一種標準光源對色觀察箱的光源校準檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測試方法，尤其是涉及一種標準光源對色觀察箱的光源校準檢測 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的標準光源對色觀察箱都沒有色溫和照度等參數(shù)的監(jiān)測，而隨著使用時間增 加，光源組件的材質(zhì)變化會造成輻照光源的色溫照度發(fā)生變化而用戶卻不知道，這會使得 用戶判定顏色和鑒別色差或測定的結(jié)果會發(fā)生很大的差異，從而影響生產(chǎn)驗收效果。
[0003] 目前國際上最先進的標準光源對色觀察箱只可以做到照度的實時顯示，并且對于 日光燈等測量誤差較大，目前測量照度的方案是利用照度傳感器采樣光信號來實現(xiàn)照度的 測量，但不能實現(xiàn)色溫的測量，想要做到色溫的測量往往需要高精度的光譜分析儀器才可 以測量。
[0004] 因為現(xiàn)有標準光源對色觀察箱缺少對色溫和照度的監(jiān)測，使用戶對觀察箱的精度 性能沒有直觀的判斷，更重要的是會影響對辨色工作的展開，而通常想測量色溫往往需要 高精度的光譜分析儀，但光譜分析儀的價格非常高，想在燈箱上安裝光譜分析儀就變得不 現(xiàn)實。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本較低，能夠檢測標準光源對 色觀察箱內(nèi)色溫變化，從而便于校準光源的檢測方法。
[0006] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種標準光源對色觀察箱的光源校準檢測方法，對色 觀察箱在出廠前通過外接的光譜分析儀采樣光源的XYZ數(shù)據(jù)，通過對色觀察箱內(nèi)設(shè)置的顏 色傳感器采樣光源的RGB數(shù)據(jù)，計算出RGB數(shù)據(jù)與XYZ數(shù)據(jù)之間的矩陣系數(shù)，并將該矩陣系數(shù) 發(fā)送至對色觀察箱的主控模塊保存;觀察箱在出廠后通過顏色傳感器采樣的RGB數(shù)據(jù)與矩 陣系數(shù)經(jīng)過計算得到XYZ數(shù)據(jù)，該XYZ數(shù)據(jù)計算得到色溫數(shù)據(jù)，通過色溫數(shù)據(jù)對光源進行校 準。
[0007] 作為一種改進，通過多項式回歸算法實現(xiàn)RGB轉(zhuǎn)XYZ，公式為：
[0008] ⑴
[0009]式中R為紅光信號，G為綠光信號，B為藍光信號，X、Y、Z為三刺激值，令矩陣
Η.，即公式（1)可表示為Η=ΙΜ，Μ為需要求解的矩陣系數(shù)，基于最小二乘法， 變換矩陣Μ可由下式求解：
[0010] M=(ITI)_1ITH (2)
[0011] 式中IT表示I的轉(zhuǎn)置。
[0012] 作為一種改進，通過公式計算XYZ轉(zhuǎn)色溫：
[0013] CCT = 449V3+3525V2+6823.3V+5520.33 (3)
[0014] V=(x-〇.3320)/(0.1858-y) (4)
[0015] χ=Χ/(Χ+Υ+Ζ) (5)
[0016] y = Y/(X+Y+Z) (6)
[0017] 式中CCT為色溫，V、x、y為中間變量。
[0018] 作為一種改進，采用日光燈作為光源時，配合多種不同的窄波LED光源調(diào)整變化色 溫;對色觀察箱經(jīng)過預(yù)熱，由顏色傳感器采樣光源的RGB數(shù)據(jù)，由外接的光譜分析儀采樣光 源的XYZ數(shù)據(jù)，通過多組數(shù)據(jù)計算得出矩陣系數(shù)。
