成像裝置、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本披露有利地提供了促進(jìn)在執(zhí)行成像過程(如攝影)中的色彩測量、校正和/或變換時估計并且考慮被成像表面的照射條件、觀察條件和反射率特性的裝置、系統(tǒng)和方法。有利地，這些所披露的裝置、系統(tǒng)和方法可以利用一組一個或多個照射目標(biāo)元件來推測來自被成像場景的照射條件。本披露可以用于改進(jìn)色彩校正/變換參數(shù)的確定和/或促進(jìn)確定所關(guān)注目標(biāo)表面的反射率模型。
【專利說明】
成像裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本披露設(shè)及在成像過程(如攝影)中的色彩測量和色彩校正/色彩變換。
【背景技術(shù)】
[0002] 準(zhǔn)確估計已經(jīng)被拍攝的場景中的色彩外觀一直是一個挑戰(zhàn)。存在兩種估計色彩的 常規(guī)方法。
[0003] 第一種估計色彩的常規(guī)方法是了解捕獲色彩的過程足夠好，使得可W基于捕獲色 彩和對照射源的知識來估計場景中的色彩。對于數(shù)碼相機，運種方法可能需要知道相機的 光譜靈敏度W及存在的任何非線性。例如，攝影師可W使用標(biāo)準(zhǔn)化的變換來校正/變換不同 類型的照明（如白識光、巧光、太陽光等）的色彩(例如通過施加白平衡）。遺憾的是，運種變 換的準(zhǔn)確性是有限的并且通常不考慮照射角度和所測量的表面的"雙向反射率分布函數(shù)" (服D巧。
[0004] 第二種估計色彩的常規(guī)方法是將已知色彩放置在拍攝的場景中并且然后創(chuàng)建從 捕獲色彩到已知色彩的變換。例如，可W通過場景拍攝具有一組已知色彩的目標(biāo)并使用該 目標(biāo)來基于目標(biāo)中的色彩的實際外觀和拍攝外觀之間的偏差來計算變換。然后可W使用此 變換來校準(zhǔn)同一場景的未來照片（即，在相同的照明特性下）中的色彩。
[0005] 對于此第二種方法，許多因素可W影響變換的準(zhǔn)確性。一個重要因素是目標(biāo)的照 射。目標(biāo)的照射可能是不均勻的(例如，照射可W來自在相對于目標(biāo)的不同方向的一個或多 個源）。值得注意的是，目標(biāo)上的色彩和場景中的色彩的感知外觀是相對于表面的照明角度 和相對于表面的觀察角度兩者的函數(shù)。BRDF可W用來描述光如何從不透明表面被反射。具 體地，表面的BRDF可W對表面的外觀(例如表面的感知色彩)如何基于照射和觀察條件變化 建模。因此，如果目標(biāo)中的色彩特征在于與場景中的色彩不同的BRDF或者如果目標(biāo)是在不 同的觀察角度，則常規(guī)計算變換的準(zhǔn)確性可能不足。
[0006] 授予王等人的美國公開No. 2013/0093883("王披露了一種"BRDF參考圖表"，該 圖表包括具有不同反射性質(zhì)(色彩、材料、紋理、光潔度等）的一組材料。使參考反射率響應(yīng) 分布函數(shù)與計算反射率響應(yīng)相匹配，并且至少部分地基于匹配的參考反射率響應(yīng)分布函數(shù) 來重建目標(biāo)的圖像。然而，王中的參考圖表未能使得能夠或促進(jìn)確定被成像場景的照射條 件（由W下事實證明：王中的參考圖表是在多個觀察角度成像）。
[0007] 因此，存在對于增加在成像過程(如攝影過程）中的色彩估計和變換的準(zhǔn)確性的新 的和改進(jìn)的裝置、系統(tǒng)和方法的需要。運些和其他需要通過本披露來解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引在此呈現(xiàn)了有利地增加在成像過程(如攝影）中的色彩估計和變換的準(zhǔn)確性的系 統(tǒng)和方法。在示范性實施例中，運些系統(tǒng)和方法可W利用一種可W包括一組一個或多個照 射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置，運些元件被適配為用于使得能夠基于在被成像場景中包含該目標(biāo) 裝置來確定該被成像場景的一個或多個照射條件。在一些實施例中，該被成像場景的該一 個或多個照射條件對于照射該被成像場景的光源可W包括(i)該光源相對于該目標(biāo)裝置的 空間特性、（i i)該光源的強度特性和(i i i)該光源的色彩特性。
[0009] 在示范性實施例中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件特征可W在于包括（i)跨越該 組和/或（ii)跨越單個照射目標(biāo)元件中的至少一者的已知多個不同表面法線。例如，該組一 個或多個照射目標(biāo)元件可W包括特征在于非平面表面的至少一個照射目標(biāo)元件，該非平面 表面(如)特征可W在于包括多個不同表面法線的已知表面法線圖。在一些實施例中，具有 非平面表面的該至少一個照射目標(biāo)元件可W是球體或部分球體。
[0010] 在示范性實施例中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件可W包括多個照射目標(biāo)元件， 每個照射目標(biāo)元件特征在于不同的表面法線或不同的表面法線圖，例如，其中，該多個照射 目標(biāo)元件中的每個照射目標(biāo)元件包括特征在于不同的表面法線的平面表面。
[0011] 在一些實施例中，該一個或多個照射目標(biāo)元件可W是有光澤或半光澤的，W便使 得能夠?qū)\些光源從其一個或多個表面的可辨別反射成像。在示范性實施例中，將該一個 或多個照射目標(biāo)元件著黑色W便改善信噪比。在進(jìn)一步的示范性實施例中，該一個或多個 照射目標(biāo)元件的特征可W在于減輕過度曝光的光澤度。
[0012] 在一些實施例中，該一個或多個照射目標(biāo)元件的特征可W在于類似于所關(guān)注樣本 表面的反射率特性的預(yù)定反射率特性。例如，該一個或多個照射目標(biāo)元件的特征可W在于 類似于所關(guān)注樣本表面的光澤度的預(yù)定光澤度。
[0013] 在示范性實施例中，該目標(biāo)裝置還可W包括一組多個色彩目標(biāo)元件。在一些實施 例中，該目標(biāo)裝置也可W包含在進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處理器的系統(tǒng)中，該處理器被配置 為用于基于該組色彩目標(biāo)元件的預(yù)期色彩和捕獲色彩之間的差異來確定色彩變換參數(shù)，其 中，該成像設(shè)備被配置為用于檢測該組色彩目標(biāo)元件的運些捕獲色彩，并且其中，該處理器 被配置為用于基于該組色彩目標(biāo)元件的已知色彩并且考慮在該成像設(shè)備對該目標(biāo)裝置的 成像期間該組色彩目標(biāo)元件的照射條件、觀察條件和反射率特性來確定該組色彩目標(biāo)元件 的運些預(yù)期色彩。
