混色层状材料任一点中单色材料的厚度或质量的测量方法技术

本发明专利技术公开了混色层状材料任一点中单色材料的厚度或质量的测量方法，包括步骤一：用均匀三种单色光源照射单色材料，由透射彩色图像获取混色前各单色材料的散光度与透光强度的关系；步骤二：求出三种单色光下，单色材料实际厚度与散光度的线性拟合方程，以总散光度恒定理论，构建二元一次或三元一次混色方程组以及步骤三：将测得混色材料的散光度带入混色方程组，求解任意点上各单色材料的累积厚度及质量比，或计算各单色材料的相对厚度或质量比，不做复杂的内部结构分析或破坏性试验，运用本发明专利技术算法就可获得更精确的混色中各单色材料的相对面密度或厚度。的相对面密度或厚度。的相对面密度或厚度。

【技术实现步骤摘要】
混色层状材料任一点中单色材料的厚度或质量的测量方法


[0001]本专利技术涉及混色材料中各单色材料相对厚度及质量占比的方法的
，特别是计算层状强散射或非强散射性混色层状材料中任一点中单色材料厚度和质量的测量方法的


技术介绍

[0002]混色材料中各单色材料的厚度或质量分布是表征混色材料的结构和质量(或厚度)分布均匀性的重要特征，也是研究混合材料中任一点各单色材料厚度或质量占比的重要依据。
[0003]基于单向吸收作用的朗伯定律被广泛应用于透光材料的厚度，是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础，也是紫外分光光度以介质吸光程度计算透明介质厚度的理论条件。但是，该理论在应用于强散射性材料及较厚材料中时，会产生较大偏差。因此，笔者及团队推导出由透光信号计算白色层状纤维集合体面密度的算法(专利号：CN105403482A)，克服了朗伯理论的测量偏差问题，使须丛线密度曲线(专利号：CN106769652)和纤维长度分布的计算成为可能。
[0004]在可见光和不可见光范围内，同一介质对不同波长的光线的吸收能力不同，同时，不同介质对同一单色光的吸收能力也不同。目前，国内外的研究学者正致力于采用彩色透光图像研究材料内部的结构及其特征：1)材料的质量：采用冷光原照射的彩色透光图像，Lab空间中的L值和RGB中的G值，采用sobel算子和形态学方法提取三种特征，以回归法构建三元新鲜度模型，对禽蛋进行实时新鲜度检测与分级；采用烟叶的反射和透射图像的色度，识别烟叶的内在质量表征。2)克服漏血检测不能辨色：基于漏血造成透析液中光线透过率的变化，将检测的RGB信号转换为HSL信号，以亮度作为漏血的判断依据，以饱和度和色度信号作为防止误判的参考；3)植物病变：利用遥感技术获取玉米病害病斑透光图像，根据不同病斑的图像像素数值和RGB值之间的差异，自动分类识别玉米叶斑病害。但是，上述研究都没有能解决混色材料中各颜色材料的相对厚度及质量占比的分析计算难题。
[0005]为了得到平面状混色材料中任一点各色材料的相对厚度及占比，在2018年，笔者团队及笔者提出了混色材料任一点上各色材料累计厚度及质量占比测试方法(专利号：CN107796315A)。该专利采用RGB图像，将朗伯定律应用于红、绿、蓝(R、G、B)三维色空间，基于材料的彩色透光图像建立计算方法，并设计系列实验证明该算法在常见高分子材料上的适用性，有效解决了低散射混色材料中各单色材料的厚度及质量占比的分析计算难题。但是，朗伯定律在强散射性材料及厚度厚的纤维材料上应用时仍有较大偏差。并且，在测量强散射性材料时，上述专利采用了由笔者推导出的透光信号计算白色层状纤维集合体面密度的算法中的光学参数H进行分色，即H
w
＝bSX，式中，b、S和X均是与材料光性能相关的参数。但因专利中混色材料和单色材料的光学参数H
w
加和理论不完备，且混色和单色材料均采用设定的同一无穷厚反射率参数。因此，该方法只可初步计算部分混色材料中各单色材料的相对厚度或质量占比。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何获得平面层状混色材料中任意一点上各单色材料的累积相对厚度及质量占比的准确计算方法，尤其是对于含强散射组分的混色材料和厚度较厚的材料。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了混色层状材料任一点中单色材料的厚度或质量的测量方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、获得混色前各单色材料的散光度与透光强度之间的关系：
