CN112683396A - 一种积分球定量光谱输出方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种积分球定量光谱输出方法、系统及电子设备。该方法包括点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源；获取测量光谱仪测量的第一亮度光源下的第一光谱数据；基于上位机中存储的积分球定标关系对第一光谱数据进行计算，得到第二光谱数据，积分球标定关系用以表征测量光谱仪所测光谱数据与积分球出光口处光谱数据的对应关系；将第二光谱数据确定为第一亮度光源下积分球出光口处的实际光谱数据。本发明实现了只需要在初次使用前进行定标便能在后续的使用过程中随时根据定标关系计算出积分球出光口出光谱数据，避免了在实际的每次使用过程中都要在积分球出口处利用额外的标准光谱仪器重新测量定标，方便真实场景下对其他设备的辐射定标使用。

Description

一种积分球定量光谱输出方法、系统及电子设备

技术领域

本申请涉及积分球光谱输出技术领域，具体而言，涉及一种积分球定量光谱输出方法、系统及电子设备。

背景技术

积分球是一种中空的球体结构，内壁涂敷有均匀的漫反射膜材料，可以在积分球的出口处产生均匀的光强分布，在辐射定标学以及颜色测量、亮度测量等仪器设备开发领域存在大量应用。

为了通过积分球在出口处产生的均匀光强对其他仪器进行辐射定标或者计量使用，需要先测得积分球出口处产生的均匀光强数据。一般情况下，会在积分球的开口处设置一个亮度计或色度计，计算机调节光源的电流或者电压，实现积分球出光口的亮度色度输出测量。然而，这样的方式在使用过程中存在较大的不便利性，由于需要额外的亮度计或者色度计来检测，使用起来费时。此外，在调节并检测到合适的亮度数值后，需要将该亮度计移开，以免其遮挡出口位置，对需要根据积分球出光口处光强进行测量校准的仪器造成影响，即每次使用前都需要先在出口处设置一亮度计进行光强检测后再将亮度计移走才能够开始正常使用，操作非常不便。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种积分球定量光谱输出方法、系统及电子设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种积分球定量光谱输出方法，所述方法包括：

点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源；

获取测量光谱仪测量的第一亮度光源下的第一光谱数据，所述测量光谱仪的接口设置于积分球内壁处；

基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，得到第二光谱数据，所述积分球标定关系用以表征所述测量光谱仪所测光谱数据与所述积分球出光口处光谱数据的对应关系；

将所述第二光谱数据确定为所述第一亮度光源下所述积分球出光口处的实际光谱数据。

优选的，所述点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源之前，还包括：

点亮积分球内部光源，获得第二亮度光源；

获取所述测量光谱仪检测在所述第二亮度光源下的第一定标光谱数据以及标准光谱仪测量在所述第二亮度光源下的所述积分球出光口处检测的第二定标光谱数据；

计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系；

将所述积分球定标关系存储至所述上位机。

优选的，所述计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系，包括：

计算所述第二定标光谱数据与第一定标光谱数据的比值，得到校正系数，所述校正系数即为所述积分球标定关系；

所述基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，包括：

将所述测量光谱仪所测所述第一光谱数据与所述校正系数的乘积确定为所述积分球出光口处光谱数据。

优选的，所述方法还包括：

所述测量光谱仪接口设置于能够避免所述光源直射的积分球内壁处。

第二方面，本申请实施例提供了一种积分球定量光谱输出系统，所述系统包括：积分球、设置在所述积分球内部的光源、与所述积分球内壁连接的测量光谱仪接口、与所述测量光谱仪接口连接的光谱仪、上位机；所述光源和所述测量光谱仪分别与所述上位机连接，所述上位机用以实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。

本发明的有益效果为：相对目前的积分球均匀光源，只需要在初次使用前进行定标便能在后续的使用过程中随时根据定标关系计算出积分球出光口出光谱数据，避免了在实际的每次使用过程中都要在积分球出口处利用额外的标准光谱仪器重新测量定标，且不占用开口处位置，保证了最大开口的面积，方便真实场景下对其他设备的辐射定标使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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积分球定量光谱输出方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种积分球定量光谱输出系统的架构示意图；

图3为本申请实施例提供的现有积分球均匀光源输出设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本发明也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本发明内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

参见图1，图1是本申请实施例提供的一种积分球定量光谱输出方法的流程示意图。在本申请实施例中，所述方法包括：

S101、点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源。

本申请实施例的执行主体可以是上位机。

在本申请实施例中，积分球内部设置有光源，由于光源被点亮后，才能够从光源中对光谱数据、光强数据等信息进行检测，故在检测前，需要先点亮光源。在点亮积分球内部的光源后，上位机将获得此时的第一亮度光源。

