CN110108359A - 光谱标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光谱标定装置及方法，其中光谱标定装置包括光源控制模块、光路调节模块、光谱传感器和中央控制系统，其中，光源控制模块包括光源控制器和Micro LED光源阵列，光源控制器用于与中央控制系统连接，根据控制指令控制Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，提供多种LED光；光路调节模块用于对多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；光谱传感器用于测量输出光谱，得到测量光谱；中央控制系统与光路调节模块和光谱传感器连接，用于从光谱传感器接收测量光谱，完成光谱标定过程。采用本申请实施例能够在满足不同场景需要的光谱条件的同时，实现高精度成像系统的快速标定。
Description
技术领域
本申请涉及机器视觉领域，尤其涉及一种光谱标定装置及方法。
背景技术
机器视觉中一个很重要的方向是在光谱域上对于传统的成像技术进行扩展，即高光谱技术。当前大多数成像技术都是基于红、绿、蓝三色信息对于场景影像进行记录，虽然三色传感成像技术符合人类视觉系统的成像需求，然而从物理原理的角度出发，现实场景并非只有三色信息这么简单。从光源发出或经物体反射的光线具有丰富的波长，包含大量的信息，因此光谱采集技术已成为了进行科学研究与工程应用的有效工具。然而，如何快速、准确地完成系统的光谱标定，对采集结果的准确性起着重要的作用。
传统光谱标定方法主要采用的是单色仪波长扫描法和特征光谱标定法。单色仪波长扫描法能够获得高光谱相机每一光谱通道的中心波长及光谱分辨率，具有全波段标定、适用范围广的优点，但由于单色仪输出光波线宽较大，导致此方法的光谱分辨率标定精度低，无法对高光谱相机进行准确标定；特征光谱标定法多采用汞灯，钠灯，钨丝灯等标准灯的发射谱线对仪器进行标定，具有结构简单、易操作的优点，但是无法实现高光谱相机全波段中心波长的标定及对应光谱分辨率的标定，适用范围窄。
发明内容
本申请实施例提供一种光谱标定装置及方法，采用本申请实施例能够在满足不同场景需要的光谱条件的同时，实现高精度成像系统的快速标定。
第一方面，本申请实施例提供一种光谱标定装置，所述光谱标定装置包括光源控制模块、光路调节模块、光谱传感器和中央控制系统，其中，所述光源控制模块包括光源控制器和Micro LED光源阵列，所述光源控制器用于控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，所述Micro LED用于提供多种LED光；
所述光路调节模块用于对所述Micro LED提供的所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器用于测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统与所述光源控制器、所述光路调节模块和所述光谱传感器连接，用于控制所述光源控制器的开关状态，从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
在一种可能的实施例中，所述光路调节模块包括准直透镜、光栅、聚焦反射镜、数字微镜DMD、混光棒、扩散透镜和扩散器，其中所述准直透镜用于接收所述Micro LED光源阵列提供的所述多种LED光，并将所述多种LED光转换为准直平行光；
所述光栅用于对所述准直平行光进行分光，获得多种不同波长的光；
所述聚焦反射镜用于将所述多种不同波长的光聚焦到DMD上；
所述DMD根据接收到的所述多种不同波长的光获得至少一个挑选光，并将所述至少一个挑选光反射到所述混光棒；
所述混光棒用于将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，并将所述宽波段光谱传输到所述扩散透镜进行放大，所述扩散透镜将放大后的所述宽波段光谱传输到所述扩散器进行扩散，并在所述扩散器外表面得到所述输出光谱。
在一种可能的实施例中，所述中央控制系统与所述光路调节模块中的所述DMD连接，具体用于：
确定所述测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系；
若不满足预设的标定关系，则控制所述DMD获得新的挑选光；
获取新的测量光谱，所述新的测量光谱由所述光路调节模块根据所述新的挑选光得到新的输出光谱，所述光谱传感器测量所述新的输出光谱得到；
用新的测量光谱替换所述测量光谱，重复上述确定测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系的步骤，直到确定所述测量光谱与所述目标光谱满足预设的标定关系，则确定完成光谱标定过程。
