2024/12/06
Hoe meten hyperspectrale camera's kleuren?
In het huidige tijdperk van snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie heeft kleurenmeting een vitale positie op vele gebieden, van productkwaliteitscontrole, artistieke creatie tot wetenschappelijk onderzoek.Als een geavanceerd optisch apparaat, hyperspectrale camera brengt een nieuwe, nauwkeurigere en uitgebreidere oplossing voor kleurenmeting.
一、 het basisprincipe van de hyperspectrale camera
Het werkingsprincipe van hyperspectrale camera's is gebaseerd op het fijn vastleggen van spectrale informatie.die alleen de kleurinformatie van de drie kanalen van rood kan opnemen, groen en blauw, hyperspectrale camera's kunnen het spectrum in vele smalle banden in een breed spectrumbereik zoals zichtbaar licht tot nabij-infrarood verdelen, meestal tot honderden of zelfs meer.Bijvoorbeeld:Het spectraal bereik van 400-1000 nm kan worden verdeeld in banden met zeer kleine intervallen, zoals 1 nm of kleinere intervallen.de absorptie- en transmissie-eigenschappen van het object bij verschillende golflengten van licht verschillenDoor middel van zijn speciale optische systeem en detector, verzamelt de hyperspectrale camera de intensiteit van het lichtsignaal van elke band op zijn beurt,om de spectrale reflectiecurve van het object te construerenDeze curve registreert in detail de reflectiviteit van objecten op verschillende golflengten en is de basisbron voor de kleurmeting.
二、het specifieke proces van kleurmeting
(1) Kalibratie
Kalibratie is een cruciale stap voor het gebruik van een hyperspectrale camera voor kleurenmeting.Het doel van de kalibratie is om een nauwkeurige correspondentie te vinden tussen de door de camera vastgelegde spectrumgegevens en de werkelijke kleurwaardenStandaard whiteboards met bekende spectrale eigenschappen worden vaak gebruikt als kalibratiereferenties.De hyperspectrale camera maakt foto's van het standaard whiteboard, registreert de optische signaalintensiteit in elke band en berekent de responsfunctie van de camera volgens de bekende spectrumreflectiegegegevens van het standaard whiteboard,om de mogelijke spectrale afwijking te corrigeren, donkerstroomgeluid en andere foutfactoren van de camera, en zorgen voor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de daaropvolgende meetgegevens.
(2) Fotocollectie
Wanneer een hyperspectrumcamera foto's van een object maakt, kan de beelden van het doel voorwerp worden verkregen.het verkrijgt informatie over de intensiteit van het door de band van het object gereflecteerde licht per band volgens het vooraf ingestelde spectrumbandbereik en de resolutieBijvoorbeeld, voor elke pixel in een afbeelding, wordt de gereflecteerde lichtgegevens over meerdere spectrale banden geregistreerd.dan zal elke pixel 200 overeenkomstige spectrale reflectiewaarden hebbenSamen vormen deze gegevens een driedimensionale data kubus, waarbij het tweedimensionale vlak de ruimtelijke positie informatie van het beeld (x, y coördinaten) vertegenwoordigt,en de derde dimensie vertegenwoordigt de spectralbandinformatie (λ)Op deze manier registreert de hyperspectrale camera niet alleen de kleur en het uiterlijk van het object, maar bevat ook de spectrale kenmerken ervan.die meer gegevens levert dan traditionele camera's.
(3) Gegevensverwerking en kleurberekening
De massale spectraaldata die verzameld worden, moeten complexe gegevensverwerking ondergaan om de eindresultaten van de kleurenmeting te krijgen.correctie van spectrale vervorming en andere werkzaamhedenDe kleur wordt berekend volgens een specifiek kleurmodel en algoritme.Het CIELAB-kleurmodel als voorbeeld, wordt de kleur weergegeven als drie coördinatenwaarden op basis van de kenmerken van de waarneming van kleur door het menselijk oog: L vertegenwoordigt de helderheid, a de rode-groene graadcomponent,en b * is de gele-blauwe graadcomponent. Door de door de hyperspectrale camera verzamelde spectrale reflectiegegevens te combineren met de spectrale verdeling van het vermogen van het standaardverlichtingsapparaat (zoals de standaardlichtbron D65),en integreren volgens de kleurmatching functie, kan de coördinatenwaarde van het object in de CIELAB-kleurruimte worden berekend, zodat het kleurattribut van het object nauwkeurig kan worden beschreven.,kleurverschil kan ook worden berekend door de kleurcoördinatenwaarden van verschillende objecten of verschillende delen van hetzelfde object te vergelijken,die wordt gebruikt om de consistentie of de mate van kleurverandering te evalueren.
