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。
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