一种LED棉花测色系统及一种LED棉花测色方法与流程

本发明实施例涉及棉花质检领域，特别是涉及一种led棉花测色系统及一种led棉花测色方法。

背景技术：

棉花测色需要依据《gb1103.1-2012棉花锯齿加工细绒棉》对于棉花测色的要求，采用亨特-尼克尔森颜色空间对棉花的颜色进行表示。依据以上要求被测棉花rd以及+b的值用于判断棉花的质量。其中，rd表示棉花的反射率，也就是明亮程度；+b表示棉花的黄色程度，数值越大，颜色越黄。根据国标gb3979中要求，测色系统的总光谱灵敏度应尽量满足卢瑟条件，以使得测色系统测得的rd和+b更加准确。

现有的一种棉花测色仪器，通常采用2个同型号的闪烁氙灯从两个方向同时照明被测样品，棉花测色仪器内的探测器由y传感器和z传感器构成，其中y传感器由一块绿色的滤光片和一块硅光电池构成，z传感器由一块蓝色滤光片和一片硅光电池构成。这种棉花测色仪器的光谱功率分布与标准c照明体还具有一定差距，会引入一定的测量偏差，由于滤光片与人眼色觉特性无法100％匹配，因此测量结果始终存在偏差。另一方面，由于滤光片的制作过程中，批次之间加工工艺的少许变化也会导致滤光片光谱特性的差异，导致不同批次设备之间测量结果的不一致性，从而容易引起棉花质检的争端。

现有的另一种棉花测色仪器，由led从两侧45度方向照明被测棉花，采用光电积分式的色度传感器收集被色棉花样品的光谱信息。这种棉花测色仪器采用的led光谱从400nm开始，420nm左右才开始明显提升，与典型的标准c照明体具有很大差异，致使测试结果中丢失了样品在380-420nm范围的光谱信息，恰好这个区段也是棉花色度较为敏感的光谱区段，因此造成该设备测量结果的偏差较大。并且，采用的光电积分式的色度传感器对于卢瑟条件光谱匹配度要求很高，批次之间的工艺差异会造成设备之间测量结果的不一致性。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题是解决目前市场上led棉花测色仪器的光谱缺失问题，通过多led照明不足单个led的光谱缺失区段，从而实现更为准确的颜色测量结果。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种led棉花测色系统，包括：照明单元、外置校准反射板、数据传输单元、光谱仪以及数据计算单元；

其中，所述照明单元，包括:具有不同光谱特性的n个led，所述led用于照明位于样品窗口的外侧时的外置校准反射板以及位于所述样品窗口中间的被测棉花样品；其中，n为大于等于2的正整数；

所述数据传输单元，用于向光谱仪传输所述被测棉花样品和所述外置校准反射板经所述led照明反射的光；

所述光谱仪，用于对所述数据传输单元传输的所述被测棉花样品和所述外置校准反射板经所述led照明反射的光进行探测，以得到对应的外置校准光谱数据以及所述被测棉花样品的光谱数据；

所述数据计算单元，用于依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的测色结果。

可选地，所述数据计算单元包括：

第一计算单元，用于计算所述被测棉花样品的光谱数据相对于所述外置校准光谱数据的第一比值；

第二计算单元，用于依据所述外置光谱反射比以及所述第一比值的乘积，得到第一棉花光谱反射比；

第三计算单元，用于依据所述第一棉花光谱反射比计算得到测色结果。

可选地，所述外置校准反射板具有可移动性，当需要采集所述外置光谱数据时，所述外置校准反射板移动至所述样品窗口的外侧。

可选地，所述led棉花测色系统还包括：内置校准反射板；

所述内置校准反射板具有可移动性，当所述内置校准反射板位于样品窗口内侧时，所述数据传输单元向所述光谱仪传输所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，以使所述光谱仪探测得到对应的第一次内置校准光谱数据以及第二次内置校准光谱数据；在所述内置校准发射板被移出所述样品窗口的情况下，所述光谱仪采集得到所述被测棉花样品的光谱数据；

则所述数据计算单元，还用于依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据、所述第一次内置校准光谱数据、所述第二次内置校准光谱数据以及所述外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的所述测色结果。

