CN1363827A - 平面被测对象的逐个像素光电测量装置 - Google Patents

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Abstract

用于平面被测量对象的逐个像素光电测量的装置包括将被测对象成像在二维CCD传感器上的投影装置、设置在成像光路中的用于投射在图像传感器上的测量光的波长选择滤光的滤色片装置、处理由图像传感器产生的电信号并将其转换为相应的数字原始测量数据的信号处理装置以及用于把该原始测量数据处理成表示被测对象的各个像素颜色的图像数据的数据处理装置。此外,设置有照明装置,该照明装置包括在入射角基本上为45°±5°的条件下用至少一个主平行光束照射被测对象的一个菲涅耳透镜。包括至少一个构成为菲涅耳透镜的远程镜头的投影装置被构造为一个焦阑成像光学系统,该光学系统在基本上0°的相同观察角下并以最大为5°的相同孔径角将被测对象的每个点成像在光转换元件阵列上。数据处理装置进行大范围的校正测量。

Description

平面被测对象的逐个像素光电测量装置
技术领域
本发明涉及一种平面或平坦被测对象或待测对象的逐个像素光电测量装置。
背景技术
所谓的扫描器特别被用于平面被测对象的逐个像素光电扫描的制图工业中。它们包括可相对于一维或二维被测对象移动的一个测量头，该测量头可借助于0°/45°测量几何学捕获被测对象或待测对象逐像素的光谱疏漏并将其转换为相应的电信号。安装有纤维光学系统并且能立刻测量出完整图像线条的扫描器也已是公知的。但是，下述这种扫描器不是公知的：无须在测量头和被测对象之间相对移动就能逐个像素测量较大被测表面，并且对于颜色测量和在通常标准几何条件下的颜色测量具有足够的精度。
另外，摄影机被用来进行图像扫描或进行记录，在该摄影机上安装有二维图像传感器，借助于摄影机透镜把待扫描的完整图像投影到该传感器上。因此，在摄影机和图像之间不需要相对移动，该图像传感器通常由基于CCD(电荷耦合器件)集成在一块芯片上的光转换元件的二维阵列组成。彩色摄影机或是具有带有朔流滤色片的几个图像传感器或是带有集成滤色片的图像转换器。由可用于每个色通道的光转换器数以及投影比例来固定扫描分辨率。
由国际标准来限定颜色测量的几何条件，对于通常所用的0°/45°测量几何学，以相对于测量表面法线的45°±5°角照射测量表面，并且以相对于测量表面法线的0°±5°观察角度来捕获反射测量光。还可以选择相反的光路。
借助于较大表面测量对象的摄影机进行的色度测量的一个显著问题是：一方面，不能使光投影装置在合理成本情况下完全没有几何变形并且产生或多或少的明显的反射图像；另一方面，在被测对象或待测对象的各个图像点之间会产生散射的或偶然的光效应，并且由于缺少必须的测量光闸或其他屏蔽装置，因此也要测出这些光效应。此外，特别是用较大被测量对象或待测量对象，投射到光谱分离滤光片上的测量光的入射角度不是在所有图像点上都相同，因此也会产生光谱误差。
发明内容
现在来用本发明改进通常类型的测量装置，从而使之适合于彩色测量。
本发明上述目的是通过提供使用一个数据处理装置对平面和/或平坦的被测对象的逐个像素进行光电测量的装置来实现，其中构造该数据处理装置来完成对于散射或偶然光校正以减少散射或衍射光影响。
按照本发明的平面被测对象的逐个像素光电测量装置包括：一个光转换元件的二维阵列，用于响应由待测对象疏漏的光而产生电信号；成像装置，用于将待测对象成像在光转换元件的二维阵列上；设置在成像光路中的滤色片，用于对投射在光转换元件上的测量光进行波长可选滤光；信号处理装置，用于处理由该光转换元件产生的电信号并将其转换为相应的数字原始测量数据；以及数据处理装置，用于将原始测量数据处理为表示被测对象单个像素颜色的图像数据，将该数据处理装置构造为可用于执行散射光校正以减少散射光影响。
在一个优选实施例中，该数据处理装置从被测对象或待测对象的测量数据计算散射光图像，并且从被测对象的测量数据中逐个像素地减去前者。
根据本发明的基本构思，提供用于补偿或校正至少那些干涉最大的散射光影响的装置。通过用数据处理器进行校正测量来实现本发明的进一步的目的，实现校正测量的数据处理器特别适用于进行所有所需校正测量，即，在理想的情况下，有几何校正、反射校正、散射光校正、白光归一化、白光边缘归一化以及光谱校正。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的测量装置的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的测量装置的光谱摄影机的示意草图；
图3是被测对象的数据的几何调整草图；
图3a是图3的放大部分；
图4和5示出了用于说明反射校正的两个草图；
图6是用于说明散射光校正的草图；
图6a示出了图6的放大部分；
图7a和7b示出了分别带有一个特定校准元件的两个测试图像；
图8是带有一个特定散射光元件的测试图像；
图8a示出了对于图8中散射光元件的放大说明；
图9是用于说明散射光系数计算的图表；以及
图10是所有校正测量的示意性概括。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明第一优选实施例的测量装置包括一个不透光壳体1，它带有一个测量窗口1a、摄影机2、最好被构造为一个菲涅耳透镜的远程透镜3、两个闪光源4和5、两个改向镜41和51、最好被构造为菲涅耳透镜的两个照明透镜42和52、位于照明透镜处的两个混色滤光片43和53、滤光轮6、皮带驱动器61、62、与滤光轮6的轴63相连并带有相关传感器65的角度编码器64、数据处理器7和中央处理控制器8。最好由一个数字计算机来实现数据处理器7和中央处理控制器8，当然也可以将其设置在壳体1的外部。
摄影机2具有通常结构，包括作为本发明相关部分的一个标准成像透镜21、以光转换元件特别是所谓的CCD元件(电荷耦合器件)的二维阵列形式构成的一个图象传感器22以及通用信号处理电路23。该通用信号处理电路23输入、放大并数字化由图像传感器22所产生的电信号并在摄影机2的输出端将其作成数字原始测量数据71。该图像传感器22一般包括具有大约0.01mm典型大小的约300,000个独立的光转换元件。
