CN109724701A - 一种色差检测装置及在线色差检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种色差检测装置，包括框架，所述框架上设置有封闭的内腔，该内腔的底部设置有拍摄窗口，框架的内腔顶部设置有3×3的矩形阵列的九个工业相机，每个工业相机的前端均设置有可见滤光片，每个可见滤光片中心波长不同，该九个可见滤光片的中心波长范围覆盖可见光的波长范围；内腔内设置有均匀光源，九个工业相的拍摄范围的重叠区域作为色差检测的采样区域。该色差检测装置直接利用九个阵列的工业相机拍摄图像来实现在线检测色差，采样频率高，检测速度更快。另外本发明公开了在线色差检测方法，该在线色差检测方法利用该色差检测装置来计算待测物品的L、a、b的值，最终得到ΔEab的值来检测色差。
Description
技术领域
本发明涉及一种色差检测装置，同时还涉及使用该色差检测装置的一种在线色差检测方法。
背景技术
由于传统RGB(包括BAYER模式)彩色相机色彩还原性较差，一般很少用于颜色精确测量领域，高精度的色差检测均采用分光光谱仪，但分光光谱仪价格昂贵、测量速度慢等原因，很少用于在线的色差检测等对速度、采样频率要求较高的场合，一般用于实验室或者离线抽样检查场合。因此，对于面料或者印刷物品急需一种检测速度快、采样频率高的在线色差检测装置及其检测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种色差检测装置，该色差检测装置直接利用九个阵列的工业相机拍摄图像来实现在线检测色差，采样频率高，检测速度更快。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种在线色差检测方法，该在线色差检测方法利用3×3的矩形阵列的九个工业相机快速拍摄采样照片，然后计算出该采样照片和标准样照片的L、a、b值，最终计算出色差结果，该检测方法成本较低，采样速度快，可实现在线检测。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种色差检测装置，包括框架，所述框架上设置有封闭的内腔，该内腔的底部设置有拍摄窗口，所述框架的内腔顶部设置有九个工业相机，九个工业相机成3×3的矩形阵列，每个工业相机的前端均设置有可见滤光片，每个可见滤光片中心波长不同，该九个可见滤光片的中心波长范围覆盖可见光的波长范围；所述内腔内位于工业相机和拍摄窗口之间设置有均匀光源，该均匀光源上设置有方便九个工业相机拍摄的避让通过孔，所述九个工业相的拍摄范围的重叠区域作为色差检测的采样区域，该采样区域与拍摄窗口位置对应。
优选的，所述均匀光源为标准光源。
优选的，所述可见滤光片的中心波长等间隔均匀设置。
优选的，所述框架包括上固定板、下固定板以及连接上固定板和下固定板之间的若干个连接杆，所述九个工业相机固定在上固定板上，拍摄窗口设置在下固定板上，该均匀光源固定在各连接杆上，所述连接杆外部可拆卸固定有若干块封板，该封板、上固定板和下固定板共同围成了所述内腔。
优选的，所述各连接杆的中部可拆卸安装有光源安装板，该光源安装板上设置有与避让通过孔同心设置的贯通孔，所述标准光源固定在光源安装板的下方。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该色差检测装置用了3×3的矩形阵列的九个工业相机来拍摄待测物品，工业相机的拍摄速度非常快，因此采样的频率高，而同时，九个工业相机拍摄的照片选取的都是相机重叠的采样区域，这样采样结果准确，利用可见滤光片来选择性过滤不同波长的光线，封闭的内腔可以避免外界光线的干扰，提高色差检测精度；而九个工业相机对应九个可见滤光片，这样覆盖了可见光的波长，既保证了检测的精度，同又兼顾数据处理的速度，适合物品的在线色差检测。
又由于所述可见滤光片的中心波长等间隔均匀设置，这样可以时色差的计算更加简化。
又由于所述框架包括上固定板、下固定板以及连接上固定板和下固定板之间的若干个连接杆，所述九个工业相机固定在上固定板上，拍摄窗口设置在下固定板上，该均匀光源固定在各连接杆上，所述连接杆外部可拆卸固定有若干块封板，该封板、上固定板和下固定板共同围成了所述内腔，这样在对内腔内部光源进行检修或更换时可以将封板拆卸，结构更加合理。
