CN112161708B - 用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法 - Google Patents

用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法 Download PDF

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CN112161708B CN202011061193.3A CN202011061193A CN112161708B CN 112161708 B CN112161708 B CN 112161708B CN 202011061193 A CN202011061193 A CN 202011061193A CN 112161708 B CN112161708 B CN 112161708B
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Abstract

本发明提供了一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，包括：将参考标准放置在反射测量支架上，采用光纤光谱仪采集参考标准光谱响应数据，将参考标准替换为待测样品，采用光纤光谱仪采集待测样品光谱响应数据，将可见光截止档板放置在反射测量支架与光纤光谱仪之间，采用光纤光谱仪采集暗噪声光谱响应数据，再对参考标准、待测样品和暗噪声的光谱响应数据进行剔除光谱异常值和波动值，光谱平滑和光谱插值等预处理，得到可用于光谱反射率和颜色三刺激值计算的光谱数据。本发明可以消除光谱异常峰值和高频随机噪声，适合对无明显特征峰值，曲线变化趋势比较平缓的光谱数据进行预处理，可提高光纤光谱仪测量颜色的准确性和重复性。

Description

用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法
技术领域
本发明涉及光谱预处理技术领域，特别涉及一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法。
背景技术
颜色是印刷、纺织、食品、汽车制造等行业评价产品质量的重要指标。根据国家标准GB/T 3977-2008《颜色的表示方法》，物体颜色采用三刺激值CIE XYZ表示。根据国家标准GB/T 7921-2008《均匀色空间和色差公式》，符合人眼视觉特性的均匀颜色空间CIE Lab值、色差值等评价产品颜色质量的色度参数也是基于三刺激值CIE XYZ计算得到。因此三刺激值是计算色度参数和定量评价颜色的基础。与使用模仿CIE颜色匹配函数的三基色滤光片和可见光探测器进行颜色测量相比，采用光纤光谱仪测量颜色可以获得更多的原始光谱信息和颜色信息，可以满足不同场合的颜色测量和颜色质量检测要求，如工厂在线颜色检测与控制。
根据国家标准GB/T 3979-2008《物体色的测量方法》可知，光纤光谱仪测量颜色三刺激值的方法是：对于反射样品，首先在CIE规定的反射测量几何条件下，采用光纤光谱仪采集可见光范围内样品的光谱响应数据Vs(λ)，参考标准的光谱响应数据Vr(λ)和暗噪声的光谱响应数据Vd(λ)；再采用式(9)计算物体光谱反射率ρ(λ)；最后将光谱反射率ρ(λ)、与CIE规定的标准照明体相对光谱功率分布S(λ)和标准色度观察者数据
Figure GDA0003938832330000011
相乘，并求和即可计算得到得到颜色三刺激值，如式(10)所示。对于透射样品的测量和计算方法和反射样品类似，只需要根据样品的透射光谱响应数据，参考标准的透射光谱响应数据和暗噪声的透射光谱响应数据计算光谱透射率τ(λ)，再采用式(10)计算三刺激值。
Figure GDA0003938832330000021
Figure GDA0003938832330000022
根据光谱反射率及颜色三刺激值的计算方法可知，光纤光谱仪采集的光谱响应数据是计算物体反射或透射光谱特性，三刺激值CIE XYZ，以及CIE L*a*b*和色差等色度参数的基础数据。但是，受探测器、电子器件、暗电流以及外部环境干扰等因素的影响，光纤光谱仪采集的光谱响应数据除了含有颜色信息外，还包含各种噪声数据。因此为了保证颜色测量数据的准确性和重复性，需要对光纤光谱仪测量的原始光谱响应数据进行剔除异常值、去噪和平滑等光谱预处理，抑制或消除光谱响应数据中的噪声数据。
现有的光谱预处理方法主要分为以下几类：(1)光谱异常值的剔除方法：在测量过程中，受测量仪器性能、测量方法，或测量环境等因素变化的影响，光谱响应数据可能混杂异常值，即部分数据与其他数据相比出现明显不一致。异常光谱响应数据直接影响光谱计算和分析结果，甚至会导致错误结论。因此需要通过数理统计的方剔除异常数据。目前常用的光谱响应数据异常值的剔除方法是利用马氏距离、Cook距离、光谱特征异常值、光谱残差比、化学值绝对误差等指标，再结合数理统计检验方法，如三倍标准差法、比值法或截断点法来判断光谱响应数据异常值。(2)光谱去噪方法：光谱去噪的目的是消除***误差，尤其是中由于样品不均匀分布、表面散射变化、光程变化等因素引起的测量数据变化。目前常用的校正方法有标准正态变量校正法、多元散射校正法、正交信号校正等方法。(3)光谱平滑方法：光谱响应数据平滑的目的是消除光谱响应数据中的随机噪声，尤其是高频噪声。常用的光谱平滑方法有移动平均滤波器、多项式平滑滤波器、中值滤波器等。
发明内容
本发明提供了一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其目的是为了解决传统的光谱预处理方法不适合处理无明显特征峰值，曲线变化趋势比较平缓的，用于颜色三刺激值计算的光谱响应数据的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台，包括：
反射测量支架；
待测样品，所述待测样品放置在所述反射测量支架的顶部；
第一准直镜，所述第一准直镜设置在所述待测样品的正上方；
第二准直镜，所述第二准直镜倾斜设置在所述待测样品的侧上方，所述第二准直镜与所述第一准直镜的之间的夹角呈45°；
光纤光源，所述光纤光源通过入射光纤与所述第二准直镜连接；
光纤光谱仪，所述光纤光谱仪的第一端通过出射光纤与所述第一准直镜连接；
计算机，所述计算机与所述光纤光谱仪的第二端电连接。
本发明的实施例还提供了一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，包括：
步骤1，将参考标准放置在反射测量支架上，采用光纤光谱仪对参考标准进行光谱响应数据采集，将参考标准替换为待测样品，采用光纤光谱仪对待测样品进行光谱响应数据采集，将可见光截止档板放置在反射测量支架与光纤光谱仪之间，采用光纤光谱仪对暗噪声进行光谱响应数据采集，得到参考标准光谱响应数据、待测样品光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；
步骤2，在每个波长采样点分别计算参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，在颜色三刺激值计算波长间隔内，分别根据参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，设定异常值剔除准则和方法，并剔除参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差的异常值相对应参考标准光谱响应数据、待测样品光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；
步骤3，分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤4，计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值；
步骤5，计算剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值；
步骤6，计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤7，采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤8，在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行转换，得到转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤9，根据转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，计算待测样品的光谱反射率；
