CN101692008B - 面向染色工业过程的在线测色仪 - Google Patents
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Abstract
一种面向染色工业过程的在线测色仪，包括仪器外壳、供电单元、由LEDs构成的模拟D65标准照明光源、用于采集被染色物的视频图像的摄像单元和用于控制照明和颜色测量与色彩计算的嵌入式系统，所述供电单元连接所述模拟D65标准照明光源、摄像单元和嵌入式系统，所述的仪器外壳呈喇叭型，所述的模拟D65标准照明光源固定在所述的仪器外壳内与被测染色物的被测面的法线平行，所述的摄像单元固定在所述的仪器外壳上与被测染色物的被测面的法线方向成45°角；所述摄像单元与所述嵌入式系统连接，所述嵌入式系统包括颜色转换模块和颜色测量模块。本发明能够在线测量颜色、可靠性高、使用寿命长、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及LED光源、光学技术、嵌入式系统以及机器视觉技术在色度测量方面的应用，尤其是一种工业生产染色过程中在线色彩的测量。
背景技术
色彩在工业上的用途相当广泛，除了油墨印刷、纸张染色之外，还有皮革、纺织品、金属烤漆等工业生产。既然各种基于色彩的商品希望以华丽的颜色吸引人们购买，为了保证标准样品的色彩与正在生产的商品色彩的一致性，在色彩测量方面自然就需要有一种科学的、在线的颜色测量方法。
颜色的测量方法主要有目视测色法、光电积分测色法和分光光度测色法三种方法。在国外目视测色法已逐渐被淘汰，目前主要是采用仪器的物理测色方法，但是这种仪器测量颜色的方法仍局限在离线的状态下进行颜色测量。
目前我国在油墨印刷、纸张染色、皮革、纺织品、金属烤漆等工业生产领域中普遍采用的是目视测色法，即通过操作人员的眼睛来区分染色物的色彩与标准样品的色彩的差别。这种目视测色法虽然测量方法简单，由于受到测色光和人对色彩的感知等方面的差异，使得被测物的色彩测量精度不高。为了提高测色精度，人们开发了一种比较测色仪，即罗维朋比色计，它是一种目视颜色测量仪器，利用减色法原理设计的目视色度计。它利用一系列的滤色片对白光加以吸收，通过滤色片后的光色与待测颜色进行比较测量。这种测量方法不适合于工业生产现场的在线色彩测量。
色彩的测量是被测物体受到光源照明后，经过自身的反射而形成人眼的色觉。物体表面的反射光度特性对照明光源的光谱功率分布进行调制而产生的，因此物体表面色的测量主要是测定物体色的光谱反射比。
光电积分法通过把探测器的光谱响应匹配成CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线，从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量。该方法测量速度很快，并具有适当的测量精度。光电积分型测色仪器已广泛应用于颜色工业生产和控制过程中。
分光光度法通过测定物体的反射光谱功率分布，并由此计算出被测颜色在各种标准照明体下的三刺激值。这是一种精密的颜色测量方法，由此制成的仪器即为光谱光度计或分光光谱仪，成本较高。在纺织印染应用自动配色时，必须获得颜色样品的光谱分布或其本身的光度特性，因此应该采用分光光度法进行颜色测量。
利用分光光度法进行颜色测量的光谱光度计包括机械扫描和电子扫描两大类。机械扫描式分光光度仪一般采用卤钨灯照明。光电倍增管接收从单色仪射出的各波长辐射能量，精度高，但速度慢。比较典型的有美国的HardySpectrophotometer及其发展型Diano MatchScan等。随着半导体技术的进步，高性能的图像传感器不断开发，出现了采用闪光氖灯和自扫描光电二极管阵列为照明光源和探测器的电子扫描式光谱光度计，测量速度很快。其代表是美国MacBeth的MS系列和CE(Color Eye)系列。因工业的需求，近年来出现了基于半导体集成和光纤技术的最新产品，其代表是瑞土和美国的Datacolor SF系列光谱光度仪，它采用MC-90光电单元，将光栅和双128像元列阵传感器集成在一起，配合光纤使用.使其光谱测量通道由通常的40个增加到128个，显著提高了波长分辨率，并具有很高的测色精度。
以下我们将上述几种颜色测量仪器特性整理如下：1)色度计：用于量测光刺激的CIE三刺激值的仪器；2)分光计：用于测量以波长为函数的特定光学性能的仪器；3)光谱光度计：用于测量光谱反射率或穿透率的光度计；4)光谱辐射计：用于测量光谱辐亮度或辐辐照度的辐射计。面向工业生产染色过程中在线色彩的测量属于色度计的范畴。
实现面向工业生产染色过程中在线色彩的测量需要解决几个关键技术：1)超长寿命、性价比高的标准照明光源；2)性价比高的摄像设备；3)进行颜色测量和配色计算的嵌入式系统软硬件。
LEDs其发光效率高、环保、易驱动的特点使其已成为新一代固态照明系统最有潜力的光源之一，采用白光LEDs为原始光源，以D65标准光为目标，设计与其相对应的滤光片并镀膜，为颜色测量提供一个更真实、更值得信赖的标准照明光源。
目前市场上销售的CCD和CMOS摄像头平均寿命已经达到10万小时以上，而且CMOS的摄像头的价格非常低廉、能耗极低，完全满足在线色彩的测量所需性价比高的摄像设备要求。
嵌入式系统技术在近年来得到了飞速的发展，由于其可靠性高、体积小、能耗低、功能强，特别适用于计算机在线测量与控制领域。
发明内容
为了克服已有的颜色测量装置难以在线测量颜色、装置价格昂贵、使用寿命短等不足，本发明提供一种能够在线测量颜色、可靠性高、使用寿命长、实用性强的面向染色工业过程的在线测色仪。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种面向染色工业过程的在线测色仪，包括仪器外壳、供电单元、由LEDs构成的模拟D65标准照明光源、用于采集被染色物的视频图像的摄像单元和用于控制照明和颜色测量与色彩计算的嵌入式系统，所述供电单元连接所述模拟D65标准照明光源、摄像单元和嵌入式系统，所述的仪器外壳呈喇叭型，所述的模拟D65标准照明光源固定在所述的仪器外壳内与被测染色物的被测面的法线平行，所述的摄像单元固定在所述的仪器外壳上与被测染色物的被测面的法线方向成45°角；所述摄像单元与所述嵌入式系统连接，所述嵌入式系统包括：颜色转换模块，首先从摄像单元中读取视频数据并将该数据保存在内存单元内，接着对该存储数据分别求在整个成像平面上所有像素的R、G、B平均值，然后利用公式(2)将RGB颜色转换成CIE的三刺激值X、Y、Z并暂时保存这些数据，