[0014] 在示范性實施例中，該目標(biāo)裝置可W進(jìn)一步包括用于使得能夠確定該目標(biāo)裝置在 其圖像中的空間特性的對準(zhǔn)特征。在一些實施例中，該目標(biāo)裝置可W包括用于將樣本表面 與該目標(biāo)裝置對準(zhǔn)的樣本窗口。在又進(jìn)一步的示范性實施例中，該目標(biāo)裝置可W包括失真 目標(biāo)元件。
[0015] 在一些實施例中，該目標(biāo)裝置可W被包括作為進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處理器的系 統(tǒng)的一部分，該處理器被配置為用于基于該處理器對包括該目標(biāo)裝置的圖像的處理來確定 該圖像的一個或多個照射條件。
[0016] 在示范性實施例中，該目標(biāo)裝置可W被包括作為進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處理器的 系統(tǒng)的一部分，該處理器被配置為用于（i)針對包括該目標(biāo)裝置和樣本表面的場景的由該 成像設(shè)備跨越多個不同照射或觀察條件獲取的多個圖像中的每個圖像基于對該圖像的處 理來確定照射條件和觀察條件，并且（ii)基于如跨越該多個不同照射和/或觀察條件獲取 的該場景的圖像中所反映的該樣本表面的反射率的變化來估計該樣本表面的反射率模型。
[0017] 在示范性實施例中，一種用于確定色彩變換參數(shù)的方法可W包括W下步驟:將包 括具有已知色彩的一組色彩目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置放置在待成像場景中；對該目標(biāo)裝置成像 W確定該組色彩目標(biāo)元件的捕獲色彩;基于該組色彩目標(biāo)元件的運些已知色彩并且考慮如 在對該目標(biāo)裝置的該成像期間所反映的該組色彩目標(biāo)元件的照射條件、觀察條件和反射率 特性來確定該組色彩目標(biāo)元件的預(yù)期色彩；W及基于該組色彩目標(biāo)元件的運些預(yù)期色彩和 運些捕獲色彩之間的差異來計算色彩變換參數(shù)。
[0018] 所披露的裝置、系統(tǒng)和方法的額外特征、功能和好處將從隨后的描述明顯，特別是 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時。
【附圖說明】
[0019] 為了幫助本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用所披露的裝置、系統(tǒng)和方法，參考了附 圖，在附圖中：
[0020] 圖1展示了根據(jù)本披露的在對被成像表面的反射率特性建模時可W用作參數(shù)的示 范性照射、觀察和表面法線向量。
[0021] 圖2至圖4描繪了根據(jù)本披露的包括一組一個或多個照射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置的 示范性實施例。
[0022] 圖5A和圖5B根據(jù)本披露比較由光源從照射目標(biāo)元件的高光澤表面的反射引起的 過度曝光和從光源從照射目標(biāo)元件的中等光澤表面的反射產(chǎn)生的適當(dāng)曝光。
[0023] 圖6描繪了根據(jù)本披露通過處理包括在被成像場景中的一組一個或多個照射目標(biāo) 元件的圖像來提取該被成像場景的局部環(huán)境圖。
[0024] 圖7描繪了根據(jù)本披露的用于確定色彩校正/變換參數(shù)的示范性方法。
[0025] 圖8描繪了根據(jù)本披露的示范性失真目標(biāo)元件。
[0026] 圖9A和圖9B描繪了根據(jù)本披露的可W適合于(例如)實現(xiàn)圖7的示范性方法的示范 性目標(biāo)裝置的俯視平面視圖和透視圖。
[0027] 圖10描繪了根據(jù)本披露的可W適合于（例如）實現(xiàn)圖7的示范性方法的示范性系 統(tǒng)。
[0028] 圖11描繪了根據(jù)本披露的用于確定所關(guān)注目標(biāo)表面的反射率模型的示范性方法。
[0029] 圖12描繪了根據(jù)本披露的包括樣本窗口的目標(biāo)裝置。
[0030] 圖13描繪了根據(jù)本披露的可W適合于（例如）實現(xiàn)圖11的示范性方法的示范性系 統(tǒng)。
[0031] 圖14描繪了適合于實施在此披露的示范性實施例的示范性計算環(huán)境。
【具體實施方式】
[0032] 本披露有利地提供了促進(jìn)在執(zhí)行成像過程(如攝影）中的色彩測量/校正/變換時 估計并且考慮被成像表面的（i)照射條件、（ii)觀察條件和（iii)反射率特性的裝置、系統(tǒng) 和方法。相關(guān)照射條件(例如)對于每個光源可W包括光源的空間特性(如相對于被成像表 面的表面法線的照射向量）、光源的強度特性和光源的色彩特性。相關(guān)觀察條件(例如)對于 圖像傳感器可W包括圖像傳感器的空間特性（如相對于被成像表面的表面法線的觀察向 量）。被成像表面的相關(guān)反射率特性通?？蒞定義表面的反射率(包括(例如)表面的感知色 彩)如何基于照射條件和觀察條件變化。例如，反射率特性可W包括表面的BRDF，它可W定 義反射率fr(福射與福照的比率)作為照射(福照）向量（Oi)和觀察(反射率)向量（Or)的函 數(shù)(單獨或與其他參數(shù)組合）?？蒞相對于被成像表面的表面法線n來定義照射向量和觀察 向量兩者(見(例如）圖I，其展示了示范性照射向量（…）、觀察向量（COr)和表面法線向量n， 在對表面反射率特性建模時，它們可W用作參數(shù)）。
[0033] 具體地，每個方向O可W由相對于表面法線向量n的方位角d)和天頂角0進(jìn)一步參 數(shù)化。應(yīng)該注意的是，在一些實施例中，例如，由于如閃光和發(fā)光等效應(yīng)，表面反射率特性可 W是波長相關(guān)的。因此，BRDF可W進(jìn)一步考慮運種波長相關(guān)性作為入射光的波長、和反射 光的波長Ar的函數(shù)。在一些實施例中，BRDF可W是包括在物體的表面上方的2D位置(X)的額 外參數(shù)的空間變雙向反射率分布函數(shù)(SVBRDF)。在其他實施例中，BRDF可W是可W考慮像 蔭蔽、遮蔽、間反射或次表面散射等非本地散射效應(yīng)的雙向紋理函數(shù)(BTF)。在又進(jìn)一步的 實施例中，BRDF可W是可W考慮在表面的第一位置Xi進(jìn)入的光可W在內(nèi)部散射并且在另一 位置Xr離開的事實的雙向表面散射反射率分布函數(shù)(BSSRDF)。
