CN1621967A - 光谱复用、再现和解复用系统中性施照体的灰成分替代 - Google Patents

Abstract

用于光谱编码多个源图像并用于以一个合成图像提供光谱编码的多个源图像的方法和装置，用于以物理形式再现合成图像的方法和装置，或用于从再现的合成图像中恢复编码的源图像中至少一个使得恢复的源图像可分辨出来的方法和装置。通过将中性施照体的灰成分替代(GCR)技术应用到对多个光源下不同着色剂共同的暗，来控制再现的合成图像中的源图像混淆。

Description

光谱复用、再现和解复用系统中性施照体的灰成分替代

技术领域

本发明涉及用于光谱复用多个源图像以便提供一个合成图像、再现合成图像并解复用(demultiplex)这种合成图像以恢复一个或多个源图像的一种系统或多种系统。

背景技术

尽管光源通过它们自己发出的光而可见，但是物体和材料根据它们如何更改入射光而呈现到眼睛里。通过人的视网膜中的光敏感受器的物理刺激，引起对物体颜色的感觉。这种刺激由包括380～780纳米的波长的可见光谱中的电磁辐射组成。

感觉到的物体颜色是以下因素组合的结果，比如：(1)入射到物体上的光源发出的施照体的光谱功率分布，(2)被照射物体的光谱反射或透射特性对施照体的光谱功率分布的更改，(3)来自物体的被更改的光引起的人眼中光敏感受器的刺激，和(4)大脑对由光敏感受器产生的信号的感觉和分析。

对颜色的感觉归因于光敏感受器的不同光谱灵敏度。颜色的三原色(trichromacy)意味着很多不同的光谱分布能够产生相同的感觉颜色。这种虽然在物理上是不同的光谱分布的但产生相同感觉的等价的刺激，因而被称为条件等色和现象异谱同色(phenomenametamerism)。例如，已知当物体从入射的日光移动到入射的人造光中时，物体的感觉颜色能够相当显著地改变。也已知发光光源的光谱对印出的图像的感觉颜色有影响，尽管眼睛对照度差别作出了相当大的生理补偿。因此，已知相对光谱功率分布不同的光源具有不同的颜色再现特性：例如，发射非常窄带或几乎单色光的光源被认为再现彩色非常差。

根据异谱同色的概念，两个物体的各自的颜色可以看起来相同，尽管从物体产生的光谱功率分布不同。这种光谱不同但视觉上相同的功率分布或刺激被认为是异谱同色对，因为我们只用三个锥形测量光，这些功率分布的差异是不能辨别的。具有不同光谱反射系数函数的两个物体在一种施照体下可能感觉颜色匹配，在不同的施照体下可能感觉不匹配。

通过以一种颜色印刷图像并且接着用不同颜色但具有近似相同视在亮度的图案套印第一图像，感觉颜色的某些方面已经用来伪装图像。不同颜色而亮度相等的相邻区域看起来视觉上混合，从而使原始图像的感觉混乱。

已知使用不同的颜色印制图形以便可以通过一个或多个具有特定相关颜色的滤色器来观看这些图形，使得这些图形根据所包含的颜色而变化。也已知使用不同颜色以重叠关系印制字符使得，当通过一种颜色的滤色器观看时这些重叠的字符将只出现重叠字符中的某些，而当通过第二且不同颜色的滤色器观察时将展示重叠字符中的另外某些。已知这种方法用于编码(或加密)信息以防止图案的信息内容被识别，直到该图案被解码且被变得可以理解。这些方法已经应用到发展的游戏技术和文件安全和文件验证应用。

能够刺激深度感觉即三维物体或场景的错觉的再现平面、二维图像的技术是已知的。用于执行双眼立体成像的设备包括双眼阅读器、视差立体图、透镜片双眼立体图和使用Polariod眼镜或滤色镜的双眼显示器。用于执行自动立体观察的设备包括视差全景图)、透镜片三维成像、投影型三维显示器和积分摄影。立体影片的体视法(anaglyphic stereoscopy)是公知的处理，其中左和右几乎相同的图像通过使用各自的补色滤色器(例如，青色和红色)进行颜色编码，从而随后为了激发三维效果的需要，通过对应的有色镜头将这些图像解复用。当通过有色眼镜观看时，图像合并以产生立体感觉。被编码的图像对被称为立体照片，因为它典型地表现为以两种互补的颜色从稍微不同的角度拍摄的相同物体的两幅图像。

发明内容

存在尚未被满足的对于光谱复用多个源图像以便提供合成图像、再现合成图像和解复用这种合成图像以恢复一个或多个源图像的一个系统或多个系统的需要。

用在这里的光谱复用指用于编码多个源图像为一个合成图像的过程。合成图像再现指以物理形式再现合成图像的过程。光谱解复用指这样一个过程，用于从被再现的合成图像恢复至少一个被编码的源图像，以便通过使被再现的合成图像被至少一个施照体照射而使得被恢复的源图像可以从合成图像分辨出或在其内是可分辨的，所述至少一个施照体具有选择用来显示源图像的被定义的光谱能量分布。

因此，本发明指出了一种方法和装置，用于光谱编码多个源图像并以一个复合图像提供光谱编码的多个源图像，用于以一种物理形式再现合成图像和用于从再现的合成图像恢复至少一个编码的源图像以便恢复的源图像是可区分开的。例如，当再现的合成图像受到具有预定光谱功率分布(源图像对于该光谱功率分布被编码)的施照体照射时，源图像变得使观察者视觉上可检测。

一个给定源图像通过将表示每个源图像像素的值映射到多个着色剂图像平面中一个或多个中的对应像素值而被光谱编码。合成图像可以在光谱复用(SM)的图像平面内定义，SM图像平面可以具有任意数量的不同像素图案，主要特征为SM图像平面被光谱复用。总的来说，在SM图像平面中的每个位置上，可以出现表示一个或多个光谱成分的一个像素值，并且该光谱成分的出现依赖于在描述源图像的分离图像平面之一中的对应像素的灰度级。或者，SM图像平面可被光谱复用，其中每个像素包括代表来自多于一个的源图像平面的彩色分离图像数据的色彩值。

多个单色分离图像可以设计为合并到合成图像中，合成图像反过来将控制将被沉积在基底上的一种或多种着色剂的量。

包括多个着色剂图像平面的一个合成图像可以作为一个合成图像文件存储或发送。然后可以通过将合成图像文件和指令一起传送到再现设备，在物理上实现合成图像，所述指令用于使用确定的着色剂或着色剂阵列在基底上再现该合成图像。

每个源图像的映射根据这里描述的决定来执行，所述决定用于补偿下述因素中的一个或多个对于合成图像的合成、再现或解复用的影响：(a)人的视觉三原色对着色剂/施照体交互作用的响应；(b)选择用于再现合成图像的着色剂的光谱特性，所述光谱特性尤其包括当多种着色剂在基底上结合时其间的相互作用和(c)将用于照射合成图像以恢复(多个)源图像的窄带(多个)施照体的光谱特性。

本发明也指出一种用于在基底上再现合成图像的系统。合成图像可以实现为沉积着色剂的单一、复杂、再现图案，其中至少一种着色剂的使用是由于其特殊的光谱反射系数特性，特别是由于其窄带吸收特性。

