一種基于數(shù)碼影像技術(shù)非接觸式顏色檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測方法，尤其是涉及一種基于數(shù)碼影像技術(shù)非接觸式顏色檢測 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，常常需要對被測物品外觀顏色復(fù)制再現(xiàn)的質(zhì)量進行評 價和控制，目前常用的技術(shù)手段是肉眼目視觀察或測色儀器測量。肉眼目視觀察即將標(biāo)準(zhǔn) 樣和批次樣放置于標(biāo)準(zhǔn)光源對色觀察箱內(nèi)由經(jīng)過培訓(xùn)的熟練技術(shù)人員肉眼比對兩者之間 的差異，并做出是否符合要求的判斷。測色儀器測量即將標(biāo)準(zhǔn)樣和批次樣分別使用儀器獲 取各自的色度學(xué)參數(shù)，計算兩者之間的色差，并做出是否符合要求的判斷。
[0003]肉眼目視觀察是在符合國際CIE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源對色觀察箱內(nèi)由經(jīng)過培訓(xùn)的 熟練技術(shù)人員完成，但是目視觀察法易受使用的標(biāo)準(zhǔn)光源其光譜相對功率分布的精確程度 對物體表面呈現(xiàn)的顏色有直接影響，加上觀察者的情緒，生理和心理因素等影響，因而主觀 性很強，重復(fù)性很差。不同的觀察者在不同的標(biāo)準(zhǔn)光源對色觀察箱內(nèi)給出的評判結(jié)果差異 很大，即使是同一觀察者，不同時期的觀察結(jié)果也有很大的差別，故此在被測物品生產(chǎn)、銷 售、消費供應(yīng)鏈上，因為目視評判的差異性會產(chǎn)生諸多的糾紛。
[0004] 測色儀器測量的方式雖然可以盡量減少人為因素的影響，給出可靠的客觀的和可 重復(fù)的測量鑒定結(jié)果，但傳統(tǒng)的測色儀器因儀器本身原理和結(jié)構(gòu)的限制，無法測量彩色圖 像，曲面或凹凸不平、顏色混合、著色不均勻或不規(guī)則的物體表面顏色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以減少人為因數(shù)的影響，又能 檢測彩色圖像、曲面、凹凸不平、顏色混合、著色不均勻或不規(guī)則的物體表面顏色的基于數(shù) 碼影像技術(shù)非接觸式顏色檢測方法。
[0006] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于數(shù)碼影像技術(shù)非接觸式顏色檢測方法，通過 數(shù)碼相機采集標(biāo)準(zhǔn)色卡在對色觀察箱中標(biāo)準(zhǔn)光源下的圖像顏色數(shù)據(jù)，圖像顏色數(shù)據(jù)結(jié)合標(biāo) 準(zhǔn)色卡的XYZ光譜三刺激值得到兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系;使用數(shù)碼相機測量標(biāo)準(zhǔn)樣和批次樣在對 色觀察箱中標(biāo)準(zhǔn)光源下的圖像顏色數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)色卡獲得的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算出標(biāo)準(zhǔn)樣和 批次樣的XYZ光譜三刺激值，基于兩者XYZ光譜三刺激值計算相關(guān)色差，根據(jù)被測物品質(zhì)量 的要求進行顏色是否符合要求的判斷。
[0007] 作為一種改進，其中標(biāo)準(zhǔn)色卡的XYZ光譜三刺激值為通過測色儀器獲得或者使用 標(biāo)準(zhǔn)色卡本身的標(biāo)注值。
[0008] 作為一種改進，其中標(biāo)準(zhǔn)光源包括日光燈，日光燈為鹵鎢燈配合濾光器并結(jié)合窄 波LED光源補償實現(xiàn)的模擬日光光源，鹵鎢燈配合濾光器并結(jié)合窄波LED光源進行顏色測 試。
[0009] 作為一種改進，標(biāo)準(zhǔn)光源還包括紫外燈，紫外燈可單獨工作或在與鹵鎢燈、窄波 LED光源同時工作時補償紫外能量。
[0010] 作為一種改進，標(biāo)準(zhǔn)光源還包括白熾燈、日落燈或熒光燈中的一種或者多種，白熾 燈、日落燈、熒光燈分別單獨工作進行顏色測試。
[0011] 作為一種改進，圖像顏色數(shù)據(jù)到XYZ三刺激值的轉(zhuǎn)換關(guān)系的計算方法如下：
[0012] 獲取標(biāo)準(zhǔn)色卡上的N個色塊的圖像顏色數(shù)據(jù)，獲取標(biāo)準(zhǔn)色卡上N個色卡的XYZ光譜 三刺激值，建立兩者之間的多項式回歸模型，計算出兩者之間的轉(zhuǎn)換矩陣;多項式回歸模型 如下：
[0014]式中R為紅光信號，G為綠光信號，B為藍光信號，X、Y、Z為三刺激值，令矩陣
，即公式（1)可表示為Η=ΙΜ，Μ為需要求解的矩陣系數(shù)，基于最小二乘法， 變換矩陣Μ可由下式求解：
[0015] M=(ITI)_1ITH (2)
[0016] 式中Ιτ表示I的轉(zhuǎn)置。
