CN103557942A - 双光源兼容sci/sce测试条件的测色仪及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，通过双光源主动照明的方式实现了SCI/SCE测量测量条件切换，替代了光阱的设计，并对两种测试条件设计了相应的定标算法。实验结果表明，该结构在SCI和SCE条件下的测试结果明显优于现有的技术，更适用于兼容SCI和SCE测试条件的颜色测量仪器，并具有显著的应用价值。

Description

双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法

技术领域

本发明涉及颜色测量仪器技术领域，尤其涉及一种基于双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及其实现方法。

背景技术

CIE(国际照明委员会International Commission on Illumination)在1971年推荐了四种用于反射样品测量的标准照明与观察几何条件：垂直/45(0/45)，45/垂直(45/0)，垂直/漫射(0/d)，漫射/垂直(d/0)。为了便于讨论，可以将各种不同的照明与观察条件减少成三种最普通的几何条件：漫射照明、8度观察角、包含镜面反射成分(d/8:i)；漫射照明、8度观察角、消除镜面成分(d/8:e)；和45°环形照明、垂直观察(45/0:c)。由于在d/8:i条件下对材料表面颜色进行测量时测量结果与材料表面光泽无关，所以在油漆、塑胶、配色等领域中都采用d/8:i测量条件。但是，对产品进行质检时经常会遇到与目视效果进行颜色比对的情况，所以也会使用d/8:e测量条件。在颜色测量仪器的设计中通常采用d/8:i和d/8:e兼容的结构设计，便于测试两种情况下的颜色数据。现有的技术手段是在积分球内壁上设置光阱来去除镜面反射光。但是，光阱的结构会影响积分球内部的混光效果，在SCI测量条件下会导致测量数据受到材料表面光泽的影响。另外，由于CIE没有规定积分球的尺寸和光泽陷阱的尺寸，导致在SCE测量条件下，不同结构的仪器在测量表面光泽不同的样品时会产生较大的器间差。

CIE推荐的d/8:i测量结构，如图1a所示。在这种测量条件下，光源发出的光首先入射到积分球内壁上，通过积分球的混光后对样品进行漫射照明，观察角度与材料表面法线方向成8°角。在d/8:i结构中，进入传感器的光强，可以用式(1)来表示。

R_measure(λ，g)＝R_intrinsic(λ)+r(g)   (1)

式(1)中，R_measure(λ，g)为人眼或传感器接收的光信号，与材料表面反射光谱和材料表面光泽相关。R_intrinsic(λ)为涂料层反射光线，与材料表面反射光谱相关。r(g)为由表面光泽引起的表面反射光信号，只与光源光谱相关。进入传感器的光信号，包括一部分在材料表面发生的镜面反射光r(g)和一部分包含材料表面光谱信息的R_intrinsic(λ)。

在SCE测试条件的设计中，CIE给出了如图2b所示的推荐的方案。通过在对称的观察位置设置光泽陷阱来去除材料表面的镜面反射光。现有仪器中的的SCE/SCI兼容设计，通常在积分球内壁设置光阱为仪器提供SCE测量条件。为了使仪器同时可以提供SCI测量条件，用步进电机控制拨片，使拨片填补积分球内壁或打开光阱。如图2a和2b所示，在积分球壁上设置一个开孔，大小和光阱大小一致，在光阱处设置一个拨片，由步进电机控制。拨片上涂覆与积分球内壁相同的白色漫反射涂料。积分球下部开测试孔，对样品表面进行测量。当步进电机控制拨片打开时，如图2a所示，此时的测量条件是有光阱的SCE测量条件。当步进电机控制拨片关闭，堵住积分球开孔时，如图2b所示，此时的测量条件可认为积分球是完整的、无光阱的SCI测量条件。每次测量时，通过打开和闭合拨片来分别测量样品在SCI和SCE条件下的数据。

这种结构的设计存在着很多问题。首先，对积分球壁进行开孔，使得在进行SCE测量时，一部分光线从光阱处射出，导致传感器信号的强度减小，信噪比降低。其次，在仪器外壳整体密闭不严的情况下，容易引入外界光线至积分球内部影响测量。另外，SCI和SCE测量的切换是靠步进电机切换的，增加了仪器的机械部分，不利用增强仪器的可靠性。在如图2b所示的结构下，若开口面积过大，不利于在材料表面实现漫射照明。在拨片填补积分球开口后，由于拨片位置和积分球内壁存在一定的高度差，导致积分球内壁反射面不是严格的球型，不利于在SCI测量条件下为材料表面提供理想的漫射照明条件，导致测试结果受到材料表面纹理的影响。如图3所示，是采用图2所示拨片切换SCI/SCE测量条件的仪器在SCI条件下分别对两组同色不同光泽的材料表面进行测量的测量结果。在理想情况下，SCI条件下的测量结果不应受到材料表面光泽的影响，即对同色不同光泽的材料表面测量时，测量结果应一致。但是，图3所示的测量结果表明，在该结构下，测量不同光泽的同色材料表面会对测试结果带来较大的影响。

