Wie messen Hyperspektralkameras Farben?

In der heutigen Zeit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie spielt die Farbmessung in vielen Bereichen eine wichtige Rolle, von der Produktqualitätskontrolle über die künstlerische Kreation bis hin zur wissenschaftlichen Forschung.Als fortschrittliche optische VorrichtungDie Hyperspektralkamera bietet eine neue, genauere und umfassendere Lösung für die Farbmessung.

一、 das Grundprinzip der hyperspektralen Kamera

Das Funktionsprinzip von hyperspektralen Kameras basiert auf der feinen Erfassung von Spektralinformationen.die nur die Farbinformationen der drei Kanäle von Rot aufzeichnen kann, grüne und blaue, hyperspektralen Kameras können das Spektrum in viele enge Bänder in einem breiten Spektralbereich wie sichtbares Licht bis nahe Infrarot, in der Regel bis zu Hunderte oder sogar mehr teilen.Zum Beispiel:, kann es den Spektralbereich von 400-1000 nm in Bands mit sehr kleinen Intervallen wie 1 nm oder kleineren Intervallen aufteilen.Absorptions- und Übertragungseigenschaften des Objekts auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichts sind unterschiedlichDurch ein spezielles optisches System und einen Detektor erfasst die Hyperspektralkamera die Intensität des Lichtsignals jedes Bandes abwechselnd.um die Spektralreflexionskurve des Objekts zu konstruierenDiese Kurve zeichnet die Reflexionsfähigkeit von Objekten in verschiedenen Wellenlängen detailliert auf und ist die Grunddatenquelle für die Farbmessung.

二、das spezifische Verfahren der Farbmessung

(1) Kalibrierung

Die Kalibrierung ist ein entscheidender Schritt, bevor eine hyperspektrale Kamera zur Farbmessung eingesetzt wird.Der Zweck der Kalibrierung besteht darin, eine genaue Übereinstimmung zwischen den von der Kamera erfassten Spektraldaten und den wahren Farbwerten herzustellenStandard-Whiteboards mit bekannten Spektralleigenschaften werden häufig als Kalibrierreferenzen verwendet.Die Hyperspektralkamera nimmt Bilder des Standardtafeln, erfasst die optische Signalstärke in jedem Band und berechnet die Reaktionsfunktion der Kamera anhand der bekannten Spektralreflexionsdaten des Standardtafeln,so dass die mögliche Spektralentwicklung korrigiert wird, Dunkelstromgeräusche und andere Fehlerfaktoren der Kamera und gewährleisten die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der nachfolgenden Messdaten.

(2) Bildkollektion

Nach der Kalibrierung kann das Bild des Zielobjekts erfasst werden.Erhält die Informationen zur Intensität des vom Objektband reflektierten Lichts Band für Band gemäß dem vorgegebenen Spektralbandbereich und der AuflösungWenn die Kamera den Spektralbereich in 200 Bänder aufteilt, werden die Daten des reflektierten Lichts in einem Bild aufgenommen, wobei die Spektralspektralspektralspektralspektralspektralspektralspektralspektralspektral ist.dann hat jedes Pixel 200 entsprechende SpektralreflexionswerteZusammen bilden diese Daten einen dreidimensionalen Datenwürfel, wobei die zweidimensionale Ebene die räumlichen Positionsinformationen des Bildes darstellt (x, y Koordinaten),und die dritte Dimension stellt die Spektralbandinformation (λ) darAuf diese Weise zeichnet die hyperspektralen Kamera nicht nur die Farbe und Aussehen Informationen des Objekts, sondern enthält auch seine spektralen Eigenschaften Informationen,die reichhaltigere Daten liefert als traditionelle Kameras.