本发明也指出一种用于分离被编码在再现的合成图像中的一个或多个源图像的系统。当再现的合成图像受到具有选定的光谱功率分布(源图像为该光谱功率分布编码)的互补色施照体照射时，可以恢复一源图像。

当合成图像受到具有选定的窄带光谱功率分布的至少一个施照体照射的受控场照射时，可以恢复再现合成图像中的一个源图像。

表示多个无关联的、图示的(pictorial)源图像的一源图像数据可以被光谱编码以形成表示一合成图像的二次图像数据。该合成图像可以实现为沉积着色剂的单一、复杂、再现图案，其中至少一个着色剂的使用是由于其特定的光谱反射系数特性，并且在某个实施例中，是由于其窄带吸收特性。源图像由此被光谱复用以提供一合成图像，该合成图像通过使用窄带吸收着色剂中的至少一种记录在基底上。

通常，对于具有其中编码至少两个源图像的合成图像，当再现的合成图像处于诸如周围环境白光的宽带照明条件时，第一和第二源图像中至少一个不那么容易被识别。或者，源图像中的一个或多个可以编码以便避免或减少在宽带照明条件期间再现的合成图像中的视觉混淆，因此当再现的合成图像处于周围环境白光或类似的宽带施照体时，所述源图像中的一个或多个更容易看到。

在本发明的一个实施例中，一种中性施照体的(illuminant-neutral)灰成分替代技术可以应用于对再现的合成图像中的着色剂共同的视在暗度。该中性施照体的GCR技术在这里概括地描述和示范为被认为包括使用选定的非中性着色剂或者选定中性和非中性着色剂混合物置换给定的着色剂。

置换着色剂的中性是依赖于施照体的；例如，为了增加增加视觉混淆，修改的中性施照体的GCR技术的实施例通常使用一种置换着色剂，它在白光下是非中性的，在选定的一种或多种补色施照体下是中性的。

因此，在合成图像编码和再现中使用这种中性施照体的GCR技术能够在再现的合成图像处于诸如周围环境白光的宽带照明条件时，有利地实现再现合成图像中的视觉混淆的选择量。非中性置换着色剂在再现的合成图像中的选择性使用能够比由诸如黑色的中性置换着色剂的使用实现再现的合成图像中更大地视觉混淆(当在白光下时)。这是由于在宽带照明条件下黑色着色剂的高密度。因此一种在宽带照明条件下为非中性的置换着色剂应当在这种条件下显示明显更低的密度。

在本发明的另一个实施例中，用在设想的中性施照体的GCR技术中的部分GCR成分(frac)能够被空间调制，从而影响再现的合成图像中的视觉混淆的程度上的空间变化。

在本发明的另一个实施例中，在中性施照体的GCR技术中的灰成分替代部分可以进行空间调制，以便将在再现的合成图像中的相应的源图像编码用于在诸如周围环境白光的宽带照明条件下恢复。例如，该部分GCR成分(frac)根据所需要的源图像可能具有对成影像的空间有依赖性。当产生的再现合成图像处于白光照明时，所需要的图像在视觉上可辨别。

该中性施照体的GCR的某些实施例在合成图像的编码和再现中实现的优点将包括从再现的合成图像中恢复的图像的动态范围的增加。

附图说明

图1表示白纸基底和在染料升华打印机(dye sublimationprinter)中可操作的青色、品红、黄色和黑色染料(密度100％)形式的着色剂的反射谱。

图2表示由典型的阴极射线管(CRT)产生的红、绿、蓝原色的相对辐射光谱。

图3是根据本发明构建的用于多个源图像的光谱复用和解复用，和用于再现至少一个源图像编码在其中的合成图像的系统的框图。

图4是可在图3的系统中操作的方法的简要示意图，该方法用于将第一和第二源图像光谱复用在一个合成图像中，使用至少两种着色剂再现该合成图像，以及用于解复被再现的合成图像。

图5是图3的光谱复用系统的简要示意表示，其中使用了一个图像处理单元和相关的外围设备以及子系统。

图6是图3的光谱解复用系统的简要示意表示，其中使用了一个控制器和相关联的外围设备以及子系统。

图7是说明处于白光照射下的青色图像的优势的再现合成图像的示意表示。

图8是再现的合成图像的示意表示，该合成图像说明了在产生再现的合成图像期间灰成分替代(GCR)的操作，其中处于白光下时青色图像的密度与处于红光照射下的青色图像的密度相比增加。

图9是一个再现的合成图像，其中第一和第二源图像编码在一个合成图像中并且该合成图像用青色和黄色着色剂再现，其中随后将要使第一和第二源图像分别在红色和蓝色施照体下被恢复。

图10是用基于K(K-based)的80％GCR部分建立的再现合成图像。

图11是用考虑中性施照体的中性施照体GCR技术建立的再现合成图像。

图12是用考虑中性施照体的中性施照体GCR技术建立的再现合成图像，其中包括一个第三源图像，用于在诸如白光的周围环境宽带光条件下恢复。

图13是用考虑中性施照体的中性施照体GCR技术建立的再现合成图像，其中合成图像中的像素方块经受中性施照体的GCR中的随机变化。

图14是使用多种着色剂和单个单色图像，采用考虑中性施照体的中性施照体GCR技术建立的再现合成图像。

具体实施方式

青色、品红和黄色着色剂的理想化吸收带被称为块状染料(block-dye)假设。实际上，着色剂表现出显著偏离此理想化的状态，包括在吸收带内的吸收的变化，吸收带延伸出该理想极限以及着色剂中的散射。尤其是，对着色剂的主吸收带(例如，品红着色剂以在光谱的蓝色和红色区域内的吸收说明)之外的光谱区域内的光的吸收被认为是不希望的吸收。

本发明的实施例因此使用某些窄带施照体和它们的对应(互补色的)着色剂之间的交互作用，以及眼睛检测用具有窄带光谱功率分布的施照体照射的图像的方式。此处描述的方法可以普遍应用于任意数量的施照体和着色剂。

本发明的总的原理可以参照诸如打印机的彩色硬拷贝输出设备形式的再现设备，以及使用与用在传统的彩色成像中类似的术语的数学框架来理解。考虑一个具有M种着色剂的彩色硬拷贝输出设备。将要在N种不同的施照体，{L_i}_i＝1 ^N下观察来自该设备的印刷品。在K个观看灯下打印机的光照度特性由用于在给定像素位置处的M种着色剂中每一种的控制值{A_j}_j＝1 ^M和在N种施照体的每一种下给定像素位置产生的亮度之间的关系给出。这能够表示为N个函数的组，其中I＝1，2，...，N：

f_i(A₁，A₂，...，A_M)＝在第i个照明Li下具有着色剂控制值A₁，A₂，...，A_M的区域的光照度

在下面的描述中，我们假设对于一个给定的着色剂控制值为0代表不打印该着色剂，并且仅限于光照度特性的情况。

我们假定将要恢复的一个或多个源图像使用在每种施照体下所需的空间光照度分布描述(虽然，在可供选择的方式中，能够转换为光照度/密度的任意其它等效规范都可以使用)。因此，有N个指定的图像，其中Y_i(x，y)是我们希望在第i个施照体L_i下产生的理想光照度值，其中x，y表示两个空间坐标。为了简化随后论述中的标记，基于该讨论独立应用于每个像素位置的理解，在随后的论述中有时不再讨论空间依赖性。

