Πώς οι υπερσπεκτρικές κάμερες κάνουν μετρήσεις χρώματος;
Στη σημερινή εποχή της ταχείας ανάπτυξης της επιστήμης και της τεχνολογίας, η μέτρηση χρώματος έχει ζωτική θέση σε πολλούς τομείς, από τον έλεγχο της ποιότητας των προϊόντων, την καλλιτεχνική δημιουργία μέχρι την επιστημονική έρευνα.Ως προηγμένη οπτική συσκευή, η υπερσπεκτρική κάμερα φέρνει μια νέα, πιο ακριβή και ολοκληρωμένη λύση για τη μέτρηση χρώματος.
一、η βασική αρχή της υπεροχιακής κάμερας
Η αρχή λειτουργίας των υπερ-ειδικών φωτογραφικών μηχανών βασίζεται στην ακριβή συλλογή φασματικών πληροφοριών.που μπορεί να καταγράψει μόνο τις πληροφορίες χρώματος των τριών καναλιών του κόκκινου, πράσινες και μπλε, οι υπερσπεκτρικές κάμερες μπορούν να διαιρέσουν το φάσμα σε πολλές στενές ζώνες σε ένα ευρύ φάσμα φασματικού φάσματος, όπως το ορατό φως έως το κοντινό υπέρυθρο, συνήθως έως εκατοντάδες ή και περισσότερο.Για παράδειγμα:Όταν το φως λάμπει πάνω στην επιφάνεια του μετρούμενου αντικειμένου, η αντανάκλαση,τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και μετάδοσης του αντικειμένου σε διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός είναι διαφορετικάΜέσα από το ειδικό οπτικό σύστημα και τον ανιχνευτή της, η υπερσπεκτρική κάμερα συλλέγει την ένταση του φωτεινού σήματος κάθε ζώνης με τη σειρά της.έτσι ώστε να κατασκευαστεί η φασματική καμπύλη αντανάκλασης του αντικειμένουΗ καμπύλη αυτή καταγράφει λεπτομερώς την αντανάκλαση των αντικειμένων σε διάφορα μήκη κύματος και αποτελεί τη βασική πηγή δεδομένων για τη μέτρηση χρώματος.
二、η ειδική διαδικασία μέτρησης του χρώματος
(1) Διαμετρίαση
Η βαθμονόμηση είναι ένα κρίσιμο βήμα πριν από τη χρήση μιας υπερσπορικής κάμερας για τη μέτρηση χρώματος.Σκοπός της βαθμονόμησης είναι να καθοριστεί ακριβής αντιστοιχία μεταξύ των φασματικών δεδομένων που συλλέγονται από την κάμερα και των πραγματικών τιμών χρώματοςΤα τυποποιημένα whiteboards με γνωστές φασματικές ιδιότητες χρησιμοποιούνται συχνά ως αναφορές βαθμονόμησης. Τα τυποποιημένα whiteboards έχουν σταθερή και ακριβώς γνωστή ανακλαστικότητα σε διάφορα μήκη κύματος.Η υπερσπεκτρική κάμερα τραβάει φωτογραφίες από τον τυπικό πίνακα, καταγράφει την ένταση του οπτικού σήματος σε κάθε ζώνη και υπολογίζει τη λειτουργία απόκρισης της κάμερας σύμφωνα με τα γνωστά δεδομένα φασματικής αντανάκλασης του τυποποιημένου πίνακα,ώστε να διορθωθεί η πιθανή φασματική απόκλιση, θόρυβο σκοτεινού ρεύματος και άλλους παράγοντες σφάλματος της κάμερας, και εξασφαλίζουν την ακρίβεια και την αξιοπιστία των μεταγενέστερων δεδομένων μέτρησης.
