一种基于光谱可调LED光源和多光谱成像技术的物体表面颜色测量方法

褚金金; 崔桂华; 柳耀武; 徐婷; 阮秀凯; 蔡启博; 谈燕花

doi:doi:10.3788/AOS201838.0833001

光学学报, 2018, 38 (8): 0833001, 网络出版: 2018-09-06

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A Method for Measuring Surface Color Based on Spectral Tunable LED Light Source and Multispectral Imaging Technology

褚金金 ^*崔桂华 ^*柳耀武徐婷阮秀凯蔡启博谈燕花

作者单位

温州大学数理与电子信息工程学院, 浙江温州 325035

图 & 表

图 1. 光谱反射率基函数

Fig. 1. Basis functions for spectral reflectance

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图 2. 单色仪测量方法和数字图像测量方法得到的相机光谱灵敏度

Fig. 2. Camera spectral sensitivity obtained by monochromator measurement and digital imaging measurement

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图 3. 基函数除以相机灵敏度得到的光谱功率分布。(a) bi(λ)/s(λ);(b) bi(λ)/s(λ)

Fig. 3. Spectral power distribution constructed by dividing basis function by camera sensitivity function. (a) bi(λ)/s(λ); (b) bi(λ)/s(λ)

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图 4. 11颗LED的光谱功率分布

Fig. 4. Spectral power distribution of 11 LEDs

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图 5. 多光谱成像系统

Fig. 5. Multispectral imaging system

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图 6. 16颗LED的光谱功率分布

Fig. 6. Spectral power distribution of 16 LEDs

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图 7. 9个理想光源(实线)和拟合光源(虚线)比较

Fig. 7. Nine ideal light sources (solid lines) and fitted light sources (broken lines)

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图 8. 重建出的前12个光谱反射率与分光光度计测量的光谱反射率的对比

Fig. 8. Comparison of the first 12 spectral reflectance between reconstructed result and ground truth

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图 9. 重建出的后12个光谱反射率与分光光度计测量的光谱反射率的对比

Fig. 9. Comparison of the last 12 spectral reflectance between reconstructed result and ground truth

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表 1不同数量基函数时的平均RMSE和ΔEab*

Table1. Average RMSE and ΔEab* under different numbers of basis functions

Number of b(λ)	RMSE	Δ $\begin{matrix} E_{ab}^{*} \end{matrix}$
4	0.051	4.2
5	0.050	3.7
6	0.049	3.7

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表 2在不同光源照度下的RMSE和ΔEab*

Table2. RMSE and ΔEab* under different light intensities of illumination

Illuminance /lx	RMSE	Δ $\begin{matrix} E_{ab}^{*} \end{matrix}$
43	0.033	3.1
55	0.037	4.8
132	0.061	9.3
Mixed	0.031	2.3

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表 3前12个色块的RMSE和ΔEab*

Table3. RMSE and ΔEab* of the first 12 color patches

No.	Color patch	RMSE	Δ $\begin{matrix} E_{ab}^{*} \end{matrix}$
1	Dark skin	0.022	4.5
2	Light skin	0.030	1.1
3	Blue sky	0.035	2.0
4	Foliage	0.014	2.5
5	Blue flower	0.018	2.9
6	Bluish green	0.038	0.2
7	Orange	0.046	2.6
8	Purplish blue	0.032	0.9
9	Moderate red	0.034	3.2
10	Purple	0.046	4.4
11	Yellow green	0.021	3.6
12	Orange yellow	0.047	2.9
Average		0.032	2.5

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表 4后12个色块的RMSE和ΔEab*

Table4. RMSE and ΔEab* of the last 12 color patches

No.	Color patch	RMSE	Δ $\begin{matrix} E_{ab}^{*} \end{matrix}$
13	Blue	0.025	1.7
14	Green	0.022	1.8
15	Red	0.055	4.7
16	Yellow	0.036	2.1
17	Magenta	0.045	1.5
18	Cyan	0.035	1.4
19	White	0.045	2.1
20	Neutral 8	0.024	1.7
21	Neutral 6.5	0.026	1.9
22	Neutral 5	0.033	3.9
23	Neutral 3.5	0.017	2.6
24	Black	0.004	1.8
Average		0.031	2.3

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褚金金, 崔桂华, 柳耀武, 徐婷, 阮秀凯, 蔡启博, 谈燕花. 一种基于光谱可调LED光源和多光谱成像技术的物体表面颜色测量方法[J]. 光学学报, 2018, 38(8): 0833001. Jinjin Chu, Guihua Cui, Yaowu Liu, Ting Xu, Xiukai Ruan, Qibo Cai, Yanhua Tan. A Method for Measuring Surface Color Based on Spectral Tunable LED Light Source and Multispectral Imaging Technology[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(8): 0833001.