可选地，所述数据计算单元包括：

第五计算单元，用于计算所述第一次内置校准光谱数据与所述外置校准光谱数据的第二比值；

第六计算单元，用于依据所述外置光谱反射比与所述第二比值得到内置光谱反射比；

第七计算单元，用于计算所述被测棉花样品的光谱数据与所述第二次内置校准光谱数据的比值，得到第三比值；

第八计算单元，用于依据所述内置光谱反射比与所述第三比值计算得到所述被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

第九计算单元，用于依据所述第二棉花光谱反射比计算得到测色结果。

可选地，所述内置校准反射板具有可移动性，当所述样品窗口中间未放置所述被测棉花样品、且所述内置校准反射板位于所述样品窗口的内侧时，所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，以得到第一次内置校准光谱数据；

当所述样品窗口中间放置所述被测棉花样品、且所述内置校准反射板位于所述样品窗口内侧时，所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，以得到第二次内置校准光谱数据。

可选地，所述数据计算单元包括：

第十计算单元，用于计算第n个被测棉花样品的光谱数据及其对应的第二次内置校准光谱数据之间的比值，得到第n个被测棉花样品的第三比值；其中，n为大于等于2的正整数；

第十一计算单元，用于依据所述内置光谱反射比与所述第n个被测棉花样品的第三比值计算得到第n个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

第十二计算单元，用于依据第n个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比，计算得到所述测色结果。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种led棉花测色方法，包括：

利用n个led照明位于样品窗口的外侧的外置校准反射板以及位于所述样品窗口中间的被测棉花样品；其中，n为大于等于2的正整数；

通过光谱仪探测数据传输单元传输的所述外置校准反射板板反射的光，得到外置校准光谱数据；

通过所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述被测棉花样品反射的光，得到所述被测棉花样品的光谱数据；

依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的测色结果。

可选地，所述依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的测色结果的步骤，包括：

计算所述被测棉花样品的光谱数据相对于所述外置校准光谱数据的第一比值；

依据所述外置光谱反射比以及所述第一比值的乘积，得到第一棉花光谱反射比；

依据所述第一棉花光谱反射比计算得到测色结果。

可选地，所述方法还包括：

当所述样品窗口中间未放置所述被测棉花样品、且内置校准反射板位于所述样品窗口的内侧时，通过所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，得到第一次内置校准光谱数据；

当所述样品窗口中间放置所述被测棉花样品、且所述内置校准反射板位于所述样品窗口内侧时，通过所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，得到第二次内置校准光谱数据；

在所述内置校准发射板被移出所述样品窗口的情况下，通过所述光谱仪采集得到所述被测棉花样品的光谱数据；

依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据、所述第一次内置校准光谱数据、所述第二次内置校准光谱数据以及所述外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的测色结果。

与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例提供的多led棉花测色系统通过具有不同光谱特性的n个led照明外置校准反射板以及被测棉花样品，其中，n为大于等于2的正整数，扩充单个led照明的光谱功率范围，从而使照明光源符合cie标准的380-780nm范围。例如leda为白光，实现大于420nm光谱范围的照明，ledb是380nm的紫色led，实现380-410nm光谱范围的照明，ledc是410nm的紫色led，实现410-420nm光谱范围的照明。三种具有不同光谱特性的led照明样品，实现的光谱覆盖380-780nm的范围标准。可见，本发明实施例具备更好的光谱覆盖能力。

此外，本发明实施例采用的光谱仪采集光谱信号可以同时采集整个测色光谱范围，测量速度快。

进而，本发明实施例采用的光谱测色系统，即多led照明外置校准反射板以及被测棉花样品，数据传输单元向光谱仪传输被测棉花样品和外置校准反射板经led照明反射的光，光谱仪对上述2个物体反射的光进行探测，以得到对应的外置校准光谱数据以及被测棉花样品的光谱数据，数据计算单元依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到被测棉花样品的测色结果这一系列过程构成的光谱测色方法，按照卢瑟条件对测色装置的每个光谱进行修正，克服了光电积分测色方法对于卢瑟条件的不匹配问题。

