라인 스캔 기반 멀티 스펙트럼 카메라의 탁월한 색상 보정 능력
Chromasens
개요
이 기사에서는 멀티 스펙트럼 이미징 시스템의 측정이 색상 보정 유형에 미치는 영향을 다룬다. 애플리케이션별 색상 보정을 위해 고성능을 구현할 수 있다. 적합하지 않은 색상 보정은 측정 성능을 크게 떨어뜨린다.
이러한 효과는 직물과 종이 측정 애플리케이션을 통해 경험적으로 입증된다. 측정 성능 저하에 대한 기본 이론을 간략하게 설명한다.
소개
라인 스캔 기반 멀티 스펙트럼 카메라 truePIXA는 스캔 표면(즉, 분광 반사율, 또는 CIE-Lab 색상 좌표)에서 픽셀 단위의 빠른 스펙트럼 과 비색 정보를 측정하는 장치다. 다중 스펙트럼 영상화 원리에 의한 다양한 스펙트럼 영상 채널이 시스템에 의해 획득되며, 전형적으로 종래의 RGB 카메라와 비교하여 3개 이상이다.
truePIXA 카메라 시스템의 경우 광 스펙트럼의 가시 범위에서 12개의 별개 스펙트럼 이미지 채널이 수집된다. 그런 다음 색상 보정 알고리즘을 사용하여 스펙트럼 이미지 정보를 원하는 출력 이미지 형식, 예를 들어 3- 채널 CIE-Lab 이미지로 변환한다. 이 변환은 멀티 스펙트럼 카메라 시스템을 사용하여 측정할 재료의 특정 스펙트럼 특성에 매우 적합하다. 특정 물질 그룹의 경우, 가정을 하고 색상 보정을 일반화할 수 있다.
즉, 한 재질의 색상 보정을 다른 재질의 측정에 사용할 수 있다. 그러나 일반화가 가능한지 여부를 판단하려면 일반적으로 심층 분석이 필요하다. 멀티 스펙트럼 이미징 시스템에서 최고의 성능은 일반적으로 색상 보정이 특정 애플리케이션에서만 수행되는 경우에 성취된다. 이 보고서에서는 디지털 인쇄 용지와 텍스타일 소재의 TruePIXA 이미지 데이터를 사용한 예를 통해 애플리케이션별 색상 보정이 측정 성능에 미치는 영향을 보여준다.
디지털 프린팅 애플리케이션에서 멀티 스펙트럼 컬러 측정을 위한 애플리케이션별 색상 보정
여기서 종이와 직물 기판에 잉크젯으로 인쇄된 샘플을 측정하는 것을 고려한다. 애플리케이션마다 고유한 기판별 잉크가 사용된다. 색상은 물질의 물리적 특성과 잉크와 기판의 가벼운 상호 작용으로 인해 사람의 관찰자와 동일하게 보이더라도 특정 인쇄된 샘플의 분광 특성은 섬유, 또는 종이에 따라 다를 수 있다. 그 예가 그림 1에 나와 있다.
truePIXA 카메라 시스템의 색상 보정은 이러한 스펙트럼 차이를 설명한다. 이를 위해 소위 ‘훈련 차트(training chart)’가 필요하다. 잉크젯 인쇄 샘플의 경우 트레이닝 차트는 인쇄 가능한 색상의 영역을 샘플링하여 인쇄된 색상 패치의 규칙적인 격자일 수 있다. 이 작업에서 고려한 차트의 예가 그림 2에 나와 있다.
각 패치에 대해 스펙트럼 기준점 측정은 분광 방사 측정기를 사용하여 수행되었다. 여기서는 Konica-Minolta FD-7을 사용했다. 스펙트럼 기준 측정과는 별도로 다중 스펙트럼 카메라 응답 데이터가 색상 보정에 필요하다. 응답 데이터는 분광 방사점 측정 장치의 측정 지점에 해당하는 이미지 영역을 평균화하여 정규 그리드에서 패치별로 추출된다.
