专利名称：一种光谱转换为色度的方法
技术领域：
本发明的技术方案涉及光谱领域，具体地说是一种光谱转换为色度的方法。
背景技术：
随着半导体材料生长和器件工艺水平的不断发展和完善，特别是蓝宝石为衬底研制蓝光和绿光发光管(LED)研制成功，各种颜色荧光材料的出现，超高亮度LED取得突破性进展，人们越来越重视材料和器件的色度，为此本技术领域的技术人员开始了对色度的研究，并研发了不同的色度仪。CN1691749公开了可测量色度坐标及相关色温度的数字相机及其方法；W002/090909披露了一种用于识别红、绿和蓝光源的原色色度坐标的系统和方法；CN2504616公开了光谱色度测量仪，其构成包括光路上的光源、透镜和光谱探测器；CN1691749报道了使用相关色温度的数码相机接受物体的颜色方法。上述公开的现有技术存在的问题是①没有涉及快速识别光谱曲线、提取光谱数据和将光谱自动转换成色度的 研究和实施方法，而人工在光谱图片中读取每一个点的方法效率低且误差大；②对于用户提供的光谱曲线图片或照片及光谱设备输出的光谱曲线图片或照片，这些图片或照片也可能是对于低温和特定条件下测量得到光谱曲线，无法将其变换成色度显示；③通过积分球或探测器构建的色度仪，不能将已经在包含在光谱图片或照片中光强转换成色度；④色度仪可以测量材料的发光的色度，但是整体开发系统中包含了电源、探测器、处理设备和显示设备，造价较高；⑤经过数码相机拍照的彩色图片，是整个光谱区域颜色的平均效果，会丢失光谱的一些细节，无法将黑白的光谱曲线照片转化成色度，同时还会受到数码相机灵敏度的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光谱转换为色度的方法，克服了现有技术不能够快速识别光谱曲线，提取光谱数据，并自动转换成色度的缺点。本发明解决该技术问题所采用的技术方案是一种光谱转换为色度的方法，步骤是第一步，光谱图像的采集和数字化处理采集光谱图像的来源是，I .用户提供的光谱曲线图片或照片，II .印刷出版期刊中光谱曲线图片，III.光谱设备输出的光谱曲线图片或照片，将上述来源的光谱图像通过百万像素的扫描仪或500万像素 1000万像素数的数码相机数字化，变成计算机能够处理的光谱图像；第二步，计算机进行光谱图像的预处理米用Windows 支持的图像处理软件 Photoshop 或 Microsoft Office PictureManager对第一步得到的光谱图像进行预处理，完成个别噪声去除，提高图像清晰度，如果经过图像处理软件处理后，通过视觉还无法观察出第一步得到的光谱图像中的光谱曲线，则重新采集光谱图像；
第三步，计算机对光谱图像中的横、纵坐标和光谱曲线加以识别，并从光谱图像中提取光谱数据利用计算机图像处理的方法，按照光谱图像中坐标和曲线规律识别光谱曲线和光谱图像的坐标轴，利用两个坐标轴相互垂直，坐标轴的单位与坐标垂直且长度远远短于坐标轴和曲线，光谱曲线连续并且很长的特征为识别要点来整体识别经过第二步计算机进行预处理后的光谱图像，并从光谱图像中提取光谱数据，具体作法是计算机图像实际上是存储不同数值的矩阵，图像中坐标轴、坐标单位、曲线和文字被看成像素点不同的数值形成，对于灰度图像取值范围为0 255，对于彩色图像存储在红、蓝和绿三个矩阵存储，矩阵为双精度，取值范围为
，八进制取值范围为
，十六进制范围为为
，二值图像中只取两个取值，采用图像处理的方法，将彩色图像变成灰度图像，再变成二值图像，图像矩阵中“0”位置代表了黑点，这些黑点不同在走向确定了连线的形状，依照坐标轴、坐标单位和曲线形状对光谱曲线加以识别，在坐标识别中，X坐标轴一般在图像下方，y轴一般在图像的左边，根据这个特点，在寻找坐标轴过程中限制坐标寻找区域，根据像素值为0的数量和与临近点的方位关系可以判断坐标轴和单位，识别的任意坐标轴的点，确定实际坐标单位，依照坐标轴、坐标单位和曲线形状对光谱曲线加以识别，在识别光谱曲线中，根据三刺激及对应可见光光谱的范围应在400nm 