一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，包括積分球，所述的積分球內(nèi)壁面上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料；所述的積分球頂部對稱開設有2個帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔，所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔之間的積分球上還開設有用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭的圓形開口；所述的圓形開口的兩內(nèi)側(cè)面上分別安裝有擋板，且所述的擋板延伸至積分球內(nèi)帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔的下方；所述的積分球內(nèi)還安裝有試樣抽屜；所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔上安裝有光源。本實用新型可以解決目前技術對紡織品高光譜圖像及測色圖像采集過程中光照不均、鏡面反射嚴重、一致性差等存在的問題。
【專利說明】
一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種適用于高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，屬于光譜測試技術領域和測色領域。
【背景技術】
[0002]高光譜成像技術(hyperspectral imaging technique)是20世紀80年代發(fā)展起來的新技術，它涉及光學、電子學、化學計量學和計算機科學等多個學科領域，結(jié)合了傳統(tǒng)的成像技術和光譜信息采集，實現(xiàn)了光譜信息和圖像信息的融合，它最早應用于遙感領域，后被引入到醫(yī)藥學和農(nóng)業(yè)檢測，近年來在紡織領域內(nèi)也有應用。數(shù)碼測色法是在儀器測色領域里面一種新的方法，也得到了日益廣泛的應用，即在穩(wěn)定的標準光源下，采用標準色卡配合特定的相機參數(shù)(如光圈大小、曝光速度及感光度等)生成該條件下的顏色校正文件，再以此固定的相機參數(shù)在相同的標準光源下，測定樣品的RGB值，測量系統(tǒng)經(jīng)過顏色校正后可得到樣品的標準色度數(shù)據(jù)。
[0003]就高光譜成像技術而言，其最為關鍵的步驟是高光譜圖像的采集，而對高光譜圖像影響最大的因素便是外界光照條件。若光源發(fā)射光譜無法盡量包含全波段光譜，則會造成高光譜圖像光譜信息的缺失;若照射在試樣上的大部分光不是漫反射光，則會導致試樣鏡面反射嚴重，光譜信息失真;而目前對實驗室試樣高光譜圖像采集的光照條件并沒有標準，從而引起高光譜圖像的一致性及可重復性較差;而上述問題均會導致試樣的部分化學物理信息缺失，或?qū)е缕錅蚀_性不佳，對后續(xù)處理分析帶來影響。而數(shù)碼測色法所采集圖像同樣存在同高光譜圖像相同的問題，在相機采集測色圖像的時候需要去除試樣紋理以及陰影對其顏色的影響，所以需要保證照射在試樣的光線為漫反射光。
[0004]目前積分球裝置面向的對象大多數(shù)為自發(fā)光的光源，并沒有專門面向柔性片狀的紡織品的專用積分球，乃至標準化的高光譜圖像及測色圖像的光照系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供了一種適用于紡織品的高光譜圖像及測色圖像采集的光照系統(tǒng)，用以解決目前技術對紡織品(柔性片狀材料)高光譜圖像及測色圖像采集過程中光照不均、鏡面反射嚴重、一致性差等存在的問題。
[0006]—種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，包括積分球，所述的積分球內(nèi)壁面上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料；所述的積分球頂部對稱開設有2個帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔，所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔之間的積分球上還開設有用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭的圓形開口；所述的圓形開口的兩內(nèi)側(cè)面上分別安裝有擋板，且所述的擋板延伸至積分球內(nèi)帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔的下方;所述的積分球內(nèi)還安裝有試樣抽屜;所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔上安裝有光源。
[0007]所述的積分球為直徑60 cm積分球，所述的積分球正上方開設有為8cm的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭的圓形開口；且所述的圓形開口的左側(cè)、右側(cè)分別開設有I個直徑為6cm的對稱的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔。
[0008]所述的積分球內(nèi)壁面上涂覆的漫反射涂料為氧化鎂漫反射涂料或硫酸鋇漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。