式中，RGB分别是摄像单元读入的物品各颜色分量值，XYZ分别为转换成CIEXYZ颜色空间的三刺激值；接着用公式(3)将CIE的三刺激值X、Y、Z转换成CIE 1931 xyY颜色空间的数据x、y并暂时保存这些数据，
(3)
式中，xy分别为CIE 1931 xyY颜色空间的分量值；
颜色测量模块，用于从内存中读取X0、Y0、Z0和X、Y、Z数据并利用公式(4)计算CIE1976LAB色彩空间的a*、b*、L*的各分量值，
a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]
b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] (4)
L*＝116(Y/Y0)1/3-16
式中，X、Y、Z为被测物品的颜色三刺激值，X0、Y0、Z0为CIE标准光照射在完全漫射体上，再经完全反射漫射体反射到人眼中的白色物体的三刺激值，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值；然后再从内存中读取标准样品的a* sample、b* sample、L* sample的各分量值，根据上述数据以及公式(5)计算被测物品与标准样品之间的色差，得到Δa*、Δb*、ΔL*、ΔE等计算结果，
Δa*＝a* sample-a*
Δb*＝b* sample-b* (5)
ΔL*＝L* sample-L*
ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
式中，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，a* sample、b* sample、L* sample为标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，Δa*、Δb*、ΔL*为被测物品与标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值的差，ΔE为被测物品与标准样品之间的色差；
判定ΔE是否大于预设阈值，如果ΔE小于该预设阈值，则判定正常；如果ΔE大于该预设阈值，则发出告警指令。
进一步，所述的供电单元和嵌入式系统分别固定在仪器外壳上，所述的嵌入式系统的显示单元安排在仪器外壳上的一个明显位置上。
再进一步，所述的模拟D65标准照明光源由LEDs、基板、混光管和滤光片组成，所述的LEDs由一颗白光的LED、一颗红光的LED、一颗紫光的LED和一颗蓝光的LED所构成，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED固定在基板11上，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED的半强度角θ1/2为50°或者50°以上，所述的混光管的内壁采用光滑镜面处理，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED所发出的各种光在所述的混光管的内壁中充分地进行混光，所述的基板固定在所述的混光管的一端，所述的滤光片固定在所述的混光管的另一端；经过混光后的光再经滤光片进行过滤，经滤光片过滤后的光源就是一种模拟D65标准照明光源。
更进一步，所述的滤光片的设计方法：根据混光后所得到的相对光谱以及标准D65光源的相对光谱来计算得到滤光片的穿透相对光谱，计算方法如公式(1)所示，
式中：Tfilter为滤光片的穿透相对光谱，D65相对光谱为标准D65光源的相对光谱，Mix相对光谱为混光后所得到的相对光谱。
所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件、系统软件和应用软件；所述的嵌入式系统硬件核心是嵌入式微处理器S3C2410X，所述的S3C2410X内部的主要资源有内存管理单元MMU、系统管理器、各为16KB的指令和数据缓存、LCD控制器(STN & TFT)、NAND FLASH Boot Loader、3通道UART、4通道DMA、4个PWM时钟、1个内部时钟、8通道10为ADC、触摸屏接口、多媒体卡接口、I2C和I2S总线接口、2个USB主机接口、1个USB设备接口、SD主接口、2SPI接口、PLL时钟发生器以及通用I/O端口等，所述的1个USB主机接口将所述的摄像装置与所述的S3C2410X进行连接。
本发明的技术构思为：关于标准光源和色彩测量都涉及到CIE的一些标准，CIE，即国际发光照明委员会，法文名为Commission Internationale de L′Eclairage，英文名为International Commission on Illumination；该委员会建立了一套界定和测量色彩的技术标准。CIE标准一直沿用到数字视频时代，其中包括D65白光标准和CRT阴极射线管内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色，本发明中采用D65白光标准。在测量色彩中涉及到CIE标准中的各种颜色空间之间的转换，下面介绍CIE标准中的各种颜色空间以及它们之间的关系。
CIE XYZ是国际照明委员会在1931年开发并在1964修订的CIE颜色系统，该系统是其他颜色系统的基础。它使用相应于红、绿和蓝三种颜色作为三种基色，而所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或者相减混色，任何色调都可以使用不同量的基色产生。
CIE 1931 RGB颜色空间，按照三基色原理，颜色实际上也是物理量，人们对物理量就可以进行计算和度量。根据这个原理就产生了用红、绿和蓝单光谱基色匹配所有可见颜色的想法，并且做了许多实验。1931年国际照明委员会综合了不同实验者的实验结果，得到了RGB颜色匹配函数，即color matching functions，其横坐标表示光谱波长，纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值，这些值是以等能量白光为标准的系数，是观察者实验结果的平均值。