在该例子中：C、M、Y、K和R、G、B将分别表示着色剂和施照体；上标将表示施照体；而下标将表示着色剂。设：

d^R＝在R照明下感觉的图像密度，

d^B＝在B下的图像密度，

d_C ^R＝在R下的密度C分离，

d_C ^B＝在B下的密度C分离，

d_Y ^R＝在R下的密度Y分离，

d_Y ^B＝在B下的密度Y分离。

当用R或B施照体照射时，感觉到的总密度可以近似为：

d^R(x，y)＝d_C ^R(x，y)+d_Y ^R(x，y)≈d_C ^R(x，y)

d^B(x，y)＝d_C ^B(x，y)+d_Y ^B(x，y)≈d_Y ^B(x，y)

因此，该方法使用当受到具有预定光谱功率分布的第一施照体照射时着色剂的特性上的低密度和当受到具有不同的光谱功率分布的第二施照体照射时相同着色剂显示的特性上的高密度。因此，至少一个可察觉的明显的源图像(使用特定着色剂编码在再现的合成图像中的)能够在处于第一施照体照射时使观察者感觉不到(或几乎感觉不到)，而当处于第二施照体照射时对于观察者是感觉上可以区分出的。一旦观察者感觉到源图像，源图像就可以被理解，并且从而嵌入合成图像中的信息或合成图像本身容易被理解。

考虑通过使用C和M着色剂产生的再现的合成图像以随后在红和绿色施照体下照射的情况。为了简化，在我们以下的描述中，我们假设红、绿、蓝谱带密度的可加性。第一源图像可以主要从复合图象的青色成分恢复，并且第二源图象可以主要从品红成分恢复；但是，这些着色剂不希望的吸收被补偿以避免观察者可辨别的假象。在像素位置(x，y)上红色照射下的总密度可以近似为

d^R(x，y)＝d_C ^R(x，y)+d_M ^R(x，y)

并且在绿色照射下的总密度是

d^G(x，y)＝d_M ^G(x，y)+d_C ^G(x，y)

其中d_U ^V(x，y)表示由于着色剂U在施照体V下在像素位置(x，y)产生的视觉密度。

项d_M ^R(x，y)和d_C ^G(x，y)表示不希望的吸收。在最简单的情况下，可以假定在其补色光源下的一种着色剂的吸收用于两个目的：1)恢复所要的图象和2)补偿由出现在合成图像中的其它着色剂的不希望的吸收。

用于补偿不希望的吸收的部分应当与不希望的吸收相结合以产生恒定的空间密度，以便使不希望的吸收察觉不到或几乎察觉不到。用d1_C ^N(x，y)表示用于补偿红色下品红的不希望的吸收的青色密度部分，它由以下公式确定：

d1_C ^R(x，y)+d_M ^R(x，y)＝常数＝q^R

红色照明下青色的剩余密度贡献是d2_C ^R(x，y)＝d_C ^R(x，y)-d1_C ^R(x，y)。注意总密度能够根据这些成分写为

d^R(x，y)＝d_C ^R(x，y)+d_M ^R(x，y)＝d2_C ^R(x，y)+(d1_C ^R(x，y)+d_M ^R(x，y))

        ＝d2_C ^R(x，y)+q^R

因此，在红色照明下的整个视觉密度对应于常数背景密度q^R和d2_C ^R(x，y)的空间变化密度图案的叠加。该空间变化图案是在红色照明下看到的图案并且因此应当表示在红色照明下将看到的第一复用(multiplexed)的图象。

在一种类似的方式中，品红在绿色照明下的密度贡献能够分解为一个成分d1_M ^G(x，y)，该成份用于补偿青色在绿色照明下的不希望的吸收，用下式给出

d1_M ^G(x，y)+d_C ^G(x，y)＝常数＝q^G

并且剩余成分

d2_M ^G(x，y)＝d_M ^G(x，y)-d1_M ^G(x，y)

它满足

d^G(x，y)＝d_M ^G(x，y)+d_C ^G(x，y)＝d2_M ^G(x，y)+d1_M ^G(x，y)+d_C ^G(x，y)

        ＝d2_M ^G(x，y)+q^G

因此，在绿色照明下的整个视觉密度对应于常数背景密度K^C与空间变化密度图案d2_C ^R(x，y)的叠加。该空间变化图案是在红色照明下看到的图案并因此应当表示将在绿色照明下看到的第二复用图象。

因为项d2_C ^R(x，y)和d2_M ^G(x，y)表示在对应于两个复用图象的密度的视觉变化，我们希望将它们的动态范围最大化。因为着色剂只能加入正密度，这种需要转化为将符合要求的等式的项q^R和q^G最小化，以及将着色剂只能加入正密度的的物理限制最小化。因此，我们希望确定使上述等式可行的q^R和q^G最小的可用值。

为了进一步说明，我们使用一阶近似，被加入以补偿其它着色剂不希望的吸收的着色剂的量本身对不希望的吸收的贡献量是可忽略的(因为它的值小)。该假定意味着用于抵消青色的不希望的吸收的品红成分在绿色下对不希望的吸收的贡献可忽略并且用于抵消品红的不希望的吸收的青色成分对在蓝色下不希望的吸收的贡献可以忽略。该假定只是用于说明，实际上人们可以叠代确定适当的量以解释更高阶(higher order)的效应或使用适当的模式或查找表(LUT)。使用这种简化的假设，在红色照明下可获得的理想空间变化图案d2_C ^R(x，y)的范围在q^R和d_C ^R(x，y)之间，总密度变化或动态范围是d_C ^R(x，y)-q^R。类似地，在绿色照明下可获得的总密度范围是d_M ^G(x，y)-q^G。

一组用于项q^R和q^G的可行值可以确定为：

q^R＝max(d_M ^R(x，y))＝d_M ^R(255)＝在红色施照体下品红的最大密度

q^G＝max(d_C ^G(x，y))＝d_C ^G(255)＝在绿色施照体下青色的最大密度

在红光下的背景密度q^R等于能够从品红获得的最大不希望的密度。青色密度成分d1_C ^R(x，y)被仔细设计，以便青色和品红在每个象素的结合具有密度q^R，这能够通过在品红为100％(255数字计数)处不放入青色，以及在具有小于100％品红的像素处放入适当的青色从而将密度弥补到q^R来实现。一个近似的论点应用到用于补偿红色照射下青色的不希望的吸收的品红密度成分d1_M ^G(x，y)。

通常的多施照体成像问题简化为以下数学问题：

对于与在N个不同的施照体下的理想的照度值相对应的给定N照度值{Y_i}_i＝1 ^N，确定将用于打印一像素的M个着色剂{B_j}_j＝1 ^M的一组控制值，使得对于所有i＝1，2，...N：

f_i(B₁，B₂，....B_M)＝在第i个施照体L_i下像素的照度＝Y_i    (1)