[0034] 如上所述，本披露的裝置、系統(tǒng)和方法的一個方面是使得能夠/促進(jìn)估計被成像場 景的照射條件。因此，在示范性實施例中，可W提供包括一個或多個照射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝 置，運些元件被適配為用于基于在被成像場景中包含該目標(biāo)裝置來使得能夠/促進(jìn)確定該 被成像場景的一個或多個照射條件。
[0035] 在示范性實施例中，目標(biāo)裝置可W包括各自具有不同的反射率性質(zhì)（例如不同的 BRDF性質(zhì)）的多個照射目標(biāo)元件。例如，目標(biāo)裝置可W包括各自的特征在于不同的光澤量的 多個照射目標(biāo)元件?？缭侥繕?biāo)裝置的觀察和照射向量的可能變化可W使運種方法難W實 現(xiàn)。
[0036] 在進(jìn)一步的實施例中，目標(biāo)裝置可W包括特征在于已知多個不同表面法線（例如 跨越該組和/或跨越單個照射目標(biāo)元件)的一組一個或多個照射目標(biāo)元件。在示范性實施例 中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件可W包括具有非平面表面的至少一個照射目標(biāo)元件，其 中，該非平面表面的特征在于包括多個不同表面法線的已知表面法線圖。例如，具有非平面 表面的該至少一個照射目標(biāo)元件可W是球體或部分球體(有利地，被成像球體的表面法線 圖是相同的，而不管其定向如何）。在進(jìn)一步的實施例中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件可 W包括各自的特征在于不同的表面法線或不同的表面法線圖的多個照射目標(biāo)元件。例如， 該多個照射目標(biāo)元件中的每個照射目標(biāo)元件可W包括特征在于不同的表面法線的平面表 面。
[0037] 參考圖2至圖4,其描繪了示范性目標(biāo)裝置200、300和400。示范性目標(biāo)裝置200、 300、400中的每個示范性目標(biāo)裝置包括特征在于已知多個不同表面法線(例如跨越該組和/ 或跨越單個照射目標(biāo)元件）的一組一個或多個照射目標(biāo)元件210、310、410。例如，在一些實 施例(如在圖2和圖帥示意性描繪的）中，示范性目標(biāo)裝置200或300可W包括具有非平面表 面的照射目標(biāo)元件210或310(在圖2中描繪為半球體并且在圖3中描繪為完整球體）。在其他 實施例(如在圖4中示意性描繪的）中，示范性目標(biāo)裝置400可W包括各自的特征在于不同表 面法線n的多個照射目標(biāo)元件410。
[0038] 通常，該一個或多個照射目標(biāo)元件可W是有光澤/半光澤的，W便使得能夠?qū)庠?從其表面的可辨別反射成像。此外，可W將該一個或多個照射目標(biāo)元件著黑色，W便改善信 噪比。值得注意的是，不要求該一個或多個照射目標(biāo)元件具有鏡狀表面。事實上，在一些實 施例中，鏡子似的光潔度可W導(dǎo)致過度曝光(取決于成像設(shè)備的動態(tài)范圍）。因此，鏡狀表面 可能需要多次曝光來準(zhǔn)確地捕獲光源的強度，而較不光澤的表面將通過減小強度并且通過 在空間上W更寬范圍的表面法線跨越表面分布反射而減輕過度曝光（比較(例如）由光源i 從圖5A的照射目標(biāo)元件510a的高光澤表面的反射引起的過度曝光和從光源i從圖5B的照射 目標(biāo)元件510b的中等光澤表面的反射產(chǎn)生的適當(dāng)曝光）。較不光澤的表面的可能折衷將是 對從表面反射的光建模的準(zhǔn)確性較低。根據(jù)本披露，只要在場景中成像和色彩校正/變換的 表面不是高度光澤的，準(zhǔn)確性損失不應(yīng)該很高。應(yīng)該注意的是較低光澤表面也可W具有計 算優(yōu)勢。
[0039] 有利地，根據(jù)本披露，通過將照射目標(biāo)元件的表面法線映射到光源的被成像反射， 可W確定光源的強度、色彩等作為照射向量的函數(shù)。運可W反映在場景的全局照射的局部 環(huán)境圖中，該圖從對目標(biāo)表面連同目標(biāo)裝置(包括該組一個或多個照射目標(biāo)元件)一起的成 像得到。環(huán)境圖是相關(guān)光源的圖像（例如2D圖像或3D圖像）的形式的場景的全局照射的表 示。有利地，環(huán)境圖存儲使環(huán)境圖圖像中的照射源與正在成像/測量/色彩校正/變換的表面 在空間上相關(guān)的信息（例如環(huán)境圖包括圖上所描繪的每個點的照射向量信息）。因此，環(huán)境 圖可W提供包括在圖中的每個光源的一組完整照射條件（包括強度、色彩和照射向量信 息）。雖然應(yīng)該注意的是從該一個或多個照射目標(biāo)元件的表面反射的光源并不一定是場景 中的所有的光源，但它們將具有是最顯著影響場景的被成像感知的光源的高可能性。
[0040] 參考圖6,在本披露的示范性實施例中，可W通過將該組一個或多個照射目標(biāo)元件 610的圖像處理為包括在被成像場景中來提取場景的局部環(huán)境圖640。具體地，如圖6中所描 繪，可W使用被成像的該組一個或多個照射目標(biāo)元件610的3D模型620(如表面法線圖）來將 該組一個或多個照射目標(biāo)元件610的圖像變換605(例如經(jīng)由處理器)為環(huán)境圖640。在示范 性實施例中，變換605可W進(jìn)一步考慮(例如）如使用目標(biāo)裝置上的對準(zhǔn)標(biāo)記或通過使用圖 像識別所確定的該組一個或多個照射目標(biāo)元件610的定向（視圖變換630)。
[0041] 使用被成像的目標(biāo)組的一個或多個照射目標(biāo)元件的已知幾何形狀，可W通過變換 該組一個或多個照射目標(biāo)元件的圖像來根據(jù)本披露創(chuàng)建局部環(huán)境圖?？蒞通過使用GP巧戶 ?？焖俚赜嬎愦俗儞Q。此變換的一個可能的實現(xiàn)將使用圖像或圖像的修剪作為紋理。從目 標(biāo)裝置上的標(biāo)記位置得到的一組變換參數(shù)將被作為制服(uniform)傳入。將使用3D對象通 過映射到期望的形式的環(huán)境圖的紋理坐標(biāo)來創(chuàng)建最終環(huán)境圖。
[0042] 如上所述，本披露有利地提供了促進(jìn)在執(zhí)行成像過程(如攝影）中的色彩測量/校 正/變換時估計并且考慮被成像表面的（i)照射條件、（ii)觀察條件和（iii)反射率特性的 裝置、系統(tǒng)和方法。根據(jù)本披露的圖7提供用于確定色彩校正/變換參數(shù)的示范性方法700。 具體地，方法700可W包括：（在步驟710)將包括具有已知色彩的一組色彩目標(biāo)元件的目標(biāo) 裝置放置在待成像場景中；（在步驟720)對該目標(biāo)裝置成像W確定該組色彩目標(biāo)元件的感 知（捕獲)色彩；（在步驟730)基于該組色彩目標(biāo)元件的運些已知色彩并且考慮在對該目標(biāo) 裝置的成像期間該組色彩目標(biāo)元件的照射條件、觀察條件和反射率特性來確定該組色彩目 標(biāo)元件的預(yù)期色彩；W及(在步驟740)基于該組色彩目標(biāo)元件的運些預(yù)期色彩和運些捕獲 色彩之間的差異來計算色彩校正/變換參數(shù)。值得注意的是，所計算的色彩校正/變換參數(shù) 可隨后被用來校正/變換被成像的所關(guān)注樣本表面(例如在場景中的相同的照射和觀察條 件下成像的）的色彩。
