一种测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置.pdf

本发明公开了一种测量待测物件色彩光谱数据的方法，所述方法包括以下步骤：A.将待测物件与一参考彩格图放置在一起，通过影像输入装置获取包括参考彩格图的原始色彩数据和待测物件的原始色彩数据的影像档案；B.将影像档案输入计算机系统，通过光源均匀化处理得到参考彩格图的补偿后色彩数据和待测物件的补偿后色彩数据；C.利用参考彩格图的补偿后色彩数据和参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表，利用待测物件的补偿后色彩数据查找查找表获取待测物件的色彩光谱数据，本发明还公开了一种测量待测物件色彩光谱数据的装置。通过本发明公开的方法和装置，无需使用昂贵的分光光度计就能测量待测物件的色彩光谱数据。

1.  一种测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将待测物件与一参考彩格图放置在一起，通过影像输入装置获取包括所述参考彩格图的原始色彩数据和所述待测物件的原始色彩数据的影像档案；
B.将所述影像档案输入计算机系统，通过光源均匀化处理得到所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据；
C.利用所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表，利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的色彩光谱数据。

2.  根据权利要求1所述的测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于：所述影像输入装置是数码相机或影像扫描器。

3.  根据权利要求1所述的测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于：所述步骤C进一步包括利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的CIE色度坐标。

4.  根据权利要求1所述的测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：
B1.将所述参考彩格图的原始色彩数据进行光源分析处理，获取光源均匀补偿参数；
B2.将所述参考彩格图的原始色彩数据、所述待测物件的原始色彩数据和所述光源均匀补偿参数进行光源均匀补偿处理，获取所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据。

5.  根据权利要求4所述的测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于：所述步骤B1中所述光源分析处理的计算公式为：
其中D为参考彩格图原始色彩数据，F为光源均匀补偿参数，i＝[0..n]，其中，n为参考彩格图中的彩格量。

6.  根据权利要求4所述的测量待测物件色彩光谱数据的方法，其特征在于：所述步骤B2中所述光源均匀补偿处理的计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据，
其中，n为参考彩格图中的彩格量。

7.  一种测量待测物件色彩光谱数据的装置，其特征在于，包括光源均匀化处理装置，建表装置和查表装置；所述光源均匀化处理装置用于将输入的影像档案中包括的参考彩格图的原始色彩数据和待测物件的原始色彩数据转换为所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据；所述建表装置利用所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表；所述查表装置利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的色彩光谱数据。

8.  根据权利要求7所述的测量待测物件色彩光谱数据的装置，其特征在于，所述光源均匀化处理装置进一步包括光源分析装置和光源均匀补偿装置；所述光源分析装置将所述参考彩格图的原始色彩数据进行光源分析处理，获取光源均匀补偿参数；所述光源均匀补偿装置将所述参考彩格图的原始色彩数据、所述待测物件的原始色彩数据和所述光源均匀补偿参数进行光源均匀补偿处理，获取所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据。

9.  根据权利要求8所述的测量待测物件色彩光谱数据的装置，其特征在于，所述光源分析装置的计算公式为：
其中D为参考彩格图原始色彩数据，F为光源均匀补偿参数，i＝[0..n]，其中，n为参考彩格图中的彩格量。

10.  根据权利要求8所述的测量待测物件色彩光谱数据的装置，其特征在于，所述光源均匀补偿装置的计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据，
其中，n为参考彩格图中的彩格量。