另外，本发明实施例还可以具备内置校准反射板，用于在每次测量前对设备进行自动校准。通过第一次以及第二次甚至第m次的校准，可以极大地削减led光源和光谱仪发生漂移对测色结果的影响，减小了测色系统的漂移，提升了测色系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例的一种led棉花测色系统实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种led棉花测色系统中照明单元的结构示例图；

图3是本发明实施例的一种led棉花测色系统实施例二的结构示意图；

图4是本发明实施例的一种led棉花测色方法实施例一的步骤流程图；

图5是本发明实施例的一种led棉花测色方法实施例二的步骤流程图；

图6是本发明实施例的一种led棉花测色系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

为了保证测色结果的精确度，本发明实施例采用多led照明外置校准反射板以及被测棉花样品，使用数据传输单元向光谱仪传输被测棉花样品和外置校准反射板经led照明反射的光，光谱仪对上述2个物体反射的光进行探测，以得到对应的外置校准光谱数据以及被测棉花样品的光谱数据，数据计算单元依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到被测棉花样品的测色结果。

参照图1，示出了本发明的一种多led棉花测色系统实施例一的结构示意图，具体可以包括：照明单元101、外置校准反射板102、数据传输单元103、光谱仪104以及数据计算单元105。

其中，照明单元101具有不同光谱特性的n个led，用于照明位于样品窗口的外侧时的外置校准反射板以及位于所述样品窗口中间的被测棉花样品，其中，n为大于等于2的正整数；

数据传输单元103，用于向光谱仪104传输被测棉花样品和外置校准反射板102经照明单元101中led照明反射的光；

光谱仪104，用于对数据传输单元103传输的被测棉花样品和外置校准反射板102经照明单元101中led照明反射的光进行探测，以得到对应的外置校准光谱数据以及被测棉花样品的光谱数据；也即，被测样品棉花反射的部分光线，经过孔径光阑后，由光学部件汇集并进入光谱仪104，光谱仪104获取被测棉花样品的光谱数据，并将光谱数据传送给数据计算单元105。同时，光谱仪104还可以获取外置校准反射板102的外置校准光谱数据，并将该外置校准光谱数据传送给数据计算单元105。

数据计算单元105，用于依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到被测棉花样品的测色结果。

可选地，外置校准反射板102具有可移动性，外置校准反射板102，具体用于位于样品窗口外侧时，光谱仪104探测数据传输单元103传输的外置校准反射板102经照明单元101中led照明反射的光得到外置校准光谱数据。

可选地，数据传输单元103可以包括：一根光纤、或者孔径光阑等其他光学部件。上述光纤的顶端安装了余弦扩散片，该余弦扩散片可用于汇集光纤，上述光纤的与顶端相对的另一端可以与光谱仪相连，光谱仪104通过上述光纤探测被测棉花样品和外置校准反射板102经照明单元101中led照明反射的光。

本发明实施例中，光谱仪为将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，在实际应用中，该光谱仪的种类可以有多种，如ccd(电荷耦合元件，charge-coupleddevice)、cmos(互补金属氧化物半导体，complementarymetaloxidesemiconductor)等，可以理解，本发明实施例对于光谱仪的具体种类不加以限制。

具体而言，在计算测色结果的过程中，数据计算单元105可以按照以下公式首先计算被测棉花样品的光谱反射比，该公式具体为：

r棉(λ)＝r外置(λ)×d棉(λ)/d外置(λ)(1)

则上述数据计算单元105具体可以包括：

第一计算单元，用于计算被测棉花样品的光谱数据d棉(λ)相对于外置校准光谱数据d外置(λ)的第一比值；

第二计算单元，用于依据外置光谱反射比r外置(λ)以及第一比值的乘积，得到被测棉花光样品的第一光谱反射比r棉(λ)；本发明实施例中，外置标准反射板可用于减小系统在长时间内的漂移，外置光谱反射比r外置(λ)为外置校准反射板102的光谱反射比；可选地，外置光谱反射比r外置(λ)可以通过外置校准反射板制作完成之初的实验测量得到上述外置光谱反射比，也即，r外置(λ)可以为已知的数值；可以理解，为了减小系统在长时间内的漂移，可以按照预设周期对外置光谱反射比r外置(λ)进行更新，本发明实施例对于预设周期的具体长度不加以限制。