[0043] 進(jìn)一步參考圖7的方法700,在本披露的示范性實施例中，可W在對目標(biāo)裝置成像 之前已知該組色彩目標(biāo)元件的反射率特性(在步驟720)。在一些實施例中，該組色彩目標(biāo)元 件中的色彩目標(biāo)元件中的每個色彩目標(biāo)元件可W展現(xiàn)相同的反射率特性。在一些實施例 中，該組色彩目標(biāo)元件可W被選擇為展現(xiàn)在待成像所關(guān)注樣本表面中預(yù)期的大致相同的反 射率特性。如上所述，色彩目標(biāo)元件的反射率特性的特征可W在于建模的服DF。
[0044] 在步驟730中，可W利用色彩目標(biāo)元件的建模的BRDF基于在對目標(biāo)裝置的成像期 間該組色彩目標(biāo)元件的照射條件和觀察條件的輸入?yún)?shù)來計算包括該色彩目標(biāo)元件的預(yù) 期色彩信息的反射率。有利地，本申請?zhí)峁┝耸沟媚軌蚧趯δ繕?biāo)裝置的成像來估計照射 和觀察條件(在步驟720)的裝置、系統(tǒng)和方法。更具體地，在一些實施例中，相同或不同的目 標(biāo)裝置可W包括（除了該組色彩目標(biāo)元件）一組一個或多個照射目標(biāo)元件（如上面所描述 的）。如上所述，可W從該組一個或多個照射目標(biāo)元件的成像得到表示全局照射的局部環(huán)境 圖。
[0045] 為了利用色彩目標(biāo)的BRDF數(shù)據(jù)，需要確定/估計該組色彩目標(biāo)元件和該組一個或 多個照射目標(biāo)元件的場景中的位置和定向。在示范性實施例中，可W通過創(chuàng)建從圖像空間 到場景空間的變換來確定運些位置。此變換是用于3的十算機圖形的從3D空間到屏幕空間的 變換的逆。變換可W考慮由相機的光學(xué)引入的光學(xué)失真。在示范性實施例中，變換的創(chuàng)建可 W利用（一個或多個）目標(biāo)裝置上的位置的屏幕坐標(biāo)、（一個或多個）目標(biāo)裝置的幾何形狀、 對焦距和視場的知識W及由相機光學(xué)引起的圖像失真的描述?？蒞通過使用圖像識別檢測 標(biāo)記或(一個或多個）目標(biāo)裝置上的某組其他對準(zhǔn)特征來找到（一個或多個）目標(biāo)裝置上的 屏幕位置。（一個或多個）目標(biāo)裝置的幾何形狀通常是已知的。可W通過使用被設(shè)計為用于 測量光學(xué)失真的失真目標(biāo)元件(見(例如）圖8的示范性失真目標(biāo)元件800)來測量光學(xué)失真。 可W將失真目標(biāo)元件包含在與該組色彩目標(biāo)元件和/或與該組一個或多個照射目標(biāo)元件相 同或不同的目標(biāo)裝置中。
[0046] 參考圖9A和圖9B，其描繪了可W適合于（例如）實現(xiàn)圖7的方法700(用于確定色彩 校正/變換參數(shù))的示范性目標(biāo)裝置900的俯視平面視圖（圖9A)和透視圖（圖9B)。有利地，示 出的目標(biāo)裝置900包括一組一個或多個照射目標(biāo)元件910(描繪為局部球體）、一組色彩目標(biāo) 元件920和目標(biāo)裝置對準(zhǔn)特征930。此外，參考圖10,其描繪了可W適合于（例如）實現(xiàn)方法 700的示范性系統(tǒng)1000。示出的系統(tǒng)1000包括(一個或多個）目標(biāo)裝置1010、用于對場景中的 該(一個或多個）目標(biāo)裝置成像的成像設(shè)備1020和用于(例如)根據(jù)圖7的方法700處理圖像 信息W確定色彩校正/變換參數(shù)的處理器1130。
[0047] 在示范性實施例中，確定場景的照射和觀察條件（例如使用包括一組一個或多個 照射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置)的能力可W被用在對所關(guān)注樣本表面的反射率模型(如BRDF)的 估計/確定。
[0048] 現(xiàn)在參考圖11，其提供了用于確定所關(guān)注目標(biāo)表面的反射率模型的示范性方法 1100。具體地，方法1100可W包括：（在步驟1110)將包括一組一個或多個照射目標(biāo)元件(如 在此描述的）的目標(biāo)裝置放置在包括待成像樣本表面的場景中；（在步驟1120)跨越多個不 同照射和/或觀察條件對該場景中的該目標(biāo)裝置和該樣本表面成像；（在步驟1130)處理每 個圖像W確定該圖像的照射和觀察條件；W及(在步驟1140)基于該樣本表面的反射率跨越 該多個不同照射和/或觀察條件的變化(如獲取的圖像中所反映）來擬合/估計該樣本表面 的反射率模型。
[0049] 可W估計該組一個或多個照射目標(biāo)元件和該所關(guān)注樣本表面的該場景中的位置 和定向，W便從圖像確定照射條件和觀察條件。如上面所描述，可W通過創(chuàng)建從圖像空間到 場景空間的變換來確定運樣的位置。此變換是用于3的十算機圖形的從3D空間到屏幕空間的 變換的逆。變換可W考慮由相機的光學(xué)引入的光學(xué)失真(例如使用被設(shè)計為用于測量光學(xué) 失真的失真目標(biāo)元件，如圖8的示范性失真目標(biāo)元件800)。變換的創(chuàng)建可能需要目標(biāo)裝置上 的位置的屏幕坐標(biāo)、目標(biāo)裝置的幾何形狀、對焦距和視場的知識W及對由相機光學(xué)引起的 圖像失真的知識?？蒞通過使用圖像識別檢測標(biāo)記或目標(biāo)裝置上的某組其他對準(zhǔn)特征來找 到目標(biāo)裝置上的屏幕位置。目標(biāo)裝置的幾何形狀通常是已知的。
[0050] 在一些實施例中，如果表面被定位為鄰近目標(biāo)或在目標(biāo)內(nèi)，則待測量表面的位置 和定向的確定可W簡化。在示范性實施例(如圖12中描繪的）中，目標(biāo)裝置1200可W包括(例 如）用于將樣本表面與目標(biāo)裝置對準(zhǔn)的樣本窗口 1210。W運種方式，可W W與目標(biāo)裝置中的 元件大致相同的方式來確定樣本表面的位置和定向（例如使用目標(biāo)裝置的對準(zhǔn)特征）。
[0051] 在示范性實施例中，如在此披露，圖11的方法1100可W獨立地使用或連同色彩校 正/變換方法(如圖7的方法700中描述的）一起使用。在示范性實施例中，使反射率模型（例 如服DF模型)擬合所關(guān)注樣本表面可W在色彩校正/變換過程之后。
