CN102445275B - 光谱分光彩色影像颜色采集箱以及一种光谱分光彩色影像颜色检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光谱分光彩色影像颜色采集箱以及一种光谱分光彩色影像颜色检测方法，其中采集箱包括有箱体和设置于外箱体内的中性漫射内胆，所述中性漫射内胆的底部设置有光源组件，该光源组件的下方设置有置物台，所述的箱体顶部设置有用于采集被测物体彩色影像的数码相机，其特征在于：所述的光源组件为多波段光源组件。本发明采用国际标准的分光照明采样的测量方法，先得到光谱反射因数，然后根据色度学公式计算三刺激值和色品坐标，解决现有的仪器无法测量的多色彩图像、曲面或凹凸不平、颜色混合且着色不均匀或不规则的物体表面色彩和同色异谱及荧光颜色量化检测的难题，实现非接触式光谱分光影像颜色智能化检测。

Description

光谱分光彩色影像颜色采集箱以及一种光谱分光彩色影像颜色检测方法

技术领域

本发明涉及一种光谱分光彩色影像颜色采集箱，以及一种光谱分光彩色影像颜色检测方法，属于非接触式颜色检测技术领域。 

背景技术

物体表面色是由物体对光的反射、透射和吸收等的选择性、照明光源的光谱功率分布和观察者的色觉特性所决定的。人们不仅可以从物体对光谱的吸收、反射特性评价它们的颜色，还可以从吸收、反射的特殊性了解物体的其他性质。由于物质都有自己的光谱的选择吸收和反射特性，因此改变了入射光的光谱范围，会使物体呈现各种不同的颜色。这也是为什么存在同色异谱色的原因，同色异谱在色度学中是一个很重要、经常需要解决的问题。 

日常生活中人们看到的有色物体普遍是同色异谱色，特别在印刷、印染、涂料、油漆、塑料、绘画等行业中。当要求配制出和样品相同的颜色，若要达到光谱特性完全相同是困难的，绝大部分是要求达到一定程度范围内的同色异谱程度。在什么条件下不同光谱特性的颜色能具有相同的外貌，如何定量评价同色异谱的程度，国际CIE在1971年9月公布的计算“特殊同色异谱指数”改变照明体的评价方法和CIE15:3（2004）又增加了“特殊同色异谱指数”改变观察者的评价方法，其目的都是为了解决有色物体同色异谱的量化评价。目前可用于同色异谱色检验的工具是将物体放置在多种标准光源照明的对色观察箱内，进行目视定性判定，其缺点是受观察者主观性影响大，误差高，且不能进行量化分析。至今仍没有一种可以直接检测物体同色异谱光谱反射特性的仪器可为QC管理提供实用且有效的定量检测工具或者方法。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能对被检测物体同色异谱的光谱反射特性进行采样，从而为实现同色异谱色的定量检测提供采样数据的光谱分光彩色影像颜色采集箱。 

本发明的另一个目的是提供一种光谱分光彩色影像颜色检测方法。采用国际标准的分光照明采样的测量方法，先得到光谱反射因数，然后根据色度学公式计算三刺激值和色品坐标，解决现有的仪器无法测量的多色彩图像、曲面或凹凸不平、颜色混合且着色不均匀或不规则的物体表面色彩和同色异谱及荧光颜色定量的难题，实现非接触式光谱分光影像颜色智能化检测。 

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括有箱体和设置于外箱体内的中性漫射内胆，所述中性漫射内胆的底部设置有光源组件，该光源组件的下方设置有置物台，所述的箱体顶部设置有用于采集被测物体彩色影像的数码相机，所述的光源组件为多波段窄带光源组件。 

进一步设置是多波段光源组件包括有安装架、设置在安装架上多个光源，以及设置于多个光源上用于300-830nm光谱波长范围内进行透光选取的窄带滤光片。 

进一步设置是所述的光源采用包含紫外光的不同功率脉冲氙灯。通过本设置，以解决因不同光谱波长范围的滤光片的透过率不同而产生的照度不同的问题。而且可以控制脉冲氙灯瞬间闪亮的时间，保持与数码相机摄像同步，保证摄得影像图片清晰、真实和在照明程度规范一致的条件下所形成色度学计量。