在滤光轮6周边设置有16个窄带滤色片66以及红外线透明窗口和非透明区域。将每个滤色片66构造为带通滤色片并且具有20nm带宽，这些滤色片一起覆盖了基本上400-700nm的可视光谱。以这种方式将该滤光轮定位在摄影机2的前部：即通过滤光轮的相应旋转使其滤色片66可以有选择地定位在成象透镜21的前部。由中央处理控制器8以公知方式来控制滤色片66的定位。将待测对象M定位在壳体1的测量窗口1a的前部的支撑板9上。将远程透镜3定位在测量窗口1a和摄影机2的成象透镜21之间。其聚焦点定位在摄影机透镜21的大约进口快门21a处。摄影机透镜21与远程透镜3一起形成焦阑成象光学系统，该光学系统在观察角度基本为0°的条件下可以“看见”被测对象M的每个点并且将其成象到摄影机2的光转换元件阵列或图像传感器22上。孔径角度(ω)由摄影机透镜21的进口快门21a的尺寸来决定，并且最好是大约5°，对于被测对象M的所有图像点来说，该孔径角度基本相同。借助于远程透镜3，摄影机透镜21可以看见一个虚拟的被测对象M′，并测定其尺寸然后以公知方式将其聚焦。
由摄影机2的图像传感器22的分辨率以及由焦阑成象光学系统3-21的成象比例来确定被测对象M的扫描图像点的大小。
两个闪光源4和5分别被定位在照明透镜42和52的焦点处，从而用两束平行光束44和45来照射被测对象M。这样选择定位位置以便于两束平行光束的入射角度相对于成象光学系统光轴或相对于被测对象M的法线31基本上为45°±5°。因此，符合在用于颜色测量的国际标准中所定义的几何条件。
为了在对象M的整个被照射表面上获得均匀的照度，而设置两个混色滤光片43和53。它们具有减少来自外部的光透明度，并且能以公知方式补偿位于光束边缘处光强度的不可避免的减少。该混色滤光片可以由在图形产业中公用的屏蔽膜组成，由此，可以通过所需光衰减来确定各个光栅点的表面覆盖(大小)。两个混色滤光片43和53最好直接定位在菲涅耳透镜42和52上，当然还可以将其定位在照射光路的其它位置上。
在图1的优选实施例中，将摄影机2构造为一个黑白摄影机，这表明其图像传感器22本身不能执行颜色分离。这里，可以通过在摄影机透镜21前部旋转并进入成象光路32的带通滤色片66顺序执行从被测对象M那里传送的测量光的光谱分离。
为了测量被测对象，滤光轮6的各个带通滤色片66以及该滤光轮的红外线透明窗口和非透明窗区都顺序旋转到该光路中，并且分别在相同时间启动闪光源4和5。图像传感器22分别接收从被测对象传送来的测量光并将其转换为相应的电信号。由信号处理电路将其输入、放大并数字化。一个完整的测量循环之后，被测对象的16个窄带颜色提取以数字原始测量数据71的形式出现，该数据71一起表示被测对象的单独扫描的图像点的(离散的)疏漏光谱。此外，黑暗测量值和红外线测量值都可用于每个图像点，它们可被用于参考。
当使用带有例如(大约)300,000个光转换元件的图像传感器时，原始测量数据包括300,000×16或300,000×18个单独的测量数据。将原始测量数据71传送给数据处理器7并按照不同的规范将其校正。这些校正操作的结果是随后可用于其它目的或估算的被校正了的图像数据72。
干涉滤色片的光谱特性取决于光束的入射角度，该角度不是常数但是取决于被测对象上的被测图像点的位置。然而，可以从相应图像点的位置中计算出该角度，然后顺次从中确定用于各个图像点位置的实际反射滤光特性。可以通过内插标称波长例如400、420、440...680、700nm来确定光谱值。因此，可以通过重算来校正滤光特性的角度依赖性。下面将对其进一步讨论。
在上述实施例中，按光谱来测量被测对象M(在单个步骤中)，这就得到可用于任何色度估算的通用测量数据。但是，替代测量完整光谱，例如，可以仅摘选几个颜色来测量，相应地，也就仅需要较少的滤色片。例如，可以使用标准化的R、G、B-滤色片或按照CIE的X、Y、Z-滤色片。对于被测对象M的每个单独图像点，那些测量的结果将可能是R、G、B-值或X、Y、Z-值。
替代使用滤光轮6的顺序装置，还可以把一个同时显现的装置设置在按照本发明的另一个实施例的测量装置中，例如可以使用一个彩色摄影机或彩色图像传感器来实现。彩色图像传感器一般带有直接定位在每个光转换元件上的集成的滤色片。但是，对于相同数量的光转换元件，通过对应于不同滤色片数(通常是3个)的因子来减少可获得的分辨率和光强度。
在R、G、B-滤色片的情况下，可以通过为各个颜色提供不同数量的光转换元件来获得相对于传统图像传感器来说较高的图像分辨率。例如，可以为绿色滤色片提供两倍于安装在红色滤色片或蓝色滤色片上的光转换元件数量的光转换元件。这对应于与红色和蓝色相比人眼对于绿色具有较高的分辨能力。但是，使用这种装置测量到的R、G、B-测量值转换为按照CIE的色测量数仅是尽可能的近似。
如果可以使用带有CIE标准化X、Y、Z光谱特性的R、G、B-滤色片，则可以使用一个模拟装置。然而，在一块单独芯片上充分制造所有这些滤光特性是困难的。另外，经使用这些滤色片确定的色测量数仅对于在测量期间实际使用的物理光类型有效。当可以使用光谱测量时，任何一种类型的光的色测量数的计算都不可能。此外，例如基于按照CIE的X、Y、Z测量值的颜色配方是不可能的。模拟上述R、G、B安排的改进方案可以这样获得：为Y滤色片设置两倍于为X或Z滤色片所设置的光转换元件数量。
理论上，可以将16个不同窄带色滤色片集成在图像传感器中，以便于可以进行光谱测量。但是，足够窄带滤色片的实际制造以及直接将如此多的不同(干涉)滤色片集成在单个芯片的光转换元件上，在技术上是非常困难的。此外，图像分辨率和光强度将降低为通用(中性色)图像传感器的1/16。
根据本发明的另一方面，用于整个光谱同时测量的另一种可能包括使用几个摄影机，其中每个摄影机测量大约20nm带宽的一个小光谱区域，并且这些摄影机是成组的，例如围绕远程透镜光轴的4×4矩阵中。这样一种排列可以使图象传感器具有圆满的分辨率并且还具有充分的光灵敏度。但是，缺陷在于：对所有摄影机而言，不可能精确平行焦阑投影。另外，由于其偏心定位，这些摄影机具有不同的几何配准。然而，可以通过计算相应的图像坐标的变换来校正它们。
根据本发明测量装置的另一个优选实施例，可以通过使用特定结构的光谱摄影机来实现同时光谱测量。在图2中示意性地示出了这样一种光谱摄影机。
