Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ И/ИЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ВЫРАЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в области колориметрии для измерения и количественного выражения качества цвета и в различных областях промышленного производства, где необходимо анализировать или синтезировать цвет объектов. Сущность изобретения: способ измерения и/или количественного выражения качества цвета включает операции формирования изображения объекта измерения, измерения количества трех основных цветов изображения путем пропускания света через светофильтры системы измерения и последующего измерения количества разделенных цветов на соответствующих средствах измерения. Перед измерением количества трех основных цветов производят балансировку системы измерения путем выравнивания показателей измерения количества света на соответствующих основным цветам средствах измерения количества света. Устройство для осуществления способа включает оптическую систему формирования изображения объекта и блок считывания цвета объекта. Оптическая система формирования изображения объекта выполнена в виде объектива 8 и расположенного за ним в фокусе изображения объекта матового стекла 9, а блок считывания цвета объекта выполнен в виде системы трех светофильтров 12 основных цветов и расположенных за ними средств преобразования разделенного света в электрические сигналы 11. 2 с.п. ф-лы, 15 з.п. ф-лы, 6 ил, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2063063
Класс(ы) патента: G03B27/00, G03F3/08
Номер заявки: 93008219/28
Дата подачи заявки: 12.02.1993
Дата публикации: 27.06.1996
Заявитель(и): Никифоров Олег Кимович; Маркович Александр Викторович
Автор(ы): Никифоров Олег Кимович; Маркович Александр Викторович
Патентообладатель(и): Никифоров Олег Кимович; Маркович Александр Викторович
Описание изобретения: Группа изобретений относится к области колориметрии, а более конкретно, к способу измерения и количественного выражения цвета и системе для его реализации и может быть использовано в различных областях промышленного производства, где необходимо анализировать или синтезировать цвет различных объектов, например, в кожевенной промышленности.
В колориметрии (науке об измерении цвета) известны различные, различающиеся по принципу реализации, способы и методы определения и измерения цвета, в частности: способы зрительного сравнения цвета измеряемого объекта и цвета эталонных объектов, способы математического описания спектральных характеристик цвета, методы определения цветовых координат и построения цветовой координатной системы (ЦКС), фотоэлектрические способы измерения цвета. Все эти способы и методы позволяют с различной степенью точности определять качественные и количественные характеристики цвета, однако каждому из них присущи определенные недостатки, ограничивающие широкое практическое использование.
Наиболее широко распространен в практике метод сравнительной оценки цвета анализируемого объекта с цветом широко известных предметов или веществ (индигово-синий, яблочно-зеленый, лимонно-желтый, кроваво-красный и т.д.), цветовых эталонов (киноварно-красный, изумрудно-зеленый, цвет морской волны и т.д.) или цветовых атласов, например, используемых в СССР цветовых атласов Рабкина и ВНИИМ или используемого в США цветового атласа Манселла (Мензелла). При уточненном качественном описании цвета по этому методу используют три его субъективных атрибута: цветовой тон, насыщенность и светлоту (Большая советская энциклопедия, 1978, т.28, с. 464, столбец 378).
Этот метод прост в использовании, но он отличается низкой точностью оценки цвета и является субъективным, так как оценка качественных показателей цвета зависит от физиологических особенностей зрения наблюдателя, а также условий наблюдения и сравнения. Поэтому интенсивно разрабатываются методы объективных цветовых измерений при помощи стандартных колориметрических характеристик.
Основой математического описания цвета в колориметрии является экспериментально установленный факт, что любой цвет, при некоторых строго стандартизированных условиях, можно представить в виде смеси (суммы) определенных количеств трех линейнонезависимых цветов (красного, зеленого и синего), то есть таких цветов, каждый из которых не может быть представлен в виде суммы количеств двух других цветов. Эти три линейно независимых цвета называют основными цветами и они определяют цветовую координатную систему (ЦКС) (там же, с.461-464).