典型地，对于N＞M(图像规格数＞着色剂数)，系统是超定的并且只在照度值{Y_i}_i＝1 ^K收到严格限制的情况下有一个解，这限制了其在光源复用成像中的使用。即使N≤M(图像规格数≤着色剂数)，在以上(1)中表示的N个方程式的系统只在亮度值的有限范围内有一个解(对应于可实现的设备控制值{B_j}_j＝1 ^M)，该有限的区域被称为用于光谱复用成像问题的全范围(gamut)：

G＝施照体复用成像可获得的全范围

 ＝{Y∈R₊ ^K使得系统(1)具有可实现的解}                    (2)

其中Y＝[Y₁，Y₂，....Y_N]，表示在N个施照体下照度值的向量，并且R₊是非负实数集合。对于在全范围G内特定的N元组亮度值，有一组可实现的控制值使得用这些控制值打印的一个像素在给定施照体下产生需要的亮度值。反之亦然，在全范围G之外的N元组亮度值不能用任何可实现的控制值产生。从而，在这里描述的光谱复用中的整个范围映射步骤能够确保在意图再现之前源图像被限于系统的全范围。全范围映射可以是不依赖于图像或者依赖于图像的，其中术语图像用于表示在不同的施照体下可恢复的所需的源图像组。另外，将被复用的图像组可以被设计成考虑全范围的限制并且用那些全范围限制产生最好的结果。

一旦将被复用的源图像已经映射到可获得的全范围G，再现问题还原为为每个像素确定M种着色剂中每一种的控制值。这对应于对(1)中的方程系统求逆并且以类似于色彩校准的方式，该求逆可以被预先计算并存储在N维查找表(LUT)中，每个着色剂一个LUT(或者，有M个输出的单个N维LUT)。实际上，(1)中的函数本身需要通过对设备响应的测量来确定，所述设备响应的测量是通过用不同的M元组控制值打印许多碎片并适当测量它们以获得在不同施照体下的照度。碎片的全光谱可以在例如分光光度计上测量，从分光光度计中可以用不同施照体的光谱功率分布和视觉照度灵敏度函数来计算照度。该视觉照度灵敏度函数可以结合对适当的亮度级(是诸如Purkinje效应的视觉现象的解释)的调整。

几种简化能够合并到以上的通用框架中。首先假设N＝M并且着色剂和光是这样的，即着色剂i只吸收施照体L_i并且对所有其它着色剂是完全透明的，则得到：

f_i(A₁，A₂，....A_M)＝只有A_i的函数    i＝1，2，...N

                  ＝f_i(0，0，...，0，A_i，0，....0)≡g_i(A_i)  (3)

然后等式(1)中的方程系统简化为M个独立非线性等式，一个方程用于对应施照体下的每个着色剂：

g_i(B_i)＝Y_i    i＝1，2，...N                                (4)

可获得的全范围能够按照以下方式定义。设：

$g_i^{\min }=\underset{A_i}{\min }{g}_i\left(A_i\right)$

$g_i^{\max }=\underset{A_i}{\max }{g}_i\left(A_i\right)$

h_i=[g_i ^min，g_i ^max]=从g_i ^min到g_i ^max的照度间隔，其中i＝1，2，......N(5)

G₁＝在一个施照体只与一个着色剂交互作用的假设下可获得的全范围＝h₁×h₂×...×h_N                                    (6)

在一个施照体只与一个着色剂交互作用的假设下，多施照体成像特性的问题大大减小了。取代需要N维LUT，每个着色剂只需要一维LUT。每个着色剂的值可以由只在对应照明下的亮度确定。

实际上，一个施照体只与一个着色剂交互作用的假设对于通常的着色剂是不成立的。但是，如果第i光源和第i着色剂之间的作用最强而其它相互作用的量级较小，可获得的全范围是一个包含在G₁内的减小的N维区域。注意使用红、绿和蓝光光照射青色、品红和黄色着色剂的情况对应于这种情况，其中青色主要与红色，品红与主要绿色并且黄色主要与蓝色交互作用。同时注意黑色着色剂((通常)对所有施照体的吸收几乎相等)的使用，不满足只与一个光源强交互作用的要求。实际上，这表示一个黑色着色剂应当看作一个附加着色剂，即如果一个着色剂是黑色，应当得到：

N＝施照体数＝图像数≤着色剂数-1＝M-1

但是，在特定情况下黑色可以与其他着色剂一起使用(在以下的例子中说明)并能够帮助改进可获得的全范围(即，改善的动态范围)，简化计算并降低成本。

以上描述的通用技术需要测量在设备控制值的M维输入空间中的设备的响应，并且最终特性可以以具有N维输入的多维LUT的形式表达。在几种情况下，多施照体彩色成像需要的测量和存储/计算能够通过使用输出处理的简单模型而显著减少。一个有用的模型是假定视觉密度遵循一个加法模型，即，

$d_i(A_1,A_2,...A_M)\≡-\log \left(\frac{f_i(A_1,A_2,...A_M)}{f_i(\mathrm{0,0},...0)}\right)$

$=-\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(\frac{f_i(\mathrm{0,0},...,A_j,...0)}{f_i(\mathrm{0,0},...0)}\right)=-\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\left(A_j\right)---\left(7\right)$

其中

$d_i\left(A_j\right)\≡-\log \left(\frac{f_i(\mathrm{0,0},...,A_j,...0)}{f_i(\mathrm{0,0},...0)}\right)---\left(8\right)$

注意，控制值{0，0，...0}表示一个空白纸基底并且因此f_i(0，0，...0)表示在第i光源下纸基底的照度，并且对数项表示纸归一化的视觉密度。如果需要提高模型精度可以执行使用光谱密度的全计算，这将在照明光不是严格的窄带情况下有潜在优势。

项 $d_i\left(A_j\right)\≡\log \left(\frac{f_i(\mathrm{0,0},...,A_j,...0)}{f_i(\mathrm{0,0},....0)}\right)$ 表示只用第j着色剂没有其它着色剂打印的碎片的纸归一化密度，对于第j着色剂的控制值设为A_j。因此，以上提出的加法密度模型允许根据各个着色剂的控制碎片的视觉密度确定任意碎片的视觉密度。对各个着色剂(没有印刷其它着色剂)的“步进式光楔”的测量允许确定函数d_i(A_j)，i＝1，2，...N，j＝1，2，....M，能够用公式(8)从该函数中确定完整的设备特性函数。

使用以上模型，(1)中的方程式系统简化为：

$\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\left(B_j\right)=\log (Y_i/Y_i^0)\mathrm{where}{Y}_i^0=f_i(\mathrm{0,0},...0)$

(9)

(9)中的方程式表示有M个变量(B₁，B₂，....B_M)的K个非线性方程的系统。函数d_i(A_j)可从“步进式光楔”的测量中获得并且以上等式能够在全范围G(之前已定义)内解出用于照度值的控制值B_j，。对于全范围外的点，这些方程式可以在设全范围映射的(更少受控)形式情况下近似解出。

这些等式的进一步简化通过假定不同光谱带中的密度是线性相关的而成为可能，即，

d_i(C)＝α_i ^jd_j(C)    i=1，2，...N                (10)