步骤10，根据计算出的待测样品的光谱反射率计算待测样品的颜色三刺激值。
其中，所述步骤1具体包括：
采用光纤光谱仪分别对参考标准、待测样品和暗噪声进行光谱响应数据采集，采集次数不小于6次，得到参考标准光谱响应数据Vr(λ)、待测样品光谱响应数据Vs(λ)和暗噪声的光谱响应数据Vd(λ)，光纤光谱仪的积分时间为参考标准光谱响应数据达到最大的积分时间，且光谱采样波长间隔小于颜色三刺激值计算波长间隔的十分之一。
其中，所述步骤2具体包括：
在每个波长采样点计算参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000051
其中，sr(λ)表示参考标准光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vr-i(λ)表示第i次测量的参考标准光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000052
表示参考标准光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)最大的波长点λmax_r，并剔除异常波长点λmax_r的参考标准光谱响应数据；
在每个波长采样点计算待测样品光谱响应数据的标准差ss(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000053
其中，ss(λ)表示待测样品光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vs-i(λ)表示第i次测量的待测样品光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000054
表示待测样品光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找待测样品光谱响应数据的标准差ss(λ)最大的波长点λmax_s，并剔除异常波长点λmax_s的待测样品光谱响应数据；
在每个波长采样点计算暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000055
其中，sd(λ)表示暗噪声的光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vd-i(λ)表示第i次测量的暗噪声的光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000056
表示暗噪声的光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)最大的波长点λmax_d，并剔除异常波长点λmax_d的暗噪声的光谱响应数据。
其中，所述步骤3具体包括：
分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000061
剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000062
和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000063
其中，所述步骤4、所述步骤5和所述步骤6具体包括：
计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000064
的一阶导数dr(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000065
其中，dr(λj)表示剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA0003938832330000066
表示λj波长点参考标准光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA0003938832330000067
表示λj-1波长点参考标准光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000068
的一阶导数dr(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000069
计算剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000610
的一阶导数ds(λ)，如下所示：/>
Figure GDA00039388323300000611
其中，ds(λj)表示剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA00039388323300000612
表示λj波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300000613
表示λj-1波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000614
的一阶导数ds(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000615
计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000616
的一阶导数dd(λ)，如下所示：
Figure GDA00039388323300000617
其中，dd(λj)表示剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA0003938832330000071
表示λj波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA0003938832330000072
表示λj-1波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000073
的一阶导数dd(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000074
其中，所述步骤7具体包括：
采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000075
剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000076
和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000077
进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000078
去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000079
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000710
其中，所述步骤8具体包括：
在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000711
去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000712
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000713
进行转换，得到相同的波长范围和相同波长间隔的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000714
转换后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000715
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000716
其中，所述步骤9具体包括：
根据得到的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300000717
转换后的待测样品光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000718
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300000719
计算待测样品的光谱反射率ρs(λ)，如下所示：
Figure GDA00039388323300000720
