用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置及方法制造方法及图纸

一种用于精确捕捉测量物体表面的彩色数字图像的方法，包括：a.在共同平面内设置提供相对表面的法线方向的至少三个照明方向的多个光源；b.设置定位在相对法线方向的位于共同平面内的至少一个观测方向上的提供光谱信息的光谱仪；c.设置提供彩色图像数据的数码彩色相机；d.在至少一个观测方向光路上设置将共有光路分开的分束器，其将共有光路的一部分引导至光谱仪上并将另一部分引导出共同平面到达相机上，分束器设置成使其围绕共有光路旋转并旋转出系统平面大致45°，使得用于相机的测量光被引出系统平面以使测量光的正交于系统平面的s和p偏振分量均衡；e.设置控制光源、光谱仪和相机以用不同曝光时间获得多组图像数据的电子控制器。

【技术实现步骤摘要】
用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置及方法本申请是申请号为201310546189.X、申请日为2013年11月06日、专利技术名称为“用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置，包括壳体，其中所述壳体容纳有测量阵列和电子控制器，并且包括通过其照明测量物体表面上的测量场以及拾取被测量场反射的测量光的测量开口，其中测量阵列包括多个照明器具和多个拾取器具，所述照明器具用于沿相对于装置法线的至少三个照明方向将照明光应用于测量场，所述拾取器具用于沿相对于装置法线的至少一个观测方向捕捉测量光，其中至少一个光谱拾取器具实施为以局部积分的方式光谱式估计被测量场反射的测量光，以及至少一个图像拾取器具实施为以局部分辨的方式估计测量光。
技术介绍
在限定的照明和可视条件下环境中的某一真实的材料或物体的视觉印象在相关
中称为“外观”。由于这个通用的用法，在以下仅使用这个专业术语。外观被认为是一个复杂的不同因素相互作用的结果：—定义场景、物体和照明与观察条件的几何因素；—描述光和所看到的物体的材料之间的相互作用的光学性能；—影响人类可视系统的知觉(反应)的生理因素。测量“外观”主要涉及第二点，也就是决定测量物体的光学性能和它们对于所反射和传递的光的分布的影响。外观测量数据用于计算与视觉印象相关的外观性能，例如色彩。这与工业应用相关，例如产品规格和质量控制。与可复制光和测量物体的材料之间的相互作用的实体模型相结合，外观测量数据也形成了用于模拟和预测外观的基础。这使用在颜色匹配和渲染中。题为“AFrameworkfortheMeasurementofVisualAppearance”的国际照明学会(CIE)的第175号报告(2006年)提供了这些主题的综述。该报告将光学性能和相关的外观性能归类为四个主要类别：颜色、光泽度、纹理和透光性。在书籍“TheMeasurementofAppearance”(JohnWiley&Sons公司，1987年第二版，作者R.S.Hunter和R.W.Harold)中描述了确定的测量方法和用于捕捉具体的外观特性的标准。例如根据CIE2006，整体外观捕捉(TAC)在测量一组完整的与外观相关的参数时得到。光学特性和相关的外观特性能被分为光谱依赖的、局部依赖的和角度依赖的。光谱依赖特性涉及颜色知觉。纹理是所观察物体的表面中的局部变化，其中两个分量是有差别的：可视纹理表征表面的不一致性或颜色的不均匀性；表面纹理表征在人类眼睛能分辨的尺度上表面的三维外形。透光性也包括局部依赖。它描述了在介质中通过散射和多重反射的光的横向漫射。颜色和光泽度主要由角度依赖的反射和传播特性决定，并代表了局部积分特性。在接近镜面反射的角度范围中，光泽度是占主导的。通过(对人眼)不可见的表面纹理(例如表面粗糙度)来影响角度依赖的光分布。颜色是重要的性能，其离开镜面方向到“漫”反射的范围。通过观察距离来影响角度依赖的和位置依赖的特性。如果结构的横向尺寸(规模)和反差大于人类眼睛的分辨能力，则表面纹理是可见的。