其中α_i ^j＝d_i(C)/d_j(C)是将在第i施照体下第j着色剂的视觉密度与在第j施照体下的第j着色剂的视觉密度相关联的比例因子，且假定其与着色剂值C无关，并且α_i ^j＝1。等式(10)通常为测量数据提供合理的精确经验模型。使用(10)的简化，(9)中的方程式系统简化为线性方程式系统：

$\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i^j{d}_j\left(B_j\right)=\log (Y_i/Y_i^0),i=\mathrm{1,2},...N---\left(11\right)$

它可以写为矩阵-向量符号

Ad＝t                                          (12)

其中A是其第ij元素是α_i ^j的N×M矩阵，d是其第j分量是d_j(B_j)的M×1向量，并且t是其第i分量是log(Y_i/Y_i ⁰)的N×1向量。

可以求解线性方程的系统以确定d的值，d提供在不同施照体(对应于被复用的图像)下的理想亮度值。然后d的各个分量，即d_j(B_j)可以与在第j施照体下的第j着色剂的视觉密度响应一起使用以确定对应于第j着色剂的控制值，即B_j。对每个着色剂重复该过程提供了在不同的施照体下产生理想一组照度值{B_j}_j＝1 ^M所需的完整一组着色剂控制值。

注意如果N＝M，假设A是可逆的则以上方程组具有唯一的解，这对于典型的着色剂和施照体是通常的情况。这种情况下的解简单地通过逆变换矩阵A获得。而且，如果着色剂和施照体能够对应地排序，即着色剂i吸收施照体i最多并且对其它施照体吸收的程度较少，则对于所有i＝1，2，...N，α_i ^j≤α_j ^j＝1，即矩阵A是沿着对角线的元素为其所在每一行的最大值的方阵，从数值稳定性来看这通常是理想。如果M＞N，方程式系统将具有多个数学解，并且特定解的选择可以受附加标准的控制。一个用于在多个数学解中选择的标准的例子是可行性，一个可能的解是能够用可操作的着色剂控制值的范围实现的一组密度值。

等式(12)中的固有模型也能够用于确定对于可获得的全范围G的适当近似值并有助于执行全范围映射。通常，密度曲线d_j(C)是着色剂控制值C的单调增函数，并且在第j施照体下的第j着色剂的可获得的密度范围在d_j ^min＝d_j(0)＝0到d_j ^max＝d_j(C_j ^max)之间，其中C_j ^max是对于第j着色剂的最大控制值。假设等式(12)的模型有效的可获得的全范围是

G_D＝假设加法密度的可获得的照度范围

  ＝{使得存在d的y，其中Ad＝log(y/y⁰)的并且0＝d^min≤d≤d^max}(13)

其中，d^min是其第j分量是d_j ^min＝0的M×1向量，d^mix是其第j分量是d_j ^max的M×1向量，y是其第i分量表示在第i施照体L_i下的照度的N×1向量，并且y⁰是其第i分量表示第i施照体下的纸照度的N×1向量。方程式(13)的右手侧的不等式、除法和对数理解为可一项一项地应用于所述向量。

将在N个施照体下产生的N个图像为每个像素位置提供在N施照体下对应于在该像素位置的理想照度值的N元组。对应于所有像素位置的N元组必须位于先前定义的全范围内以便可使用给定的着色剂和施照体产生图像。如果为了复用所指定的图像不满足该限制，某种形式的全范围映射是必须的。

一个简单的不依赖于图像的金范围映射方案可以如下定义。首先，在不同的施照体下的亮度值范围被确定，使得在这些范围内的所有可能值位于全范围G内。这是在数学上等效于规定我们确定一组N间隔的S_i＝[Y_i ^min，Y_i ^max]，i＝1，2，...N，使得这些间隔的乘积集合包含在全范围G内，即，

S₁×S₂×S₃×...×S_NG       (14)

接着可以在不依赖于图像的基础上进行全范围映射，该全范围映射通过将在第i施照体下的要求的照度值的组通过某个函数(通常是单调的)映射到间隔S_i＝[Y_i ^min，Y_i ^max]来执行。间隔S₁确定在第i光源下获得的照度动态范围。因为对等式(14)有效的集合{S_i}_i＝1 ^N通常有多种选择，一种用于选择间隔的方法可以是使用我们将可获得的最小动态范围最大化的最大最小(max min)优化。数学上，该方法能够用以下内容描述：选择集合{S_i}_i＝1 ^N，使得min_if(S_i)最大化，其中f(S_i)是某种适当选择的函数，它测量对应于亮度范围S₁获得的对比度。函数f()的适当选择的例子是简单的亮度比，即f(S_i)＝Y_i ^max/Y_i ^min，或者密度范围f(S_i)＝log(Y_i ^max/Y_i ^min)，或者CIE亮度范围f(S_i)＝L·(Y_i ^max)-L·(Y_i ^min)，其中L·()是CIE亮度函数。

中性施照体的灰成分替代(GCR)

尽管传统的GCR技术使用在单个施照体(典型的是周围环境白光)下着色剂的公共密度，但是为合成图像的编码和再现设想出了新形式GCR，其在这里描述为“中性施照体的灰成分替代(GCR)”，它包括当再现的合成图像受到补色施照体中的一个或多个照射时，确定用在再现的合成图像中的着色剂的公共密度。该公共密度的特殊考虑在这里描述为“交叉施照体公共密度”。

因此，该中性施照体的GCR技术可以对于再现的合成图像中沉积的着色剂的位置执行，该图像当受到每个补色施照体(对于该施照体合成图像被编码和再现)照射时将表现为暗。例如，黑色用于替换沉积在在红光下出现的公共黑暗的区域中的青色着色剂的部分；黑色能够用于替换沉积在在蓝光下出现的公共黑暗的区域中的黄色着色剂的部分。结果，公共的黑暗区域在宽带光条件下变得更显而易见。

在上述例子中使用的青色/黄色着色剂，白光照明问题可以写为：

d^W(x，y)＝d_C ^W(x，y)+d_Y ^W(x，y)≈d_C ^W(x，y)    (15)

青色在白光下具有比黄色在白光下的密度高很多的密度，所以青色图像可以理解为在白光下再现的合成图像的主要外观。

继续青色/黄色着色剂的例子，可以选择将用于黑色(k)加法和青色和黄色(C，Y)减法的公共密度的小数部分(frac)量。假定打印机密度、着色剂量和补色施照体下的着色剂密度以同样的方式线性化。设：

d_K(x，y)＝frac*min[d_C ^R(x，y)，d_Y ^B(x，y)]     (16)

该密度量将从d_C ^R中减去以产生d_C ^R _-GCR，和从d_Y ^B中减去以产生d_Y ^B _-GCR，并且K分离将加入到合成图像中。对于第一阶，感觉的图像密度如下：

d^R(x，y)＝d_C ^R _-GCR(x，y)+d_Y ^R _-GCR(x，y)+d_K(x，y)≈d_C ^R _-GCR(x，y)+d_K(x，y)

        ＝d_C ^R(x，y)                          (17)

d^B(x，y)＝d_C ^B _-GCR(x，y)+d_Y ^B _-GCR(x，y)+d_K(x，y)≈d_Y ^B _-GCR(x，y)+d_K(x，y)

