一种高光谱颜色测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高光谱颜色测量系统及测量方法,系统包括待测样本反射光获取装置、高光谱探测装置和样本平移装置，高光谱探测装置包括成像组件、分光组件和电路组件；方法包括步骤S1：根据获取的待测样本光，得到待测样本的平面像，通过入射狭缝将平面像进行剪切，得到狭缝尺寸的一维空间图像信息，再进行分光成像，将一维空间图像信息中的光谱信息展开，将得到的由单色像组成的二维图谱信息进行汇聚并数字化；步骤S2：将待测样本进行平移，依次获取一维空间位置信息；步骤S3：通过图像信息拼接，将一维空间位置信息展宽为二维空间图像信息，获取平面图像信息；步骤S4：将平面图像信息中每一点的光谱响应值，计算为光谱反射率数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种高光谱颜色测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及颜色测量
，尤其是涉及一种高光谱颜色测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]传统的颜色测量仪器可分为光电积分颜色测量仪器和分光颜色测量仪器，其中分光颜色测量仪器具有较好的测量稳定性和较高的测量精度。但是不论是光电积分测色仪还是分光测色仪在测量过程中都有一定的局限性，它们的测量对象必须具有一定的面积且颜色均匀，仪器对该面积内的颜色取平均值，即测量结果是该面积内颜色总合的平均值。例如分光测色仪的空间分辨率低，实际应用中只能对纯色区域测量，无法应对具有复杂颜色图案的场景，例如岩彩涂料、布样和产品外包装图案等，很难对图案中的某一部分的颜色进行测量，且会缺失物体表面的图像信息。
[0003]彩色相机有很高的空间分辨率，但是光谱分辨率低，不适用于精确的颜色测量和颜色传递。
[0004]高光谱成像技术相较于传统的测色仪具有“图谱合一”的特点，不仅能在获取空间图像信息的同时还能获取每个空间点相应的光谱信息，进而可以获得精确的颜色数值。在保证了高空间分辨率的同时，可以精确的测量和传递颜色数值，如果将其应用在颜色测量领域，能够满足图像测色的需求。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，实现将高光谱成像技术与光谱分析技术融合的目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种高光谱颜色测量系统，包括待测样本反射光获取装置和探测装置，探测装置采用高光谱探测装置，包括成像组件、分光组件和电路组件，并为高光谱探测装置配合设置样本平移装置，成像组件根据获取的待测样本反射光，得到待测样本的平面像，分光组件通过入射狭缝将平面像进行剪切，得到狭缝尺寸的一维空间图像信息，再进行分光成像，将一维空间图像信息中的光谱信息展开，将得到的由单色像组成的二维图谱信息，汇聚到电路组件上，电路组件将二维图谱信息数字化，以便数据的存储和处理，样本平移装置将待测样本相对高光谱探测装置进行平移，将一维空间位置信息展宽为二维空间图像信息。
[0007]进一步地，所述电路组件采用面阵CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)，面阵CCD的感光面与分光组件的成像面重合，同时，狭缝的单色像与面阵CCD的每一行像素完全平行。
[0008]进一步地，分光组件与面阵CCD之间设置连接装置，包括旋转环、水平移动环和前后移动管，旋转环一侧设置与面阵CCD的C扣相配合的螺纹，另一侧设置的环形接口套设在水平移动环内，通过旋转，调节面阵CCD相对分光组件的角度，使面阵CCD的每行像素与分光组件的狭缝平行，水平移动环另一侧设有两个突出部，与前后移动管的凹槽配合设置，通过
水平移动，使水平移动环相对前后移动管做水平移动，调节面阵CCD在光谱维方向相对分光组件的水平位置，使面阵CCD接收的光谱信息与分光组件的光谱范围相对应，前后移动管套设在分光组件上，由于前后移动管上、下面为方形，左右面为弧形，因此无法旋转和平移，只能前后移动，通过前后移动，调节面阵CCD与分光组件的距离，使面阵CCD的感光面处于分光组件的成像面上。
[0009]进一步地，旋转环设有弧形槽，水平移动环设有一组调节通孔，前后移动管设有椭圆形通孔和固定螺孔，通过螺丝穿过配合设置的弧形槽、调节通孔与椭圆形通孔与另一侧的螺母连接，固定旋转环、水平移动环和前后移动管的相对位置，前后移动管的固定螺孔，通过螺丝固定在分光组件上。
[0010]进一步地，所述样本平移装置包括电机、传动带、丝杆、位移台和光电开关，电机通过传动带驱动丝杆轴向运动，丝杆带动位移台，将待测样本相对待测样本反射光获取装置的采样口进行平移，光电开关用于检测位移台的位置，限制移位台的行程。在采样口所在平面配合设置面板，样本通过夹具夹持在面板上，面板与位移台固定连接，保证样本平面在镜头物平面上，在采样时不移动、不晃动，样本跟随面板一起移动。
[0011]进一步地，所述待测样本反射光获取装置包括：积分球和照明光源，积分球侧壁设有光源入射孔，光源入射孔两侧设置挡板，避免照明光源的光直接投射到样本表面或者被分光探测装置直接接收，积分球底部设有长方形采样口，以适应高光谱相机数据采集的特点(因为分光组件的狭缝对应电路组件的一行像素，再通过样本平移装置依次获取并拼接，得到的是一个类似矩形的图像，最大限度的提高分光组件、电路组件的利用率)，同时保证积分球的匀光效果，积分球顶部一侧设置探测口，用于探测装置获取待测样本光。