又由于所述各连接杆的中部可拆卸安装有光源安装板，该光源安装板上设置有与避让通过孔同心设置的贯通孔，所述标准光源固定在光源安装板的下方，这样方便安装和固定标准光源，同时也方便在标准光源出现故障时更换，而标准光源可以提供足够的可见光，待测物品无阴影，色差检测结果更准确。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种在线色差检测方法，该色差检测方法使用了上述的色差检测装置，首先利用标准白纸进行校正，九个工业相机拍摄九组校准照片备用；然后将标准待测物品放置拍摄窗口下拍摄九组标准比对照片，将标准比对照片和对应的校准照片比对计算得到标准样的L0、a0、b0的值；然后待测物品在拍摄窗口的下方被牵引纵向运行，色差检测装置沿待测物品的宽度方向运行并拍摄采样区域中的采样照片，将采样照片和对应校准照片进行比对计算出对应的中心波长下的待测物品的L1、a1、b1的值，然后根据公式计算出色差ΔEab的值。
进一步优选的，所述九个工业相机对应的滤光片为窄带滤光片，九个滤光片所涵盖的波长范围覆盖可见光的波长范围，各滤光片的半高宽相等。
进一步优选的，所述九个滤光片的中心波长分别为：420nm、460nm、500nm、540nm、580nm、620nm、660nm、700nm、740nm，半高宽为40nm。
进一步优选的，该在线色差检测方法中，待测物品为面料，在拍摄窗口的下方设置了一个支撑平板，面料在支撑平板和拍摄窗口之间的间隙运行。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该色差检测方法可以实现在线检测，利用九宫格布置的九个工业相机进行采样，采样频率快，同时，九个滤光片涵盖了可见光的波长，这样即保证了色差检测精度，同时也兼顾检测速度，该色差检测方法可以适合一些物品的在线检测，例如面料、纸张、薄膜、皮革等材料。
又由于该在线色差检测方法中，在拍摄窗口的下方设置了一个支撑平板，待测物品在支撑平板和拍摄窗口之间的间隙往前运动，这样尽可能的减少外界光线对于色差检测的干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的立体结构图；
图2是本发明实施例隐藏了封板后的立体结构图；
图3是图2的主视图；
图4是图2的俯视图；
图5是图2的仰视图；
图6是工业相机的采样示意；
附图中：100.色差检测装置；1.上固定板；2.下固定板；3.连接杆；4.封板；5.工业相机；6.光源安装板；7.贯通孔；8.标准光源；9.避让通过孔；10.拍摄窗口；11.采样区域；12.拍摄范围。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图6所示，一种色差检测装置1，包括框架，所述框架上设置有封闭的内腔，该内腔的底部设置有拍摄窗口10。所述框架的内腔顶部设置有九个工业相机5，九个工业相机5成3×3的矩形阵列。
其中本实施例中，所述框架包括上固定板1、下固定板2以及连接上固定板1和下固定板2之间的若干个连接杆3(本实施例为4个)，所述九个工业相机5固定在上固定板1上，拍摄窗口10设置在下固定板2上，该均匀光源固定在各连接杆3上，所述连接杆3外部可拆卸固定有若干块封板4，其可拆卸方式为螺钉固定，该封板4、上固定板1和下固定板2共同围成了所述内腔。
所述各连接杆3的中部通过螺钉可拆卸安装有光源安装板6，该光源安装板6上设置有与避让通过孔9同心设置的贯通孔7，所述标准光源8固定在光源安装板6的下方。
每个工业相机5的前端均设置有可见滤光片，每个可见滤光片中心波长不同，该九个可见滤光片的中心波长范围覆盖可见光的波长范围；所述内腔内位于工业相机5和拍摄窗口10之间设置有均匀光源，该均匀光源上设置有方便九个工业相机5拍摄的避让通过孔9，所述九个工业相的拍摄范围12的重叠区域作为色差检测的采样区域11，该采样区域11与拍摄窗口10位置对应。该拍摄窗口10为圆形，本实施例中，相机中心间距为4cm，单个相机的拍摄范围12大小为15cm，九个相机的重叠区域大小为7cm*7cm，相机实际采图取样区域选定中心5cm*5cm区域。所述均匀光源为标准光源8。所述可见滤光片的中心波长等间隔均匀设置。滤波片波长间隔40nm，半高宽40nm，波长覆盖范围为400～760nm。
