[發明專利]高光譜成像分光光度計和系統

在審

• 申請號: 201880052608.5
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN110945561A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: C.伯斯;T.理查德森;R.J.范安德爾;D.博斯謝爾;D.薩利爾
• 申請（專利權）人: 愛色麗公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/11;H04N5/225;G01J3/02;G01J3/26;G01J3/28;G01J3/51
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;劉春元

一種高光譜成像分光光度計和系統，具有被設計為匹配人類視覺和復雜有色物體的顏色匹配的校準、數據采集和圖像處理方法。

技術領域

本申請涉及一種高光譜成像分光光度計和系統，所述系統具有被設計為匹配人類視覺感知和復雜有色對象的顏色匹配的校準、數據采集和圖像處理方法。

背景技術

零售涂料商店通常會提供涂料匹配服務，其中涂料是自定義配制的，以匹配樣本靈感物品的顏色。靈感物品可以是涂料碎片、織物或者對象。

在一個示例中，客戶去五金商店，并且想要一桶與來自扇形色卡或者其他物理樣本的物理顏色補片相匹配的自定義混合涂料。在工作流程中，首先通過諸如分光光度計或者色度計的儀器來測量客戶的顏色補片，所述儀器能夠輸出校準的色度數據（諸如光譜反射率曲線）或者顏色空間中的三刺激值（諸如CIE L*a*b*）。一旦獲得針對顏色補片的色度數據，這些值就可以用作對于使用涂料數據庫并且計算如下中的任何一個的算法的輸入：a）計算與補片顏色最緊密地匹配的數據庫涂料顏色，或者b）從算法配方中計算著色劑的配色處方和數量，在該配方中與一定數量的涂料基礎材料混合，以便制成與客戶的樣本匹配的一桶涂料。

然而，零售涂料商店難以匹配10%至25％的靈感樣本。不匹配會造成人工增加、交貨時間延遲、涂料匹配不準確、涂料浪費以及客戶滿意度降低。現有的分光光度計雖然在平面顏色均勻的類似涂料的樣本上相當準確，但是不能令人滿意地測量許多紋理樣本、具有缺陷的樣本、具有需要被分離地區別和評估的多個有色區域的樣本以及具有其他色度空間復雜度的樣本。它們也難以或者不可能被用在諸如有圖案的織物或者墻紙之類的多色樣本上。這是因為現有的分光光度計是計算樣本的連續區域上的平均顏色的點測量設備。因為平均會將測量值減少到單個數字，所以所有空間顏色信息都會丟失。進一步地，由于空間信息被平均成單個測量值，因此現有技術儀器不能：移除缺陷、對子區域進行統計分析、將測量值分離成主顏色、移除不是樣本的核心顏色的一部分的光澤或者陰影、或者應用與模仿人類視覺感知有關的空間變換。

發明內容

用于測量樣本表面的一種或多種顏色的高光譜成像系統可以具有樣本測量區、照明組裝、拾取光學組裝、主處理器和圖像數據處理器。照明組裝包括至少一個指向樣本測量區的照明器。拾取光學組裝包括具有不同標稱峰值波長的多個可選光譜濾光片和成像相機，其中成像相機的視場包括樣本測量區。主處理器被耦合到照明組裝和拾取光學組裝，主處理器被配置有存儲在非易失性存儲器中的指令，用以：操作拾取光學組裝以相繼逐步通過多個光譜濾光片并且在每個光譜濾光片步驟處獲得至少一個二維圖像，并且激活和停用照明器。圖像數據處理器被配置有存儲在非易失性存儲器中的指令，用以：接收與每個光譜濾光片步驟對應的圖像，將所接收的圖像組裝成高光譜圖像多維數據集，并且處理該圖像多維數據集以確定樣本表面的至少一種顏色。高光譜圖像多維數據集可以包括三個維度：與所獲取的圖像的兩個維度相對應的兩個維度和與多個可選濾光片的標稱峰值波長相對應的第三維度。主處理器和圖像數據處理器可以被組合或者分離。

圖像數據處理器可以進一步被配置為通過如下步驟來處理圖像多維數據集以確定樣本表面的至少一種顏色：標識感興趣區域；分析感興趣區域以確定是否存在足夠的均勻顏色區來準許簡單的顏色平均功能；如果存在足夠的均勻顏色區，則執行簡單的顏色平均處理以確定感興趣區域的顏色；并且如果不存在足夠的均勻顏色區，則對圖像像素進行分割以排除包括陰影表面的像素并且排除包括鏡面反射的像素，并且確定剩余像素的顏色。圖像數據處理器進一步被配置為處理圖像多維數據集，以通過分割圖像像素排除包括陰影表面的像素并且排除包括鏡面反射的像素，并且確定多個色調的剩余像素的顏色，來確定樣本表面的至少一種顏色。可以標識多個主色調并且將其呈現給用戶。分割可以包括：將具有低于第50個百分位的亮度的像素分割成第一堆；將具有等于或者高于第95個百分位的亮度的像素分割成第二堆，并且將剩余像素分割為第三堆，其中確定第三堆的顏色。可以通過為所獲取的圖像中的多個像素位置構造關于多個光譜濾光片的標稱峰值波長的反射率曲線，并且將反射率曲線中的每一個變換成三維顏色空間中的坐標來確定樣本表面的多種顏色。