第三计算单元，用于依据被测棉花光样品的第一光谱反射比r棉(λ)计算得到测色结果。其中，测色结果的判断依据可以为rd和+b。

可选地，第三计算单元按照以下公式来计算测色结果，该公式具体为：

式中，r(λ)等于第二计算单元计算得到的r棉(λ)；

x、y、z——cie标准规定的色度系统三刺激值；

s(λ)——cie标准照明体或照明体的相对光谱功率分布；

——cie标准规定的标准色度观察者色匹配函数。

归一化系数k满足：

式中，δλ表示预置的光谱间隔；

根据国标gb3979中要求，系统的总光谱灵敏度应尽量满足卢瑟条件，见公式(5)，依据公式(5)可计算得到公式(2)中的值。

式中：

k1、k2、k3——与波长无关的常数；

sw(λ)——仪器光源的相对光谱功率分布；

ss(λ)——指定标准照明体或照明体的相对光谱功率分布；

τx(λ)、τy(λ)、τz(λ)——仪器中拟合人眼色觉特性的修正滤光器的相对光谱透射比；

γ(λ)——仪器探测器加修正滤光器前的相对光谱响应值；

——选用某一标准色度观察者色匹配函数。

参照图2，示出了本发明的一种照明单元101的的光谱范围的示意图。其中，该照明单元101包括的n个led具体可以包括：leda、ledb和ledc，其中，leda为白光led，ledb是380nm的紫色led，ledc是410nm的紫色led，其中leda可以实现大于420nm光谱范围的照明，ledb可以实现380-410nm光谱范围的照明，ledc可以实现410-420nm光谱范围的照明。

综上，本发明实施例的多led棉花测色系统具备以下优点：

本发明实施例由于采用多led照明，所以能够具备更好的光谱覆盖能力，由于采用了光谱仪，所以具备更快测量速度，并且多led照明与光谱仪配合使用，能够克服卢瑟条件的不匹配问题，从而能够更加精确地确定被测棉花样品的品级分类，实现了棉花每吨价格的准确定位。

本发明实施例中判断被测棉花样品品级的测色结果是数值，本发明实施例中计算测色结果时需要的参数为被测棉花样品的光谱反射比，为了使得计算的结果更加精确。

参照图3，示出了本发明的一种多led棉花测色系统实施例二的结构示意图，具体可以包括：照明单元301、外置校准反射板302、数据传输单元303、光谱仪304、数据计算单元305以及内置校准反射板306。

其中，照明单元301具有不同光谱特性的n个led，用于照明外置校准反射板、内置校准反射板306以及被测棉花样品，其中，n为大于等于2的正整数；

数据传输单元303，用于向光谱仪304传输被测棉花样品、外置校准反射板302以及内置校准板306经照明单元301中led照明反射的光；

光谱仪304，用于对数据传输单元303传输的被测棉花样品、外置校准反射板302以及内置校准板306经照明单元301中led照明反射的光进行探测，以得到对应的外置校准光谱数据、被测棉花样品的光谱数据以及内置校准光谱数据；

数据计算单元305，用于依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据、外置光谱反射比、第一次内置校准光谱数据以及第二次内置校准光谱数据，计算得到被测棉花样品的测色结果。

其中，内置校准反射板306具有可移动性，当样品窗口中间未放置被测棉花样品、且内置校准反射板位于样品窗口内侧时，光谱仪探测数据传输单元传输的内置校准反射板经led照明反射的光，以得到第一次内置校准光谱数据；以及当样品窗口中间放置所述被测棉花样品、且内置校准反射板位于样品窗口内侧时，光谱仪探测数据传输单元传输的内置校准反射板经led照明反射的光，以得到第二次内置校准光谱数据。经过第一次测量内置校准光谱数据和第二次测量内置校准光谱数据的对比，可以在测量每一个样品前采用内置校准板校准对系统进行自动校准，由于内置校准板的稳定性非常好，可以极大地削减光源和光纤光谱仪发生漂移对测量结果的影响，提升测量系统的稳定性，减小系统漂移，使得测色结果更加精确。

