CN216560316U - 一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备，用于对成像装置进行成像校准，其包括：球体，所述球体内具有空腔，且所述空腔的内壁设有反射层；用于供待测屏体发出的光进入的入射口，其开设于所述球体的一侧；用于向所述成像装置提供光源的出光口，其开设于所述球体的另一侧，所述出光口通过所述空腔与所述入射口连通；所述入射口放置待测屏体或者与所述待测屏体光谱一致的样本屏，所述出光口生成与所述待测屏体或者所述样本屏光谱对应的均匀光源。本实用新型涉及的一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备，可便携的对成像装置进行成像校准，同时校准光源光谱与待测屏体或者样本屏光谱一致，可以提高校准准确性。

Description

一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备

技术领域

本实用新型涉及面板的自动化缺陷检测领域，特别涉及一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备。

背景技术

目前，在成像测量仪器领域，通常其系统架构是一个成像传感芯片，再加上一个光学成像镜头组成。比如最简单的成像式亮度计，通过镜头成像后，物面的每一点成像在像面上对应的一点，亦即传感器芯片上对应的一点。传感器芯片是一种光电转换芯片，能吸收光子，转换成电子。电子数目的多少，即表示入射光强度的大小，也就是该对应物点光信号大小。电子经过后级电路的处理，一般包括放大，模数转换，数字信号处理，输出为数值大小。最终，得到整个传感器各点收集的光信号的大小，也就测量得到待测物体各点的光强度数值。

但是由于测量成像系统的一致性，镜头的暗角，传感器芯片的均一性，因此，系统的硬件设计完成之后，一般需要进行成像校准。成像校准所用的结构就是均匀光源，最典型的均匀光源就是积分球。

相关技术中，利用均匀光源对成像系统校准，一般是在积分球内设置一光源，将成像系统接收入射光的部分，一般就是镜头，对准积分球均匀光源出口，获得一张暗角图片，以暗角图片中心点(或中心区域，如中心区域2*2个像素)均值，对整幅图片做校准系数计算，即中心区域均值除以整幅暗角图片，得到校准系数；其校准计算方法为：使用成像系统直接拍摄待测样品得到样品图片，将上述的校准系数乘以拍摄的样品图片，得到校准后的图片，即可以进行数据分析。

但是，该方法存在的问题在于，所用的均匀光源一般都是积分球内的固定光源，这种光源的特点在于，其发光光谱一般都是固定的，而实际上，成像系统拍摄的样品图片的光谱不一定与积分球内固定光源的发光光谱一致，使成像系统校准的准确性较低。

因此，有必要设计一种新的基于任意光谱的积分球结构及校准设备，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备，以解决相关技术中成像系统拍摄的样片图片的光谱与积分球内固定光源的发光光谱不一致，成像系统校准的准确性较低的问题。

第一方面，提供了一种基于任意光谱的积分球结构，用于对成像装置进行成像校准，其包括：球体，所述球体内具有空腔，且所述空腔的内壁设有反射层；用于供待测屏体发出的光进入的入射口，其开设于所述球体的一侧；用于向所述成像装置提供光源的出光口，其开设于所述球体的另一侧，所述出光口通过所述空腔与所述入射口连通；所述入射口放置待测屏体或者与所述待测屏体光谱一致的样本屏，所述出光口生成与所述待测屏体或者所述样本屏光谱对应的均匀光源。

一些实施例中，所述空腔内对应所述入射口处倾斜设有挡片，所述挡片用于将所述待测屏体或者所述样本屏发出的光反射至所述反射层上，且所述挡片阻止所述待测屏体或者所述样本屏发出的光直接照射到所述出光口。

一些实施例中，所述入射口的中心与所述球体的球心相连形成第一直线，所述出光口的中心与所述球体的球心相连形成第二直线，所述第一直线与所述第二直线垂直。

一些实施例中，所述反射层为漫反射材料。

一些实施例中，所述入射口的尺寸小于所述出光口的尺寸。

第二方面，提供了一种校准设备，用于对成像装置进行成像校准，其特征在于，其包括：上述的积分球结构；设置于所述入射口处的待测屏体或者与所述待测屏体光谱一致的样本屏，以及设置于所述出光口的成像装置，所述成像装置用于采集所述待测屏体或者所述样本屏在所述出光口的光谱信息。

一些实施例中，所述校准设备还包括与所述待测屏体和所述成像装置信号连接的控制模块，所述控制模块用于控制所述待测屏体切换画面以及控制所述成像装置采集校准图片。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括：

