RU2638910C1 - Method of object express control - Google Patents

Method of object express control Download PDF

Info

Publication number
RU2638910C1
RU2638910C1 RU2016149085A RU2016149085A RU2638910C1 RU 2638910 C1 RU2638910 C1 RU 2638910C1 RU 2016149085 A RU2016149085 A RU 2016149085A RU 2016149085 A RU2016149085 A RU 2016149085A RU 2638910 C1 RU2638910 C1 RU 2638910C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spectral
signals
polarized
visible
electrical signals
Prior art date
Application number
RU2016149085A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ростислав Алексеевич Ковражкин
Алексей Никифорович Дроханов
Андрей Евгеньевич Краснов
Сергей Анатольевич Михайленко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук
Priority to RU2016149085A priority Critical patent/RU2638910C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638910C1 publication Critical patent/RU2638910C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: identified object and calibration template are lighten up by spectral narrow-band radiation flows non-overlapping spectral channels, fitted electrical signals and signals of identified object are formed, calibration of received signals is implemented, electrical signals are converted into spatiospectral graphic signals, and spectral and spatiospectral images of the identified object are formed. While measurement is performed in the reflected or transmitted, polarized and non-polarized light in the ultraviolet, visible and infrared ranges, multiple spectral-texture matrices of video signals are generated from the template in the spectral wavelengths of ultraviolet, visible and infrared spectrum in non-polarized and polarized reflected light for solid environments or transmitted light for liquid environments. Then, the obtained matrices are statistically processed separately from the spectral and textural features, and the results are compared with the results obtained in the measurement of the standard.
EFFECT: increase of reliability and simplification of the control method.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для экспресс-контроля и идентификации различных объектов, как органических, так и неорганических, по их спектральным и структурным признакам с использованием средств оптики и автоматизации.The invention relates to technical physics and can be used for express control and identification of various objects, both organic and inorganic, by their spectral and structural features using optical and automation means.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В настоящее время для определения качества различных объектов (твердых и жидких образцов разных материалов, металлов и сплавов, биологических объектов, лекарств, косметики, продуктов питания и т.д.) широко применяются спектральные методы.At present, spectral methods are widely used to determine the quality of various objects (solid and liquid samples of different materials, metals and alloys, biological objects, drugs, cosmetics, food, etc.).

Классические методы спектрального анализа образцов являются дорогостоящими и неоперативными, а подготовка проб и сам спектральный анализ трудоемки и занимают много времени. Кроме того, для выполнения анализов необходимы лаборатории, оснащенные сложными и дорогими приборами, а также квалифицированные специалисты.Classical methods for spectral analysis of samples are expensive and non-operational, and sample preparation and spectral analysis itself are laborious and time consuming. In addition, laboratories equipped with complex and expensive instruments, as well as qualified specialists, are required to perform analyzes.

В тоже время, в связи с наличием на рынке большого количества фальсификата, существует потребность в недорогих способах и устройствах, пригодных для широкого применения и использования обычными неквалифицированными пользователями для контроля приобретаемых и получаемых товаров.At the same time, due to the presence of a large number of counterfeit products on the market, there is a need for inexpensive methods and devices suitable for widespread use and use by ordinary unskilled users to control goods purchased and received.

Известен способ идентификации объекта, основанный на использовании структуры поверхности объекта, согласно которому анализируют данные, полученные о рельефе участка поверхности, которые записывают и используют для сравнения с данными того же участка поверхности в процессе контроля (заявка Великобритании №2097979, кл. G09К 9/00, опубл. 1982).A known method of identifying an object based on the use of the surface structure of the object, according to which analyze the data obtained on the relief of the surface area, which are recorded and used for comparison with the data of the same surface area in the control process (application UK No. 2097979, CL G09K 9/00 publ. 1982).

Недостатком этого способа является необходимость визуального восприятия рельефа, субъективность анализа и его неоперативность.The disadvantage of this method is the need for visual perception of the relief, the subjectivity of the analysis and its inoperability.

Известен способ идентификации объекта, согласно которому выбранный участок поверхности объекта освещают равномерно распределенным в пространстве опорным потоком электромагнитного излучения, путем фотодетектирования преобразуют изображение выбранного участка поверхности объекта в электрические сигналы с преобразованием их в набор цифровых параметров, которые используют для сравнения с аналогичными наборами, характеризующими эталонный образ объекта и пространственно однородного калибровочного шаблона, помещаемых на место идентифицируемого объекта (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2117989, кл. G09К 9/58, опубл. 1998).There is a method of identifying an object, according to which a selected surface area of the object is illuminated with a reference electromagnetic radiation stream uniformly distributed in space, photo-detection is used to transform the image of the selected surface area of the object into electrical signals, converting them into a set of digital parameters that are used to compare with similar sets characterizing a reference image of an object and a spatially uniform calibration template placed in place of an ident fitsiruemogo object (see., e.g., specification of a patent RF №2117989, Cl. G09K 9/58, publ. 1998).