Фактической основной ЦКС является система, кривые сложения которой определяют при помощи чистых спектральных цветов, соответствующих монохроматическим излучениям с длинами волн 700,0 (красный), 546,1 (зеленый) и 435,8 нм (синий). Кривые сложения этой системы в 1931 году приняты Международной комиссией по освещению в качестве международной колориметрической системы МКО РСВ. Цветовые измерения при использовании цветовой координатной системы осуществляют следующими основными методами: спектрофотометрическим, фотоэлектрическим, методом прямого измерения цветовых координат и методом визуальной колориметрии.
При спектрофотометрическом методе сущность цветового измерения состоит в измерении спектрального распределения энергии излучения и последующем расчете цветовых координат при перемножении найденной функции спектрального распределения на три функции сложения и интегрирования произведений. Спектральное распределение излучения и спектральную характеристику отражения (пропускания) измеряют, разлагая свет в спектр, например, при помощи спектрофотометра или монохроматора. Кривые сложения задаются в виде таблиц значений удельных координат через 5 или 10 нм и других специальных таблиц. Данный метод весьма сложен в реализации, а точность измерения ограничена точностью данных таблиц.
При фотоэлектрическом способе цветовые измерения осуществляют с помощью трех приемников цвета, характеристики спектральной чувствительности которых совпадают с кривыми сложения. Каждый такой светоэлектрический преобразователь выполняет действия перемножения двух спектральных функций и интегрирования произведений, в результате чего на его выходе электрический сигнал равен (при соответствующей калибровке прибора) одной из цветовых координат. Основной трудностью при изготовлении фотоэлектрических колориметров является достаточно точное формирование кривых сложения, для чего подбирают соответствующие светофильтры.
Прямое определение цветовых координат осуществляют в трехцветных аддитивных устройствах создания цвета, используемых, например, для воспроизведения цветных изображений. Основные цвета такого устройства определяют цветовую координатную систему, а их количества в данной смеси, определяющей некоторый цвет, и есть цветовая координата цвета в цветовой координатной системе устройства. Примером такого устройства является трехцветный кинескоп. Калибровка подобного прибора состоит в снятии его показания при поочередном измерении интенсивностей свечения трех люминофоров после установки на экране опорного белого цвета, то есть цвета с опорной цветностью цветовой координатной системы и максимальной яркостью. В дальнейшем при измерениях разных цветов показания прибора делят на показания для соответствующих основных цветов при опорном белом цвете.Результатами такого деления и будут цветовые координаты в цветовой координатной системе кинескопа. Опорный белый цвет при калибровке устанавливается как можно более точно с помощью других приборов (спектрофотометра, фотоэлектрического колориметра). Точность установки опорного белого цвета при калибровке определяет точность последующих цветовых измерений. Полученные значения цветовых координат при необходимости переводят в другую цветовую координатную систему (например, международную) путем пересчета показаний прибора по специальным формулам преобразования.
Существенным преимуществом такого непосредственного измерения цветовых координат по сравнению с цветовыми измерениями при помощи фотоэлектрического колориметра заключается в отсутствии необходимости формировать определенные кривые спектральной чувствительности фотоприемника. Цветовые измерения по описанному выше способу можно выполнять и по полному цвету свечения экрана, без отключения лучей, возбуждающих отдельные люминофоры. В этом случае в приборе должно быть три светофильтра с произвольными, но различающимися спектральными характеристиками.
В таком приборе каждый отсчет представляет собой сумму трех отсчетов однофильтрового прибора для всех трех отдельных свечений. Чтобы получить значения цветовых координат по трем отсчетам трехфильтрового прибора, используют пересчетную матрицу, элементы которой определяются при калибровке прибора. Калибровка состоит в поочередных измерениях каждым из каналов прибора каждого из цветных свечений люминофоров в отдельности после установки на экране белого цвета. Указанный пересчет, а также переход от цветовых координат в цветовую координатную систему может осуществляться автоматически, с помощью специальной встроенной электрической схемы. Таким образом, получают отсчеты прямо в цветовой координатной системе кинескопа или в международной координатной системе.