一种测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置
技术领域
本发明涉及色彩数据测量技术领域，更具体地说，涉及一种测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置。
背景技术
在传统工业生产领域，当需要准确测量色彩或复制色彩时都必需实用分光光度计(Spectrophotometer)，分光光度计成为不可缺少的色彩测量器材。分光光度计可以非常准确地测量物件表面的色彩光谱数据，从而转换成CIEXYZ或CIELAB色彩，但是遗憾的是分光光度计的价格非常昂贵，一般的中小企业很难购买得起。
为了解决测量色彩光谱数据必需使用昂贵的分光光度计的问题，帮助中小企业降低成本，迫切需要一种测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置，用户只需使用数码相机和一参考彩格图，再通过计算机系统处理就可以计算出色彩光谱数据。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中需要测量物件表面的色彩光谱数据或需要准确复制色彩时必需使用价格昂贵的分光光度计，一般中小企业很难负担得起，因此，提供一种测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置，无需购买价格昂贵的分光光度计，只需要使用一般的数码相机与一参考彩格图，再通过计算机系统的处理就能计算出色彩光谱数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种测量待测物件色彩光谱数据的方法，具体包括以下步骤：
A.将待测物件与一参考彩格图放置在一起，通过影像输入装置获取包括所述参考彩格图的原始色彩数据和所述待测物件的原始色彩数据的影像档案；
B.将所述影像档案输入计算机系统，通过光源均匀化处理得到所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据；
C.利用所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表，利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的色彩光谱数据。
在本发明所述的方法中，所述影像输入装置是数码相机或影像扫描器。
在本发明所述的方法中，所述步骤C进一步包括利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的CIE色度坐标。
在本发明所述的方法中，所述步骤B进一步包括：
B1.将所述参考彩格图的原始色彩数据进行光源分析处理，获取光源均匀补偿参数；
B2.将所述参考彩格图的原始色彩数据、所述待测物件的原始色彩数据和所述光源均匀补偿参数进行光源均匀补偿处理，获取所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据。
在本发明所述的方法中，所述步骤B1中所述光源分析处理的计算公式为：
其中D为参考彩格图原始色彩数据，F为光源均匀补偿参数，i＝[0..n]，其中，n为参考彩格图中的彩格量。
在本发明所述的方法中，所述步骤B2中所述光源均匀补偿处理的计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据，
其中，n为参考彩格图中的彩格量。
构造一种测量待测物件色彩光谱数据的装置，包括光源均匀化处理装置，建表装置和查表装置；所述光源均匀化处理装置用于将输入的影像档案中包括的参考彩格图的原始色彩数据和待测物件的原始色彩数据转换为所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据；所述建表装置利用所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表；所述查表装置利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表获取待测物件的色彩光谱数据。
具体的，所述光源均匀化处理装置进一步包括光源分析装置和光源均匀补偿装置；所述光源分析装置将所述参考彩格图的原始色彩数据进行光源分析处理，获取光源均匀补偿参数；所述光源均匀补偿装置将所述参考彩格图的原始色彩数据、所述待测物件的原始色彩数据和所述光源均匀补偿参数进行光源均匀补偿处理，获取所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述待测物件的补偿后色彩数据。
具体的，所述光源分析装置的计算公式为：
其中D为参考彩格图原始色彩数据，F为光源均匀补偿参数，i＝[0..n]，其中，n为参考彩格图中的彩格量。
具体的，所述光源均匀补偿装置的计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据，
其中，n为参考彩格图中的彩格量。