780nm之间，并且光谱强度远离中心波峰位置大幅度地降低，从而确定识别范围，突出了重点区域数据的提取；第四步，计算机显示光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线用计算机显示第三步从光谱图像中提取的光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线，具体作法是由第三步从光谱图像中提取的光谱数据分别存储在光谱波长、和强度I O )两个数组中，在编写程序中使用Wavelength代替\，使用Matlab的语句plot(Wavelength, I),由此查看\和IO)两个数组的值，即显示第三步从光谱图像中提取的光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线；第五步，光谱数据逼近和插值处理第三步提取的光谱数据中的波长位置与国际规定的三刺激值(x(l), y{A), z(A))位置会不一致，要进行如下的光谱数据逼近和插值处理a.光谱数据逼近是分别以国际规定的三刺激值每个离散化波长为中心点，在采集的光谱数据中整体寻找，确定与各个中心点最近邻左边和右边两个数据点，具体实现方法如下国际规定的三刺激值波长用WavelengthO存储,先选定国际规定的三刺激值的初始点j=l，在WavelengthO (j)中读取国际规定的三刺激值对应波长，在提取光谱数据存储数组Wavelength顺序取出光谱波长Wavelength (k),起始点为k=l,令WavelengthO (j)与Wavelength (I)之差为 distO,然后对比 WavelengthO (j)与 Wavelength (2)的差，如果distO 大于 WavelengthO (j)与 Wavelength(2),将 WavelengthO (j)与 Wavelength (2)之差存入 distO,否则向下一个点 Wavelength (3)寻找,在 Wavelength (k)大于 WavelengthO(j)寻找停止，由此判断出国际规定的三刺激值最近邻的左边点，在1(入)中对应位置找到其光强，然后寻找逼近国际规定的三刺激值下一个离散点的左近邻，用WavelengthO与Wavelength位置互换，可以逼近判断出国际规定的三刺激值每个离散波长最近邻的右边点、及对应的光强；b.插值处理是指光谱图像采样点已经接近实际国际规定三刺激值离散化波长位置，但是两者仍然存在差异，使用下面插值处理公式(1-1)实现[入m，An]之间Xi位置的补点
tool9] m)=J(K)+从;)—〈(々)“-又)(I I)第六步，通过光谱强度与三刺激值
权利要求
1.一种光谱转换为色度的方法，其特征在于步骤是 第一步，光谱图像的采集和数字化处理 采集光谱图像的来源是，I.用户提供的光谱曲线图片或照片，II.印刷出版期刊中光谱曲线图片，III.光谱设备输出的光谱曲线图片或照片，将上述来源的光谱图像通过百万像素的扫描仪或500万像素 1000万像素数的数码相机数字化，变成计算机能够处理的光谱图像； 第二步，计算机进行光谱图像的预处理 米用 Windows 支持的图像处理软件Photoshop 或Microsoft Office Picture Manager对第一步得到的光谱图像进行预处理，完成个别噪声去除，提高图像清晰度，如果经过图像处理软件处理后，通过视觉还无法观察出第一步得到的光谱图像中的光谱曲线，则重新采集光谱图像； 第三步，计算机对光谱图像中的横、纵坐标和光谱曲线加以识别，并从光谱图像中提取光谱数据 利用计算机图像处理的方法，按照光谱图像中坐标和曲线规律识别光谱曲线和光谱图像的坐标轴，利用两个坐标轴相互垂直，坐标轴的单位与坐标垂直且长度远远短于坐标轴和曲线，光谱曲线连续并且很长的特征为识别要点来整体识别经过第二步计算机进行预处理后的光谱图像，并从光谱图像中提取光谱数据，具体作法是 计算机图像实际上是存储不同数值的矩阵，图像中坐标轴、坐标单位、曲线和文字被看成像素点不同的数值形成，对于灰度图像取值范围为0 255，对于彩色图像存储在红、蓝和绿三个矩阵存储，矩阵为双精度，取值范围为
，八进制取值范围为
，十六进制范围为为