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，ρr(λ)表示参考标准的光谱反射率，λ表示波长，
Figure GDA00039388323300000721
表示转换后的参考标准光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300000722
表示转换后的待测样品光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300000723
表示转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值。
其中，所述步骤10具体包括：
根据得到的待测样品的光谱反射率ρs(λ)，计算待测样品的颜色三刺激值，如下所示：
Figure GDA0003938832330000081
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，S(λ)表示CIE规定的标准照明体相对光谱功率分布，
Figure GDA0003938832330000082
为CIE规定的标准色度观察者数据，Δλ表示波长间隔，k表示归一化系数，λ表示波长。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，可以消除光谱异常峰值和高频随机噪声，可以剔除光谱异常峰值，适合对无明显特征峰值，曲线变化趋势比较平缓的光谱数据进行预处理，可提高光纤光谱仪测量颜色的准确性和重复性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的颜色测量平台结构示意图；
图3为本发明的参考标准、待测样品和暗噪声的原始光谱响应数据示意图；
图4为本发明的参考标准光谱响应数据的标准差示意图；
图5为本发明的参考标准光谱响应数据的一阶导数示意图；
图6为本发明的进行光谱预处理后的参考标准、待测样品和暗噪声的光谱响应数据示意图。
【附图标记说明】
1-反射测量支架；2-待测样品；3-第一准直镜；4-第二准直镜；5-光纤光源；6-光纤光谱仪；7-计算机；8-入射光纤；9-出射光纤。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的光谱预处理方法不适合处理无明显特征峰值，曲线变化趋势比较平缓的，用于颜色三刺激值计算的光谱响应数据的问题，提供了一种用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法。
如图1至图6所示，本发明的实施例提供了一种用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台，包括：反射测量支架1；待测样品2，所述待测样品2放置在所述反射测量支架1的顶部；第一准直镜3，所述第一准直镜3设置在所述待测样品2的正上方；第二准直镜4，所述第二准直镜4倾斜设置在所述待测样品2的侧上方，所述第二准直镜4与所述第一准直镜3的之间的夹角呈45°；光纤光源，所述光纤光源通过入射光纤8与所述第二准直镜4连接；光纤光谱仪6，所述光纤光谱仪6的第一端通过出射光纤9与所述第一准直镜3连接；计算机7，所述计算机7与所述光纤光谱仪6的第二端电连接。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，所述光纤光源5采用光纤卤素灯，采用45°/0°反射测量支架1、可见光所光纤光谱仪6和装有光谱采集和分析软件的所述计算机7，搭建所述用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台。
本发明的实施例还提供了一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，包括：步骤1，将参考标准放置在反射测量支架1上，采用光纤光谱仪6对参考标准进行光谱响应数据采集，将参考标准替换为待测样品2，采用光纤光谱仪6对待测样品2进行光谱响应数据采集，将可见光截止档板放置在反射测量支架1与光纤光谱仪6之间，采用光纤光谱仪6对暗噪声进行光谱响应数据采集，得到参考标准光谱响应数据、待测样品2光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；步骤2，在每个波长采样点分别计算参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品2光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，在颜色三刺激值计算波长间隔内，分别根据参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品2光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，设定异常值剔除准则和方法，并剔除参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品2光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差的异常值相对应参考标准光谱响应数据、待测样品2光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；步骤3，分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；步骤4，计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值；步骤5，计算剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值；步骤6，计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；步骤7，采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品2光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；步骤8，在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品2光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行转换，得到转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品2光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；步骤9，根据转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品2光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，计算待测样品2的光谱反射率；步骤10，根据计算出的待测样品2的光谱反射率计算待测样品2的颜色三刺激值。
其中，所述步骤1具体包括：采用光纤光谱仪6分别对参考标准、待测样品2和暗噪声进行光谱响应数据采集，采集次数不小于6次，得到参考标准光谱响应数据Vr(λ)、待测样品2光谱响应数据Vs(λ)和暗噪声的光谱响应数据Vd(λ)，光纤光谱仪6的积分时间为参考标准光谱响应数据达到最大的积分时间，且光谱采样波长间隔小于颜色三刺激值计算波长间隔的十分之一。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，确定测量参数：所述光纤光谱仪6采样波长范围为380nm-780nm，采样波长间隔为0.5nm，采样次数为6次；参考标准采用BCRA标准白色陶瓷板，所述待测样品2采用BCRA标准红色陶瓷板，在所述反射测量支架1上放置参考标准，采用所述光纤光谱仪6测量参考标准的光谱响应数据，确定参考标准光谱响应值达到最大的积分时间为155毫秒，并设置155毫秒为光纤光谱仪6积分时间。在所述反射测量支架1上放置参考标准，以155毫秒为光纤光谱仪6积分时间，测量参考标准6次，获得参考标准光谱响应数据Vr(λ)，如图3所示。在所述反射测量支架1上放置所述待测样品2，以155毫秒为光纤光谱仪6积分时间，测量6次，获得所述待测样品2光谱响应数据Vs(λ)，如图3所示。在所述反射测量支架1与所述光纤光谱仪6间放置可见光截止档板，以155毫秒为光纤光谱仪6积分时间，测量6次，获得暗噪声光谱响应数据Vd(λ)，如图3所示。
其中，所述步骤2具体包括：在每个波长采样点计算参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000111