整体由标号200表示的摄影机的基本特征由这些部分组成：它不仅包括一个单个的图像传感器还包括16个相同的图像传感器221-236和对应的相关信号处理电路241-256以及基本上由干涉镜实现的可选色光束分离器装置261-291，这些光束分离器装置把来自摄影机200的成像透镜210的测量光分离为16个窄带光谱区，并且将每个光谱区指向相应图像传感器221-236中的一个。信号处理电路241-256当然可以组合为一个单独单元。
由于实际中难于使干涉镜的波长区转换得足够窄，因此，根据本发明的另一个方面，以通常公知方式借助于三个半透明镜261-263首先分离该测量光并将其变为每个具有25％强度的4各通道K1到K4的中和色。将三个可选色光束分离器264-266、267-269、270-272以及273-275定位在这四个通道K1到K4的每一个中，从而将每个通道分为4个光谱范围。为了清楚带宽定界以及明确光谱特性的适应性，在8个这样的可选色光束分离器之后分别设置带有大约20nm带宽的两个带通滤色片276-291。总之，光谱区或带通滤色片覆盖了400-700nm的波长范围。图像传感器221-236随即定位在这些带通滤色片之后。
表1示出了示范性可选色光束分离器264-266、267-269、270-272以及273-275的波长转换以及随后的相应带通滤色片276-291平均波长。
                          表1
  光束分离器   过渡波长   带通滤色片   平均波长
    264     520
    265     440     276     400
    277     480
    266     600     278     640
    279     560
    267     540
    268     460     280     420
    281     500
    269     620     282     620
    283     580
    270     560
    271     480     284     440
    285     520
    272     640     286     680
    287     600
    273     580
    274     500     288     460
    289     540
    275     660     290     700
    291     620
中和色半透明镜最好由基本上为半立方形玻璃棱镜的分界面以公知方式实现。类似地，由干涉镜构成的中和色半透明镜可施加于玻璃棱镜的分界面。带通滤波色片也可以直接施加于玻璃棱镜上，而图像传感器可直接安置在玻璃棱镜上。各个玻璃棱镜与光学接触面相连以便于防止由介质转换导致的损耗。这些玻璃棱镜相互三维定位和定向以便于为所有图像传感器产生空间的紧密结构。
还可以将光束分离器直接定位在远程透镜之后，尽管每个通道需要一个透镜，但是，这种结构的较小的孔径角是有好处的。
使用处于1-2-4-8排列结构的理想光束分离器，原则上可以将光谱分离为16个20nm带宽的光谱区而没有损耗，因此每个内部传感器可以接收100％光(其波长范围内的光)。因此可以仅由镜干涉层确定带宽特性，而不需要额外的带通滤色片。
表2示出了(理想的)光束分离器的这种1-2-4-8排列的过渡波长以及所导致的光谱区域的平均波长。
                     表2
        过渡波长[nm]干涉光束分离器     平均波长[nm]光谱区域
550 470 430 410    400
   420
450    440
   460
510 490    480
   500
530    520
   540
630 590 570    560
   580
610    600
   620
670 650    640
   660
590    680
   700
要制造带有16个光谱区的同时摄影机是非常昂贵的。这样一种光谱摄影机与X、Y和Z三区摄影机之间的折中方案是带有例如可以通过相应滤色片所建立的7个光谱区的一种摄影机。因此五个滤色片每个都具有30nm带宽以及470、500、530、560和590nm的平均波长。一个滤色片覆盖了400-470nm的波长范围并且根据CIE在400-450nm范围内呈现出Z特性。7个滤色片覆盖了590-700nm的波长范围并且根据CIE在620-720nm范围内呈现出X特性。使用上述滤色片，可以通过计算来很好地再现根据CIE的X、Y和Z特性，而这对于绝对精确颜色测量来说是重要的。还可以提供另一个位于红外线范围内并因此不能用于确定颜色测量数量的滤色片。但是，该红外线滤色片可以允许在被测对象上存在以现有技术中的公知方式存在的另外信息，例如，是否由于三种颜色青绿、绛红和黄的过度印刷或由于印上了黑墨水而使图像点呈现出黑色。
如前所述，原始被测数据71(例如，它包括大约300,000×16或300,000×18个单独数据)被传送到数据处理器7中并在那里根据不同的特征而被修正。那些不同形态校正操作的结果是另作他用的被校正的图像数据72。
在下面详细描述数据处理器7中的实际校正操作之前，当然首先相对于图像传感器22来校正原始被测数据71，在其中减去暗的被测值并且将图像传感器22的各个CCD元件线性化。这个预校正过程是公知的，并且可以用图像传感器特别是用CCD图像传感器来实施，因此在此不进一步详述。
几何校正
测量装置的光学成像系统通常不是绝对特别好，它会导致(尽可能小)在所有进一步操作之前必须校正的几何失真。图3示出了这方面过程。
使用测量装置测量测试图像，该测试图像包括矩形框和该框内的中心十字形式的一个测试图案。该矩形框的各个角以及与十字相交的相交点定义为9个用于确定几何失真的参考点。该测试图案的理论位置和形状在图3中由标号300表示，相应的参考点标为301-309。将实际被测测试图案(由成像系统导致的失真)标注为标号310，相应的标号标为311-319。如图3(被高度放大的显示)所显而易见的那样，该例子中的成像系统导致二维空间的位移以及梯形失真。
从图3a中可以看出，为9个参考点311-319中的每一个确定相对于正常位置(点301-309)的位置偏移Δx和Δy。在下一个步骤中，用内插法从9个参考点的位置偏移计算出整个测试图像的各个图像点的位置偏移。根据经验，相邻图像点的位置偏移计算是不困难的。因此，根据本发明的一个方面，将一些例如8×8相邻图像点分别组合在一个几何校正区域中，因此，可以仅对那些几何校正区计算位置偏移。如果假设总共有480×640个图像点，将得到大约60×80＝4,800个区域。然后将4,800个几何校正区域中的位置偏移(计算出的)Δx和Δy存储在几何校正表中。在表3中示出了一部分几何校正区(Δx和Δy值是任意的)。