Известен способ классификации цветных оригиналов, по которому измеряют разность синего, желтого и красного цветов по всему оригиналу или в нескольких точках (заявка Японии N 62-61132, кл. G01B 27/73, 1987 г.). На двухмерных координатах цвета, построенных с помощью сочетаний плотности синего, желтого и красного цветов, задают с помощью угла и расстояния от центра координат цвета, имеющий измеренную среднюю плотность по всей поверхности оригинала, в качестве характеристической величины. Вычисляют коэффициент плотности для красного, желтого, зеленого и синего цветов изображения, у которых среднее значение плотности ниже определенной величины считываются недодержанными. Остальные изображения делятся на изображения со световым смешением, в случае если коэффициент площади цвета соответствует указанному углу и расстоянию для этого угла, превосходит заранее заданную величину, и на изображения без цветового смешения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании изобретения результату (Большая советская энциклопедия, 1978, т.28, с. 464, столбец 378) является способ проведения цветовых измерений по методу визуальной колориметрии, в соответствии с которым наблюдатель, регулируя количества трех основных цветов на визуальном колориметре, добивается зрительного тождества смеси основных цветов и цвета измеряемого объекта. Затем вместо проведения измерения цвета объекта производят измерение цвета смеси специально создаваемых в колориметре смеси основных цветов. При этом цветовые координаты смеси основных цветов есть количества основных цветов колориметра, отнесенные к количествам этих же цветов, входящих в смесь, которая дает опорный белый цвет цветовой координатной системы колориметра. Таким образом, при использовании визуальных колориметров измеряется не непосредственно цвет образца, а его "метамер" цвет смеси трех основных цветов колориметра. Процесс зрительного уравнивания двух цветов служит при этом для получения такого метамера цвета образца.
Достоинством визуального колометрирования является относительно высокая по сравнению с другими используемыми на практике методами точность цветового измерения, а также то, что измерение количества основных цветов в визуальном колориметре проще, чем в цветном кинескопе, так как достаточно прочесть показания трех шкал, пропускающих световые потоки соответствующих цветов к полю сравнения.
Недостатком этого метода является то, что получаемые результаты действительны только для конкретного, осуществленного путем зрительного уравнивания цвета образа и цвета смеси основных цветов, а не для стандартного наблюдения при стационарных условиях наблюдения (условия изменения при осуществлении визуальной колориметрии всякий раз меняются). Кpоме этого, этим методом трудно измерять цвет не отдельных образцов, а предметов, особенно, при измерении цвета в проходящем свете.
Известно устройство в виде головки для цветовой коррекции (патент США N 4653902, кл. G 03 В 27/23 1987 г.). Головка включает в себя два или более цветных фильтров, установленных подвижно внутри головки, а также несколько реверсивных двигателей, каждый из которых обеспечивает поочередное введение одного из фильтров на оптическую ось.
Известен способ цветоотделения и трихроматический делительный фильтр, заключающийся в том, что три вида фильтров, определяющих три основных цвета, объединены в одну линзовую группу, которая может вращаться посредством управляющего мотора таким образом, что оптическая ось может перекрещиваться поочередно с одним из фильтров (заявка ФРГ N 3624506, кл. G 03B ll/00, 1988 г.).