(2) Συλλογή εικόνων
Όταν μια υπερσπεκτρική κάμερα τραβήξει φωτογραφίες ενός αντικειμένου,λαμβάνει τις πληροφορίες έντασης του φωτός που αντανακλάται από την ζώνη αντικειμένου ζώνη με ζώνη σύμφωνα με την προκαθορισμένη φάση φάσματος και την ανάλυσηΓια παράδειγμα, για κάθε pixel σε μια εικόνα, τα δεδομένα του αντανακλούμενου φωτός σε πολλαπλές φασματικές ζώνες καταγράφονται.τότε κάθε pixel θα έχει 200 αντίστοιχες τιμές φασματικής αντανάκλασηςΜαζί, αυτά τα δεδομένα σχηματίζουν έναν τρισδιάστατο κύβο δεδομένων, όπου το διμερές επίπεδο αντιπροσωπεύει τις πληροφορίες χωρικής θέσης της εικόνας (συντεταγμένες x, y),και η τρίτη διάσταση αντιπροσωπεύει τις πληροφορίες φασματικής ζώνης (λ)Με αυτόν τον τρόπο, η υπερσπεκτρική κάμερα δεν καταγράφει μόνο το χρώμα και την εμφάνιση των πληροφοριών του αντικειμένου, αλλά περιέχει επίσης τις πληροφορίες των φασματικών χαρακτηριστικών του,που παρέχει περισσότερα δεδομένα από τις παραδοσιακές κάμερες.
(3) Επεξεργασία δεδομένων και υπολογισμός χρώματος
Τα τεράστια φασματικά δεδομένα που συλλέγονται πρέπει να περάσουν από περίπλοκη επεξεργασία δεδομένων για να λάβουν τα τελικά αποτελέσματα της μέτρησης χρώματος.διόρθωση φασματικής παραμόρφωσης και άλλες εργασίεςΣτη συνέχεια, το χρώμα υπολογίζεται σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο μοντέλο χρώματος και αλγόριθμο.Παίρνοντας το μοντέλο χρώματος CIELAB ως παράδειγμα, αντιπροσωπεύει το χρώμα ως τρεις τιμές συντεταγμένων με βάση τα χαρακτηριστικά αντίληψης του ανθρώπινου οφθαλμού για το χρώμα: L αντιπροσωπεύει τη φωτεινότητα, a αντιπροσωπεύει το κόκκινο-πράσινο στοιχείο βαθμού,και b * αντιπροσωπεύει το κίτρινο-μπλε στοιχείο βαθμούΜε τον συνδυασμό των δεδομένων φασματικής αντανάκλασης που συλλέγονται από την υπερφασματική κάμερα με τη φασματική κατανομή ισχύος του τυποποιημένου φωτιστικού σώματος (όπως η τυποποιημένη πηγή φωτός D65),και ενσωματώνοντας σύμφωνα με τη συνάρτηση αντιστοίχισης χρώματος, η τιμή συντεταγμένων του αντικειμένου στον χρωματικό χώρο CIELAB μπορεί να υπολογιστεί, έτσι ώστε να περιγραφεί με ακρίβεια το χρωματικό χαρακτηριστικό του αντικειμένου.,η διαφορά χρώματος μπορεί επίσης να υπολογιστεί συγκρίνοντας τις τιμές συντεταγμένων χρώματος διαφορετικών αντικειμένων ή διαφορετικών τμημάτων του ίδιου αντικειμένου,που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της σταθερότητας ή του βαθμού αλλαγής χρώματος.
三、τα πλεονεκτήματα της μέτρησης χρώματος με υπερσπεκτρική κάμερα
(1) Υψηλή ακρίβεια και υψηλή ανάλυση
Οι υπερσπεκτρικές κάμερες παρέχουν εξαιρετικά υψηλή φασματική ανάλυση, η οποία τους επιτρέπει να συλλάβουν εξαιρετικά λεπτές διαφορές χρώματος στις μετρήσεις χρώματος.σε ορισμένες βιομηχανίες που απαιτούν πολύ υψηλή ακρίβεια χρώματος, όπως η υψηλής ποιότητας εκτύπωση, η παραγωγή καλλυντικών, κλπ., μπορεί να διακρίνει με ακρίβεια τις αλλαγές χρώματος που είναι δύσκολο για το ανθρώπινο μάτι να εντοπίσει,διασφάλιση της συνέπειας του χρώματος του προϊόντος και των υψηλών προτύπων ποιότηταςΤα υψηλής ακρίβειας αποτελέσματα της μέτρησης συμβάλλουν στη βελτίωση του επιπέδου ελέγχου ποιότητας των προϊόντων και στη μείωση του ποσοστού ελαττωματικών προϊόντων που προκαλούνται από αποκλίσεις χρώματος.
