Come fanno le telecamere iperspettrali a misurare i colori?

Nell'era attuale di rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, la misurazione del colore occupa una posizione vitale in molti campi, dal controllo della qualità dei prodotti, dalla creazione artistica alla ricerca scientifica.Come dispositivo ottico avanzato, la telecamera iperspettrale offre una nuova soluzione, più precisa e completa per la misurazione del colore.

一、 il principio di base della telecamera iperspettrale

Il principio di funzionamento delle telecamere iperspettrali si basa sulla cattura fine delle informazioni spettrali.che può registrare solo le informazioni di colore dei tre canali di rosso, verde e blu, le telecamere iperspettrali possono dividere lo spettro in molte bande strette in un ampio intervallo spettrale come la luce visibile al vicino infrarosso, di solito fino a centinaia o anche più.Per esempio:Quando la luce risplende sulla superficie dell'oggetto misurato, il riflesso,le caratteristiche di assorbimento e trasmissione dell'oggetto a diverse lunghezze d'onda di luce sono diverseAttraverso il suo speciale sistema ottico e rilevatore, la telecamera iperspettrale raccoglie l'intensità del segnale luminoso di ogni banda a sua volta,per costruire la curva di riflettività spettrale dell'oggettoQuesta curva registra in dettaglio la riflettività degli oggetti a varie lunghezze d'onda ed è la fonte di dati di base per la misurazione del colore.

二、 il processo specifico di misurazione del colore

(1) Calibrazione

La taratura è un passo fondamentale prima di utilizzare una telecamera iperspettrale per la misurazione del colore.Lo scopo della taratura è quello di stabilire una corrispondenza accurata tra i dati spettrali catturati dalla fotocamera e i veri valori del coloreLe tavole bianche standard con proprietà spettrali note sono spesso utilizzate come riferimenti di taratura.La telecamera iperspettrale scatta foto della lavagna standard, registra l'intensità del segnale ottico in ciascuna banda e calcola la funzione di risposta della fotocamera in base ai dati noti di riflettività spettrale della lavagna standard,in modo da correggere la possibile deviazione spettrale, rumore di corrente scura e altri fattori di errore della fotocamera, e assicurare l'accuratezza e l'affidabilità dei dati di misurazione successivi.

(2) Raccolta di immagini

Quando una telecamera iperspettrale scatta delle immagini di un oggetto, la sua immagine viene rilevata.ottiene le informazioni sull'intensità della luce riflessa dalla banda dell'oggetto a banda in base all'intervallo e alla risoluzione della banda spettrale prestabilitiPer esempio, per ogni pixel di un'immagine, vengono registrati i dati della luce riflessa in più fasce spettrali.allora ogni pixel avrà 200 corrispondenti valori di riflettività spettraleInsieme, questi dati formano un cubo di dati tridimensionale, in cui il piano bidimensionale rappresenta le informazioni sulla posizione spaziale dell'immagine (coordinate x, y),e la terza dimensione rappresenta le informazioni sulla banda spettrale (λ)In questo modo, la telecamera iperspettrale non solo registra le informazioni sul colore e l'aspetto dell'oggetto, ma contiene anche le sue caratteristiche spettrali.che fornisce dati più abbondanti rispetto alle fotocamere tradizionali.

