[发明专利]基于D/8条件对光阱误差修正的颜色测量仪及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及颜色测量技术领域，更具体地，涉及一种基于D/8条件对光阱误差修正的颜色测量仪及实现方法。

背景技术

为了使颜色数据有统一的评价标准，对颜色测量需要在一定的照明和观察条件下进行，1971年CIE（国际照明委员会）正式推荐了四种用于反射样品测量的标准照明与观察几何条件，垂直/45°(符号为0/45)、45°/垂直(符号为45/0)、垂直/漫射（符号0/d）以及漫射/垂直(符号d/0)，其分别如图1(a)、1(b)、1(c)和1(d)所示。

为了便于讨论，可以将各种不同的照明与观察条件减少成三种最普通的几何条件：即漫射照明、8°观察角、包含镜面反射成分（d/8:i）；漫射照明、8°观察角、消除镜面成分（d/8:e）；45°环形照明、垂直观察（45/0:c）。在对材料表面进行产品质量检测时，为了得到与目视检测相符的检测结果，通常选择d/8:e的测量条件，一般使用积分球的光泽陷阱来消除反射光中的镜面反射。

CIE推荐的d/8:e几何条件，是通过设置如图2所示的光泽陷阱（简称：光阱）来消除镜面反射光。在不设置光阱的情况下，光阱位置应为完整的积分球内壁，如图3所示，测试光源发出的光经过在积分球内部的光阱位置(图中A点)反射，照射到样品表面后分为两部分：一部分为经过样品表面的镜面反射光直接入射至传感器中，如图3中A->B->D光线；另一部为样品表面发生漫反射后，经过积分球匀光后再次入射至样品表面，如图中A->B->C->E->D。每一次样品表面的反射光，既包括光源光谱，也包括物体表面光谱。在发生镜面反射时，镜面反射光中不包含被测物体表面光谱信息，为光源光谱，而在非镜面反射的情况下，反射光中包含被测物体表面光谱信息。

对于完整的积分球内壁的情况下，波长为λ的光经由样品表面镜面反射至传感器的光线A->B->D，传感器接收到总的光谱辐射强度为；

I₀(λ)＝α₀·I_s(λ)+β₀·R(λ)·I_s(λ)    o1)

其中，I₀(λ)为传感器接收到的光谱辐射强度，I_s(λ)为光线A->B的光谱辐射强度，α₀和β₀分别为光线在材料表面发生反射时，光线B->D中所包括的入射光线光谱信息系数和材料表面光谱信息系数；R(λ)为材料表面光谱反射率。

经由样品表面发生漫反射的光线，以光线B->C为例，在积分球内壁反射，再次入射至样品表面后入射至传感器的光辐射量为：

I₁(λ)＝α₁·Ｉ′_s(λ)+β₁·R(λ)·I′_s(λ)    (2)

其中，

I′_s(z)＝α′₀·I_s(λ)+β′₀·R(λ)·I_s(λ)    (3)

实际情况下，光源发出的光可能会经过若干次反射后再入射至传感器，传感器接受的光辐射量可以用下式表示，

I(λ)＝I₀(λ)+I₁(λ)+I₂(λ)+…+I_n(λ)    (4)

由式（2）和式（4）可得，

I(λ)＝K_s·I_s(λ)(a₀+a₁·R(λ)+a₂·R²(λ)+…+a_n·Rⁿ(λ))    (5)

从上式可知，在积分球内部不设置光阱的情况下，光源发出的光经过对应位置的积分球球壁漫反射，再经过被测物体表面的若干次反射后，入射传感器的光辐射量I(λ)与该积分球球壁位置的光辐射强度I_s(λ)和样品表面光谱反射率R(λ)相关。