ES2958041A1 - PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDFInfo
- Publication number
- ES2958041A1 ES2958041A1 ES202230599A ES202230599A ES2958041A1 ES 2958041 A1 ES2958041 A1 ES 2958041A1 ES 202230599 A ES202230599 A ES 202230599A ES 202230599 A ES202230599 A ES 202230599A ES 2958041 A1 ES2958041 A1 ES 2958041A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- procedure
- image
- pattern
- luminosity
- analysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 239000001825 Polyoxyethene (8) stearate Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/57—Measuring gloss
Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA DETERMINAR LA CALIDAD SUPERFICIAL DE MATERIALES REFLECTANTES BASADO EN ANÁLISIS DE IMAGEN PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNIQUE SECTOR
La presente invención se contextualiza en el campo de aparatos ópticos para el control de calidad de la superficie de los materiales. The present invention is contextualized in the field of optical devices for quality control of the surface of materials.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
La medida de las características ópticas de un objeto resulta de gran interés como atestigua la cantidad de estudios y tecnología desarrollados para analizar diferentes aspectos relacionados con la reflexión de la luz en una superficie. Apoya este interés, la existencia de organismos internacionales, tales como la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE), que se encargan de la definición de la terminología, las magnitudes físicas radiométricas y fotométricas y las normas al respecto de la luz y el color de los objetos. E igualmente apoya este interés la existencia de normativa específica para cuantificar la calidad óptica de una superficie, en las que se definen parámetros como el brillo o el nublado (glossyhazeen terminología inglesa, respectivamente) que dan cuenta de aspectos de caracterización de producto y control de calidad industrial. The measurement of the optical characteristics of an object is of great interest as witnessed by the number of studies and technology developed to analyze different aspects related to the reflection of light on a surface. This interest is supported by the existence of international organizations, such as the Commission Internationale de l'Eclairage (CIE), which are responsible for the definition of terminology, radiometric and photometric physical quantities and standards regarding light and color. of the objects. And this interest is also supported by the existence of specific regulations to quantify the optical quality of a surface, in which parameters such as gloss or cloudiness (glossyhazeen English terminology, respectively) are defined that account for aspects of product characterization and control of industrial quality.
De especial relevancia para el establecimiento de las bases para el funcionamiento de la presente invención son los documentos elaborados por la CIE (CIE 15:2018, Colorimetry, 4th edition; CIE 130:1998, Practical methods for the measurement of reflectance and transmission), en los que se encuentran recomendaciones sobre cómo realizar las medidas de color de los objetos y su representación cuantitativa en los denominados espacios de color. A este respecto, las recomendaciones para la medida del color recaen típicamente en el uso de esferas integradoras en combinación con un espectrofotómetro. Las geometrías ópticas de las medidas pueden ser variadas y responden a destacar diferentes aspectos de la luz reflejada por una superficie. Of special relevance for establishing the bases for the operation of the present invention are the documents prepared by the CIE (CIE 15:2018, Colorimetry, 4th edition; CIE 130:1998, Practical methods for the measurement of reflectance and transmission), in which there are recommendations on how to carry out color measurements of objects and their quantitative representation in the so-called color spaces. In this regard, recommendations for color measurement typically fall on the use of integrating spheres in combination with a spectrophotometer. The optical geometries of the measurements can be varied and respond to highlighting different aspects of the light reflected by a surface.