[0019] 作為一種改進，采用熒光燈和日落燈作為光源時，選擇多個電壓，在每個電壓下由 顏色傳感器采樣光源的RGB數(shù)據(jù)，同時由外接的光譜分析儀采樣光源的XYZ數(shù)據(jù)，通過多組 數(shù)據(jù)計算得出矩陣系數(shù)。
[0020] 作為一種改進，對色觀察箱在出廠前通過外接的光譜分析儀采樣光源的照度數(shù) 據(jù)，通過對色觀察箱內(nèi)設(shè)置的顏色傳感器采樣光源的C數(shù)據(jù)，計算出C數(shù)據(jù)與照度數(shù)據(jù)之間 的比例系數(shù)，并將該比例系數(shù)發(fā)送至對色觀察箱的主控模塊保存;觀察箱在出廠后通過顏 色傳感器采樣的C數(shù)據(jù)與比例系數(shù)經(jīng)過計算得到照度數(shù)據(jù)，通過該照度數(shù)據(jù)與色溫數(shù)據(jù)一 起對光源進行校準，其中C為光強信號。
[0021] 作為一種改進，記校準過程中照度為Alux，同時顏色傳感器采樣到的C值為C1，
[0022] P=ALux/Cl； (7)
[0023] 記校準完成后照度為BLux，同時顏色傳感器采樣到的C值為C2，
[0024] BLux = P*C2; (8)
[0025] 式中P為比例系數(shù)。
[0026] 作為一種改進，采用日光燈作為光源時，配合多種不同的窄波LED光源調(diào)整變化照 度;對色觀察箱經(jīng)過預(yù)熱，由顏色傳感器采樣光源的C數(shù)據(jù)，由外接的光譜分析儀采樣光源 的照度數(shù)據(jù)，通過多組數(shù)據(jù)計算得出比例系數(shù)。
[0027] 作為一種改進，采用熒光燈作為光源時，選擇多個電壓，在每個電壓下由顏色傳感 器采樣光源的C數(shù)據(jù)，同時由外接的光譜分析儀采樣光源的照度數(shù)據(jù)，通過多組數(shù)據(jù)計算得 出比例系數(shù)。
[0028] 作為一種改進，采用日落燈作為光源時，選擇多個電壓，在每個電壓下由顏色傳感 器采樣光源的RGB數(shù)據(jù)和C數(shù)據(jù)，同時由外接的光譜分析儀采樣光源的XYZ數(shù)據(jù)和照度數(shù)據(jù)， 通過多組數(shù)據(jù)計算得出矩陣系數(shù)和比例系數(shù);采用紫外燈作為光源時，將紫外燈開啟10% 到100%不同的多種強度，采樣其C數(shù)據(jù)，通過紫外強度儀器采樣紫外強度，計算出多個比例 系數(shù)。
[0029] 本發(fā)明的有益效果:采用了高性能的顏色傳感器利用顏色算法和校準結(jié)合的方法 來實現(xiàn)對色溫的測量。這樣的方法不僅成本低，而且色溫的測量精度也比較準確;與現(xiàn)有的 對色觀察箱相比，能夠在低成本的情況下實現(xiàn)測量色溫，從而能夠?qū)崟r監(jiān)視光源色溫是否 存在誤差，若出現(xiàn)誤差可以及時調(diào)試，提高了對色觀察箱顏色測試的準確性。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框架圖。
[0031 ]圖2是本發(fā)明的上位機校準過程流程圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細說明。
[0033]如圖1、2所示，為本發(fā)明標準光源對色觀察箱的光源校準檢測方法的具體實施方 式。該實施方式對色觀察箱在出廠前通過外接的光譜分析儀采樣光源的XYZ數(shù)據(jù)，通過對色 觀察箱內(nèi)設(shè)置的顏色傳感器采樣光源的RGB數(shù)據(jù)，計算出RGB數(shù)據(jù)與XYZ數(shù)據(jù)之間的矩陣系 數(shù)，并將該矩陣系數(shù)發(fā)送至對色觀察箱的主控模塊保存;觀察箱在出廠后通過顏色傳感器 采樣的RGB數(shù)據(jù)與矩陣系數(shù)經(jīng)過計算得到XYZ數(shù)據(jù)，該XYZ數(shù)據(jù)計算得到色溫數(shù)據(jù)，通過該色 溫數(shù)據(jù)對光源進行校準。