CIE 1931 XYZ颜色空间，在CIE 1931 RGB中使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时，需要使用基色的负值，而且使用也不方便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，因此人们可以选择想要的任何一种基色系统，以避免出现负值，而且使用也方便。1931年国际照明委员会采用了一种新的颜色系统，称为CIE XYZ系统。这个系统采用想象的X，Y和Z三种基色，它们与可见颜色不相应。CIE选择的X，Y和Z基色具有如下性质：(1)λ所有的X，Y和Z值都是正的，匹配光谱颜色时不需要一种负值的基色；(2)用Y值表示人眼对亮度(luminance)的响应；(3)λ如同RGB模型，X，Y和Z是相加基色。因此，每一种颜色都可以表示成X，Y和Z的混合。
根据视觉的数学模型和颜色匹配实验结果，国际照明委员会制定了一个称为“1931 CIE标准观察者”的规范，实际上是用三条曲线表示的一套颜色匹配函数，因此许多文献中也称为“CIE 1931标准匹配函数”。在颜色匹配实验中，规定观察者的视野角度为2度，因此也称标准观察者的三基色刺激值(tristimulusvalues)曲线。CIE 1931标准匹配函数中的横坐标表示可见光谱的波长，纵坐标表示基色X，Y和Z的相对值。三条曲线表示X，Y和Z三基色刺激值如何组合以产生可见光谱中的所有颜色。
CIE 1931 xyY颜色空间，CIE XYZ的三基色刺激值X，Y和Z对定义颜色很有用，其缺点是使用比较复杂，而且不直观。因此，1931年国际照明委员会为克服这个不足而定义了一个叫做CIE xyY的颜色空间。定义CIE xyY颜色空间的根据是，对于一种给定的颜色，如果增加它的明度，每一种基色的光通量也要按比例增加，这样才能匹配这种颜色。因此，当颜色点离开原点(X＝0，Y＝0，Z＝0)时，X∶Y∶Z的比值保持不变。此外，由于色度值仅与色调和纯度有关，而与总的辐射能量无关，因此在计算颜色的色度时，把X，Y和Z值相对于总的辐射能量＝(X+Y+Z)进行规格化，并只需考虑它们的相对比例，因此，x，y，z称为三基色相对系数，于是配色方程可规格化为x+y+z＝1。由于三个相对系数x，y，z之和恒为1，这就相当于把XYZ颜色锥体投影到X+Y+Z＝1的平面上。由于z可以从x+y+z＝1导出，因此通常不考虑z，而用另外两个系数x和y表示颜色，并绘制以x和y为坐标的二维图形。这就相当于把X+Y+Z＝1平面投射到(X，Y)平面，也就是Z＝0的平面，这就是CIE xyY色度图。在CIE xyY系统中，根据颜色坐标(x，y)可确定z，但不能仅从x和y导出三种基色刺激值X，Y和Z，还需要使用携带亮度信息的Y，其值与XYZ中的Y刺激值一致。
用附图1来说明颜色三刺激值的转换过程，以CIE标准光D65照射在被测色物体表面，CIE标准光D65光源的光谱如图1(a)所示，被测色物体表面的反射光谱如图1(b)所示，人眼视效函数如图1(c)所示，D65光源的光谱和被测色物体表面的反射光谱相乘积后再与人眼视效函数作用，得到三刺激值X、Y、Z，由于色度值x、y在1931色度图上的变化并不等同于颜色上的变化，因此要对其非线性转换得相对应的坐标，这样颜色就可用L*a*b*来描述。
附图2为光照射到半透明材料所引发的反射、透射和吸收的过程示意图。其中反射有镜面反射和漫反射或逆反射，透射也有定向透射或漫透射。染色工业过程中被染色物体一般都是非透明材料，因此本发明只讨论反射
如果我们希望全面确定被染色物体的颜色，那么被染色物体色的测量就需要采集光源、被染色物体和摄像单元三者所有组合的光谱或色度数据。从这些数据来确定物体在现实的照明和观察条件下的颜色，为此CIE对照明和观测条件做以严格规定，CIE推荐了四种条件：即45°/垂直(45/0)、垂直/45°(0/45)、漫射/垂直(d/0)、垂直/漫射(0/d)。本发明中采用了垂直/45°(0/45)的标准化几何条件，如附图10所示，D65标准光源与被染色物体的法线一致，摄像单元的轴心线与被染色物体的法线成45°角。
要实现D65标准光源是十分困难且成本也十分昂贵，从成本因素考虑，本发明中采用一组LEDs来模拟近似D65标准光源，附图3为D65标准光源和白光LED的相对光谱图，从图3中可以发现仅仅用一颗白光LED来模拟近似D65标准光源有很大的差距；我们希望能用附图4中的D65近似光源来替代D65标准光源，下面用附图12说明D65近似光源的制作方法；
所述的模拟D65标准照明光源由LEDs、基板11、混光管12和滤光片13组成，所述的LEDs由一颗白光的LED7、一颗红光的LED8、一颗紫光的LED9和一颗蓝光的LED10所构成，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10固定在基板11上，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10的半强度角θ1/2为50°或者50°以上，所述的混光管12的内壁采用光滑镜面处理，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10所发出的各种光在所述的混光管12的内壁中充分地进行混光，所述的基板11固定在所述的混光管12的一端，所述的滤光片13固定在所述的混光管12的另一端；经过混光后的光再经滤光片13进行过滤，经滤光片13过滤后的光源就是一种近似D65标准光源；
说明所述的模拟D65标准照明光源产生的过程，附图11(a)为紫光LED的相对光谱图，附图11(b)为蓝光LED的相对光谱图，附图11(c)为红光LED的相对光谱图，附图11(d)为白光LED的相对光谱图，上述的各种相对光谱图都是在供电电流为50mA情况下得到的；附图11(e)是将一颗白光的LED、一颗红光的LED、一颗紫光的LED和一颗蓝光的LED在供电电流50mA情况下并经混光管12混光后所得到的相对光谱图，从附图11(e)所示的相对光谱图与标准D65光源还有较大差距，为了更加接近标准D65光源，本发明设计了一个用于将混合光过滤成模拟D65标准照明光源的滤光片；
说明滤光片13设计方法，根据混光后所得到的相对光谱以及标准D65光源的相对光谱来计算得到滤光片的穿透相对光谱，计算方法如公式(1)所示，
式中：Tfilter为滤光片的穿透相对光谱，D65相对光谱为标准D65光源的相对光谱，Mix相对光谱为混光后所得到的相对光谱；
