[發(fā)明專利]用于獲取高動(dòng)態(tài)范圍的光譜、空間和角度分解的輻射數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980102369.0
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN101910826A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米卡埃爾·林德斯特蘭德
• 申請（專利權(quán)）人: 米卡埃爾·林德斯特蘭德
• 主分類號: G01N21/57
• 分類號: G01N21/57;H01L27/146;G01N33/34;H04N3/15
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于獲取輻射數(shù)據(jù)的方法。更具體地，本發(fā)明涉及在一個(gè)集成的光學(xué)系統(tǒng)中測量并描繪高動(dòng)態(tài)范圍的光譜、空間和角度分解的輻射數(shù)據(jù)。

背景技術(shù)

物體的外觀是通過從受到觀察的物體輻射的光而造成的視覺感受。外觀本質(zhì)上是空間域和三色域中的特征的組合。與入射光源(電磁輻射器)和觀測者(接收器)有關(guān)，物體在不同的角度方向上通常具有大體上不同的外觀。例如數(shù)字照相機(jī)和計(jì)算機(jī)掃描儀等普通的成像裝置通常將空間域和三色域分解。為了也描述依賴于角度的行為，在特征描述處理中必需也包括角度自由度。捕捉并描繪物體的空間、角度及三色光學(xué)響應(yīng)在描繪用于物體外觀的客觀原因時(shí)形成了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。

在該情境中的多個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)之一是物體的角度分解的光學(xué)特征描述通常包括寬范圍的信號強(qiáng)度(信號動(dòng)態(tài))，包括高強(qiáng)度的鏡面反射和來自其它方向的低強(qiáng)度的反射。用于圖像記錄的普通單元缺乏處理通常在該情境中出現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍的強(qiáng)度的能力，因此不適合該種任務(wù)。

描繪用于物體外觀的客觀原因具有高的工業(yè)相關(guān)性，例如當(dāng)在紙業(yè)中實(shí)施產(chǎn)品開發(fā)時(shí)。產(chǎn)品開發(fā)可以減少產(chǎn)品的某些特征中的不足，比如不希望的光澤度(gloss)變化。描繪用于物體外觀的客觀原因(包括不希望的光澤度變化)將在減少不期望的行為的對策研究中是極其重要的幫助。物體外觀的客觀原因的特征描述可以增加產(chǎn)品開發(fā)工作的效率。

由于描繪產(chǎn)品外觀的客觀原因的已知方法收集的數(shù)據(jù)不能有效描繪高動(dòng)態(tài)范圍的光譜、空間和角度分解的輻射數(shù)據(jù)，因此這些方法不是非常有效。由于這些合成信息容量(volume)的特性特征的每一個(gè)都極其重要，因此缺乏這些特征中的至少一個(gè)的每一種特征描述方法都將不是最理想的特征描述方法。因此，存在對于改善的方法的明顯及明確的需要。本發(fā)明滿足了該種需要。本發(fā)明產(chǎn)生對于先前沒能解決的問題有助于找到解決辦法的新的相關(guān)信息。緩解與數(shù)據(jù)的特征描述相關(guān)的問題將有助于更有效的產(chǎn)品開發(fā)工作并最終開發(fā)出更好并更便宜的產(chǎn)品。

現(xiàn)有技術(shù)

申請人的瑞典專利SE511929公開了一種通過與空間和角度信息一起記錄反射光的強(qiáng)度來確定來自樣本的樣本表面的光澤度質(zhì)量的方法和裝置，因此將該專利并入本文作為參考。通過上述瑞典專利SE511929部分限定的已知技術(shù)缺乏兩種彼此關(guān)鍵的特性，首先A)(在被限制情況下：顏色)還表征光譜分解的輻射的能力，然后B)充分表征與測角(goniometric)特性相關(guān)的正常大的動(dòng)態(tài)范圍的輻射的能力。定向的輻射強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)范圍對于普通和相關(guān)樣本表面可以覆蓋大于六個(gè)十進(jìn)制(從1到106單位的值)。輻射的高動(dòng)態(tài)范圍的特征描述的問題部分地涉及普通圖像傳感系統(tǒng)的噪聲和失真量級(level)。為了解決該問題，希望引入一種描述輸入和輸出信號之間的關(guān)系的傳感器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在信號理論的較普通規(guī)則和圖像分析的較特定規(guī)則的資料中，存在目標(biāo)等級部分變化的大量傳感器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。下面僅描述在傳感器系統(tǒng)建模的該種環(huán)境中的某些最相關(guān)的問題。對于非常高要求的應(yīng)用可以希望傳感器系統(tǒng)的輸入和輸出信號之間的關(guān)系的更先進(jìn)并更精確的數(shù)學(xué)模型。這樣的模型在資料(信號理論和圖像分析規(guī)則)中進(jìn)行了描述。傳感器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模環(huán)境中的最相關(guān)的問題：

1.非線性輸-輸出響應(yīng)。理想地，所描述的傳感器應(yīng)該示出輸入x和輸出f(x)之間的關(guān)系：f(x)＝mx+b，其中m是(常量)標(biāo)量并且b＝0。i)雖然輸入輻射在接收器感應(yīng)的波長范圍內(nèi)接近于零，但是傳感器一般給出并非微不足道的輸出。該函數(shù)然后至多是其中f(x)＝mx+b并且b為非零的不希望的仿射映射。在通過所謂的“暗電流”(通常，在某種程度上積分時(shí)間的函數(shù))及所謂的失真(通常，獨(dú)立于積分時(shí)間)引起的某些傳感系統(tǒng)模型中，描述b。在本文中，為了簡化將模型項(xiàng)目b稱為“暗電流”，其中暗中包括了失真。ii)傳感器可以示出除了常量斜率之外的輸入x和輸出f(x)的之間的響應(yīng)，因此，不以m是標(biāo)量來描述關(guān)系f(x)＝mx+b。這些缺陷i)和ii)可能造成顯像的問題，從而造成低質(zhì)量的著色，并且對于進(jìn)一步的計(jì)算，由于非線性可以被描述為降低信號噪聲比的失真，從而造成特征描述不太準(zhǔn)確。這些缺陷在描繪高動(dòng)態(tài)范圍信號時(shí)比描繪較低動(dòng)態(tài)范圍的信號時(shí)通常更嚴(yán)重。這些問題在描繪高動(dòng)態(tài)范圍輸入時(shí)比描繪更受限制的動(dòng)態(tài)范圍的輸入時(shí)更嚴(yán)重，由此，該問題與本發(fā)明高度相關(guān)。