在一种可能的实施例中，所述混光棒具体用于：
当所述至少一个挑选光为多个挑选光时，将所述多个挑选光的光谱按照第一公式进行混合得到复合宽波段光谱，所述第一公式为：
其中所述表示所述复合宽波段光谱的光谱分布，所述Si(λ)表示每个挑选光的光谱分布，所述ki为所述每个挑选光对应的权重系数。
在一种可能的实施例中，在将所述测量光谱与目标光谱进行比对之前，所述中央控制系统还用于：
将所述测量光谱的照明区域划分为9个大小相同的矩形区域，并对每个区域的中心点的照度进行采样，记为P0、P1…P8；
对照明区域的对角线处四个边角取点，记为P9,P10,P11,P12；
根据第二公式获取所述测量光谱对应的照度均匀度，所述第二公式为：
U＝[1-(max|Ei-Wa|)/Ea]×100％
其中所述U表示照度均匀度，Ei表示照明区域中每个点对应的照度值，i∈(1,12)，Ea表示12个点的平均照度值；
根据所述照度均匀度确定所述扩散器表面的输出光为均匀光。
第二方面，本申请实施例提供了一种光谱标定方法，应用于上述光谱标定装置，所述方法包括：
所述光源控制器接收所述中央控制系统根据目标光谱发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使所述Micro LED提供多种LED光；
所述光路调节模块对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
第三方面，本申请实施例还提供一种光谱标定系统，该系统包括光源控制模块、光路调节模块、光谱传感器和中央控制系统，其中，
所述光源控制模块包括光源控制器和Micro LED光源阵列，所述光源控制器用于与中央控制系统连接，接收中央控制系统根据目标光谱向光源控制器发送的控制指令；
光源控制器根据所述控制指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使Micro LED光源阵列提供多种LED光，并传输到光路调节模块；
所述光路调节模块对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器用于测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统与所述光路调节模块和所述光谱传感器连接，用于从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述第二方面所述的方法的部分或全部步骤。
可以看出，在本申请实施例的方案中，首先由光源控制模块中的MicroLED提供多种LED光，光路调节模块对多种LED光进行传输，得到输出光谱，然后由光谱传感器对输出光谱进行测量，得到测量光谱，最后由中央控制系统将测量光谱与目标光谱进行对比，完成光谱标定过程。本申请实施例通过使用Micro LED提供覆盖多种波段的宽光谱的光，使得本系统能够广泛运用于多种场景的光谱标定，另外在标定过程中，通过光谱传感器、DMD和光源控制器与中央控制系统的连接，使得中央控制系统能够根据测量光谱与目标光谱的对比结果进行反馈调节，控制测量光谱能够精准匹配目标光谱，提升标定过程的效率和精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光谱标定装置示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光谱合成原理示意图；
图3为本申请实施例提供的一种扩散器出光面的照度采样示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光谱定标方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种光谱定标方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的实施例进行描述。
参见图1，图1为本申请实施例提供的一种光谱标定装置示意图。如图1所示，该光谱标定装置10包括光源控制模块100、光路调节模块200、光谱传感器300和中央控制系统400。
其中，光源控制模块100包括光源控制器101和Micro LED光源阵列102，光源控制器100与中央控制系统400连接，接收中央控制系统400根据目标光谱发送的控制指令，并根据控制指令控制Micro LED光源阵列102上不同Micro LED的开关状态，Micro LED光源阵列102用于提供多种LED光。
