本發(fā)明涉及一種大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置。

背景技術(shù)：

產(chǎn)品顏色的準(zhǔn)確與否、是否存在差異性，將直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是色彩復(fù)制行業(yè)，如紡織、印刷、油漆、文物和藝術(shù)品復(fù)現(xiàn)等。

目前，常見的測(cè)色儀器主要是色差計(jì)和光譜測(cè)色儀，其中色差計(jì)采用光電積分式原理，將可見光范圍內(nèi)所有波長的光線一次性積分，得到被測(cè)樣品的三刺激值，并根據(jù)三刺激值計(jì)算出色品坐標(biāo)、色差等其他參數(shù)。但其測(cè)色精度不高，不能測(cè)出被測(cè)樣品表面的光譜特征。光譜測(cè)色儀通過測(cè)量物體表面反射光各個(gè)波長的光功率分布來確定顏色信息，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同分為機(jī)械式掃描和電子式掃描。機(jī)械式掃描是采用單色儀來對(duì)被測(cè)物體的反射光進(jìn)行分光，由于受單色儀機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，掃描速度慢，工作效率較低；電子式掃描采用光電探測(cè)器，掃描速度較機(jī)械式更快，工作效率更高，同時(shí)具有較高的精度，是目前較為常用的顏色檢測(cè)儀器。

實(shí)際應(yīng)用中，色差計(jì)和光譜測(cè)色儀還存在著缺點(diǎn)，即測(cè)色時(shí)都是點(diǎn)測(cè)量，不能獲取被測(cè)樣品的圖像信息，因而不能直接應(yīng)用于色彩復(fù)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，該裝置能實(shí)現(xiàn)一次測(cè)量過程在幅面尺寸≥200mm×200mm下對(duì)被測(cè)樣品任意位置顏色（光度和色度參數(shù)）的測(cè)量，同時(shí)在RGB顯示器上實(shí)現(xiàn)彩色圖像的可視化再現(xiàn)。本裝置在保證測(cè)量精度的前提下，提高檢測(cè)效率，將現(xiàn)有的點(diǎn)測(cè)量擴(kuò)展到面測(cè)量，特別能用于大幅面圖像的色彩復(fù)制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，它包括光源、分光成像主機(jī)、機(jī)柜、PC機(jī)、光學(xué)平臺(tái)；所述光源為45°/0°照明，分光成像主機(jī)包括擴(kuò)束光路、LCTF（Liquid Crystal Tunable Filter）液晶可調(diào)諧濾波器、中繼光路和CCD探測(cè)器。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是：

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其機(jī)柜分別與光源、分光成像主機(jī)、以及PC機(jī)連接；光源輸出功率和燈箱姿態(tài)可調(diào)，在可見光譜段內(nèi)提供近似CIE標(biāo)準(zhǔn)光源的照明環(huán)境。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其擴(kuò)束光路由若干片擴(kuò)束光路透鏡組成，中繼光路由若干片中繼光路透鏡組成。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其擴(kuò)束光路、LCTF液晶可調(diào)諧濾波器、中繼光路和CCD探測(cè)器采用兩段式平行光路，擴(kuò)束光路與中繼光路通過平行光路銜接；光路經(jīng)過前端的擴(kuò)束光路后，形成平行光入射至LCTF液晶可調(diào)諧濾波器中，并且經(jīng)過LCTF液晶可調(diào)諧濾波器之后，仍以平行光入射至中繼光路中，成像在CCD探測(cè)器靶面上。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其LCTF液晶可調(diào)諧濾波器為分光成像主機(jī)的分光器件，位于擴(kuò)束光路和中繼光路之間。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其機(jī)柜包括電源模塊和工控機(jī)；電源模塊為光源和分光成像主機(jī)提供所需的電源；工控機(jī)中安裝有多光譜圖像采集與控制軟件，用于LCTF液晶可調(diào)諧濾波器和面陣CCD探測(cè)器的聯(lián)動(dòng)控制，完成所有通道光譜圖像的采集，同時(shí)對(duì)光譜圖像數(shù)據(jù)完成包括去除暗噪聲、中值濾波以及圖像非均勻性校正的預(yù)處理。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其PC機(jī)包括多光譜圖像色彩管理軟件，用于實(shí)現(xiàn)多光譜圖像色彩信號(hào)在RGB顯示器上的高保真可視化再現(xiàn)，同時(shí)完成圖像任意位置光度和色度參數(shù)的測(cè)量。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其光源有2套，共計(jì)12根D65標(biāo)準(zhǔn)光源， 該2套光源燈箱分布在裝置兩側(cè)；光源的輸出功率及燈箱姿態(tài)由機(jī)柜調(diào)控。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其擴(kuò)束光路由四組五片擴(kuò)束光路透鏡組成， 中繼光路C由六組八片中繼光路透鏡組成。

所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其測(cè)量幅面≥200mm×200mm。

結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案、工作原理對(duì)本發(fā)明的技術(shù)效果說明如下：

本發(fā)明采用LCTF液晶可調(diào)諧濾波器為核心分光器件、面陣式CCD為成像器件搭建的多光譜成像測(cè)色系統(tǒng)，通過采集被測(cè)樣品色彩的窄帶光譜信號(hào)，重建可見光譜段內(nèi)的光譜分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)幅面內(nèi)任意位置色彩信號(hào)的檢測(cè)。

被測(cè)樣品經(jīng)光源45°照射0°投射到分光成像主機(jī)中，機(jī)柜控制分光成像主機(jī)中的液晶可調(diào)諧濾波器分光后在面陣CCD探測(cè)器像平面上成像，探測(cè)器輸出的RAW圖像經(jīng)編碼重新組織為光譜圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)譜色空間映射后在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)彩色圖像的可視化及顏色測(cè)量。機(jī)柜解析PC機(jī)發(fā)送的指令配置文件，獲取圖像采集控制指令。在解析上位機(jī)控制指令后，控制分光器件LCTF的分光控制和CCD相機(jī)的拍攝。