公式(1)所设计的滤光片的穿透相对光谱图附图11(f)所示，混光后的光经过公式(1)所设计的滤光片后其相对光谱更加接近标准D65光源，如附图11(g)所示，图中◆表示模拟D65标准照明光源，○表示标准D65光源，从这两条曲线可以看到模拟D65标准照明光源除了在700nm附近以外区域与标准D65光源具有良好的一致性。
在滤光片的制造方面，采用高低两种折射率的材料，用滤波器设计软件Essential Macleod进行计算机辅助设计与优化，得到19层的膜堆层设计数据如下：Sub/0.49H0.51L0.83H0.43L0.48H0.14L0.73H0.29L1.7H1.84L1.97HL0.77H0.07L0.64H1.58L1.68H0.76L0.51H/Air。设计数据中的H表示高折射材料TiO2，L表示低折射材料SiO2，它们的光学厚度为中心波长的四分之一，设计中心波长为414nm。
所述的嵌入式系统，主要包括嵌入式系统硬件和软件；所述的嵌入式系统硬件主要核心是嵌入式微处理器S3C2410X，是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，该处理器是为手持设备以及高性价比、低功耗微控制器而设计的。它采用了一种叫做AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)的新总线架构。S3C2410X内部的主要资源有内存管理单元MMU、系统管理器、各为16KB的指令和数据缓存、LCD控制器(STN & TFT)、NAND FLASH BootLoader、3通道UART、4通道DMA、4个PWM时钟、1个内部时钟、8通道10为ADC、触摸屏接口、多媒体卡接口、I2C和I2S总线接口、2个USB主机接口、1个USB设备接口、SD主接口、2SPI接口、PLL时钟发生器以及通用I/O端口等，它们的连接关系如附图10所示。
所述的嵌入式微处理器S3C2410X内部包含一个叫MMU的内存管理单元，可以实现虚拟存储空间到物理存储空间的映射。通常嵌入式系统的系统程序与应用存放在ROM/FLASH中，系统断电后程序能够得到保存，但ROM/FLASH与SDRAM相比，速度要慢的多，而且嵌入式系统中通常把异常中断向量表存放在RAM中，利用内存映射机构可以解决这种需要。
所述的ROM/FLASH采用三星公司64MB的K9S1208VOM。它可进行10万次的编程/擦除，数据保存长达10年，被用来装载操作系统镜像和大容量的数据。
所述的SDRAM是采用三星公司的K4S561632C，用来运行操作系统和存储程序运行过程中所需要的数据，它是4M*16bit*4bank的同步DRAM，容量为32MB。用两片K4S561632C实现位扩展，使数据总线宽度为32bit。
所述的嵌入式软件系统主要包括操作系统、TCP/IP协议的移植、驱动程序的安装以及用户应用程序的编写等。
采用了Linux作为嵌入式操作系统，Linux是从UNIX发展而来，继承了UNIX大多数的优点，Linux公开的内核源代码使得它成为目前最流行的操作系统，并且Linux可以从应用出发裁剪其硬件软件，这对面向染色工业过程的在线测色仪这种特殊需要来说十分必要，这里我们将其称为定制操作系统，定制步骤如下：(1)编写板基支持包BSP；(2)裁剪和配置操作系统的各个部件，并修改相应的配置文件；(3)编译Kernel、组件和BSP，生成操作系统镜像文件；(4)将镜像文件下载到目标板上，进行调试。
面向染色工业过程的在线测色仪中的各种数据和信息是要通过TCP/IP协议经局域网以数据打包、发送的方式来进行传输的，因此要在操作系统支持下实现TCP/IP协议，就需要进行任务划分，可以将TCP/IP的实现划分为4个任务来实现：①IP任务，主要用来解决IP分片的重组；②TCP输入任务，主要用来处理接收到的TCP报文段；③TCP输出任务，主要用来将要输出的数据打包、发送；④TCP定时器任务，主要用来为各种时延事件(如重发事件)提供时钟。
面向染色工业过程的在线测色仪中需要有两个USB接口，其中一个USB接口是将所述的摄像装置与S3C2410X进行连接，另一个USB接口是将无线网卡与S3C2410X进行连接，由于S3C2410X自带USB主从接口，不需要专门的USB芯片支持，只要对其安装驱动程序即可进行USB传输数据。
所述的USB驱动程序包含如下几个部分：(1)创建设备，创建设备函数带两个参数调用，一个参数是指向驱动程序对象的指针，另一个参数是指向物理设备对象的指针；(2)关闭设备；(3)读取设备数据，当客户应用程序有读取设备数据的要求时，系统将此要求以IRP_MJ_READ的IRP形式传递给功能驱动程序，由设备的D12Meter_Read程序执行，然后再由D12Meter_Read指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互；(4)对设备写入数据，当应用程序有写设备数据的要求时，系统将此要求以IRP_MJ_WRITE的IRP形式传递给功能驱动程序，并由D12Meter_Write执行，然后再由D12Meter_Write指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互。USB驱动程序通过安装文件(.inf文件)中PID(产品鉴别号)和VID(厂商鉴别号)鉴别USB设备。
所述的嵌入式系统与上位机之间的信息交互是通过TCP/IP协议经局域网来实现的，上位机将被检测的物品的颜色样本数据传送给嵌入式系统，反过来嵌入式系统将检测物品的颜色检测数据发送给上位机，以便上位机控制染色过程中的各种参数以实现染色物品与标准样本物品颜色的一致性。
面向染色工业过程的在线测色仪的使用方法：首先准备测量物品的样本颜色数据，将被检测物品的颜色标准样本数据写入到嵌入式系统的存储单元中，输入颜色样本数据有两种方法，一种方法是直接从上位机中读取被检测物品的颜色样本数据；另一种方法是用在线测色仪对物品的标准样本进行颜色测量，然后将测量数据保存在存储单元中；接着将面向染色工业过程的在线测色仪固定在染色工业流水线的上方，测色仪正对着被检测物体，在测色仪与被检测物体之间留有5cm左右的空隙，这里要注意空隙小会造成移动中的被检测物品与在线测色仪相摩擦，空隙大周围的环境光会带来干扰影响测量精度；接着接通电源进行在线测色，在测色过程中每隔1分钟时间就会自动更新测量结果值并在显示屏上显示，显示的数据是：被检物品的X、Y、Z三刺激值，xyCIE 1931 xyY颜色空间的分量值、L*、Δa*、Δb*、ΔE的值，被检物品与样本物品之间的色差值，例如ΔE：0.1，ΔL*：0.1，Δa*：0.1，Δb*：0.1，并由ΔL*、Δa*、Δb*判断被检物品与标准样本物品之间的色差大小和偏色方向；同时在显示屏上还显示了被检测物体颜色和样本物体颜色在CIE 1931 xyY色度图的点坐标，如附图13所示；