其中，sr(λ)表示参考标准光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vr-i(λ)表示第i次测量的参考标准光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000112
表示参考标准光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)最大的波长点λmax_r，并剔除异常波长点λmax_r的参考标准光谱响应数据；
在每个波长采样点计算待测样品2光谱响应数据的标准差ss(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000113
其中，ss(λ)表示待测样品2光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vs-i(λ)表示第i次测量的待测样品2光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000114
表示待测样品2光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找待测样品2光谱响应数据的标准差ss(λ)最大的波长点λmax_s，并剔除异常波长点λmax_s的待测样品2光谱响应数据；
在每个波长采样点计算暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000121
其中，sd(λ)表示暗噪声的光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vd-i(λ)表示第i次测量的暗噪声的光谱响应数据，
Figure GDA0003938832330000122
表示暗噪声的光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)最大的波长点λmax_d，并剔除异常波长点λmax_d的暗噪声的光谱响应数据。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，计算参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)，如图4所示；在颜色三刺激值计算波长间隔内，将各波长点的标准差从大到小排序，并剔除前五位波长点的样品光谱响应数据。
表1600nm-610nm间参考标准光谱响应数据的标准差
Figure GDA0003938832330000123
例如表1所示为颜色三刺激值计算波长间隔600nm-610nm之间的从大到小排序的标准差，根据上述的异常值剔除准则和方法，判定波长点607nm，607.5nm，609nm，609.5nm，605nm的光谱响应值异常，并剔除这五个波长点的光谱响应值，其他波长点的数据采用相同方法剔除异常；计算待测样品2光谱响应数据的标准差ss(λ)，在颜色三刺激值计算波长间隔内，将各波长点的标准差从大到小排序，并剔除前五位波长点的待测样品2光谱响应数据中的异常值；计算暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)，在颜色三刺激值计算波长间隔内，将各波长点的标准差从大到小排序，并剔除前五位波长点的暗噪声的光谱响应数据中的异常值。
其中，所述步骤3具体包括：分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000131
剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000132
和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000133
其中，所述步骤4、所述步骤5和所述步骤6具体包括：计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000134
的一阶导数dr(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000135
其中，dr(λj)表示剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA0003938832330000136
表示λj波长点参考标准光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA0003938832330000137
表示λj-1波长点参考标准光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000138
的一阶导数dr(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000139
计算剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300001310
的一阶导数ds(λ)，如下所示：
Figure GDA00039388323300001311
其中，ds(λj)表示剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA00039388323300001312
表示λj波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300001313
表示λj-1波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000141
的一阶导数ds(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000142
计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000143
的一阶导数dd(λ)，如下所示：
Figure GDA0003938832330000144
其中，dd(λj)表示剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure GDA0003938832330000145
表示λj波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA0003938832330000146
表示λj-1波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000147
的一阶导数dd(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000148
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，计算剔除异常值后参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000149
并根据式(6)计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001410
的一阶导数dr(λ)，如图5所示；在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001411
的一阶导数值的最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001412
表2 600nm-610nm间参考标准光谱响应数据的一阶导数
Figure GDA00039388323300001413
Figure GDA0003938832330000151
如表2所示，波长为600nm-610nm之间的从大到小排序的剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000152
的一阶导数，波长点602.5nm的一阶导数最大，因此剔除一阶导数最大值对应的602.5nm和602nm的光谱响应数据，其他波长点的数据采用相同方法剔除异常；计算剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000153
并根据式(4)计算剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000154
的一阶导数ds(λ)，如图5所示；在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000155