Однако этот способ обладает тем недостатком, что формируемые изображения зависят как от параметров освещения, так и от ориентации, а также масштаба объекта. Для сравнения характеристик полученных изображений с характеристиками эталонных изображений необходимо вручную корректировать указанные параметры, что в значительной мере снижает оперативность и достоверность идентификации.However, this method has the disadvantage that the images formed depend on both the lighting parameters and the orientation, as well as the scale of the object. To compare the characteristics of the obtained images with the characteristics of the reference images, it is necessary to manually adjust these parameters, which significantly reduces the efficiency and reliability of identification.

Известно устройство «Фото-электрический аппарат сортировки». (РЕФЕРАТ GB929104. Патент GB929104 (А) - Improvements relating to the sorting of translucent objects. 13 апреля 1962).A device known as “Photo-electric sorting apparatus” is known. (ABSTRACT GB929104. Patent GB929104 (A) - Improvements relating to the sorting of translucent objects. April 13, 1962).

В этом устройстве для сортировки полупрозрачных объектов, таких как рисовые зерна, которые изменяют поляризацию поляризованного света, проходящего через них, содержит осветитель, освещающий зерна поляризованным светом, светочувствительное устройство, принимающее свет, проходящий через зерна, анализатор поляризации, сортировщик, которым управляет светочувствительное устройство, и средство для уменьшения или устранения изменений на выходе устройства из-за изменений размера объекта.In this device for sorting translucent objects, such as rice grains, which change the polarization of polarized light passing through them, it contains a illuminator illuminating the grains with polarized light, a photosensitive device receiving light passing through the grains, a polarization analyzer, and a sorter controlled by the photosensitive device , and means for reducing or eliminating changes in the output of the device due to changes in the size of the object.

В этом устройстве используется оптический затвор, образованный скрещенными поляризатором и анализатором. Оно имеет узкую область специализированного применения и не может быть использовано для экспресс-контроля качества объектов, в отличие от способа, предлагаемого в заявке, в котором исследуется поляризация светового потока, отраженного от идентифицируемого объекта, а также спектрально-текстурные опознавательные признаки этого объекта.This device uses an optical shutter formed by crossed polarizers and analyzers. It has a narrow area of specialized application and cannot be used for express quality control of objects, in contrast to the method proposed in the application, which examines the polarization of the light flux reflected from an identifiable object, as well as the spectral-texture identification features of this object.

Известно устройство обнаружения инородных тел в мясных продуктах, в котором используется оптический метод (Патент GB2446822 (А) - Quality control of meat products using optical imaging. РЕФЕРАТ GB2446822 (2008-08-27)).A device for detecting foreign bodies in meat products is known, which uses the optical method (Patent GB2446822 (A) - Quality control of meat products using optical imaging. ABSTRACT GB2446822 (2008-08-27)).

В устройстве использованы источники красного и зеленого света, выполненные на светодиодах, устройство формирования изображения, которое создает одновременно изображения от красного и зеленого источников, скрещенные поляризационные светофильтры, установленные перед источниками света и устройством формирования изображения, и процессор для обработки изображений, который идентифицирует темные участки в двух изображениях.The device uses red and green light sources made on LEDs, an image forming device that creates images from red and green sources at the same time, crossed polarizing filters installed in front of the light sources and the image forming device, and an image processing processor that identifies dark areas in two images.

Рассматриваемое устройство (и реализуемый способ) основано на использовании оптического затвора, образованного скрещенными поляризаторами и анализатором. Оно имеет узкую область специализированного применения и не может быть использовано для экспресс-контроля качества объектов, в отличие от способа, предлагаемого в заявке, в котором анализируется поляризация светового потока, отраженного от идентифицируемого объекта, а также его спектрально-текстурные опознавательные признаки.The device under consideration (and the implemented method) is based on the use of an optical shutter formed by crossed polarizers and an analyzer. It has a narrow area of specialized application and cannot be used for express quality control of objects, in contrast to the method proposed in the application, which analyzes the polarization of the light flux reflected from the identified object, as well as its spectral-textural identification features.

Известно устройство «LCD panel test apparatus)) (Патент US5734158 (A), РЕФЕРАТ US5734158).A device is known as "LCD panel test apparatus)) (Patent US5734158 (A), ABSTRACT US5734158).