在一种可实施方式中，步骤S101之前，还包括：

点亮积分球内部光源，获得第二亮度光源；

获取所述测量光谱仪检测在所述第二亮度光源下的第一定标光谱数据以及标准光谱仪测量在所述第二亮度光源下的所述积分球出光口处检测的第二定标光谱数据；

计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系；

将所述积分球定标关系存储至所述上位机。

所述第一定标光谱数据在本申请实施例中可以理解为在实际使用前对积分球进行定标过程中的第二亮度光源下测量光谱仪所检测到的积分球内壁处的光谱数据。

所述第二定标光谱数据在本申请实施例中可以理解为在实际使用前对积分球进行定标过程中的第二亮度光源下设置在积分球出光口处的标准光谱仪所检测到的光谱数据。

在本申请实施例中，在对积分球进行实际使用前，为了能够让实际使用过程中计算得到出光口处的光谱数据，首先需要对积分球进行定标，以此来确定测量光谱仪所检测到的光谱数据与积分球出口处的光谱数据之间的定标关系。在根据第一定标光谱数据与第二定标光谱数据计算确定了积分球定标关系后，上位机会将该积分球定标关系进行存储，以便后续实际测量时能够随时调用存储的积分球定标关系进行出光口处光谱数据的计算。

S102、获取测量光谱仪测量的第一亮度光源下的第一光谱数据，所述测量光谱仪的接口设置于积分球内壁处。

所述第一光谱数据在本申请实施例中可以理解为测量光谱仪在实际使用中的第一亮度光源照射下所检测到的积分球内壁处的光谱数据。

在本申请实施例中，为了在积分球出光口没有设置标准光谱仪测量的情况下得到出光口处的光谱仪数据，需要先获取设置在积分球内壁处的测量光谱仪所检测到的该内壁处的第一光谱数据，以便后续步骤进行处理计算。

S103、基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，得到第二光谱数据，所述积分球标定关系用以表征所述测量光谱仪所测光谱数据与所述积分球出光口处光谱数据的对应关系。

在本申请实施例中，上位机中会预先存储有积分球定标过程中所确定的积分球定标关系，故上位机在获取到测量光谱仪实际所检测到的第一光谱数据后，便可根据其存储的积分球定标关系对第一光谱数据进行计算，得到计算出的积分球出光口的第二光谱数据。

在一种可实施方式中，所述计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系，包括：

计算所述第二定标光谱数据与第一定标光谱数据的比值，得到校正系数；

将所述测量光谱仪所测光谱数据与所述校正系数的乘积确定为所述积分球出光口处光谱数据，将确定的对应关系作为积分球定标关系。

在本申请实施例中，积分球定标的其中一种方式是通过第二定标光谱数据与第一定标光谱数据的比值作为校正系数，进而确定定标关系。

示例性的，积分球内部光源点亮后，首先利用已经定标好的标准光谱仪在出口处测量，得到第二定标光谱数据f1，需要说明的是，该标准光谱仪仅在实际使用前的定标过程中使用，完成定标后，实际使用过程并不会用到该标准光谱仪。同时，内置于积分球内壁的测量光谱仪测量得到的第一定标光谱数据为f2，对两个光谱做定标计算，确定校正系数为f1/f2，由此可以确定定标关系，即当实际使用中测量光谱仪检测到的光谱数据若为f3，则实际使用过程中上位机计算得到的出光口实际的光谱数据为f3*f1/f2。

S104、将所述测量光谱仪所测所述第一光谱数据与所述校正系数的乘积确定为所述积分球出光口处光谱数据。

在本申请实施例中，由于在实际使用前已经对积分球进行了定标，故在实际使用中根据定标关系所计算出的第二光谱数据即可以确定为出光口真实的实际光谱数据。

在一种可实施方式中，所述方法还包括：

所述测量光谱仪接口设置于能够避免所述光源直射的积分球内壁处。

在本申请实施例中，测量光谱仪接口设置的位置要避免被光源直射，以此保证测量光谱仪接口所检测到的光谱数据是光源至少在积分球内部进行一次反射后形成的。

可能的，在一种可实施方式中，所述方法还包括：

当接收到光源调节指令时，确定所述光源调节指令所对应预期光源强度；

获取所述测量光谱仪检测到的当前光源强度以及光源的当前电流；

基于所述预期光源强度与当前光源强度的比值控制调整所述当前电流。

在本申请实施例中，如果需要积分球出口处产生其他亮度或者光谱的光，就需要对积分球内部光源的光源强度进行调节，为了确定需要调节的具体数值，也可以通过测量光谱仪来进行实时监控。通过测量光谱仪检测到当前光源强度以及上位机所检测到的光源的当前电流，来计算确定并调整当前电流至合适的范围。

示例性的，若实际所需要的预期光源强度为I2，可以通过测量光谱仪所检测到的当前光源强度I1，来计算真实所需的驱动电流或电压的大小。若光源输出随电流为线性变化，上位机检测到的当前电流为i，则可以计算出需设置的电流为I2/I1*i，通过上位机来调整光源中的电流大小为该数值，便能够实现对光源强度的调节，进而更便捷更迅速的实现任意强度或者光谱波形的输出。