Es igualmente relevante mencionar que en el mercado existen aparatos para cuantificar la calidad óptica de una superficie, según ciertas normas (ASTM E 430 -19. Standard test methods for measurement of gloss of high-gloss surfaces by abridged goniophotometry; UNE-EN ISO 7668:2018. Anodización del aluminio y sus aleaciones. Medición de la reflectancia especular y del brillo especular de los recubrimientos anódicos del óxido en ángulos de 20°, 45°, 60° u 85°; UNE-EN ISO 2813:2015. Pinturas y barnices. Determinación del índice de brillo especular a 20°, 60° y 85°; UNE-EN ISO 13803:2015. Pinturas y barnices. Determinación del velo especular sobre películas de pintura a 20°; UNE-EN ISO 8781-3:1996. Pigmentos y extendedores. Métodos de evaluación de las características de dispersión. Parte 3: Evaluación a partir de las variaciones de brillo), que basan su principio de medida en un goniofotómetro que recoge el flujo radiante de la superficie del material bajo estudio, cuando es iluminada con una fuente luminosa bajo un cierto ángulo de incidencia, mediante un conjunto de fotorreceptores a diferentes ángulos alrededor del ángulo de reflexión especular, contenidos normalmente en el plano de incidencia. Típicamente las medidas se realizan a 20°, 60° y 85°. It is equally relevant to mention that there are devices on the market to quantify the optical quality of a surface, according to certain standards (ASTM E 430 -19. Standard test methods for measurement of gloss of high-gloss surfaces by abridged goniophotometry; UNE-EN ISO 7668 :2018. Anodization of aluminum and its alloys. Measurement of specular reflectance and specular gloss of anodic oxide coatings at angles of 20°, 45°, 60° or 85°; varnishes. Determination of the specular gloss index at 20°, 60° and 85°; UNE-EN ISO 13803:2015. Determination of the specular veil on paint films at 20°; 1996. Pigments and extenders. Methods for evaluating dispersion characteristics. Part 3: Evaluation from gloss variations), which base their measurement principle on a goniophotometer that collects the radiant flux from the surface of the material under study, when it is illuminated with a light source under a certain angle of incidence, through a set of photoreceptors at different angles around the angle of specular reflection, normally contained in the plane of incidence. Typically measurements are made at 20°, 60° and 85°.
La presente invención describe un método sencillo para la estimación de luminancia Y, así como la luminosidad L*, de materiales reflectantes, sin necesidad de usar una esfera integradora, basado en el análisis de la imagen reflejada por la superficie del material bajo estudio, de un patrón de alto contraste y el análisis de la distribución de los niveles de grises de esta imagen registrada. The present invention describes a simple method for estimating luminance Y, as well as luminosity L*, of reflective materials, without the need to use an integrating sphere, based on the analysis of the image reflected by the surface of the material under study, of a high contrast pattern and the analysis of the gray level distribution of this recorded image.
La luminancia es una magnitud física que representa la relación entre cantidad de luz reflejada por una superficie y su área. Esta magnitud es proporcional al valor de triestímulo Y, definido en el documento CIE 15, y suele utilizarse como indicador adimensional de la luminancia de un objeto, en una escala de 0 a 100. Este indicador también suele denominarse valor de reflectancia de la luz olight reflectance value(LRV) en terminología inglesa y es de utilidad para cuantificar el contraste óptico entre objetos, de cara a valorar la claridad en la percepción visual de por ejemplo señales de advertencia o de seguridad en edificios (véase la norma BS 8493:2008+A1:2010 Light reflectance value (LRV) of a surface - Method of test a este respecto). Luminance is a physical quantity that represents the relationship between the amount of light reflected by a surface and its area. This magnitude is proportional to the tristimulus value Y, defined in the CIE 15 document, and is often used as a dimensionless indicator of the luminance of an object, on a scale from 0 to 100. This indicator is also often called the light reflectance value orlight. reflectance value (LRV) in English terminology and is useful to quantify the optical contrast between objects, in order to assess the clarity in the visual perception of, for example, warning or safety signs in buildings (see standard BS 8493:2008+ A1:2010 Light reflectance value (LRV) of a surface - Method of test in this regard).
Asimismo, la luminosidad L* es una coordenada de color definida en el espacio de color CIELab. Este espacio de color permite cuantificar el color en coordenadas con una métrica euclídea, lo que hace que la diferencia entre dos colores sea perceptivamente lineal, de forma que un cambio de la misma cantidad en un valor de color produce un cambio visual similar. En este espacio de color, la coordenada L* expresa la luminosidad del color, la coordenada a* da cuenta del contenido de color entre rojo y verde, y la coordenada b*, representa el contenido de color entre amarillo y azul. Estas coordenadas varían en una escala de 0 a 100. Likewise, the luminosity L* is a color coordinate defined in the CIELab color space. This color space allows color to be quantified in coordinates with a Euclidean metric, making the difference between two colors perceptually linear, such that a change of the same amount in a color value produces a similar visual change. In this color space, the L* coordinate expresses the luminosity of the color, the a* coordinate accounts for the color content between red and green, and the b* coordinate represents the color content between yellow and blue. These coordinates vary on a scale from 0 to 100.