本实用新型实施例提供了一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备，由于在球体的一侧设置了入射口，另一侧设置了出光口，将待测屏体或者样本屏放置于球体的入射口，待测屏体或者样本屏发出的光可以通过入射口进入球体内部的空腔中，在空腔内壁反射层的作用下，可以在出光口生成与待测屏体或者样本屏光谱一致的均匀光源，能够在成像装置上任意输入校准光源光谱，使得校准光源光谱与待测屏体光谱一致，因此，可以提高校准准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种校准设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种成像校准设备的校准方法流程图。

图中：

1、球体；11、空腔；12、反射层；

2、入射口；

3、出光口；

4、挡片；

5、待测屏体；

6、成像装置；

7、控制模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备，其能解决相关技术中成像系统拍摄的样片图片的光谱与积分球内固定光源的发光光谱不一致，成像系统校准的准确性较低的问题。

参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种基于任意光谱的积分球结构，用于对成像装置6进行成像校准，其可以包括：球体1，球体1内具有空腔11，且空腔11的内壁设有反射层12，本实施例中，空腔11的内壁涂满反射层12；用于供待测屏体5发出的光进入的入射口2，其可以开设于球体1的一侧，使得入射口2与空腔11连通，待测屏体5发出的光可以通过入射口2进入空腔11内，并经过空腔11内反射层12的反射；用于向成像装置6提供光源的出光口3，其可以开设于球体1的另一侧，也就是入射口2与出光口3间隔设置，且出光口3与空腔11连通，进而使得出光口3可以通过空腔11与入射口2连通，入射口2放置待测屏体5或者与待测屏体5光谱一致的样本屏，待测屏体5或者与待测屏体5光谱一致的样本屏发出的光经过反射层12的反射后在出光口3生成与待测屏体5或者样本屏光谱对应的均匀光源，将成像装置6对准出光口3，成像装置6可以接收到与待测屏体5或者样本屏光谱一致的校准光源光谱，进而拍摄得到准确的校准图片，通过校准图片进而可以对成像装置6进行成像校准；同时，由于成像装置6接收的校准光源光谱与待测屏体5或者样本屏光谱一致，使得成像校准的准确性较高。

参见图1所示，在一些实施例中，空腔11内对应入射口2处可以倾斜设有挡片4，挡片4用于将待测屏体5或者样本屏发出的光反射至反射层12上，具体的，挡片4在入射口2上的投影面积可以大于或者等于入射口2的尺寸，使得从入射口2进入的光均能够照射至挡片4上，并经过挡片4的反射照射至反射层12，光在球体1的空腔11中经过反射层12的多次反射后，再照射至出光口3，且挡片4可以阻止待测屏体5或者样本屏发出的光直接照射到出光口，避免了待测屏体5发出的光直接照射至出光口3，导致出光口处的光强度不均匀；在其他实施例中，挡片4在入射口2上的投影面积也可以略小于入射口2的尺寸。

参见图1所示，在一些可选的实施例中，入射口2的中心与球体1的球心相连形成第一直线，出光口3的中心与球体1的球心相连形成第二直线，第一直线可以与第二直线垂直设置，使得待测屏体5或者样本屏发出的光经过反射层12较多次的反射后，能够正对出光口3，进而垂直照射至成像装置6的镜头。

参见图1所示，在一些实施例中，反射层12可以为漫反射材料，使得待测屏体5发出的光进入入射口2后反射至漫反射材料上，保证光线均匀化，以提高光的发光效率和良好的光色一致性。

参见图1所示，进一步，入射口2的尺寸可以小于出光口3的尺寸，以保证入射口2的尺寸尽量小，避免外部杂散光进去，出光口3的尺寸可以大于成像装置6的镜头前端口径；在其他实施例中，也可以将整个积分球结构放置于暗室中完成。

参见图1所示，本实用新型实施例还提供了一种校准设备，用于对成像装置6进行成像校准，其可以包括：上述的积分球结构；以及设置于入射口2处的待测屏体5或者与待测屏体5光谱一致的样本屏，使得出光口3可以生成与待测屏体5或者样本屏光谱对应的均匀光源，以及设置于出光口处的成像装置6，使用成像装置6在出光口3拍摄校准图片，成像装置6可以采集待测屏体5或者样本屏在出光口3的光谱信息，完成成像装置6的成像校准。

参见图1所示，在一些实施例中，校准设备还可以包括与待测屏体5或者样本屏信号连接的控制模块7，控制模块7可以用于控制待测屏体5或者样本屏切换画面，也就是说，控制模块7可以通过有线或者无线的方式与待测屏体5或者样本屏连接，控制模块7可以通过信号对待测屏体5或者样本屏进行控制，使待测屏体5或者样本屏显示的画面每隔一定时间进行切换，同时，控制模块7还可以与成像装置6信号连接，使得控制模块7控制待测屏体5或者样本屏切换一个画面时，相应的控制成像装置6采集一个校准图片，可以便捷省时。