说明上述显示的数据的测量与计算方法，从摄像单元读入的颜色数据是RGB颜色空间的数据，因此首先需要将CIE RGB颜色空间的数据转换成CIE XYZ颜色空间的数据，转换公式如式(2)所示，
式中，RGB分别是摄像单元读入的物品各颜色分量值，XYZ分别为转换成CIE XYZ颜色空间的三刺激值。接着将CIE XYZ颜色空间的数据转换为CIE 1931xyY颜色空间的数据，转换公式由(3)给出，
(3)
式中，xy分别为CIE 1931 xyY颜色空间的分量值。附图7所示的是CIE 1931xyY色度图，公式(3)中计算所得的x、y值就可以确定在CIE 1931 xyY色度图上的某一点，CIE 1931 xyY色度图的横坐标为x值，纵坐标为y值。
实际上要染色物与标准样品物进行完全配色是极其困难的，人眼对颜色在某个范围内具有一定的反映阈值，如附图8所示，在CIE 1931 xyY色度图内的一个个椭圆内的颜色通过人眼是不能区分的，因此如果标准样品物的颜色与染色物的颜色均落在某一个椭圆内就认为是合格，反之就需要调整染色参数；
CIE在1976年分别推荐颜色空间以及与色差有关的公式，即CIE1976LUV以及CIE1976LAB色彩空间，本发明中采用CIE1976LAB色彩空间，计算公式由式(4)给出，
a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]
b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] (4)
L*＝116(Y/Y0)1/3-16
式中，X、Y、Z为被测物品的颜色三刺激值，X0、Y0、Z0为CIE标准光照射在完全漫射体上，再经完全反射漫射体反射到人眼中的白色物体的三刺激值，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值；
Δa*＝a* sample-a*
Δb*＝b* sample-b* (5)
ΔL*＝L* sample-L*
ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
式中，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，a* sample、b* sample、L* sample为标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，Δa*、Δb*、ΔL*为被测物品与标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值的差，ΔE为被测物品与标准样品之间的色差。
根据色彩学中的代替定律：凡是在视觉效果上相同的颜色都是等效的，便可互相代替，可以完全不涉及它们的光谱组成。在大多数情况下，精确的同色异谱色匹配(X＝Xsample，Y＝Ysample，Z＝Zsample)是很难做到的，一般只能做到近似的同色异谱匹配。在染色实际生产中，应允许被染色物品与标准样品在做同色异谱色匹配时存在色差，只是应尽量控制被染色物品与标准样品的色差，把它限制在规定的允许范围之内。对于染色控制，这种色差一般应将ΔE控制在小于等于6，如果超过该数据就要及时用语音和在人机界面上提醒。
所述的嵌入式系统还包括颜色测量软件，颜色测量软件的工作流程如附图14所示，首先从摄像装置中读取视频数据并将该数据保存在内存单元内，接着对该存储数据分别求在整个成像平面上所有像素的R、G、B平均值，然后利用公式(2)将RGB颜色转换成CIE的三刺激值X、Y、Z并暂时保存这些数据，接着用公式(3)将CIE的三刺激值X、Y、Z转换成CIE 1931 xyY颜色空间的数据x、y并暂时保存这些数据，然后从内存中读取X0、Y0、Z0和X、Y、Z数据并利用公式(4)计算CIE1976LAB色彩空间的a*、b*、L*的各分量值，然后再从内存中读取标准样品的a* sample、b* sample、L* sample的各分量值，根据上述数据以及公式(5)计算被测物品与标准样品之间的色差，得到Δa*、Δb*、ΔL*、ΔE等计算结果，最后判断ΔE是否大于6，如果大于该数值就要及时用语音和在人机界面上提醒，提示操作人员调整染色参数并告知调色方向。
本发明的有益效果主要表现在：
1)采用了LEDs并结合滤光片实现了一种近似标准D65光源，降低了标准光源的成本，提高了光源的寿命，减小的能耗和光源的尺寸；
2)采用了嵌入式系统来完成颜色的采集、颜色空间之间的转换加工、颜色数据和相关信息的传输以及测色结果的发布，提高了颜色测量的智能化水平；
3)应用领域广泛，可直接应用在油墨印刷、纸张染色、皮革、纺织品、金属烤漆等工业生产领域中，提高染色品的质量。
附图说明
图1为颜色三刺激值的转换过程示意图；
图2为光照射到半透明材料所引发的反射、透射和吸收的过程示意图；
图3为D65标准光源和白光LED的相对光谱图；
图4为D65标准光源和近似D65标准光源的相对光谱图；
图5为面向染色工业过程的在线测色仪的控制结构图；
图6为面向染色工业过程的在线测色仪的装置结构图；
图7为CIE 1931 xyY色度图；
图8为标有反映阈值的CIE 1931 xyY色度图；
图9为CIE推荐的垂直/45°(0/45)垂直光照射非透明材料上、从45°角度观察材料所引发的镜面反射以及漫反射的示意图；
图10为嵌入式系统的结构示意图；
图11为LEDs在混光前、混光后、滤波后的相对光谱图；(a)为紫光LED的相对光谱图；(b)为蓝光LED的相对光谱图；(c)为红光LED的相对光谱图；(d)为白光LED的相对光谱图；(e)为四种不同光LED混光后的相对光谱图；(f)为滤波器的滤光透光的相对光谱图；(g)为四种不同光LED混光并经滤波后的相对光谱图；
图12为由LEDs构成的近似D65标准光源结构图；
图13为面向染色工业过程的在线测色仪的显示界面；
图14为面向染色工业过程的在线测色仪中颜色测量处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