可能的，积分球的另一内壁处还可以设置有一个用以进行比对验证的验证光谱仪，上位机将获取该验证光谱仪所检测到第三光谱数据，且验证光谱仪也可以在实际使用中进行定标。在实际使用过程中，测量光谱仪检测到第一光谱数据时，验证光谱仪也将检测到第三光谱数据，上位机将分别根据第一光谱数据与第三光谱数据所对应的定标关系来计算得到两个积分球出光口的光谱数据，并对两个出光口光谱数据进行比对，若二者的差值超过预设的误差阈值，上位机即认为可能由于光源强度的调整等原因而导致根据存储的定标关系所计算得到的实际光谱数据存在较大误差。此时，上位机将会生成提醒信息，并发送提醒信息至上位机中预先存储的用户对应的移动终端，以此来提醒用户此时可能出光口光谱数据存在误差，需要重新进行定标测试。

参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种积分球定量光谱输出系统的架构示意图。在本申请实施例中，所述系统包括：积分球1、设置在所述积分球1内部的光源2、与所述积分球1内壁连接的测量光谱仪接口、与所述测量光谱仪接口连接的光谱仪3、上位机4；所述光源2与所述测量光谱仪3分别与所述上位机4连接，所述上位机4用以实现上述方法的步骤。

在本申请实施例中，如图3所示，现有的积分球出光口处的光谱数据测量方式都是通过在出光口处设置的光谱仪来实现测量，这将导致每一次使用积分球都需要通过一个光谱仪对出光口进行光谱数据测量，得到此时的出光口实际光谱数据后，才能基于积分球对其他仪器进行测量校准。而本申请系统通过在积分球1内壁处直接集成一个测量光谱仪3，在使用时仅需在第一次使用前通过一个额外设置的标准光谱仪在积分球1出光口处进行数据测量并进行定标计算后，对应的积分球定标关系将存储至上位机4中，在后续的使用过程中仅需要通过测量光谱仪3来检测内壁处的光谱数据并通过上位机4内的定标关系便可计算得到出光口的光谱数据。避免了每次使用都需要通过一个额外的标准光谱仪进行光谱数据检测与计算，使用起来更加方便。

参见图4，其示出了本发明实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以用于实施图1所示实施例中的方法。如图4所示，电子设备400可以包括：至少一个中央处理器401，至少一个网络接口404，用户接口403，存储器405，至少一个通信总线402。

其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口403可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。

其中，中央处理器401可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器401利用各种接口和线路连接整个电子设备400内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器405内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器405内的数据，执行电子设备400的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器401可以采用数字信号处理（Digital SignalProcessing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器401可集成中央中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、图像中央处理器（GraphicsProcessing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器401中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器405可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。可选的，该存储器405包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器405可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器405可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

在图4所示的电子设备400中，用户接口403主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而中央处理器401可以用于调用存储器405中存储的积分球定量光谱输出应用程序，并具体执行以下操作：

点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源；

获取测量光谱仪测量的第一亮度光源下的第一光谱数据，所述测量光谱仪的接口设置于积分球内壁处；

基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，得到第二光谱数据，所述积分球标定关系用以表征所述测量光谱仪所测光谱数据与所述积分球出光口处光谱数据的对应关系；

将所述第二光谱数据确定为所述第一亮度光源下所述积分球出光口处的实际光谱数据。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统（包括分子存储器IC），或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取器（Random AccessMemory，RAM）、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种积分球定量光谱输出方法，其特征在于，所述方法包括：

点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源；

获取测量光谱仪测量的第一亮度光源下的第一光谱数据，所述测量光谱仪的接口设置于积分球内壁处；

基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，得到第二光谱数据，所述积分球标定关系用以表征所述测量光谱仪所测光谱数据与所述积分球出光口处光谱数据的对应关系；

将所述第二光谱数据确定为所述第一亮度光源下所述积分球出光口处的实际光谱数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述点亮积分球内部光源，获得第一亮度光源之前，还包括：

点亮积分球内部光源，获得第二亮度光源；

获取所述测量光谱仪检测在所述第二亮度光源下的第一定标光谱数据以及标准光谱仪测量在所述第二亮度光源下的所述积分球出光口处检测的第二定标光谱数据；

计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系；

将所述积分球定标关系存储至所述上位机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算确定所述第一定标光谱数据与第二定标光谱数据的积分球定标关系，包括：

计算所述第二定标光谱数据与第一定标光谱数据的比值，得到校正系数，所述校正系数即为所述积分球标定关系；

所述基于上位机中存储的积分球定标关系对所述第一光谱数据进行计算，包括：

将所述测量光谱仪所测所述第一光谱数据与所述校正系数的乘积确定为所述积分球出光口处光谱数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述测量光谱仪接口设置于能够避免所述光源直射的积分球内壁处。

5.一种积分球定量光谱输出系统，其特征在于，所述系统包括：积分球、设置在所述积分球内部的光源、与所述积分球内壁连接的测量光谱仪接口、与所述测量光谱仪接口连接的光谱仪、上位机；所述光源和所述测量光谱仪分别与所述上位机连接，所述上位机用以实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

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