[发明专利]任意形状样品多光谱双向反射分布函数的测量方法和系统

摘要

本发明涉及任意形状样品多光谱双向反射分布函数的测量方法和系统，其中，该系统包括球形支架、样品支架、光源阵列单元、投影仪阵列单元、成像光谱仪阵列单元和中央控制服务器，通过投影仪阵列单元向待测样品投射格雷码图像，然后光源阵列单元向待测样品投射不同方向的准直光束，成像光谱仪阵列单元采集待测样品的多光谱图像，中央控制服务器通过处理待测样品表面的格雷码图像获得待测样品上的每个采样点的三维坐标和法线，通过处理不同方向光照条件下的多光谱图像获得待测样品的多光谱双向反射分布函数；本发明能够测量任意形状待测样品的多光谱双向反射分布函数数据。

主权项

一种多光谱双向反射分布函数测量系统，其特征在于，包括：球形支架，用于固定LED准直光源、成像光谱仪和投影仪；样品支架，设置于所述球形支架的中心位置，用于承载待测样品；光源阵列单元，包括多个所述LED准直光源，多个所述LED准直光源均匀分布于所述球形支架上，并且每个所述LED准直光源的光轴指向所述球形支架的中心，所述光源阵列单元用于从不同方向向所述待测样品投射准直光束；投影仪阵列单元，包括多个所述投影仪，多个所述投影仪均匀分布于所述球形支架上，并且每个所述投影仪的光轴指向所述球形支架的中心，所述投影仪阵列单元用于向所述待测样品表面投射格雷码图像；成像光谱仪阵列单元，包括多个所述成像光谱仪，多个所述成像光谱仪均匀分布于所述球形支架上，并且每个所述成像光谱仪的光轴指向所述球形支架的中心，所述成像光谱仪阵列单元用于采集所述待测样品在被所述投影仪投射格雷码图像时或所述LED准直光源照射时的样品图像；中央控制服务器，用于发送控制信号到所述光源阵列单元、所述成像光谱仪阵列单元和所述投影仪阵列单元，并根据所述成像光谱仪阵列单元采集的样品图像，计算每个采样点的三维坐标，根据所述三维坐标计算相应采样点的法线，根据每个三维坐标和对应的法线计算所述待测样品上的所有采样点的多光谱双向反射分布函数；所述投影仪阵列单元还包括投影控制服务器，所述投影控制服务器用于接收同步测量信号，并向所述投影仪输出一组格雷码图像，每个所述投影仪向所述待测样品依次投射所述格雷码图像；所述成像光谱仪阵列单元还包括光谱仪控制服务器，所述光谱仪控制服务器用于向所有所述成像光谱仪发送同步触发信号，以使所述成像光谱仪同步采集样品图像；所述中央控制服务器，还用于向所述投影控制服务器和所述光谱仪控制服务器发出同步测量信号，为所述样品图像中的每个像素生成关于成像光谱仪、投影仪和格雷码图像的编码(c，p，g)，其中c为成像光谱仪的编号，p为投影仪的编号，g为所述像素对应的格雷码，确定不同的样品图像对应的同一个采样点的像平面坐标集合(x1,y1)、(x2,y2)、……、(xm,ym)，其中，m为可以观察到这个采样点的成像光谱仪的数量，根据所述成像光谱仪的CCD相机的内参数和外参数以及所述采样点的像平面坐标集合，确定所述采样点对应不同所述样品图像的反射方向矢量集合计算所述反射方向矢量集合的交点，所述交点的坐标即为所述采样点的三维坐标，根据所述采样点的三维坐标的集合计算所述采样点的法线，将每个所述采样点的像素编码、像平面坐标集合、反射方向矢量集合、三维坐标和法线保存在一个数据结构中。