参照图1～13，一种面向染色工业过程的在线测色仪，包括由主要LEDs构成的模拟D65标准照明光源6、摄像单元3、供电单元5、仪器外壳2以及嵌入式系统4，所述供电单元5用于给所述的模拟D65标准照明光源6、所述的摄像单元3和所述的嵌入式系统4提供电源，所述的模拟D65标准照明光源6用于给在线测色仪提供近似于D65标准光的光源，所述的摄像单元3用于采集被染色物1的视频图像，所述的嵌入式系统4用于控制照明和颜色测量与色彩计算；所述的模拟D65标准照明光源6固定在所述的仪器外壳2内与被测物体1的法线平行，所述的摄像单元3固定在所述的仪器外壳2上与被测物体1的法线方向成45°角，所述的仪器外壳2的形状如喇叭型，类似喇叭口对准被测物体1，所述的供电单元5和所述的嵌入式系统4分别固定在仪器外壳2上，所述的嵌入式系统4的显示单元安排在仪器外壳2上的一个明显位置上，如附图6所示；
所述的模拟D65标准照明光源由LEDs、基板11、混光管12和滤光片13组成，所述的LEDs由一颗白光的LED7、一颗红光的LED8、一颗紫光的LED9和一颗蓝光的LED10所构成，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10固定在基板11上，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10的半强度角θ1/2为50°或者50°以上，所述的混光管12的内壁采用光滑镜面处理，所述的白光的LED7、红光的LED8、紫光的LED9和蓝光的LED10所发出的各种光在所述的混光管12的内壁中充分地进行混光，所述的基板11固定在所述的混光管12的一端，所述的滤光片13固定在所述的混光管12的另一端；经过混光后的光再经滤光片13进行过滤，经滤光片13过滤后的光源就是一种模拟D65标准照明光源；
进一步，说明所述的模拟D65标准照明光源产生的过程，附图11(a)为紫光LED的相对光谱图，附图11(b)为蓝光LED的相对光谱图，附图11(c)为红光LED的相对光谱图，附图11(d)为白光LED的相对光谱图，上述的各种相对光谱图都是在供电电流为50mA情况下得到的；附图11(e)是将一颗白光的LED、一颗红光的LED、一颗紫光的LED和一颗蓝光的LED在供电电流50mA情况下并经混光管12混光后所得到的相对光谱图，从附图11(e)所示的相对光谱图与标准D65光源还有较大差距，为了更加接近标准D65光源，本发明设计了一个用于将混合光过滤成模拟D65标准照明光源的滤光片；
更进一步，说明滤光片13设计方法，根据混光后所得到的相对光谱以及标准D65光源的相对光谱来计算得到滤光片的穿透相对光谱，计算方法如公式(1)所示，
式中：Tfilter为滤光片的穿透相对光谱，D65相对光谱为标准D65光源的相对光谱，Mix相对光谱为混光后所得到的相对光谱；
公式(1)所设计的滤光片的穿透相对光谱图附图11(f)所示，混光后的光经过公式(1)所设计的滤光片后其相对光谱更加接近标准D65光源，如附图11(g)所示，图中◆表示模拟D65标准照明光源，○表示标准D65光源，从这两条曲线可以看到模拟D65标准照明光源除了在700nm附近以外区域与标准D65光源具有良好的一致性。
在滤光片的制造方面，采用高低两种折射率的材料，用滤波器设计软件Essential Macleod进行计算机辅助设计与优化，得到19层的膜堆层设计数据如下：Sub/0.49H0.51L0.83H0.43L0.48H0.14L0.73H0.29L1.7H1.84L1.97HL0.77H0.07L0.64H1.58L1.68H0.76L0.51H/Air。设计数据中的H表示高折射材料TiO2，L表示低折射材料SiO2，它们的光学厚度为中心波长的四分之一，设计中心波长为414nm。
所述的嵌入式系统，主要包括嵌入式系统硬件和软件；所述的嵌入式系统硬件主要核心是嵌入式微处理器S3C2410X，是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，该处理器是为手持设备以及高性价比、低功耗微控制器而设计的。它采用了一种叫做AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)的新总线架构。S3C2410X内部的主要资源有内存管理单元MMU、系统管理器、各为16KB的指令和数据缓存、LCD控制器(STN & TFT)、NAND FLASH BootLoader、3通道UART、4通道DMA、4个PWM时钟、1个内部时钟、8通道10为ADC、触摸屏接口、多媒体卡接口、I2C和I2S总线接口、2个USB主机接口、1个USB设备接口、SD主接口、2SPI接口、PLL时钟发生器以及通用I/O端口等，它们的连接关系如附图10所示。
所述的嵌入式微处理器S3C2410X内部包含一个叫MMU的内存管理单元，可以实现虚拟存储空间到物理存储空间的映射。通常嵌入式系统的系统程序与应用存放在ROM/FLASH中，系统断电后程序能够得到保存，但ROM/FLASH与SDRAM相比，速度要慢的多，而且嵌入式系统中通常把异常中断向量表存放在RAM中，利用内存映射机构可以解决这种需要。
所述的ROM/FLASH采用三星公司64MB的K9S1208VOM。它可进行10万次的编程/擦除，数据保存长达10年，被用来装载操作系统镜像和大容量的数据。
所述的SDRAM是采用三星公司的K4S561632C，用来运行操作系统和存储程序运行过程中所需要的数据，它是4M*16bit*4bank的同步DRAM，容量为32MB。用两片K4S561632C实现位扩展，使数据总线宽度为32bit。
所述的嵌入式软件系统主要包括操作系统、TCP/IP协议的移植、驱动程序的安装以及用户应用程序的编写等。
本发明中采用了Linux作为嵌入式操作系统，Linux是从UNIX发展而来，继承了UNIX大多数的优点，Linux公开的内核源代码使得它成为目前最流行的操作系统，并且Linux可以从应用出发裁剪其硬件软件，这对面向染色工业过程的在线测色仪这种特殊需要来说十分必要，这里我们将其称为定制操作系统，定制步骤如下：(1)编写板基支持包BSP；(2)裁剪和配置操作系统的各个部件，并修改相应的配置文件；(3)编译Kernel、组件和BSP，生成操作系统镜像文件；(4)将镜像文件下载到目标板上，进行调试。