[0052] 用于實現(xiàn)圖11的方法1100的示范性系統(tǒng)1300描繪于圖13中。示出的系統(tǒng)1300包括 一組一個或多個照射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置1310、用于跨越多個不同照射和/或觀察條件對 場景中的目標(biāo)裝置和所關(guān)注樣本表面成像的成像設(shè)備1320和用于(例如)根據(jù)圖11的方法 1100處理圖像信息W基于針對每個圖像推測的照射和觀察條件來確定所關(guān)注樣本表面的 反射率模型的處理器1330。值得注意的是，系統(tǒng)1300可W被配置為用于（例如）在圖11的方 法1100的圖像捕獲過程期間引導(dǎo)用戶移動成像設(shè)備1320, W便確保捕獲足夠多樣的觀察/ 照射條件。
[0053] 在一些實施例中，所關(guān)注樣本表面的反射率模型可W是可用/已知的。例如，如果 樣本表面是人類皮膚，則可W使用人類皮膚的BRDF模型。測量模型的參數(shù)的一個簡單的方 法可W是計算樣本表面的圖像中的色彩的標(biāo)準(zhǔn)偏差并且將參數(shù)擬合為匹配估計觀察色彩 和圖像統(tǒng)計兩者。在示范性實施例中，估計觀察色彩可W是使用假設(shè)BRDF的正在測量的表 面的估計色彩。一旦知道模型參數(shù)，則可W針對任何任意照明和觀察位置來估計所關(guān)注表 面的色彩。
[0054] 將需要不太具體的BRDF模型的替代方法可W利用包括目標(biāo)裝置和所關(guān)注樣本表 面的場景跨越不同照射和/或觀察條件的多個圖像。見(例如）圖11的方法1100。由于目標(biāo)裝 置提供計算到世界坐標(biāo)的映射的手段，所有的計算可W在(場景的）世界坐標(biāo)中完成。如果 所關(guān)注樣本表面是平坦的并且鄰近目標(biāo)或在目標(biāo)內(nèi)，則它的幾何形狀和在世界坐標(biāo)中的位 置將是已知的。因此，跨越不同照射和/或觀察條件的多個圖像(每個圖像(例如)與從目標(biāo) 裝置的圖像數(shù)據(jù)提取的局部環(huán)境圖相關(guān)聯(lián)）、所關(guān)注樣本表面的已知的/確定的位置和幾何 形狀W及到世界坐標(biāo)的映射可W提供用于計算每個圖像中的所關(guān)注樣本表面的照射條件 和觀察條件的信息?？蒞使用此數(shù)據(jù)(例如)基于關(guān)于正在測量的表面的類型的先前可用知 識(如對人類皮膚建模的廣義服DF信息)來使參數(shù)擬合適合于所關(guān)注樣本表面的BRDF模型。 也可W在參數(shù)擬合期間處置如相機對光源的蔭蔽等問題。
[0055] 例如，如果可W連同樣本表面(和目標(biāo)裝置）的圖像一起測量樣本表面的幾何形 狀，則使模型參數(shù)擬合不平坦的所關(guān)注樣本表面可W是可能的。3D傳感技術(shù)(例如類似于谷 歌的化ngo項目）可W用于捕獲所關(guān)注樣本表面的幾何形狀。如果足夠準(zhǔn)確地知道樣本表面 的幾何形狀和位置，則可W計算樣本表面上的點的照射條件和觀察條件。當(dāng)與環(huán)境圖并且 在一些實施例中與來自圖像的校正/變換色彩值組合時，每個圖像的推測照射條件和觀察 條件可W用于估計反射率模型(例如BRDF模型）的參數(shù)。
[0056] 在一些實施例中，3D傳感技術(shù)可W提供用于將環(huán)境捕獲為=維場景的手段。可W (例如)通過跨越場景平移成像設(shè)備來捕獲3D場景。此3D場景可W代替環(huán)境圖并且使目標(biāo)裝 置中的該組一個或多個照射目標(biāo)元件的使用變得不必要。此3D場景的好處將是(例如)相對 于包括一組多個色彩目標(biāo)(如在確定色彩校正/變換參數(shù)的情況下）的目標(biāo)裝置和/或相對 于所關(guān)注樣本表面(如在確定所關(guān)注表面的反射率模型的情況下）的更準(zhǔn)確的照射和觀察 條件計算。
[0057] 在此呈現(xiàn)了用于從表面獲得色彩信息的示范性算法。該算法W包括至少一個照射 目標(biāo)元件(例如部分球體)和一組色彩目標(biāo)元件的目標(biāo)開始。目標(biāo)的幾何形狀是已知的，包 括(例如)色彩目標(biāo)元件的位置、照射目標(biāo)元件的位置和任何位置標(biāo)記。如照射目標(biāo)元件的 反射性質(zhì)，色彩目標(biāo)元件的色彩也是已知的（例如經(jīng)由目標(biāo)的預(yù)先測量的BRDF)。通常，目標(biāo) 可W包括可W經(jīng)由圖像識別確定的位置標(biāo)記信息(例如圓形標(biāo)記或V'標(biāo)記，如在此的示范 性實施例中描繪的）。在一些實施例中，位置標(biāo)記可能需要在平面外（例如W考慮未知的相 機光學(xué)）。待測量表面的BRDF的模型也可W是事先已知的（例如正在測量的表面的類型的通 用模型）"BRDF模型可W包括用于使廣義模型擬合特定測量表面的一個或多個參數(shù)。該算法 還可W依賴于一個或多個假設(shè)，如（1)待測量表面不顯著比照射目標(biāo)元件有光澤(注意，如 果表面是有光澤的，則拍攝的表面積應(yīng)優(yōu)選不太小)和(2)待測量表面是平坦的。
[0058] 在一些實施例中，算法考慮所用相機的性質(zhì)(例如相機的光譜靈敏度、相機的伽馬 響應(yīng)、相機的光學(xué)失真(例如常在圖像處理庫中找到的2D內(nèi)插等，如可W通過拍攝光學(xué)失真 目標(biāo)并且創(chuàng)建從相機圖像到未失真圖像的變換來確定)和相機的空間均勻性(包括像素傳 感器的方向靈敏度））也可W是有用的。此外，該算法也可W考慮待測量表面的性質(zhì)。例如， 可能的光譜反射率的范圍或可能的BRDF參數(shù)的范圍可W是已知的。
[0059] 該算法通常開始于獲得目標(biāo)與樣本的圖像并且將該圖像變換為未失真圖像（例 如，如果可用，通過應(yīng)用圖像失真校正和/或空間均勻性校正）。接下來，通常對色彩目標(biāo)元 件進(jìn)行處理W建立相機色彩空間中的色彩。運可W(例如)通過使用平均、中值等降低噪聲 來實現(xiàn)。應(yīng)該注意的是，在高亮和陰影的修剪可W使值移位。
