一种分光色度计照明系统的控制方法

1.本发明涉及颜色测量技术领域，特别涉及一种分光色度计照明系统的控制方法。


背景技术：

2.目前使用的分光色度计都是经过一次白板定标，获取物体的归一化光谱反射率。当物体反射率适中时，通过获取归一化反射率光谱曲线得到物体颜色数据误差不大，但当测量深色物体，如深灰色的手机面板等在各波长的反射率都低，导致探测器响应低，光子噪声、探测器噪声等严重影响测量结果。或者当物体反射率曲线同时出现强、弱吸收或者反射特征时，因为这些高低或强弱特征差异明显，通过定标或者直接测量方式无法获取这些高动态范围反射率数据，也同样带来严重的色度测量误差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种可得到待测物完整的高动态范围光谱反射率曲线的分光色度计照明系统的控制方法。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种分光色度计照明系统的控制方法，所述照明系统包括全谱led、多色led、第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路、探测器采集电路和同步控制电路，所述第一脉冲驱动电路与所述全谱led连接，所述第二脉冲驱动电路与所述多色led连接，所述第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路均通过所述同步控制电路与探测器采集电路连接，所述探测器采集电路与所述探测器连接；所述控制方法包括：
5.s11、所述同步控制电路控制第一脉冲驱动电路和第二脉冲驱动电路同时产生脉冲驱动信号，以驱动所述全谱led和多色led照明，所述同步控制电路和探测器采集电路驱动所述探测器曝光；
6.s12、当所述脉冲驱动信号由高变低后，所述同步控制电路和探测器采集电路控制所述探测器曝光结束，得到当前脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线；
7.s13、多次重复步骤s11和s12，每次重复时增加脉冲驱动信号时间宽度，以得到不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线；
8.s14、将不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线进行融合，得到待测物完整的光谱反射率曲线。
9.作为本发明的进一步改进，在步骤s14中，采用以下公式将不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线进行融合：
[0010][0011]
其中，fz为得到的待测物完整的高动态范围光谱反射率曲线；f
b1
,f
b2
,
…
,f
bn
分别为第1,2,
…
,n次脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线；a2,
…
,an分别为第2,
…
,n次脉冲驱动信号的宽度与第1次脉冲驱动信号宽度的比值；{
·
}为在各个光谱反射率曲线中选择的有效数据。
[0012]
作为本发明的进一步改进，n≥3。
[0013]
作为本发明的进一步改进，在步骤s11中，所述同步控制电路和探测器采集电路在所述脉冲驱动信号发出前或同时驱动所述探测器曝光。
[0014]
本发明还提供了一种分光色度计照明系统的控制方法，所述照明系统包括全谱led、多色led、第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路、探测器采集电路和同步控制电路，所述第一脉冲驱动电路与所述全谱led连接，所述第二脉冲驱动电路与所述多色led连接，所述第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路均通过所述同步控制电路与探测器采集电路连接，所述探测器采集电路与所述探测器连接；所述控制方法包括：
[0015]
s21、所述同步控制电路控制第一脉冲驱动电路和第二脉冲驱动电路同时产生周期性的脉冲驱动信号，以驱动所述全谱led和多色led照明，所述同步控制电路和探测器采集电路驱动所述探测器曝光，曝光时间大于等于单个脉冲驱动信号宽度，得到当前曝光时间下的光谱反射率曲线；
[0016]
s22、多次重复步骤s21，每次重复时调节曝光时间，以得到不同曝光时间下的光谱反射率曲线；
[0017]
s23、将不同曝光时间下的光谱反射率曲线进行融合，得到待测物完整的光谱反射率曲线。
[0018]
作为本发明的进一步改进，在步骤s22中，多次重复步骤s21，每次重复时调节曝光时间，使每次的曝光时间对应不同数量的单个脉冲驱动信号宽度。
[0019]
作为本发明的进一步改进，在步骤s23中，采用以下公式将不同曝光时间下的光谱反射率曲线进行融合：
[0020][0021]
其中，fz为得到的待测物完整的高动态范围光谱反射率曲线；f
d1
,f
d2
,
…
,f
dm
分别为数量脉冲为1,2,
…
,m对应的曝光时间下的光谱反射率曲线；{
·
}为在各个光谱反射率曲线中选择的有效数据。
[0022]
作为本发明的进一步改进，m≥3。
[0023]
作为本发明的进一步改进，步骤s22中，每次重复时通过增大时间跨度或选择不同时间跨度来调节曝光时间。
[0024]
本发明的有益效果：
[0025]
本发明分光色度计照明系统的控制方法能够有效获取低反射率物体高信噪比反射率曲线，能够有效获取物体具有大差异高低吸收或高低反射光谱特征时的高动态范围光谱反射率曲线，从而得到高精度的色度值，如lab，luv等色空间坐标，提高了分光色度计的测量精度。
[0026]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0027]
图1是本发明实施例中分光色度计照明系统的示意图；
[0028]
图2是本发明实施例中分光色度计照明系统的控制方法的流程图；
[0029]
图3是本发明实施例中不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线融合的示意图；
