[發(fā)明專利]物體表面顏色測(cè)量裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310566568.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN103630240A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周常河;劉昆;王少卿;韋盛斌;李樹斌;朱鋒;黃巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J3/46
• 分類號(hào): G01J3/46
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種物體表面顏色測(cè)量裝置，其特征在于該裝置由光投影模塊（1），數(shù)碼相機(jī)（2）、控制處理模塊（3）、控制線（4）、傳輸線（5）組成，各部件的連接關(guān)系是：所述光投影模塊（1）通過控制線（4）與控制處理模塊（3）相連，所述數(shù)碼相機(jī)（2）通過傳輸線（5）與控制處理模塊（3）相連，由所述控制處理模塊（3）指令光投影模塊（1）對(duì)待測(cè)物體（6）進(jìn)行時(shí)序紅綠藍(lán)照明，由所述控制處理模塊（3）指令數(shù)碼相機(jī)（2）采集待測(cè)物體（6）在紅綠藍(lán)三種照明狀態(tài)下的圖像，數(shù)碼相機(jī)（2）采集到的圖像經(jīng)由傳輸線（5）返回控制處理模塊（3）進(jìn)行儲(chǔ)存分析，所述控制處理模塊（3）具有圖像采集接口、光源控制接口與圖像處理軟件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體表面顏色測(cè)量裝置，其特征在于所述的光投影模塊（1）包括紅光激光光源（11）、綠光激光光源（12）、藍(lán)光激光光源（13），所述的紅光激光光源（11）出射的光束分別經(jīng)紅光光束整形裝置（14）、紅光光束消散斑裝置（17）和第一反射鏡（20）射入合色棱鏡（21），所述的綠光激光光源（12）出射的光束分別經(jīng)綠光光束整形裝置（15）、綠光光束消散斑裝置（18）射入合色棱鏡（21），所述的藍(lán)光激光光源（13）出射的藍(lán)光光束經(jīng)藍(lán)光光束整形裝置（16）、藍(lán)光光束消散斑裝置（19）和第二反射鏡（22）射入合色棱鏡（21），經(jīng)所述的合色棱鏡（21）整合為同路光束出射，該光束經(jīng)中繼透鏡（23）、空間光調(diào)制器（24）、投影鏡頭（25）投射至待測(cè)物體（6）表面。所述的光投影模塊（1）中還包括其他部件，諸如：電路板、機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱裝置等。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體表面顏色測(cè)量裝置，其特征在于所述的光投影模塊（1）包括紅光LED光源（31）、綠光LED光源（32）、藍(lán)光LED光源（33），所述的紅光LED光源（31）出射的光經(jīng)紅光光束整形裝置（34）整形后透過第一二向色鏡（37）第二二向色鏡（38）進(jìn)入分光棱鏡（39），所述的綠光LED光源（32）出射的綠光經(jīng)綠光光束整形裝置（35）、第一二向色鏡（37）反射、透過第二二向色鏡（38）進(jìn)入分光棱鏡（39），所述的藍(lán)光LED光源（33）出射的藍(lán)光經(jīng)藍(lán)光光束整形裝置（36）、第二二向色鏡（38）反射進(jìn)入所述的分光棱鏡（39），三者合成為同路光束經(jīng)分光棱鏡（39）、空間光調(diào)制器（40）、投影鏡頭（25）投射至待測(cè)物體（6）表面。所述的光投影模塊（1）中還包括其他部件，諸如：電路板、機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱裝置等。

4.利用權(quán)利要求1所述的物體表面顏色測(cè)量裝置進(jìn)行物體表面顏色測(cè)量方法，其特征在于該方法包括利用色品坐標(biāo)已知的標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)測(cè)待測(cè)物體（6）對(duì)紅綠藍(lán)三色光照明的反射情況，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)色卡與待測(cè)物體（6）對(duì)紅綠藍(lán)三色光照明的反射情況確定待測(cè)物體（6）的表面顏色。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物體表面顏色測(cè)量方法，其特征在于所述的利用色品坐標(biāo)已知的標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，步驟如下：