[0060] 接下來，該算法可W確定目標(biāo)的位置，（例如)使得可W確定目標(biāo)在3D空間中的位 置。用于實現(xiàn)此的一個方法是使用霍夫化OUgh)變換。在一些實施例中，該算法可W定位如 在此描繪的目標(biāo)上的圓圈或目標(biāo)上的號。該算法然后可W針對目標(biāo)創(chuàng)建從對象坐標(biāo)到 屏幕坐標(biāo)的變換。創(chuàng)建此變換的簡單的方式將是具有在不同的位置(例如不同的水平和/或 垂直位置)的在目標(biāo)上的屯個或更多個位置。簡單的線性求解將找到用于求解的參數(shù)。如果 在目標(biāo)上使用較少的位置，則可W使用非線性擬合算法來找到變換的參數(shù)。例如，如果不足 夠準(zhǔn)確地知道相機的焦距，則具有至少一個平面外的位置可W是有益的。如果準(zhǔn)確地知道 相機的焦距，只是利用平面內(nèi)的位置可W是可能的。
[0061 ]該算法然后可W繼續(xù)創(chuàng)建局部全局照射圖。運可W通過假設(shè)燈足夠遠(yuǎn)離目標(biāo)使得 照射目標(biāo)元件處的照射與樣本表面處的照射相同來實現(xiàn)。因此，創(chuàng)建局部全局照射圖基本 上可W是3D圖形中使用的照明的逆。下面描述如何使用著色器代碼實現(xiàn)前述步驟：
[0062] (1)使用照射目標(biāo)元件的幾何形狀建立3D對象。
[0063] (2)使用全局照射圖的幾何形狀(可能是簡單的平面)建立3D對象。
[0064] (3)建立3D變換方程。
[0065] (4)使用來自相機的校正的圖像創(chuàng)建2D紋理。
[0066] (5)針對全局照射圖上的每個點，計算反射回相機的照射目標(biāo)元件上的位置并且 計算反射的屏幕坐標(biāo)。給定光的環(huán)境圖中的位置和相機在3D坐標(biāo)中的位置，計算其中將從 相機觀察光的在照射目標(biāo)元件上的位置(例如針對球形照射目標(biāo)元件，取從球體的中屯、開 始的指向光和相機的向量并且找到在它們之間的向量，其中，向量與球體的交點是要尋找 的點）。在一些實施例中，此步驟可W包括從世界坐標(biāo)變換到圖像坐標(biāo)。
[0067] (6)對屏幕坐標(biāo)處的圖像紋理進(jìn)行采樣并且將值寫入到全局照射圖中。
[0068] (7)只有圖的一部分將映射到真實的屏幕坐標(biāo)。不映射到真實的坐標(biāo)的運些點為 空白。對于圖的空白部分，該算法可W利用中間值、平均值、推測值等。
[0069] (8)計算從目標(biāo)到相機的視圖向量。見(例如)上面提供的視圖變換。
[0070] (9)計算從相機色彩空間到某個設(shè)備無關(guān)的空間（如XYZ)的色彩變換。例如，該算 法可W依賴于既定的技術(shù)，如存在于色卡護(hù)照(Color化ecker Passport)中的相機配置等。 在一些實施例中，計算色彩變換可W考慮相機和目標(biāo)表面兩者的光譜信息W優(yōu)化變換。該 算法可W結(jié)合色彩目標(biāo)元件的BRDFW更準(zhǔn)確地估計由相機觀察的實際色彩(例如通過使用 目標(biāo)的0/45色彩首先計算從相機空間到設(shè)備無關(guān)的空間的變換，接下來將照射圖變換到設(shè) 備無關(guān)的空間，并且最后使用照射信息和色彩目標(biāo)元件BRDF來計算實際色彩;注意，運些步 驟可W重復(fù)）。
[0071] (10)使用相機變換(例如使用標(biāo)準(zhǔn)色彩變換技術(shù)，如基于ICC的CMM)將局部全局照 射圖變換到設(shè)備無關(guān)的空間。
[0072] (11)使用相機變換(例如使用標(biāo)準(zhǔn)色彩變換技術(shù)，如基于ICC的CMM)將表面色彩變 換到設(shè)備無關(guān)的空間。
[0073] (12)使表面的BRDF模型的參數(shù)擬合設(shè)備無關(guān)的色彩表面和局部照射圖。運可W包 括建立將被用于誤差最小化的誤差方程。例如，誤差方程可W被選擇為使用局部照射圖和 一組參數(shù)來評估BRDF并且將結(jié)果與表面色彩進(jìn)行比較。然后可W使用非線性誤差最小化來 找到允許服DF與輸入相匹配的一組參數(shù)。
[0074] (13)可W使用BRDF模型來計算期望的測量幾何形狀的表面的色彩。
[0075] 明確地預(yù)期，在此呈現(xiàn)的系統(tǒng)和方法可W包括/利用具有保持在一個或多個計算 機可讀介質(zhì)、RAM、R0M、硬盤驅(qū)動器和/或硬件上的與之相關(guān)聯(lián)的可執(zhí)行指令的一個或多個 可編程處理單元。在示范性實施例中，可W將硬件、固件和/或可執(zhí)行代碼提供(例如)作為 用于與現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施（例如現(xiàn)有的設(shè)備/處理單元)一起使用的升級模塊。硬件可W (例 如)包括用于將在此教導(dǎo)的實施例執(zhí)行為計算過程的組件和/或邏輯電路。
[0076] 也可W包括顯示器和/或其他反饋構(gòu)件W傳送經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。顯示器和/或其他反 饋構(gòu)件可W是獨立的或者可W被包括作為處理單元的一個或多個組件/模塊。在示范性實 施例中，顯示器和/或其他反饋構(gòu)件可W用來促進(jìn)用戶經(jīng)由觸覺接口與顯示的虛擬材料交 互。在一些實施例中，顯示器和/或其他反饋構(gòu)件包括觸摸屏，該觸摸屏用作顯示器和觸覺 接口兩者。觸覺接口可W具有多點觸摸功能。
[0077]可W用于實現(xiàn)本發(fā)明實施例中的一些實施例的實際軟件代碼或控制硬件不旨在 限制運些實施例的范圍。例如，在此描述的實施例的某些方面可W W使用使用（例如)常規(guī) 或面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)的任何合適的編程語言類型（如(例如)匯編代碼、C、C#或C++)的代 碼來實現(xiàn)。運樣的代碼被存儲或保持在任何類型的合適的非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)（如（例 如)磁或光存儲介質(zhì)）中。
[007引如在此使用，"處理器"、"處理單元"、"計算機"或"計算機系統(tǒng)"可W是(例如)微型 計算機、小型計算機、服務(wù)器、大型機、膝上型計算機、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無線電子郵件設(shè) 備(例如"黑替"、"安卓"或"蘋果"、W舊換新指定的設(shè)備）、蜂窩電話、尋呼機、處理器、傳真 機、掃描儀或任何其他可編程設(shè)備的無線或有線變體。在此披露的計算機系統(tǒng)可W包括用 于存儲獲得、處理和傳送數(shù)據(jù)時使用的某些軟件應(yīng)用程序的存儲器?？蒞理解，運樣的存儲 器可W在披露的實施例內(nèi)部或外部。存儲器還可W包括用于存儲軟件的非瞬態(tài)存儲介質(zhì)， 包括硬盤、光盤、軟盤、ROM(只讀存儲器）、RAM(隨機存取存儲器）、PR0M(可編程ROM)、EEPROM (電可擦除PROM)、快閃存儲器存儲設(shè)備等。
