超スペクトルカメラは どうやって色を測定するのでしょう?

科学技術が急速に発展している現代では 製品の品質管理や芸術創作から科学研究に至るまで 色測定は多くの分野で重要な役割を果たしています先進的な光学装置として超スペクトルカメラは,色測定のための新しい,より正確で包括的なソリューションをもたらします.

一超スペクトルカメラの基本原理

超スペクトルカメラの原理は スペクトル情報の精細な捉え方に基づいています赤い3つのチャンネルの色情報のみを記録できます緑と青の超スペクトルカメラは,スペクトルを目に見える光から近赤外線まで多くの狭い帯に分割することができます. 通常は数百個以上です.例えば測定対象の表面に光が照らされるとき,反射は,光の異なる波長に対する物体の吸収と伝達特性が異なる特殊な光学システムと検出器を通して 超スペクトルカメラは 各帯の光信号の強度を 順番に収集します物体のスペクトル反射曲線を構成するためにこの曲線は,様々な波長で物体の反射性を詳細に記録し,色測定のための基本的なデータ源です.

二、色測定の特定のプロセス

(1) カリブレーション

カラー測定のために超スペクトルカメラを使用する前に カリブレーションは重要なステップですカメラによってキャプチャされたスペクトルデータと真の色値の間の正確な対応を確立することです既知のスペクトル特性を有する標準ホワイトボードは,しばしば校正基準として使用される.標準ホワイトボードは,様々な波長で安定して正確に知られる反射性を有する.ハイパースペクトルカメラは標準ホワイトボードの写真を撮影します, 各帯域の光信号強度を記録し,標準ホワイトボードの既知のスペクトル反射量データに基づいてカメラの応答機能を計算する.可能なスペクトル偏差を修正するためにカメラの暗電流騒音および他の誤差因子,および,その後の測定データの正確性と信頼性を確保します.

(2) 画像収集

ハイパースペクトルカメラが物体を撮影すると既定のスペクトル帯域と解像度に応じて,オブジェクト帯によって反射された光の強度情報を帯ごとに取得する.例えば,画像のピクセルごとに,複数のスペクトル帯に反射された光のデータが記録されます.カメラがスペクトル帯を200帯に分割すると,それぞれのピクセルには 200 の対応するスペクトル反射値がありますこのデータは3次元のデータキューブを形成し,2次元の平面は画像の空間位置情報 (x,y座標) を表します.そして第3次元はスペクトル帯域情報 (λ)この方法で,超スペクトルカメラは,色と外観の情報を記録するだけでなく,そのスペクトル特性情報を含んでいます.伝統的なカメラよりも豊富なデータを提供する.

(3) データ処理と色計算

最終的な色測定結果を得るには 複雑なデータ処理を経る必要があります まず データを事前に処理し 騒音を除去スペクトル歪曲の修正その他の操作. その後,色は特定の色モデルとアルゴリズムに従って計算されます. 色科学の分野で,一般的に使用される色モデルはCIE XYZ,CIELAB,などです.CIELABの色モデルを例に,それは人間の目の色認識特性に基づいて3つの座標値として色を表します: Lは明るさを表し,aは赤緑の度合いを表します.そしてb * は黄色と青の度数分数を表します標準照明器具 (D65標準光源など) のスペクトル電源分布と,超スペクトルカメラによって収集されたスペクトル反射度データを組み合わせることで,配色関数に従って整数化しますCIELABの色空間内のオブジェクトの座標値を計算し,オブジェクトの色属性を正確に記述することができます. 例えば色深さ,色調,飽和度.,色差は,異なる物体や同じ物体の異なる部分の色座標値を比較することによっても計算できます.濃度や色変化の度合いを評価するために使用される.

三超スペクトルカメラの色測定の利点

(1) 高精度,高解像度

超スペクトルカメラは 非常に高いスペクトル解像度を提供し,色測定で非常に細い色差を捉えることができます. 例えば,色素の精度が非常に高い産業では高級印刷や化粧品製造などで 人目には検出が難しい色違いを 正確に識別できます製品の色と高品質基準の一貫性を確保する高精度の測定結果は,製品の品質管理レベルを向上させ,色偏差による欠陥のある製品の割合を減らすのに役立ちます.

(2) 豊富なスペクトル情報

色のトリスティミュルス値情報に加えて超スペクトルカメラで得られたスペクトル反射率曲線は,測定されたスペクトル範囲全体で物体に関する詳細な情報を含みます.これは,特定の材料やオブジェクトの色解析にユニークな利点があります.例えば,文化遺跡の復元と保護の分野では,文化遺跡の表面の色素のスペクトル特性を分析することで農業では,成長状況,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物,農産物植物の葉のスペクトル反射性の変化に応じて,栄養含有量と植物病害および昆虫害をモニタリングすることができます.光の異なる波長の吸収と反射特性が 植物の異なる成長段階や健康状態で変化するからです

(3) 非接触測定

ハイパスペクトルカメラは,測定対象物と直接接触する必要はありません.これは多くの場合重要です.文化遺物生物学的サンプルなど,接触しない測定は,物体への損傷や汚染を防ぐことができます.同時に,それは,高速,大きな領域の色測定を達成することができます.測定効率を向上させる例えば,大規模な壁画の色検出では,壁画全体の色情報を迅速に入手できます.保護と復元作業のための包括的なデータサポートを提供.

四、色測定における超スペクトルカメラの実験試験

1実験目的
下のサンプルのラボ値をテスト

2実験用試験器具のリスト

3実験内容

反射率曲線は400-1000nmハイパースペクトルカメラの外部プッシュスキャン検出によって得られた
実験測定手順は下図に示されています.

4結論

客のサンプルを撮影するために 超スペクトルカメラFS-13が使用され 超スペクトル画像分析から 各サンプルのラボ値が得られました色の違いメーターを入れ替えるのに使えます試験標本の採取位置は柔軟で,自動検出を実現するために多点測定が可能でした.