整个光谱标定装置10由中央控制系统400控制，中央控制系统400从外界获取获内部存储了目标光谱，然后对光谱标定装置中的光源开关、光线传输和光谱选择进行调整，使得获得的测量光谱能够与目标光谱匹配成功，完成光谱标定过程。因此，中央控制系统400首先根据目标光谱向光源控制器发送控制指令，开启Micro LED光源阵列中需要的MicroLED，得到需要的LED灯。Micro LED是新一代的显示技术，能够发出从紫外波段至红外波段的宽光谱的光，使得该光谱标定装置能为不同场景的标定提供需要的光谱。
光路调节模块200用于对多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱。
假设Micro LED光源阵列102可以发出R种波段的LED光，通过光源控制器101可以控制Micro LED的开关状态，选取其中的r个需要的LED光，其中r∈(1,R)。光路调节模块200对r个需要的LED光进行聚集、分光，挑选需要波段的光，再将不同波段的光进行混合，输出，得到输出光谱。对光束的聚集采用透镜，分光可以采用光栅或棱镜，挑选需要波段的光可以通过光开关实现，光开关包括机械式光开关，微电子机械式光开关等。
光谱传感器300用于测量输出光谱，得到测量光谱。光谱传感器300包括光学部分和控制/显示部分，其中光学部分用于接收输出光谱，控制/显示部分用于对测量光谱成像和测量，得到测量光谱。
中央控制系统400与光路调节模块200和光谱传感器300连接，用于从光谱传感器300接收测量光谱，将测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对光路控制模块200进行控制，完成光谱标定过程。
具体地，中央控制系统400除了与光源控制器101连接，还与光路调节模块200和光谱传感器300连接。中央控制系统400中包括处理器模块和控制模块，一方面可以将测量光谱和目标光谱进行对比，另一方面可以向与其连接的光源控制器101、光路调节模块200和光谱传感器300发出控制指令。在根据上述控制指令从Micro LED光源阵列得到需要的多个LED光后，经过光路调节模块200对多个LED光进行反射、挑选和传输，得到输出光谱，由光谱传感器300对输出光谱进行测量，得到测量光谱，由中央控制系统400将测量光谱和目标光谱进行比对，确定测量光谱与目标光谱是否匹配，若否，则由中央控制系统400控制光路调节模块200重新获得新的测量光谱，中央控制系统将新的测量光谱与目标光谱进行对比。重复上述过程，直到确定测量光谱与目标光谱匹配成功，完成光谱标定过程。
可见，本申请实施例中提供的光谱标定装置，首先由中央控制系统发出控制指令，光源控制器根据控制指令控制Micro LED提供多种LED光，光路调节模块对多种LED光进行传输，得到输出光谱，然后由光谱传感器对输出光谱进行测量，得到测量光谱，最后由中央控制系统将测量光谱与目标光谱进行对比，完成光谱标定过程。本申请实施例通过使用MicroLED提供覆盖多种波段的宽光谱的光，使得本系统能够广泛运用于多种场景的光谱标定，另外在标定过程中，通过光谱传感器、光路调节模块和光源控制器与中央控制系统的连接，使得中央控制系统能够根据测量光谱与目标光谱的对比结果进行反馈调节，控制测量光谱能够精准匹配目标光谱，提升标定过程的效率和精确度。
可选的，本申请实施例中的光路调节模块包括准直透镜201、光栅202、聚焦反射镜203、数字微镜DMD204、混光棒205、扩散透镜206和扩散器207，其中准直透镜201用于接收Micro LED光源阵列102提供的多种LED光，并将多种LED光转换为准直平行光；光栅202用于对准直平行光进行分光，获得多种不同波长的光；聚焦反射镜206用于将多种不同波长的光聚焦到DMD204上；DMD204用于根据接收到的多种不同波长的光获得至少一个挑选光，并将至少一个挑选光反射到混光棒205；混光棒205用于将至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，并将宽波段光谱传输到扩散透镜206进行放大，扩散透镜206将放大后的宽波段光谱传输到扩散器207进行扩散，并在扩散器207外表面得到输出光谱。
具体地，Micro LED光源阵列102提供的多种LED光可能由多个MicroLED发出，因此多种LED灯为分散的光线，需要准直透镜201将其转换为平行光，然后由光栅202对平行光进行分光，得到不同波长的光，再由聚焦反射镜203将不同波长的光反射到DMD204，数字微镜(Digitalmicro-mirror device，DMD)是一种光开关，能够对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作，在本申请实施例中能够对不同波长的光进行更加精细的选择，获得一个或多个挑选光，再将挑选光反射到混光棒。混光棒能够对不同波长的光进行混合，得到合成光谱。