进一步，面向染色工业过程的在线测色仪中的各种数据和信息是要通过TCP/IP协议经局域网以数据打包、发送的方式来进行传输的，因此要在操作系统支持下实现TCP/IP协议，就需要进行任务划分，可以将TCP/IP的实现划分为4个任务来实现：①IP任务，主要用来解决IP分片的重组；②TCP输入任务，主要用来处理接收到的TCP报文段；③TCP输出任务，主要用来将要输出的数据打包、发送；④TCP定时器任务，主要用来为各种时延事件(如重发事件)提供时钟。
更进一步，面向染色工业过程的在线测色仪中需要有两个USB接口，其中一个USB接口是将所述的摄像装置与S3C2410X进行连接，另一个USB接口是将无线网卡与S3C2410X进行连接，由于S3C2410X自带USB主从接口，不需要专门的USB芯片支持，只要对其安装驱动程序即可进行USB传输数据。
所述的USB驱动程序包含如下几个部分：(1)创建设备，创建设备函数带两个参数调用，一个参数是指向驱动程序对象的指针，另一个参数是指向物理设备对象的指针；(2)关闭设备；(3)读取设备数据，当客户应用程序有读取设备数据的要求时，系统将此要求以IRP_MJ_READ的IRP形式传递给功能驱动程序，由设备的D12Meter_Read程序执行，然后再由D12Meter_Read指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互；(4)对设备写入数据，当应用程序有写设备数据的要求时，系统将此要求以IRP_MJ_WRITE的IRP形式传递给功能驱动程序，并由D12Meter_Write执行，然后再由D12Meter_Write指定USB总线驱动程序直接与设备实现信息交互。USB驱动程序通过安装文件(.inf文件)中PID(产品鉴别号)和VID(厂商鉴别号)鉴别USB设备。
所述的嵌入式系统与上位机之间的信息交互是通过TCP/IP协议经局域网来实现的，上位机将被检测的物品的颜色样本数据传送给嵌入式系统，反过来嵌入式系统将检测物品的颜色检测数据发送给上位机，以便上位机控制染色过程中的各种参数以实现染色物品与标准样本物品颜色的一致性。
进一步，介绍面向染色工业过程的在线测色仪的使用方法。首先准备测量物品的样本颜色数据，将被检测物品的颜色标准样本数据写入到嵌入式系统的存储单元中，输入颜色样本数据有两种方法，一种方法是直接从上位机中读取被检测物品的颜色样本数据；另一种方法是用在线测色仪对物品的标准样本进行颜色测量，然后将测量数据保存在存储单元中；接着将面向染色工业过程的在线测色仪固定在染色工业流水线的上方，测色仪正对着被检测物体，在测色仪与被检测物体之间留有5cm左右的空隙，这里要注意空隙小会造成移动中的被检测物品与在线测色仪相摩擦，空隙大周围的环境光会带来干扰影响测量精度；接着接通电源进行在线测色，在测色过程中每隔1分钟时间就会自动更新测量结果值并在显示屏上显示，显示的数据是：被检物品的X、Y、Z三刺激值，xyCIE 1931 xyY颜色空间的分量值、L*、Δa*、Δb*、ΔE的值，被检物品与样本物品之间的色差值，例如ΔE：0.1，ΔL*：0.1，Δa*：0.1，Δb*：0.1，并由ΔL*、Δa*、Δb*判断被检物品与标准样本物品之间的色差大小和偏色方向；同时在显示屏上还显示了被检测物体颜色和样本物体颜色在CIE 1931 xyY色度图的点坐标，如附图13所示；
进一步，说明上述显示的数据的测量与计算方法，从摄像单元读入的颜色数据是RGB颜色空间的数据，因此首先需要将CIE RGB颜色空间的数据转换成CIEXYZ颜色空间的数据，转换公式如式(2)所示，
式中，RGB分别是摄像单元读入的物品各颜色分量值，XYZ分别为转换成CIE XYZ颜色空间的三刺激值。接着将CIE XYZ颜色空间的数据转换为CIE 1931xyY颜色空间的数据，转换公式由(3)给出，
式中，xy分别为CIE 1931 xyY颜色空间的分量值。附图7所示的是CIE 1931xyY色度图，公式(3)中计算所得的x、y值就可以确定在CIE 1931 xyY色度图上的某一点，CIE 1931 xyY色度图的横坐标为x值，纵坐标为y值。
实际上要染色物与标准样品物进行完全配色是极其困难的，人眼对颜色在某个范围内具有一定的反映阈值，如附图8所示，在CIE 1931 xyY色度图内的一个个椭圆内的颜色通过人眼是不能区分的，因此如果标准样品物的颜色与染色物的颜色均落在某一个椭圆内就认为是合格，反之就需要调整染色参数；
CIE在1976年分别推荐颜色空间以及与色差有关的公式，即CIE1976LUV以及CIE1976LAB色彩空间，本发明中采用CIE1976LAB色彩空间，计算公式由式(4)给出，
a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]
b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] (4)
L*＝116(Y/Y0)1/3-16
式中，X、Y、Z为被测物品的颜色三刺激值，X0、Y0、Z0为CIE标准光照射在完全漫射体上，再经完全反射漫射体反射到人眼中的白色物体的三刺激值，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值；
Δa*＝a* sample-a*
Δb*＝b* sample-b* (5)
ΔL*＝L* sample-L*
ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
式中，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，a* sample、b* sample、L* sample为标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值，Δa*、Δb*、ΔL*为被测物品与标准样品在CIE1976L*a*b*色度空间的分量值的差，ΔE为被测物品与标准样品之间的色差。
根据色彩学中的代替定律：凡是在视觉效果上相同的颜色都是等效的，便可互相代替，可以完全不涉及它们的光谱组成。在大多数情况下，精确的同色异谱色匹配(X＝Xsample，Y＝Ysample，Z＝Zsample)是很难做到的，一般只能做到近似的同色异谱匹配。在染色实际生产中，应允许被染色物品与标准样品在做同色异谱色匹配时存在色差，只是应尽量控制被染色物品与标准样品的色差，把它限制在规定的允许范围之内。对于染色控制，这种色差一般应将ΔE控制在小于等于6，如果超过该数据就要及时用语音和在人机界面上提醒。