Наиболее близкой no технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом для системы) является система для поэлементного анализа цветных киноизображений, содержащая последовательно расположенные осветитель, формирующий объектив, фильмовый канал, трехканальный цветоделитель, блок фотоприемников, светодиоды опорного света, оптически связанные с фотоприемниками, а электрически с выходами импульсного усилителя, логарифматоры, подключенные входами к выходам фотоприемников, а выходами к первым входам фиксаторов уровня, механизм транспортирования фильмового материала, связанный с первым электроприводом, второй электропривод и синхронизатор, подключенный первым выходом к входу импульсного генератора и вторым входам фиксаторов уровня, в которой с целью повышения качества и точности цветового денситометрического анализа киноизображений, в нее дополнительно введена измерительная диафрагма, корректирующие светофильтры, трехканальный аналоговый преобразоватепь, блок управления электроприводами, первый и второй параллельные интерфейсы, шина управления, шина адреса, двухнаправленная шина данных, центральный процессор, контроллер шин, генератор тактовых импульсов, программируемый таймер, блок запуска-сброса, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, программируемый связной адаптер и несущая, причем цветоделитель выполнен в виде диафрагмы с числом отверстий не менее трех и светофильтрами в них, расположенными центрально симметрично относительно оптической оси, и установленной до формирующего объектива, при этом корректирующие светофильтры установлены перед фотоприемниками, расположенными центрально симметрично относительно оптической оси и центрально симметрично по отношению к отверстиям диафрагмы цветоделителя и с центром симметрии на цилиндрической поверхности фильмового канала измерительной диафрагме, расположенной между формирующим объективом и фильмовым каналом, при этом осветитель, формирующий объектив с исполнительным механизмом, диафрагма цветоделителя с светофильтрами, измерительная диафрагма, светодиоды опорного света, фотоприемника с корректирующим светофильтрами образуют оптические измерительные каналы, оптически сопряженные в центре измерительной диафрагмы на цилиндрической поверхности фильмового канала, а их число равно числу отверстий диафрагмы цветоделителя, причем оптические измерительные каналы установлены на одной оси качания, расположенной параллельно и симметрично относительно цилиндрической поверхности фильмового канала, а плоскость касания несущей расположена перпендикулярно цилиндрической поверхности фильмового канала (а.с. CCСP N 1420486, кл. G 01 N 21/23, G 03 В 27/73, 1988).
Недостатками данной системы является ее сложность в изготовлении и эксплуатации, а также предназначенность только для анализа качества цветных изображений на кинопленке и принципиальная непригодность для анализа цвета объекта отраженном свете.
Таким образом, существует практическая изобретательская ситуация, связанная с тем, что актуальная потребность в высокоточном измерении и количественном выражении цвета различных окрашенных объектов в настоящее время может быть удовлетворена только при использовании известных способов и известных измерительных систем только при наличии сложного специального оборудования или сложных методов обработки и преобразования результатов измерения. При этом при использовании сравнительно более простого оборудования резко снимается точности и достоверность измерения цвета, а также проявляются субъективные погрешности измерения, связанные со индивидуальными особенностями зрения наблюдателя.
Технической задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерения и/или количественного выражения качества цвета окрашенных объектов и создания относительно простой системы для практического осуществления измерения и количественного выражения качества цвета.
Технический результат достигается тем, что по способу измерения и/или количественного выражения качества цвета, включающем операции формирования изображения объекта измерения, измерения количества трех основных цветов изображения путем пропускания света через светофильтры системы измерения и последующего измерения количества разделенных цветов на соответствующих средствах измерения, перед измерением количества трех основных цветов производят балансировку системы измерения путем выравнивания показателей измерения количества света на соответствующих основным цветам средствах измерения количества света, до базового значения количества света.
При этом в качестве базового показателя количества света выбирают значение количества одного или нескольких основных цветов эталонного образца или образца сравнения, а балансировку системы измерения количества света осуществляют либо путем регулирования чувствительности средств измерения количества света, путем регулирования чувствительности фотоприемников, либо путем регулирования количества анализируемого света, например, посредством использования одной или нескольких диафрагм или группы дополнительных светофильтров.
При этом измерение количества всех трех разделенных цветов измеряемого или эталонного объектов осуществляют одновременно.
При этом дополнительно определяют количество нейтральной составляющей цвета, численно равной минимальному количеству одного, двух или всех трех (в случае их равенства) основных цветов.
При этом определяют количества чистых тонов основных цветов путем вычитания из количеств основных цветов количества, нейтральной составляющей цвета.
Технический результат достигается также тем, что в системе измерения и/или количественного выражения качества цвета окрашенных объектов, включающей оптическую систему формирования изображения объекта и блок считывания цвета объекта, оптическая система формирования изображения объекта выполнена в виде объектива и расположенного за ним в фокусе изображения объекта матового стекла, а блок считывания цвета объекта выполнен в виде системы трех светофильтров основных цветов и расположенных за ними средств преобразования разделенного света в электрические сигналы.