本发明的有益效果是，本发明提供的测量待测物件色彩光谱数据的方法及装置，无需购买价格昂贵的分光光度计，只需要使用一般的数码相机(或其它影像输入装置如影像扫描器)与一参考彩格图，再通过计算机系统的处理就能计算出色彩光谱数据。虽然测量的色彩光谱数据没有使用分光光度计测量的准确，但本发明的准确度已经能够达到分光光度计的80％-100％范围。使得中小企业在一般无需要极准确的工作要求下，可以使用本发明提供的方法进行测量，随着数码相机的拍摄精度的不断提高，本发明的测量准确度也会不断提高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明测量待测物件色彩光谱数据的详细过程示意图；
图2是本发明一个实施例的一种测量待测物件色彩光谱数据的方法流程图；
图3是本发明一个实施例的一种测量待测物件色彩光谱数据的装置结构图；
图4是本发明的一个实施例的影像档案示意图；
图5是本发明的一个实施例的光源分析处理原理图；
图6是本发明的一个实施例的对参考彩格图的影像数据进行光源均匀补偿处理原理图；
图7是本发明的一个实施例的根据参考彩格图的原始光谱数据和参考彩格图的补偿后影像数据建立查找表的原理图；
图8是本发明的一个实施例的对待测物件的色彩数据进行光源均匀补偿处理原理图；
图9是本发明的一个实施例的根据待测物件的补偿后色彩数据查查找表得出待测物件的色彩光谱数据的原理图。
具体实施方式
如图1所示的是本发明测量待测物件色彩光谱数据的详细过程示意图，首先将待测物件101和一个参考彩格图102平放在一起或者叠放在一起，然后使用数码相机103或其它影像输入装置对待测物件101和一个参考彩格图102一起进行拍摄，拍摄的结果输出影像档案105，将影像档案105输入计算机系统，分别提取参考彩格图的色彩数据106和待测物件的色彩数据107；在计算机系统中设有一个光源分析装置109，即光源分析的软件系统，光源分析装置109的作用是分析数码相机所拍摄的影像中参考彩格图部分的色彩光暗分布，计算影像中的光源不均匀的分布情况，然后建立一光源均匀补偿参数110，因此就把参考彩格图的色彩数据106输入到光源分析装置109中，计算出光源均匀补偿参数110，光源均匀补偿参数110的作用是为一不均匀光源的影像提供填补数据，使其影像色彩回复至一均匀的光源的环境。同时在计算机系统中还设有一个光源均匀补偿处理装置111，光源均匀补偿处理装置111的作用是接收一待修复光源不均匀现象的影像及一光源均匀补偿参数110后，进行运算处理，产生一经过光源均匀补偿后的影像数据。因此就把参考彩格图色彩数据106与光源均匀补偿参数110一起输入到光源均匀补偿处理装置111，计算出参考彩格图的经过光源均匀补偿后的色彩数据112，在计算机系统中设有一参考彩格图的原始光谱数据113，它是由分光光度计把该参考彩格图上的彩格测量其色彩光谱数据得出来的。根据参考彩格图补偿后色彩数据112和参考彩格图的原始光谱数据113建立一查找表115，建立查找表的方法(114)为：把参考彩格图中的彩格色彩(已经过均匀光源补偿后)作为索引号，例如原始色彩是RGB(红绿蓝通道)，那么RGB就是索引号，而原始光谱数据就是内容，也就是说，在查找表中的每一列都会存入RGB色彩数据及相对的原始光谱数据。查找表115的作用是把一数码影像的色彩转换至一色彩光谱数据。因此把待测物件的原始色彩数据107和光源均匀补偿参数110输入光源均匀补偿处理装置111中，计算出一经过光源均匀补偿后的待测物件的补偿后色彩数据116，最后把待测物件的补偿后色彩数据116输入到查找表115中查表计算出待测物件的色彩光谱数据118。其中，查表处理方法(117)为：(1)把查找表中的所有RGB色彩数据(索引数据)根据其RGB数值转换成坐标(所谓的转换只是把RGB数值当作三维坐标来处理)，建立一个三维空间，在这三维空间中的每一坐标点(索引坐标)存放相对的原始光谱数据。(2)把一待查数据(经过均匀光源补偿后的RGB数据)，根据其RGB值转换为坐标(待查坐标)，使用这待查坐标寻找在三维空间中最相近的四个索引坐标，把寻得的四个索引坐标建立一四面体(Tetrahedron其物体有四角及四面)。(3)把待查坐标与上述四面体进行四面体积插值算法(Tetrahedron Interpolation(公知的几何算法))，就可求得待查坐标与这四个相近坐标的相对体积比率值，把这四个体积比率值与四坐标中记录的原始光谱数据进行计算(运算方法也是使用四面体积插值算法(Tetrahedron Interpolation(公知的几何算法)))，就可以求得最终的光谱数据了。
如图2所示的是本发明一个实施例的一种测量待测物件色彩光谱数据的方法流程图，本发明所述测量待测物件色彩光谱数据的方法，包括以下步骤：
步骤200中，将待测物件和一个参考彩格图放置在一起。
步骤205中，使用数码相机或其它影像输入装置(如影像扫描器)对待测物件和一个参考彩格图一起进行拍摄，拍摄的结果输出影像档案，该影像档案包括参考彩格图的原始色彩数据和待测物件的原始色彩数据。
步骤210中，把数码相机拍摄的影像档案输入到计算机系统中，提取该影像档案中的参考彩格图的原始色彩数据和待测物件的原始色彩数据并进行光源均匀化处理，其中光源均匀化处理包括光源分析处理和光源均匀补偿处理，把参考彩格图的原始色彩数据进行光源分析处理得出光源均匀补偿参数，再把参考彩格图原始色彩数据与光源均匀补偿参数一起进行光源均匀补偿处理得出参考彩格图的补偿后色彩数据，把待测物件的原始色彩数据和光源均匀补偿参数一起进行光源均匀补偿处理，得出一经过光源均匀补偿后的待测物件的补偿后色彩数据。