，二值图像中只取两个取值，采用图像处理的方法，将彩色图像变成灰度图像，再变成二值图像，图像矩阵中“0”位置代表了黑点，这些黑点不同在走向确定了连线的形状，依照坐标轴、坐标单位和曲线形状对光谱曲线加以识别，在坐标识别中，X坐标轴一般在图像下方，y轴一般在图像的左边，根据这个特点，在寻找坐标轴过程中限制坐标寻找区域，根据像素值为0的数量和与临近点的方位关系可以判断坐标轴和单位，识别的任意坐标轴的点，确定实际坐标单位，依照坐标轴、坐标单位和曲线形状对光谱曲线加以识另Ij，在识别光谱曲线中，根据三刺激及对应可见光光谱的范围应在400nm 780nm之间，并且光谱强度远离中心波峰位置大幅度地降低，从而确定识别范围，突出了重点区域数据的提取； 第四步，计算机显示光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线 用计算机显示第三步从光谱图像中提取的光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线，具体作法是由第三步从光谱图像中提取的光谱数据分别存储在光谱波长、和强度I O )两个数组中，在编写程序中使用Wavelength代替\，使用Matlab的语句plot(Wavelength, I),由此查看\和IO)两个数组的值，即显示第三步从光谱图像中提取的光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线； 第五步，光谱数据逼近和插值处理 第三步提取的光谱数据中的波长位置与国际规定的三刺激值(-〒(幻，vW , =W M置会不一致，要进行如下的光谱数据逼近和插值处理 a.光谱数据逼近是分别以国际规定的三刺激值每个离散化波长为中心点，在采集的光谱数据中整体寻找，确定与各个中心点最近邻左边和右边两个数据点，具体实现方法如下 国际规定的三刺激值波长用WavelengthO存储，先选定国际规定的三刺激值的初始点j=l，在WavelengthO (j)中读取国际规定的三刺激值对应波长，在提取光谱数据存储数组Wavelength顺序取出光谱波长Wavelength (k),起始点为k=l,令WavelengthO (j)与Wavelength (I)之差为 distO,然后对比 WavelengthO (j)与 Wavelength (2))的差，如果distO 大于 WavelengthO (j)与 Wavelength(2),将 WavelengthO (j)与 Wavelength (2)之差存入 distO,否则向下一个点 Wavelength (3)寻找,在 Wavelength (k)大于 WavelengthO(j)寻找停止，由此判断出国际规定的三刺激值最近邻的左边点的光强，然后寻找逼近国际规定的三刺激值下一个离散点的左近邻，用WavelengthO与Wavelength位置互换,可以逼近判断出国际规定的三刺激值每个离散波长最近邻的右边点的光强； b.插值处理是指光谱图像采样点已经接近实际国际规定三刺激值离散化波长位置，但是两者仍然存在差异，使用下面插值处理公式(5-1)实现[入m，AJ之间Xi位置的补点
2.按照权利要求I所述一种光谱转换为色度的方法，其特征在于所述采集光谱图像中的光谱曲线图片或照片是黑白的或彩色的，对于彩色的光谱曲线图片或照片需要使用图像处理软件Photoshop变换成灰度图像。
3.按照权利要求I所述一种光谱转换为色度的方法，其特征在于如果用户直接提供了光谱图像中的光谱数据，那么可以将第一步的数字化处理和第二步省略。
全文摘要
本发明的技术方案涉及光谱领域，具体地说是一种光谱转换为色度的方法，步骤是光谱图像的采集和数字化处理；计算机进行光谱图像的预处理；计算机对光谱图像中的横、纵坐标和光谱曲线加以识别，并从光谱图像中提取光谱数据；计算机显示光谱数据，并将提取数据绘制成光谱曲线；光谱数据逼近和插值处理；通过光谱强度与三刺激值乘积，然后使用离散化求和计算出X、Y和Z值，并由计算机显示色度(x,y)值。本发明方法克服了现有技术不能够快速识别光谱曲线，提取光谱数据，并自动转换成色度的缺点。
文档编号G01J3/46GK102721471SQ201210224778
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者刘琦, 孙梅, 康志龙, 张魁, 沈虹, 赵红东, 郭艳菊 申请人:河北工业大学