在如图2a所示的SCE测试条件下，由于CIE并没有对光泽陷阱的大小和设计做规定，不同厂家生产的仪器光泽陷阱的尺寸不一致，导致了较大的器间差，且难以修正。采用两台不同厂家生产的分光测色仪，在SCE条件下对样品进行测量。样品分别为：MUNESLL半光泽明度色卡37个样品，MUNESLL全光泽明度色卡31个样品，高光泽包装纸样品21个。取600nm处的数据进行分析，比较两种测量仪器的测试数据之间的相关性如图4-6所示。从图4和图5中可知，在分别测试半光泽或全光泽明度卡时，两种测量结构测试数据呈现较好的线性相关；由图6可知，综合半光泽和全光泽明度卡测试数据后，在样品光泽不同的情况下，两种结构测试数据的线性相关程度较差。

有鉴于此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，旨在解决现有技术在SCE测量条件下，不同结构的仪器在测量表面光泽不同的样品时会产生较大的器间差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪，用于对样品进行颜色测量；所述测色仪包括：分光计、光阱和积分球；其中，还包括：

第一光源；

第二光源；

设置在积分球上的四个开孔：第一光源入射狭缝，第二光源入射狭缝，测试孔径和分光计狭缝；

一平面镜；

第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位置的第一区域，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计中；第一区域位置为以样品测试孔以8°观察角度向积分球内壁的投影，发散角方向角为+2°至-2°。

所述的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪，其中，积分球为直径45mm球体，球体内壁上有四个开孔：第一光源入射狭缝为直径2mm圆孔，第二光源入射狭缝为直径2mm圆孔，测试孔径为直径5mm圆孔，分光计狭缝为直径4.9mm圆孔，平面镜为直径3mm圆形。在积分球内部，非漫反射面的面积只占球体内壁总面积的0.704％，远远小于通常技术标准中规定的10％。有利于光线在积分球内部充分均匀化，在被测样品表面实现良好的漫射照明。

一种所述的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法，其中，所述方法包括：

S1、第一光源点亮，第二光源熄灭；第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面，分光计接收由样品表面反射过来的反射光，测量得到的第一信号I₁；

S2、第二光源点亮，第一光源熄灭；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位置的第一区域，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计中；得到第二信号I₂；

S3、根据第一信号I₁和第二信号I₂，分别得到SCI条件下的测量结果I_SCI和SCE条件下的测量结果I_SCE，如下式所示：

I_SCI＝I₁；I_SCE＝I₁-k*I₂；

其中，k为待定的比例系数；

S4、对分光计进行定标，确定待定的比例系数k。

所述的实现方法，其中，所述步骤S4中包括：

S41、选择颜色不同的n个色卡，使样品色卡的光谱反射率在0-100％间均匀分布；

S42、使用标准仪器对每一个样品测量其在SCI和SCE条件下的光谱数据。

所述的实现方法，其中，所述步骤S42具体包括：

S421、对SCI测试条件下的测试结果进行定标，对于波长λ处双光源结构测得SCI条件下的n个样品的信号为

采用标准仪器测得SCI条件下的n个样品的信号为

对两组数据进行线性回归得

$I_n^{\mathrm{SCI}-S}\left(\mathrm{\λ}\right)=k_{\mathrm{SCI}}\left(\mathrm{\λ}\right)*I_n^{\mathrm{SCI}}\left(\mathrm{\λ}\right);$

其中，k_SCI(λ)为SCI测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数；

S422、对SCE测试条件下的测试结果进行定标，用标准仪器对n张色卡进行测量，得到其在标准仪器下的反射光谱曲线，波长λ处的光谱反射率为然后采用双光源结构在分别点亮第一光源和第二光源的情况下分别测得传感器的信号值