El funcionamiento de la presente invención se basa en el análisis del histograma de los valores de gris de los pixeles de la imagen registrada, que corresponde a un patrón de alto contraste, reflejado en la superficie de un material reflectante del que se quiere estimar su luminancia y/o luminosidad, de ahí que no se vea afectada por los conocidos métodos de medida de reflexión óptica basados en un goniofotómetro, ni con sus aparatos asociados (brillómetros y nublómetros), así como tampoco por aquellos basados en una esfera integradora, ni sus aparatos asociados (colorímetros). The operation of the present invention is based on the analysis of the histogram of the gray values of the pixels of the recorded image, which corresponds to a high contrast pattern, reflected on the surface of a reflective material whose luminance is to be estimated. and/or luminosity, hence it is not affected by the well-known optical reflection measurement methods based on a goniophotometer, nor with its associated devices (brightness meters and cloudmeters), nor by those based on an integrating sphere, nor its associated devices (colorimeters).
Entre las patentes que pudieran estar relacionadas con el objeto de la presente invención, se considera de cierta relevancia la patente EP3220101 A1. Esta patente se basa en un sistema en el que se usa un patrón con zonas transparentes y oscuras con un borde entre estas zonas bien definido. La luz se hace pasar a través de este patrón e incide en la superficie bajo test. La imagen se recoge con una cámara hiperespectral. Cada píxel de esta cámara tiene información del espectro de la luz que ha recibido y a partir de este espectro se determina un valor de la luminosidad L*, como indicador del brillo de cada píxel. Al final lo que se consigue es una imagen con niveles de gris. A continuación, se establece un umbral del nivel de gris para la imagen solo contenga pixeles blancos y negros. Se aplica un algoritmo para la detección del borde de separación entre la zona blanca y negra de la imagen del patrón, y se calcula la recta de mejor ajuste. A continuación, se evalúa la distorsión del borde mediante el cálculo del alejamiento de los pixeles respecto a esta recta y se calcula la desviación estándar de estas diferencias, siendo éste es el indicador que se correlaciona con la textura de la superficie. Among the patents that could be related to the object of the present invention, patent EP3220101 A1 is considered to be of certain relevance. This patent is based on a system in which a pattern with transparent and dark areas is used with a well-defined border between these areas. Light is passed through this pattern and hits the surface under test. The image is collected with a hyperspectral camera. Each pixel of this camera has information on the spectrum of the light it has received and from this spectrum a luminosity value L* is determined, as an indicator of the brightness of each pixel. In the end what is achieved is an image with gray levels. Next, a gray level threshold is set so the image contains only black and white pixels. An algorithm is applied to detect the separation edge between the black and white area of the pattern image, and the line of best fit is calculated. Next, the edge distortion is evaluated by calculating the distance of the pixels from this line and the standard deviation of these differences is calculated, this being the indicator that correlates with the texture of the surface.
En esta patente hay una segunda manifestación práctica (embodiment)que es una variación del algoritmo para la evaluación de la distorsión del borde, que está basado en un análisis espectral aplicando la transformada de Fourier a la imagen. Según la descripción, no se usa un patrón de Ronchi, ni la evaluación de la textura se basa en los niveles de gris de una imagen, sino en lo más o menos distorsionado que está el borde de la imagen de un patrón con unedge-element,es decir, con un borde bien definido. Por lo que a nuestro entender este documento no afecta las reivindicaciones de la presente invención. In this patent there is a second practical manifestation (embodiment) which is a variation of the algorithm for the evaluation of edge distortion, which is based on a spectral analysis applying the Fourier transform to the image. According to the description, a Ronchi pattern is not used, nor is the texture evaluation based on the gray levels of an image, but on how more or less distorted the edge of the image is from a pattern with unedge-element ,that is, with a well-defined edge. Therefore, to our knowledge, this document does not affect the claims of the present invention.