随着观察距离的增加，纹理逐渐地消失，并集中到相应的角度依赖的反射和传播变量中。对具有多个不同的外观特性的材料进行外观的可视表征是困难的，其通常仅可以通过在视觉上比较具有非常相似的光学特性的样本对来进行。外观特性彼此相连且彼此依赖。在合适的外观描述模型中不得不考虑这些交互的依赖性。对于许多工业应用来说，颜色是首要关注的最重要的外观特性。颜色印象依赖于局部的和角度依赖的特性。通过接近的颜色和照明条件来影响可视的颜色知觉。所观察物体的表面上的可视纹理降低了用于识别颜色差的敏感性。高水平的亮度和亮度中的重要的角度依赖型变量会影响所感知到的亮度，并会损害颜色差的识别。所感知到的光泽度是多维的角度依赖型参数，且受到纹理表面上的可视光泽度的局部分布的影响。具有复杂外观特性的材料的改进表征需要新类型的组合式外观测量装置，其能使所有的外观特性能够被系统地、可再现地评估。外观测量应用的一个特别重要的方面是表征特殊的效果颜料，例如用于汽车涂料的效果颜料。这种效果颜料的主要性能之一为其在远场内的视角闪色特性，其需要在不同的照明和观察角度下的多个测量几何体以便捕捉它。各种各样的工业标准提出了合适的测量几何体的集合。ASTME2194-03定义了一组至少三个用于金属效果颜料的测量几何体。ASTME2539定义了用于表征干扰颜料的额外的测量几何体：总共8个在效果颜料中用两个45°和15°的照明角度以捕捉特性干扰相关的颜色变化的参考测量几何体。也已经知道，效果颜料可在所观察的物体表面上产生可视的纹理结构。可视纹理在镜面照明下(例如直射太阳光)和在漫射照明下(例如阴天)是不同的。镜面照明产生了由在涂层的最上层上的颜料片的镜面表面上的直接反射所引起的非常明亮的可视点光源的模式。这些点光源常常称为亮点、闪光或微光。通过更深入的对比，漫射照明产生了亮度的局部变化，其常常称为颗粒度、漫射颗粒度、图像颗粒或粒度。C.S.McCamy撰写的于1996年出版的《颜色研究和应用》中的“ObservationandMeasurementoftheAppearanceofMetallicMaterials.PartI:MacroAppearance”第21卷第292-304页以及C.S.McCamy撰写的于1998年出版的《颜色研究和应用》中的“ObservationandMeasurementoftheAppearanceofMetallicMaterials.PartII:MacroAppearance”第23卷第362-373页描述了基于图像测量以表征带有效果颜料的材料的可视纹理特性的方法。由E.Kirchner等人撰写的于2007年出版在《颜色研究和应用》中的“ObservationofVisalTextureofMetallicandPearlescentMaterials”第32卷第256-266页提供了这些主题的更新的概述。存在有多种手持式测量装置以用于测量单独的、特定的外观性能，例如颜色和光泽度，见不同的相关公司的这类装置的文献，例如X-Rite公司、Datacolor公司、BYKGardner公司以及柯尼卡-美能达公司。例子包括这样的颜色测量装置，其具有来自积分器球体的漫射照明的圆形的45°/0°测量几何体或d/8测量几何体，或者以一到三个照明角度用于镜面光泽度的手持式测量装置(由BYKGardner生产的装置TRI-gloss)。Rhopoint公司制造了RhopointIQ装置，除了在一个通道中用于镜面光泽度的三角测量几何体，其还包括用于表征与测角光度密度分布相关的其它光泽度特性的额外的检测器区域。这一测量设计不适用于捕捉颜色和纹理。实施为可对颜色和镜面光泽两者都测量的测量装置已经是熟知的。例子包括由BYKGardner公司生产的装置Spectro-Guide和由Datacolor公司生产的装置45G。这些装置均使用两个不同的测量系统，一方面用于颜色(45°/0°测量几何或漫射测量几何中的一个)，另一方面用于镜面光泽度(无颜色信息的60°测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于精确捕捉测量物体的表面的彩色数字图像的方法，包括：a.