        ＝d_Y ^B(x，y)                          (18)

d^W(x，y)＝d_C ^W _-GCR(x，y)+d_Y ^W _-GCR(x，y)+d_K(x，y)≈d_C ^W _-GCR(x，y)+d_K(x，

y)                                           (19)

注意在白光下，交叉施照体公共密度d_K的小数部分现在出现。该额外成分产生一个白光图像，它表现的比等式(15)描述的图像更混乱。用于产生在图7的再现的合成图像的合成图像在产生图8所示的再现合成图像时重复(图8使用80％GCR(frac＝0.8))。图8与图7描述的非GCR图像相比，说明在GCR图像中白光下的密度与的红光密度图像差别更大。除了该密度效果，使用这里的中性施照体的GCR编码和再现的合成图像能够展现图7和8中没有说明的附加色调效果。即，在白光下，具有不同数量的青色、黄色和黑色的再现合成图像的特定区域也显示不同的色调，因此增加了混乱。用该GCR方法编码和再现的合成图像将用以下的例1论述。

一个着色剂将从非补色施照体中吸收一些光，并且从而将在该施照体下稍微可辨别。为了有效抑制该残留图像的出现，可以对每个着色剂和施照体校准感觉到的密度，并且可以编码源图像从而补偿这种假吸收。

在该设置中灰成分替代可通过使用中性着色剂、非中性着色剂或者多种中性和非中性着色剂的组合替换给定的着色剂来实现。置换着色剂的中性高度依赖于施照体，并且我们称使用在白光下是非中性的而在目标施照体下是中性的着色剂的GCR为中性施照体的GCR。

执行中性施照体的GCR提供在白光下的更混乱的表现。而且，GCR小数部分和K和非中性着色剂置换能够被空间调制以加入附加的混乱或编码用于白光观看的第三低分辨率图像。

用于产生拥有中性施照体的GCR的图像的过程：假定着色剂值在0和1之间归一化，并且假定对于希望的和不希望的吸收密度都是线性的。而且，假定每个着色剂在其补色施照体下的最大密度相等且归一化为1。考虑一种中性施照体的GCR方法，它使用品红作为置换着色剂。设D_M ^R和D_M ^B分别为在R和B照明下的归一化的M的密度。在传统的彩色打印中，这些项将看作M的不希望的吸收。在本发明中，不希望的吸收将以与GCR方案中K的吸收相似的方式使用。

为了用品红替换d_C ^R(x，y)，需要的品红的分数量为d_C ^R(x，y)/D_M ^R。同样，为了用品红替换d_Y ^B(x，y)，需要的品红的分数量为d_Y ^B(x，y)/D_M ^B。品红的最大分数量因此是这两个值的最小值：

A_M(x，y)＝min(d_C ^R(x，y)/D_M ^R，d_Y ^B(x，y)/D_M ^B，1)    (20)

实际使用的量可以是A_M的任意分数：

a_M(x，y)＝frac×A_M(x，y)       (21)

给定将加入的品红着色剂量，可以确定从青色和黄色中减去的密度。青色和黄色的减法是品红的a_M(x，y)分数分别对红色和蓝色施照体下的密度的贡献：

d_M ^R(x，y)＝a_M(x，y)D_M ^R      (22)

d_M ^B(x，y)＝a_M(x，y)D_M ^B      (23)

一个M间隔根据a_M(x，y)加入到图像中，密度a_M(x，y)D_M ^R的量从d_C ^R中减去以产生d_C ^R _-MGCR，并且从d_Y ^B减去a_M(x，y)D_M ^B以产生d_Y ^B _-MGCR。对于第一阶，感觉到的图像的密度如下：

d^R(x，y)＝d_C ^R _-MGCR(x，y)+d_Y ^R _-MGCR(x，y)+a_M(x，y)D_M ^R

        ≈d_C ^R _-MGCR(x，y)+a_M(x，y)D_M ^R＝d_C ^R(x，y)   图像1    (24)

d^B(x，y)＝d_C ^B _-MGCR(x，y)+d_Y ^B _-MGCR(x，y)+a_M(x，y)D_M ^B

        ≈d_Y ^B _-MGCR(x，y)+a_M(x，y)D_M ^B＝d_Y ^B(x，y)   图像2    (25)

d^W(x，y)＝d_C ^W _-MGCR(x，y)+d_Y ^W _-MGCR(x，y)+d_M ^W(x，y)

        ≈d_C ^W _-MGCR(x，y)+d_M ^W(x，y)                 (图像1+图像2的特征)

                                                                (26)

项d_M ^W(x，y)比基于K的GCR方法(方程式(19))的d_K(x，y)大很多，因为d_M ^W按1/D_M ^R或1/D_M ^B换算(都比1大很多，由于归一化的不希望的吸收密度比1小很多)。大的d_M ^W(x，y)表示图像2的特征将用比基于K的GCR的情况更高的密度表示。使用该更高密度范围用于白光交互作用，可以获得用于编码第三白光效果的更多图像混乱或更强性能。为了使用品红(M)着色剂编码和再现一个附加的、低分辨率源图像，根据该附加低分辨率图像，分数GCR成分frac被赋予空间依赖性。下面的例3包括这样一个根据应用的GCR的分数编码的低分辨率图像。

除了增加的与白光交互作用的密度容量外，当使用基于M的GCR方法时还将额外的色调引入到白光图像中。引入的M成分在色空间中建立另一个维度，以在白光图像中产生与基于K的GCR方法中获得的色调范围相比更宽的色调范围。而且，基于M和基于K的GCR方法可以组合并共同用于一个空间位置或沿(x，y)以受控的方式交替。使用两种方法进一步增加了产生有趣的白光效果的能力，比如嵌入一个在多频带施照体或诸如白光的宽带施照体下显示的附加图案。

考虑本发明的另一方面，例如，一个单色图像用普通着色剂(负的基色-C，M，Y，K)构成的情况，被设计为在红色照明下可观察到并拥有密度分布d^R(x，y)。为了产生该印刷物，着色剂能够在满足下式求和的任意组合中使用：

d^R(x，y)＝d_C ^R(x，y)+d_M ^R(x，y)+d_Y ^R(x，y)+d_K ^R(x，y)

(27)

其中在该求和中使用着色剂的红色密度。在该设置中，只有一幅图像出现，而且可用于GCR置换的“公共密度”简化为图像的密度，并且C、M、Y和K的相对数量能够空间上改变以产生在不同施照体下具理想特性的印刷物。例如，图像可以由正方形组成，其中在给定正方形中只使用一种着色剂。正方形可以随机排列或者以某种希望的图案排列。在白色光源下，将观察到一个多彩色图案，该多色图案的色调范围由选择的C、M、Y、K确定。

注意，将使用着色剂的不希望的吸收，并且对于给定着色剂，其吸收与作为光源的补色的着色剂的吸收相比相对低(例如，青色着色剂是红色照明的补色)。在一幅图像的一些空间位置，理想的密度可以比单个非补色的着色剂的不希望的吸收的密度更高。在这种情况下，在该位置必须使用多个着色剂，或者必须减小图像的整个密度范围。

一个明显需要考虑的事情是给定着色剂能够从一个非补色施照体吸收一些光，从而它在那种施照体下将不能完全消失。为了有效抑制这种外观，可以校准每个着色剂和施照体的感觉密度并建立分离图像以补偿假吸收。在不同窄带施照体下对于吸收的密度的线性响应可能不能提供足够精确的近似，并且响应的实际非线性可以通过遵循以上略述的原理的校正处理而被校正。