Это устройство предназначено для автоматического обнаружения дефектов ЖК-панелей. В основном устройство включает в себя оптический затвор из скрещенных поляризаторов, между которыми помещается испытуемая ЖК-панель, контроллер для управления ЖК-панелью, камеру для наблюдения световых сигналов, прошедших через оптический затвор, аналого-цифровой преобразователь и процессор для обработки полученных изображений.This device is designed to automatically detect defects in LCD panels. Basically, the device includes an optical shutter of crossed polarizers, between which the tested LCD panel is placed, a controller for controlling the LCD panel, a camera for observing light signals transmitted through the optical shutter, an analog-to-digital converter, and a processor for processing the received images.

Рассматриваемое устройство основано на использовании оптического затвора, образованного скрещенными поляризатором и анализатором. Оно имеет узкую область специализированного применения и не может быть использовано для экспресс-контроля качества объектов, в отличие от способа, предлагаемого в заявке, в котором анализируется поляризация светового потока, отраженного от идентифицируемого объекта, а также его спектрально-текстурные опознавательные признаки.The device in question is based on the use of an optical shutter formed by crossed polarizers and analyzers. It has a narrow area of specialized application and cannot be used for express quality control of objects, in contrast to the method proposed in the application, which analyzes the polarization of the light flux reflected from the identified object, as well as its spectral-textural identification features.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ идентификации объекта, заключающийся в том, что калибровочный шаблон и выбранный участок поверхности идентифицируемого объекта освещают спектрально-узкополосными опорными потоками электромагнитного излучения неперекрывающихся спектральных каналов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, в отраженных потоках электромагнитного излучения формируют калибрующие электрические сигналы и электрические сигналы идентифицируемого объекта, осуществляют калибровку указанных сигналов путем изменения в каждом из спектральных каналов мощностей опорных потоков и чувствительностей фотодетектирования до тех пор, пока максимальные значения калибрующих сигналов не достигнут заданной опорной величины, преобразуют электрические сигналы в два конечных пространственно-спектральных образных сигнала, формируют спектральный и пространственно-спектральный образы идентифицируемого объекта как двумерные частотные диаграммы исходных и конечных пространственно-спектральных образных сигналов с преобразованием их в набор цифровых параметров, который используют для сравнения с запомненными ранее аналогичными наборами, характеризующими эталонный образ объекта и пространственно однородного калибровочного шаблона, помещаемых на место идентифицируемого объекта (патент RU №2178562 кл. G01N 33/02, опубл. 20.01.2002).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for identifying an object, which consists in the fact that the calibration template and the selected surface area of the identifiable object is illuminated with spectrally-narrow-band reference electromagnetic radiation fluxes of non-overlapping spectral channels of visible and near infrared ranges, in reflected electromagnetic radiation fluxes form calibrating electrical signals and electrical signals of identifiable volume They calibrate the indicated signals by changing the power of the reference flows and photodetection sensitivities in each of the spectral channels until the maximum values of the calibrating signals reach the specified reference value, convert the electrical signals into two final spatially spectral shaped signals, form the spectral and spatial -spectral images of the identified object as two-dimensional frequency diagrams of the initial and final spatial spectral spectra ase signals converting them into a set of digital parameters, which are used for comparison with the previously stored similar sets which characterize a reference object image and spatially uniform calibration pattern placed at the location identified object (patent RU №2178562 Cl. G01N 33/02, publ. 01/20/2002).