进一步设置是所述的安装架为正方形，所述的多个光源及其窄带滤光片分布设置在安装架的四边上。 

进一步设置是所述的安装架上相对多个光源及其窄带滤光片的斜上方上设置有波纹状扩散板，所述的安装架的侧部设置有与波纹状扩散板的扩散光路对应的弧形扩散板。 

进一步设置是所述的中性漫射内胆的顶部设置有扩散罩。 

进一步设置是所述的箱体的顶部设置有升降支架，该升降支架上设置有集光孔，所述数码相机固定支撑在该升降支架上，且数码相机的镜头与集光孔相对应设置。 

通过上述设置，可以结合计算机或者控制电路等方式对多波段光源组件的各个光源进行控制，形成按每间隔20nm或40nm相同波长间隔的光谱带，因此可以对待测物体进行光谱分光的方式分别进行拍照采样，采用计算机技术对上述各影像图片进行合成，可以给出物体在不同标准照明体条件下的影像彩色图像和色度学技术参数，为实现同色异谱色的量化检测提供采样数据，进而可以有效解决物体检测的同色异谱色。 

   为实现本发明的另一个目的，其技术方案是包括以下步骤： 

（1）在如权利要求1-7之一所述的光谱分光彩色影像颜色采集箱内，，采用多个波段范围的光源分别对白平衡板照明，对高像素数码相机做白平衡；采用经过标定的多色块的色样卡对相机做颜色数据校准；

（2）采用多个波段范围的光源分别对样品照明，用高像素数码相机摄取色彩影像，并传送到计算机存储、组合显示为一张实物图片；

（3）用鼠标在显示器上画定影像中的测量区域，根据多波段的色彩影像数据，利用计算机技术，综合分析计算出该区域颜色的光谱反射率曲线，实现智能化非接触式的颜色检测，并给出颜色技术参数，对被测样品与标准样品的同色异谱和荧光颜色进行准确的量化分析。

通过影像颜色的数据分析，也可以给纺织品经过摩擦试验后表面不均匀多色彩的色牢度进行自动评级，数字化的颜色图像档案方便了样品数据保存读取，能随时进行样品纹理颜色的变换，实现虚拟化的样品设计。样品颜色数据库管理和影像数据的网络传递，实现颜色检测QC管理。 

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。 

附图说明

图1 本发明具体实施方式示意图； 

图2 本发明具体实施方式局部结构隐藏状态图；

图3 本发明具体实施方式爆炸视图。

图4 本发明具体实施方式检测方法流程图； 

图5 本发明具体实施方式计算机操作流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

如图1-3所示的本发明的具体实施方式，包括有箱体1和设置于外箱体内的中性漫射内胆2，所述中性漫射内胆2的底部设置有光源组件3，该光源组件的下方设置有置物台4，本实施例该置物台4可以设置成抽屉式，所述的箱体1顶部设置有用于采集被测物体彩色影像的数码相机5，所述的光源组件3为多波段光源组件，本实施例多波段光源组件包括有安装架31、设置在安装架上多个光源32、以及设置于多个光源上用于300-830nm光谱波长范围内进行透光选取的窄带滤光片33，其中，所述的光源32采用包含紫外光的不同功率脉冲氙灯，所述的安装架31为长方形，所述的多个光源32及其窄带滤光片33分布设置在安装架31的四边上此外，为了能使得内胆内的光线分布均匀，所述的安装架31上相对多个光源及其窄带滤光片的斜上方上设置有波纹状扩散板34，所述的安装架31的侧部设置有与波纹状扩散板的扩散光路对应的弧形扩散板35，此外，所述的中性漫射内胆2的顶部设置有扩散罩21。 

