[发明专利]物体表面颜色测量装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及颜色测量领域，具体地说是涉及一种分析和测量物体表面颜色的装置与方法。

背景技术

在许多情况下，人们往往需要对物体表面的颜色进行快速而客观的测量。在进行汽车喷漆或者产品制造质量管控时，人们又需要在不同的物体之间进行颜色比对。随着社会的进一步发展，颜色产品已经渗透到工业生产和日常生活的各个方面，故对颜色测量和评价的需求日益增长。传统的颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类，其中仪器测色包括分光光度法和光电积分法。目视测色法通过人眼对样品颜色与标准颜色进行直接的视觉比较，要求操作人员具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力，但是观测过程中仍受主观因素影响，效率不高。分光光度法主要测量物体的反射光谱或自身光度特性，然后由这些光谱测试数据计算求得物体的三刺激值。光电积分法是通过把光电探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准颜色观察者光谱三刺激值曲线或者某一特定的光谱响应函数，从而对探测器接收到的光谱能量进行积分测量。上述两种仪器价格昂贵操作复杂，限制了其进一步的推广应用。

对于二维物体表面的光谱测量，可以采用点扫描的方式。逐点获取待测物体表面的光谱信息，组合拼接后得到待测物体的二维光谱信息。这种方式可以高精度地得到物体表面的光谱信息，但缺点是速度慢效率较低。当然，也可以采用线扫描的方式，即一次获取一条扫描线上的光谱信息再组合得到待测物体的二维光谱信息。这种方式的测量速度比点扫描方式提高了很多倍，但是仍然需要用扫描的方式得等到二维物体的光谱信息。无论是点扫描或线扫描方式，都无法实时一次性获取物体表面的二维成像信息。另一方面，以往的面阵探测器又无法获得物体表面的光谱信息。这就是俗称的“光谱不成像，成像不光谱”的困境。传统的彩色面阵探测器可以得到物体表面的彩色信息，但这个方法得到的仅仅是通过红绿蓝三个滤光片波段的光强值，不是严格意义上科学分辨的精细光谱信息。

National Research Council of Canada在专利US005708498A中提出了一种基于光学三角测距原理的彩色三维成像仪。采用一束含有多组分波长的复色光束扫描待测物体表面，反射光束随后被分裂为两束。一束照射到传感器阵列上确定它们的相对位置，另一束经棱镜分光后入射至颜色敏感光探测器上获得代表着反射光束的近似颜色组合物的数据。目标表面的颜色和轮廓从位于传感器上的子光束的相对位置确定。这种技术是真实的彩色扫描，它在获得物体表面指定点的三维坐标的同时获取了该点的颜色信息，但是它采取的多波长逐点扫描的方式导致此法数据采集效率偏低。

专利200780049991.0提出了一种用于材料的颜色测量或其他光谱测量的系统与方法，其包括照明器、检测器、控制器与分析器。照明器由一个或多个LED组成，产生用于照明材料样本的光。检测器（光谱仪）检测已与样本发生相互作用的光并且测量之。控制器调控LED的占空比以控制对样本的照明。分析器利用测量数据确定该样本的光谱特征。

发明内容

本公开文本提出一种用于物体表面颜色测量装置与方法，该装置和方法具有测量效率高、使用方便、成本低的特点，可实现高精度的颜色测量。

本发明的技术解决方案如下：

一种物体表面颜色测量装置，包括：光投影模块、数码相机与控制处理模块。光投影模块包含红绿蓝三色光源、光束整形装置、光束散斑抑制装置、反射镜、合色棱镜、分光棱镜、中继透镜、空间光调制器与投影镜头等器件，可对待测物体进行红绿蓝三色均匀照明。数码相机用于采集各种照明状态下待测物体的图像。控制处理模块控制红绿蓝三色光源的开关与功率以及数码相机的开启与关闭，还进一步对数码相机采集的图像与标定数据等进行储存分析并输出结果。控制处理模块可以包括用于确定待测物体表面颜色的任何硬件、软件、固件或其组合。

一种物体表面颜色测量装置方法，具体步骤如下：光投影模块对待测物体进行红色均匀照明，与此同时数码相机采集待测物体图像，关闭红光光源；保持光投影模块、待测物体与数码相机相对位置不变，进行绿色均匀照明采集待测物体图像，关闭绿光光源；保持光投影模块、待测物体与数码相机相对位置不变，进行蓝色均匀照明采集待测物体图像，关闭蓝光光源。控制处理模块储存上述三幅图像，将红绿蓝三幅图像中需要测量区域内各像素的红绿蓝亮度值I_R(x,y):I_G(x,y):I_B(x,y)与预先针对色品坐标已知的标准色卡的标定结果进行分析比对，最终得出需要测量区域各像素的色品坐标。

本发明发技术效果如下：