在本发明的一种可选实施例中，可以通过控制指令实现内置校准反射板的自动移动。例如，在每次测量一个被测棉花样品之前，可以首先通过第一控制指令，将该内置校准反射板自动移动到样品窗口内侧的预设位置，以通过该内置校准反射板实现对系统的校准然后通过第二控制指令，将该内置校准反射板自动从样品窗口移出，以实现被测棉花样品的光谱数据的采集。

其中，在所述内置校准发射板被移出所述样品窗口的情况下，所述光谱仪304采集得到所述被测棉花样品的光谱数据。

具体而言，数据计算单元305按照以下公式来计算内置校准板的内置光谱反射比r内置(λ)，该公式具体为：

r内置(λ)＝r外置(λ)×d内置(λ)/d外置(λ)(6)

相应地，数据计算单元305具体可以包括：

第五计算单元，用于计算第一次内置校准光谱数据d内置(λ)相对于外置校准光谱数据d外置(λ)的第二比值；

第六计算单元，用于依据外置光谱反射比r外置(λ)与第二比值得到内置光谱反射比；内置光谱反射比也即内置校准反射板的光谱反射比。

具体而言，数据计算单元305按照以下公式来计算被测棉花样品的第二棉花光谱反射比r棉(λ)，该公式具体为：

r棉(λ)＝r内置(λ)×d棉(λ)/d内置(λ)(7)

第七计算单元，用于计算被测棉花样品的光谱数据d棉(λ)与第二次内置校准光谱数据d内置(λ)的比值，得到第三比值(d棉(λ)/d内置(λ)；

第八计算单元，用于依据内置光谱反射比r内置(λ)与第三比值(d棉(λ)/d内置(λ)计算得到被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

第九计算单元，用于依据第二棉花光谱反射比r棉(λ)根据公式(2)和公式(3)计算得到测色结果。

在本发明的一种可选实施例中，采集多个被测棉花样品的过程可以包括：

针对第一个被测棉花样品，采集第一个被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据、外置光谱反射比、第一次内置校准光谱数据以及第二次内置校准光谱数据，并通过数据计算单元305所包括的第五计算单元—第九计算单元，计算得到被测棉花样品的测色结果；

针对第m(m为大于等于2的整数)个被测棉花样品，采集第m个被测棉花样品的光谱数据及其对应的第二次内置校准光谱数据，此种情况下的数据计算单元305可以包括：

第十计算单元，用于计算第m个被测棉花样品的光谱数据及其对应的第二次内置校准光谱数据之间的比值，得到第m个被测棉花样品的第三比值；

第十一计算单元，用于依据所述内置光谱反射比与所述第m个被测棉花样品的第三比值计算得到第m个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

第十二计算单元，用于依据第m个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比，计算得到所述测色结果。

可以看出，对于第m个被测棉花样品的测色流程可以复用第1个被测棉花样品的内置光谱反射比r内置(λ)，因此可以提高多个被测棉花样品的测色效率。

综上，本发明实施例的多led棉花测色系统具备以下优点：

本发明实施例由于采用多led照明，所以能够具备更好的光谱覆盖能力，由于采用了光谱仪，所以具备更快测量速度，并且多led照明与光谱仪配合使用，能够克服卢瑟条件的不匹配问题，从而能够更加精确地确定被测棉花样品的品级分类，实现了棉花每吨价格的准确定位。

另外，由于使用内置校准反射板在每次测量前都进行校准，削减了led光源和光谱仪发生漂移对测色结果的影响，减小了测色系统的漂移，提升测色系统的稳定性。

参照图4，示出了本发明的一种led棉花测色方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括：

步骤401、利用n个led照明位于样品窗口的外侧的外置校准反射板以及位于样品窗口中间的被测棉花样品；

步骤402、通过光谱仪探测数据传输单元传输的外置校准反射板板反射的光，得到外置校准光谱数据；

步骤403、通过光谱仪探测数据传输单元传输的被测棉花样品反射的光，得到被测棉花样品的光谱数据；

步骤404、依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到被测棉花样品的测色结果。

在本发明的一种可选实施例中，所述依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据以及外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的测色结果的步骤402，具体可以包括：