Кроме этого система дополнительно содержит блок обработки электрических сигналов и/или преобразования электрических сигналов в коды или цифровые сигналы, а блок обработки и/или преобразования электрических сигналов дополнительно содержит средства индикации и/или хранения показателей измерения.
При этом в системе средства измерения количества цвета в цветоанализаторе выполнены в виде фотоприемников, фотоумножителей, фотодиодов или фотосопротивлений.
При этом система измерения количества света содержит средства регулирования чувствительности средств измерения количества света, например, средства регулирования чувствительности фотоприемников, а узел формирования изображения объекта дополнительно содержит средство дня регулирования количества измеряемого света, выполненное, например, в виде одной или несколько диафрагм или группы дополнительных светофильтров.
Кроме этого система дополнительно содержит средства фиксации или индикации, или отображения характеристик количества основных цветов или количеств чистых тонов и нейтральной белой составляющей цвета.
Проведение перед измерением цвета балансировки (калибровки) системы измерения путем выравнивания показателей измерения количества света на соответствующих основным цветам средствах измерения количества света, например, на фотоприемниках, до базового значения количества света позволяет повысить точность измерений и упростить обработку результатов измерения за счет регулирования чувствительности средств измерения и получения единой базы сравнения.
Выбор в качестве базового показателя количества света значения количества одного или нескольких основных цветов эталонного образца или образца сравнения позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения возможности сравнения результатов измерений со стандартными и эталонными образцами.
Одновременное измерение количества разделенных цветов измеряемого или эталонного объектов позволяет повысить точность измерений за счет исключения влияния внешних воздействий, например, колебаний освещенности измеряемого объекта.
Использование матового стекла в фокусе изображения объекта измерения позволяют снизить погрешности измерения за счет равномерного распределения цвета на все фотоприемники одновременно.
Выполнение оптической системы формирования изображения объекта в виде объектива и расположенного за ним в фокусе изображения объекта матового стекла, а блока считывания цвета объекта в виде системы трех светофильтров основных цветов и расположенных за ними средств преобразования разделенного света в электрические сигналы позволяет производить измерение цвета объекта одновременно на трех фотоприемниках, что также повышает точность измерения.
Использование дополнительных блока обработки электрических сигналов и/или преобразования электрических сигналов в коды или цифровые сигналы средств индикации и/или хранения показателей измерения позволяет автоматизировать процесс обработки результатов измерения и упростить эксплуатацию устройства.
Использование в системе измерения количества света содержит средства регулирования чувствительности средств измерения количества света, например, средства регулирования чувствительности фотоприемников, а в узле формирования изображения объекта средства для регулирования количества анализируемого света, выполненных, например, в виде одной или нескольких диафрагм или группы дополнительных светофильтров, позволяет повысить точность измерений и расширяет сферу использования системы путем обеспечения возможности изменения чувствительности системы в зависимости от степени освещенности объекта измерения.
Блок обработки электрических сигналов при определении цветовых характеристик в области видимой части спектра по трем основным цветам обеспечивает дополнительную обработку информации о цвете с приведением ее к цифровой форме цветовых характеристик. При этом дополнительная обработка результатов измерения включает следующие операции:
определение характеристик чистого тона цвета объекта путем вычитания нейтральной (белой) составляющей цвета;
компенсацию изменений яркости источника света.
При этом каждая из перечисленныхх операций обработки результатов измерения может осуществляться независимо и/или в любой комбинации друг с другом.