[0009]①
测试第i种材料(i＝1,2,3)分别在红、绿和蓝三种单色光照射下的透光强度R、G和B；
[0010]②
计算第i种材料分别在红、绿和蓝三种单色光照射下的散光度PiR、PiG和PiB；
[0011][0012][0013][0014]式中，r
∞,R
、r
∞,G
和r
∞,B
分别是在红、绿和蓝三种单色光照射下的第i种材料堆砌到无穷厚时的反射率，单位为％；R0，G0和B0分别为红、绿和蓝各单色光的总光强；
[0015]步骤二、构建混色材料中各单色材料的真实厚度与混色材料的总散光度之间的关系的混色方程组：
[0016]①
寻找第i种材料的实际厚度x与散光度的线性关系范围，并用线性拟合方法，求出第i种材料的实际厚度x与散光度的线性方程，以P
i,m
＝S
i,m
X
i
+D
i,m
表示第i种材料在第m种单色光(m＝R,G,B)照射下的散光度：
[0017]P
1，R
＝D
1，R
+S
1，R
x1，P
2，R
＝D
2，R
+S
2R
x2ꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0018]P
1，G
＝D
1，G
+S
1，G
x1，P
2，G
＝D
2，G
+S
2G
x2ꢀꢀꢀꢀ
(5)；
[0019]P
1，B
＝D
1，B
+S
1，B
x1，P
2，B
＝D
2，B
+S
2，B
x2ꢀꢀꢀꢀ
(6)；
[0020]式中，x
i
为第i种材料的实际厚度，单位为cm；S
i，m
和D
i，m
为线性拟合方程的常数，其中，S
i，m
与材料本身的散光性能有关和D
i，m
与噪声有关。
[0021]②
以P
mix，m
表示混合材料在第m种单色光照射下的散光度，用下述方法构建混合材料的散光度与其中各单色材料x
i
厚度的关系方程：
[0022]A)在二种材料混合时：
[0023]P
mix，m
＝P
1，m
+P
2，m
ꢀꢀꢀꢀ
(7)；
[0024]其中，将方程(4)、(5)和(6)带入方程(7)，可获得三个方程，再在联立方程后，可构建出二元一次混色方程组；
[0025]B)在三种材料混合时：
[0026]P
mix，m
＝P
1，m
+P
2，m
+P
3，m
ꢀꢀꢀꢀ
(8)；
[0027]将方程(4)、(5)和(6)带入方程(8)，可获得三个方程，再在联立方程后，可构建出三元一次混色方程组；
[0028]步骤三、求解混色材料中各单色材料的厚度与质量或相对厚度与相对质量：
[0029]根据公式(1)、(2)和(3)，由混色材料的透光强度R、G和B，计算各单色光下的材料的总散光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.混色层状材料任一点中单色材料的厚度或质量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获得混色前各单色材料的散光度与透光强度之间的关系：
①
测试第i种材料分别在红、绿和蓝三种单色光照射下的透光强度R、G和B；
②
计算第i种材料分别在红、绿和蓝三种单色光照射下的散光度P
iR
、P
iG
和P
iB
；；；式中，r
∞，R
、r
∞，G
和r
∞，B
分别是在红、绿和蓝三种单色光照射下的第i种材料堆砌到无穷厚时的反射率，单位为％；R0，G0和B0分别为红、绿和蓝各单色光的总光强；步骤二、构建混色材料中各单色材料的真实厚度与混色材料的总散光度之间的关系的混色方程组：
①
寻找第i种材料的实际厚度x与散光度的线性关系范围，并用线性拟合方法，求出第i种材料的实际厚度x与散光度的线性方程，以P
i，m
＝S
i，m
X
i
+D
i，m
表示第i种材料在第m种单色光照射下的散光度：P
1，R
＝D
1，R
+S
1，R
x1，P
2，R
＝D
2，R
+S
2，R
x2ꢀꢀꢀꢀ
(4)；P
1，G
＝D
1，G
+S
1，G
x1，P
2，G
＝D
2，G
+S
2，G
x2ꢀꢀꢀꢀ
(5)；P
1，B
＝D
1，B
+S
1，B
x1，P
2，B
＝D
2，B
+S
2，B
x2ꢀꢀꢀ
(6)；式中，x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴美琴，卢作祥，严小飞，祝成炎，田伟，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：