的一阶导数值的最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000156
计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000157
并根据式(4)计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000158
的一阶导数dd(λ)，如图5所示；在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000159
的一阶导数值的最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001510
其中，所述步骤7具体包括：采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300001511
剔除后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001512
和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001513
进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001514
去噪后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001515
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001516
其中，所述步骤8具体包括：在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300001517
去噪后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001518
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001519
进行转换，得到相同的波长范围和相同波长间隔的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000161
转换后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000162
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000163
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA0003938832330000164
去噪后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000165
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000166
转换成波长范围为380nm～780nm，波长间隔为5nm的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000167
转换后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000168
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA0003938832330000169
如图6所示。
其中，所述步骤9具体包括：根据得到的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure GDA00039388323300001610
转换后的待测样品2光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001611
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值/>
Figure GDA00039388323300001612
计算待测样品的光谱反射率ρs(λ)，如下所示：
Figure GDA00039388323300001613
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，ρr(λ)表示参考标准的光谱反射率，λ表示波长，
Figure GDA00039388323300001614
表示转换后的参考标准光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300001615
表示转换后的待测样品光谱响应数据的平均值，/>
Figure GDA00039388323300001616
表示转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值。
其中，所述步骤10具体包括：根据得到的待测样品的光谱反射率ρs(λ)，计算待测样品的颜色三刺激值，如下所示：
Figure GDA00039388323300001617
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，S(λ)表示CIE规定的标准照明体相对光谱功率分布，
Figure GDA00039388323300001618
为CIE规定的标准色度观察者数据，Δλ表示波长间隔，k表示归一化系数，λ表示波长。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，重复步骤2至步骤10，对参考标准、待测样品2和暗噪声重复测量四次，并计算颜色三刺激值X值、Y值和Z值；
表3预处理前后光谱响应数据计算X值、Y值和Z值对比
Figure GDA0003938832330000171
从表3可知，预处理后的光谱响应数据计算X值、Y值和Z值的标准差明显低于预处理前原始光谱响应数据计算X值、Y值和Z值的标准差，说明所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法可以有效消除测量过程中的噪声影响，提高测量准确性和重复性。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，根据CIE规定的颜色测量几何条件，采用所述光纤光源5、所述反射测量支架1、所述光纤光谱仪6和带光谱采集及分析软件的所述计算机7搭建所述用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台；确定测量参数：所述光纤光谱仪6采集光谱响应数据次数不少于6次，采用所述光纤光谱仪6测量参考标准光谱响应数据，确定参考标准光谱响应数据达到最大的积分时间为155毫秒，并设置155毫秒为所述光纤光谱仪6积分时间，所述光纤光谱仪6积分时间是参考标准光谱响应数据达到最大的积分时间，光谱采样波长范围为380nm-780nm，光谱采样波长间隔为0.5nm，光谱采样波长间隔应小于颜色三刺激值计算波长间隔的十分之一。采用所述用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台，分别测量参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据。确定基于单个波长点光谱响应数据的标准差和剔除光谱响应数据异常值的准则和方法，计算每个波长点多次测量光谱响应数据的标准差，根据异常值准则和方法，查找光谱响应数据异常的波长点，并予以剔除。计算剔除异常值后的参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值。计算参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，剔除参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数中最大值对应的光谱响应数据的平均值，采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值进行去噪处理，采用插值算法将去噪后的参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值转换为相同的波长范围和相同波长间隔的转换后的参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值，根据转换后的参考标准、所述待测样品2和暗噪声的光谱响应数据的平均值计算所述待测样品2的光谱反射率，根据所述待测样品2的光谱反射率计算所述待测样品2的颜色三刺激值。