Таким образом, предложенная совокупность операций способа и конструктивные особенности для его реализации позволяют не только повысить точность и достоверность измерения и/или количественного выражения качества цвета окрашенных объектов, существенно упростить практическое осуществление измерения и количественного выражения качества цвета объектов, но и осуществить реализацию изобретения промышленным способом.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен общий вид функциональной блок-схемы способа и системы измерения и/или количественного выражения качества цвета окрашенных объектов;
на фиг. 2-4 изображены варианты конструктивного исполнения цветоизмерительной головки системы, включающей в себя блок формирования изображения объекта и блок считывания цвета объекта;
на фиг.5 изображено сечение цветоизмерительной головки по линии А-А;
на фиг.6 изображена гистограмма сопоставления результатов измерения цветоделенных цветов.
Система для измерения и/или количественного выражения качества цвета различных объектов содержит источник освещения объекта 1, измеряемый объект 2, оптическую систему формирования изображения объекта 3 и блок считывания цвета объекта из преобразования излучения в электрические или иные информационные сигналы 4, блок обработки информационных сигналов и получения выходных сигналов 5. Дополнительно система может содержать блок индикации или хранения показателей измерения и/или привода исполнительных механизмов устройств регулирования 6 (фиг.1).
Оптическая система формирования изображения измеряемого объекта и блок считывания цвета и преобразования излучения в электрические или иные информационные сигналы выполнены в виде цветоизмерительной головки различных модификаций (фиг.2-4).
Блок индикации показателей измерения может быть выполнен в виде средств аддитивной (работающих по принципу получения белого цвета путем сложения основных цветов: красного, зеленого и синего основных цветов индикации или субстрактивной (работающей по принципу получения черного цвета путем вычитания дополнительных цветов) индикации.
Система может дополнительно содержать блок диагностики и балансировки цветочуствительной головки и средств измерения, предназначенный для балансировки системы в канале каждой серии измерений и диагностики неисправностей в светочувствительной головке и средствах измерения или средствах обработки и преобразования информационных сигналов.
Блок обработки электрических сигналов может быть снабжен дополнительным блоком диагностики и/или настройки системы на источник света.
Цветоизмерительная головка системы (фиг.2-4), включающая в себя узел формирования изображения объекта и блок считывания цвета объекта, содержит конический корпус 7, в узкой части которого установлен объектив 8, и расположенное в фокусе изображения объекта матовое стекло 9, а в широкой части крышка 10 с установленными на ней фотоприемниками 11 и светофильтрами основных цветов 12. При этом фотоприемники 11 расположены с одинаковым смещением относительно оптической оси объектива 13 (разрез А-А фиг.5) и продольно ориентированы в центр матового стекла 9.
Для расширения возможностей использования система может дополнительно содержать расположенные перед объективом 8 насадку для проведения измерения цвета объекта в проходящем свете 14 (фиг. 3) или насадку 15 для проведения измерения цвета объекта в отраженном свете (фиг.4).
При этом насадка 14 для проведения измерений цвета объекта в проходящем свете может дополнительно содержать кювету для помещения объекта 16, автономный источник освещения 17 с отражающим сферическим зеркалом 18 и дополнительным матовым стеклом 19 (фиг.3), а насадка 15 для измерения цвета объекта в отраженном свете может дополнительно содержать один или несколько дополнительных источников освещения 17, сферические зеркала 18 и дополнительные оптические линзы 20 (фиг.4). Кроме этого для регулирования количества измеряемого света цветочувствительная головка может дополнительно содержать средство регулирования количества измеряемого света, выполненное, например, в виде дополнительных диафрагмы 21 (фиг.3) или дополнительных светофильтров.
Способ измерения и/или количественного выражения качества цвета осуществляется, а система для измерения и/или количественного выражения качества цвета, функционирует следующим образом.
Излучение от источника света 17, проходящее через измеряемый объект 16 (в случае измерений в проходящем свете), или отраженное от поверхности измеряемого объекта 16 (в случае измерений в отраженном свете), направляют через объектив 8 на матовое стекло 9. При этом на матовом стекле формируется цветовое изображение измеряемого объекта. Отображенное на матовом стекле цветное изображение объекта через светофильтры основных цветов воспринимается средствами преобразования излучения, например, фотоприемниками 11, которые преобразуют излучение в электрические или иные информационные сигналы (например, аналоговые), которые в свою очередь обрабатываются блоком обработки электрических сигналов по определенному алгоритму (программе). После этого результаты измерения, а именно информацию об измеренных цветовых характеристиках объекта, выдают на индикаторы и/или направляют на исполнительные механизмы, и/или передают в каналы связи и/или, направляют для дальнейшей обработка в ЭВМ.