参见图2所示，本实用新型实施例提供的一种校准设备的成像校准方法包括以下步骤：

S201：将待测屏体5或者样本屏放置于入射口2处，使待测屏体5或者样本屏发出的光通过入射口2进入球体1。

在一些实施例中，球体1的空腔11内对应入射口2处倾斜设有挡片4，于步骤S201中，待测屏体5或者样本屏发出的光通过入射口2进入球体1内并照射至挡片4上，使待测屏体5或者样本屏发出的光通过挡片4反射至反射层12，并经过反射层12的反射照射至出光口3。

S202：将成像装置6的镜头对准出光口3，并拍摄得到校准图片。

在一些实施例中，校准设备可以包括与待测屏体5或者样本屏信号连接的控制模块7，于步骤S201之后，还可以包括：控制模块7控制待测屏体5或者样本屏每隔一定时间切换一次画面，同时控制模块7还可以控制成像装置6对应待测屏体5或者样本屏切换的画面拍摄得到一系列的校准图片。

S203：根据校准图片计算得到校准系数。

在一些实施例中，于步骤S203中，其中一种计算校准系数的方法为：以校准图片的中心区域10*10个像素平均值归一化，然后1除以整张校准图片，得到校准系数。

S204：使用成像装置6直接对着待测屏体5或者样本屏对待测屏体5或者样本屏进行拍摄，得到屏体图片。

S205：将屏体图片与校准系数相乘得到实际拍摄图片。

在一些实施例中，于步骤S205中，将屏体图片与校准系数相乘得到校准后的实际拍摄图片，校准后避免了成像暗角的影响，更能表征图片亮度的准确性。

本实用新型实施例提供的一种基于任意光谱的积分球结构及校准设备的原理为：

由于在球体1的一侧设置了入射口2，另一侧设置了出光口3，将待测屏体5或者样本屏放置于球体1的入射口2，待测屏体5或者样本屏发出的光可以通过入射口2进入球体1内部的空腔11中，在空腔11内壁反射层12的作用下，可以在出光口3生成与待测屏体5或者样本屏光谱一致的均匀光源，将成像装置6对准出光口3可以拍摄得到校准图片，进而对成像装置6进行成像校准，可便携的使用；同时，任意切换待测屏体5或者样本屏的画面，能够在成像装置6上任意输入校准光源光谱，使得校准光源光谱与待测屏体5或者样本屏光谱一致，可以提高校准准确性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于任意光谱的积分球结构，用于对成像装置(6)进行成像校准，其特征在于，其包括：

球体(1)，所述球体(1)内具有空腔(11)，且所述空腔(11)的内壁设有反射层(12)；

用于供待测屏体(5)发出的光进入的入射口(2)，其开设于所述球体(1)的一侧；

用于向所述成像装置(6)提供光源的出光口(3)，其开设于所述球体(1)的另一侧，所述出光口(3)通过所述空腔(11)与所述入射口(2)连通；

所述入射口(2)放置待测屏体(5)或者与所述待测屏体(5)光谱一致的样本屏，所述出光口(3)生成与所述待测屏体(5)或者所述样本屏光谱对应的均匀光源。

2.如权利要求1所述的基于任意光谱的积分球结构，其特征在于：

所述空腔(11)内对应所述入射口(2)处倾斜设有挡片(4)，所述挡片(4)用于将所述待测屏体(5)或者所述样本屏发出的光反射至所述反射层(12)上，且所述挡片(4)阻止所述待测屏体(5)或者所述样本屏发出的光直接照射到所述出光口(3)。

3.如权利要求1所述的基于任意光谱的积分球结构，其特征在于：所述入射口(2)的中心与所述球体(1)的球心相连形成第一直线，所述出光口(3)的中心与所述球体(1)的球心相连形成第二直线，所述第一直线与所述第二直线垂直。

4.如权利要求1所述的基于任意光谱的积分球结构，其特征在于：所述反射层(12)为漫反射材料。

5.如权利要求1所述的基于任意光谱的积分球结构，其特征在于：所述入射口(2)的尺寸小于所述出光口(3)的尺寸。

6.一种校准设备，用于对成像装置(6)进行成像校准，其特征在于，其包括：

如权利要求1-5任一项所述的积分球结构；设置于所述入射口(2)处的待测屏体(5)或者与所述待测屏体(5)光谱一致的样本屏，以及设置于所述出光口(3)的成像装置(6)，所述成像装置(6)用于采集所述待测屏体(5)或者所述样本屏在所述出光口(3)的光谱信息。

7.如权利要求6所述的校准设备，其特征在于：

所述校准设备还包括与所述待测屏体(5)和所述成像装置(6)信号连接的控制模块(7)，所述控制模块(7)用于控制所述待测屏体(5)切换画面以及控制所述成像装置采集校准图片。

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