图3说明了可在以下三种模式中操作的一个系统100，其中第一种模式用于光谱复用多个源图像以形成一个合成图像，第二种模式用于再现该合成图像，和第三种模式用于解复用光谱复用的合成图像，以便恢复多个源图像中的至少一个，使得现察者有利地观看。

如图3所示，多个完全不同的源图像阵列11-1，11-2，...11-N呈现给光谱复用系统101中的图像输入设备20。图像输入设备20可以进行配置以接收多个单色图像或单色和多色图像的组合。图像输入设备20可以包括图像获取设备，例如连接到随机存取存储器的数字扫描仪，或者连接到存储装置(诸如计算机存储器、磁性或光学记录介质)的任意类型的模拟或数字照相机。图像输入设备20也可以包括用于接收已经预先存储的或在网络上传送的图像的装置。

由该例子中图像输入设备20接收的各个图像阵列中的多个源图像的说明性的表示包括：在第一源图像阵列11-1中表示的第一源图像12-1，和在第二源图像阵列11-2中表示的第二源图像12-2。系统101能够选择性接收在各自的图像阵列中表示的N个源图像。在本发明的该示例性实施例中，使用完全不同的图示源图像，并且意图从合成图像最终恢复(通过光谱解复用)多个源图像中的至少一个。

一旦源图像数据在输入图像设备20接收，就提供给光谱复用器30，该光谱复用器30编码表示至少第一和第二源图像的合成的数据，以便在一个光谱复用的(SM)图像平面上提供一个合成图像32。这种编码可以在一个实施例中的进行，可以通过对每个象素映射到合成图像32，或者在局域化的区域而不是具体象素中映射到合成图像32，以便复用用于编码位于每个源图像的每个对应像素所必需的信息。

在合成图像再现系统102中，代表合成图像的数据提供给再现设备40，它使用预定的窄带着色剂阵列在基底44上记录合成图像32，以便形成再现的合成图像42。因而再现的合成图像42固定在基底44上。

再现的合成图像42可被观察者70在周围环境光中观看。再现的合成图像42在通常的外部环境照明条件下通常表现混乱的外观；因此源图像12-1，12-2等中至少一个很难或不可能在通常的外部环境照明条件下分辨出来，直到操作解复用器50来有选择地以足够显示所希望的源图像的方式照明合成图像42。或者，可以编码源图像中的一个或多个，以便避免视觉混淆，并因此当再现的合成图像处于通常的外部环境照明条件时该一个或多个源图像在再现的合成图像中是明显的，而当再现的合成图像处于补色窄带施照体时变得混乱或很难检测。

在一个光谱解复用系统103中，特定源图像(如图3所示，源图像12-1)可被恢复并且在合成图像42中可分辨出来。在图3中，解复用器50的输出直接到观察者70。接着恢复的图像对于观察者70可分辨为与最初提供给图像输入设备20的特定源图像12-1基本相同或很近似的图像。

基底44相对于可在解复用器50内操作的照明源放置，以便由解复用器50产生的选定光源照射合成图像42，以便使得再现的合成图像42中着色剂阵列被选定施照体的预定光谱功率分布照射。

图4分别是光谱复用、再现和光谱解复用方法61、62、63的示例实施例的简要的示意图。在步骤61中，为了复用多个源图像，表示第一分离图像71和第二分离图像72中的源图像的图像数据提供给复用器30，它输出一个合成图像数据文件到一个再现设备40。再现设备40的输出是其中结合了合成图像92的基底90。使用第一着色剂将分离图像71再现为一个图案；在所描述的实施例中，选择青色墨水或调色剂。使用第二着色剂将分离图像72再现为一个图案；在所描述的实施例中，选择品红色墨水或调色剂。(因为在实际的窄带着色剂之间在吸收带中通常存在一些交叠，因此优选在步骤61中编码两个分离图像以解释当多个着色剂用于产生合成图像时将发生的吸收。)

在再现步骤62中，合成图像指定青色和品红着色剂的图案，这些图案因此再现在基底90上以形成再现的合成图像92。由于合成图像中着色剂图案之间的混淆，视觉识别编码在合成图像中的多个源图像的至少一个可能变得困难或不可能。

在用于解复用再现的合成图像92的步骤63中，具有固定在其上的再现的合成图像92的基底90解复用器50照明。根据施照体的第一模式51的基底90的受控照明使得第一分离图像71获得相对于合成图像的剩余部分的特定密度等级，因此第一分离图像71在基底90上变得可检测。根据照明的第二模式52的基底90的受控照明使得第二分离图像72类似地在基底90上可检测。因此在该说明性的实施例中，第一源图像71和第二源图像72在基底90上选择性可分辨出来。从而根据第一和第二模式51、52的操作的基底90的受控照明使得第一分离图像71和第二分离图像71可分辨。

图5示出了图3的光谱复用系统101的示意的简化表示，其中使用图像处理单元130和相关联的外围设备和子系统。图像输入终端120可以包括图像获取设备122，计算机图像发生器124或图像存储设备126。图像输入终端120得到或传递例如为多个单色图像文件形式的数字图像数据，其中每个图像的图像元素或“像素”定义为某种灰度值。来自输入终端120的图像数据直接送到用于处理的图像处理单元(IPU)130，从而被编码以产生合成图像。

图像处理单元130可以包括从图像输入终端120或从另外的适当的图像数据源接收输入图像数据的图像存储器132。图像处理单元130通常包括处理器134。

图像处理单元130的操作可以根据一个或多个图像处理功能138、139进行，从而将源图像数据编码在上述的合成图像文件中。如果需要，处理可以包括彩色转换，执行色彩转换以转换三成分彩色描述为打印机指定的四或更多成分彩色描述，并且可以包括半调色剂，它转换c比特数字图像信号为适于驱动特定打印机的d比特数字图像信号，其中c和d是整数值。在某些实施例中，附加功能可以包括一个或多个色空间变换、色彩校正、全范围映射和底色去除(UCR)/灰成分替代(GCR)功能。控制信号和合成图像输出数据提供到接口136，用于从图像处理单元130输出。

图6是图3的光谱解复用系统103的简单的示意性表示，其中使用控制器和相关联的外围设备和子系统以获得一个或多个恢复的源图像171、172。图6示出了连接到一个照明源160的控制器150，照明源可操作以使得在基底44上的合成图像42被第一和第二预定施照体161、162中至少一个照射。一旦源160被激活从而提供第一预定施照体时，恢复的源图像171变得可由观察者170检测到。或者，源160的操作模式可以转换从而提供第二预定施照体162，因此合成图像42反过来受到第二施照体162的照射，恢复的源图像172变得可检测。

控制器150可以以基于计算机的控制设备的形式提供，该控制设备具有连接到源160的接口156，它提供对照明源160操作的可编程控制，以使得选择性激活和去激活照明源160，从而提供施照体162的一个或多个选择场。