Es destacable que en la patente EP3220101 A1 se incluye una ilustración en la Figura 7 que, si bien comparte similitudes con las Figuras 1 y 3 de la presente invención, ésa no representa a la invención que desean proteger, sino a una configuración de un instrumento comercial, conocido como medidor de claridad, oclaríty meteren terminología inglesa, y que ponen como ejemplo comparativo 1 para demostrar el mejor funcionamiento de su invención en comparación con éste. Además, en la descripción del funcionamiento del medidor de claridad, se indica que el patrón de bandas oscuras (shielded)y transparentes, en la forma de un filtro óptico neutro variable, no se proyecta sobre la superficie bajo test, sino que se desplaza delante de un fotodector para modular la luz reflejada sobre la superficie y así obtener una señal sinusoidal a partir de la que calculan el indicador de claridad según la fórmula (1) de este documento. Se destaca esto, para evitar cualquier confusión a la vista simplemente de las ilustraciones. It is notable that patent EP3220101 A1 includes an illustration in Figure 7 that, although it shares similarities with Figures 1 and 3 of the present invention, that does not represent the invention that they wish to protect, but rather a configuration of an instrument. commercial, known as a clarity meter, oclarity meter in English terminology, and who put 1 as a comparative example to demonstrate the better performance of their invention compared to this one. Furthermore, in the description of the clarity meter's operation, it is indicated that the pattern of dark (shielded) and transparent bands, in the form of a variable neutral optical filter, is not projected onto the surface under test, but rather moves in front of it. of a photodector to modulate the light reflected on the surface and thus obtain a sinusoidal signal from which they calculate the clarity indicator according to formula (1) of this document. This is highlighted, to avoid any confusion simply looking at the illustrations.
Por otro lado, la patente EP 0528925 B1 basa la evaluación de la textura en la distorsión de la imagen de un patrón de puntos próximos bien definidos reflejado en la superficie bajo test y el conteo del número de puntos que pueden resolverse en esta imagen. A mayor distorsión en la imagen, los puntos se confunden unos con otros y resulta más difícil resolverlos y por tanto contarlos. A nuestro entender esta patente no afecta a la actividad inventiva de la presente invención. On the other hand, patent EP 0528925 B1 bases the evaluation of the texture on the distortion of the image of a pattern of well-defined nearby points reflected on the surface under test and the counting of the number of points that can be resolved in this image. The greater the distortion in the image, the more points are confused with each other and it is more difficult to resolve them and therefore count them. To our knowledge, this patent does not affect the inventive activity of the present invention.
Por último, la patente US 5155558 basa la evaluación del aspecto de una superficie en el análisis espectral de las imágenes registradas con una cámara. En esta invención no se usa ningún patrón. La fuente luminosa es coherente y está filtrada espacialmente para garantizar que cualquier defecto en la imagen proviene en exclusiva de la superficie bajo test. La evaluación del aspecto de la superficie se correlaciona con las características del espectro de densidad de potencia, que se calcula a partir de la transformada de Fourier de la imagen registrada. A nuestro entender esta patente no afecta a la actividad inventiva de la presente invención. Finally, US patent 5155558 bases the evaluation of the appearance of a surface on the spectral analysis of images recorded with a camera. No pattern is used in this invention. The light source is coherent and spatially filtered to ensure that any defects in the image come exclusively from the surface under test. The evaluation of the surface appearance is correlated with the characteristics of the power density spectrum, which is calculated from the Fourier transform of the recorded image. To our knowledge, this patent does not affect the inventive activity of the present invention.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
La invención propuesta surge como una necesidad al desarrollo de metodologías ópticas para identificar y caracterizar las variables que conducen a la aparición de un defecto conocido como efecto niebla o nublado, en algunas partidas de acero inoxidable. Este efecto se manifiesta como una pérdida en la intensidad de la reflexión, especialmente al observar el reflejo de objetos oscuros y a ángulos de observación alejados de la normal, que da a este material brillante un aspecto blanquecino. The proposed invention arises as a need for the development of optical methodologies to identify and characterize the variables that lead to the appearance of a defect known as fog or clouding effect, in some batches of stainless steel. This effect manifests itself as a loss in the intensity of the reflection, especially when observing the reflection of dark objects and at viewing angles far from normal, which gives this shiny material a whitish appearance.
El efecto anterior también ocurre en otros materiales reflectantes, por lo que es igualmente válido para otros tipos de materiales reflectantes, además del acero inoxidable. The above effect also occurs in other reflective materials, so it is equally valid for other types of reflective materials, in addition to stainless steel.