可选的，中央控制系统400与光路调节模块200中的DMD204连接，具体用于：确定测量光谱与目标光谱是否满足预设的标定关系；若不满足预设的标定关系，则控制DMD204获得新的挑选光；获取新的测量光谱，新的测量光谱由光路调节模块根据新的挑选光得到新的输出光谱，光谱传感器测量新的输出光谱得到；用新的测量光谱替换测量光谱，重复上述确定测量光谱与目标光谱是否满足预设的标定关系的步骤，直到确定测量光谱与目标光谱满足预设的标定关系，则确定完成光谱标定过程。
具体地，中央控制系统400与光路调节模块200连接的时候，实际上是与光路调节模块200中的DMD204连接，中央控制系统400在接收到测量光谱后，将测量光谱与目标光谱进行对比，确定两者是否满足预设的标定关系，即测量光谱与目标光谱是否一致，或满足预设的定量关系。如果是，则完成光谱标定过程，如果不是，则中央控制系统400对DMD204的开关状态进行微调，使DMD204反射新的挑选光到混光棒进行混合。最后中央控制系统400从扩散器表面得到新的测量光谱并将新的测量光谱与目标光谱进行对比，重复进行控制DMD204获得新的挑选光到进行光谱对比的过程，直到确定测量光谱与目标光谱满足预设的标定关系，即完成光谱标定过程。在这个过程中，通过中央控制系统对DMD进行反馈调节，可以提升整个光谱标定过程的效率和准确度。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种光谱合成原理示意图，如图2所示，在DMD对聚焦反射镜传输的不同波长的光进行挑选后，因为这些光都是按照波长进行分段的，需要对这些挑选光进行合成。对于不同波长的光线，例如紫外光线(Ultraviolet Rays，UV)、白光(White)和红外线(Infrared Ray，IR)，对应的光谱都不相同，建立如图2所示的坐标图像，x轴代表光谱波长，y轴代表对应波长的能量可控光谱。将波长不同的图2中的(a)对应的UV，图2中的(b)对应的White和图2中的(c)对应的IR三者对应的光谱进行混合，得到图2中的(d)对应的合成光谱，合成光谱中包括所有混合光线的光谱。
可选的，当至少一个挑选光为多个挑选光时，将多个挑选光的光谱按照第一公式进行混合得到复合宽波段光谱，第一公式为：
其中表示复合宽波段光谱的光谱分布，Si(λ)表示每个挑选光的光谱分布，ki为每个挑选光对应的权重系数。
在将多个挑选光的光谱进行混合时，不同光谱由于对应的光的强度不同，能量不同，那么他们对应的权重系数也会不同。因此，在将多种挑选光的光谱进行混合的过程中，对每种光谱乘以其对应权值，然后求和，即可获得符合宽波段光谱。
可选的，在将测量光谱与目标光谱进行比对之前，中央控制系统还用于：将输出光的照明区域划分为9个大小相同的矩形区域，并对每个区域的中心点的照度进行采样，记为P0、P1…P8；对照明区域的对角线处四个边角取点，记为P9,P10,P11,P12；根据第二公式获取输出光对应的照度均匀度，第二公式为：
U＝[1-(max|Ei-Wa|)/Ea]×100％
其中U表示照度均匀度，Ei表示照明区域中每个点对应的照度值，i∈(1,12)，Ea表示12个点的平均照度值；根据照度均匀度确定扩散器表面的输出光为均匀光。
具体地，在将测量光谱与目标光谱进行对比之前，需要先确定扩散器207表面的输出光谱对应的输出光线为均匀光线，即可确定该光源为均匀光源。光源的均匀性可以由照度均匀性来表征。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种扩散器出光面的照度采样示意图，如图3所示，将扩散器出光面的照明区域划分为9个相同大小的矩形区域，对这9个区域的中心点坐标的照度进行采样，各个点分别记作P0、P1……P8；在照明区域的对角线处四个边角处分别取一个点，记作P9、P10、P11、P12，这12个点中每个点对应的照度值Ei，i∈(1,12)，对这12个点的照度值求平均值，可采用第三公式，具体如下：
获得12个点的平均照度值后，在根据第二公式计算获得照度均匀度值U。U值越大，照度均匀性越好，即光源均匀性越好。
可选情况下，扩散器出光面的照明区域还可以被划分为其他个数的相同大小的矩形区域，例如4个，16个等，即矩形区域个数可以为任意整数的平方值。另外，在计算照度均匀性是，可以在照明区域的对角线处四个边角处分别取点，也可以在同一条对角线的两个边角处分别取点，也可以不进行取点。
可见，在本申请实施例中，光路调节模块中的准直透镜、光栅、聚焦反射镜、数字微镜DMD、混光棒、扩散透镜和扩散器共同完成了LED光的传输、分光、聚焦、对不同波长的光进行挑选、合成并得到输出光谱，其中DMD和中央控制系统连接，根据测量光谱与目标光谱的对比结果，对DMD的开关进行调节，调整输出光线，使得测量光谱能够与目标光谱快速精准地匹配，提升了整个光谱定标过程的效率。
