Hiperspektral kameralar renk ölçümlerini nasıl yapar?

Bilimin ve teknolojinin hızlı gelişimi çağında, renk ölçümü ürün kalitesi kontrolünden, sanatsal yaratıcılıktan bilimsel araştırmaya kadar birçok alanda hayati bir konuma sahiptir.Gelişmiş bir optik cihaz olarak, hiperspektral kamera renk ölçümü için yeni, daha doğru ve kapsamlı bir çözüm getiriyor.

一Hiperspektral kameranın temel prensibi

Hiperspektral kameraların çalışma prensibi, spektral bilgilerin ince bir şekilde yakalanmasına dayanır.Sadece kırmızı üç kanalın renk bilgisini kaydedebilir, yeşil ve mavi, hiperspektral kameralar spektrumu geniş bir spektrum aralığında görülebilir ışıktan yakın kızılötesiye kadar, genellikle yüzlerce veya daha fazla dar bantlara ayırabilir.Mesela, 400-1000nm spektral aralığı, 1nm veya daha küçük aralıklar gibi çok küçük aralıklarla bantlara ayırabilir.nesnenin farklı ışık dalga boylarına absorpsiyon ve iletim özellikleri farklıdırÖzel optik sistemi ve dedektörü ile hiperspektral kamera, her bir bantın ışık sinyalinin yoğunluğunu sırayla toplar.Böylece nesnenin spektral yansıma eğrisini inşa edebiliriz.Bu eğri, çeşitli dalga boylarında nesnelerin yansıtma gücünü ayrıntılı olarak kaydeder ve renk ölçümü için temel veri kaynağıdır.

二、 renk ölçümünün özel süreci

(1) Kalibrasyon

Kalibrasyon, renk ölçümü için hiperspektral bir kamera kullanmadan önce kritik bir adımdır.Kalibrasyonun amacı, kamera tarafından yakalanan spektral verilerle gerçek renk değerleri arasında doğru bir uyum oluşturmaktır.Bilinen spektral özelliklere sahip standart beyaz tahtalar genellikle kalibrasyon referansları olarak kullanılır.Hiperspektral kamera standart tahtanın fotoğraflarını çekiyor., her bantta optik sinyal yoğunluğunu kaydeder ve standart beyaz tahtanın bilinen spektral yansıma verilerine göre kameranın yanıt fonksiyonunu hesaplar.olası spektral sapmayı düzeltmek için, karanlık akım gürültüsü ve kameranın diğer hata faktörleri ve daha sonraki ölçüm verilerinin doğruluğunu ve güvenilirliğini sağlar.

(2) Resim koleksiyonu

Kalibrasyon tamamlandıktan sonra hedef nesnenin görüntüsü elde edilebilir.Önceden ayarlanmış spektral bant aralığı ve çözünürlüğüne göre nesne bandı tarafından yansıtılan ışığın yoğunluk bilgisini bantlar halinde elde eder.Örneğin, bir görüntüdeki her piksel için, birden fazla spektrum bandında yansıtılan ışık verileri kaydedilir.o zaman her pikselin 200 eşleşen spektral yansıma değeri olacaktır.Birlikte, bu veriler üç boyutlu bir veri küpü oluşturur, burada iki boyutlu düzlem görüntünün mekansal konum bilgisini (x, y koordinatları) temsil eder.ve üçüncü boyut spektral bant bilgisini temsil eder (λ)Bu şekilde, hiperspektral kamera sadece nesnenin rengini ve görünümünü kaydetmekle kalmaz, aynı zamanda spektral özelliklerini de içerir.geleneksel kameralardan daha bol veri sağlayan.