[0009]所述的漫反射涂料優(yōu)選為聚四氟乙烯漫反射涂料。
[0010]所述的光源為鹵素燈或白熾燈。其光源光譜需盡可能包含較寬廣波長范圍，并且較為均勻，同時可以快速便捷地更換上述燈具，實現(xiàn)不同色溫光源的替換，如D65(6500K)、D50(5000K)、U30(3000K)。
[0011]所述的擋板位于積分球兩側(cè)光源下方，且所述擋板上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料。擋板用于阻擋光源發(fā)出的光線直接照射在試樣抽屜范圍內(nèi)。
[0012]所述的擋板上的漫反射涂料為氧化鎂漫反射涂料或硫酸鋇漫反射涂料或聚四氟乙稀漫反射涂料。
[0013]所述的擋板上的漫反射涂料為聚四氟乙烯漫反射涂料。
[0014]所述的積分球上靠近底部位置開設有試樣抽屜安裝孔，且所述的試樣抽屜通過軌道安裝在積分球球內(nèi)，所述的試樣抽屜底板為尺寸30 X 30cm的正方型底板;所述的試樣抽屜的側(cè)面安裝有把手，且所述的安裝有把手的側(cè)面與積分球外壁面齊平。
[0015]本實用新型的有益效果為:通過本實用新型的光照系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高光譜圖像及測色圖像的光照條件的標準化，消除了光源所引起的光照不均情況、鏡面反射嚴重的情況，并通過該規(guī)范化的光照系統(tǒng)提高高光譜圖像及測色圖像的一致性，從而進一步提高后續(xù)光譜分析、顏色測量的數(shù)據(jù)準確性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型積分球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是實施例1中兩種光照條件下高光譜圖像的光譜曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1所示，本實施例的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，包括積分球I，所述的積分球I內(nèi)壁面上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料2，所述積分球I內(nèi)壁面上漫反射涂料2為聚四氟乙烯涂料;所述的積分球I頂部對稱開設有2個帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3，所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3之間的積分球I上還開設有用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口 4;所述的圓形開口 4的兩內(nèi)側(cè)面上分別安裝有擋板5，且所述的擋板5延伸至積分球I內(nèi)帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3的下方;所述的積分球I內(nèi)還安裝有試樣抽屜6;所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3上安裝有光源7，由于本實施例將要采集試樣的高光譜圖像，本實施例光源7為鹵素燈。[°02°] 所述的積分球I為直徑60cm積分球，所述的積分球I正上方開設有為8cm的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口 4;且所述的圓形開口 4的左側(cè)、右側(cè)分別開設有I個直徑為6cm的對稱的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3。
[0021]所述的擋板5位于積分球I兩側(cè)光源7下方，且所述擋板5上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料2。所述的擋板5上的漫反射涂料2采用聚四氟乙烯涂料。擋板5用于阻擋光源發(fā)出的光線直接照射在試樣抽屜6范圍內(nèi)。
[0022]所述的積分球I上靠近底部位置開設有試樣抽屜6安裝孔，且所述的試樣抽屜6通過軌道安裝在積分球球I內(nèi)，所述的試樣抽屜6底板為尺寸30X30cm的正方型底板;所述的試樣抽屜6的側(cè)面安裝有把手8，且所述的安裝有把手8的側(cè)面與積分球I外壁面齊平;所述的試樣抽屜6底板上放置有尺寸為26 X 26cm的標準校正白板。標準校正白板購于Labsphere公司，型號為99AA01。
[0023]本實施例的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)的使用方法為:I)首先依照需求，選擇合適的光源，由于本實施例將要采集試樣的高光譜圖像，故本實施例選擇的光源7為選擇光譜較全的鹵素燈，所以將鹵素燈上的外螺紋與帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3相螺合。本實施例采用美國Philumina，LLC公司的Themis Visual SystemHyperspectral Imaging System高光譜成像光譜儀，通過可伸縮支架將高光譜成像光譜儀的鏡頭9放置在積分球I上方的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口 4內(nèi)；然后將光源7開啟，預熱10分鐘，待其光照穩(wěn)定后再開始測試。