计算所述被测棉花样品的光谱数据相对于所述外置校准光谱数据的第一比值；

依据所述外置光谱反射比以及所述第一比值的乘积，得到第一棉花光谱反射比；

依据所述第一棉花光谱反射比计算得到测色结果。

本发明实施例的led棉花测色方法，由于采用多led照明，所以能够具备更好的光谱覆盖能力，由于采用了光谱仪，所以具备更快测量速度，并且多led照明与光谱仪配合使用，能够克服卢瑟条件的不匹配问题，从而能够更加精确地确定被测棉花样品的品级分类，实现了棉花每吨价格的准确定位。

参照图5，示出了本发明的一种led棉花测色方法实施例二的步骤流程图，具体可以包括：

步骤501、利用n个led照明样品窗口；

步骤502、将外置校准反射板放置于样品窗口外侧，通过光谱仪探测数据传输单元传输的外置校准反射板经所述led照明反射的光，得到外置校准光谱数据；

步骤503、当所述样品窗口中间未放置所述被测棉花样品、且内置校准反射板位于所述样品窗口的内侧时，通过光谱仪探测数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，得到第一次内置校准光谱数据；

步骤504、当所述样品窗口中间放置所述被测棉花样品、且所述内置校准反射板位于所述样品窗口内侧时，通过所述光谱仪探测所述数据传输单元传输的所述内置校准反射板经所述led照明反射的光，得到第二次内置校准光谱数据；

步骤505、在所述内置校准发射板被移出所述样品窗口的情况下，通过所述光谱仪采集得到所述被测棉花样品的光谱数据；

步骤505、依据被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据、第一次内置校准光谱数据、第二次内置校准光谱数据、以及外置光谱反射比，计算得到被测棉花样品的测色结果。

在本发明的一种可选实施例中，所述依据所述被测棉花样品的光谱数据、所述外置校准光谱数据、所述第一次内置校准光谱数据、所述第二次内置校准光谱数据以及所述外置光谱反射比，计算得到所述被测棉花样品的所述测色结果的步骤，具体可以包括：

计算所述第一次内置校准光谱数据与所述外置校准光谱数据的第二比值；

依据所述外置光谱反射比与所述第二比值得到内置光谱反射比；

计算所述被测棉花样品的光谱数据与所述第二次内置校准光谱数据的比值，得到第三比值；

依据所述内置光谱反射比与所述第三比值计算得到所述被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

依据所述第二棉花光谱反射比计算得到所述测色结果。

在本发明的一种可选实施例中，采集多个被测棉花样品的过程可以包括：

针对第一个被测棉花样品，采集第一个被测棉花样品的光谱数据、外置校准光谱数据、外置光谱反射比、第一次内置校准光谱数据以及第二次内置校准光谱数据，并通过数据计算单元305所包括的第五计算单元—第九计算单元，计算得到被测棉花样品的测色结果；

针对第m(m为大于等于2的整数)个被测棉花样品，采集第m个被测棉花样品的光谱数据及其对应的第二次内置校准光谱数据，此种情况下计算测色结果的过程可以包括：

计算第m个被测棉花样品的光谱数据及其对应的第二次内置校准光谱数据之间的比值，得到第m个被测棉花样品的第三比值；

依据所述内置光谱反射比与所述第m个被测棉花样品的第三比值计算得到第m个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比；

依据第m个被测棉花样品的第二棉花光谱反射比，计算得到所述测色结果。

可以看出，对于第m个被测棉花样品的测色流程可以复用第1个被测棉花样品的内置光谱反射比r内置(λ)，因此可以提高多个被测棉花样品的测色效率。

综上，本发明实施例的led棉花测色方法，由于采用多led照明，所以能够具备更好的光谱覆盖能力，由于采用了光谱仪，所以具备更快测量速度，并且多led照明与光谱仪配合使用，能够克服卢瑟条件的不匹配问题，从而能够更加精确地确定被测棉花样品的品级分类，实现了棉花每吨价格的准确定位。

另外，由于使用内置校准反射板在每次测量前都进行校准，削减了led光源和光谱仪发生漂移对测色结果的影响，减小了测色系统的漂移，提升测色系统的稳定性。

为使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，参照图6，示出了本发明的一种led棉花测色系统的结构示意图，其具体可以包括：样品窗口601、led光源602、光学元件603、光谱仪604和计算设备605。