Блок обработки электрических сигналов преобразует полученные сигналы пo определенному алгоритму, выделяя заключенную в них информацию о цвете и приводя ее к установленной форме, пригодной для дальнейшей обработки, индикации и хранения. Далее эту информацию передают на устройство субстрактивной индикации и/или устройство субстрактивной индикации, после преобразования в которых подают на блок индикации, соответственно на индикаторы, работающие по субстрактивному способу и по аддитивному способу, и/или используют в устройстве управления для привода исполнительных механизмов, которое управляет на основании информации, полученной от прибора и по цепи обратной связи от исполнительного механизма этим исполнительным механизмом (роботом).
Перед началом измерений цвета объекта осуществляют балансировку (калибровку) системы, которая заключается в том, что перед объективом цветочувствительной головки цветоанализатора помещают эталонный образец или образец сравнения, например, барий сернокислый или объект любого другого цвета, относительно которого требуется осуществить измерение цвета. Посредством средств регулирования чувствительности средств измерения разделенных цвета, например, путем управляющими усилениями или ослабления чувствительности каждого из каналов измерения, устанавливают на всех каналах любое одинаковое базовое значение количества измеряемого света, например, 70% от максимальной величины количества измеряемого света.
Затем осуществляют измерение цвета объекта. Вместо эталонного образца или образца сравнения перед объективом головки цветоанализатора помещают измеряемый объект. Если цвет объекта отличается от эталона, то отраженный свет от объекта выведет устройство из состояния баланса и на средствах индикации появятся значения, характеризующие это отклонение. Например, по красному каналу 50, по зеленому каналу 35, по синему 15 (фиг.6).
При включении режима вывода процентных соотношений блока обработки сигналов 5 цвет измеряемого объекта будет формироваться электронным блоком как отношение показаний соответствующего каждого из составляющих основных цветов назначение балансировочной настройки, умноженное на 100% в нашем условном случае:
красный цвет 50/70·100%71%
зеленый цвет 35/70·100%50%
синий цвет 15/70·100%21%
Полученные подобным образом процентные соотношения количества разделенных цветов, выведенные на средства индикации, заложенные в память или направленные к исполнительным механизмам системы регулирования, и будут количественно выражать качество цвета измеряемого объекта.
Сущность изобретения основана на том, что любой сложный цвет образуется из трех основных цветов: красного, зеленого, синего. Из них вполне достаточную дня точного выражения качества цвета информацию могут нести только два цвета. Третий цвет, который имеет наименьшее значение (в нашем случае синий) несет информацию о количестве в цвете измеряемого объекта белого цвета. Поэтому, если по наименьшему значению одного из цветов на гистограмме количества основных цветов в цвете измеряемого объекта провести линию, пересекающую изображения количеств остальных основных цветов цвета (величина А на фиг. 5), то нижняя часть гистограммы будет представлять равные значения количества основных цветов (красного, зеленого и синего цветов) в цвете измеряемого объекта, то есть количество белого цвета в цвете измеряемого объекта. Таким образом, вычитая из значений каждой составляющей количеств основных цветов составляющую минимального количества одного из цветов, производят определение количества белого цвета и его вычитание из цвета измеряемого объекта.
Вычитание белого цвета необходимо производить также тогда, когда необходимо осуществить цветоделение, например, в цветной фотографии для получения цветоделенных негативов, определения развития цвета при смешивании красок, когда получается какой-нибудь сложный цвет.