圖像采集流程是：設(shè)置LCTF的中心波長和采樣間隔，待LCTF分光完成后，控制CCD相機(jī)曝光，系統(tǒng)采集相應(yīng)波段的多光譜圖像數(shù)據(jù)，采集完畢后LCTF分光到下一中心波長，CCD相機(jī)再次拍攝獲取下一波段的多光譜圖像數(shù)據(jù)，如此循環(huán)，直至完成所有波段的多光譜圖像采集。采集完畢后，對(duì)多個(gè)通道的原始圖像去除暗噪聲和隨機(jī)噪聲后進(jìn)行圖像均勻性校正，最后對(duì)校正補(bǔ)償后的多通道光譜圖像添加相應(yīng)的標(biāo)記信息，并重新組織為多通道光譜圖像，以TIFF文件存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器中，供PC機(jī)訪問。

PC機(jī)中安裝有多光譜圖像色彩管理軟件，通過線性化校準(zhǔn)、通道內(nèi)編碼、通道間編碼、光譜空間映射和譜色映射等數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了多光譜圖像色彩信號(hào)在RGB電子顯示器件上的高保真可視化再現(xiàn)及顏色的測(cè)量。

本發(fā)明裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.該裝置可應(yīng)用于測(cè)量大幅面的色彩樣品。

2.該裝置測(cè)量方式屬于面測(cè)量，在保證測(cè)量精度的前提下提高了工作效率。

3.應(yīng)用面廣，包括適用于各種高精度的色彩復(fù)制場(chǎng)合。

可實(shí)現(xiàn)一次測(cè)量過程在幅面尺寸≥200mm×200mm下對(duì)被測(cè)樣品任意位置光度和色度參數(shù)的檢測(cè)，同時(shí)在RGB顯示器上實(shí)現(xiàn)彩色圖像的可視化再現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置組成示意圖。

圖2是本發(fā)明裝置的分光成像主機(jī)光學(xué)系統(tǒng)圖。

圖中：1—光源；2—分光成像主機(jī)；3—機(jī)柜；4—PC機(jī)；5—光學(xué)平臺(tái)；A—擴(kuò)束光路；B—LCTF液晶可調(diào)諧濾波器；C—中繼光路；D—CCD探測(cè)器；A1、A2、A3、A4、A5—擴(kuò)束光路透鏡；C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8—中繼光路透鏡。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明如下：

實(shí)施例1：是本發(fā)明裝置的一個(gè)基本實(shí)施例。如圖1、2所示，一種大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其特征在于，它包括光源1、分光成像主機(jī)2、機(jī)柜3、PC機(jī)4、光學(xué)平臺(tái)5；所述光源1為45°/0°照明，分光成像主機(jī)2包括擴(kuò)束光路A、LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B、中繼光路C和CCD探測(cè)器D。

實(shí)施例2：是在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步的實(shí)施例。所述的大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，其機(jī)柜3分別與光源1、分光成像主機(jī)2、以及PC機(jī)4連接；光源1輸出功率和燈箱姿態(tài)可調(diào)，在可見光譜段內(nèi)提供近似CIE標(biāo)準(zhǔn)光源的照明環(huán)境。所述的擴(kuò)束光路A由若干片擴(kuò)束光路透鏡A1、A2、A3、A4、A5組成，中繼光路C由若干片中繼光路透鏡C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8組成。所述的擴(kuò)束光路A、LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B、中繼光路C和CCD探測(cè)器D采用兩段式平行光路設(shè)計(jì)，擴(kuò)束光路與中繼光路通過平行光路銜接，為提高光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)像質(zhì)，降低LCTF在光路中對(duì)像質(zhì)的影響程度，光路經(jīng)過前端的擴(kuò)束光路A后，形成平行光入射至LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B中，并且經(jīng)過LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B之后，仍以平行光入射至中繼光路C中，成像在CCD探測(cè)器D靶面上。所述的LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B為分光成像主機(jī)2的分光器件，位于擴(kuò)束光路A和中繼光路C之間。所述的機(jī)柜3包括電源模塊和工控機(jī)；電源模塊為光源1和分光成像主機(jī)2提供所需的電源；工控機(jī)中安裝有多光譜圖像采集與控制軟件，用于LCTF液晶可調(diào)諧濾波器B和面陣CCD探測(cè)器D的聯(lián)動(dòng)控制，完成所有通道光譜圖像的采集，同時(shí)對(duì)光譜圖像數(shù)據(jù)完成包括去除暗噪聲、中值濾波以及圖像非均勻性校正的預(yù)處理。所述的PC機(jī)4包括多光譜圖像色彩管理軟件，用于實(shí)現(xiàn)多光譜圖像色彩信號(hào)在RGB顯示器上的高保真可視化再現(xiàn)，同時(shí)完成圖像任意位置光度和色度參數(shù)的測(cè)量。所述的測(cè)量幅面≥200mm×200mm。

實(shí)施例3：是在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步的實(shí)施例。大幅面光譜分光成像測(cè)色裝置，所述的光源1有2套，共計(jì)12根D65標(biāo)準(zhǔn)光源， 該2套光源燈箱分布在裝置兩側(cè)；光源1的輸出功率及燈箱姿態(tài)由機(jī)柜3調(diào)控。所述的擴(kuò)束光路A由四組五片擴(kuò)束光路透鏡A1、A2、A3、A4、A5組成， 中繼光路C由六組八片中繼光路透鏡C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8組成。

本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。