图6所示系统采集光谱数据的流程为：由多种具有不同光谱功率分布的led光源602照明样品窗口601内侧、外侧或者内部的被测样品，被测样品可以包括：外置校准反射板612、内置校准反射板613或被测棉花样品611，被测样品反射的部分光线，经过孔径光阑后，由光学部件光学元件603汇集并进入光谱仪604，光谱仪604获取被测样品的光谱数据，并将光谱数据传送给计算设备605，以使计算设备605依据被测样品的光谱数据获得被测棉花样品611的测色结果。

在此通过图6所示系统，提供本发明的一种led棉花测色方法的如下示例；

示例1

示例1适用于没有内置校准反射板的情形，示例1具体可以包括如下步骤：

步骤s1、启动并校准系统，将外置校准反射板612放置于样品窗口601外侧，采集外置校准光谱数据d外置(λ)；

步骤s2、在样品窗口601的内部放置被测棉花样品，采集被测棉花样品的光谱数据d棉(λ)；

步骤s3、计算设备605根据外置校准反射板601已知的光谱反射比数据r外置(λ)，可以使用公式(1)计算被测棉花样品的光谱反射比r棉(λ)，然后将r棉(λ)代入公式(2)和公式(3)，即可得到测色结果rd、+b值。

步骤s4、重复步骤s2-步骤s3即可测量多个被测棉花样品的测色结果。

示例2

示例2适用于有内置校准反射板的情形，示例2具体可以包括如下步骤：

步骤t1、启动led光源602和光谱仪604，将内置校准反射板613移动到样品窗口601内侧，从内侧遮挡住样品窗口601，将外置校准反射板612放置于样品窗口601外侧，采集外置校准光谱数据d外置(λ)、以及采集第一次内置校准光谱数据d内置1(λ)；

步骤t2、根据外置校准反射板已知的外置光谱反射比r外置(λ)，使用以下公式得到内置校准反射板的内置光谱反射比r内置(λ)：

r内置(λ)＝r外置(λ)×d内置1(λ)/d外置(λ)(8)

步骤t3、在样品窗口601放置被测棉花样品后，在样品窗口上压紧被测棉花样品，光谱仪采集第二次内置校准光谱数据d内置2(λ)，将内置校准反射板613移出样品窗口，然后光谱仪采集被测棉花样品的光谱数据d棉(λ)，最后将内置校准反射板613移动到样品窗口601内侧，从内侧遮挡住样品窗口601；

步骤t4、根据内置校准反射板已知的内置光谱反射比数据r内置(λ)，使用以下公式计算被测棉花样品的光谱反射比r棉(λ)：

r棉(λ)＝r内置(λ)×d棉(λ)/d内置(λ)(9)

步骤t5、将r棉(λ)代入公式(2)和公式(3)，即可得到被测棉花样品的测色结果；

步骤t6、重复步骤t3和步骤t4即可测量多个被测棉花样品的测测色结果。

综上，本发明实施例具有如下优点：

首先，采用多种led实现棉花测色对于光谱范围的覆盖要求，使样品窗口的照明光谱在该光谱范围区域内较高；

其次，采用内置校准板校准在测量每一个样品前对设备进行自动校准。由于内置校准板的稳定性非常好，可以极大地削减光源和光纤光谱仪发生漂移对测量结果的影响，提升测量系统的稳定性，减小漂移；

再者，采用光纤光谱测色方法，可以根据公式公式(2)和公式(3)，本质上是实现了按照卢瑟条件对测色装置的每个光谱进行修正，从而克服了光电积分测色方法对于卢瑟条件的不匹配问题。

进一步，采用光谱仪采集光谱信号，光谱仪不需要进行逐个波长进行单色扫描，可以同时采集整个测试光谱范围，测量速度快。

另外，对于第m(m为大于等于2的正整数)个被测棉花样品的测色流程可以复用第1个被测棉花样品的内置光谱反射比r内置(λ)，因此可以提高多个被测棉花样品的测色效率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的一种led棉花测色系统、及一种led棉花测色方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。