总之，本申请实施例的光谱定标装置，使得输出光谱的波长更丰富，适用的机器视觉场景更广泛，而通过光路调节模块和中央控制系统的设计和连接，使得光谱定标过程更高效和精准。
参见图4，图4为本申请实施例提供的一种光谱定标方法的流程示意图。该光谱定标方法应用于上述光谱定标装置，如图4所示，该方法包括如下步骤：
S101、所述光源控制器根据中央控制系统的指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使所述Micro LED光源阵列提供多种LED光；
S102、所述光路调节模块对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
S103、所述光谱传感器测量所述输出光谱，得到测量光谱；
S104、所述中央控制系统从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
其中，上述S101-S104的具体描述可以参照图1-图3所描述的光谱定标装置的相应描述，在此不再赘述。
可见在本申请实施例中，首先由光源控制模块中的Micro LED提供多种LED光，光路调节模块对多种LED光进行传输，得到输出光谱，然后由光谱传感器对输出光谱进行测量，得到测量光谱，最后由中央控制系统将测量光谱与目标光谱进行对比，完成光谱标定过程。本申请实施例通过使用Micro LED提供覆盖多种波段的宽光谱的光，使得本系统能够广泛运用于多种场景的光谱标定，另外在标定过程中，通过光谱传感器、DMD和光源控制器与中央控制系统的连接，使得中央控制系统能够根据测量光谱与目标光谱的对比结果进行反馈调节，控制测量光谱能够精准匹配目标光谱，提升标定过程的效率和精确度。
请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另一种光谱定标方法的流程示意图，如图5所示，该方法包括如下步骤：
S201、所述光源控制器根据中央控制系统的指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使所述Micro LED光源阵列提供多种LED光；
S202、所述准直透镜接收所述多种LED光，并将所述多种LED光转换为准直平行光；
S203、所述光栅用于对所述准直平行光进行分光，获得多种不同波长的光；
S204、所述聚焦反射镜用于将所述多种不同波长的光聚焦到DMD上；
S205、所述中央控制系统控制所述DMD的开关状态，使所述DMD根据接收到的所述多种不同波长的光获得至少一个挑选光，并将所述至少一个挑选光反射到所述混光棒；
S206、所述混光棒将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，并将所述宽波段光谱传输到所述扩散透镜进行放大，所述扩散透镜将放大后的所述宽波段光谱传输到所述扩散器进行扩散，并在所述扩散器外表面得到所述输出光谱；
S207、所述中央控制系统获取测量光谱，并确定所述测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系；
S208、若不满足预设的标定关系，则执行S205；若满足预设的标定关系，则确定完成光谱标定过程。
其中，上述S201-S208的具体描述可以参照图1-图3所描述的光谱定标装置的相应描述，在此不再赘述。
可见，在本申请实施例中，首先由中央控制系统控制光源控制模块中的Micro LED提供多种LED光，光路调节模块对多种LED光进行传输，得到输出光谱，然后由光谱传感器对输出光谱进行测量，得到测量光谱，最后由中央控制系统将测量光谱与目标光谱进行对比，当对比结果不满足预设条件时，中央控制系统控制DMD获得新的挑选光，进而获得新的测量光谱，再进行测量光谱与目标光谱的对比，直到完成光谱标定过程。本申请实施例通过使用Micro LED提供覆盖多种波段的宽光谱的光，使得本系统能够广泛运用于多种场景的光谱标定，另外在标定过程中，通过中央控制系统对DMD的控制，使得获得的挑选光能够进行不断调整，直到测量光谱与目标光谱匹配，完成光谱定标过程，通过中央控制系统的反馈调节，提升标定过程的效率和精确度。
可选情况下，所述将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，包括：
当所述至少一个挑选光为多个挑选光时，将所述多个挑选光的光谱按照第一公式进行混合得到复合宽波段光谱，所述第一公式为：
其中所述示所述复合宽波段光谱的光谱分布，所述Si(λ)表示每个挑选光的光谱分布，所述ki为所述每个挑选光对应的权重系数。
可选情况下，在将所述测量光谱与目标光谱进行比对之前，所述方法还包括：