Однако недостатком этого способа является зависимость результата идентификации от масштаба идентифицируемой поверхности, невозможность идентификации поверхностей, содержащих активные атомные и молекулярные структуры, которые поляризуют свет, сложность обработки измеренных величин, а именно спектральных образных сигналов, а также представление результата обработки в виде трехмерной поверхности, что затрудняет простую и наглядную его интерпретацию.However, the disadvantage of this method is the dependence of the identification result on the scale of the surface being identified, the impossibility of identifying surfaces containing active atomic and molecular structures that polarize light, the complexity of processing the measured values, namely spectral shaped signals, and also representing the processing result in the form of a three-dimensional surface, which complicates its simple and clear interpretation.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков с повышением достоверности экспресс-контроля образцов с учетом масштаба и поляризующих свойств объектов.The objective of the invention is to remedy these disadvantages with increasing the reliability of express control of samples, taking into account the scale and polarizing properties of objects.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность повысить надежность и одновременно упростить способ экспресс-контроля различных образцов путем проведения сравнения по более широкой базе измерений с представлением результата сравнения с эталоном в виде, удобном для интерпретации обычным (неквалифицированным) пользователем.The technical result consists in the possibility of increasing the reliability and at the same time simplifying the method of express control of various samples by comparing over a wider measurement base with presenting the result of the comparison with the standard in a form convenient for interpretation by an ordinary (unskilled) user.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ контроля объектов заключается в том, что выбранный участок поверхности идентифицируемого объекта и калибровочный шаблон освещают спектрально-узкополосными потоками электромагнитного излучения неперекрывающихся спектральных каналов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, в отраженных потоках электромагнитного излучения формируют калибрующие электрические сигналы и электрические сигналы идентифицируемого объекта, осуществляют калибровку указанных сигналов путем изменения в каждом из спектральных каналов мощностей электромагнитных излучения или чувствительности фотодетектирования до тех пор, пока максимальные значения калибрующих сигналов не достигнут заданной опорной величины, преобразуют электрические сигналы в конечные пространственно-спектральные образные сигналы, формируют спектральный и пространственно-спектральный образы идентифицируемого объекта как двумерные диаграммы исходных и конечных пространственно-спектральных образных сигналов с преобразованием их в набор цифровых параметров, который используют для сравнения с запомненными ранее аналогичными наборами, характеризующими эталонный образ объекта и пространственно однородного калибровочного шаблона, помещаемых на место идентифицируемого объекта, при этом дополнительно последовательно выполняют наблюдения в разных спектральных диапазонах спектра в отраженном и проходящем, поляризованном и неполяризованном свете, излучаемом люминесцентными светодиодами в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, формируют многократные спектрально-текстурные матрицы видеосигналов от образца в различных спектральных диапазонах длин волн ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектра электромагнитного излучения в неполяризованном и поляризованном отраженном свете для твердых сред или в проходящем свете для жидких сред, затем выполняют статистическую обработку полученных матриц раздельно по спектральным и текстурным признакам, основанным на методах математической статистики, далее сравнивают результаты с результатами, полученными при измерениях эталона, или с данными из электронной базы данных, а результаты обработки представляют в наглядном графическом или аналитическом виде.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of monitoring objects consists in the fact that the selected surface area of the identified object and the calibration template are illuminated by spectrally narrow-band flows of electromagnetic radiation from non-overlapping spectral channels of the visible and near infrared ranges, in reflected electromagnetic radiation streams form calibrating electrical signals and electrical signals of the identified object, carry out calibres these signals by changing the electromagnetic radiation power or photodetection sensitivity in each of the spectral channels until the maximum values of the calibrating signals reach a specified reference value, convert the electrical signals into final spatially spectral shaped signals, form the spectral and spatial spectral images of the identifiable object as two-dimensional diagrams of the initial and final spatially spectral shaped signals with transform putting them into a set of digital parameters, which is used for comparison with previously remembered similar sets characterizing the reference image of an object and a spatially uniform calibration template placed in place of an identifiable object, while additionally sequentially performing observations in different spectral ranges of the spectrum in reflected and transmitted, polarized and non-polarized light emitted by luminescent LEDs in the ultraviolet, visible and infrared ranges form multiple spectral-texture matrices of video signals from a sample in different spectral wavelength ranges of the ultraviolet, visible and infrared spectra of electromagnetic radiation in unpolarized and polarized reflected light for solid media or in transmitted light for liquid media, then the matrices are processed separately by spectral and texture signs based on methods of mathematical statistics, then compare the results with the results obtained by measuring e coupon, or with data from an electronic database, and the processing results are presented in graphic or analytical form.

Предпочтительно выполняют множественные оценки образцов, используя видеосъемку с оптическим изменением масштаба изображения поверхности объекта до эталонного значения.Preferably, multiple sample evaluations are performed using video recording with optical zoom of the surface of the object to a reference value.

В представленном способе, в отличие от ближайшего аналога, спектрозональные изображения формируются при многокадровой съемке проверяемого образца и эталона при освещении спектрально-узкополосными потоками электромагнитного излучения в спектральных каналах ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, причем как в неполяризованном, так и в линейно-поляризованном свете, осуществляя перед этим оптическое изменение масштаба изображения поверхности идентифицируемого объекта до эталонного значения, что позволяет по совокупности измерений определить меру сходства проверяемого объекта с образцом.In the presented method, in contrast to the closest analogue, spectrozonal images are formed by multi-frame shooting of the test sample and standard when illuminated with spectrally narrow-band electromagnetic radiation fluxes in the spectral channels of the ultraviolet, visible and near infrared ranges, both in non-polarized and linearly polarized in the light, carrying out before this an optical zooming of the surface of the identifiable object to a reference value, which allows the totality of measurements to determine the measure of similarity of the inspected object with the sample.