(3) Trattamento dei dati e calcolo del colore

I dati spettrali massicci raccolti devono passare attraverso un elaborazione dei dati complessa per ottenere i risultati finali di misurazione del colore.correzione della distorsione spettrale e altre operazioniNel campo della scienza del colore, i modelli di colore comunemente utilizzati sono CIE XYZ, CIELAB, ecc.Prendendo come esempio il modello a colori CIELAB, rappresenta il colore come tre valori di coordinate basati sulle caratteristiche di percezione del colore dell'occhio umano: L rappresenta la luminosità, a rappresenta la componente di grado rosso-verde,e b * rappresenta la componente di grado giallo-blu. Combinando i dati di riflettività spettrale raccolti dalla telecamera iperspettrale con la distribuzione di potenza spettrale del corpo di illuminazione standard (come la sorgente luminosa standard D65),e integrando secondo la funzione di abbinamento dei colori, il valore di coordinate dell'oggetto nello spazio colore CIELAB può essere calcolato, in modo da descrivere con precisione l'attributo colore dell'oggetto.,la differenza di colore può anche essere calcolata confrontando i valori delle coordinate di colore di oggetti diversi o di diverse parti dello stesso oggetto,che viene utilizzato per valutare la consistenza o il grado di cambiamento di colore.

三、 i vantaggi della misurazione del colore con la telecamera iperspettrale

(1) Alta precisione e alta risoluzione

Le telecamere iperspettrali forniscono una risoluzione spettrale estremamente elevata, che consente loro di catturare differenze di colore estremamente sottili nelle misurazioni del colore.in alcune industrie che richiedono una precisione dei colori molto elevata, come la stampa di fascia alta, la produzione di cosmetici, ecc., può distinguere con precisione i cambiamenti di colore che sono difficili da rilevare per l'occhio umano,garantire la coerenza del colore del prodotto e gli elevati standard qualitativiI suoi risultati di misurazione di alta precisione contribuiscono a migliorare il livello di controllo della qualità dei prodotti e a ridurre il tasso di prodotti difettosi causati da deviazioni di colore.

(2) Ricche informazioni spettrali

Oltre alle informazioni sul valore del tristimo del colore,la curva di riflettività spettrale ottenuta dalla telecamera iperspettrale contiene informazioni dettagliate sull'oggetto su tutto il range spettrale misuratoQuesto ha vantaggi unici per l'analisi del colore di alcuni materiali o oggetti speciali.analizzando le caratteristiche spettrali dei pigmenti sulla superficie delle reliquie culturaliNel settore agricolo, lo stato di crescita, il tasso di crescita e il tasso di crescita dei prodotti agricoli sono stati rilevati in base alle informazioni relative alla loro composizione e all'età.il contenuto di sostanze nutritive e le malattie e gli insetti nocivi delle piante possono essere monitorati in base alle variazioni della riflettività spettrale delle foglie delle piante;, perché le caratteristiche di assorbimento e riflessione delle diverse lunghezze d'onda della luce cambieranno nelle diverse fasi di crescita e negli stati di salute delle piante.

(3) Misurazione senza contatto

Le telecamere iperspettrali non hanno bisogno di entrare in contatto diretto con l'oggetto da misurare, il che è importante in molti casi.reperti culturali, campioni biologici, ecc., la misurazione senza contatto può evitare danni o inquinamento dell'oggetto.migliorare l'efficienza delle misurazioniAd esempio, nel rilevamento del colore di dipinti murali su larga scala, le informazioni sul colore dell'intero murale possono essere rapidamente ottenute,fornire un supporto dati completo per i lavori di protezione e restauro.

四、 Esame sperimentale di una telecamera iperspettrale nella misurazione del colore

1Scopo sperimentale
Testare il valore di laboratorio del campione sottostante

2. Elenco degli strumenti di prova sperimentale

3. Contenuto sperimentale

La curva di riflettività è stata ottenuta con il rilevamento esterno della scansione push di una telecamera iperspettrale a 400-1000 nm
Il processo di misurazione sperimentale è illustrato nella figura seguente:

4Conclusioni

La telecamera iperspettrale FS-13 è stata utilizzata per fotografare i campioni del cliente, e il valore di laboratorio di ogni campione è stato ottenuto dall'analisi dell'immagine iperspettrale,che potrebbe essere utilizzato per sostituire il misuratore di differenza di colore, e la stabilità della prova era buona, la posizione di campionamento del campione di prova era flessibile e la misurazione in più punti poteva essere effettuata per realizzare il rilevamento automatico.