将所述测量光谱的照明区域划分为9个大小相同的矩形区域，并对每个区域的中心点的照度进行采样，记为P0、P1…P8；
对照明区域的对角线处四个边角取点，记为P9,P10,P11,P12；
根据第二公式获取所述测量光谱对应的照度均匀度，所述第二公式为：
U＝[1-(max|Ei-Ea|)/Ea]×100％
其中所述U表示照度均匀度，Ei表示照明区域中每个点对应的照度值，i∈(1,12)，Ea表示12个点的平均照度值；
根据所述照度均匀度确定所述扩散器表面的输出光为均匀光。
本申请实施例还提供的一种光谱定标系统，该系统包括光源控制模块、光路调节模块、光谱传感器和中央控制系统，其中，
所述光源控制模块包括光源控制器和Micro LED光源阵列，所述光源控制器用于与中央控制系统连接，接收中央控制系统根据目标光谱向光源控制器发送的控制指令；
光源控制器根据所述控制指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使Micro LED光源阵列提供多种LED光，并传输到光路调节模块；
所述光路调节模块对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器用于测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统与所述光路调节模块和所述光谱传感器连接，用于从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种光谱定标方法的部分或全部步骤。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种光谱标定装置，其特征在于，所述光谱标定装置包括光源控制模块、光路调节模块、光谱传感器和中央控制系统，其中，
所述光源控制模块包括光源控制器和Micro LED光源阵列，所述光源控制器用于与中央控制系统连接，接收所述中央控制系统根据目标光谱发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，所述Micro LED光源阵列用于提供多种LED光；
所述光路调节模块用于对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器用于测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统与所述光路调节模块和所述光谱传感器连接，用于从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光路调节模块包括准直透镜、光栅、聚焦反射镜、数字微镜DMD、混光棒、扩散透镜和扩散器，其中，
所述准直透镜用于接收所述多种LED光，并将所述多种LED光转换为准直平行光；
所述光栅用于对所述准直平行光进行分光，获得多种不同波长的光；
所述聚焦反射镜用于将所述多种不同波长的光聚焦到DMD上；
所述DMD用于根据接收到的所述多种不同波长的光获得至少一个挑选光，并将所述至少一个挑选光反射到所述混光棒；
所述混光棒用于将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，并将所述宽波段光谱传输到所述扩散透镜进行放大，所述扩散透镜将放大后的所述宽波段光谱传输到所述扩散器进行扩散，并在所述扩散器外表面得到所述输出光谱。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中央控制系统与所述光路调节模块中的所述DMD连接，具体用于：
确定所述测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系；
若不满足预设的标定关系，则控制所述DMD获得新的挑选光；
获取新的测量光谱，所述新的测量光谱由所述光路调节模块根据所述新的挑选光得到新的输出光谱，所述光谱传感器测量所述新的输出光谱得到；
用新的测量光谱替换所述测量光谱，重复上述确定测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系的步骤，直到确定所述测量光谱与所述目标光谱满足预设的标定关系，则确定完成光谱标定过程。
4.权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述混光棒具体用于：
当所述至少一个挑选光为多个挑选光时，将所述多个挑选光的光谱按照第一公式进行混合得到复合宽波段光谱，所述第一公式为：
其中所述表示所述复合宽波段光谱的光谱分布，所述Si()表示每个挑选光的光谱分布，所述ki为所述每个挑选光对应的权重系数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，在将所述测量光谱与目标光谱进行比对之前，所述中央控制系统还用于：