La presente invención se refiere, por tanto, a un procedimiento óptico, sensible al fenómeno de nublado, que permite llevar a cabo la inspección de la calidad superficial de materiales reflectantes, de forma objetiva e in-situ en su proceso de fabricación. Este procedimiento se basa en un método simple para la medida de la luminancia y la luminosidad del material a analizar. The present invention refers, therefore, to an optical procedure, sensitive to the clouding phenomenon, that allows carrying out the inspection of the surface quality of reflective materials, objectively and in-situ in their manufacturing process. This procedure is based on a simple method for measuring the luminance and luminosity of the material to be analyzed.
La invención se refiere además a un dispositivo que permite llevar a cabo el procedimiento objeto de la invención. The invention also refers to a device that allows carrying out the procedure object of the invention.
El procedimiento objeto de la invención se sustenta en las siguientes evidencias experimentales: The procedure object of the invention is supported by the following experimental evidence:
1. - La imagen registrada de un patrón de alto contraste formado por zonas blancas y negras, iluminado con luz blanca, produce una imagen con un histograma del valor de luminosidad o del nivel de gris de sus pixeles, con dos bandas agudas bien diferenciadas. 1. - The recorded image of a high contrast pattern formed by white and black areas, illuminated with white light, produces an image with a histogram of the luminosity value or the gray level of its pixels, with two well-differentiated sharp bands.
2. - La imagen de este patrón reflejada sobre la superficie de un material se verá afectada por la rugosidad y las propiedades ópticas de este material, modificando por tanto el histograma de los valores de luminosidad de los pixeles de la imagen registrada. 2. - The image of this pattern reflected on the surface of a material will be affected by the roughness and optical properties of this material, therefore modifying the histogram of the luminosity values of the pixels of the recorded image.
3. - La presencia de rugosidad en la superficie del material bajo estudio aumenta el esparcimiento de la luz reflejada, afectando al contraste de la imagen registrada, lo que se traduce en un desplazamiento y ensanchamiento de las bandas correspondientes a las zonas blancas y negras del histograma de los valores de luminosidad de los pixeles. 3. - The presence of roughness on the surface of the material under study increases the spread of the reflected light, affecting the contrast of the recorded image, which results in a displacement and widening of the bands corresponding to the white and black areas of the histogram of pixel luminosity values.
4. - La presencia de capas dieléctricas que contribuyan al esparcimiento subsuperficial de la luz, potencia el efecto producido por la rugosidad sobre el histograma de los valores de nivel de gris de los pixeles de la imagen registrada. 4. - The presence of dielectric layers that contribute to the subsurface spreading of light enhances the effect produced by roughness on the histogram of the gray level values of the pixels of the recorded image.
5. - El valor de la luminancia, Y, y de la luminosidad, L*, es proporcional a factores numéricos que pueden ser calculados a partir de las posiciones de las bandas del histograma de niveles de píxeles, como han comprobado los autores sobre un estudio sistemático realizado con aceros inoxidables AISI 430 BA. 5. - The value of the luminance, Y, and the luminosity, L*, is proportional to numerical factors that can be calculated from the positions of the bands of the histogram of pixel levels, as the authors have verified on a systematic study carried out with AISI 430 BA stainless steels.
Es sobre la base de las anteriores evidencias, sobre las que se propone el procedimiento objeto de la invención, basado en un método para la medida de la luminancia, Y, y de la luminosidad, L* de materiales reflectantes, así como un aparato que permita el desarrollo del procedimiento, basado en este método. It is on the basis of the above evidence that the procedure object of the invention is proposed, based on a method for measuring the luminance, Y, and the luminosity, L* of reflective materials, as well as an apparatus that allow the development of the procedure, based on this method.
Una realización preferida del procedimiento objeto de la invención se basa en la medida de la luminosidad de aceros inoxidables con acabado brillante, para discriminar la calidad óptica de los acabados superficiales, empleando como indicador la distribución de frecuencias de la señal óptica registrada. A preferred embodiment of the procedure object of the invention is based on the measurement of the luminosity of stainless steels with a shiny finish, to discriminate the optical quality of the surface finishes, using the frequency distribution of the recorded optical signal as an indicator.