当然，还可以用其他检测测试图案来确定成像系统的几何失真。
为了进行被测对象的几何校正，对每个图像点(借助于其图像点坐标)确定该图像点所属的几何校正区，并从几何校正表中获得相应几何校正区的位置偏移Δx和Δy。然后以公知方式进行实际校正，其中由被位置偏移(或被非整数像素间距环绕点的一个内插值)置换的图像点的测量值来替换相应图像点的测量值。
                               表3
   区域号       图像点   Δx(像素中)   Δy(像素中)
     1   x1...x8，y1...y8     3,25     -5.75
     2   x9...x16，y1...y8     3.2      -5.7
    等等         等等     等等     等等
在被测对象几何校正之后，对于各个光谱通道以及在每个相应光谱通道中分开执行下述的进一步校正测量。
第一个重要的校正测量是对比度校正。由于真实(意味着非理想化的)透镜、滤色片、图像传感器闭合窗口等的性能，被测对象的每个图像点都为所有其他图像点亮度提供不可忽视的作用。这些作用一方面是距离依赖性，另一方面是位置依赖性，总之都很大以至于不能获得所需的测量精度(小于1dL*)(dL*是CIE-L*a*b*系统中亮度误差单位)。这是对比度校正所采用的。
对比度校正至少包括所谓的散射亮度校正，其中对于每个图像点，要减去相应图像点上的其它图像点的散射光影响(依赖于距离)。对此，(根据通用方法)该处理过程的要求将是巨大和不可实施的(对于所假设的300,000个图像点，需要900亿次相乘和同样多的加法以及一次要确定900亿个乘数)。因此，根据本发明的一个主要方面，可以仅使用环绕相应图像点的一个相对小区域(例如，16×16个像素)来进行散射光校正，并且仅在该环绕区域内的一个内部核心区(例如8×8)以全分辨率执行这个校正。在这个区域之外，使用二进制降低的分辨率来执行该校正。下面将提供进一步细节。
该对比度校正最好还可以包括(进程的)所谓的反射校正。在这个表示散射光校正的一种特定形式的校正测量中，从被测对象的被测数据中减去特别是由摄影机透镜所产生的点对称反射图像(幻像)。借助于从测试图像中确定的反射校正系数来执行该反射校正(主要是依赖于位置)，这也要在下面进一步描述。在散射光校正之前要执行该反射校正。
白光归一化
另一个重要的校正测量是白光归一化。即使当被测对象的图像照明尽可能恒定以及均匀，对于一个精确的疏漏测量(remission measurement)来说，还是需要借助于白基准图像帮助的通用公知的白光归一化。可以将白基准图像理解为在每个光谱通道内使用公知的参考疏漏值(例如借助于一个分离的分光光度计确定的)来进行的均匀白光(实际)图像的记录(被测疏漏值)，在每个光谱通道中使用图像传感器22进行记录，并且将该白基准图像如上所述进行散射光校正，并将其存储。可以将均匀白色实际图像构造成可被带入位于被测对象平面的测量光路中或被再次从中移开的测量装置的一个部分。
对于白光归一化，为每个像素(在每个光谱通道中)计算被测对象疏漏值与白基准图像的相应疏漏值(存储的)的商。结果是每个像素中每个图像元件的归一化的疏漏值。通过把这样归一化后的疏漏值与均匀白(实际)图像相应(公知)的参考疏漏值(绝对白光校准值)相乘来获得绝对疏漏值。这种白光归一化是通常公知的校正测量，因此不需要任何进一步的解释。
白边缘归一化
在对比度校正之后或在白光归一化之后的另一个重要校正步骤包括所谓的白边缘归一化。其目的是为了将来自被测对象照明的整体照明变化补偿到被测对象上，这些变化在实际中总是出现。这里使用已经与白光归一化一起提及的均匀白(实际)图像的确定边缘区域，或使用相应的带有相同白阴影的均匀白对象掩蔽来作为图像。可替换地，可以使用被测对象的白边缘区域以及定出相同的边界。如果使用均匀实际白图像的边缘区，则在相同时间它可以用作一个对象掩蔽。
从属于所用边缘区的像素的实际被测疏漏值那里确定边缘区的实际平均亮度(平均疏漏值)。此外，确定(来自存储的数据)用于白基准图像相应边缘区的相应亮度平均值。将白基准图像相应边缘区的相应亮度平均值与实际测量边缘区的平均亮度的商用作校正因子，将被测数据或被测对象乘以该因子以进行白边缘归一化，以便于在白边缘归一化之后，实际测量到的新的白边缘亮度与白基准图像的亮度一致。借助于白边缘归一化，白边缘区的平均亮度增加或降低为白校准值，并且以这种方式补偿各个被测对象照明之间的整体照明变化。
可以以任何方式进一步分析或进一步处理以这样方式校正的图像数据。特别地，可以以公知方式计算被测对象各个图像点的彩色测量数，并且将其用于例如印刷机的控制。
反射校正
如前所述，成像光学系统特别是CCD摄影机的透镜能产生反射图像，该反射图像通常相对于光轴或相对图像中心与实际图像内容点对称。尽管反射图像是相对低强度的(为原始图像亮度的0.2％数量级)，但是还是可以将它清楚检测到。此外，反射图像是不清晰的。根据成像系统的透镜或光学系统的中心调整，对称中心还可以略微定位在图像中心外部，另外，该反射图像在某种程度上可以小于或大于原始图像。图4示出了用测量装置产生的被测对象的记录，其中包括一个单独的亮三角形340，其余都是黑色的。图像中心被标为341。可以看出，记录包括反射图像342，它相对于除了图像中心341之外还设置在这里的对称中心343而言是关于三角形340中心对称。在所选例子中，反射图像342与三角形340具有相同大小以便于放大倍数为1.0。反射图像342相对不清晰，在图4中由虚线表示。该反射图像的亮度大约是三角形340的亮度的0.2％。
图4中所示的对于不同类型测试图像的测量已经表明(对于一个给定测量装置)：反射图像的亮度仅或多或少依赖于距离，并且这种距离依赖性可以线性接近于用于实际目的的足够精度。例如，离对称中心最远的图像点的反射图像的亮度大约为0.25％，而邻近对称中心处的亮度为原始图像相应图像点亮度的0.2％。反射图像的这种散焦相应于大约±56到64像素宽度的低通滤色片。
在准备反射校正过程中，通过几个测试图像的经验测量可以把该反射图像的对称中心343的位置、该中心处图象区及外围图象区的反射图像的相对亮度和可能的放大或缩小倍数确定为校正参数。
然后借助于经验校正参数执行反射校正，其中，通过相对对称中心的镜像复制以及低通滤除(引起的散焦或污迹)、可能的放大或缩小(在端值之间线性内插)以及减小亮度的距离依赖性，从被测图象中减少人为反射图像，然后从原始图像中减去人为反射图像。该过程在图5中示出。从原始数据中产生的图像被标注为350，被计算的“人为”反射图像用351表示，反射校正图像用352表示。通过公知的在大约±(64/2)相邻图像点(两种尺寸中)上的连续平均形式来执行低通滤光。按照公知的图像处理方法，由坐标变换来执行镜像成像以及放大/缩小。根据上述确定的校正参数首先是近似值并且通常不能提供最佳校正。在实际中，校正参数必须反复修正一次或数次直到反射校正能提供满意的结果为止(通过剩余亮度和误差来检测)。但是，一旦发现最佳校正参数，可以将它们保持而不作进一步的改变(对于给定测量装置而言)。
上述反射校正是相对充分的计算。根据本发明的一个重要的方面，以较低分辨率执行人为反射图像的计算可以降低计算量，根据分辨率理想地权衡计算量和校正精度必须经实验来确定。在实际的测量装置实现过程中，已经证明(未校正图像的)满分辨率的1/8分辨率是合适的，由此，计算量被减少为原来的1/64。以如下所述的有关散射光校正相同方法执行具有更为粗糙分辨率的辅助图像的计算。
散射光校正
每个图象点的散射光校正是从相应图像点的亮度值(疏漏值)中减去环绕该图像点的所有图像点所影响的依赖于距离的亮度。由一个图象点i从图像点j处接收到的亮度所起的作用ΔRi，j，可以计算为ΔRi，j＝ki，i *Rj。其中Rj是图像点j的疏漏值，ki，i是取决于图像点i和图像点j之间距离的一个系数，该系数当然必须预先确定。对于1-N*M编号的N*M个图像点的构成，就每个单独的图像点i来说，其环绕点的作用计算如下：
Figure A0114023100231
散射光校正减退值RI′是Ri-ΔRi。显然，对于校正的计算需要(N*M)2系数以及对应数量的的乘法和加法运算。对于300,000个图像点，如同已经提及的那样，所需的计算量是巨大而且完全不现实的。
根据本发明，可以以这种方式处理：仅对于相对小图像区(典型地16×16像素)以及甚至在更小的核心区内(典型地8×8像素)来执行满分辨率的校正。在所述图像区之外，使用二进制分段以及使用增加的距离以减少的分辨率来执行该校正。除二进制之外的其它分辨率的分段当然也是可能的。
为了此目的，例如，从满分辨率的图像(原始被测数据或已经反射校正的数据)计算具有二进制分级分辨率和与图像边缘有固定关系的5个辅助图像。由原始被测数据或反射校正数据确定的满分辨率图像在下文中被作为原始图像。辅助图像具有该原始图像分辨率的1/2、1/4、1/8、1/16以及1/32。从该原始图像和辅助图像中确定校正，对于具有较低(一半)分辨率的辅助图像的计算，以公知方式将四个相邻图像点组合在一起，因此，这四个图像点的平均疏漏值表示较为粗糙的辅助图像的对应图像点的疏漏值。
对于下面纯粹示范性说明，假设原始图象的最大分辨率为480×640(由图像传感器设定的)，该值对应于307,200个图像点。因此，五个辅助图像的分辨率为：240×320(76,800个图像点)、120×160(19,200个图像点)、60×80(4800个图像点)、30×40(1200个图像点)以及15×20(300个图像点)。
现在选择分别包括例如8×8个像素的核心区以便于一方面它们可以覆盖整个图像(最高分辨率的图像)而没有重叠和间距，另一方面它们适合于带有二进制分级分辨率的辅助图像的网格中。存储相对于满分辨率图像以及每个辅助图像网格的核心区的位置和坐标(例如角落点的)。该核心区重叠了具有1/8分辨率的辅助图像的图像点。
根据本发明，为每个分辨率单独计算散射光校正。对于每个具有满分辨率的原始图像以及对于具有二进制分级分辨率的辅助图像，计算来自确定分析区的6个散射光所起的作用(对原始图像的每个图象点)。将该6个散射光所起的作用加起来，为总的散射光作用，并且最后从各个图像点的原始数据中减去后者。
下列运作有关8×8核心区，并且对所有核心区(顺序)执行这些操作。
为了计算带有满分辨率的原始图像的任何图像点的散射光校正，确定在其中定位了的待校正图像点的8×8核心区KB(在前面定义的核心区以外)。随后，分别对每个原始图像和具有二进制分级分辨率的五个辅助图像设置一个分析区AB1-AB6，该分析区一方面覆盖了核心区KB，另一方面对应相对粗糙辅助图像的网格，由此，该区域限制必须与相同分辨率的图像部分一致。因而分级分辨率的相同辅助图像可用于该图像的所有图像点。在图6和图6a中示出了确定6个分析区的一个例子。最外部的分析区AB6覆盖了带有1/32分辨率的整个辅助图像(图6)。最内侧的5个分析区明显比较小(图6a)。下表4汇总了各个(示范性)区的特性数据：
                        表4
    区域     分辨率     尺寸     单元数
    核心区KB     1/1     8×8     64
    分析区1     1/1     16×16     256
    分析区2     1/2     12×12     144
    分析区3     1/4     10×10     100
    分析区4     1/8     8×8     64
    分析区5     1/16     8×8     64
    分析区6     1/32     15×20     300
以经验为主来执行分析区尺寸的确定，从而得到足够的散射光校正。具有较高的分辨率的分析区越大，校正就越好，由此，虽然同时增大了计算量。根据表4的示范性尺寸呈现出具有合适计算量的所需校正精度。
在各个较大分析区内的核心区和分析区的相对位置当然根据该核心区被设置在图像中的位置或最外部分析区而变化。以下是基本条件：该区域限制对应各个粗糙辅助图像的网格，并且该区域限制符合相同分辨率的像素限制。使用该条件(以及一旦固定尺寸)，除了等效对称方法之外，可以清楚地确定(计算)和存储分辨率区域。
8×8个像素核心区的散射光校正：
开始于最大图像分辨率(15×20)，计算最粗糙分析区AB6的散射光对朝内的下一个内部分析区AB5(也比较图6)的图像点所产生的影响。由于该分析区AB6总共16个图像点处在在分析区AB5内，因此，对于实际分析区AB5的散射光部分的计算需要16×(300-16)＝4544个校正系数。对于整个辅助图像，按1/32的分辨率，需要300×300＝90,000个校正系数。暂时把分析区AB6的散射光影响存储起来。
此外，将该分析区AB5的辅助图像数据复制到一个数据缓冲器中，并且从中减去环绕的分析区AB6的散射光影响。在朝内方向的下一个分析区的散射光计算的准备过程中执行这个过程，从而可以利用环绕的分析区AB6的散射光减少值，因为只有那些值对随后的分析区产生进一步的散射光。
现在以类似方式计算分析区AB5的图像点的散射光对朝内的下一个分析区AB4的图像点所产生的影响，这些散射光影响已经被分析区AB6的散射光影响所减少(来自缓冲器的数据)。16个图像点处在分析区AB4中，所以需要16×(64-16)＝768个校正系数，而对于整个分析区AB5需要64×64个校正系数。暂时存储该分析区AB5的散射光影响，并且将向内的下一个分析区AB4的辅助图像数据复制到另外的数据缓冲器中。此外，以类似方式，从这些辅助图像数据中减去环绕的分析区AB5的散射光影响，因此清除了散射光的数据被再次用于后续步骤中。
以类似方式，连续计算并暂时存储分析区AB4、AB3、AB2以及AB1的图像点(已经清除了散射光)的散射光分别在向内的下一个分析区AB3、AB2、AB1上产生的影响以及在核心区KB的每个8×8图像点上产生的影响。如借助于图6a可以计数的那样，需要975、2304、5120和16384或4096、10000、20736和65536个校正系数。(参照图6，除了核心区之外，对每个分析区计算仅仅是环绕的分析区在位于内部中心区所产生的影响)。
在完成这些计算之后，分析区AB1-AB6的6个散射光影响分别对核心区的每个8×8图像点而出现。把这6个散射光影响附加到核心区KB的每个图像点的总散射光影响上，由此，将每个图象点的散射光影响分别转移到下一个较高分辨率的辅助图像的4个图像点上。然后从该核心区的相应图像点的疏漏值(可能以前反射校正过)中减去这个总的散射光影响(或部分)。
整个图像的散射光校正：
对于原始图像的其余图像点的散射光校正，对所有剩余核心区执行相同的计算。根据本发明的另一方面，总是使用相同的校正系数(上述实施例中总共为194464个)。当然，对于每个核心区，实际上仅需要总共194464个校正系数的一部分(这里例如是30095个)。由该核心区和分析区的位置来固定被每个核心区有效使用的校正系数。
从上述这些例子可以看出，根据本发明的散射光校正的计算量低于传统方法的几个数量级。实际上，散射光校正是以这种方式被实际使用的。
单个图象区的散射光校正
在实际应用中，经常感兴趣的仅是特定图象区的光谱以及颜色测量。在那些情况中，仅对那个图像区的图像点或那些图像区进行散射光校正就足够。因此，仅对至少包括那些感兴趣图像区中的一个图像点的那些核心区计算散射光校正。
散射光校正系数的确定
下面描述散射光校正所需的校正系数的确定。
在上述公式1中所使用的(N*M)2个校正系数kij可以被组织在一个系数矩阵中。另一方面，如果(Sij)表示散射光系数矩阵，散射光系数矩阵的元素Sij描述每个图象点I对单个图像点j所产生的影响∧Rij，因此，可以采用方程∧Rij＝Sij *Ri，该校正系数矩阵显然是(Sij)的反矩阵。当已经确定了散射光系数矩阵(Sij)时，可以通过反变换来计算校正系数矩阵的各个元素。
可以通过在测试图像上的散射光测量来确定散射光系数矩阵的元素(Sij)。为此，主要进行如下处理：将相对仅带有一个单个明亮白光图像点的测试图像用于例如16×16个图像点中的一个图像点，所有其他图像点变黑。测量单个白光点的疏漏Ri，以及由这单个白光点的散射光影响所产生的所有剩余图像点的疏漏∧Rij。然后将该测量值代入到散射光矩阵公式并作为未知数从中算出散射光系数Sij。
对于一个散射光矩阵系数的清楚确定，需要与独立矩阵元素数相同的独立测量数。因此，对于上述带有总共194464个系数的6个解决步骤的6个校正系数矩阵(可以将其作为与相应6个散射光系数矩阵的相反计算)而言将需要至少194464个测量过程，这当然是不现实的。此外，不能足够精确地测量各个图像点的特别低的散射光影响。
为了减少用于确定校正系数的计算，可以利用这样一个事实：所需精度框架内的散射光影响依赖于位置而不仅仅依赖于距离。因此，根据本发明进行如下处理。
使用测量装置产生并测量(分析)带有特定散射光元素的8个测试图像。每个散射光元素由单个白光环组成(类似于校准元素)。这些散射光元素的半径(平均)和环宽度对于每个测试图像来说都不同。总体上，提供8个不同大小的散射光元素，其平均半径为例如2、3、8、16、25、50、100以及200像素。环宽度在最小环大约1个像素和最大环大约40个像素之间变化。每个测试图像最好包括一些相同的散射光元素以便于获得一些测量结果并且能够减少使用这种方式的测量误差。特别地，当测量中心(像素)不总是精确位于环中央时，最小散射光元素在某种程度上是临界范围。最好在这些测试图像中提供散射光元素组，由此，一个组中的各个元素可以分别被置换为相对于像素光栅的1/2或1/4像素。以这种方式，在该组的至少一个散射光元素中，一个像素总是足够精确地被定位在该散射光元素的中央。然后使用来自该散射光元素的测量值(由最低散射光确认)。
图8示出了具有单个散射光元素SE8的一个测试图像；图8a示出了放大的散射光元素。
如前所述，在该散射光元素中心测量散射光。将被测散射光相应校准在一个像素上(被测疏漏值被分成像素单元中的环形面)。被校准散射光与白光像素亮度之商提供相对的散射光影响以及那些对于所有图像点对都有效的散射光矩阵系数，这些图像点对通过被测散射光元素的环形半径(平均)彼此隔开。
借助于使用不同大小散射光元素的大量测试图像，可以发现至少在一些区域内散射光影响以双对数刻度减小，并且总体上还与距离呈大体线性关系。图9以双对数刻度图示出散射光和借助于8个散射光元素所测量的图像点距离之间的示范性关系。横坐标以像素单位表示距离，纵坐标表示相对散射光影响或散射光系数的负对数。例如，位于50个像素周围距离处的散射光系数为10-5.993。在大约2个像素距离处，该散射光系数是10- 1.564，因此大出大约4个数量级。
现在可以将由环形半径确定并借助于8个散射光元素所测量的用于8个(或更多)像素空间的8个散射光系数用作步进线性内插的基础。对于每个分辨率级来说，可能的图像点对的距离都是已知的(在该例子中总共为194,464对)。通过上述的内插，可以对每个产生的像素距离足够精确地计算相关散射光系数。因此，对每级分辨率产生如下大小的散射光系数矩阵：256×256、144×144、100×100、64×64以及300×300，由于许多图像点对具有相同的像素距离，因此总共194,464个散射光系数是相等的。
将如此计算出的6个散射光系数矩阵反向，因此可以提供6个校正系数矩阵。随后根据以前的解释，将它们乘以相应相关的校准因子，随后就可用于散射光校正的计算了。在计算程序被功能强大的程序语言例如C++编程的情况下，可以在一个通用办公计算机上以几秒钟的时间执行借助于测试图像的被测数据所进行的校正系数矩阵的计算。
散射光校正的校准
根据本发明另一个重要方面，散射光校正可以是最佳的，执行散射光校正的校准其目的在于使该校正的均方残留误差最小。残留误差是指在散射光校正之后一个图象点中仍呈现出的亮度差(指理论上预测值)。例如，在一个黑色图像区中的被测亮度(散射光校正之后)实际上应该是0。但是，在散射光校正不充分的情况下，仍能测量到剩余亮度(非常小)，这表明相应图像区的残留误差。
散射光校正的校准基本存在于：使用各个散射光影响的(一般不同)加权来估计6个分析区的散射光影响，并且从图像点的发出值中减去各个散射光影响的加权和(替换通常的未加权和)。可以由下列公式表示：
ΔR＝G1 *ΔRAB1+G2 *ΔRAB2+G3 *ΔRAB3+G4 *ΔRAB4+G5 *ΔRAB5+G6 *ΔRAB6
其中，ΔR表示一个图像点的总散射光校正，ΔRAB1...ΔRAB6表示各个分析区AB1...AB6的各个散射光校正影响，G1...G6表示前一次确定的加权值和校准因子。
实际上，不加权散射光校正影响，只是将用于其计算的校正系数(相应分辨率级的)乘以与相应分辨率级有关的校准因子，例如，1/1分辨率级的校正系数65,536用校准因子G1，1/2分辨率级的校正系数20,736用校准因子G2，等等。由于各种计算运作的线性化，因此这样能提供相同结果，但是仅需要执行一次，从而总体上需要较小的计算量。
通过带有合适测试图案的测试图像的测量和估算来执行校准因子的确定。该测试图像最好带有特定的校准元素。为带有适应于该方法校准元素的每种方法提供一个单独的测试图像。尽管校准元素可以是任何一种结构的校准元素，但是可以建议在分析区之后建立该校准元素以便于保证测量的独立性。图7a和图7b示出了最佳的校准元素。在图上示出了带有分别用于1/16和1/8分辨率级的校准元素KE16或KE8的两个测试图像，并且类似地构造其余测试图像或其校准元素。
可以看出，每个校准元素仅由一个白光(多边形)环面组成。该环面的外尺寸对应该校正元素所倾向的分辨率级n的分析区ABn(参见图6)。该校准元素中心(黑色)与向内的下一个分析区或核心区一致。打算用于最粗糙分辨率级(1/32)的校准元素“退化”，没有黑表面向外与白环相邻。用于测量或分析的基准点对应该校准元素(黑色)中心核心区(满分辨率的8×8个像素)。(为了图示的原因，该测试图像的黑色区呈现为一种灰色图案)。现测量每个测试图像，并且在相应校准元素的核心区内确定各个分辨率级的6个散射光校正变换。将其称为下列的Sn，1、Sn，2...Sn，6，下标n代表相应的测试图像或相应的测量。总之，确定6个校准因子需要至少6个(在数学方面)独立测量。此外，对每个测试图像执行黑色测量(被黑色覆盖的白环)，并为相同核心区确定相应的散射光影响。将其称为下列的Bn，1、Bn，2...Bn，6，下标n再次代表相应的测试图像或相应的测量。由于出于物理原因，测试图像的黑色区不是理想的黑色并且还会产生散射光，因此需要黑色测量。随后，在照明测量的影响Sn，i和黑色测量的影响Bn，i之间形成两个不同点Dn，i。最后，对每个测量确定(如上所定义的)残留误差Fn。
将6×n个不同点Dn，i和n个残留误差Fn代入到具有6个未知校准因子Gr的下列方程系统中：
-Fn＝G1×Dn，1+G2×Dn，2+G3×Dn，3+G4×Dn，4+G5×Dn，5+G6×Dn，6
求解至少包括6个方程的这个方程系统中未知的G1...G6以及误差平方和成为最小的临界条件(补偿计算)。显然，可以将该方程系统写成矩阵方程
(-F)＝D(D)*(G)                 公式2
其中(-F)表示具有分量-Fn的一个误差向量，(G)表示具有分量G1...G6的未知向量，而(D)表示具有元素Dn，i的系数矩阵。根据如下所列的补偿计算公知规则来求解该矩阵方程以获得未知数：
(G)＝[(D)T*(D)T]-1*(D)T*(-F)    公式3
其中(D)T表示对于(D)的转置矩阵，[(D)T*(D)T]-1表示对两个矩阵(D)T和(D)乘积的反矩阵。
将各个分辨率级的校正系数乘以(校准)以这种方式确定的校准因子G1...G6。涉及分别成为校正图像点(矩阵表达式中的对角元素)的那些系数当然不被校正。
白光归一化和白光边缘归一化：
在上述方式中，反射和散射光校正之后是白光归一化和白光边缘归一化。执行这些处理之后，作为最后校正测量，对每个用于光谱分离的干涉滤色片执行光谱或波长校正。
光谱校正
如上所述，干涉滤色片的光谱特性取决于光束的入射角。该角度不是常数，但是依赖于被测对象的被测图象点的位置。然而，可以从相应图像点的位置来将其算出，然后从中确定对于相应图像点位置实际有效的滤色片特性。
当使用预先选择的干涉滤色片在预先选择的入射角γ的情况下测量的光谱被称为(SP)γ时，可以通过根据方程4的样条内插从中计算出用于正常光谱范围(例如400、420、440...680、700nm)的校正光谱(SP)k：
(SP)k＝(IM)γ *(SP)γ                公式4
其中(IM)γ是具有n2个元素的对于入射角γ有效的一个内插矩阵，此时n是光谱的离散光谱值(波长范围)数。在当前具有16个离散光谱通道例子中，该矩阵包括16×16＝256元素。通过检测测量能以公知方式确定内插矩阵(IM)γ的这些元素。
对于例如50个离散入射角γ(例如在0°和17°之间)确定并存储与根据本发明的光谱校正有关的这个内插矩阵(IM)γ。根据8×8像素在被测对象上的位置，将这50个离散入射角γ指定给例如8×8像素的每个图象点区。随后，借助于属于根据用于正常光谱区例如400、420、440...680、700nm的上述方程的相关离散入射角γ的内插矩阵(IM)γ来计算根据前述的每个图像点(以前的对比度校正)的光谱(SP)γ。
在这个最后校正测量之后，呈现出被测对象的每个图像点的校正图像数据(光谱)72以便于进一步使用或分析。以这种方式获得的校正图像数据的精度可以与使用通用彩色测量装置测量的图像数据精度相比。在图10中总结性地再次清楚示出了不同的校正测量。

Claims (24)

1.一种用于平面或平坦的待测对象的逐个像素光电测量装置，包括：
一个光转换元件的二维阵列，用于响应由被测对象疏漏的光而产生电信号；
成像装置，用于将被测对象成像在光转换元件的二维阵列上；
设置在成像光路中的滤色片，用于投射在光转换元件上的测量光的波长可选滤光；
信号处理装置，用于处理由该光转换元件产生的电信号并将其转换为相应的数字原始测量数据；以及
数据处理装置，用于将原始测量数据处理为表示被测对象各个像素颜色的图像数据，将该数据处理装置构造为可用于执行散射光校正以减少散射光影响。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置从被测对象或待测对象的测量数据算出散射光图像，并从被测对象的测量数据中逐个象素地减去后者。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于数据处理装置以二进制分级分辨率来进行散射光图像计算，对每个图像点选择一些分级分辨率的分析区和环绕的图像点，并开始于最大分析区和最粗糙分辨率计算每个分析区对具有次一级分辨率的向内的下一个分析区的散射光影响，对于最内侧的分析区仅以最高分辨率来计算散射光影响。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于该数据处理装置借助于散射光校正系数计算各个分析区的散射光影响，使每个分辨率级与其自己的散射光系数组相关，并且每个分辨率级的散射光系数描述了由各分辨率级的一个图像点从相同分辨率级的其它图像点处接收到的那些散射光部分。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于该数据处理装置借助于校准过的散射光校正系数计算各个分析区的散射光影响，由此，用一个校准因子加权与每个分辨率级相关的散射光系数组，并且选择校准因子，以便使散射光校正之后剩余的残留误差最小。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置将散射光校正限定于待测对象或被测对象的可选择区。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置进行补偿成像装置所产生的几何误差的几何校正。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于数据处理装置包括一个校正表，在该表中为每个图象点存储相对于借助测试图像所确定的正常位置的位置偏移，并且数据处理装置基于存储在该校正表中的这个位置偏移来校正每个图象点的位置。
9.根据权利要求7的装置，其特征在于在该校正表中，相同的位置偏移分别与相邻图像点的一个小区域相关。
10.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置进行反射校正以减少反射效应。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于数据处理装置从被测对象的测量数据计算中心对称反射图像，并且从被测对象的测量数据中逐个象素地减去该反射图像。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于数据处理装置以比测量数据分辨率低的分辨率进行反射图像的计算。
13.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置进行白光归一化，由此，将被测对象或待测对象的测量数据归一化为一个白光基准区的亮度值。
14.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置执行白光边缘归一化，由此，对于每次测量，确定白光边缘区的亮度，并且将测量数据归一化为该边缘区的平均亮度。
15.根据权利要求1的装置，其特征在于数据处理装置执行光谱校正，考虑取决于光束的入射角度的干涉滤色片的光谱特性。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于对于预先选择的多个入射角，将内插矩阵分别存储在数据处理装置中，该数据处理装置基于每个图象点在被测对象上的相对位置将离散入射角分配给每个图象点，并且该数据处理装置借助于与离散入射角相关的该内插矩阵来校正由测量数据所形成的相应图像点光谱。
17.根据权利要求1的装置，其特征在于二维光转换元件阵列以及成像装置为一个摄影机，该摄影机具有二维图像传感器和一个具有进口光闸的成像透镜。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于该摄影机是黑白摄影机，并且滤光装置包括一组投射在光转换元件上的测量光的波长可选滤光的带通滤色片以及一个可选择地将该带通滤色片移入成像光路的驱动装置。
19.根据权利要求18的装置，其特征在于驱动装置可以顺序将该带通滤色片移入成像光路。
20.根据权利要求18的装置，其特征在于设置有基本上覆盖400-700nm光谱范围的大约16个带宽为20nm的带通滤色片。
21.根据权利要求18的装置，其特征在于该带通滤色片安装在可旋转滤光轮上。
22.根据权利要求1的装置，其特征在于投射在光转换元件上的测量光的波长可选滤光的滤色片装置为一个直接定位在该光转换元件上的带通滤色片。
23.根据权利要求1的装置，包括几个具有二维图像传感器和一个具有进口光闸的成像透镜的摄影机，并且每个摄影机用于不同波长范围的测量。
24.根据权利要求23的装置，其特征在于每个摄影机通过包括上游带通滤色片来测量不同波长范围。
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