另外，本发明还公开了一种在线色差检测方法，该色差检测方法使用了上述的色差检测装置1，首先利用标准白纸进行校正，九个工业相机5拍摄九组校准照片备用；然后将标准待测物品放置拍摄窗口10下拍摄九组标准比对照片，将标准比对照片和对应的校准照片比对计算得到标准样的L0、a0、b0的值；然后待测物品在拍摄窗口10的下方被牵引纵向运行，色差检测装置1沿待测物品的宽度方向运行并拍摄采样区域11中的采样照片，将采样照片和对应校准照片进行比对计算出对应的中心波长下的待测物品的L1、a1、b1的值，然后根据公式计算出色差ΔEab的值，当ΔEab≥1时，表示该照片对应的部位有色差。
进一步优选的，所述九个工业相机5对应的滤光片为窄带滤光片，九个滤光片所涵盖的波长范围覆盖可见光的波长范围，各滤光片的半高宽相等。
进一步优选的，所述九个滤光片的中心波长分别为：420nm、460nm、500nm、540nm、580nm、620nm、660nm、700nm、740nm，半高宽为40nm。
该在线色差检测方法中，待测物品为面料，在拍摄窗口10的下方设置了一个支撑平板，面料在支撑平板和拍摄窗口10之间的间隙运行。
其中L0、a0、b0和L1、a1、b1的计算方式相同，以L0、a0、b0为例，首先可以将标准比对照片于对应的校准照片相除就可以计算得到该中心波长下的反射率Rλ，然后CIE照明体数据和2°或10°标准观察者函数将其转换成X、Y、Z值，具体的X、Y、Z的计算方式为：
其中，
Sλ：标准照明体的光谱能量分布；
Rλ：物体色的反射率
CIE标准观察者三刺激值
Δλ：波长计算间隔(40nm)
k：归一化系数，是将照明体(光源)的Y值调整为100时得出的。
然后在通过CIE Lab的计算方式计算L0、a0、b0的值。
然后利用计算出色差ΔEab的值，当ΔEab≥1时，表示该照片对应的部位有色差。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种色差检测装置，其特征在于：包括框架，所述框架上设置有封闭的内腔，该内腔的底部设置有拍摄窗口，所述框架的内腔顶部设置有九个工业相机，九个工业相机成3×3的矩形阵列，每个工业相机的前端均设置有可见滤光片，每个可见滤光片中心波长不同，该九个可见滤光片的中心波长范围覆盖可见光的波长范围；所述内腔内位于工业相机和拍摄窗口之间设置有均匀光源，该均匀光源上设置有方便九个工业相机拍摄的避让通过孔，所述九个工业相的拍摄范围的重叠区域作为色差检测的采样区域，该采样区域与拍摄窗口位置对应。
2.如权利要求1所述的一种色差检测装置，其特征在于：所述均匀光源为标准光源。
3.如权利要求2所述的一种色差检测装置，其特征在于：所述可见滤光片的中心波长等间隔均匀设置。
4.如权利要求3所述的一种色差检测装置，其特征在于：所述框架包括上固定板、下固定板以及连接上固定板和下固定板之间的若干个连接杆，所述九个工业相机固定在上固定板上，拍摄窗口设置在下固定板上，该均匀光源固定在各连接杆上，所述连接杆外部可拆卸固定有若干块封板，该封板、上固定板和下固定板共同围成了所述内腔。
5.如权利要求4所述的一种色差检测装置，其特征在于：所述各连接杆的中部可拆卸安装有光源安装板，该光源安装板上设置有与避让通过孔同心设置的贯通孔，所述标准光源固定在光源安装板的下方。
6.一种在线色差检测方法，其特征在于：该色差检测方法使用了权利要求1中的色差检测装置，首先利用标准白纸进行校正，九个工业相机拍摄九组校准照片备用；然后将标准待测物品放置拍摄窗口下拍摄九组标准比对照片，将标准比对照片和对应的校准照片比对计算得到标准样的L0、a0、b0的值；然后待测物品在拍摄窗口的下方被牵引纵向运行，色差检测装置沿待测物品的宽度方向运行并拍摄采样区域中的采样照片，将采样照片和对应校准照片进行比对计算出对应的中心波长下的待测物品的L1、a1、b1的值，然后根据公式计算出色差ΔEab的值。
7.如权利要求6所述的一种在线色差检测方法，其特征在于：所述九个工业相机对应的滤光片为窄带滤光片，九个滤光片所涵盖的波长范围覆盖可见光的波长范围，各滤光片的半高宽相等。
8.如权利要求7所述的一种在线色差检测方法，其特征在于：所述九个滤光片的中心波长分别为：420nm、460nm、500nm、540nm、580nm、620nm、660nm、700nm、740nm，半高宽为40nm。
9.如权利要求8所述的一种在线色差检测方法，其特征在于：该在线色差检测方法中，在拍摄窗口的下方设置了一个支撑平板，待测物品在支撑平板和拍摄窗口之间的间隙间往前运动。
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