Изложение сущности изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

С помощью телевизионной черно-белой ПЗС-камеры путем видеосъемки исследуемых объектов получают многократные изображения, по которым формируют спектрально-текстурные двумерные матрицы уровней видеосигналов.Using a black-and-white television CCD camera by video recording of the studied objects, multiple images are obtained, which form the spectral-texture two-dimensional matrixes of the levels of video signals.

Уровни видеосигналов зависят от спектральных коэффициентов отражения (пропускания) световых потоков, излучаемых люминесцентными светодиодами в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, от исследуемых объектов. Полученная информация используется для оценки сходства объекта с эталоном.The levels of video signals depend on the spectral reflection (transmission) coefficients of the light flux emitted by the fluorescent LEDs in the ultraviolet, visible and infrared ranges, from the objects being studied. The obtained information is used to assess the similarity of the object with the standard.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг. 1. показан результат обработки данных по способу, принятому за прототип;In FIG. 1. shows the result of data processing by the method adopted for the prototype;

на Фиг. 2. приведена схема реализации способа.in FIG. 2. shows a diagram of the implementation of the method.

на Фиг. 3. приведена лепестковая диаграмма сравнения объекта и эталона по спектральному признаку в неполяризованном свете;in FIG. 3. The petal diagram of the comparison of the object and the standard by the spectral feature in unpolarized light is shown;

на Фиг. 4 показана гистограмма сравнения объекта и эталона по спектральному признаку в неполяризованном свете;in FIG. 4 shows a histogram comparing an object and a standard by spectral feature in unpolarized light;

на Фиг. 5 показано сравнение текстур объекта и эталона в зеленом спектральном диапазоне в неполяризованном свете.in FIG. Figure 5 shows a comparison of the textures of an object and a reference in the green spectral range in unpolarized light.

на Фиг. 6 показано сравнение текстур объекта и эталона в синем спектральном диапазоне в линейно-поляризованном свете.in FIG. Figure 6 shows a comparison of the textures of an object and a reference in the blue spectral range in linearly polarized light.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Выполняют калибровку UV, В, G, R и IR видеоканалов по калибровочному шаблону, добиваясь получения одинакового размаха видеосигнала в каналах регулировкой экспозиции ПЗС-камеры (путем изменения освещенности в каждом канале или времени выдержки).Calibrate UV, B, G, R, and IR video channels using a calibration template, achieving the same video signal span in the channels by adjusting the exposure of the CCD camera (by changing the illumination in each channel or exposure time).

Получают многокадровые изображения образца в UV, В, G, R и IR-видеоканалах, набирая N кадров для статистической обработки. При этом экспозицию не регулируют.Receive multi-frame images of the sample in UV, B, G, R and IR-video channels, gaining N frames for statistical processing. In this case, the exposure is not regulated.

В результате получают N двумерных матриц измеренных значений сигналов образца и эталона, которые имеют вид:As a result, N two-dimensional matrices of measured values of the sample and reference signals are obtained, which have the form:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Ψ - спектральный диапазон,where Ψ is the spectral range,

хij - измеренное значение j-го элемента i-ой строки матрицы М.x ij is the measured value of the j-th element of the i-th row of the matrix M.

Сравнение спектральных образов образца и эталона.Comparison of the spectral images of the sample and the standard.

Для каждой матрицы, полученной в серии N измерений в данном спектральном диапазоне Ψ, выполняют операцию усреднения:For each matrix obtained in a series of N measurements in a given spectral range Ψ, the averaging operation is performed:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где

Figure 00000003
- среднее значение матрицы чисел, полученныхWhere
Figure 00000003
is the average value of the matrix of numbers obtained

при съемке в данном спектральном диапазоне,when shooting in this spectral range,

n - число элементов в ТВ-кадре,n is the number of elements in the TV frame,

m - число строк в ТВ-кадре.m is the number of lines in the TV frame.

Вычисляют среднее значение чисел каждой из N матриц в данном спектральном диапазоне:The average value of the numbers of each of the N matrices in this spectral range is calculated:

Figure 00000004
Figure 00000004

и находят среднее средних значений этих матриц, измеренных в данном спектральном диапазоне:and find the average of the average values of these matrices, measured in this spectral range:

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

Полученное число характеризует спектральный образ объекта в данном спектральном диапазоне KΨ. Как известно, при выполнении такого усреднения точность измерения возрастает в

Figure 00000006
раз.The resulting number characterizes the spectral image of the object in the given spectral range K Ψ . As is known, when performing such averaging, the measurement accuracy increases in
Figure 00000006
time.

