CN116878660A - 一种色度测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种色度测量装置及方法，包括：视角测量镜头、分光镜、滤镜、图像传感器、光谱仪和计算模块；其中，图像传感器设置在视角测量镜头的像平面处，用于测量待测物体在多个视角下的第一测量光；滤镜设置在第一测量光的光路上；光谱仪用于在视角测量镜头的像平面处，接收待测物体在多个视角下的第二测量光；分光镜用于分离第一测量光和第二测量光；计算模块用于获取光谱仪和图像传感器的测量结果，利用光谱仪的测量结果标定图像传感器的测量结果。本发明在传统的色度测量装置基础上，集成了光谱测量功能，可以对测量结果直接进行标定。

Description

一种色度测量装置和方法

技术领域

本发明涉及工业成像检测技术领域，更具体地，涉及一种色度测量装置和方法。

背景技术

视角相关的色度测量是显示面板特性评估中重要的一项参数。现有的技术方案是基于傅里叶成像系统或fθ镜头工作原理，通过特殊设计视角测量镜头将不同角度的光汇聚到不同的高度，通过在图像传感器前表面增加滤镜轮（例如XYZ滤镜轮），通过XYZ色度测量的方式，不同高度的光线通过XYZ滤光片汇聚到不同的图像传感器处，可以得到每一个立体角/方向角内的色度值。

然而，在实际应用过程中，色度测量时需要进行标定，例如在成像系统的响应曲线无法完全匹配CIE标准三刺激值响应曲线时，或同一套测试装置对不同待测物体成像时，都需要进行标定，标定过程会导致测量效率的降低。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种色度测量装置和方法，在传统的色度测量装置基础上，集成了光谱测量功能，可以对测量结果直接进行标定。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种色度测量装置，包括：

视角测量镜头、分光镜、滤镜、图像传感器、光谱仪和计算模块；

其中，所述图像传感器设置在所述视角测量镜头的像平面处，用于测量待测物体在多个视角下的第一测量光；所述滤镜设置在所述第一测量光的光路上；

所述光谱仪用于在所述视角测量镜头的像平面处，接收待测物体在多个视角下的第二测量光；所述分光镜用于分离所述第一测量光和所述第二测量光；

所述计算模块用于获取所述光谱仪和所述图像传感器的测量结果，利用所述光谱仪的测量结果标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，所述光谱仪包括用于接收所述第二测量光的多个探头，所述多个探头分别对应不同视角，且位于该视角下的第二测量光对应的像平面处。

作为本发明的一种优选方案，当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，所述计算模块利用所述光谱仪的测量结果，构建标定矩阵，用于标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，当所述第一测量光的视角与所述第二测量光的视角不同时，所述计算模块依据测量视角的位置关系，拟合该第一测量光视角下的标定矩阵后标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，所述第一测量光和所述第二测量光先经过所述滤镜后，再被所述分光镜分离，或

所述第一测量光和所述第二测量光被所述分光镜分离后，所述第一测量光再经过所述滤镜，或

所述滤镜与所述分光镜设置于同一转轮上，使得同一时间所述第一测量光经过所述滤镜或所述第二测量光被反射至所述光谱仪。

作为本发明的一种优选方案，所述分光镜放置于镜头前或镜头后方；所述滤镜放置于镜头前方或镜头后方。

按照本发明的第二个方面，还提供了一种色度测量方法，应用于上述任一项所述的色度测量装置，包括：

待测物体表面以多个视角发出第一测量光，经视角测量镜头、分光镜、滤镜后进入图像传感器；

待测物体表面以多个视角发出第二测量光，经视角测量镜头、分光镜后进入光谱仪；

利用所述光谱仪的测量结果，标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，直接利用所述光谱仪的测量结果标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，利用所述光谱仪的测量结果，构建标定矩阵，用于标定所述图像传感器的测量结果。

作为本发明的一种优选方案，当所述第一测量光的视角与所述第二测量光的视角不同时，依据测量视角的位置关系，拟合该第一测量光视角下的标定矩阵后标定所述图像传感器的测量结果。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的色度测量装置，在传统的色度测量装置基础上，集成了光谱测量功能，可以对测量结果直接进行标定，并可以使得用户可以定量分析光谱信息，更好的评估待测物不同视角下的光谱特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种色度测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种色度测量装置的光路示意图；

图3为本发明实施例提供的图像传感器与光谱仪测量结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供了一种色度测量装置，该装置包括视角测量镜头1、分光镜2、滤镜3、图像传感器4、光谱仪5和计算模块。视角测量镜头1从待测物0处获取测量光，测量光被分为第一测量光10和第二测量光20，其中，第一测量光10由待测物0发出后，经过分光镜2，滤镜3进入图像传感器4，第二测量光20由待测物0发出后，经过分光镜2进入光谱仪5。第一测量光10和第二测量光20会分别由图像传感器4和光谱仪5接收后，得到待测物0的色度测量结果。本实施例中，计算模块用于依据光谱仪5的测量结果标定图像传感器4的测量结果。

如图2所示，在一种实施方式中，滤镜3是XYZ滤镜轮，本实施例中光谱仪包括3*3的光纤阵列，光纤阵列的端面位于视角测量镜头1在分光镜一侧的焦平面处；光纤阵列可以采集待测物0表面1个点在9个不同视角下的光谱，且9个光纤端面分别与图像传感器4对应位置共轭，可以用于测得9个视角下的光谱值。