(3) Veri işleme ve renk hesaplama

Toplanan büyük spektral verilerin, nihai renk ölçüm sonuçlarını elde etmek için karmaşık veri işleme geçmesi gerekir.Spektral bozulmayı düzeltme ve diğer işlemler. Daha sonra, renk belirli bir renk modeli ve algoritma göre hesaplanır. Renk bilimi alanında, yaygın olarak kullanılan renk modelleri CIE XYZ, CIELAB vb.CIELAB renk modelini örnek alarak, insan gözünün renk algısı özelliklerine dayanan üç koordinat değeri olarak rengi temsil eder: L parlaklığı, a kırmızı-yeşil derece bileşenini temsil eder,ve b * sarı-mavi derece bileşenini temsil ederHiperspektral kamera tarafından toplanan spektral yansıma verilerini standart aydınlatma bedeninin (örneğin D65 standart ışık kaynağı) spektral güç dağılımıyla birleştirerek,ve renk eşleştirme fonksiyonuna göre entegrasyon, CIELAB renk alanındaki nesnenin koordinat değeri, nesnenin renk özelliğini doğru bir şekilde tanımlamak için hesaplanabilir.,Renk farkı aynı nesnenin farklı nesnelerinin veya farklı parçalarının renk koordinat değerlerini karşılaştırarak da hesaplanabilir.Renk değişikliğinin tutarlılığını veya derecesini değerlendirmek için kullanılan.

三、hiperspektral kamera renk ölçümünün avantajları

(1) Yüksek hassasiyet ve yüksek çözünürlük

Hiperspektral kameralar son derece yüksek spektral çözünürlük sağlar, bu da renk ölçümlerinde son derece ince renk farklılıklarını yakalamalarını sağlar.Bazı endüstrilerde çok yüksek renk doğruluğu gerektiren, yüksek kaliteli baskı, kozmetik üretimi gibi, insan gözünün tespit etmesi zor olan renk değişikliklerini doğru bir şekilde ayırt edebilir,ürün renginin tutarlılığını ve yüksek kalite standartlarını sağlamakYüksek hassasiyetli ölçüm sonuçları, ürünlerin kalite kontrol düzeyini iyileştirmeye ve renk sapması nedeniyle oluşan kusurlu ürün oranını azaltmaya yardımcı olur.

(2) Zengin spektral bilgi

Renklerin tristimulus değeri bilgilerine ek olarak,Hiperspektral kamera tarafından elde edilen spektral yansıma eğrisi, ölçülen spektral aralığın tamamında nesne hakkında ayrıntılı bilgileri içerir.Bu, bazı özel malzemelerin veya nesnelerin renk analizi için benzersiz avantajlara sahiptir.kültürel kalıntıların yüzeyinde pigmentlerin spektral özelliklerini analiz ederekBu, restorasyon çalışmaları için önemli bir temel oluşturur.Besin içeriği ve bitkilerin hastalık ve böcek zararlıları bitkilerin yapraklarının spektral yansıtma gücündeki değişikliklere göre izlenebilir., çünkü farklı ışık dalga boylarının emilim ve yansıma özellikleri, bitkilerin farklı büyüme aşamalarında ve sağlık durumlarında değişecektir.

(3) Temassız ölçüm

Hiperspektral kameraların ölçülen nesneyle doğrudan temas etmeleri gerekmez, bu da birçok durumda önemlidir.kültürel kalıntılar, biyolojik örnekler vb., temassız ölçüm nesneye zarar veya kirliliği önleyebilir. Aynı zamanda hızlı, büyük alan renk ölçümü de sağlayabilir,ölçüm verimliliğini artırmakÖrneğin, büyük ölçekli duvar resimlerinin renk tespitinde, tüm duvar resiminin renk bilgisi hızlı bir şekilde elde edilebilir.Koruma ve restorasyon çalışmaları için kapsamlı veri desteği sağlamak.

四Renk ölçümünde hiperspektral kamera deneysel test

1Deneyin amacı
Aşağıdaki numunenin laboratuvar değerini test edin.

2Deneysel test aletlerinin listesi

3. Deneysel içerik

Yansıtıcılık eğrisi, 400-1000nm hiperspektral kameranın harici itme taraması algısı ile elde edildi.
Deneysel ölçüm süreci aşağıdaki resimde gösterilmiştir:

4Sonuç.

Müşterinin numunelerini çekmek için hiperspektral kamera FS-13 kullanıldı ve her numunenin laboratuvar değeri hiperspektral görüntü analiziyle elde edildi.Renk farkı ölçümünün yerine kullanılabilir., ve test istikrarı iyiydi, test örneğinin örnekleme pozisyonu esnekti ve otomatik algılama gerçekleştirmek için çok nokta ölçümü yapılabilirdi.