本发明的上述实施例所述的用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台及光谱预处理方法，提高了所述光纤光谱仪6测量颜色的准确性和重复性，可以剔除光谱异常峰值和高频随机噪声，适合对无明显特征峰值，曲线变化趋势比较平缓的光谱数据进行预处理。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，应用于用于颜色三刺激值计算的颜色测量平台，其特征在于，所述颜色测量平台包括：
反射测量支架；
待测样品，所述待测样品放置在所述反射测量支架的顶部；
第一准直镜，所述第一准直镜设置在所述待测样品的正上方；
第二准直镜，所述第二准直镜倾斜设置在所述待测样品的侧上方，所述第二准直镜与所述第一准直镜的之间的夹角呈45°；
光纤光源，所述光纤光源通过入射光纤与所述第二准直镜连接；
光纤光谱仪，所述光纤光谱仪的第一端通过出射光纤与所述第一准直镜连接；
计算机，所述计算机与所述光纤光谱仪的第二端电连接；
所述光谱预处理方法包括：
步骤1，将参考标准放置在反射测量支架上，采用光纤光谱仪对参考标准进行光谱响应数据采集，将参考标准替换为待测样品，采用光纤光谱仪对待测样品进行光谱响应数据采集，将可见光截止档板放置在反射测量支架与光纤光谱仪之间，采用光纤光谱仪对暗噪声进行光谱响应数据采集，得到参考标准光谱响应数据、待测样品光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；
步骤2，在每个波长采样点分别计算参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，在颜色三刺激值计算波长间隔内，分别根据参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差，设定异常值剔除准则和方法，并剔除参考标准光谱响应数据的标准差、待测样品光谱响应数据的标准差和暗噪声的光谱响应数据的标准差的异常值相对应参考标准光谱响应数据、待测样品光谱响应数据和暗噪声的光谱响应数据；
步骤3，分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤4，计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值；
步骤5，计算剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值；
步骤6，计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，在颜色三刺激值计算波长间隔内，剔除一阶导数最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤7，采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值、剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤8，在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值、去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值进行转换，得到转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值；
步骤9，根据转换后的参考标准光谱响应数据的平均值、转换后的待测样品光谱响应数据的平均值和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，计算待测样品的光谱反射率；
步骤10，根据计算出的待测样品的光谱反射率计算待测样品的颜色三刺激值。
2.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
采用光纤光谱仪分别对参考标准、待测样品和暗噪声进行光谱响应数据采集，采集次数不小于6次，得到参考标准光谱响应数据Vr(λ)、待测样品光谱响应数据Vs(λ)和暗噪声的光谱响应数据Vd(λ)，光纤光谱仪的积分时间为参考标准光谱响应数据达到最大的积分时间，且光谱采样波长间隔小于颜色三刺激值计算波长间隔的十分之一。
3.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
在每个波长采样点计算参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000031
其中，sr(λ)表示参考标准光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vr-i(λ)表示第i次测量的参考标准光谱响应数据，
Figure FDA0003938832320000032
表示参考标准光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找参考标准光谱响应数据的标准差sr(λ)最大的波长点λmax_r，并剔除异常波长点λmax_r的参考标准光谱响应数据；
在每个波长采样点计算待测样品光谱响应数据的标准差ss(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000033
其中，ss(λ)表示待测样品光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vs-i(λ)表示第i次测量的待测样品光谱响应数据，
Figure FDA0003938832320000036
表示待测样品光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找待测样品光谱响应数据的标准差ss(λ)最大的波长点λmax_s，并剔除异常波长点λmax_s的待测样品光谱响应数据；
在每个波长采样点计算暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000034
其中，sd(λ)表示暗噪声的光谱响应数据的标准差，n表示测量次数，i表示第i次测量，λ表示波长，Vd-i(λ)表示第i次测量的暗噪声的光谱响应数据，
Figure FDA0003938832320000035
表示暗噪声的光谱响应数据的平均值；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，查找暗噪声的光谱响应数据的标准差sd(λ)最大的波长点λmax_d，并剔除异常波长点λmax_d的暗噪声的光谱响应数据。
4.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
分别计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000041
剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000042
和剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000043
5.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤4、所述步骤5和所述步骤6具体包括：
计算剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000044
的一阶导数dr(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000045
其中，dr(λj)表示剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure FDA0003938832320000046
表示λj波长点参考标准光谱响应数据的平均值，
Figure FDA0003938832320000047
表示λj-1波长点参考标准光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000048
的一阶导数dr(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000049
计算剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000410
的一阶导数ds(λ)，如下所示：
