實驗演示 | 工業高光譜相機如何進行顏色的測量與分析？

芬蘭SPECIM工業高光譜相機在顏色測量的準確度上于人眼和RGB相機，可以采集目標物的反射光譜信息，并使用Lab顏色空間來分析光譜信息。

Lab顏色空間是個三維顏色坐標系，其中：L = 亮度，從黑色到白色；a = 從青色到品紅色/紅色；b = 從藍色到黃色。 為了表示顏色感知精度，我們使用ΔE值，它用于描述LAB顏色空間中兩點之間的差異，ΔE值越小，感知越準確。

為了演示說明SPECIM FX工業高光譜相機是如何用于顏色測量和分析的，我們測量了在烤箱中烘烤不同時長的面包的顏色。

標準的烘烤時間為5-6分鐘，短的烘烤時間為3分鐘，烘烤時間依次增加1分鐘。明顯烤焦的面包（黑色）烘烤了8分鐘。

1、 實驗測試

實驗環境：芬蘭SPECIM FX10c高光譜相機（光譜范圍400-770nm）；SPECIM Lab scanner 40x20；鹵素燈光源：DECOSTAR 51 ALU（型號）、35W（額定功率）、12V（額定電壓）、36deg（光束角度）、GU5.3 lamps（燈座）；工業PC和Lumo Recorder SW。

2、 數據分析

我們使用芬蘭SPECIM公司的有分析軟件分析了樣品的原始數據，并獲得了表征面包外觀顏色的Lab值。為使分析結果簡單明了，我們僅呈現三個單測量點的Lab值；當然，我們也可以獲取圖像的每個像素點的Lab值。下表中列出了每個面包上三個不同測量點的Lab值。

從以上分析得出的數據我們能夠明顯的看到：

按照配方烘烤的面包，L值約為50-60。未烤熟的面包的L值明顯較高（超過65），而烤焦的面包的L值明顯較低，約為35。未烤熟或烤焦面包的a值都較低（﹤16），適的a值約為20-22。除非面包被烤焦，否則b值幾乎沒有差異。若b值﹤10，面包被輕微的烤焦；若b值﹤4，則面包明顯被烤焦了。

下圖可以看到面包上每個測量點的具體情況：

烘烤3分鐘：未烤熟的面包的L值始終高于65，而b值略高于烤熟的面包。

烘烤4分鐘：有2個測量點的Lab值看起來與按配方烘烤的面包的Lab值接近。而第三個測量點(L:74.4  a:15.6  b:40.3)表明面包尚未烤熟：該點的Lab值接近未烤熟面包（烘烤3分鐘）的Lab值。

烘烤5分鐘：此面包的烘烤時間是在配方要求的時間之內。三個測量點的L值均沒有超過70，而a值高于烤焦和未烤熟面包的a值，b值大約為30。

烘烤6分鐘：雖然此面包的烘烤時間在適烘烤時間之內，但其中個測量點（L:28.2  a:19.8   b:18.7）的值低于烘烤了5分鐘的面包。這表明該面包的烘烤時間應該接近5分鐘，而不是6分鐘，即使有兩個測量點的Lab值符合按配方要求烘烤的面包顏色。這表明，為了確保整個面包烘烤均勻，有必要測量盡可能多的點。

 烘烤7分鐘：在視覺檢測中，此面包的烘烤時間略微過長，但還可以食用。所有測量的Lab值都更接近烤焦的面包（烘烤8分鐘），這表明此面包不符合我們的質量標準。

 烘烤8分鐘：此面包明顯被烤焦，每個測量點的Lab值都低于我們測量過的其他面包。

芬蘭SPECIM高光譜相機不僅適用于食品的顏色測量，且適用于精美印刷品的色差檢測，在汽車車身的顏色測量上也有應用案例。另外，針對食品，還可以檢測食品中的異物、檢測糖分或水分的含量、檢測填充物是否均勻分布等。在線檢測過程快速、可靠，可顯著提高食品質量和安全性。