(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221045790 0.3 (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 彩谱科技 （浙江） 有限公司 地址 318050 浙江省台州市 路桥区路南 街 道永源路318号众创小微企业工业园 26幢102室 (72)发明人 袁琨　王坚　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 专利代理师 杨小凡 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/25(2006.01) G01N 21/27(2006.01) (54)发明名称 一种高光谱 颜色测量定标系统及定标 方法 (57)摘要 本发明公开了一种高光谱颜色测量定标系 统及定标方法， 系统包括反射光获取装置、 高光 谱探测装置及平移装置； 方法包括步骤S1： 通过 高光谱数据采集， 测量标准物体的发射谱， 对波 长与像素的关系进行标定； 通过单一波长下相邻 像素的响应值， 确定该波长峰值所在的像素位 置， 波长峰值与对应像素点建立多项式关系， 再 利用拟合出的多项式计算出其余像素点对应的 波长； 步骤S2： 获取标准物 体对应光谱响应值， 对 光谱响应值求和取平均值， 通过测量已知光谱反 射率的标准物体的光谱响应值， 建立光谱在相同 条件下， 测量待测样本的光谱响应值， 获得待测 样本的光谱反射率， 建立光谱响应值与标准物体 光谱反射 率的对应关系， 进行光谱反射 率定标。 权利要求书2页 说明书14页 附图9页 CN 114910416 A 2022.08.16 CN 114910416 A 1.一种高光谱颜色测量定标系统， 反射光获取装置和高光谱探测装置， 其特征在于： 为 所述高光谱探测装置配合设置平 移装置； 反射光获取装置采集标准物体的发射谱， 通过高光谱探测装置设有的狭缝， 将平面像 进行剪切， 得到狭缝尺寸的一维空间图像信息， 将一维空间位置上 的每一点的光信息色散 分光， 对于垂直于狭缝方向的每列像素， 采集来自同一空间点的不同波长信息， 每列像素作 为一个空间通道， 每个空间通道包含标准物体的所有波长信息及标准物体在空间中一点的 位置信息， 同一波长单色像的每行像素作为一个光谱通道， 每个光谱通道包含狭缝视场内 的所有空间位置信息及一个波段下的光谱信息， 将包含所有空间位置信息的方向作为光谱 维， 将包含所有光谱信息的方向作为空间维， 选取空间维中间位置的空间通道进行波长定 标， 并用获得 的波长与像素关系表示空间维其余各空间通道的波长与像素 的关系， 进行波 长定标； 标准物体随平移装置移动， 高光谱探测装置的每个空间通道， 通过狭缝获取标准物体 对应狭缝区域的光谱响应值， 对光谱响应值求和取平均值， 通过测量已知光谱反射率的标 准物体在系统中的光谱响应值， 建立系统光谱在相同条件下， 测 量待测样本在系统中的光 谱响应值， 获得待测样本的光谱反射率， 建立系统光谱响应值与标准物体光谱反射率的对 应关系， 进行光谱反射 率定标。 2.根据权利要求1所述的一种高光谱颜色测量定标系统， 其特征在于： 构建一组标准 板， 用于放置光谱反射率呈阶梯下降的标准物质， 对每个空间通道的光谱响应值与标准板 的光谱反射 率进行分段线性拟合， 获取系统的光谱响应值与光谱反射 率的关系。 3.根据权利要求1所述的一种高光谱颜色测量定标系统， 其特征在于： 所述反射光获取 装置包括积分球， 所述高光谱探测装置， 在成像时， 其视场包括积分球的采样口及 采样口周 围的积分球内壁， 将采样口作为测试区域， 将采样口周围的积分球内壁作为参考区域， 光源 波动性的消除算法如下： 其中， t表示第t次采样， λ表示波长， j表示第j个像素， φo(t, λ,j)表示测试区域内每个 像素相应波长下 的响应值； 表示参考区域内相应波长下多个像素响应值的平均值； φ(t, λ,j)表示测试区域与参 考区域的每次采样数据的比值。 