和

S423、对于标号为n的样品，有如下关系：

$I_n^s\left(\mathrm{\λ}\right)=K_1^{\mathrm{\λ}}\·I_1^A\left(\mathrm{\λ}\right)+K_2^{\mathrm{\λ}}\·I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)+b^{\mathrm{\λ}}=[K_1^{\mathrm{\λ}},K_2^{\mathrm{\λ}},b^{\mathrm{\λ}}]\×\left[\begin{array}{c}{I}_n^A\left(\mathrm{\λ}\right)\\ I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)\\ 1\end{array}\right];$

S424、则对于所有测试数据，可以得到如下关系：

$[I_1^s\left(\mathrm{\λ}\right),I_2^s\left(\mathrm{\λ}\right),...I_n^s\left(\mathrm{\λ}\right)]=[K_1^{\mathrm{\λ}},K_2^{\mathrm{\λ}},b^{\mathrm{\λ}}]\×\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}{I}_1^A\left(\mathrm{\λ}\right)& I_2^A\left(\mathrm{\λ}\right)& & I_n^A\left(\mathrm{\λ}\right)\\ I_1^B\left(\mathrm{\λ}\right)& I_2^B\left(\mathrm{\λ}\right)& ...& I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)\\ 1& 1& & 1\end{array}\right];$

对上式应用多元线性回归即可得到最优化的系数解

其中，为SCE测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数。

一种所述的实现方法的在SCI测试条件下的验证方法，其中，所述验证方法包括：

设定样品板材厚度为5mm，样品形状为长方形，每一样品上设置3个光泽不同区域：高光泽区、中光泽区和低光泽区；

对每种颜色样品的高、中、低光泽区域分别测试其SCI和SCE条件下的光谱反射率；在测试时为了防止样品低光泽区域处由于表面纹理对测试数据产生影响，在每次测量时都旋转120°，取3次测量的平均值；

对每一个色板中不同光泽的区域在SCI条件下测试其反射光谱曲线，并按照下面公式，计算3个不同光泽区域的最大差值ΔE_max，由ΔE_max可以看出，在SCI条件下，颜色测量结果受光泽影响大大降低；

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{(L-L^{\′})}^2+{(a-a^{\′})}^2+{(b-b^{\′})}^2};$

ΔE_max＝MAX[ΔE_1，2，ΔE_1，3，ΔE_2，3]。

有益效果：本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，通过主动照明的方式实现了SCI/SCE测量测量条件切换，替代了光阱的设计，并对两种测试条件设计了相应的定标算法。实验结果表明，该结构在SCI和SCE条件下的测试结果明显优于现有的技术，更适用于兼容SCI和SCE测试条件的颜色测量仪器，并具有显著的应用价值。

附图说明

图1a为CIE推荐的d/8:i测量结构的示意图。

图1b为CIE推荐的d/8:e测量结构的示意图。

图2a为现有技术中SCI/SCE兼容测试结构的拨片打开时，SCE测量条件的示意图。

图2b为现有技术中SCI/SCE兼容测试结构的拨片闭合时，SCI测量条件的示意图。

图3为两组采用拨片切换SCI/SCE测试条件的仪器在SCI条件下对同色不同光泽样品测量结果的示意图。

图4为样品A和样品B测量半光泽明度卡数据(600nm)的示意图。

图5为样品A和样品B测量全光泽明度卡数据(600nm)的示意图。

图6为两种不同仪器在SCE条件下的测量数据(600nm)的示意图。

图7为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的较佳实施例的示意图。

图8为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的较佳实施例中光阱位置确定的示意图。图9a为采用本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪在SCI条件下对两个同色不同光泽材料表面进行测量时的测试结果的示意图。

图9b为采用现有技术的拨片结构在SCI条件下对两个同色不同光泽材料表面进行测量时的测试结果的示意图。

图10为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法的流程图。

图11为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法中双光源结构vs标准仪器测量定标色卡数据对比(600nm)的示意图。

图12为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法的实验验证中样品的不同光泽区的ΔE_max的分布示意图。

图13为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法的实验验证中样品的较佳实施例的示意图。

图14a为450nm处HP-C600和CM-700D测试数据对比的示意图。

图14b为450nm处本发明的双光源结构和CM-700D测试数据对比的示意图。

图14c为550nm处HP-C600和CM-700D测试数据对比的示意图。

图14d为550nm处本发明的双光源结构和CM-700D测试数据对比的示意图。

图14e为680nm处HP-C600和CM-700D测试数据对比的示意图。

图14f为650nm处本发明的双光源结构和CM-700D测试数据对比的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图7，图7为本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的较佳实施例的示意图。如图所示，本发明的一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪，用于对样品进行颜色测量；其中，所述测色仪包括：分光计、光阱(图中未示出，图8中会确定其位置)和积分球；其中，还包括：第一光源、第二光源、设置在积分球上的四个开孔：第一光源入射狭缝，第二光源入射狭缝，测试孔径和分光计狭缝、以及一平面镜。