(2) Πλούσια φασματική πληροφορία
Εκτός από την πληροφορία της αξίας του τριστίμουλου του χρώματος,η καμπύλη φασματικής αντανάκλασης που λαμβάνεται από την υπερφασματική κάμερα περιέχει λεπτομερείς πληροφορίες για το αντικείμενο σε ολόκληρο το μετρούμενο φασματικό εύροςΑυτό έχει μοναδικά πλεονεκτήματα για την ανάλυση χρώματος ορισμένων ειδικών υλικών ή αντικειμένων.με την ανάλυση των φασματικών χαρακτηριστικών των χρωστικών στην επιφάνεια πολιτιστικών υπολειμμάτων, μπορούμε να κατανοήσουμε τη σύνθεσή τους και την ηλικία τους, η οποία παρέχει μια σημαντική βάση για τις εργασίες αποκατάστασης.η περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά και οι επιβλαβείς οργανισμοί ασθενειών και εντόμων των φυτών μπορούν να παρακολουθούνται σύμφωνα με τις αλλαγές στη φασματική αντανάκλαση των φύλλων των φυτών, διότι τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και αντανάκλασης διαφορετικών μήκων κύματος του φωτός θα αλλάζουν σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης και σε διαφορετικές καταστάσεις υγείας των φυτών.
(3) Μέτρηση χωρίς επαφή
Για ορισμένα εύθραυστα, πολύτιμα ή δύσκολα προσβάσιμα αντικείμενα, όπως η τέχνη, η μέτρηση της ακτινοβολίας είναι απαραίτητη για την αποθήκευση της ακτινοβολίας.πολιτιστικά λείψανα, βιολογικά δείγματα κλπ., η μέτρηση χωρίς επαφή μπορεί να αποτρέψει τη ζημιά ή τη ρύπανση του αντικειμένου.βελτίωση της αποτελεσματικότητας της μέτρησηςΓια παράδειγμα, στην ανίχνευση χρώματος των μεγάλων κλίμακας τοιχογραφιών, οι πληροφορίες χρώματος ολόκληρης της τοιχογραφίας μπορούν να ληφθούν γρήγορα,παροχή ολοκληρωμένης υποστήριξης δεδομένων για την προστασία και την αποκατάσταση.
四Πειραματική δοκιμή υπερσπεκτρικής κάμερας στη μέτρηση χρώματος
1. Πειραματικός σκοπόςΔοκιμάστε την εργαστηριακή τιμή του δείγματος παρακάτω
2. Κατάλογος πειραματικών οργάνων δοκιμής
Ονομασία συσκευής
Αριθμός μοντέλου
Λεπτομέρειες διαμόρφωσης
Σημείωση
Υπερσπεκτρική κάμερα CHNSpec
FS-13
Φασματικό εύρος: 400-1000 nm·Φασματική ανάλυση: 2,5nmΦασματική ζώνη: 1200
3. Πειραματικό περιεχόμενο
Η καμπύλη αντανάκλασης αποκτήθηκε με εξωτερική ανίχνευση σάρωσης ώθησης της υπερ- φάσματος κάμερας 400-1000nmΗ διαδικασία πειραματικής μέτρησης παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα:
4Συμπεράσματα
Η υπερ- φασματική κάμερα FS-13 χρησιμοποιήθηκε για να τραβήξει τα δείγματα του πελάτη, και η εργαστηριακή τιμή κάθε δείγματος αποκτήθηκε από την ανάλυση της υπερ- φασματικής εικόνας,που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση του μετρητή διαφοράς χρωμάτων, και η σταθερότητα της δοκιμής ήταν καλή, η θέση δειγματοληψίας του δείγματος δοκιμής ήταν ευέλικτη, και η μέτρηση σε πολλά σημεία μπορούσε να πραγματοποιηθεί για την αυτόματη ανίχνευση.