三、de voordelen van hyperspectrale kleurmeting
(1) Hoge precisie en hoge resolutie
Hyperspectrale camera's bieden een extreem hoge spectrale resolutie, waardoor ze extreem fijne kleurverschillen in kleurenmetingen kunnen vastleggen.in sommige industrieën die een zeer hoge kleurnauwkeurigheid vereisen, zoals high-end drukwerk, cosmeticaproductie, enz., kan het nauwkeurig kleurenveranderingen onderscheiden die moeilijk te detecteren zijn voor het menselijk oog,het waarborgen van de consistentie van de kleur van het product en de hoge kwaliteitsnormenDe zeer nauwkeurige meetresultaten helpen het kwaliteitscontroleniveau van de producten te verbeteren en het aantal defecte producten te verminderen als gevolg van kleurverschillen.
(2) Rijk aan spectrale informatie
Naast de tristimulus waarde informatie van de kleur,de door de hyperspectrale camera verkregen spectrale weerkaatsingscurve bevat gedetailleerde informatie over het object over het gehele gemeten spectraal bereikDit heeft unieke voordelen voor de kleuranalyse van bepaalde speciale materialen of voorwerpen.door de spectrale kenmerken van pigmenten op het oppervlak van culturele relikwieën te analyserenIn het kader van de herstructureringswerkzaamheden kunnen wij de samenstelling en de leeftijd van de bossen begrijpen, wat een belangrijke basis vormt.het voedingsgehalte en ziekte- en insectenplagen van planten kunnen worden gecontroleerd op basis van de veranderingen in de spectrale reflectie van de bladeren van planten, omdat de absorptie- en reflectie-eigenschappen van verschillende golflengten van licht in verschillende groeifase en gezondheidstoestanden van planten zullen veranderen.
(3) Niet-contactmeting
Voor sommige kwetsbare, kostbare of moeilijk te bereiken objecten, zoals kunst, is het niet nodig om rechtstreeks contact te maken met het te meten object, wat in veel gevallen belangrijk is.culturele overblijfselenBij de meting van de kleur van de objecten met behulp van een niet-contact-meting kan worden voorkomen dat het object beschadigd of vervuild raakt, en tegelijkertijd kan een snelle, grote kleurmeting worden bereikt.verbetering van de meetdoeltreffendheidBijvoorbeeld bij de kleurenopsporing van grootschalige muurschilderingen kan de kleurinformatie van het gehele muurschildering snel worden verkregen.het verstrekken van uitgebreide gegevensondersteuning voor beschermings- en herstelwerkzaamheden.
四、Experimentele test van hyperspectrale camera bij kleurenmeting
1. Doel van het experimentTest de laboratoriumwaarde van het onderstaande monster
2. Lijst van experimentele testinstrumenten
Naam van het apparaat
Modelnummer
Configuratiedetails
Opmerking
CHNSpec hyperspectrale camera
FS-13
Spectrumbereik: 400-1000 nm;Spectrumresolutie: 2,5 nmSpektralband: 1200
3. Experimentele inhoud
De reflectiecurve werd verkregen door externe push-scan detectie van een hyperspectrale camera van 400-1000 nmHet experimentele meetproces wordt in de onderstaande figuur weergegeven:
4Conclusies
De hyperspectrale camera FS-13 werd gebruikt om de monsters van de klant te fotograferen, en de laboratoriumwaarde van elk monster werd verkregen uit de hyperspectrale beeldanalyse,die kan worden gebruikt om de kleurverschilmeter te vervangen, en de teststabiliteit was goed, de bemonsteringspositie van het testmonster was flexibel, en meerdere punten konden worden gemeten om automatische detectie te realiseren.
Lees meer