具体来说，本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪采用了两个照明光源，两个光源配合实现SCI和SCE条件下的测量。积分球侧面开入射狭缝。第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位置的第一区域(即光阱位置)，如图8所示，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计狭缝中；第一区域位置为以样品测试孔以8°观察角度向积分球内壁的投影，发散角方向角为+2°至-2°。积分球整体只有四个开孔，分别为第一光源入射狭缝，第二光源入射狭缝、测试孔径和分光计狭缝。由于开孔面积远远小于现有技术手段拨片结构中的光阱开孔，不会对积分球的漫反射球体产生影响，因此可以保证在SCI和SCE测量条件下对被测样品均能实现较理想的漫射照明。不同于现有技术的光阱设计，整个测量过程中没有光线能量的损失，保证了传感器测量信号的信噪比。SCI和SCE测量条件的切换不依赖电机或其他移动部件，保证了仪器的可靠性，而且SCI测量和SCE测量之间转换速度快，不需要等待拨片转动。

当测试SCI条件下的材料表面颜色时，将光源A点亮，光源B熄灭。这种情况下，由于积分球开口只有两个光源入射狭缝、测试孔径、传感器狭缝和分光计狭缝，且开口面积远远小于积分球总面积的10％，所以在积分球内可以实现比较好的混光效果。

在本实施例中，积分球为直径45mm球体，球体内壁上有四个开孔：第一光源入射狭缝为直径2mm圆孔，第二光源入射狭缝为直径2mm圆孔，测试孔径为直径5mm圆孔，分光计狭缝为直径4.9mm圆孔，平面镜为直径3mm圆形。在积分球内部，非漫反射面的面积只占球体内壁总面积的0.704％，远远小于通常技术标准中规定的10％。有利于光线在积分球内部充分均匀化，在被测样品表面实现良好的漫射照明。

其直接表现是：在测量不同光泽的同色材料表面颜色时，得到的测试结果误差较小。如图9a和9b所示，当采用现有技术的拨片结构在SCI条件下对两个同色不同光泽材料表面进行测量时，由于积分球的混光效果不好，导致材料表面光泽对测试结果带来了一定的影响，光谱曲线差别较大，两次测量结果差别^ΔE＝0.56；采用双光源结构对两个同色不同光泽材料表面进行测量时，光谱曲线差别较小，两次测量结果差别^ΔE＝0.09，有明显改善。

本发明还提供了一种所述的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法，如图10所示，所述方法包括：

S1、第一光源点亮，第二光源熄灭；第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面，分光计接收由样品表面反射过来的反射光，测量得到的第一信号I₁；

S2、第二光源点亮，第一光源熄灭；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位置的第一区域，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计中；得到第二信号I₂；

S3、根据第一信号I₁和第二信号I₂，分别得到SCI条件下的测量结果I_SCI和SCE条件下的测量结果I_SCE，如下式所示：

I_SCI＝I₁；I_SCE＝I₁-k*I₂；

其中，k为待定的比例系数；

S4、对分光计进行定标，确定待定的比例系数k。

具体来说，所述步骤S42具体包括：

S421、对SCI测试条件下的测试结果进行定标，对于波长λ处双光源结构测得SCI条件下的n个样品的信号为

采用标准仪器测得SCI条件下的n个样品的信号为

以600nm处的测试结果为例，如图11所示，对两组数据进行线性回归得

$I_n^{\mathrm{SCI}-S}\left(\mathrm{\λ}\right)=k_{\mathrm{SCI}}\left(\mathrm{\λ}\right)*I_n^{\mathrm{SCI}}\left(\mathrm{\λ}\right);$

其中，k_SCI(λ)为SCI测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数；

S422、对SCE测试条件下的测试结果进行定标(选择定标测试样品时，应选择表面光泽较高的样品进行测量。对高光泽样品测量时，传感器信号中的镜面反射成分比例较大。本文中选择全光泽色卡作为被测样品)，用标准仪器对n张色卡进行测量，得到其在标准仪器下的反射光谱曲线，波长λ处的光谱反射率为