Estos materiales pueden presentar efectos de nublado en su reflexión óptica, que se caracteriza por un aumento en el valor de la luminosidad, calculado a partir de la componente difusa de la reflexión, debido al esparcimiento de la luz por la rugosidad y las características metalúrgicas de la superficie. These materials may present clouding effects in their optical reflection, which is characterized by an increase in the luminosity value, calculated from the diffuse component of the reflection, due to the scattering of light due to the roughness and metallurgical characteristics of the material. the surface.
El dispositivo mediante el cual es posible realizar el procedimiento objeto de la invención debe contener: The device by which it is possible to carry out the procedure object of the invention must contain:
- Un patrón de alto contraste. - A high contrast pattern.
- Una fuente luminosa que al incidir sobre el patrón refleje su imagen sobre la superficie del material a analizar. - A light source that, when incident on the pattern, reflects its image on the surface of the material to be analyzed.
- Un elemento para la captación de la imagen. - An element for capturing the image.
- Un elemento para el registro y análisis de la imagen captada. - An element for the registration and analysis of the captured image.
Mediante el dispositivo descrito, se analiza la distribución de los valores de nivel de gris de los pixeles de la imagen registrada, se determina la posición de estas bandas, x0 y x1, y se calcularía el factor (x1 - x0)/x0 como indicador de la luminosidad de la componente difusa de la reflexión de esta superficie. Using the device described, the distribution of the gray level values of the pixels of the recorded image is analyzed, the position of these bands, x0 and x1, is determined, and the factor (x1 - x0)/x0 would be calculated as an indicator. of the luminosity of the diffuse component of the reflection of this surface.
En una realización particular del dispositivo cabría usar como elemento de captación de la imagen una cámara a color. En tal caso se haría un procesado de la imagen a color para convertirla en blanco y negro, obteniendo los valores del nivel de gris de cada píxel como la media de las coordenadas de color en el espacio de color RGB de ese píxel. In a particular embodiment of the device, a color camera could be used as an image capture element. In this case, the color image would be processed to convert it into black and white, obtaining the gray level values of each pixel as the average of the color coordinates in the RGB color space of that pixel.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIGURA 1.Ilustración del efecto sobre el histograma de niveles de gris de los pixeles de las imágenes correspondientes a un patrón de alto contraste tipo Ronchi. FIGURE 1. Illustration of the effect on the gray level histogram of the pixels of the images corresponding to a high contrast Ronchi type pattern.
En ella se muestra: It shows:
- La imagen directa (a) y su histograma correspondiente (b). - The direct image (a) and its corresponding histogram (b).
- La imagen del patrón reflejado en la superficie de una muestra de chapa de acero inoxidable AISI 430 BA (c) y su histograma correspondiente (d). - The image of the pattern reflected on the surface of a sample of AISI 430 BA stainless steel sheet (c) and its corresponding histogram (d).
FIGURA 2.Representación gráfica de la dependencia entre los valores: FIGURE 2. Graphic representation of the dependence between the values:
(a) De la luminancia Y, determinada a partir de la componente difusa de la reflexión óptica medida con una esfera integradora instalada en un espectrofotómetro, y el factor ((x1 - x0)/x0)1/2, (a) Of the luminance Y, determined from the diffuse component of the optical reflection measured with an integrating sphere installed in a spectrophotometer, and the factor ((x1 - x0)/x0)1/2,
(b) De la luminosidad L*, determinada a partir de la componente difusa de la reflexión óptica medida con una esfera integradora instalada en un espectrofotómetro, y el factor (x1 - x0)/x0, (b) Of the luminosity L*, determined from the diffuse component of the optical reflection measured with an integrating sphere installed in a spectrophotometer, and the factor (x1 - x0)/x0,
(c) De la luminosidad L* determinada a partir de la componente especular de la reflexión óptica medida con un espectrofotómetro y el factor x1(x1 - x0) (c), calculados a partir de las posiciones de las bandas del histograma de valores de grises de las imágenes reflejadas en un conjunto de muestras de acero inoxidables AISI 430 BA de un patrón de Ronchi, usando LEDs como fuente luminosa. (c) Of the luminosity L* determined from the specular component of the optical reflection measured with a spectrophotometer and the factor x1(x1 - x0) (c), calculated from the positions of the bands of the histogram of values of gray images reflected in a set of AISI 430 BA stainless steel samples of a Ronchi pattern, using LEDs as a light source.