Находят среднее (

Figure 00000007
), дисперсию (σ) и стандартное отклонение среднего (
Figure 00000008
) в каждом спектральном диапазоне для образца и эталона по известным формулам математической статистики.Find the average (
Figure 00000007
), variance (σ) and standard deviation of the mean (
Figure 00000008
) in each spectral range for the sample and standard according to well-known formulas of mathematical statistics.

Выполняют сравнение данных. Для этого определяют максимальное значение среднего (

Figure 00000009
) из измерений для образца и эталона и нормируют по нему все остальные значения среднего. Полученные нормированные значения являются относительными спектральными коэффициентами диффузного отражения исследуемого образца и эталона k0 и kэ.Perform data comparison. To do this, determine the maximum value of the average (
Figure 00000009
) from measurements for the sample and standard and normalize all other values of the average according to it. The obtained normalized values are the relative spectral coefficients of diffuse reflection of the test sample and the standard k 0 and k e .

Определяют различие между данными измерений образца и эталона. Для этого находят разность между относительными спектральными коэффициентами диффузного отражения эталона и образца k0 и kэ в каждом спектральном диапазоне.The difference between the measurement data of the sample and the standard is determined. To do this, find the difference between the relative spectral coefficients of diffuse reflection of the standard and the sample k 0 and k e in each spectral range.

Определяют суммарную погрешность нормированных значений измерений эталона и исследуемого образца, а затем находят значимость различий между результатами измерений эталона и исследуемого образца в каждом спектральном диапазоне.The total error of the standardized measurement values of the standard and the test sample is determined, and then the significance of the differences between the measurement results of the standard and the test sample in each spectral range is found.

Представляют результаты сравнения данных образца и эталона в графическом виде. Для этого строят лепестковые диаграммы или гистограммы (Фиг. 3 и Фиг. 4), которые наглядно показывают отличие образца от эталона.Present the results of comparing the data of the sample and the standard in graphical form. For this, lobe charts or histograms are constructed (Fig. 3 and Fig. 4), which clearly show the difference between the sample and the standard.

В Таблице 1 приведена разность площадей лепестковых диаграмм, показанных на Фиг. 3.Table 1 shows the difference in the area of the petal diagrams shown in FIG. 3.

Figure 00000010
Figure 00000010

В Таблице 2 приведен результат аналитического сравнения спектральных коэффициентов отражения двух сортов соевой муки, вычислена суммарная погрешность измерений и определена значимость различий, исходя из доверительного интервала при коэффициенте доверия 95,4%.Table 2 shows the result of an analytical comparison of the spectral reflection coefficients of two soybean flour varieties, the total measurement error is calculated, and the significance of the differences is determined based on the confidence interval at a confidence coefficient of 95.4%.

Figure 00000011
Figure 00000011

Определена также мера сходства между образцом и эталоном соевой муки по формуле:A measure of similarity between the sample and the standard of soybean flour was also determined by the formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

где:

Figure 00000013
- нормированные значения спектральных коэффициентов отражения эталона (α) и образца (β),Where:
Figure 00000013
- normalized values of the spectral reflection coefficients of the standard (α) and sample (β),

Ψ - спектральный диапазон.Ψ is the spectral range.

Мера сходства в данном конкретном случае составила величину М=0,83.The measure of similarity in this particular case was M = 0.83.

Для количественного определения различий между объектом и эталоном по известным формулам планиметрии определяют площади лепестковых диаграмм и вычисляют разность этих площадей.To quantify the differences between the object and the standard, the areas of the petal diagrams are determined by the known planimetric formulas and the difference between these areas is calculated.

Figure 00000014
Figure 00000014

где SЭ - площадь диаграммы эталона,where S E - the area of the diagram of the standard,

SO - площадь диаграммы образца.S O is the area of the sample diagram.

Определяют меру сходства (М) образца и эталона по формуле:Determine the measure of similarity (M) of the sample and the standard by the formula:

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

где kЭ и kO - относительные спектральные коэффициенты отражения эталона и образца в выбранном спектральном диапазоне.where k and E k O - relative spectral reflectances and the reference sample in the selected spectral range.

UV, В, G, R, IR - спектральные диапазоны.UV, B, G, R, IR - spectral ranges.

Дополнительная информация может быть получена при обработке матриц, полученных при съемке эталона и образца в поляризованном свете.Additional information can be obtained by processing the matrices obtained by shooting the standard and the sample in polarized light.

Сравнение текстурных образов образца и эталона.Comparison of texture images of the sample and standard.

