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        木材染色品質(zhì)在線檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

        2019-08-17 02:01:58張傲然王帥李新宇白文超
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年12期

        張傲然 王帥 李新宇 白文超

        摘? 要:為實(shí)現(xiàn)木材染色生產(chǎn)高精度的在線檢測(cè),該文設(shè)計(jì)了一款新型在線檢測(cè)裝置,該裝置通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)獲取RGB空間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集,采用分光光度計(jì)獲取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集然后重建光譜反射率建立模型,將RGB顏色空間映射到CIEL*a*b*顏色空間,最后分析色差進(jìn)行顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)。采用標(biāo)準(zhǔn)色卡采集的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本,測(cè)試色卡作為測(cè)試樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)裝置具有較高的測(cè)量精度。

        關(guān)鍵詞:木材染色;計(jì)算機(jī)視覺技術(shù);顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)

        中圖分類號(hào):TS193? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 概述

        常見的顏色檢測(cè)方法包括分光光度法、光電積分法、機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)和目視法。目視法,結(jié)果包括人為主觀因素,工作效率低;光電積分法,有較快的速度和適當(dāng)?shù)木龋菬o法測(cè)出光譜組成;分光分度計(jì)測(cè)量精度高,但不能和機(jī)器視覺檢測(cè)一樣測(cè)量整幅圖像的色差變化。采用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)并進(jìn)行光譜反射率重建可實(shí)現(xiàn)對(duì)顏色的客觀描述,已成為顏色測(cè)量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

        1 檢測(cè)裝置

        1.1 工作原理

        通過采用機(jī)器視覺獲取RGB空間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集,分光光度計(jì)獲取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集;預(yù)處理圖像和讀取顏色值后,重建光譜反射率,將RGB顏色空間映射到CIEL*a*b*顏色空間,進(jìn)而評(píng)價(jià)顏色質(zhì)量,用偏色點(diǎn)信息修正染料配方。

        1.2 檢測(cè)方法

        利用機(jī)器視覺獲取與設(shè)備相關(guān)的RGB顏色空間,并將其轉(zhuǎn)換為與設(shè)備無關(guān)的CIEL*a*b*空間,進(jìn)而判斷色差,評(píng)價(jià)顏色質(zhì)量。

        基于多光譜成像技術(shù),在可見光范圍內(nèi),用相機(jī)在不同的濾波片上采集待測(cè)樣品的多個(gè)通道的顏色信息,成像系統(tǒng)模型如圖1所示。

        選用分光光度計(jì)獲取標(biāo)準(zhǔn)圖像,建立標(biāo)準(zhǔn)色卡。通過與同樣條件下樣品和標(biāo)準(zhǔn)反射或透射的光能量比較,得到樣品在每個(gè)波長下的光譜反射率,并利用CIELAB提供的標(biāo)準(zhǔn)觀察者和標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行(1)式計(jì)算:

        1.3 顏色質(zhì)量判斷

        用RMSE光譜均方根誤差作為衡量顏色測(cè)量的精度的標(biāo)準(zhǔn),RMSE的計(jì)算如下公式(4)所示。

        2 實(shí)驗(yàn)

        2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

        該裝置基于多光譜成像技術(shù),在不同的濾波片上,利用相機(jī)獲得不同通道下的相機(jī)響應(yīng)值,通過多光譜成像系統(tǒng)在可見光范圍內(nèi)采集待測(cè)樣品的多個(gè)通道的顏色信息。由于CCD相機(jī)的輸出為RGB圖像,并不提供光譜反射率曲線,因此通過智能算法在源色空間和目標(biāo)色空間選擇樣本的色彩描述,利用樣品數(shù)據(jù),通過智能算法建立2個(gè)顏色空間之間的聯(lián)系。該實(shí)驗(yàn)中使用傳統(tǒng)的分光光度計(jì)法采集數(shù)據(jù),建立標(biāo)準(zhǔn)色卡,共計(jì)345個(gè)色塊做標(biāo)準(zhǔn)色卡,并由其公司提供的測(cè)試色卡5張共計(jì)3300個(gè)色塊做測(cè)試樣本。實(shí)驗(yàn)中,色卡的真實(shí)的光譜反射率以及色度值L*a*b*由X-rite分光分度計(jì)測(cè)量得到,相機(jī)的響應(yīng)值RGB值由MATLAB編程提取得到。

        2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        標(biāo)準(zhǔn)樣品如圖2所示,按標(biāo)準(zhǔn)選取測(cè)試點(diǎn),由X-rite測(cè)量其真實(shí)的色度值,見表1。

        3 結(jié)論

        該文設(shè)計(jì)了一款針對(duì)木材染色品質(zhì)高精度的在線檢測(cè)裝置。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明該裝置具有很高的顏色測(cè)量精度,且實(shí)際染出木材的顏色基本與標(biāo)樣相符合,總色差相差較小。在木材染色的生產(chǎn)線上,利用裝置與染色機(jī)器配合,可以實(shí)現(xiàn)木材染色的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),提高木材染色的品質(zhì),解放了傳統(tǒng)工藝中生產(chǎn)線上檢測(cè)染色木材的工人,節(jié)約了生產(chǎn)資源,降低了產(chǎn)品的不合格率和生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率。

        參考文獻(xiàn)

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