В качестве конкретных примеров возможности реализации и использования изобретения приводим результаты измерения цветовых характеристик различных, всем известных, предметов: сырой свеклы, спелого красного помидора, среза моркови, куска пшеничного хлеба, сыра, патиссона, среза картофеля. При этом балансировку (калибровку) осуществляли по значению 70% от максимальной величины количества света, отраженного от эталонного образца (в качестве которого использовали белую пластинку из оксида бария), а результаты измерения приводили в к данному значению (то есть результаты измерения преобразовывали в безразмерные величины).
Результаты измерений приведены в таблице.
Так как в целом система характеризует цвет цифрами, отражающими соответственно количество трех составляющих для красного, зеленого и синего, то данный способ измерения цвета объектов и соответственно система для его реализации (цветоанализатор) могут быть универсальным инструментом для количественного измерения качества цвета и превращения информации о цвете в цифровой код.
Кроме этого, предложенный способ количественного (цифрового) описания цвета и система для его реализации создают условия для передачи количественной информации (цифрового кода) через различные каналы средств связи и записи на различные носители. 2
Формула изобретения: 1. Способ измерения и/или количественного выражения качества цвета, включающий операции формирования изображения объекта измерения, измерения количества трех основных цветов изображения путем пропускания света через светофильтры системы измерения и последующего измерения количества разделенных цветов на соответствующих средствах измерения, отличающийся тем, что перед измерением количества трех основных цветов производят балансировку системы измерения путем выравнивания показателей измерения количества света на соответствующих основным цветам средствах измерения количества света, до базового значения количества света.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что балансировку системы измерения осуществляют путем регулирования чувствительности средств измерения количества разделенных цветов.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве средств измерения количества разделенных цветов используются фотоприемники.
4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что балансировку системы измерения осуществляют путем дополнительного измерения количества измеряемого света с помощью средств изменения количества измеряемого света.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве средств изменения количества измеряемого света используются дополнительные светофильтры или диафрагмы.
6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что в качестве базового показателя количества света выбирают значение количества света одного или нескольких основных цветов эталонного образца.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве базового показателя количества света используются или максимальное значение основного цвета эталонного образца или максимальные значения основных цветов эталонного образца при равенстве максимальных значений цветов.
8. Способ по пп. 1 7, отличающийся тем, что измерение количества разделенных цветов измеряемого объекта или эталонного образца осуществляют одновременно.
9. Способ по пп. 1 8, отличающийся тем, что дополнительно определяют количество нейтральной составляющей цвета, численно равной минимальному количеству одного, двух или всех трех основных цветов.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно определяют количества чистых токов основных цветов путем вычитания из количеств основных цветов количества нейтральной составляющей цвета.
11. Система измерения и/или количественного выражения качества цвета, содержащая оптическую систему формирования изображения объекта, включающую объектив и блок считывания цвета объекта, включающий светофильтры основных цветов и соответствующие им средства преобразования количества разделенных цветов в информационные сигналы, отличающаяся тем, что система формирования изображения объекта дополнительно содержит расположенное в фокусе объектива матовое стекло, а светофильтры основных цветов в блоке считывания цвета объекта расположены перед средствами преобразования количества разделенных цветов в информационные сигналы.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок обработки информационных сигналов и/или преобразования информационных сигналов в коды или цифровые сигналы.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что блок обработки информационных сигналов дополнительно содержит средства индикаций и/или хранения показателей измерения.
14. Система по пп. 11 13, отличающаяся тем, что средства преобразования количества разделенных цветов выполнены в виде фотоприемников.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что средства преобразования количества разделенных цветов выполнены в виде фотоумножителей, фотодиодов или других светочувствительных элементов.
16. Система по пп. 11 15, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средства регулирования чувствительности средств преобразования количества разделенных цветов в информационные сигналы.
17. Система по пп. 11 16, отличающаяся тем, что оптическая система формирования изображения объекта дополнительно содержит средство для регулирования количества измеряемого света, выполненное в виде одной или нескольких диафрагм или группы дополнительных светофильтров.
18. Система по пп. 11 17, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средства фиксации, или индикации, или отображения характеристик количеств чистых токов и нейтральный белой составляющей цвета.