然后采用双光源结构在分别点亮第一光源和第二光源的情况下分别测得传感器的信号值

和

S423、对于标号为n的样品，有如下关系：

$I_n^s\left(\mathrm{\λ}\right)=K_1^{\mathrm{\λ}}\·I_1^A\left(\mathrm{\λ}\right)+K_2^{\mathrm{\λ}}\·I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)+b^{\mathrm{\λ}}=[K_1^{\mathrm{\λ}},K_2^{\mathrm{\λ}},b^{\mathrm{\λ}}]\×\left[\begin{array}{c}{I}_n^A\left(\mathrm{\λ}\right)\\ I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)\\ 1\end{array}\right];$

S424、则对于所有测试数据，可以得到如下关系：

$[I_1^s\left(\mathrm{\λ}\right),I_2^s\left(\mathrm{\λ}\right),...I_n^s\left(\mathrm{\λ}\right)]=[K_1^{\mathrm{\λ}},K_2^{\mathrm{\λ}},b^{\mathrm{\λ}}]\×\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}{I}_1^A\left(\mathrm{\λ}\right)& I_2^A\left(\mathrm{\λ}\right)& & I_n^A\left(\mathrm{\λ}\right)\\ I_1^B\left(\mathrm{\λ}\right)& I_2^B\left(\mathrm{\λ}\right)& ...& I_n^B\left(\mathrm{\λ}\right)\\ 1& 1& & 1\end{array}\right];$

对上式应用多元线性回归即可得到最优化的系数解

其中，

为SCE测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数；

本发明还提供了一种所述的实现方法的在SCI测试条件下的验证方法，所述验证方法包括：

设定样品板材厚度为5mm，样品形状为长方形，每一样品上设置3个光泽不同区域：高光泽区、中光泽区和低光泽区；

对每种颜色样品的高、中、低光泽区域分别测试其SCI和SCE条件下的光谱反射率；在测试时为了防止样品低光泽区域处由于表面纹理对测试数据产生影响，在每次测量时都旋转120°，取3次测量的平均值。

对每一个色板中不同光泽的区域在SCI条件下测试其反射光谱曲线，并按照下面公式，计算3个不同光泽区域的最大差值ΔE_mAx，由ΔE_mAx可以看出，在SCI条件下，颜色测量结果受光泽影响大大降低；

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{(L-L^{\′})}^2+{(a-a^{\′})}^2+{(b-b^{\′})}^2};$

ΔE_max＝MAX[ΔE_1，2，ΔE_1，3，ΔE_2，3]。

具体来说，设计样品为长方形，每个样品上设计了3个光泽不同的区域，分别是高光泽、中光泽区和低光泽区，具体尺寸和大小如图13所示(长h为7cm，宽l为5cm)，为了防止测量时有光透过板材导致测量误差，设计样品板材厚度为5mm。

为此设计了相应的模具，用PP(聚丙烯，polypropylene)料进行注塑，用同一种色料进行注塑，融化温度为250℃，注塑温度为110℃，注塑压力55MPa。注塑成型后，在80摄氏度下恒温箱中干燥6个小时。用改进后的测色结构对每种颜色样品的高、中、低光泽区域分别测试其SCI和SCE条件下的光谱反射率。为了防止样品低光泽区域处由于表面纹理对测试数据产生影响，在每次测量时都旋转120°，取3次测量的平均值。共制作27个色板，每个色板上有3个不同光泽的区域。对每一个色板中不同光泽的区域在SCI条件下测试其反射光谱曲线，按照下式计算3个不同光泽区域的最大差值ΔE_max，并根据该数据作出图12，由图12可知，在SCI条件下，颜色测量结果受光泽影响大大降低。

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{(L-L^{\′})}^2+{(a-a^{\′})}^2+{(b-b^{\′})}^2};$

ΔE_max＝MAX[ΔE_1，2，ΔE_1，3，ΔE_2，3]；另外，在SCE测量条件下进行实验验证如下：

测试样品由MUNESLL半光泽明度色卡(31个)，MUNESLL全光泽明度色卡(37个)，高光泽包装纸样品(10个)，NCS高光泽色卡(29个)组成。采用3种仪器对样品进行测量，分别为Chinaspec公司生产的HP-C600，Konica公司生产的CM-700D和本文介绍的双光源结构仪器。其中HP-C600和CM-700D采用测试结构是前文提及的拨片切换光阱结构。在SCE测量条件下，以CM-700D测试数据作为标准，将双光源结构测试得到的数据向CM-700D测试数据进行标定。

