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原文传递多光谱颜色成像装置及校正方法

专利名称：	多光谱颜色成像装置及校正方法
摘要：	本发明提供一种多光谱颜色成像装置、一种基于参考反射面自动校正的方法和一种消除背景影响的方法。一种多光谱颜色成像装置包括：光源箱模块，包括光源和位于光源的周围的将光源发射的光通过反射光强收集装置的出口出射的光强收集装置；积分球模块，包括积分球、位于积分球的一侧的光入口、位于积分球的顶部的光出口、位于积分球的另一侧的样品台出入口和能够进入积分球内部的样品台；以及滤片轮模块，包括相机、安装于相机下方的滤片轮和安装于滤片轮下方的镜头，根据需要使得所述滤片轮的滤光片与所述相机和镜头相对以进行过滤。本发明的装置和方法为成像测量提供光谱辐射持续稳定、光照分布均匀的照明系统，并且可以精细校正。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国香港;81
申请人：	香港纺织及成衣研发中心有限公司
发明人：	忻浩忠;沈会良;葛权耕
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201711327334.X
公开号：	CN109916823A
代理机构：	北京派特恩知识产权代理有限公司
代理人：	康艳青;姚开丽
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	中国香港九龙红磡
主权项：	1.一种多光谱颜色成像装置，其特征在于，包括：光源箱模块，所述光源箱模块包括光源和位于光源的周围的光强收集装置，所述光强收集装置将光源发射的光通过反射光强收集装置的出口出射；积分球模块，所述积分球模块包括积分球、位于积分球的一侧的光入口、位于积分球的顶部的光出口、位于积分球的另一侧的样品台出入口和能够进入积分球内部的样品台，所述光入口与所述光强收集装置的出口相对，样品台通过样品台出入口进入积分球内部并被设置为在成像时与所述光出口相对；以及滤片轮模块，所述滤片轮模块包括相机、安装于相机下方的滤片轮和安装于滤片轮下方的镜头，所述镜头与所述积分球模块的光出口相对，所述滤片轮具有多个通道和位于多个通道中的多个滤光片，根据需要使得所述滤片轮的滤光片与所述相机和镜头相对以进行过滤。 2.根据权利要求1所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述多光谱颜色成像装置还包括紫外光照过滤片模块，所述紫外光照过滤片模块位于所述光源箱模块和所述积分球模块之间，以根据需要改变入射到积分球内的紫外光与可见光之间的成分比例。 3.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述样品台通过滑轨结构以滑动的方式进入所述积分球内。 4.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述样品台包括平台部和安装到所述平台部的样品架，所述样品架包括样品固定槽和从样品台出入口进入积分球内部并且固定到积分球内壁的直线滑轨，所述样品固定槽能够沿着所述直线滑轨滑动，由此所述平台部通过样品固定槽在所述积分球内滑动。 5.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述样品台包括球盖部，所述球盖部与积分球上被切下的球面基本吻合，所述球盖部在样品台被送入积分球内的所需位置时位于与样品台模块与积分球相接的部位，以遮盖所述样品台出入口，从而保证积分球的完整性。 6.根据权利要求2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述紫外光照过滤片模块包括中空的紫外滤片架和导轨结构，其中所述紫外滤片架的中空处安装有仅允许紫外光通过的紫外带通片、过滤紫外光的紫外截止片、以及全通块，并且所述导轨结构带动紫外滤片架移动。 7.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述相机通过接口密封地连接到滤片轮的上盖板的相机接口上，所述镜头通过卡口与所述滤片轮的下底板的卡口接口密封地连接。 8.根据权利要求7所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述相机接口包括位于中心并且中空的环状突起和位于所述环状突起的外围带螺纹的安装部，用于与相机的所述接口密封地连接。 9.