical Nonumiformity CFA Nonuniformity Photon Shot Noise Dark Current Shot Noise Fixed Pattern Noise Photo Response Nonuniformity Reset Noise White Noise 1/f Noise Interference Noise White Noise 1/f Noise Quantization Noise Interference Noise CFA Array reset G G1 ADC Sense Node On-Chip Amplifier Off-Chip Amplifier 數位取像系統的信號與雜訊源色彩管理實務工作坊 47

48 數位相機色彩品質的評估法取得影像色彩空間轉換 L 取樣 PSNR = 20 log( 100 L rms ) Lmax Lmin Uniformation = 1 ( L mean ) L rms = ( L L mean ) 2 L mean = 1 mn m n L 色彩管理實務工作坊 48

49 Outline 數位相機的基本架構數位相機色彩校正基本模式測試標準數位相機色彩品質的評估法結果與討論色彩管理實務工作坊 49

50 數位相機色彩品質的評估法色彩管理實務工作坊 50

51 結果與討論 MTF 色彩管理實務工作坊 51

52 結果與討論色調處理色彩管理實務工作坊 52

53 結果與討論色彩管理實務工作坊 53

54 結果與討論色彩管理實務工作坊 54

55 ICC 描述檔操作 (III): 應用於不同顯示器時色彩之一致性 EIZO 顯示器結果與討論 ViewSonic 顯示器 EIZO 顯示器 ViewSonic 顯示器未經 ICC 描述檔色彩校正經 ICC 描述檔色彩校正後 ( 同一影像檔在不同顯示器上, 顏色差異較大 ) ( 同一影像檔在不同顯示器上, 顏色逼近 ) 色彩管理實務工作坊 55

56 結果與討論影像輸入設備色彩校正正確色度量測儀器 Adaptive Value function f(xyy) 顯示 / 列印色彩校正喜好色修正喜好 / 好看色彩管理實務工作坊 56

57 Thank you attention 胡國瑞 kuojui@itri.org.tw Tel : 色彩管理實務工作坊 57

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untitled ICC 流藍 eastwood@deepblue.com.tw 2007/01/25 數 CCD (60%) 理更 (40%) 不見理不, 流. 數 srgb DSLR Adobe RGB, 數 Adobe RGB 理狀 Eye-One Match Eye-One Share Eye-One Pro 度流量,,, 數數量, 量不列都精量 io 易 Eye-One Match