分别比较三种仪器测试数据在450nm，500nm，550nm处的相关性。图14a、图14c、图14e为HP-C600和CM-700D测试数据对比。图14b、图14d、图14f为双光源结构和CM-700D测试数据对比。对于不同光泽的样品在SCE条件下进行测量时，双光源结构和CM-700D的测试数据体现出了较好的线性相关性。

综上所述，本发明的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪及实现方法，通过双光源主动照明的方式实现了SCI/SCE测量测量条件切换，替代了光阱的设计，并对两种测试条件设计了相应的定标算法。实验结果表明，该结构在SCI和SCE条件下的测试结果明显优于现有的技术，更适用于兼容SCI和SCE测试条件的颜色测量仪器，并具有显著的应用价值。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪，用于对样品进行颜色测量；所述测色仪包括：分光计、光阱和积分球；其特征在于，还包括： 

第一光源； 

第二光源； 

设置在积分球上的四个开孔：第一光源入射狭缝，第二光源入射狭缝，测试孔径和分光计狭缝； 

一平面镜； 

第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位置的第一区域，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计中；第一区域位置为以样品测试孔以8°观察角度向积分球内壁的投影，发散角方向角为+2°至-2°。 

2.根据权利要求1所述的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪，其特征在于，所述积分球内部，非漫反射面的面积占球体内壁总面积的0.704％。 

3.一种权利要求1所述的双光源兼容SCI/SCE测试条件的测色仪的实现方法，其特征在于，所述方法包括： 

S1、第一光源点亮，第二光源熄灭；第一光源发出的光从第一光源入射狭缝入射到积分球内部，投射到积分球内壁上，在积分球内壁进行多次反射后，以漫入射形式照射到样品表面，分光计接收由样品表面反射过来的反射光，测量得到的第一信号I₁； 

S2、第二光源点亮，第一光源熄灭；第二光源发出的光从第二光源入射狭缝入射，照射到一平面镜上，通过平面镜反射将入射光投射到光阱位 置的第一区域，第一区域发出的光只有经过被测物体材料表面的镜面反射后才能入射至分光计中；得到第二信号I₂； 

S3、根据第一信号I₁和第二信号I₂，分别得到SCI条件下的测量结果I_SCI和SCE条件下的测量结果I_SCE，如下式所示： 

I_SCI＝I₁；I_SCE＝I₁-k*I₂； 

其中，k为待定的比例系数； 

S4、对分光计进行定标，确定待定的比例系数k。 

4.根据权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述步骤S4中包括： 

S41、选择颜色不同的n个色卡，使样品色卡的光谱反射率在0-100％间均匀分布； 

S42、使用标准仪器对每一个样品测量其在SCI和SCE条件下的光谱数据。 

5.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述步骤S42具体包括： 

S421、对SCI测试条件下的测试结果进行定标，对于波长λ处双光源结构测得SCI条件下的n个样品的信号为

采用标准仪器测得SCI条件下的n个样品的信号为

对两组数据进行线性回归得 

其中，k_SCI(λ)为SCI测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数； 

S422、对SCE测试条件下的测试结果进行定标，用标准仪器对n张色卡进行测量，得到其在标准仪器下的反射光谱曲线，波长λ处的光谱反射率为

然后采用双光源结构在分别点亮第一光源和第二光源的情况下分别测得传感器的信号值

和

S423、对于标号为n的样品，有如下关系： 

S424、则对于所有测试数据，可以得到如下关系： 

对上式应用多元线性回归即可得到最优化的系数解其中， 

为SCE测试条件下波长λ处仪器测试结果的矫正系数。 

6.一种权利要求3所述的实现方法的在SCI测试条件下的验证方法，其特征在于，所述验证方法包括： 

设定样品板材厚度为5mm，样品形状为长方形，每一样品上设置3个光泽不同区域：高光泽区、中光泽区和低光泽区； 

对每种颜色样品的高、中、低光泽区域分别测试其SCI和SCE条件下的光谱反射率，在每次测量时都旋转120°，取3次测量的平均值； 

对每一个色板中不同光泽的区域在SCI条件下测试其反射光谱曲线，并按照下面公式，计算3个不同光泽区域的最大差值ΔE_max，由ΔE_max可以看出，在SCI条件下，颜色测量结果受光泽影响大大降低； 

ΔE_max＝MAX[ΔE_1，2，ΔE_1，3，ΔE_2，3]。 

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