[发明专利]一种新型棉花色泽仪及棉花色泽测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种棉花色泽仪及棉花色泽测量方法。

背景技术

我国的棉花种植大约有2000年的历史。目前对于棉花质量检验一般是根据 棉花的成熟程度、色泽特征、轧工质量等条件把棉花分为不同等级。其中棉花的 色泽检验是棉花分级的一个重要依据。早期的棉花色泽检验主要是通过分级员的 眼睛来确定的，但是人眼目视的主观测量包含着人为因素，只能初略地评价棉花 的色差，而不能对色泽进行绝对测量。从色度学角度来看，对于任何物体的颜色 评价都与其照明光源有关，因此作为棉花色泽测量的色度测量仪器必须综合人眼 的光谱光视效率特性和其照明光源的光谱特性，同时在采用统一标准的照明和几 何测量条件下，才能客观地评价棉花色泽的特性。目前市场上成熟的专用棉花色 泽测量仪器是美国Spinlab公司930棉花色泽仪和HVI Spectrum，通过测量棉花 的反射比Rd和黄度b，实现对棉花分级的测量。

我国对于棉花色泽测量的研究已有几十年的历史，测量方法和国际上测量 棉花色泽的方法一致，都是基于Nickerson-Hunter色度空间，仪器采用5块标准 色板对测量仪器进行色度标定，测量棉花的反射比Rd和黄度b来评价棉花的色 泽分级。目前，棉花色泽测量仪器一般采用光电积分法，即930棉花色泽仪所采 用的方法，其原理是采用光谱响应符合国际照明委员会CIE色刺激值XYZ曲线 的色度传感器，测量棉花的颜色信息，并基于Nickerson-Hunter色度计算公式计 算棉花的Rd和b值。但是由于积分式色度传感器的匹配是此类色度测量方法的 难点，对于CIE标准XYZ曲线的匹配精度将是棉花色泽测量中的一个重要误差 因素。因此，虽然对标准色板具有较好的测量精度和重复性，但是对于实际棉花 色泽的测量还有偏差，精度不高。

目前流行的另一种棉花色泽测量方法是分光光度法，代表仪器是 HVI-Spectrum。该方法采用光谱分析仪作为传感器，测量进入人眼的色刺激函数 得到被测物体在各个波长下的光谱能量值，采用积分运算获得光谱三刺激 值，并基于Nickerson-Hunter色度计算公式计算棉花的Rd和b值。该方法把所 有光谱信号全部测量下来，因此理论上说没有误差。但在实际测量中，一般是间 隔1nm/5nm/10nm等对可见光波段进行采样，如果采用5nm间隔采样，可见光 波段从380nm-780nm共400nm，这样，如果全部采用波段传感器就需要81个探 测器，即使采用20nm间隔采样也需要21个波段传感器，因此不仅成本巨大， 几十个探测器的安装也很成问题。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种测量准确但成本相对较低的新 型棉花色泽仪。为此，本发明采用以下技术方案：它的传感器由Y(λ)传感器和5 个-10个波段传感器组合而成的Z(λ)传感器组成，所述5个-10个波段传感器分 别为蓝色光波长范围内的不同波长的传感器，所述蓝色光波长范围内的不同波长 的取值分布分为第一波长区间、第二波长区间、第三波长区间，所述第一波长区 间为CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值中的Z刺激值峰值区域所对应 的波长区间，第一波长区间为435nm-455nm，所述第二波长区间为小于第一波长 区间的波长大于等于380nm，所述第三波长区间为大于第一波长区间的波长小于 等于560nm；对应上述3个波长区间，都分别设置不少于1个的用于组合成Z(λ) 传感器的波段传感器。第一波长区间优选为440nm-450nm，最优为445nm。

根据色度学原理，为了计算光源(光谱功率分布为Pe(λ))或物体的颜色(光谱 反射比为ρ(λ))，首先需要测量进入人眼的光谱组成，进入人眼的光谱能量为 称为色刺激函数，由测试仪器测量获得。根据测量所获得的色刺激函数， 可计算出CIE标准色度观察者光谱三刺激值X、Y、Z，X、Y、Z分别代表了颜 色(光源色或物体色)的红、绿、蓝组成成分。