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工业高光谱相机如何进行颜色测量分析?

  芬兰SPECIM工业高光谱相机在颜色测量的准确度上优于人眼和RGB相机,可以采集目标物的反射光谱信息,并使用Lab颜色空间来分析光谱信息。

  Lab颜色空间是一个三维颜色坐标系,其中:L = 亮度,从黑色到白色;a = 从青色到品红色/红色;b = 从蓝色到黄色。为了表示颜色感知精度,我们使用ΔE值,它用于描述LAB颜色空间中两点之间的差异,ΔE值越小,感知越准确。

  为了演示说明SPECIM FX工业高光谱相机是如何用于颜色测量和分析的,我们测量了在烤箱中烘烤不同时长的面包的颜色。

  标准的烘烤时间为5-6分钟,最短的烘烤时间为3分钟,烘烤时间依次增加1分钟。明显烤焦的面包(黑色)烘烤了8分钟。

1、 实验测试

  实验环境:芬兰SPECIM FX10c高光谱相机(光谱范围400-770nm);SPECIM Lab scanner 40x20;卤素灯光源:DECOSTAR 51 ALU(型号)、35W(额定功率)、12V(额定电压)、36deg(光束角度)、GU5.3 lamps(灯座);工业PC和Lumo Recorder SW。

  2、 数据分析

  我们使用芬兰SPECIM公司的专有分析软件分析了样品的原始数据,并获得了表征面包外观颜色的Lab值。为使分析结果简单明了,我们仅呈现三个单独测量点的Lab值;当然,我们也可以获取图像的每个像素点的Lab值。下表中列出了每个面包上三个不同测量点的Lab值。

从以上分析得出的数据我们能够明显的看到:

  

  按照配方烘烤的面包,L值约为50-60。未烤熟的面包的L值明显较高(超过65),而烤焦的面包的L值明显较低,约为35。未烤熟或烤焦面包的a值都较低(﹤16),最佳的a值约为20-22。除非面包被烤焦,否则b值几乎没有差异。若b值﹤10,面包被轻微的烤焦;若b值﹤4,则面包明显被烤焦了。

  下图可以看到面包上每个测量点的具体情况:

  烘烤3分钟:未烤熟的面包的L值始终高于65,而b值略高于烤熟的面包。

  烘烤4分钟:有2个测量点的Lab值看起来与按配方烘烤的面包的Lab值接近。而第三个测量点(L:74.4 a:15.6 b:40.3)表明面包尚未烤熟:该点的Lab值接近未烤熟面包(烘烤3分钟)的Lab值。

  烘烤5分钟:此面包的烘烤时间是在配方要求的时间之内。三个测量点的L值均没有超过70,而a值高于烤焦和未烤熟面包的a值,b值大约为30。

  烘烤6分钟:虽然此面包的烘烤时间在最佳烘烤时间之内,但其中一个测量点(L:28.2 a:19.8 b:18.7)的值低于烘烤了5分钟的面包。这表明该面包的烘烤时间应该接近5分钟,而不是6分钟,即使有两个测量点的Lab值符合按配方要求烘烤的面包颜色。这表明,为了确保整个面包烘烤均匀,有必要测量尽可能多的点。

  烘烤7分钟:在视觉检测中,此面包的烘烤时间略微过长,但还可以食用。所有测量的Lab值都更接近烤焦的面包(烘烤8分钟),这表明此面包不符合我们的质量标准。

  烘烤8分钟:此面包明显被烤焦,每个测量点的Lab值都低于我们测量过的面包。

  芬兰SPECIM高光谱相机不仅适用于食品的颜色测量,且适用于精美印刷品的色差检测,在汽车车身的颜色测量上也有应用案例。另外,针对食品,还可以检测食品中的异物、检测糖分或水分的含量、检测填充物是否均匀分布等。在线检测过程快速、可靠,可显著提高食品质量和安全性。

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