[0079] 現(xiàn)在參考圖14,其描繪了適合用于實施示范性實施例的示范性計算環(huán)境。該環(huán)境 可W包括計算設(shè)備102,該設(shè)備包括用于存儲用于實現(xiàn)示范性實施例的一個或多個計算機 可執(zhí)行指令或代碼的一個或多個介質(zhì)。例如，包括在計算設(shè)備102中的存儲器106可W存儲 計算機可執(zhí)行指令或軟件，例如處理應(yīng)用程序120。
[0080] 計算設(shè)備102還包括處理器104和用于執(zhí)行存儲在存儲器106中的軟件和用于控制 系統(tǒng)硬件的其他程序的一個或多個處理器104'。處理器104和處理器104'各自可W是單核 處理器或多核（105和105'）處理器。可W在計算設(shè)備102中采用虛擬化，使得可W動態(tài)共享 計算設(shè)備中的基礎(chǔ)設(shè)施和資源。虛擬化的處理器還可W與應(yīng)用程序120和存儲108中的其他 軟件一起使用?？蒞提供虛擬機103W處置在多個處理器上運行的過程，使得該過程似乎使 用一個計算資源而不是多個。多個虛擬機也可W與一個處理器一起使用。其他計算資源(如 現(xiàn)場可編程口陣列（FPGA)、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、圖形處理單元 (GPU)和通用處理器(GPP))也可W用于執(zhí)行代碼和/或軟件。硬件加速器119(如在ASIC、 FPGA等中實現(xiàn)的）另外可W用于加快計算設(shè)備102的總體處理速度。
[0081 ] 存儲器106可W包括計算機系統(tǒng)存儲器或隨機存取存儲器，如DRAM、SRAM、ED0 RAM 等。存儲器106也可W包括其他類型的存儲器或其組合。用戶可W通過可W顯示一個或多個 用戶接口 115的視覺顯示設(shè)備114(如移動設(shè)備的顯示器)來與計算設(shè)備102交互。視覺顯示 設(shè)備114也可W顯示示范性實施例的其他方面或元素，例如粒子特性的調(diào)整測量值。計算設(shè) 備102可W包括其他I/O設(shè)備，如用于從用戶接收輸入的多點觸摸接口 110和指針設(shè)備112。 多點觸摸接口 110和指針設(shè)備112可W與視覺顯示設(shè)備114可操作地相關(guān)聯(lián)或集成。計算設(shè) 備102可W包括其他合適的I/O外圍設(shè)備。計算設(shè)備102可W進(jìn)一步包括存儲設(shè)備108,如硬 盤驅(qū)動器、CD-ROM或用于存儲操作系統(tǒng)116和其他程序(例如包括用于對材料的變形特性建 模并且用于產(chǎn)生與該材料的物理相互作用的虛擬表示的計算機可執(zhí)行指令的程序120)的 其他存儲介質(zhì)。
[0082]計算設(shè)備102可W包括通過各種連接(包括但不限于標(biāo)準(zhǔn)電話線、LAN或WAN鏈路 (例如802. IUTl、T3、5化b、X.25)、寬帶連接(例如ISDN、帖中繼、ATM)、無線連接、控制器區(qū) 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或上述任何的或全部的一些組合)接口連接到局域網(wǎng)（LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)或互 聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口 118。網(wǎng)絡(luò)接口 118可W包括內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)適配器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、PCMCIA網(wǎng)絡(luò)卡、 卡總線網(wǎng)絡(luò)適配器、無線網(wǎng)絡(luò)適配器、USB網(wǎng)絡(luò)適配器、調(diào)制解調(diào)器或適用于將計算設(shè)備102 接口連接到能夠通信和執(zhí)行在此描述的操作的任何類型的網(wǎng)絡(luò)的任何其他設(shè)備。此外，計 算設(shè)備102可W是任何計算機系統(tǒng)，如工作站、桌上型計算機、服務(wù)器、膝上型計算機、手持 式計算機或能夠通信并且具有足夠的處理器能力和存儲器容量W執(zhí)行在此描述的操作的 其他形式的計算或電信設(shè)備。
[0083] 計算設(shè)備102可W運行任何操作系統(tǒng)，如Microsoft飯Windows吸操作系統(tǒng)的任 何版本、化ix和Linux操作系統(tǒng)的不同版本、用于麥金托什(Macintosh)計算機的MacOS化 的任何版本、任何嵌入式操作系統(tǒng)、任何實時操作系統(tǒng)、任何開源操作系統(tǒng)、任何專有操作 系統(tǒng)、用于移動計算設(shè)備的任何操作系統(tǒng)或能夠在計算設(shè)備上運行并且執(zhí)行在此描述的操 作的任何其他操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)可W在本機模式或模擬模式下運行。
[0084] 雖然已經(jīng)參考在此的教導(dǎo)的示范性實施例和實現(xiàn)對其進(jìn)行了描述，但所披露的裝 置、系統(tǒng)和方法不限于運樣的示范性實施例/實現(xiàn)。相反，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將從在此教導(dǎo) 的描述顯而易見，所披露的裝置、系統(tǒng)和方法很容易受到修改、變更和增強而不脫離其精神 或范圍。因此，在此涵蓋在其范圍之內(nèi)的所有運些修改、變更和增強。
【主權(quán)項】