具体的采集方法如下：

首先将滤镜3切换到X滤镜，通过X滤镜下成像，得到不同角度的X信息；其次将滤镜3切换到Y滤镜，再通过Y滤镜下成像，得到不同角度的Y信息；最后将滤镜3切换到Z滤镜，通过Z滤镜下成像，得到不同角度的Z信息。同时，光谱仪5也会获取相应视角下的X’信息，Y’信息和Z’信息。如图3所示，图3示出了图像传感器4和光谱仪5的色度信息。本实施例中，认为光谱仪5的测量结果相较于图像传感器4的测量结果是准确的，因此，通过光谱仪5的测量结果，对图像传感器4的测量结果进行标定。

如图3所示，图3示出了光谱仪5的光纤阵列探测到的a-i这9个视角下的光谱，以及图像传感器4上对应的A-I的9个XYZ值。对于图像传感器4上A-I这9个点，可以直接利用对应的光谱仪5对a-i的测量结果进行标定。

对于图像传感器4上的其他点位，本实施例中提供如下的标定方式：

以图3示出的9个点为例，光谱仪得到9个点的光谱，从而可以得到9个点的准确的三刺激值XYZ；而滤镜色度计得到了标定前的9个X’Y’Z’值。依据上述9个点的XYZ值及X’Y’Z’值，可以分别构建9个点的标定矩阵，记作T_a、T_b、……T_i。计算其他点位时，拟合对应的标定矩阵，计算该点位的标定矩阵。

本实施例提供的色度测量装置，其中的视角测量镜头、分光镜和滤镜的位置不固定。在一种实施方式中，分光镜置于滤镜前，此时光谱仪获得的是反射光的光谱；再另一种实施方式中，滤镜转轮上三个孔位放置平面的XYZ相应滤镜，第四个孔位放置斜45°反射镜，同样可以获得反射光的光谱；在另一些实施方式中，分光镜或者滤镜轮可以放置在镜头前，也可以放置在镜头和传感器之间，不影响本专利的实施。

作为本发明的又一实施例，提供了一种色度测量方法，应用于上述任一项所述的色度测量装置，其特征在于：

待测物体表面以多个视角发出第一测量光，经视角测量镜头、分光镜、滤镜后进入图像传感器；

待测物体表面以多个视角发出第二测量光，经视角测量镜头、分光镜后进入光谱仪；

利用所述光谱仪的测量结果，标定所述图像传感器的测量结果。

进一步地，本实施例还包括：

当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，直接利用所述光谱仪的测量结果标定所述图像传感器的测量结果。

进一步地，本实施例还包括：

当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，利用所述光谱仪的测量结果，构建标定矩阵，用于标定所述图像传感器的测量结果。

进一步地，本实施例还包括：

当所述第一测量光的视角与所述第二测量光的视角不同时，依据测量视角的位置关系，拟合该第一测量光视角下的标定矩阵后标定所述图像传感器的测量结果。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种色度测量装置，其特征在于，包括：

视角测量镜头、分光镜、滤镜、图像传感器、光谱仪和计算模块；

其中，所述图像传感器设置在所述视角测量镜头的像平面处，用于测量待测物体在多个视角下的第一测量光；所述滤镜设置在所述第一测量光的光路上；

所述光谱仪用于在所述视角测量镜头的像平面处，接收待测物体在多个视角下的第二测量光；所述分光镜用于分离所述第一测量光和所述第二测量光；

所述计算模块用于获取所述光谱仪和所述图像传感器的测量结果，利用所述光谱仪的测量结果标定所述图像传感器的测量结果。

2.如权利要求1所述的色度测量装置，其特征在于：

所述光谱仪包括用于接收所述第二测量光的多个探头，所述多个探头分别对应不同视角，且位于该视角下的第二测量光对应的像平面处。

3.如权利要求2所述的色度测量装置，其特征在于：

当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，所述计算模块利用所述光谱仪的测量结果，构建标定矩阵，用于标定所述图像传感器的测量结果。

4.如权利要求3所述的色度测量装置，其特征在于：

当所述第一测量光的视角与所述第二测量光的视角不同时，所述计算模块依据测量视角的位置关系，拟合该第一测量光视角下的标定矩阵后标定所述图像传感器的测量结果。

5. 如权利要求1-5任一项所述的色度测量装置，其特征在于：

所述第一测量光和所述第二测量光先经过所述滤镜后，再被所述分光镜分离，或

所述第一测量光和所述第二测量光被所述分光镜分离后，所述第一测量光再经过所述滤镜，或

所述滤镜与所述分光镜设置于同一转轮上，使得同一时间所述第一测量光经过所述滤镜或所述第二测量光被反射至所述光谱仪。

6.如权利要求1-5任一项所述的色度测量装置，其特征在于：

所述分光镜放置于镜头前或镜头后方；所述滤镜放置于镜头前方或镜头后方。

7.一种色度测量方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的色度测量装置，其特征在于：

待测物体表面以多个视角发出第一测量光，经视角测量镜头、分光镜、滤镜后进入图像传感器；

待测物体表面以多个视角发出第二测量光，经视角测量镜头、分光镜后进入光谱仪；

利用所述光谱仪的测量结果，标定所述图像传感器的测量结果。

8.如权利要求7所述的色度测量方法，其特征在于：

当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，直接利用所述光谱仪的测量结果标定所述图像传感器的测量结果。

9.如权利要求7所述的色度测量方法，其特征在于：

当所述第一测量光与所述第二测量光对相同视角测量时，利用所述光谱仪的测量结果，构建标定矩阵，用于标定所述图像传感器的测量结果。

10.如权利要求7所述的色度测量方法，其特征在于：

当所述第一测量光的视角与所述第二测量光的视角不同时，依据测量视角的位置关系，拟合该第一测量光视角下的标定矩阵后标定所述图像传感器的测量结果。