(3) Datenverarbeitung und Farbberechnung

Die gesammelten massiven Spektraldaten müssen eine komplexe Datenverarbeitung durchlaufen, um die endgültigen Farbmessresultate zu erhalten.Korrektur der Spektraldistorsion und sonstige VorgängeIm Bereich der Farbwissenschaft sind die häufig verwendeten Farbmodelle CIE XYZ, CIELAB usw.Das CIELAB-Farbmodell als Beispiel, stellt Farbe als drei Koordinatenwerte dar, die auf den Wahrnehmungsmerkmalen der Farbe des menschlichen Auges basieren: L steht für die Helligkeit, a für die rot-grüne Gradkomponente,und b * stellt die gelb-blaue Gradkomponente darDurch die Kombination der von der hyperspektralen Kamera gesammelten Spektralreflexionsdaten mit der Spektralleistungverteilung des Standardbeleuchtungsgeräts (z. B. der D65-Standardlichtquelle)und die Integration nach der Farbmatchungsfunktion, kann der Koordinatenwert des Objekts im CIELAB-Farbraum berechnet werden, um das Farbattribut des Objekts genau zu beschreiben.,Farbdifferenz kann auch berechnet werden, indem die Farbkoordinatenwerte verschiedener Objekte oder verschiedener Teile desselben Objekts verglichen werden,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.

三、die Vorteile der Farbmessung durch eine hyperspektralen Kamera

(1) Hohe Präzision und hohe Auflösung

Hyperspektralkameras bieten eine extrem hohe Spektrallauflösung, die es ihnen ermöglicht, extrem feine Farbunterschiede in Farbmessungen zu erfassen.in einigen Industriezweigen, die eine sehr hohe Farbgenauigkeit erfordern, wie High-End-Druck, Kosmetikproduktion usw., kann es Farbveränderungen, die für das menschliche Auge schwer zu erkennen sind, genau unterscheiden,Gewährleistung der Konsistenz der Produktfarbe und hoher QualitätsstandardsDie hochdruckvollen Messergebnisse tragen dazu bei, die Qualitätskontrolle der Produkte zu verbessern und die durch Farbweichungen verursachten defekten Produkte zu reduzieren.

(2) Reich an Spektralinformationen

Zusätzlich zu den Tristimulus-Wertinformationen der Farbedie durch die hyperspektralkamera ermittelte Spektralreflexionskurve enthält detaillierte Informationen über das Objekt über den gesamten gemessenen SpektralbereichDies hat für die Farbanalyse einiger besonderer Materialien oder Gegenstände einzigartige Vorteile.Durch die Analyse der Spektralmerkmale von Pigmenten auf der Oberfläche von KulturreliquienIn der Landwirtschaft wird der Wachstumsstatus, der Anteil der Landwirte an der landwirtschaftlichen Produktion und der Anteil der Landwirte an der landwirtschaftlichen Produktion untersucht.Nährstoffgehalt und Krankheits- und Insektenschädlinge von Pflanzen können entsprechend den Veränderungen der Spektralreflexibilität von Pflanzenblättern überwacht werden, weil sich die Absorptions- und Reflexionsmerkmale verschiedener Lichtwellenlängen in verschiedenen Wachstumsstadien und Gesundheitszuständen der Pflanzen ändern.

(3) Berührungslose Messung

Für einige zerbrechliche, kostbare oder schwer erreichbare Objekte, wie Kunst, ist es wichtig, dass die Hyperspektralkameras nicht direkt mit dem zu messenden Objekt in Berührung kommen, was in vielen Fällen wichtig ist.Kulturreliquien, biologische Proben usw., kann die berührungslose Messung Schäden oder Verschmutzungen des Objekts vermeiden.Verbesserung der MessleistungBei der Farberkennung von großformatigen Wandmalereien kann beispielsweise schnell die Farbinformation des gesamten Wandmalereies ermittelt werden.Bereitstellung einer umfassenden Datenunterstützung für Schutz- und Wiederherstellungsarbeiten.

四、Experimentelle Prüfung einer hyperspektralen Kamera bei der Farbmessung

1. Versuchszweck
Testen Sie den Laborwert der nachstehenden Probe

2. Liste der Versuchsprüfgeräte

3. Versuchsinhalte

Die Reflexionskurve wurde durch externe Push-Scan-Erkennung einer 400-1000nm-Hyperspektralkamera ermittelt.
Das Verfahren der experimentellen Messung ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt:

4Schlussfolgerung.

Die hyperspektralen Kamera FS-13 wurde verwendet, um die Proben des Kunden zu fotografieren, und der Laborwert jeder Probe wurde aus der hyperspektralen Bildanalyse gewonnen,der zum Ersetzen des Farbdifferenzmessers verwendet werden könnte, und die Teststabilität war gut, die Probenahmesituation der Probenahme war flexibel, und eine Mehrpunktmessung konnte durchgeführt werden, um die automatische Detektion zu realisieren.