[发明专利]多光谱成像颜色测量系统及其成像信号处理方法

权利要求书

1.一种多光谱成像颜色测量系统，包括用于为多光谱成像形成包围密闭空间的黑室、位于黑室内用来安放和固定被测样品的载样台以及位于黑室内用来拍摄被测样品图像的成像系统，其特征在于，还包括：

可控照明系统，位于所述黑室内，包括至少一个在被测样品上侧对称排布并指向所述被测样品的灯管，为所述成像系统提供具有高度空间均匀性的照明环境，并由电子控制系统控制运行；

滤光片轮系统，位于所述成像系统与所述被测样品之间，用于过滤经所述被测样品反射的所述可控照明系统发出的光，为所述成像系统提供合适波长的光谱以便成像，并由所述电子控制系统控制运行；

成像信号处理系统，位于所述成像系统内，用于对所述成像系统拍摄的图像进行校准和反射重构；以及电子控制系统，与所述可控照明系统、所述滤光片轮系统以及所述成像系统通信相连，用于控制上述各个系统的运行状态。

2.根据权利要求1所述的多光谱成像颜色测量系统，其特征在于，所述灯管包括依次连接的光源、用于收集更多均匀光的光学积分柱、用于进一步改善照明均匀性和放大倍数的透镜组以及用于减少漫射光的光阻板，所述灯管的内部还涂覆有用于减少内部漫射光的吸光材料；

所述光源是具有平滑曲线光谱能量分布的卤钨灯，由两个高精度直流稳压电源供电；

所述光学积分柱是由玻璃墙包围的中空喇叭结构；

所述透镜组包括限制光束边缘的光栅和若干个不同折射率的凸透镜和凹透镜；

所述光学玻璃片置于所述透镜组的前边缘。

3.根据权利要求1所述的多光谱成像颜色测量系统，其特征在于，所述滤光片轮系统包括电机、滤光片轮以及连接所述电机和所述滤光片轮的皮带装置；

所述电机是一个给所述滤光片轮提供用于滤光片位置选择的电源和通讯的外部元件，由电子控制系统控制；

所述滤光片轮进一步包括一个底盘，所述底盘上有若干个插槽和若干个用于减小旋转负重的洞，滤光片通过顶扣环固定在所述插槽中，所述滤光片轮还包括一个内置的用于位置探测的红外光学开关；

所述皮带装置进一步包括装在所述电机旋转轴上的第一同步轮、装在所述底盘轴上的第二同步轮以及与所述第一同步轮和第二同步轮外边缘齿合的皮带。

4.根据权利要求1所述的多光谱成像颜色测量系统，其特征在于，所述成像系统进一步包括CCD传感器或CMOS传感器，所述传感器内置有A/D转化器，用于将投射到所述传感器焦平面上的经过所述滤光片轮系统选定波长的光信号转换为数字电信号，产生多通道光谱图像。

5.根据权利要求1所述的多光谱成像颜色测量系统，其特征在于，所述电子控制系统包括：

用于调整所述照明系统电源的电压和电流设置值以符合光源稳定工作状态的照明系统控制单元；

用于控制所述电机的加速、稳态驱动和减速这三种工作状态的微处理器单元；

用于所述成像系统、照明系统控制单元和滤光片轮系统间通讯的接口电路板。

6.一种成像信号处理方法，包括对光学透镜或滤光片引起的误差进行几何校正，及对每个光通道图像进行亮度校正，其特征在于，还包括：

S1，估算传感器线性工作范围的曝光时间，使所述传感器工作在所述曝光时间内以便将入射光信号转化为数字成像信号；

S2，对所述传感器中固有噪声源引起的图像噪声进行校正；

S3，对于不同滤光片下获取的不同光通道的图像进行多通道图像配准，以消除由于滤光片轮中滤光片的相对位置差异、滤光片的不同折射率影响、镜头色散或成像系统与被测物体间的微小差距造成的不同通道图像间的内容偏移；

S4，对每个通道上的叠影效应引起的叠影图像分别进行校正；

S5，利用经过上述处理后的成像信号重构反射率，生成所述被测样品的光谱反射率图像。

7.根据权利要求6所述的成像信号处理方法，其特征在于，在步骤S2中，所述固有噪声源主要是暗电流，用I_Corr代表校正后的图像，I_rep代表最初或原始的没有校正过的图像，I_Dark代表“暗电流”图像，I_white代表均匀白色目标图像，系数k是一个保证CCD传感器工作在线性范围状态的校准常数，则校准过程用下式表示：