在共同平面内设置多个光源并且多个光源取向为提供相对于所述表面的法线方向的至少三个照明方向；b.设置光谱仪，所述光谱仪定位在相对于所述表面的法线方向的至少一个观测方向上，所述观测方向也位于所述共同平面内，所述光谱仪构造为提供光谱信息；c.设置数码彩色相机，所述数码彩色相机构造为提供彩色图像数据；d.在至少一个观测方向光路上设置分束器，其中，所述分束器将共有光路分开，并且将所述共有光路的一部分引导至所述光谱仪上，并将另一部分引导出所述共同平面并到达所述数码彩色相机上，并且其中，所述分束器设置成使其围绕所述共有光路旋转并旋转出系统平面大致45°，使得用于所述彩色相机的测量光被引出所述系统平面以使所述测量光的正交于所述系统平面的s偏振分量和p偏振分量均衡；以及e.设置电子控制器，所述电子控制器构造为控制光源、光谱仪和数码彩色相机以使用不同的曝光时间获得多组图像数据。

【技术特征摘要】
2012.11.06 EP 12191413.91.一种用于精确捕捉测量物体的表面的彩色数字图像的方法，包括：a.在共同平面内设置多个光源并且多个光源取向为提供相对于所述表面的法线方向的至少三个照明方向；b.设置光谱仪，所述光谱仪定位在相对于所述表面的法线方向的至少一个观测方向上，所述观测方向也位于所述共同平面内，所述光谱仪构造为提供光谱信息；c.设置数码彩色相机，所述数码彩色相机构造为提供彩色图像数据；d.在至少一个观测方向光路上设置分束器，其中，所述分束器将共有光路分开，并且将所述共有光路的一部分引导至所述光谱仪上，并将另一部分引导出所述共同平面并到达所述数码彩色相机上，并且其中，所述分束器设置成使其围绕所述共有光路旋转并旋转出系统平面大致45°，使得用于所述彩色相机的测量光被引出所述系统平面以使所述测量光的正交于所述系统平面的s偏振分量和p偏振分量均衡；以及e.设置电子控制器，所述电子控制器构造为控制光源、光谱仪和数码彩色相机以使用不同的曝光时间获得多组图像数据。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制器还构造为通过由所述光谱仪产生的光谱测量值来就颜色而言修正由所述数码彩色相机产生的所述彩色图像数据，所述光谱仪展现为与所述数码彩色相机相同的观测方向。3.根据权利要求1所述的方法，还包括设置漫射光源的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个准直光源都包括至少一个初级光源和通过孔径和/或视场光阑形成的次级光源，其中，所述至少一个初级光源经由准直仪和均化仪来照明所述次级光源。5.根据权利要求1所述的方法，还包括设置第二光谱仪的步骤，所述第二光谱仪从与所述数码彩色相机的观测方向不同的观测方向接收由测量场反射的测量光。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二光谱仪的观测方向相对于所述表面的法线方向倾斜45°。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子控制器还构造为将由所述数码彩色相机生成的彩色图像数据转换为标准化的彩色图像数据，所述标准化的彩色图像数据展现为在相对于绝对白色的尺度上和在CIEXYZ或sRGB颜色平面中具有限定的分辨率。8.一种使用测量装置精确捕捉测量物体的表面的彩色数字图像的方法，所述测量装置具有相对于所述表面的法线方向并位于共同平面内的至少三个照明方向，取向为位于相对于所述表面的法线方向的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮特·埃比茨，贝亚特·弗里克，马克·韦格穆勒，约尔格·汉克迈耶，吉多·尼德雷尔，
申请(专利权)人：爱色丽瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH