CN205426338U - 一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，包括积分球，所述的积分球内壁面上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料；所述的积分球顶部对称开设有2个带内螺纹的光源安装孔，所述的带内螺纹的光源安装孔之间的积分球上还开设有用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头的圆形开口；所述的圆形开口的两内侧面上分别安装有挡板，且所述的挡板延伸至积分球内带内螺纹的光源安装孔的下方；所述的积分球内还安装有试样抽屉；所述的带内螺纹的光源安装孔上安装有光源。本实用新型可以解决目前技术对纺织品高光谱图像及测色图像采集过程中光照不均、镜面反射严重、一致性差等存在的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于高光谱图像采集及数码测色的光照系统，属于光谱测试技术领域和测色领域。
背景技术
高光谱成像技术（hyperspectralimagingtechnique）是20世纪80年代发展起来的新技术，它涉及光学、电子学、化学计量学和计算机科学等多个学科领域，结合了传统的成像技术和光谱信息采集，实现了光谱信息和图像信息的融合，它最早应用于遥感领域，后被引入到医药学和农业检测，近年来在纺织领域内也有应用。数码测色法是在仪器测色领域里面一种新的方法，也得到了日益广泛的应用，即在稳定的标准光源下，采用标准色卡配合特定的相机参数（如光圈大小、曝光速度及感光度等）生成该条件下的颜色校正文件，再以此固定的相机参数在相同的标准光源下，测定样品的RGB值，测量系统经过颜色校正后可得到样品的标准色度数据。
就高光谱成像技术而言，其最为关键的步骤是高光谱图像的采集，而对高光谱图像影响最大的因素便是外界光照条件。若光源发射光谱无法尽量包含全波段光谱，则会造成高光谱图像光谱信息的缺失；若照射在试样上的大部分光不是漫反射光，则会导致试样镜面反射严重，光谱信息失真；而目前对实验室试样高光谱图像采集的光照条件并没有标准，从而引起高光谱图像的一致性及可重复性较差；而上述问题均会导致试样的部分化学物理信息缺失，或导致其准确性不佳，对后续处理分析带来影响。而数码测色法所采集图像同样存在同高光谱图像相同的问题，在相机采集测色图像的时候需要去除试样纹理以及阴影对其颜色的影响，所以需要保证照射在试样的光线为漫反射光。
目前积分球装置面向的对象大多数为自发光的光源，并没有专门面向柔性片状的纺织品的专用积分球，乃至标准化的高光谱图像及测色图像的光照系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种适用于纺织品的高光谱图像及测色图像采集的光照系统，用以解决目前技术对纺织品（柔性片状材料）高光谱图像及测色图像采集过程中光照不均、镜面反射严重、一致性差等存在的问题。
一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，包括积分球，所述的积分球内壁面上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料；所述的积分球顶部对称开设有2个带内螺纹的光源安装孔，所述的带内螺纹的光源安装孔之间的积分球上还开设有用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头的圆形开口；所述的圆形开口的两内侧面上分别安装有挡板，且所述的挡板延伸至积分球内带内螺纹的光源安装孔的下方；所述的积分球内还安装有试样抽屉；所述的带内螺纹的光源安装孔上安装有光源。
所述的积分球为直径60cm积分球，所述的积分球正上方开设有为8cm的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头的圆形开口；且所述的圆形开口的左侧、右侧分别开设有1个直径为6cm的对称的带内螺纹的光源安装孔。
所述的积分球内壁面上涂覆的漫反射涂料为氧化镁漫反射涂料或硫酸钡漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。
所述的漫反射涂料优选为聚四氟乙烯漫反射涂料。
所述的光源为卤素灯或白炽灯。其光源光谱需尽可能包含较宽广波长范围，并且较为均匀，同时可以快速便捷地更换上述灯具，实现不同色温光源的替换，如D65（6500K）、D50(5000K)、U30(3000K)。
所述的挡板位于积分球两侧光源下方，且所述挡板上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料。挡板用于阻挡光源发出的光线直接照射在试样抽屉范围内。
所述的挡板上的漫反射涂料为氧化镁漫反射涂料或硫酸钡漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。
所述的挡板上的漫反射涂料为聚四氟乙烯漫反射涂料。
所述的积分球上靠近底部位置开设有试样抽屉安装孔，且所述的试样抽屉通过轨道安装在积分球球内，所述的试样抽屉底板为尺寸30×30cm的正方型底板；所述的试样抽屉的侧面安装有把手，且所述的安装有把手的侧面与积分球外壁面齐平。
本实用新型的有益效果为：通过本实用新型的光照系统能够实现高光谱图像及测色图像的光照条件的标准化，消除了光源所引起的光照不均情况、镜面反射严重的情况，并通过该规范化的光照系统提高高光谱图像及测色图像的一致性，从而进一步提高后续光谱分析、颜色测量的数据准确性。
附图说明
图1是本实用新型积分球的内部结构示意图；
图2是实施例1中两种光照条件下高光谱图像的光谱曲线图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，包括积分球1，所述的积分球1内壁面上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料2，所述积分球1内壁面上漫反射涂料2为聚四氟乙烯涂料；所述的积分球1顶部对称开设有2个带内螺纹的光源安装孔3，所述的带内螺纹的光源安装孔3之间的积分球1上还开设有用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4；所述的圆形开口4的两内侧面上分别安装有挡板5，且所述的挡板5延伸至积分球1内带内螺纹的光源安装孔3的下方；所述的积分球1内还安装有试样抽屉6；所述的带内螺纹的光源安装孔3上安装有光源7，由于本实施例将要采集试样的高光谱图像，本实施例光源7为卤素灯。
所述的积分球1为直径60cm积分球，所述的积分球1正上方开设有为8cm的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4；且所述的圆形开口4的左侧、右侧分别开设有1个直径为6cm的对称的带内螺纹的光源安装孔3。
所述的挡板5位于积分球1两侧光源7下方，且所述挡板5上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料2。所述的挡板5上的漫反射涂料2采用聚四氟乙烯涂料。挡板5用于阻挡光源发出的光线直接照射在试样抽屉6范围内。
所述的积分球1上靠近底部位置开设有试样抽屉6安装孔，且所述的试样抽屉6通过轨道安装在积分球球1内，所述的试样抽屉6底板为尺寸30×30cm的正方型底板；所述的试样抽屉6的侧面安装有把手8，且所述的安装有把手8的侧面与积分球1外壁面齐平；所述的试样抽屉6底板上放置有尺寸为26×26cm的标准校正白板。标准校正白板购于Labsphere公司，型号为99AA01。
本实施例的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统的使用方法为：1）首先依照需求，选择合适的光源，由于本实施例将要采集试样的高光谱图像，故本实施例选择的光源7为选择光谱较全的卤素灯，所以将卤素灯上的外螺纹与带内螺纹的光源安装孔3相螺合。本实施例采用美国Philumina，LLC公司的ThemisVisualSystemHyperspectralImagingSystem高光谱成像光谱仪，通过可伸缩支架将高光谱成像光谱仪的镜头9放置在积分球1上方的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4内；然后将光源7开启，预热10分钟，待其光照稳定后再开始测试。
2）通过拉动把手8打开积分球1靠近底部位置的试样抽屉6，将需要标准校正白板放置在试样抽屉6之内的底板上，在放置好标准校正白板之后，重新关闭试样抽屉6，恢复积分球1原本的球体形状，保证后续实验的顺利进行。
3）打开积分球1上方的美国Philumina，LLC公司的ThemisVisualSystemHyperspectralImagingSystem高光谱成像光谱仪，通过其预览模式预览标准校正白板的高光谱图像，通过调整其光圈大小、对焦情况以及卤素灯的电压，使得校正白板高光谱图像中光谱曲线DN值最高为64880左右，确定其光圈大小为最大、对焦调至最为清晰、卤素灯电压为10V、曝光时间为50ms，然后在该参数条件下采集标准校正白板的高光谱图像，供后续白板校正。
4）打开位于积分球底部的试样抽屉6，将待采集图像的纺织品试样放置于试样抽屉6底板的标准校正白板之上，在本实施例中试样为圈绕在载玻片之上的各类纱线，在放置试样时需尽可能摆放在底板中心位置，同时需保证在标准校正白板范围之内，从而保证最终白板校正后高光谱图像的准确。在放置好纱线试样之后，重新关闭上述试样抽屉6，恢复积分球1原本的球体形状，保证后续实验的顺利进行。
5）再次使用ThemisVisualSystemHyperspectralImagingSystem高光谱成像光谱仪，在同标准校正白板图像采集的参数下采集纺织品纱线试样的高光谱图像。
6）随后将高光谱成像光谱仪镜头盖上镜头盖，并采集暗电流高光谱图像。然后使用个人计算机上的软件即可对纺织品纱线试样的高光谱图像进行白板校正及暗电流校正，并最终得到校正过的纺织品纱线试样高光谱图像。
如图2所示，图2中的a线为通过本实施例的光照系统和使用方法后所测得的高光谱数据，b线为未采用本实施例的光照系统和使用方法，即采用以往的常规方法才测得的高光谱数据；由图2获知:在外界光照系统所引起的光照不均、镜面反射严重会导致试样高光谱数据的失真，丢失真实反映试样化学物理特性的光谱特征，影响后继高光谱数据的分析。
综上所示，本实施例的光照系统能够实现高光谱图像及测色图像的光照条件的标准化，消除了光源所引起的光照不均情况、镜面反射严重的情况，并通过该规范化的光照系统提高高光谱图像及测色图像的一致性，从而进一步提高后续光谱分析、颜色测量的数据准确性。
实施例2
如图1所示，本实施例的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，包括积分球1，所述的积分球1内壁面上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料2，所述的积分球1内壁面上漫反射涂料2采用氧化镁涂料（MaO）或硫酸钡涂料（BaSO4）；所述的积分球1顶部对称开设有2个带内螺纹的光源安装孔3，所述的带内螺纹的光源安装孔3之间的积分球1上还开设有用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4；所述的圆形开口4的两内侧面上分别安装有挡板5，且所述的挡板5延伸至积分球1内带内螺纹的光源安装孔3的下方；所述的积分球1内还安装有试样抽屉6；所述的带内螺纹的光源安装孔3上安装有光源7，由于本实施例将要采集试样的测色图像，故而选择测色试样中最为常用的D65灯泡作为光源。
所述的积分球1为直径60cm积分球，所述的积分球1正上方开设有为8cm的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4；且所述的圆形开口4的左侧、右侧分别开设有1个直径为6cm的对称的带内螺纹的光源安装孔3。
所述的挡板5位于积分球1两侧光源7下方，且所述挡板5上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料2。所述的挡板5上的漫反射涂料2采用氧化镁涂料（MaO）或硫酸钡涂料（BaSO4）且与积分球1内壁面上涂覆的漫反射涂料2相同。挡板5用于阻挡光源发出的光线直接照射在试样抽屉6范围内。
所述的积分球1上靠近底部位置开设有试样抽屉6安装孔，且所述的试样抽屉6通过轨道安装在积分球球1内，所述的试样抽屉6底板为尺寸30×30cm的正方型底板；所述的试样抽屉6的侧面安装有把手8，且所述的安装有把手8的侧面与积分球1外壁面齐平。
本实施例的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统的使用方法为：1）首先依照需求，选择合适的光源，由于本实施例将要采集试样的测色图像，故而选择测色试样中最为常用的D65灯泡（白炽灯）做为光源7，所以将D65（6500K）卤素灯上的外螺纹与带内螺纹的光源安装孔3相螺合。本实施例采用普通单反相机，通过可伸缩支架将单反相机的镜头9放置在积分球1上方的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头8的圆形开口4内；然后将光源7开启，由于D65灯泡有固定的色温，所以同卤素灯不同，其无须调整电压，预热10分钟，待其光照稳定后再开始测试。
2）通过拉动把手8打开积分球1靠近底部位置的试样抽屉6，将需要采集图像的纺织品试样放置于试样抽屉6之内的底板上，在本实施例中试样为织物。所以在摆放试样时需要尽量将织物放置平直，避免因为卷曲导致在织物上形成阴影，从而导致最终所采集图像的不准确。
3）在放置好织物试样之后，重新关闭试样抽屉6，恢复积分球1原本的球体形状，保证后续实验的顺利进行。
4）最后打开积分球1上方的相机，通过与该相机相连的计算机中的软件DigEye-FullSystem（英国Verivide公司）设置相关参数，并控制数码相机进行测色图像采集。
通过本实施例的光照系统能够实现高光谱图像及测色图像的光照条件的标准化，消除了光源所引起的光照不均情况、镜面反射严重的情况，并通过该规范化的光照系统提高高光谱图像及测色图像的一致性，从而进一步提高后续光谱分析、颜色测量的数据准确性。
Claims (8)