①開啟所述的光投影模塊（1）的紅色光源照明所述的已知色品坐標(biāo)為(x(λ),y(λ),z(λ))的標(biāo)準(zhǔn)色卡，所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集紅光照明下標(biāo)準(zhǔn)色卡的數(shù)字圖像I_R(λ)并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉紅光光源；

②保持所述的光投影模塊（1）、標(biāo)準(zhǔn)色卡與數(shù)碼相機(jī)（2）相對(duì)位置不變，開啟光投影模塊（1）的綠色光源照明標(biāo)準(zhǔn)色卡，所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集綠光照明下標(biāo)準(zhǔn)色卡的數(shù)字圖像I_G(λ)并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉綠光光源；

③保持所述的光投影模塊（1）、標(biāo)準(zhǔn)色卡與數(shù)碼相機(jī)（2）相對(duì)位置不變，開啟光投影模塊（1）的藍(lán)色光源照明標(biāo)準(zhǔn)色卡，所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集藍(lán)光照明下標(biāo)準(zhǔn)色卡的數(shù)字圖像I_B(λ)并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉藍(lán)光光源；

④所述的控制處理模塊（3）儲(chǔ)存數(shù)碼相機(jī)采集的標(biāo)準(zhǔn)色卡在紅、綠、藍(lán)三色照明下亮度圖像I_R(λ)，I(λ)_G，I(λ)_B，標(biāo)準(zhǔn)色卡色品坐標(biāo)(x(λ),y(λ),z(λ))與標(biāo)準(zhǔn)色卡紅綠藍(lán)圖像亮度值I_R(λ)，I(λ)_G，I(λ)_B之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系；

⑤更換若干個(gè)色品坐標(biāo)已知的其他顏色的標(biāo)準(zhǔn)色卡，重復(fù)①～④步，建立若干個(gè)顏色色品坐標(biāo)與紅綠藍(lán)圖像亮度值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用該數(shù)據(jù)建立起顏色色品坐標(biāo)與紅綠藍(lán)圖像亮度值之間的函數(shù)關(guān)系。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物體表面顏色測(cè)量方法，其特征在于所述的實(shí)測(cè)待測(cè)物體（6）對(duì)紅、綠、藍(lán)三色光照明的反射情況的步驟如下：

①開啟所述的光投影模塊（1）的紅色光源照明待測(cè)物體（6），所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集紅光照明下待測(cè)物體（6）的數(shù)字圖像并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉紅光光源；

②保持所述的光投影模塊（1）、待測(cè)物體（6）與數(shù)碼相機(jī)（2）相對(duì)位置不變，開啟光投影模塊（1）的綠色光源照明待測(cè)物體（6），所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集綠光照明下待測(cè)物體（6）的數(shù)字圖像并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉綠光光源；

③保持所述的光投影模塊（1）、待測(cè)物體（6）與數(shù)碼相機(jī)（2）相對(duì)位置不變，開啟光投影模塊（1）的藍(lán)色光源照明待測(cè)物體（6），所述的數(shù)碼相機(jī)（2）采集藍(lán)光照明下待測(cè)物體（6）的數(shù)字圖像并儲(chǔ)存在控制處理模塊（3），關(guān)閉藍(lán)光光源；

④待測(cè)物體（6）紅綠藍(lán)三色圖像中需測(cè)量區(qū)域內(nèi)某像素紅、綠、藍(lán)亮度值分別為通過色品坐標(biāo)(x(λ),y(λ),z(λ))與紅綠藍(lán)圖像亮度值I_R(λ)，I(λ)_G，I(λ)_B之間的函數(shù)關(guān)系，檢索出該像素色品坐標(biāo)；

⑤重復(fù)第④步直至獲取需要測(cè)量區(qū)域內(nèi)各像素的色品坐標(biāo)。