카메라 응답과 해당 스펙트럼 기준 측정을 사용하면 truePIXA API / Chromantis GUI 소프트웨어를 통해 액세스할 수 있는 독점적인 알고리즘으로 색상 보정을 수행할 수 있다.
이 작업을 위해 세 가지 다른 인쇄물에 대해 색상 보정을 수행했다.
- 종이 기판
- 검은색 바탕이 있는 부드러운 섬유 기판
- 검은색 바탕이 있는 거친 섬유 기판
다음 그림은 각 기판에 대한 훈련 차트의 작은 부분을 보여준다.
예를 들어, 종이 기판의 경우 트레이닝 차트에 포함된 패치의 표색과 분광 특성을 각각 그림 3과 그림 4에 표시한다.
truePIXA를 사용하여 스펙트럼 색상 측정의 성능을 평가하기 위해 서로 다른 색상 패치가 있는 두 번째 컬러 차트 세트가 종이 및 직물 기질 위에 제작되었다. 그것들을 ‘테스트 차트’라고 표현한다. 따라서 색상 보정 및 테스트는 고유한 데이터 세트에서 수행된다.
평가를 위해 고려된 측정 기준은 CIE-Lab 색 공간(CIE-dE2000, 추가로 ‘dE00’)에서의 스펙트럼 평균 제곱 오차(RMSE)와 색차로, CIE의 최신 권고안에 따른다. 이러한 측정 기준을 사용하여 truePIXA 측정 패치와 참조 측정치 간의 차이를 계산했다.
실험 결과
다음에서 위에서 언급한 메트릭의 1차 통계를 사용하여 수치 결과를 요약한다.
우리의 연구 결과는 비색과 분광 측정법에 일관성이 있다. 그러나 단순화를 위해 색상 차이를 중심으로 해석한다. 결과를 통해 다양한 결론을 도출할 수 있다.
truePIXA(Exp 1-3)의 일반 측정 성능
- 애플리케이션별로 색상 보정을 수행할 때 높은 측정 성능을 얻을 수 있다.
종이에 대한 측정 성능(실험 1) vs. 연질 섬유 기재(실험 2)
- 결과는 비슷하다. 보정은 각 기판에 따라 특정 애플리케이션에서 수행되며 고성능 측정 결과가 얻어진다.
연질 섬유(실험 2) vs. 거친 섬유 기재(실험 3)에 대한 측정 성능
- 부드러운 섬유는 거친 섬유에 비해 높은 성능을 나타낸다.
- 평균적으로 dE00은 여전히 한 단위보다 작다.
- 거친 섬유 기질은 질감이 풍부하다. 시각적으로 판단할 때, 인쇄된 패치는 공간적으로 동질성이 떨어진다. 기준 측정 지점이 truePIXA 측정 지점과 완전히 일치하지 않을 수 있으며, 이는 잔류 색상 차이를 설명할 수 있다.
거친 섬유 기재에 대한 교정을 통한 연질 섬유의 측정 성능(실험 4)
- 거친 섬유 기판(실험 2)의 테스트 및 보정과 비교하여 성능이 약간 떨어진다.
- 평균적으로 dE00은 여전히 한 단위보다 작다.
- 특정 색상 보정을 적용하지 않고 인쇄물을 교환할 때 상당한 차이가 있음을 알 수 있다.
종이 기판 교정을 통한 거친 섬유 기재의 측정 성능(실험 5)
- 종이 기판(테스트 1)의 테스트 및 보정과 비교하여 성능이 상당히 떨어진다.
- 평균 색상 차이가 너무 커서 사람의 관찰자가 쉽게 차이를 발견할 수 있다.
- 이 조건에서 멀티 스펙트럼 컬러 측정이 산업 애플리케이션에 적합한 성능을 초래하지 않는다고 결론지을 수 있다.
자료 제공: Chromasens(www.chromasens.de)