[0030]
图4是本发明另一实施例中分光色度计照明系统的控制方法的示意图；
[0031]
图5是本发明另一实施例中不同曝光时间下的光谱反射率曲线融合的示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0033]
本发明实施例中的分光色度计照明系统的控制方法用于控制分光色度计照明系统，参照图1，所述照明系统包括全谱led、多色led、第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路、探测器采集电路和同步控制电路，第一脉冲驱动电路与全谱led连接，第二脉冲驱动电路与所述多色led连接，第一脉冲驱动电路、第二脉冲驱动电路均通过所述同步控制电路与探测器采集电路连接，探测器采集电路与所述探测器连接；其中，积分球将全谱led2和多色led3匀光，匀光后的光入射至待测物上，并反射后被探测器探测。所述探测器具有在各波长下的线性辐射响应特征，可选用ccd或cmos探测器。
[0034]
如图2所示，本发明实施例中的分光色度计照明系统的控制方法包括以下步骤：
[0035]
步骤s11、同步控制电路控制第一脉冲驱动电路和第二脉冲驱动电路同时产生脉冲驱动信号，以驱动全谱led和多色led照明，同步控制电路和探测器采集电路驱动所述探测器曝光；其中，同步控制电路和探测器采集电路在脉冲驱动信号发出前或同时驱动探测器曝光。同步控制电路保证驱动全谱led和多色led的脉冲驱动信号宽度的一致的。
[0036]
步骤s12、当所述脉冲驱动信号由高变低后，所述同步控制电路和探测器采集电路控制所述探测器曝光结束，得到当前脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线。
[0037]
步骤s13、多次重复步骤s11和步骤s12，每次重复时增加脉冲驱动信号时间宽度，以得到不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线。
[0038]
步骤s14、将不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线进行融合，得到待测物完整的光谱反射率曲线。
[0039]
具体地，采用以下公式将不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线进行融合：
[0040][0041]
其中，fz为得到的待测物完整的高动态范围光谱反射率曲线；f
b1
,f
b2
,
…
,f
bn
分别为第1,2,
…
,n次脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线；a2,
…
,an分别为第2,
…
,n次脉冲驱动信号的宽度与第1次脉冲驱动信号宽度的比值；{
·
}为在各个光谱反射率曲线中选择的有效数据。这些有效数据位置对应的子波长范围组合而构成完整的测量波长范围，所谓有效是把光谱曲线中饱和信号和低信噪比曲线去除。进一步地，n≥3。
[0042]
参照图3，可选地，假设第1次脉冲驱动信号宽度为ts，第2次脉冲驱动信号宽度为ts的a倍，第2次脉冲驱动信号宽度为ts的b倍，且b》a》1。c为曝光时间的倍数，c》b说明曝光时间长于驱动脉冲时间宽度。当物体的光谱曲线差异比较大时，如图3最右边所示。第一次最短时间的脉冲照明，可以得到高反射率特征波段位置附近的信号而不会使信号饱和。当
依次增加脉冲驱动宽度，低反射率特征波段处信号就会呈现出来，但高反射率特征波段位置附近的信号就会饱和。再增大脉冲驱动时间宽度，高反射率特征波段处的饱和波长宽度继续扩大，而更低反射率特征谱段被测量出来。最后融合各时间脉冲驱动照明下获取的有效光谱数据，得到完整的高动态光谱曲线。图3中间为三次不同时间脉冲驱动信号下的光谱反射率曲线，图3右侧为融合得到的待测物完整的光谱反射率曲线。
[0043]
如图4所示，本发明另一实施例中的分光色度计照明系统的控制方法包括以下步骤：
[0044]
步骤s21、所述同步控制电路控制第一脉冲驱动电路和第二脉冲驱动电路同时产生周期性的脉冲驱动信号，以驱动所述全谱led和多色led照明，所述同步控制电路和探测器采集电路驱动所述探测器曝光，曝光时间大于等于单个脉冲驱动信号宽度，得到当前曝光时间下的光谱反射率曲线。
[0045]
步骤s22、多次重复步骤s21，每次重复时调节曝光时间，以得到不同曝光时间下的光谱反射率曲线；可选地，每次重复时通过增大时间跨度或选择不同时间跨度来调节曝光时间。
[0046]
步骤s23、将不同曝光时间下的光谱反射率曲线进行融合，得到待测物完整的光谱反射率曲线。
[0047]
可选地，在步骤s22中，多次重复步骤s21，每次重复时调节曝光时间，使每次的曝光时间对应不同数量的单个脉冲驱动信号宽度。可以方便计算。
[0048]
进一步地，在步骤s23中，采用以下公式将不同曝光时间下的光谱反射率曲线进行融合：
[0049][0050]
其中，fz为得到的待测物完整的高动态范围光谱反射率曲线；f
d1
,f
d2
,
…
,f
dm
分别为数量脉冲为1,2,
…
,m对应的曝光时间下的光谱反射率曲线；{
·
}为在各个光谱反射率曲线中选择的有效数据。优选地，m≥3。
[0051]
参照图5，可选地，假设单个脉冲驱动信号宽度为ts，第一次探测器曝光时间为ts k1，第二次探测器曝光时间为2ts k2，第三次探测器曝光时间为3ts k3，k1、k2、k3为曝光时间多于照明脉冲的的冗余时间，k1、k2、k3可以保持一致。图5中间为三次曝光时间下得到的光谱反射率曲线，图5右侧为融合得到的待测物完整的光谱反射率曲线。
[0052]
本发明分光色度计照明系统的控制方法能够有效获取低反射率物体高信噪比反射率曲线，能够有效获取物体具有大差异高低吸收或高低反射光谱特征时的高动态范围光谱反射率曲线，从而得到高精度的色度值，如lab，luv等色空间坐标，提高了分光色度计的测量精度。
[0053]
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。