FIGURA 3.Esquema donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado una configuración del dispositivo para la medida de la luminancia, Y, y de la luminosidad, L*, de materiales reflectantes, necesario para el desarrollo del procedimiento objeto de la invención. FIGURE 3. Scheme where, for illustrative and non-limiting purposes, a configuration of the device for measuring luminance, Y, and luminosity, L*, of reflective materials, necessary for the development of the procedure object of the invention, has been represented. .
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A continuación, se expone de manera detallada, el modo de realización de la invención que se basa en la medida de la luminosidad, calculado a partir de la componente difusa de la reflexión, debido al esparcimiento de la luz por la rugosidad y las características metalúrgicas de la superficie, empleando como indicador la distribución de frecuencias de la señal óptica registrada. Next, the embodiment of the invention is explained in detail, which is based on the measurement of luminosity, calculated from the diffuse component of the reflection, due to the scattering of light due to the roughness and metallurgical characteristics. of the surface, using the frequency distribution of the recorded optical signal as an indicator.
Según se muestra en la figura 3, un dispositivo mediante el cual es posible realizar el procedimiento objeto de la invención debe contener: As shown in Figure 3, a device through which it is possible to carry out the procedure object of the invention must contain:
- Un patrón de alto contraste de bandas blancas y negras, tipo Ronchi (2). Para su correcto funcionamiento, este patrón debe estar orientado de modo que la normal al plano que contiene a la superficie de este patrón subtienda 30° con respecto a la normal al plano de la superficie del material a analizar. - A high contrast pattern of black and white bands, Ronchi type (2). For its correct functioning, this pattern must be oriented so that the normal to the plane that contains the surface of this pattern subtends 30° with respect to the normal to the plane of the surface of the material to be analyzed.
- Una fuente luminosa (6), que al incidir sobre el patrón refleje su imagen sobre la superficie del material a analizar. La fuente luminosa empleada para las pruebas del dispositivo fueron de tipo LED. - A light source (6), which when hitting the pattern reflects its image on the surface of the material to be analyzed. The light source used for testing the device was LED.
- Un elemento para la captación de la imagen (3), que consiste en una cámara de video monocromática, cuyo eje óptico debe estar orientado formando 30° con la normal a la superficie del material a analizar, de tal forma que su plano focal coincida con el plano de la superficie del patrón. - An element for capturing the image (3), which consists of a monochrome video camera, whose optical axis must be oriented at 30° with the normal to the surface of the material to be analyzed, in such a way that its focal plane coincides. with the plane of the pattern surface.
- Un elemento para el registro y análisis de la imagen captada (4). - An element for the registration and analysis of the captured image (4).
Mediante el dispositivo descrito, se analiza la distribución de los valores de nivel de gris de los pixeles de la imagen registrada, se determina la posición de estas bandas, x0 y x1, y se calcularía el factor (x1 - x0)/x0 como indicador de la luminosidad de la componente difusa de la reflexión de esta superficie. Using the device described, the distribution of the gray level values of the pixels of the recorded image is analyzed, the position of these bands, x0 and x1, is determined, and the factor (x1 - x0)/x0 would be calculated as an indicator. of the luminosity of the diffuse component of the reflection of this surface.
En caso de que se sustituya la cámara monocromática por una cámara a color, como elemento de captación de la imagen sería necesario una etapa adicional del procedimiento, consistente en el procesado de la imagen a color para convertirla en blanco y negro, obteniendo los valores del nivel de gris de cada píxel como la media de las coordenadas de color en el espacio de color RGB de ese píxel, es decir, 1/3(R G B). In the event that the monochrome camera is replaced by a color camera, as an image capture element, an additional stage of the procedure would be necessary, consisting of the processing of the color image to convert it into black and white, obtaining the values of the gray level of each pixel as the average of the color coordinates in the RGB color space of that pixel, i.e., 1/3(R G B).