[0024]2)通過拉動把手8打開積分球I靠近底部位置的試樣抽屜6，將需要標準校正白板放置在試樣抽屜6之內(nèi)的底板上，在放置好標準校正白板之后，重新關閉試樣抽屜6，恢復積分球I原本的球體形狀，保證后續(xù)實驗的順利進行。
[0025]3)打開積分球I上方的美國Phi Iumina，LLC公司的Themis Visual SystemHyperspectral Imaging System高光譜成像光譜儀，通過其預覽模式預覽標準校正白板的高光譜圖像，通過調(diào)整其光圈大小、對焦情況以及鹵素燈的電壓，使得校正白板高光譜圖像中光譜曲線DN值最高為64880左右，確定其光圈大小為最大、對焦調(diào)至最為清晰、鹵素燈電壓為10V、曝光時間為50ms，然后在該參數(shù)條件下采集標準校正白板的高光譜圖像，供后續(xù)白板校正。
[0026]4)打開位于積分球底部的試樣抽屜6，將待采集圖像的紡織品試樣放置于試樣抽屜6底板的標準校正白板之上，在本實施例中試樣為圈繞在載玻片之上的各類紗線，在放置試樣時需盡可能擺放在底板中心位置，同時需保證在標準校正白板范圍之內(nèi)，從而保證最終白板校正后高光譜圖像的準確。在放置好紗線試樣之后，重新關閉上述試樣抽屜6，恢復積分球I原本的球體形狀，保證后續(xù)實驗的順利進行。
[0027]5)再次使用Themis Visual System Hyperspectral Imaging System高光譜成像光譜儀，在同標準校正白板圖像采集的參數(shù)下采集紡織品紗線試樣的高光譜圖像。
[0028]6)隨后將高光譜成像光譜儀鏡頭蓋上鏡頭蓋，并采集暗電流高光譜圖像。然后使用個人計算機上的軟件即可對紡織品紗線試樣的高光譜圖像進行白板校正及暗電流校正，并最終得到校正過的紡織品紗線試樣高光譜圖像。
[0029]如圖2所示，圖2中的a線為通過本實施例的光照系統(tǒng)和使用方法后所測得的高光譜數(shù)據(jù)，b線為未采用本實施例的光照系統(tǒng)和使用方法，即采用以往的常規(guī)方法才測得的高光譜數(shù)據(jù)；由圖2獲知:在外界光照系統(tǒng)所引起的光照不均、鏡面反射嚴重會導致試樣高光譜數(shù)據(jù)的失真，丟失真實反映試樣化學物理特性的光譜特征，影響后繼高光譜數(shù)據(jù)的分析。
[0030]綜上所示，本實施例的光照系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高光譜圖像及測色圖像的光照條件的標準化，消除了光源所引起的光照不均情況、鏡面反射嚴重的情況，并通過該規(guī)范化的光照系統(tǒng)提高高光譜圖像及測色圖像的一致性，從而進一步提高后續(xù)光譜分析、顏色測量的數(shù)據(jù)準確性。
[0031]實施例2
[0032]如圖1所示，本實施例的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，包括積分球I，所述的積分球I內(nèi)壁面上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料2，所述的積分球I內(nèi)壁面上漫反射涂料2采用氧化鎂涂料(MaO)或硫酸鋇涂料(BaS04);所述的積分球I頂部對稱開設有2個帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3，所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3之間的積分球I上還開設有用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口 4;所述的圓形開口 4的兩內(nèi)側(cè)面上分別安裝有擋板5，且所述的擋板5延伸至積分球I內(nèi)帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3的下方;所述的積分球I內(nèi)還安裝有試樣抽屜6;所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3上安裝有光源7，由于本實施例將要采集試樣的測色圖像，故而選擇測色試樣中最為常用的D65燈泡作為光源。
[0033]所述的積分球I為直徑60cm積分球，所述的積分球I正上方開設有為8cm的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口 4;且所述的圓形開口 4的左側(cè)、右側(cè)分別開設有I個直徑為6cm的對稱的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3。
[0034]所述的擋板5位于積分球I兩側(cè)光源7下方，且所述擋板5上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料2。所述的擋板5上的漫反射涂料2采用氧化鎂涂料(MaO)或硫酸鋇涂料(BaS04)且與積分球I內(nèi)壁面上涂覆的漫反射涂料2相同。擋板5用于阻擋光源發(fā)出的光線直接照射在試樣抽屜6范圍內(nèi)。
[0035]所述的積分球I上靠近底部位置開設有試樣抽屜6安裝孔，且所述的試樣抽屜6通過軌道安裝在積分球球I內(nèi)，所述的試樣抽屜6底板為尺寸30X30cm的正方型底板;所述的試樣抽屜6的側(cè)面安裝有把手8，且所述的安裝有把手8的側(cè)面與積分球I外壁面齊平。