将所述测量光谱的照明区域划分为9个大小相同的矩形区域，并对每个区域的中心点的照度进行采样，记为P0、P1…P8；
对照明区域的对角线处四个边角取点，记为P9,P10,P11,P12；
根据第二公式获取所述测量光谱对应的照度均匀度，所述第二公式为：
U＝[1-(max|Ei-Ea|)/Ea]×100％
其中所述U表示照度均匀度，Ei表示照明区域中每个点对应的照度值，i∈(1,12)，Ea表示12个点的平均照度值；
根据所述照度均匀度确定所述扩散器表面的输出光为均匀光。
6.一种光谱标定方法，其特征在于，所述方法应用于上述光谱标定装置，包括：
所述光源控制器接收所述中央控制系统根据目标光谱发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述Micro LED光源阵列上不同Micro LED的开关状态，使所述Micro LED光源阵列提供多种LED光；
所述光路调节模块对所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱；
所述光谱传感器测量所述输出光谱，得到测量光谱；
所述中央控制系统从所述光谱传感器接收测量光谱，将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光路调节模块对所述Micro LED光源阵列提供的所述多种LED光进行预设光路的传输，并得到输出光谱，包括：
所述准直透镜接收所述多种LED光，并将所述多种LED光转换为准直平行光；
所述光栅对所述准直平行光进行分光，获得多种不同波长的光；
所述聚焦反射镜将所述多种不同波长的光聚焦到DMD上；
所述DMD根据接收到的所述多种不同波长的光获得至少一个挑选光，并将所述至少一个挑选光反射到所述混光棒；
所述混光棒将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，并将所述宽波段光谱传输到所述扩散透镜进行放大，所述扩散透镜将放大后的所述宽波段光谱传输到所述扩散器进行扩散，并在所述扩散器外表面得到所述输出光谱。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述测量光谱与目标光谱进行比对，并根据对比结果对所述光路调节模块进行控制，完成光谱标定过程，包括：
确定所述测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系；
若不满足预设的标定关系，则控制所述DMD获得新的挑选光；
获取新的测量光谱，所述新的测量光谱由所述光路调节模块根据所述新的挑选光得到新的输出光谱，所述光谱传感器测量所述新的输出光谱得到；
用新的测量光谱替换所述测量光谱，重复上述确定测量光谱与所述目标光谱是否满足预设的标定关系的步骤，直到确定所述测量光谱与所述目标光谱满足预设的标定关系，则确定完成光谱标定过程。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述将所述至少一个挑选光进行混合得到复合宽波段光谱，包括：
当所述至少一个挑选光为多个挑选光时，将所述多个挑选光的光谱按照第一公式进行混合得到复合宽波段光谱，所述第一公式为：
其中所述表示所述复合宽波段光谱的光谱分布，所述Si(λ)表示每个挑选光的光谱分布，所述ki为所述每个挑选光对应的权重系数。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，在将所述测量光谱与目标光谱进行比对之前，所述方法还包括：
将所述测量光谱的照明区域划分为9个大小相同的矩形区域，并对每个区域的中心点的照度进行采样，记为P0、P1…P8；
对照明区域的对角线处四个边角取点，记为P9,P10,P11,P12；
根据第二公式获取所述测量光谱对应的照度均匀度，所述第二公式为：
U＝[1-(max|Ei-Ea|)/Ea]×100％
其中所述U表示照度均匀度，Ei表示照明区域中每个点对应的照度值，i∈(1,12)，Ea表示12个点的平均照度值；
根据所述照度均匀度确定所述扩散器表面的输出光为均匀光。
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| CN116451091A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-07-18 | 深圳市帝狼光电有限公司 | 一种提高灯具光谱相似度的处理方法及灯具 |
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