控制器150可操作以完成任务，比如激活、去激活或排列照明源160的顺序、设置施照体强度、施照体频率等。控制器150的实施例受益于包括标准存储器152和处理器154的可编程控制系统的操作。控制器150可以用于例如当照明源160以CRT监视器的形式构成时提供均匀的R或G或B屏幕图像到接口156，从而接着显示在照明源160上。

由控制器150控制的照明源160的操作可以根据某个连续控制功能进行，从而提供例如照明源160的受控操作以提供一个照明区域，它根据以下选择特征变化：选定光源的连续或同时激活或不激活，每个光源具有预定的光谱功率分布；选定施照体的强度的受控变化；或者根据操作者的干预对的特定顺序、强度或持续时间的交互式控制。

使用中性施照体的GCR技术产生的再现的合成图像的例子

例1：应用到C/Y编码图像的中性施照体的GCR

图9是一个再现的合成图像，其中两个源图像用青色和黄色着色剂编码并再现，它们分别为在红色和蓝色照明下观看而设计。再现的合成图像结合少量黑色(K)以补偿由青色(C)产生的不希望的吸收。

图10是一个用80％GCR部分建立的再现的合成图像。

图11是使用品红作为替代着色剂，使用中性施照体的GCR产生的再现的合成图像。

例2：用于编码一个附加源图像的空间变化的中性施照体的GCR的使用

图12是其中编码了用于在蓝色和红色照明下恢复的第一和第二源图像的合成图像，其中中性施照体GCR已经在使用青色和黄色着色剂的合成图像的再现中使用，该合成图像还具有编码在其中的用于在白光照明下恢复的第三源图像。中性施照体的GCR的量按照第三源图像的图像内容空间改变。在图12的再现的合成图像中，第三源图像的图像内容是一个形状为“数字X”(Xerox Corporation的商标)的二进制图案，在对应于第三源图像的图像内容的合成图像区域中使用基于M的GCR，并且在该合成图像的其余区域中不使用GCR。

在可供选择的实施例中，预期的第三源图像可以包括或限于用于主要这样的图像内容，这些图像内容被编码以用于主要或专门由自动装置检测(即，图像内容被编码为机器可读而不是人工可读)。

在另一个实施例中，第三源图像可以通过使用适当的半调色剂技术编码为一个灰度级图像。

例3：为了优化的混淆改变中性施照体的GCR

图13是一个再现的合成图像，它示例了所设想的中性施照体的GCR技术的其它应用，其中基于M的GCR应用在随机定位的像素方块上。当中性施照体的GCR的频率内容匹配主要图像的频率内容并且两个编码图像中的暗区域对准时，图像混淆可能增加，从而允许中性施照体的GCR中有选定的变化量。

例4：对于单个单色图像的中性施照体的GCR

图14是一个再现的合成图像，它示例了使用多种着色剂执行的中性施照体的GCR和意图在蓝色照明下观看的单个单色图像。为暗置换选择的着色剂在6mm的正方形上随机地逐个正方形地变化。

Claims (13)

1、一种处理多个源图像的方法，包括步骤：

编码该多个源图像为一个合成图像，其中使用中性施照体的GCR来改变到为再现成一个合成图像而编码的一个或多个源图像的合成；

通过使用多种着色剂在一个基底上再现该合成图像；和

从再现的合成图像中恢复编码的源图像中的至少一个，使得恢复的源图像可通过使再现的合成图像处于选择用来展现该源图像的窄带施照体下而变得可分辨。

2、一种用于光谱复用多个源图像的系统，包括一个光谱复用器，用于接收代表多个源图像的图像数据和处理该图像数据以编码该多个源图像为一个合成图像数据信号，其中使用中性施照体的GCR来改变到为再现成一合成图像而编码的一个或多个源图像的合成，并且其中表示每个源图像像素的值被映射到各个着色剂图像平面中的对应像素值。

3、一种处理多个源图像的方法，包括步骤：

编码多个源图像为一个合成图像，其中使用中性施照体GCR来改变到为再现成一合成图像而编码的一个或多个源图像的合成，并且其中中性施照体的GCR中的灰成分替代部分被空间调制，以便增加混淆；

通过使用多种着色剂在基底上再现合成图像；和

从再现的合成图像中恢复编码的源图像中的至少一个，使得恢复的源图像可通过使再现的合成图像处于选择来展现该源图像的窄带施照体下是可分辨的。

4、一种处理多个源图像的方法，包括步骤：

编码多个源图像为一个合成图像，其中使用中性施照体的GCR来改变到为再现成一合成图像而编码的一个或多个源图像的合成，并且其中中性施照体的GCR中的灰成分替代部分被实现为编码一个意图在多频带施照体的照明下恢复的附加的、低分辨率源图像；

通过使用多种着色剂在一个基底上再现合成图像；和

从再现的合成图像中恢复编码的源图像中的至少一个，以便可通过使再现的合成图像在以下至少一种施照体下使再现的源图像变得可分辨：(a)多频带施照体和(b)选择用来展现该源图像的窄带施照体。

5、一种成像系统，包括：

一个光谱复用器，用于接收代表多个源图像的图像数据和处理该图像数据以编码源图像为一个合成图像，其中使用中性施照体的GCR来改变到为再现成一合成图像而编码的一个或多个源图像的合成，并提供一个合成图像数据信号；

一个图像再现设备，它响应于该光谱复用器接收合成图像数据信号并在基底上再现合成图像；和

一个光谱解复用器，用于使基底上的再现的合成图像受到具有预定光谱功率分布的施照体照射，其中第一和第二源图像中至少一个为所述光谱功率分布被编码，使得当再现的合成图像处于该施照体下时，源自编码的源图像的恢复的源图像被恢复。

6、权利要求5的成像系统，其中可选择的带对应于光谱的长、中间和短(LMS)波长带。

7、权利要求5的成像系统，其中图像再现设备使用为其窄带吸收特性而选择的至少一种选择的着色剂，从而当受到具有基本上在该被选择的着色剂的光谱吸收带内的光谱功率分布的第一施照体照射时看起来暗，并且当受到具有基本上在该被选择的着色剂的光谱吸收带之外的光谱功率分布的不同的第二施照体照射时看起来亮。

8、权利要求5的成像系统，其中以计算机的形式提供光谱复用器，用于接收代表多个源图像的图像数据文件和用于编码所述图像数据文件为一个合成图像数据文件。

9、权利要求5的成像系统，其中光谱复用器可以以依赖于图像的方式操作，通过改变源图像对不同的单色分离的分配来执行一个动态范围确定，以便将源图像的全范围只限制成源图像需要的程度。

10、权利要求5的成像系统，其中动态范围确定包括限制源图像的全范围。

11、权利要求5的成像系统，其中光谱复用器可操作以执行对源图像添加图像掩蔽信号。

12、权利要求5的成像系统，其中中性施照体的GCR中的灰成分替代部分被执行以编码意图在多频带施照体照射下恢复的第一和第二源图像之一；并且其中光谱解复用器可操作以使再现的合成图像处于以下施照体中的至少一个：(a)被选择用以展现第一和第二源图像中被选择的一个的第一施照体，和(b)被选择用以展现第一和第二源图像中剩余的一个的第二施照体。

13、权利要求5的成像系统，其中第一施照体是窄带施照体，而第二光源是多频带施照体和宽带施照体中的至少一种。

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