[0036]本實施例的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)的使用方法為:I)首先依照需求，選擇合適的光源，由于本實施例將要采集試樣的測色圖像，故而選擇測色試樣中最為常用的D65燈泡(白熾燈)做為光源7，所以將D65(6500K)鹵素燈上的外螺紋與帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔3相螺合。本實施例采用普通單反相機，通過可伸縮支架將單反相機的鏡頭9放置在積分球I上方的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭8的圓形開口4內(nèi)；然后將光源7開啟，由于D65燈泡有固定的色溫，所以同鹵素燈不同，其無須調(diào)整電壓，預熱10分鐘，待其光照穩(wěn)定后再開始測試。
[0037]2)通過拉動把手8打開積分球I靠近底部位置的試樣抽屜6，將需要采集圖像的紡織品試樣放置于試樣抽屜6之內(nèi)的底板上，在本實施例中試樣為織物。所以在擺放試樣時需要盡量將織物放置平直，避免因為卷曲導致在織物上形成陰影，從而導致最終所采集圖像的不準確。
[0038]3)在放置好織物試樣之后，重新關閉試樣抽屜6，恢復積分球I原本的球體形狀，保證后續(xù)實驗的順利進行。
[0039]4)最后打開積分球I上方的相機，通過與該相機相連的計算機中的軟件DigEye-Full System(英國Verivide公司)設置相關參數(shù)，并控制數(shù)碼相機進行測色圖像采集。
[0040]通過本實施例的光照系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高光譜圖像及測色圖像的光照條件的標準化，消除了光源所引起的光照不均情況、鏡面反射嚴重的情況，并通過該規(guī)范化的光照系統(tǒng)提高高光譜圖像及測色圖像的一致性，從而進一步提高后續(xù)光譜分析、顏色測量的數(shù)據(jù)準確性。
【主權(quán)項】
1.一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:包括積分球(I)，所述的積分球(I)內(nèi)壁面上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料(2);所述的積分球(I)頂部對稱開設有2個帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔(3)，所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔(3)之間的積分球(I)上還開設有用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭(8)的圓形開口(4);所述的圓形開口(4)的兩內(nèi)側(cè)面上分別安裝有擋板(5)，且所述的擋板(5)延伸至積分球(I)內(nèi)帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔(3)的下方;所述的積分球(I)內(nèi)還安裝有試樣抽屜(6);所述的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔(3)上安裝有光源(7);所述的積分球(I)為直徑60cm積分球，所述的積分球(I)正上方開設有為8cm的用于放置高光譜成像光譜儀鏡頭或相機鏡頭(8)的圓形開口(4);且所述的圓形開口(4)的左側(cè)、右側(cè)分別開設有I個直徑為6cm的對稱的帶內(nèi)螺紋的光源安裝孔(3)。2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的積分球(I)內(nèi)壁面上涂覆的漫反射涂料(2)為氧化鎂漫反射涂料或硫酸鋇漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。3.如權(quán)利要求2所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的漫反射涂料(2)為聚四氟乙烯漫反射涂料。4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的光源為鹵素燈或白熾燈。5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的擋板(5)位于積分球(I)兩側(cè)光源(7)下方，且所述擋板(5)上涂覆有高反射率、光譜反射波長覆蓋范圍光、朗伯特性良好的漫反射涂料(2)。6.如權(quán)利要求5所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的擋板(5)上的漫反射涂料(2)為氧化鎂漫反射涂料或硫酸鋇漫反射涂料或聚四氟乙烯漫反射涂料。7.如權(quán)利要求6所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的擋板(5)上的漫反射涂料(2)為聚四氟乙烯漫反射涂料。8.如權(quán)利要求1所述的一種適用于紡織品高光譜圖像采集及數(shù)碼測色的光照系統(tǒng)，其特征在于:所述的積分球(I)上靠近底部位置開設有試樣抽屜(6)安裝孔，且所述的試樣抽屜(6)通過軌道安裝在積分球球(I)內(nèi)，所述的試樣抽屜(6)底板為尺寸30X30cm的正方型底板;所述的試樣抽屜(6)的側(cè)面安裝有把手(8)，且所述的安裝有把手(8)的側(cè)面與積分球(I)外壁面齊平。
【文檔編號】G01J3/28GK205426338SQ201520754187
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年9月28日
【發(fā)明人】祝成炎, 金肖克, 張紅霞, 孔春鳳, 王泉
【申請人】浙江理工大學