所述的嵌入式系统还包括颜色测量软件，颜色测量软件的工作流程如附图14所示，首先从摄像装置中读取视频数据并将该数据保存在内存单元内，接着对该存储数据分别求在整个成像平面上所有像素的R、G、B平均值，然后利用公式(2)将RGB颜色转换成CIE的三刺激值X、Y、Z并暂时保存这些数据，接着用公式(3)将CIE的三刺激值X、Y、Z转换成CIE 1931 xyY颜色空间的数据x、y并暂时保存这些数据，然后从内存中读取X0、Y0、Z0和X、Y、Z数据并利用公式(4)计算CIE1976LAB色彩空间的a*、b*、L*的各分量值，然后再从内存中读取标准样品的a* sample、b* sample、L* sample的各分量值，根据上述数据以及公式(5)计算被测物品与标准样品之间的色差，得到Δa*、Δb*、ΔL*、ΔE等计算结果，最后判断ΔE是否大于6，如果大于该数值就要及时用语音和在人机界面上提醒，提示操作人员调整染色参数并告知调色方向。
Claims (5)
1.一种面向染色工业过程的在线测色仪，其特征在于：所述在线测色仪包括仪器外壳、供电单元、由LED灯组构成的模拟D65标准照明光源、用于采集被染色物的视频图像的摄像单元和用于控制照明和颜色测量与色彩计算的嵌入式系统，所述供电单元连接所述模拟D65标准照明光源、摄像单元和嵌入式系统，所述的仪器外壳呈喇叭型，所述的模拟D65标准照明光源固定在所述的仪器外壳内与被测染色物的被测面的法线平行，所述的摄像单元固定在所述的仪器外壳上与被测染色物的被测面的法线方向成45°角；所述摄像单元与所述嵌入式系统连接，所述嵌入式系统包括：
颜色转换模块，首先从摄像单元中读取视频数据并将该数据保存在内存单元内，接着对该存储数据分别求在整个成像平面上所有像素的R、G、B平均值，然后利用公式(2)将RGB颜色转换成CIE的三刺激值X、Y、Z并暂时保存这些数据，
式中，RGB分别是摄像单元读入的物品各颜色分量值，XYZ分别为转换成CIEXYZ颜色空间的三刺激值；接着用公式(3)将CIE的三刺激值X、Y、Z转换成CIE 1931 xyY颜色空间的数据x、y并暂时保存这些数据，
式中，xy分别为CIE 1931 xyY颜色空间的分量值；
颜色测量模块，用于从内存中读取X0、Y0、Z0和X、Y、Z数据并利用公式(4)计算CIE1976LAB色彩空间的a*、b*、L*的各分量值，
a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]
b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] (4)
L*＝116(Y/Y0)1/3-16
式中，X、Y、Z为被测物品的颜色三刺激值，X0、Y0、Z0为CIE标准光照射在完全漫射体上，再经完全反射漫射体反射到人眼中的白色物体的三刺激值，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L＊a＊b＊色度空间的分量值；然后再从内存中读取标准样品的a* sample、b* sample、L* sample的各分量值，根据上述数据以及公式(5)计算被测物品与标准样品之间的色差，得到Δa*、Δb*、ΔL*、ΔE计算结果，
Δa*＝a* sample-a*
Δb*＝b* sample-b* (5)
ΔL*＝L* sample-L*
ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
式中，a*、b*、L*为被测物品在CIE1976L＊a＊b＊色度空间的分量值，a* sample、b* sample、L* sample为标准样品在CIE1976L＊a＊b＊色度空间的分量值，Δa*、Δb*、ΔL*为被测物品与标准样品在CIE1976L＊a＊b＊色度空间的分量值的差，ΔE为被测物品与标准样品之间的色差；
判定ΔE是否大于预设阈值，如果ΔE小于该预设阈值，则判定正常；如果ΔE大于该预设阈值，则发出告警指令。
2.如权利要求1所述的面向染色工业过程的在线测色仪，其特征在于：所述的供电单元和嵌入式系统分别固定在仪器外壳上，所述的嵌入式系统的显示单元安排在仪器外壳上的一个明显位置上。
3.如权利要求1或2所述的面向染色工业过程的在线测色仪，其特征在于：所述的模拟D65标准照明光源由LED灯组、基板、混光管和滤光片组成，所述的LED灯组由一颗白光的LED、一颗红光的LED、一颗紫光的LED和一颗蓝光的LED所构成，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED固定在基板11上，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED的半强度角θ1/2为50°或者50°以上，所述的混光管的内壁采用光滑镜面处理，所述的白光的LED、红光的LED、紫光的LED和蓝光的LED所发出的各种光在所述的混光管的内壁中充分地进行混光，所述的基板固定在所述的混光管的一端，所述的滤光片固定在所述的混光管的另一端；经过混光后的光再经滤光片进行过滤，经滤光片过滤后的光源就是一种模拟DG5标准照明光源。
4.如权利要求3所述的面向染色工业过程的在线测色仪，其特征在于：所述的滤光片的设计方法：根据混光后所得到的相对光谱以及标准D65光源的相对光谱来计算得到滤光片的穿透相对光谱，计算方法如公式(1)所示，
式中：Tfilter为滤光片的穿透相对光谱，D65相对光谱为标准D65光源的相对光谱，Mix相对光谱为混光后所得到的相对光谱。
5.如权利要求1或2所述的面向染色工业过程的在线测色仪，其特征在于：所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件、系统软件和应用软件；所述的嵌入式系统硬件核心是嵌入式微处理器S3C2410X，所述的S3C2410X内部的主要资源有内存管理单元MMU、系统管理器、各为16KB的指令和数据缓存、LCD控制器、掉电非易失的存储器、Boot Loader指令、3通道UART、4通道DMA、4个PWM时钟、1个内部时钟、8通道10位ADC、触摸屏接口、多媒体卡接口、I2C和I2S总线接口、2个USB主机接口、1个USB设备接口、SD主接口、2SPI接口、PLL时钟发生器以及通用I/O端口，所述的1个USB主机接口将所述的摄像装置与所述的S3C2410X进行连接。
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