Для сравнения текстур суммируют полученные при измерениях значения элементов матриц образца (или эталона), делят затем эти значения на число матриц N и получают матрицы структурных образов Y образца (эталона):For texture comparison, the values of matrix elements of the sample (or standard) obtained during measurements are summarized, then these values are divided by the number of matrices N and matrixes of structural images of the Y sample (standard) are obtained:

Figure 00000016
,
Figure 00000016
,

где Ψ - спектральный диапазон,where Ψ is the spectral range,

Figure 00000017
- измеренное значение j-го элемента i-ой строки матрицы в данном спектральном диапазоне,
Figure 00000017
- the measured value of the j-th element of the i-th row of the matrix in this spectral range,

Figure 00000018
- усредненное значение j-го элемента i-ой строки матрицы в данном спектральном диапазоне.
Figure 00000018
- the average value of the j-th element of the i-th row of the matrix in this spectral range.

По полученным значениям строят нормированные графики распределения элементов матрицUsing the obtained values, normalized graphs of the distribution of matrix elements are constructed

Figure 00000019
,
Figure 00000019
,

где

Figure 00000020
max - максимальное значение элемента матрицы,Where
Figure 00000020
max - the maximum value of the matrix element,

nЭЛ - количество одинаковых элементов матрицы,n EL is the number of identical matrix elements,

nЭЛ.МАХ. - общее число элементов матрицы.n EL.MAX. is the total number of matrix elements.

Затем определяют математическое ожидание и дисперсию этих распределений и выполняют их сравнение. Результаты сравнения могут быть представлены в виде графиков, гистограмм или таблиц.Then the mathematical expectation and variance of these distributions are determined and their comparison is performed. The comparison results can be presented in the form of graphs, histograms or tables.

Claims (2)

1. Способ контроля объектов, заключающийся в том, что выбранный участок поверхности идентифицируемого объекта и калибровочный шаблон освещают спектрально-узкополосными потоками электромагнитного излучения неперекрывающихся спектральных каналов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, в отраженных потоках электромагнитного излучения формируют калибрующие электрические сигналы и электрические сигналы идентифицируемого объекта, осуществляют калибровку указанных сигналов путем изменения в каждом из спектральных каналов мощностей электромагнитных излучений или чувствительности фотодетектирования до тех пор, пока максимальные значения калибрующих сигналов не достигнут заданной опорной величины, преобразуют электрические сигналы в конечные пространственно-спектральные образные сигналы, формируют спектральный и пространственно-спектральный образы идентифицируемого объекта как двумерные диаграммы исходных и конечных пространственно-спектральных образных сигналов с преобразованием их в набор цифровых параметров, который используют для сравнения с запомненными ранее аналогичными наборами, характеризующими эталонный образ объекта и пространственно однородного калибровочного шаблона, помещаемых на место идентифицируемого объекта, отличающийся тем, что дополнительно последовательно выполняют наблюдения в разных спектральных диапазонах спектра в отраженном или проходящем, поляризованном и неполяризованном свете, излучаемом люминесцентными светодиодами в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, формируют многократные спектрально-текстурные матрицы видеосигналов от образца в различных спектральных диапазонах длин волн ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектра электромагнитного излучения в неполяризованном и поляризованном отраженном свете для твердых сред или в проходящем свете для жидких сред, затем выполняют статистическую обработку полученных матриц раздельно по спектральным и текстурным признакам, основанным на методах математической статистики, далее сравнивают результаты с результатами, полученными при измерениях эталона, или с данными из электронной базы данных, а результаты обработки представляют в наглядном графическом или аналитическом виде.1. The method of monitoring objects, which consists in the fact that the selected surface area of the identifiable object and the calibration template are illuminated with spectrally narrowband electromagnetic radiation fluxes of non-overlapping spectral channels of the visible and near infrared ranges, calibrating electrical signals and electrical signals of the identifiable object are formed in the reflected electromagnetic fluxes, calibrate these signals by changing the power in each of the spectral channels methods of electromagnetic radiation or photodetection sensitivity until the maximum values of the calibrating signals reach a predetermined reference value, convert electrical signals into finite spatially spectral shaped signals, form the spectral and spatial spectral images of the identified object as two-dimensional diagrams of the initial and final spatial spectral figurative signals with their conversion into a set of digital parameters, which is used for comparison with previously numerous analogous sets characterizing the reference image of an object and a spatially uniform calibration template placed in place of an identifiable object, characterized in that it additionally sequentially performs observations in different spectral ranges of the spectrum in reflected or transmitted, polarized and non-polarized light emitted by ultraviolet fluorescent LEDs, visible and infrared ranges, form multiple spectral-texture matrices of video signals from in different spectral wavelength ranges of the ultraviolet, visible and infrared spectra of electromagnetic radiation in unpolarized and polarized reflected light for solid media or in transmitted light for liquid media, then the matrices are statistically processed separately by spectral and texture features based on mathematical statistics methods , then compare the results with the results obtained from measurements of the standard, or with data from an electronic database, and the results the processing is presented in graphic or analytical form. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выполняют множественные оценки образцов, используя видеосъемку с оптическим изменением масштаба изображения поверхности объекта до эталонного значения.2. The method according to p. 1, characterized in that they perform multiple assessments of samples using video recording with optical zoom of the image of the surface of the object to a reference value.
RU2016149085A 2016-12-14 2016-12-14 Method of object express control RU2638910C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149085A RU2638910C1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Method of object express control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149085A RU2638910C1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Method of object express control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638910C1 true RU2638910C1 (en) 2017-12-18