[0012]积分球顶部另一侧设置正方形光阱，光阱外部设置由步进电机控制的可开合弧面盖板，可开合弧面盖表面喷涂了与积分球内壁材质相同的硫酸钡，可开合弧面盖闭合时，能够补全积分球光阱的缺口，通过可开合弧面盖的闭合与张开实现被测样品包含镜面光和不包含镜面光两种测量条件的切换。
[0013]进一步地，所述待测样本反射光获取装置的采样口处设置喷涂硫酸钡的可移动白板，用于白校准，测量采样时，白板移到一边不影响仪器的正常工作；仪器工作一段时间后，白板移至采样口进行白校准，保证仪器测量的长期稳定性；高光谱相机分光组件对狭缝成平行排列的单色像，因此，在汞氩灯照明下，高光谱相机采集白色平面物体的原始图像为一系列相互平行的亮线，可通过这些亮线与每行像素的平行度和所占像素数来评价高光谱相机的面阵CCD部分是否装调成功，所述白板移至采样口，高光谱探测装置对白板采样，通过狭缝在电路组件上的单色像，确定电路组件是否与狭缝平行，若平行，则狭缝的单色像接收同一行像素；根据电路组件的感光面在分光组件成像面上的清晰度，判断电路组件是否处于成像面上。
[0014]照明光源，采用中心波长为400nm和700nm的窄波段LED灯和色温5000K的暖白LED灯的组合，保证照明光源的强度且光谱在400
‑
700nm范围内分布充足。
[0015]一种高光谱颜色测量方法，包括如下步骤：
[0016]步骤S1：根据获取的待测样本光，得到待测样本的平面像，通过入射狭缝将平面像进行剪切，得到狭缝尺寸的一维空间图像信息，再进行分光成像，将一维空间图像信息中的光谱信息展开，将得到的由单色像组成的二维图谱信息进行汇聚并数字化；
[0017]各个视场的主光线尽可能的垂直入射到狭缝上，减小分光组件不同视场的入射角度。
[0018]确定电路组件的感光芯片尺寸、像敏单元尺寸；通过分光组件的缩小比、狭缝长度、线色散、工作光谱范围，确定空间维的最大长度、光谱的最大长度，根据空间维的最大长度和光谱维的最大长度，确定感光芯片的尺寸；由于谱线弯曲和色畸变的存在，像敏单元的尺寸在谱线弯曲和色畸变的大小两倍以上。
[0019]步骤S2：将待测样本进行平移，依次获取一维空间位置信息；
[0020]步骤S3：通过图像信息拼接，将一维空间位置信息展宽为二维空间图像信息，获取平面图像信息；
[0021]步骤S4：将平面图像信息中每一点的光谱响应值，计算为光谱反射率数据。
[0022]进一步地，所述步骤S1中，电路组件接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高光谱颜色测量系统，包括待测样本反射光获取装置和探测装置，其特征在于：所述探测装置采用高光谱探测装置，包括成像组件(1)、分光组件(2)和电路组件，并为高光谱探测装置配合设置样本平移装置，成像组件(1)根据获取的待测样本反射光，得到待测样本的平面像，分光组件(2)通过入射狭缝将平面像进行剪切，得到狭缝尺寸的一维空间图像信息，再进行分光成像，将一维空间图像信息中的光谱信息展开，将得到的由单色像组成的二维图谱信息，汇聚到电路组件上，电路组件将二维图谱信息数字化，样本平移装置将待测样本相对高光谱探测装置进行平移，将一维空间位置信息展宽为二维空间图像信息。2.根据权利要求1所述的一种高光谱颜色测量系统，其特征在于：所述电路组件采用面阵CCD(4)，面阵CCD(4)的感光面与分光组件(2)的成像面重合，同时，狭缝的单色像与面阵CCD(4)的每一行像素完全平行。3.根据权利要求2所述的一种高光谱颜色测量系统，其特征在于：分光组件(2)与面阵CCD(4)之间设置连接装置(3)，包括旋转环(7)、水平移动环(6)和前后移动管(9)，旋转环(7)一侧设置与面阵CCD(4)的C扣相配合的螺纹，另一侧设置的环形接口套设在水平移动环(6)内，通过旋转，调节面阵CCD(4)相对分光组件(2)的角度，使面阵CCD(4)的每行像素与分光组件(2)的狭缝平行，水平移动环(6)另一侧设有突出部(13)，与前后移动管(9)的凹槽(12)配合设置，通过水平移动，调节面阵CCD(4)在光谱维方向相对分光组件(2)的水平位置，使面阵CCD(4)接收的光谱信息与分光组件(2)的光谱范围相对应，前后移动管(9)套设在分光组件(2)上，通过前后移动，调节面阵CCD(4)与分光组件(2)的距离，使面阵CCD(4)的感光面处于分光组件(2)的成像面上。4.根据权利要求3所述的一种高光谱颜色测量系统，其特征在于：旋转环(7)设有弧形槽(11)，水平移动环(6)设有一组调节通孔(10)，前后移动管(9)设有椭圆形通孔(14)和固定螺孔(8)，通过螺丝穿过配合设置的弧形槽(11)、调节通孔(10)与椭圆形通孔(14)与另一侧的螺母连接，固定旋转环(7)、水平移动环(6)和前后移动管(9)的相对位置，前后移动管(9)的固定螺孔(8)，通过螺丝固定在分光组件(2)上。5.根据权利要求1所述的一种高光谱颜色测量系统，其特征在于：所述样本平移装置包括电机(19)、传动带(15)、丝杆(16)、位移台(17)和光电开关(18)，电机(19)通过传动带(15)驱动丝杆(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁琨，王坚，
申请(专利权)人：彩谱科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：