1. 一種目標(biāo)裝置，包括： 一組一個或多個照射目標(biāo)元件，該組一個或多個照射目標(biāo)元件被適配為用于使得能夠 基于在被成像場景中包含該目標(biāo)裝置來確定該被成像場景的一個或多個照射條件。2. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，其中，該被成像場景的該一個或多個照射條件對于照 射該被成像場景的光源包括(i)該光源相對于該目標(biāo)裝置的空間特性、（ii)該光源的強度 特性和(i i i)該光源的色彩特性。3. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，其中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件的特征在于包括 (i)跨越該組和/或（ii)跨越單個照射目標(biāo)元件中的至少一者的已知多個不同表面法線。4. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件包括特征在于非 平面表面的至少一個照射目標(biāo)元件。5. 如權(quán)利要求4所述的目標(biāo)裝置，其中，該非平面表面的特征在于包括多個不同表面法 線的已知表面法線圖。6. 如權(quán)利要求4所述的目標(biāo)裝置，其中，具有非平面表面的該至少一個照射目標(biāo)元件是 球體或部分球體。7. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，該組一個或多個照射目標(biāo)元件包括多個照射目 標(biāo)元件，每個照射目標(biāo)元件的特征在于不同的表面法線或不同的表面法線圖。8. 如權(quán)利要求7所述的目標(biāo)裝置，其中，該多個照射目標(biāo)元件中的每個照射目標(biāo)元件包 括特征在于不同的表面法線的平面表面。9. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，該一個或多個照射目標(biāo)元件是有光澤或半光澤 的，以便使得能夠?qū)庠磸钠湟粋€或多個表面的可辨別反射成像。10. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，將該一個或多個照射目標(biāo)元件著黑色以便改 善信噪比。11. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，該一個或多個照射目標(biāo)元件的特征在于減輕 過度曝光的光澤度。12. 如權(quán)利要求3所述的目標(biāo)裝置，其中，該一個或多個照射目標(biāo)元件的特征在于類似 于所關(guān)注樣本表面的反射率特性的預(yù)定反射率特性。13. 如權(quán)利要求12所述的目標(biāo)裝置，其中，該一個或多個照射目標(biāo)元件的特征在于類似 于所關(guān)注樣本表面的光澤度的預(yù)定光澤度。14. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，進(jìn)一步包括一組多個色彩目標(biāo)元件。15. -種包括如權(quán)利要求14所述的目標(biāo)裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處 理器，該處理器被配置為用于基于該組色彩目標(biāo)元件的預(yù)期色彩和捕獲色彩之間的差異來 確定色彩變換參數(shù)，其中，該成像設(shè)備被配置為用于檢測該組色彩目標(biāo)元件的這些捕獲色 彩，并且其中，該處理器被配置為用于基于該組色彩目標(biāo)元件的已知色彩并且考慮在該成 像設(shè)備對該目標(biāo)裝置的成像期間該組色彩目標(biāo)元件的照射條件、觀察條件和反射率特性來 確定該組色彩目標(biāo)元件的預(yù)期色彩。16. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，進(jìn)一步包括用于使得能夠確定該目標(biāo)裝置在其圖像 中的空間特性的對準(zhǔn)特征。17. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，進(jìn)一步包括用于將樣本表面與該目標(biāo)裝置對準(zhǔn)的樣 本窗口。18. 如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置，進(jìn)一步包括失真目標(biāo)元件。19. 一種包括如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處理 器，該處理器被配置為用于基于該處理器對包括該目標(biāo)裝置的圖像的處理來確定該圖像的 一個或多個照射條件。20. -種包括如權(quán)利要求1所述的目標(biāo)裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括成像設(shè)備和處理 器，該處理器被配置為用于（i)針對包括該目標(biāo)裝置和樣本表面的場景的由該成像設(shè)備跨 越多個不同照射或觀察條件獲取的多個圖像中的每個圖像基于對該圖像的處理來確定照 射條件和觀察條件，并且(ii)基于如跨越該多個不同照射或觀察條件獲取的該場景的圖像 中所反映的該樣本表面的反射率的變化來估計該樣本表面的反射率模型。21. -種用于確定色彩變換參數(shù)的方法，該方法包括： 將包括具有已知色彩的一組色彩目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置放置在待成像場景中； 對該目標(biāo)裝置成像以確定該組色彩目標(biāo)元件的捕獲色彩； 基于該組色彩目標(biāo)元件的這些已知色彩并且考慮如在對該目標(biāo)裝置的該成像期間所 反映的該組色彩目標(biāo)元件的照射條件、觀察條件和反射率特性來確定該組色彩目標(biāo)元件的 預(yù)期色彩；以及 基于該組色彩目標(biāo)元件的這些預(yù)期色彩和這些捕獲色彩之間的差異來計算色彩變換 參數(shù)。22. 如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括利用這些所計算的色彩變換參數(shù)來變換被 成像的所關(guān)注樣本表面的色彩。23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，該被成像的所關(guān)注樣本表面是在與該目標(biāo)裝置的 該成像相同的照射和觀察條件下成像。24. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，這些考慮的照射條件和觀察條件是基于對該目標(biāo) 裝置的圖像的處理確定。25. -種用于確定所關(guān)注目標(biāo)表面的反射率模型的方法，該方法包括： 將包括一組一個或多個照射目標(biāo)元件的目標(biāo)裝置放置在包括待成像樣本表面的場景 中； 跨越多個不同照射或觀察條件對該場景中的該目標(biāo)裝置和該樣本表面成像； 處理每個獲取的圖像以確定該圖像的照射和觀察條件；以及 基于如跨越該多個不同照射或觀察條件的這些獲取的圖像中所反映的該樣本表面的 反射率的變化來估計該樣本表面的反射率模型。
【文檔編號】H04N9/64GK105847786SQ201610052128
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】小詹姆士·威廉·沃格, 奧利維耶·卡拉斯, 貝亞特·弗里克
【申請人】愛色麗瑞士有限公司