高光谱相机在颜色测量中的实验测试

实验目的

验证赛斯拜克高光谱相机在颜色测量中的精度与稳定性，测试其对样品的Lab值分析能力，并评估其在自动化检测场景中的应用潜力。

实验测试仪器列表

实验内容

1. 校准流程

光谱定标：使用Spectralon®标准白板，通过GaiaField-V10E-IM的自动模式拍摄，建立相机的光谱响应函数，消除像素间响应差异。

辐射定标：采用多级灰度标定板（20%-95%反射率），校准相机的辐射强度线性度，确保数据与实际光强匹配。

几何定标：通过拍摄棋盘格标定板，校正镜头畸变与空间分辨率，保证图像几何精度≤0.1像素。

2. 数据采集

成像模式：选择可见-近红外自动扫描模式，推扫速度设置为5 mm/s，光谱范围覆盖400-1000nm，分辨率1.5nm。

环境控制：样品置于GS-2000暗箱内，电移台自动定位，确保狭缝中心与样品对齐（出厂预设位置，误差＜±0.1mm）。

多光谱成像：每个像素采集256个波段数据，生成三维高光谱立方体（空间分辨率：2048×2048像素）。

3. 数据处理

反射率计算：通过黑白校准法（Dark Current校正+白板反射率归一化），提取样品的光谱反射率曲线。

Lab值转换：在SpecView Pro中导入D65标准光源光谱数据，结合CIE 1931颜色匹配函数，自动计算样品在CIELAB空间的L*、a*、b*值。

色差分析：对同一样品多点测量（≥10个区域），计算ΔE*ab色差均方根（RMSE）以评估稳定性。

实验测量流程

（流程，包含：标定板安装→自动对焦→推扫成像→反射率提取→Lab值计算→色差输出）

结论

高精度替代传统色差仪：赛斯拜克GaiaField-V10E-IM的Lab值测量误差ΔE*ab≤0.5，满足ISO 11664-4标准，可替代分光色差仪实现非接触式测量。

自动化检测优势：通过电移台与暗箱系统的协同控制，单次扫描可完成100cm²区域的快速检测（耗时＜3分钟），支持多点采样与大数据分析。

光谱信息深度利用：除Lab值外，256波段数据可进一步用于材料成分反演（如颜料鉴别、污染物检测），拓展颜色测量的应用维度。

应用建议：适用于高端制造业（如汽车漆面检测）、文化遗产数字化（壁画颜料分析）及农业品质监控（果实成熟度分级）等领域。