根据权利要求7所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述卡口接口包括位于底部的中空的底板部、外壁接口部、位于外壁接口部内侧的沿接口圆周的内壁及内壁上的导向滑槽，所述导向滑槽中具有不连续的滑槽壁，镜头的开口具有外周壁、外壁和位于外壁上的能够与所述导向滑槽配合的导引部，所述导引部从所述不连续的滑槽壁的缺口处进入所述导向滑槽，并沿所述导向滑槽移动直到所述外周壁与所述外壁接口部接触并密封。 10.根据权利要求7所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述相机的传感器中心、所述镜头的中心和所述滤片轮所需滤光片的中心位于一条直线上。 11.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述滤片轮模块包括安装到滤片轮中空部位的滤片旋转架，所述滤光片位于所述滤片旋转架的外围区域，利用驱动装置驱动所述滤片旋转架，由此使得所述滤光片旋转，直到所需滤光片与镜头和相机的位置相对应，并且利用光电开关控制所述滤片旋转架的旋转位置。 12.根据权利要求1或2所述的多光谱颜色成像装置，其特征在于，所述滤片轮模块还包括电机驱动控制模块和微动限位开关，所述电机驱动控制模块用于控制使镜头自动调焦的电机，所述微动限位开关用于避免镜头脱落。 13.一种基于参考反射面自动校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：对在样品台周围的至少一个校正白块的亮度值进行测量并记录；对针对样品的所需像素点的亮度值进行测量并记录；和利用以下公式(1)对像素点的校正后的亮度值进行计算，其中，Ipixel0即为校正后的像素点的亮度值，Ipixel为该像素点的相机实际测得的亮度值，Ipatch0为光照平衡时得到的小白块的标准亮度值，Ipatch为实际测试时得到的小白块亮度值。 14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，光照平衡步骤中，所述样品台放置标准白板，此时测得的小白块亮度值为小白块的标准亮度值。 15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，实时地测量和记录所述至少一个校正白块的亮度值和所需像素点的亮度值，由此实时校正所需像素点的亮度值。 16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，利用根据权利要求1-12中任一项所述的多光谱颜色成像装置执行所述方法。 17.一种消除背景影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：对样品台上的不同颜色背景板上的多个色块进行光谱响应值的采集；对所述光谱响应值进行响应值数据分析，针对响应值通道进行数学建模，得到模型系数；和利用数学建模的模型及所得到的模型系数对后续实时拍照得到的光谱响应值进行实时校正。 18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在背景影响消除校正时，采用至少四个色块，至少五种不同颜色的背景，并利用以下建模公式得到模型系数： rstd＝(a1·ratio+a2)(rbat+a3)+a4 (2) 其中，rstd为某色块在某通道的标准响应值，所述标准响应值被指定为亮度最高的背景的情况下测得的响应值，ratio＝Ipatch0/Ipatch，Ipatch0为光照平衡时得到的小白块的标准亮度值，Ipatch为实际测试时得到的小白块亮度值，根据权利要求13-16中任一项所述的方法得到所述Ipatch0和Ipatch；rbat为色块在其他背景上测试时得到的相机响应值的归一化值，a1～a4为所需求的模型系数；其中，通过对至少四个色块进行测试，得到所需求的模型系数a1～a4的值。 19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，样品测试时，对于样品利用以下建模公式对所述光谱响应值进行校正： rstd＝(a1·ratio+a2)(rbat+a3)+a4 (3) 其中，rstd为经计算得到的样品在背景校正后的相机响应值，ratio＝Ipatch0/Ipatch，Ipatch0为光照平衡时得到的小白块的标准亮度值，Ipatch为实际测试时得到的小白块亮度值，根据权利要求13-16中任一项所述的方法得到所述Ipatch0和Ipatch；rbat为实时获取的未经校正的相机响应值的归一化值，a1～a4为已在背景影响消除校正时得到的已知的模型系数。 20.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，利用根据权利要求1-12中任一项所述的多光谱颜色成像装置执行所述方法。
所属类别：	发明专利