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230599A ES2958041A1 (en) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
| PCT/ES2023/070421 WO2024003437A1 (en) | 2022-07-01 | 2023-06-30 | Method and device for determining the surface quality of reflective materials based on image analysis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202230599A ES2958041A1 (en) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2958041A1 true ES2958041A1 (en) | 2024-01-31 |
Family
ID=89381644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202230599A Pending ES2958041A1 (en) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2958041A1 (en) |
| WO (1) | WO2024003437A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4878114A (en) * | 1988-05-10 | 1989-10-31 | University Of Windsor | Method and apparatus for assessing surface roughness |
| US5726705A (en) * | 1995-12-28 | 1998-03-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Surface defect inspection apparatus |
| US20120133761A1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-05-31 | Angstrom, Inc. | Uneven area inspection system |
| WO2014181625A1 (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | 株式会社 豊田自動織機 | Surface inspection method and surface inspection device |
-
2022
- 2022-07-01 ES ES202230599A patent/ES2958041A1/en active Pending
-
2023
- 2023-06-30 WO PCT/ES2023/070421 patent/WO2024003437A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4878114A (en) * | 1988-05-10 | 1989-10-31 | University Of Windsor | Method and apparatus for assessing surface roughness |
| US5726705A (en) * | 1995-12-28 | 1998-03-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Surface defect inspection apparatus |
| US20120133761A1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-05-31 | Angstrom, Inc. | Uneven area inspection system |
| WO2014181625A1 (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | 株式会社 豊田自動織機 | Surface inspection method and surface inspection device |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KEYENCE CORP. Customizable Vision System with Line Scan Camera Support. Catalog, 2019, [en línea][recuperado el 17/02/2023]. Recuperado de Internet (URL:https://web.archive.org/web/20211025162715/https://www.keyence.com/download/download/confirmation/?dlAssetId=AS_94283&dlSeriesId=WS_SR57342), * |
| WIKIPEDIA. Wikipedia Haze ASTM E430, 06/05/2021, [en línea][recuperado el 17/02/2023]. Recuperado de Internet (URL:https://web.archive.org/web/20210506174135/https://en.wikipedia.org/wiki/Haze_(optics)#ASTM_E430_[1]), * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024003437A1 (en) | 2024-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1880196B1 (en) | Measuring an appearance property of a surface using a spatially under-sampled bidirectional reflectance distribution function | |
| CN110726722B (en) | Apparatus and method for fluorescence grading of gemstones | |
| US10393669B2 (en) | Colour measurement of gemstones | |
| US10161796B1 (en) | LED lighting based multispectral imaging system for color measurement | |
| JP5922865B2 (en) | Method and apparatus for determining the characteristics of a textured surface | |
| JP6053506B2 (en) | Reflection characteristic measuring device | |
| JP3884834B2 (en) | Defect inspection method and apparatus | |
| JPWO2006106707A1 (en) | Color inspection device | |
| Chlebda et al. | Assessment of hyperspectral imaging system for colour measurement | |
| JP3933581B2 (en) | Method and apparatus for surface evaluation | |
| JP4629554B2 (en) | Method for optical inspection of inspection surface properties and apparatus for carrying out the method | |
| ES2958041A1 (en) | PROCEDURE AND DEVICE TO DETERMINE THE SURFACE QUALITY OF REFLECTIVE MATERIALS BASED ON IMAGE ANALYSIS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
| Siatou et al. | A Methodological Approach for Multi-Temporal Tracking of Silver Tarnishing | |
| KR100983877B1 (en) | System and method for measuring reflectance of an object | |
| JP7411155B2 (en) | Color unevenness inspection device and color unevenness inspection method | |
| US20070273885A1 (en) | Method and Device for Analysing Visual Properties of a Surface | |
| Leloup et al. | BRDF and gloss measurements | |
| Carstensen et al. | Creating surface chemistry maps using multispectral vision technology | |
| Benedysiuk et al. | The application of optical methods for the assessment of the aesthetic compatibility of architectural concrete | |
| Braun et al. | Stand-off identification and mapping of liquid surface contaminations by passive hyperspectral imaging | |
| Eisler et al. | Combining spectral material properties in the infrared and the visible spectral range for qualification and nondestructive evaluation of components | |
| Butts | MEASUREMENT TECHNIQUES IN COLORIMETRY | |
| WO2020054382A1 (en) | Output device for surface features measurement data and surface features measurement device | |
| Filip et al. | Assessment of sparkle and graininess in effect coatings using a high-resolution gonioreflectometer and psychophysical studies | |
| WO2018089969A1 (en) | Surface property capture and measurement device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2958041 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20240131 |