1.一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：包括积分球(1)，所述的积分球(1)内壁面上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料(2)；所述的积分球(1)顶部对称开设有2个带内螺纹的光源安装孔(3)，所述的带内螺纹的光源安装孔(3)之间的积分球(1)上还开设有用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头(8)的圆形开口(4)；所述的圆形开口(4)的两内侧面上分别安装有挡板(5)，且所述的挡板(5)延伸至积分球(1)内带内螺纹的光源安装孔(3)的下方；所述的积分球(1)内还安装有试样抽屉(6)；所述的带内螺纹的光源安装孔(3)上安装有光源(7)；所述的积分球(1)为直径60cm积分球，所述的积分球(1)正上方开设有为8cm的用于放置高光谱成像光谱仪镜头或相机镜头(8)的圆形开口(4)；且所述的圆形开口(4)的左侧、右侧分别开设有1个直径为6cm的对称的带内螺纹的光源安装孔(3)。
2.如权利要求1所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的积分球(1)内壁面上涂覆的漫反射涂料(2)为氧化镁漫反射涂料或硫酸钡漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。
3.如权利要求2所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的漫反射涂料(2)为聚四氟乙烯漫反射涂料。
4.如权利要求1所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的光源为卤素灯或白炽灯。
5.如权利要求1所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的挡板(5)位于积分球(1)两侧光源(7)下方，且所述挡板(5)上涂覆有高反射率、光谱反射波长覆盖范围光、朗伯特性良好的漫反射涂料(2)。
6.如权利要求5所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的挡板(5)上的漫反射涂料(2)为氧化镁漫反射涂料或硫酸钡漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。
7.如权利要求6所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的挡板(5)上的漫反射涂料(2)为聚四氟乙烯漫反射涂料。
8.如权利要求1所述的一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统，其特征在于：所述的积分球(1)上靠近底部位置开设有试样抽屉(6)安装孔，且所述的试样抽屉(6)通过轨道安装在积分球球(1)内，所述的试样抽屉(6)底板为尺寸30×30cm的正方型底板；所述的试样抽屉(6)的侧面安装有把手(8)，且所述的安装有把手(8)的侧面与积分球(1)外壁面齐平。
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| CN105181135A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-23 | 浙江理工大学 | 一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统和使用方法 |
| CN108645814A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-10-12 | 浙江理工大学 | 一种用于识别多色织物润湿区域的高光谱图像采集方法 |
| CN112330605A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-05 | 湖北爱默思智能检测装备有限公司 | 一种红宝石的图像采集系统及颜色分级方法 |
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| CN105181135B (zh) * | 2015-09-28 | 2017-06-16 | 浙江理工大学 | 一种适用于纺织品高光谱图像采集及数码测色的光照系统和使用方法 |
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Granted publication date: 20160803 Effective date of abandoning: 20170616 |
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Granted publication date: 20160803 Effective date of abandoning: 20170616 |