2024/12/06
Как гиперспектральные камеры измеряют цвет?
В современную эпоху быстрого развития науки и технологий измерение цвета занимает жизненно важное место во многих областях, от контроля качества продукции, художественного творчества до научных исследований.В качестве передового оптического устройства, гиперспектральная камера приносит новое, более точное и всестороннее решение для измерения цвета.
一、 основной принцип гиперспектральной камеры
Принцип работы гиперспектральных камер основан на точном захвате спектральной информации.который может записывать только цветовую информацию трех каналов красного, зеленые и синие, гиперспектральные камеры могут разделить спектр на многие узкие полосы в широком спектральном диапазоне, таких как видимый свет до ближнего инфракрасного, обычно до сотен или даже больше.Например,, он может разделить спектральный диапазон 400-1000 нм на полосы с очень маленькими интервалами, такими как 1 нм или меньшие интервалы.характеристики поглощения и передачи объекта на разные длины волн света различныС помощью своей специальной оптической системы и детектора, гиперспектральная камера собирает интенсивность светового сигнала каждой полосы,чтобы построить спектральную кривую отражения объектаЭта кривая подробно фиксирует отражательность объектов на различных длинах волн и является основным источником данных для измерения цвета.
二、специфический процесс измерения цвета
(1) Калибровка
Калибровка является критическим шагом перед использованием гиперспектральной камеры для измерения цвета.Цель калибровки - установить точное соответствие между спектральными данными, полученными камерой, и истинными цветными значениямиСтандартные доски с известными спектральными свойствами часто используются в качестве ориентиров для калибровки.Гиперспектральная камера делает снимки стандартной доски, записывает интенсивность оптического сигнала в каждой полосе и рассчитывает функцию ответа камеры согласно известным данным о спектровом отражении на стандартной доске,чтобы исправить возможное спектральное отклонение, шум темного тока и другие факторы ошибки камеры, и обеспечить точность и надежность последующих данных измерения.
(2) Коллекция изображений
После завершения калибровки можно получить изображение объекта.Он получает информацию об интенсивности света, отражаемого объектом по полосе, в соответствии с предварительно установленным диапазоном спектральной полосы и разрешением.Например, для каждого пикселя изображения, его отраженный свет данных через несколько спектральных полос записывается. Если камера делится спектральный диапазон на 200 полос,тогда каждый пиксель будет иметь 200 соответствующих значения спектрального отраженияВместе эти данные образуют трехмерный куб данных, где двумерная плоскость представляет информацию о пространственном положении изображения (координаты x, y),и третье измерение представляет информацию спектрального диапазона (λ)Таким образом, гиперспектральная камера не только записывает цвет и информацию о внешнем виде объекта, но также содержит информацию о его спектральных характеристиках,который предоставляет более богатые данные, чем традиционные камеры.
(3) Обработка данных и расчет цвета
Огромные спектральные данные, собранные, должны пройти сложную обработку данных, чтобы получить окончательные результаты измерения цвета.коррекция спектрального искажения и другие операцииЗатем цвет вычисляется в соответствии с определенной цветовой моделью и алгоритмом.Например, цветная модель CIELAB, он представляет цвет в виде трех координатных значений, основанных на характеристиках восприятия цвета человеческим глазом: L представляет яркость, а представляет красно-зеленую степень компонента,и b * представляет собой желто-синий компонент степениСочетая спектральные данные отражения, собранные гиперспектральной камерой, с спектральным распределением мощности стандартного осветительного тела (например, стандартного источника света D65),и интеграции в соответствии с цветовой функции соответствия, можно вычислить значение координат объекта в цветовом пространстве CIELAB, чтобы точно описать цветовой атрибут объекта.,различие цвета также может быть рассчитано путем сравнения цветовых координат различных объектов или различных частей одного и того же объекта,используется для оценки консистенции или степени изменения цвета.
三、 преимущества измерения цвета гиперспектральной камерой
(1) Высокая точность и высокое разрешение
Гиперспектральные камеры обеспечивают чрезвычайно высокое спектральное разрешение, что позволяет им улавливать чрезвычайно тонкие цветовые различия в цветных измерениях.в некоторых отраслях промышленности, требующих очень высокой точности цвета, такие как высококачественная печать, производство косметики и т. д., он может точно различать изменения цвета, которые трудно обнаружить человеческому глазу,обеспечение согласованности цвета продукции и высоких стандартов качестваЕго высокоточные результаты измерений помогают улучшить уровень контроля качества продукции и уменьшить уровень дефектных продуктов, вызванных отклонением цвета.
(2) Богатая спектральная информация
В дополнение к информации о тристимуле цвета,кривая спектрального отражения, полученная гиперспектральной камерой, содержит подробную информацию об объекте на всем измеренном спектреЭто имеет уникальные преимущества для анализа цвета некоторых специальных материалов или объектов.путем анализа спектральных характеристик пигментов на поверхности культурных реликвий, мы можем понять их состав и возрастную информацию, что обеспечивает важную основу для реставрационных работ.содержание питательных веществ, болезни и вредители растений могут контролироваться в соответствии с изменениями спектральной рефлектанции листьев растений;, поскольку характеристики поглощения и отражения различных длин волн света изменяются на разных стадиях роста и состояния здоровья растений.
(3) Неконтактные измерения
Для некоторых хрупких, драгоценных или труднодоступных объектов, таких как искусство,культурные реликвии, биологические образцы и т. д., бесконтактное измерение может избежать повреждения или загрязнения объекта.повышение эффективности измерений;Например, при обнаружении цвета на крупномасштабных фресках можно быстро получить информацию о цвете всей фрески.предоставление всеобъемлющей поддержки данных для защиты и восстановления работ.
四、Экспериментальное испытание гиперспектральной камеры при измерении цвета
1Цель экспериментаПроверьте лабораторное значение выбранного образца ниже
2Список экспериментальных испытательных приборов
Наименование устройства
Номер модели
Конфигурация
Примечание
CHNSpec гиперспектральная камера
FS-13
Спектральный диапазон: 400-1000 нм;Спектральное разрешение: 2,5 нмСпектральная полоса: 1200
3. Содержание эксперимента
Кривая отражания была получена путем обнаружения внешнего сканирования 400-1000nm гиперспектральной камерыПроцесс экспериментального измерения показан на рисунке ниже:
4Заключение.
Гиперспектральная камера ФС-13 была использована для съемки образцов клиента, и лабораторное значение каждого образца было получено из гиперспектрального анализа изображения,который может быть использован для замены цветового дифференциатора, и стабильность испытания была хорошей, положение отбора пробы было гибким, и многоточечное измерение могло быть сделано для автоматического обнаружения.
Прочитанный больше