[0017] 作為一種改進，通過在對色觀察箱上方設(shè)置光源，配合上方的數(shù)碼相機進行顏色 采集;所述數(shù)碼相機可設(shè)置在對色觀察箱上方中部或?qū)ι^察箱上方側(cè)面開口處；當(dāng)數(shù)碼 相機設(shè)置在對色觀察箱上方中部時，被測物品直接放置于對色觀察箱底板上或放置于與觀 察箱底板平行的基板上；當(dāng)數(shù)碼相機設(shè)置在對色觀察箱上方側(cè)面開口處時，數(shù)碼相機與底 板成45度夾角，并在底板上設(shè)置與數(shù)碼相機正對的基板，基板與底板成45度夾角，在基板上 放置被測物品。
[0018] 作為一種改進，在對色觀察箱的側(cè)面開口處設(shè)置窗簾，放下窗簾時對色觀察箱形 成密閉不透光空間，數(shù)碼相機在密閉不透光空間中工作進行顏色采集;打開窗簾時可由數(shù) 碼相機工作進行顏色采集或者由測試人員人工測試。
[0019] 本發(fā)明的有益效果:通過數(shù)碼相機獲取圖像顏色數(shù)據(jù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系得到ΧΥΖ光譜 三刺激值進而可以計算相關(guān)的色度學(xué)參數(shù)。排除了肉眼觀察的人為影響因數(shù)，比肉眼觀察 的方式測試結(jié)果準(zhǔn)確度更高更可靠。通過數(shù)碼相機獲取圖像顏色數(shù)據(jù)的方式能夠?qū)鹘y(tǒng)測 色儀器所不能檢測的彩色圖像、曲面或凹凸不平、顏色混合、著色不均勻或不規(guī)則的物體表 面顏色進行測量，使用范圍更加廣泛。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的流程不意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的對色觀察箱的側(cè)面剖視圖一。
[0022] 圖3是本發(fā)明的對色觀察箱的側(cè)面剖視圖二。
[0023] 圖4是本發(fā)明的對色觀察箱的內(nèi)部仰視圖。
[0024] 圖中：1、數(shù)碼相機;2、基板;3、底板;4、鹵鎢燈;5、濾光器;6、窄波LED光源;7、白熾 燈;8、日落燈;9、熒光燈;10、紫外燈;11、窗簾。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)說明。
[0026] 如圖1、2、3、4所示，為本發(fā)明基于數(shù)碼影像技術(shù)非接觸式顏色檢測方法的具體實 施方式。如圖1所示，為本發(fā)明的流程示意圖，首先獲取標(biāo)準(zhǔn)色卡的圖像顏色數(shù)據(jù)和ΧΥΖ光譜 三刺激值數(shù)據(jù)，基于數(shù)碼相機1與當(dāng)前光源得到圖像顏色數(shù)據(jù)，而ΧΥΖ光譜三刺激值通過測 色儀器獲得或者使用標(biāo)準(zhǔn)色卡本身的標(biāo)注值得到，結(jié)合兩者計算出轉(zhuǎn)換關(guān)系;然后到了被 測物品的測試階段，基于數(shù)碼相機1與當(dāng)前光源獲取標(biāo)準(zhǔn)樣和批次樣的圖像顏色數(shù)據(jù)，根據(jù) 轉(zhuǎn)換關(guān)系計算出標(biāo)準(zhǔn)樣和批次樣的ΧΥΖ光譜三刺激值，根據(jù)ΧΥΖ光譜三刺激值進行色度學(xué)運 算，如果批次樣與標(biāo)準(zhǔn)樣相比符合要求，則測試結(jié)束，批次樣可投入生產(chǎn);若不符合要求，需 重新制造批次樣，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和計算后再與標(biāo)準(zhǔn)樣對比。相對自動化的測試相比人工肉 眼測試更加準(zhǔn)確，效率更高，所受外界的干擾較少;而數(shù)碼相機1的應(yīng)用又滿足了不同物品 的測試需求，相比傳統(tǒng)儀器測試范圍更廣。
[0027] 作為一種改進的【具體實施方式】，其中標(biāo)準(zhǔn)光源包括日光燈，日光燈為鹵鎢燈4配合 濾光器5并結(jié)合窄波段范圍為350nm-850nm的窄波LED光源6補償實現(xiàn)的模擬日光光源，鹵鎢 燈配合濾光器并結(jié)合窄波LED光源進行顏色測試。由鹵鎢燈4通過濾光器5,并經(jīng)過窄波LED 光源6補償后，光源的質(zhì)量按CIE標(biāo)準(zhǔn)D照明體規(guī)定的同色異譜指數(shù)〈0.2A級水平，可以穩(wěn)定 的模擬日光光源，保證光源的穩(wěn)定性，使數(shù)碼相機1測得的圖像顏色數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)，顏色檢 測結(jié)果準(zhǔn)確，保證產(chǎn)品質(zhì)量。另一方面提高了鹵鎢燈4的穩(wěn)定性，長時間使用的鹵鎢燈4經(jīng)過 LED燈6補償后射出的補償光線也能符合CIE標(biāo)準(zhǔn)，因此在光源使用過程中不會產(chǎn)生色溫的 變化，通過自動監(jiān)控來調(diào)整補償光線，使得輻照光源的色溫符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0028] 作為一種改進的【具體實施方式】，標(biāo)準(zhǔn)光源還包括紫外燈10,紫外燈10與鹵鎢燈4、 窄波LED光源6同時工作時補償紫外能量。鹵鎢燈4透過濾光器5后的光線其360-390nm近紫 外光譜能量只能達到CIE標(biāo)準(zhǔn)D照明體規(guī)定的能量的20 %左右，在標(biāo)準(zhǔn)光源中配置36