光譜分析儀較為昂貴，體積較大，從各方面考慮不便于設(shè)置在標準 光源對色觀察箱上，而若要進行色溫或者照度的準確測試，必須使用光譜分析儀器來實現(xiàn)。 在沒有色溫或者照度數(shù)據(jù)的情況下，又難以保證標準光源的初始狀態(tài)是否符合測試標準， 或者標準光源在使用時間增加后光譜發(fā)生變化，從而影響到測試的準確性。本發(fā)明利用顏 色傳感器代替光譜分析儀器，大大降低了測試成本，每臺標準光源對色觀察箱的光源在出 廠前利用光譜分析儀進行XYZ數(shù)據(jù)測試，配合顏色傳感器進行RGB數(shù)據(jù)測試，建立兩組數(shù)據(jù) 的矩陣系數(shù)保存到標準光源對色觀察箱的主控模塊中，出廠后的標準光源對色觀察箱通過 顏色傳感器測得的RGB數(shù)據(jù)與矩陣系數(shù)經(jīng)過計算就能得到XYZ數(shù)據(jù)，由XYZ數(shù)據(jù)計算得到色 溫數(shù)據(jù)，從而實時監(jiān)視光源狀態(tài)便于校準。如圖2所示，上位機配置校準參數(shù)，例如選擇顏色 傳感器端口、光譜分析儀端口、校準哪一燈具等項目，然后給主控模塊發(fā)送校準數(shù)據(jù)，標準 光源對色觀察箱為保證測試數(shù)據(jù)的準確要先進行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后進行顏色傳感器和光譜 分析儀的數(shù)據(jù)采集和接收；由上位機判斷校準步驟是否結(jié)束，未結(jié)束則重復(fù)采集步驟;若結(jié) 束則由上位機根據(jù)測得的數(shù)據(jù)組成矩陣公式，得出色溫的矩陣系數(shù)，上位機把矩陣系數(shù)發(fā) 給主控模塊保存。圖1為總體結(jié)構(gòu)框架圖，在出廠前光譜分析儀連入標準光源對色觀察箱對 色溫和照度進行測試；出廠后由顏色傳感器單獨進行色溫和照度的測試，通過LED控制模 塊，可以控制另外設(shè)置的窄波LED光源工作對標準光源進行補償，顏色傳感器持續(xù)的采集數(shù) 據(jù)，與LED控制模塊配合，校準光源，使標準光源對色觀察箱中補償后光線測得的色溫和照 度在規(guī)定的標準范圍之內(nèi)。
[0034] 作為一種改講的縣體實施方式，通過多項式回歸算法實現(xiàn)RGB轉(zhuǎn)XYZ，公式為：
[0035] (1)
[0036] 式中R為紅光信號，G為綠光信號，B為藍光信號，X、Y、Z為三刺激值，令矩陣
1，記光源Ν個狀態(tài)下的顏色傳感器獲取的RGB信號為I，相應(yīng)的Ν個狀態(tài)下通 過光譜分析儀獲取的光源XYZ信號記為矩陣H，即公式(1)可表示為H=頂，Μ為需要求解的矩 陣系數(shù)，基于最小二乘法，變換矩陣Μ可由下式求解：
[0037] M=(ITI)_1ITH (2)
[0038] 式中Ιτ表示I的轉(zhuǎn)置，-1表示矩陣求逆。最佳的變換應(yīng)該使所有色塊的預(yù)測色差最 小，由上式求取的Μ使光源各狀態(tài)下的模型預(yù)測ΧΥΖ值于相應(yīng)ΧΥΖ測試值之間的均方誤差最 小。通過求取的矩陣系數(shù)，我們可以將顏色傳感器獲取的RGB換算為ΧΥΖ三刺激值。
[0039] 通過公式計算XYZ轉(zhuǎn)色溫：
[0040] CCT = 449V3+3525V2+6823.3V+5520.33 (3)
[0041] V=(x-〇.3320)/(0.1858-y) (4)
[0042] χ=Χ/(Χ+Υ+Ζ) (5)
[0043] y = Y/(X+Y+Z) (6)
[0044] 式中CCT為色溫，V、x、y為中間變量。通過以上公式