另外，本实施例所述的箱体1的顶部设置有升降支架11，该升降支架上设置有集光孔111，所述数码相机5固定支撑在该升降支架上，且数码相机的镜头与集光孔111相对应设置。 

另外，参见附图4，其检测步骤是： 

（1）在一个密封、中性灰背景的采集箱内，采用多个波段范围的光源分别对白平衡板照明，对高像素数码相机做白平衡；采用经过标定的多色块的色样卡对相机做颜色数据校准。

2）采用多个波段范围的光源分别对样品照明，用高像素数码相机摄取色彩影像，并传送到计算机存储、组合显示为一张实物图片。 

3）用鼠标在显示器上画定影像中的测量区域，根据多波段的色彩影像数据，利用计算机技术，综合分析计算出该区域颜色的光谱反射率曲线，实现智能化非接触式的颜色检测，并给出颜色技术参数，对被测样品与标准样品的同色异谱和荧光颜色进行准确的量化分析。 

通过影像颜色的数据分析，也可以给纺织品经过摩擦试验后表面不均匀多色彩的色牢度进行自动评级。数字化的颜色图像档案方便了样品数据保存读取，能随时进行样品纹理颜色的变换，实现虚拟化的样品设计。样品颜色数据库管理和影像数据的网络传递，实现颜色检测QC管理。 

 参见图5的计算机软件操作流程说明，开机多波段光源影像颜色分析仪和计算机软件，进入系统软件的客户操作界面，操作数码相机同时或分别测试检测样品和标准样，计算机自动读取保存影像资料，并在用户界面上显示图片及颜色直方图。也可直接调用计算机所保存的检测样和标准样的电子资料。用鼠标选定所显示影像图片的检测颜色区域后，自动显示该部位的色度参数，用鼠标拖拉该颜色到评级窗口。再打开标准样影像，选取标准样颜色。确定后，自动产生评级结果和色差值，同色异谱指数和荧光定量。 

系统可以保存和输出检测结果，质量控制部门可以根据测试报告重新配制颜料或改进工艺达到生产要求。达标后，在数据库建立该色样的生产配方及颜色数据，供下次样品颜色设计时能自动提供相关数据。该QC模型可以很全面看到一个标准样和一个或者多个批次样之间的在各种光源下的颜色色样比较、色差指标、MI情况，直接打印结果。 

另外可以根据标准样，在系统已有的颜色数据库中搜寻规定色差范围内的相似颜色，并可以同时看到每个颜色与标准样颜色的色差，快速实现质量检控和管理。 

Claims (1)

1.一种光谱分光彩色影像颜色检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在光谱分光彩色影像颜色采集箱内，采用多个波段范围的光源分别对白平衡板照明，对高像素数码相机做白平衡；采用经过标定的多色块的色样卡对相机做颜色数据校准；所述的光谱分光彩色影像颜色采集箱包括有箱体和设置于外箱体内的中性漫射内胆，所述中性漫射内胆的底部设置有光源组件，该光源组件的下方设置有置物台，所述的箱体顶部设置有用于采集被测物体彩色影像的数码相机，所述的光源组件为多波段光源组件，该多波段光源组件包括有安装架、设置在安装架上多个光源，以及设置于多个光源上用于300-830nm光谱波长范围内进行透光选取的窄带滤光片，所述的安装架上相对多个光源及其窄带滤光片的斜上方上设置有波纹状扩散板，所述的安装架的侧部设置有与波纹状扩散板的扩散光路对应的弧形扩散板，所述的中性漫射内胆的顶部设置有扩散罩；

（2）采用多个波段范围的光源分别对样品照明，用高像素数码相机摄取色彩影像，并传送到计算机存储、组合显示为一张实物图片；

（3）用鼠标在显示器上画定影像中的测量区域，根据多波段的色彩影像数据，利用计算机技术，综合分析计算出该区域颜色的光谱反射率曲线，实现智能化非接触式的颜色检测，并给出颜色技术参数，对被测样品与标准样品的同色异谱和荧光颜色进行准确的量化分析。

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