基于CMOS的在线成像式亮度计校准研究

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色坐标、亮度是评估发光LED产品光参数质量的两项重要参数。传统的色坐标、亮度测量方法采用色谱仪、亮度计,这类方法操作耗时费力、成本高昂、携带不便。随着数字图像处理技术和CMOS图像传感器技术的发展,一种用彩色CMOS工业相机制成的成像式亮度计,既可以测量色坐标又可以测量亮度,该方法省时高效、操作简单且成本低,在工业光参数测量上逐渐得到人们的青睐。然而,由于彩色CMOS工业相机自身存在暗电流以及成像受限于光源色温等因素,基于CMOS的在线成像式亮度计在实际使用时会产生测量误差。为减小这种误差,使基于CMOS的在线成像式亮度计得到广泛应用,本文采用参比法,对这种成像式亮度计进行色坐标、亮度的校准研究。针对成像式亮度计在色坐标测量上存在误差的问题,本文对灰度世界算法进行改进,以实现对成像式亮度计的色坐标校准。首先通过加权计算各颜色分量的增益系数完成对灰度世界算法的改进,并以白平衡评价指标对改进的算法进行定量分析,来验证算法的可行性。其次用改进的灰度世界算法对成像式亮度计采集的图像进行白平衡处理,以完成色坐标的校准。最后将校准后的成像式亮度计应用在汽车手柄表面发光字符的色坐标检测上,实验结果表明,校准后的成像式亮度计的色坐标示值误差可满足预期指标要求,证明了本文色坐标校准方法的可靠性。针对成像式亮度计在亮度测量上存在误差的问题,本文提出一种将暗电流校准与非线性校准结合的方法,对成像式亮度计进行亮度校准。暗电流校准部分,本文采取控制程控参数的方法,来抑制暗电流对亮度测量值的影响。在暗电流校准基础上,提出分段的方法,分别在高、低不同亮度测量范围下建立成像式亮度计的非线性模型,以减小成像式亮度计因动态范围小带来的测量误差。最后将校准后的成像式亮度计应用在汽车手柄表面发光字符的亮度检测上,实验结果表明,校准后的成像式亮度计的亮度平均示值误差达到预期指标要求,证明本文提出的亮度校准方法具有一定可行性。
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