Family

ID=60718702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149085A RU2638910C1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Method of object express control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638910C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750294C1 (en) * 2020-10-08 2021-06-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук Video spectrometer for express control of liquid light-transmitting media
RU2750292C1 (en) * 2020-10-08 2021-06-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук Portable video spectrometer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2178562C1 (en) * 2001-04-13 2002-01-20 Краснов Андрей Евгеньевич Object identification method
WO2012159012A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Myskin, Inc. Characterization of food materials by optomagnetic fingerprinting

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2178562C1 (en) * 2001-04-13 2002-01-20 Краснов Андрей Евгеньевич Object identification method
WO2012159012A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Myskin, Inc. Characterization of food materials by optomagnetic fingerprinting

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бондаренко А.В. и др. "Телевизионный спектрометр для спектрально-текстурного экспресс-контроля пищевых, биологических и органических сред", ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ, No 1, 2012 г., стр. 22-35. *
Бондаренко А.В. и др. "Телевизионный спектрометр для спектрально-текстурного экспресс-контроля пищевых, биологических и органических сред", ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ, No 1, 2012 г., стр. 22-35. Дроханов А.Н. и др. "Телевизионный спектрометр. Программное обеспечение", ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ, No 1, 2012 г., стр. 77-103. *
Дроханов А.Н. и др. "Телевизионный спектрометр. Программное обеспечение", ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ, No 1, 2012 г., стр. 77-103. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750294C1 (en) * 2020-10-08 2021-06-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук Video spectrometer for express control of liquid light-transmitting media
RU2750292C1 (en) * 2020-10-08 2021-06-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук Portable video spectrometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102069935B1 (en) Colorimetry system for display testing
CN105209869B (en) High precision imaging colorimeter with spectrometer assisted specially designed pattern closed loop calibration
US10161796B1 (en) LED lighting based multispectral imaging system for color measurement
CN108020519B (en) Virtual multi-light-source spectrum reconstruction method based on color constancy
CN108027328A (en) The color measuring of jewel
JP2018151165A (en) Color measurement device, color information processing device, color measurement system, color measurement method, and program
WO2021115099A1 (en) Multispectral ultraviolet light sensitivity measurement system and method
CN110926609B (en) Spectrum reconstruction method based on sample feature matching
US20230251193A1 (en) Uv-vis spectroscopy instrument and methods for color appearance and difference measurement
CN210401431U (en) Cross-platform detection device for detecting fluorescence immunity and colloidal gold reagent strips
US10012584B2 (en) System and method for determining solute concentration in a colored liquid sample
RU2638910C1 (en) Method of object express control
BE1012272A5 (en) Device and method for measuring image colored.
US20160116410A1 (en) Apparatus and method for joint reflectance and fluorescence spectra estimation
WO2021179226A1 (en) Spectrum information obtaining method and spectrum detection device
KR100983877B1 (en) System and method for measuring reflectance of an object
CN104236710A (en) Spectrum super-resolution method of handheld light source color illumination photometry meter
Angelini et al. Remote colorimetric measurements by hyperspectral lidar compared to contact conventional colorimetry
CN114827586B (en) Camera post-irradiation imaging resolution degradation evaluation method based on quantum efficiency of image sensor
RU2750292C1 (en) Portable video spectrometer
CN113655038B (en) Method for nondestructive detection of fruit sugar degree by using smart phone
Beyaz LabVIEW Based Real-time Color Measurement System
WO2023210313A1 (en) Measurement method, measurement system, and information processing method
Gugliermetti et al. The “ID card” of ancient materials: spectral signature, colour and thermal analysis. A tool for the monitoring and conservation of the archaeological heritage
Alex et al. A comparison of animal color measurements using a commercially available digital color sensor and photograph analysis