Figure FDA00039388323200000411
其中，ds(λj)表示剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure FDA00039388323200000412
表示λj波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，
Figure FDA00039388323200000413
表示λj-1波长点剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000414
的一阶导数ds(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000415
计算剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000416
的一阶导数dd(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000051
其中，dd(λj)表示剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值的一阶导数，
Figure FDA0003938832320000052
表示λj波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，
Figure FDA0003938832320000053
表示λj-1波长点剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值，λ表示波长，λj表示第j个波长点，λj-1表示第j-1个波长点；
在颜色三刺激值计算波长间隔内，将剔除异常值后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000054
的一阶导数dd(λ)中最大值对应的两个波长点λk和λk-1的光谱响应数据剔除，得到剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000055
6.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤7具体包括：
采用光谱平滑方法对剔除后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000056
剔除后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000057
和剔除后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000058
进行去噪处理，得到去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000059
去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000510
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000511
7.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤8具体包括：
在可见光范围内，以颜色三刺激值计算波长间隔为插值间隔，采用插值算法将去噪后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000512
去噪后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000513
和去噪后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000514
进行转换，得到相同的波长范围和相同波长间隔的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000515
转换后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000516
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000517
8.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤9具体包括：
根据得到的转换后的参考标准光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000518
转换后的待测样品光谱响应数据的平均值
Figure FDA00039388323200000519
和转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值
Figure FDA0003938832320000061
计算待测样品的光谱反射率ρs(λ)，如下所示：
Figure FDA0003938832320000062
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，ρr(λ)表示参考标准的光谱反射率，λ表示波长，
Figure FDA0003938832320000063
表示转换后的参考标准光谱响应数据的平均值，
Figure FDA0003938832320000064
表示转换后的待测样品光谱响应数据的平均值，
Figure FDA0003938832320000065
表示转换后的暗噪声的光谱响应数据的平均值。
9.根据权利要求1所述的用于颜色三刺激值计算的光谱预处理方法，其特征在于，所述步骤10具体包括：
根据得到的待测样品的光谱反射率ρs(λ)，计算待测样品的颜色三刺激值，如下所示：
Figure FDA0003938832320000066
其中，ρs(λ)表示待测样品的光谱反射率，S(λ)表示CIE规定的标准照明体相对光谱功率分布，
Figure FDA0003938832320000067
为CIE规定的标准色度观察者数据，Δλ表示波长间隔，k表示归一化系数，λ表示波长。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116256319A (zh) * 2022-12-29 2023-06-13 苏州欧普照明有限公司 光谱数据校准方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008304362A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Seiko Epson Corp 色測定方法、色測定装置、および三刺激値直読型計測器
CN101718586A (zh) * 2009-12-07 2010-06-02 浙江大学 棉花色泽仪标准色板的标定方法和***
CN102466520A (zh) * 2010-11-11 2012-05-23 香港纺织及成衣研发中心 多光谱成像颜色测量***及其成像信号处理方法
CN106124054A (zh) * 2016-06-20 2016-11-16 中国船舶重工集团公司第七〇七研究所 一种大幅面光谱分光成像测色装置
CN107101955A (zh) * 2017-01-11 2017-08-29 中国计量科学研究院 一种led棉花测色***及一种led棉花测色方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008304362A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Seiko Epson Corp 色測定方法、色測定装置、および三刺激値直読型計測器
CN101718586A (zh) * 2009-12-07 2010-06-02 浙江大学 棉花色泽仪标准色板的标定方法和***
CN102466520A (zh) * 2010-11-11 2012-05-23 香港纺织及成衣研发中心 多光谱成像颜色测量***及其成像信号处理方法
CN106124054A (zh) * 2016-06-20 2016-11-16 中国船舶重工集团公司第七〇七研究所 一种大幅面光谱分光成像测色装置
CN107101955A (zh) * 2017-01-11 2017-08-29 中国计量科学研究院 一种led棉花测色***及一种led棉花测色方法

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