[发明专利]用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置及方法

说明书

一种用于精确捕捉测量物体表面的彩色数字图像的方法，包括：a.在共同平面内设置提供相对表面的法线方向的至少三个照明方向的多个光源；b.设置定位在相对法线方向的位于共同平面内的至少一个观测方向上的提供光谱信息的光谱仪；c.设置提供彩色图像数据的数码彩色相机；d.在至少一个观测方向光路上设置将共有光路分开的分束器，其将共有光路的一部分引导至光谱仪上并将另一部分引导出共同平面到达相机上，分束器设置成使其围绕共有光路旋转并旋转出系统平面大致45°，使得用于相机的测量光被引出系统平面以使测量光的正交于系统平面的s和p偏振分量均衡；e.设置控制光源、光谱仪和相机以用不同曝光时间获得多组图像数据的电子控制器。

本申请是申请号为201310546189.X、申请日为2013年11月06日、发明名称为“用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于捕捉测量物体的视觉印象的手持式测量装置，包括壳体，其中所述壳体容纳有测量阵列和电子控制器，并且包括通过其照明测量物体表面上的测量场以及拾取被测量场反射的测量光的测量开口，其中测量阵列包括多个照明器具和多个拾取器具，所述照明器具用于沿相对于装置法线的至少三个照明方向将照明光应用于测量场，所述拾取器具用于沿相对于装置法线的至少一个观测方向捕捉测量光，其中至少一个光谱拾取器具实施为以局部积分的方式光谱式估计被测量场反射的测量光，以及至少一个图像拾取器具实施为以局部分辨的方式估计测量光。

背景技术

在限定的照明和可视条件下环境中的某一真实的材料或物体的视觉印象在相关技术领域中称为“外观”。由于这个通用的用法，在以下仅使用这个专业术语。

外观被认为是一个复杂的不同因素相互作用的结果：

—定义场景、物体和照明与观察条件的几何因素；

—描述光和所看到的物体的材料之间的相互作用的光学性能；

—影响人类可视系统的知觉(反应)的生理因素。

测量“外观”主要涉及第二点，也就是决定测量物体的光学性能和它们对于所反射和传递的光的分布的影响。外观测量数据用于计算与视觉印象相关的外观性能，例如色彩。这与工业应用相关，例如产品规格和质量控制。与可复制光和测量物体的材料之间的相互作用的实体模型相结合，外观测量数据也形成了用于模拟和预测外观的基础。这使用在颜色匹配和渲染中。

题为“A Framework for the Measurement of Visual Appearance”的国际照明学会(CIE)的第175号报告(2006年)提供了这些主题的综述。该报告将光学性能和相关的外观性能归类为四个主要类别：颜色、光泽度、纹理和透光性。

在书籍“The Measurement of Appearance”(John WileySons公司，1987年第二版，作者R.S.Hunter和R.W.Harold)中描述了确定的测量方法和用于捕捉具体的外观特性的标准。例如根据CIE 2006，整体外观捕捉(TAC)在测量一组完整的与外观相关的参数时得到。

光学特性和相关的外观特性能被分为光谱依赖的、局部依赖的和角度依赖的。

光谱依赖特性涉及颜色知觉。

纹理是所观察物体的表面中的局部变化，其中两个分量是有差别的：可视纹理表征表面的不一致性或颜色的不均匀性；表面纹理表征在人类眼睛能分辨的尺度上表面的三维外形。

透光性也包括局部依赖。它描述了在介质中通过散射和多重反射的光的横向漫射。

颜色和光泽度主要由角度依赖的反射和传播特性决定，并代表了局部积分特性。在接近镜面反射的角度范围中，光泽度是占主导的。通过(对人眼)不可见的表面纹理(例如表面粗糙度)来影响角度依赖的光分布。颜色是重要的性能，其离开镜面方向到“漫”反射的范围。