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医用灯箱的亮度均匀性和色温快速测量仪的研究

发布日期:2019/10/8 15:57:53

1 引言

目前灯箱以其节能环保的特点在生活中得到越来越广泛的应用,医用灯箱就是个典型的例子。如视力表灯箱、X光观片灯箱等,其背光源主要是CCFL背光板和LED等。在医学领域.光源的色温衰变和亮度均匀性的问题不仅关系到产品质量,而且会影响医生的视力与诊断的结果11I,因此对医用灯箱色温和亮度均匀性的快速检测就显得尤为重要。灯箱色温和亮度均匀性的检测需要同时测量灯箱不同位置多个点位的色品坐标和亮度。目前大多采用人工移动彩色亮度计测量不同点的色品坐标和亮度,使用不方便,且测量结果易受人为阏素影响。我们研制的CCD面阵颜色分析仪根据光电积分式颜色测量原理.对CCD面阵的光谱响应进行匹配,通过软件定标提高测量精度,可以一次性精确测量灯箱各点的色品坐标和亮度。


2测量原理

2.1 积分式测色原理

光电积分式测色仪是通过把探测器的光谱响应匹配成CIEl931标准色度观察者光谱=乏刺激值曲线回(如图l所示).在整个可见光谱区内通过一次积分测得样品的三刺激值工、y、Z:

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刺激值y为亮度,通过色品坐标可计算出被测目标的相关色温。

2.2光谱匹配

CCD面阵可以对目标快速成像。彩色面阵CCD的每个像素都包括RGB 3种基原色,其光谱响应&(A)、Sc(A)、S(A)如图2所示一,黑白面阵CCD的光谱响应如图3所示翻。这2种面阵探测器的光谱响应与标准色度观察者光谱三刺激值曲线有明显差别。不能直接用来测量目标的颜色。

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通过公式(3)设计3组滤色片修正黑白CCD的光谱响应曲线。修正后的面阵CCD的RGB 3种光谱响应曲线如图1虚线所示,与标准色度观察者光谱三刺激值曲线比较接近。


3仪器构造与定标

3.1 系统结构

如图4所示,仪器主要由成像镜头、滤光片、面阵CCD、电动机、单片机、计算机等部分组成。

将被测灯箱放在支架上。发出的光透过镜头在CCD面阵上成像。CCD面阵前的3组滤光片由单片机控制电动机转动进行切换,形成3幅RGB图像。在计算机的控制下.CCD面阵分别对3组RGB图像进行光电信号转换并传到计算机,由控制软件进行计算分析处理。

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3.2定标

比较图1中的实线和虚线,修正后的CCD面阵光谱响应曲线和CIEl931光谱i刺激值曲线仍存在一定差异。为提高测量精度。必须对仪器进行定标。

CCD面阵中心点像素对同一目标成像后获得的3个输出值R,、G、B与三刺激值X、y、Z的关系为:

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像后的输出为R,、G、B,由公式(4)可计算出目标的三刺激值X、y、Z。

中心点以外的像素点仍可使用公式(4)进行三刺激值X、l,、Z的测量和定标.但测量结果按系数cos40减少f'/I。如果测量距离足够远。视角0较小,则系数可视为l。利用此系数可完成中心像素点以外像素点的定标。

使标准光源经过上述修正系数法定标后的面阵颜色分析仪,其对灯箱色坐标的测量误差一般小于0.002。


4结果与结论

用CCD面阵颜色分析仪和彩色亮度计BM一7分别测量同一个医用灯箱。在光源表面取9个点,如图5所示,以BM一7测量中心点(5号)的色度坐标和亮度为标准,定标CCD面阵颜色分析仪.然后将两仪器测量9个点的数据进行记录。见表l。对比数据可看出.二者的亮度误差小于0.2%,亮度均匀性误差小于0.1%。色度坐标相差0.002。

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福建11选5走势图CCD面阵颜色分析仪可一次性实现5点、9点、13点或25点的测量模式.目标点的选取也可直接在计算机上确定,并可测量区域的平均亮度。相对于彩色亮度计只能单个点独立测量,测量过程中还需要移动位置的缺陷,该测量仪明显提高了测量速度和使用功能。可广泛用于医用灯箱颜色的实时

测量。

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