4.根据权利要求1所述的一种高光谱颜色测量定标系统， 其特征在于： 所述高光谱探测 装置包括 成像组件和面阵CCD， 面阵CCD的感光面与成像面重合， 同时， 狭缝的单色像与面阵 CCD的每一行像素完全平行， 用于获取空间位置信息和光谱信息， 采用像素合并的方式， 将 相邻几个像素的响应值求和取平均后输出为一个响应值， 成像组件的分辨率高于面阵CCD 的像素尺寸， 通过面阵CCD空间维的长度与成像视场的比值， 得到放大倍率， 通过单个像素 的尺寸与放大倍率的比值， 得到单个像素对应的空间分辨率， 在空间分辨率满足测 量系统 需求， 波长间隔高于色度计算需求的前提下， 合并空间维像素和/或光谱维像素。 5.一种高光谱 颜色测量的定标 方法， 其特 征在于包括如下步骤： 步骤S1： 通过高光谱数据采集， 测量标准物体的发射谱， 对波长与像素的关系进行标 定； 通过单一波长下相 邻像素的响应值， 确定该波长峰值所在的像素位置， 波长峰值与对应权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114910416 A 2像素点建立多 项式关系， 再利用拟合出的多 项式计算出其 余像素点对应的波长； 步骤S2： 获取标准物体对应光谱响应值， 对光谱响应值求和取平均值， 通过测量已知光 谱反射率的标准物体的光谱响应值， 建立光谱在相同条件下， 测量待测样本的光谱响应值， 获得待测样本的光谱反射率， 建立光谱响应值与标准物体光谱反射率的对应关系， 进行光 谱反射率定标。 6.根据权利要求5所述的一种高光谱颜色测量的定标方法， 其特征在于： 所述步骤S1包 括如下步骤： 步骤S1.1： 确认单一波长信号量最大值所在的像 素位置Xi， 通过相邻像素采集的能量 响 应值， 得到单色波长峰值所在的实际像素位置X： 其中， φ(·)表示获取响应值操作； 步骤S1.2： 采用3次多 项式拟合， 拟合 函数如下： 其中， λj表示第j个像素的波长， k表示常数， a1、 a2、 a3表示拟合系数， xi表示第i个像素位 置； 步骤S1.3： 计算定标拟合后的波长与标准波长之间的偏差 。 7.根据权利要求5所述的一种高光谱颜色测量的定标方法， 其特征在于： 所述步骤S1的 波长定标之后， 在波长间隔高于色度计算所需波长间隔的前提下， 通过选取与所需波长邻 近波长的响应值进行累加求和取平均， 作为所需波长的响应值： 其中， φ( λ )表示所需波长λ的响应值， φ(i)表示所需波长的邻近波长对应像素i的响 应值， k表示设定的邻域像素 数， 获取40 0‑700nm之间， 每间隔10nm的31组波长响应值。 8.根据权利要求5所述的一种高光谱颜色测量的定标方法， 其特征在于： 采用汞氩灯进 行波长定标。 9.根据权利要求5所述的一种高光谱颜色测量的定标方法， 其特征在于： 所述步骤S1的 波长定标中， 对空间维中， 多个空间通道进行波长定标， 获取其多项式拟合函数， 拟合函数 包括常数项和相对偏移量， 以处于中间位置的空间通道为基准空间通道， 求其余空通道的 光谱分布与基准空间通道的相对偏移量， 以已知的多个空间通道的光谱分布的相对偏移 量 与空间通道的位置 关系， 用多项式拟合出所有空间通道的光谱分布相对基准空间通道的偏 移量， 以基准空间通道的波长与像素关系函数为基准函数， 其余各通道与其只有常数项不 同， 根据相对偏移量获得常数项， 确定所有空间通道的光谱分布。 10.根据权利要求5所述的一种高光谱颜色测量的定标方法， 其特征在于： 测量黑白网 格卡纸， 从所需的一组波长中， 选取基准波长， 通过观察黑白网格卡纸的原始图像， 确定其 余所需波长相对基准波长的偏移量， 对光谱响应值做 移位输出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114910416 A 3