步骤215中，根据参考彩格图的补偿后色彩数据和参考彩格图的原始光谱数据建立一查找表。
步骤220中，根据待测物件的补偿后色彩数据查查找表，得出待测物件的色彩光谱数据。
如图3所示的是本发明一个实施例的一种测量待测物件色彩光谱数据的装置结构图，所述装置包括光源均匀化处理装置300，查表装置303和建表装置304；所述光源均匀化处理装置300进一步包括光源分析装置301和光源均匀补偿装置302；所述光源分析装置301用于对输入的影像档案30中包括的参考彩格图的原始色彩数据进行分析处理得出光源均匀补偿参数，所述光源均匀补偿装置302根据光源均匀补偿参数和参考彩格图的原始色彩数据计算得出参考彩格图补偿后色彩数据，同时，所述光源均匀补偿装置302根据光源均匀补偿参数和待测物件的原始色彩数据计算得出待测物件的补偿后色彩数据；所述建表装置304利用所述参考彩格图的补偿后色彩数据和所述参考彩格图的原始光谱数据建立一个查找表31；所述查表装置303利用所述待测物件的补偿后色彩数据查找所述查找表31获取待测物件的色彩光谱数据。
图4是本发明的一个实施例的影像档案示意图，表示用数码相机拍摄的影像档案400在输入到计算机系统后可以提取参考彩格图的原始色彩数据401和待测物件的原始色彩数据402。
图5是本发明的一个实施例的光源分析处理原理图，参考彩格图的原始色彩数据500中，D为拍摄后的器材色彩，如RGB(红绿蓝色彩通道)，将该参考彩格图的原始色彩数据500输入到光源分析处理501中进行计算，其中计算公式为：Fi=D0Di]]>
其中D为参考彩格图原始色彩数据，F为光源均匀补偿参数，i＝[0..n]其中，n为参考彩格图中的彩格量。
计算得出光源均匀补偿参数502。
图6是本发明的一个实施例的对参考彩格图的影像数据进行光源均匀补偿处理原理图，把光源均匀补偿参数600和参考彩格图的原始色彩数据601输入到光源均匀补偿处理602中进行计算，计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据。
其中，n为参考彩格图中的彩格量。
经过上述计算得出参考彩格图的补偿后色彩数据603。
图7是本发明的一个实施例的根据参考彩格图的原始光谱数据和考彩格图的补偿后影像数据建立查找表的原理图，根据经过光源补偿后的参考彩格图的补偿后色彩数据700和参考彩格图的原始光谱数据701建立一查找表702。
图8是本发明的一个实施例的对待测物件的色彩数据进行光源均匀补偿处理原理图，把光源均匀补偿参数800和待测物件的原始色彩数据801输入到光源均匀补偿处理802中进行计算，计算公式为：
S_i＝F_f×D_i
F_f＝F_iv1+(F_iv0-F_iv1)×t
其中，i＝[0..n]
其中，F_iv0＝F₄+(F₀-F₄)×u
其中，F_iv1＝F₂₄+(F₂₀-F₂₄)×u
其中，t=Diy-F20yF0y-F20y]]>
其中，u=Dix-F4xF0x-F4x]]>
其中，x为横坐标，y为垂直坐标；S为光源均匀补偿后色彩数据。
其中，n为参考彩格图中的彩格量。
经过上述计算得出待测物件的补偿后色彩数据803。
图9是本发明的一个实施例的根据待测物件的补偿后色彩数据查查找表得出待测物件的色彩光谱数据的原理图，把经过上述计算得出的待测物件的补偿后色彩数据900输入到查找表901中查表，得出待测物件的色彩光谱数据902。
应当说明的是，本发明的方法无需在一均匀的光源下进行拍摄，所以要解决的就是拍摄后，影像档案中的光暗问题。因此在拍摄时，必须把一参考彩格图与待测物件放在一起进行拍摄。另外在计算机系统中有一光源分析软件，能根据拍摄得来的影像档案中的参考彩格图部份的色彩分布情况进行分析，计算出整个影像中的光源不均匀数据，求得其光源均匀补偿参数。然后把光源均匀补偿参数与影像档案的色彩数据一同输入一光源均匀补偿处理软件中进行计算，就能得出一均匀光源补偿后的影像档案的色彩数据。
另一技术问题是如何使影像档案中的待测物件的色彩数据能够转变为色彩光谱数据，这就要说明参考彩格图的作用，参考彩格图是一张印有多个彩格的印品，先使用分光光度計把该彩格图上的彩格进行测量得出其色彩光谱数据，并且记录下来。这样该彩格图就具有了一份色彩光谱数据，所以称为参考彩格图。因此把参考彩格图与待测物件放在一起后，使用数码相机拍摄后输出的影像档案中的参考彩格图部份，经过光源均匀化补偿处理后，其数据再与该参考彩格图的光谱数据结合形成一查找表(LUT)。最后把影像档案中的待测物件部份的原始色彩数据，经过光源均匀补偿处理后，得到一已经过均匀光源补偿后的色彩数据，把该补偿后色彩数据输入到查找表(LUT)中，就能得出待测物件的色彩光谱数据。另外，需要说明的是，上述色彩光谱数据是色彩表现的最原始代表数据，由于色彩光谱数据能够根据CIE(国际照明委员会International Commission on Illumination)公开的色彩坐标转换计算方法求得各种CIE色彩坐标，因此本发明的测量物件方法，最终能够得出各种CIE色彩坐标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。