Фрагмент со схемой сканера из книги автора – Е.А.Панова

Фрагмент со схемой сканера из книги автора – Е.А.Панова
«Познание цвета: Равнозначность цвета в цифровых системах», изд-во URSS, 2009г
6.2.2. Сканер как измеритель равнозначного цвета
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату
является планшетный сканер - прототип /6/, который содержит корпус с прозрачным экраном
для установки на неё измеряемой поверхности, узел сканирования с передвижной кареткой с
шаговым двигателем и устройством считывания информации, на которой установлены оптическая
система освещения измеряемой поверхности и формирования изображения цвета объекта и
узел измерения 3-х компонентного вектора цвета, рассеянного измеряемой поверхностью, с
тремя рядами фотоприёмников со светочувствительными элементами и светофильтрами основных
цветов – R-красного, G-зеленого и B-синего. Сканер имеет, также, узел накопления и обработки
(УНО) информационных сигналов фотоприёмников, который функционально сопряжен с узлом
измерения.
УНО
содержит аналогово–цифровой преобразователь (АЦП) сигналов от
фотоприёмников, программный модуль – драйвер и контроллер с взаимной связью с драйвером
для управления шаговым двигателем и режимом освещения, блок формирования композитного
вектора цвета измеряемой поверхности в трех основных цветах. Через интерфейс цифровая
информация пересылается в компьютер.
Используемые в сканерах источники света со временем меняют свою яркость и по мере
эксплуатации спектральный состав света источников освещения, как правило, тоже изменяется.
Кроме того, спектральные характеристики источников освещения, даже для одного типа
источников, имеют отличия друг от друга. При этих условиях очевидно, что
значения
компонент цвета измеряемой поверхности и интенсивность рассеянного
от измеряемой
поверхности света изменчивы.
Таким образом, сканер – прототип не позволяет получить
характеристики цвета поверхности, инвариантные относительно изменений освещения –
изменения спектрального состава спектра источника освещения и изменения интенсивности света
источника.
Для достижения указанной цели измеритель цвета поверхности содержит корпус, приемное
устройство для измеряемой поверхности, узел сканирования с шаговым двигателем и
устройством управления, оптическую систему формирования отображения цвета измеряемой
поверхности
с заданным форматом её освещения, узел измерения вектора цвета с
фотоприёмниками
излучения, рассеянного измеряемой поверхностью, и
функционально
сопряженный с ним узел накопления и обработки информационных сигналов фотоприёмников.
Оптическая система содержит источник света, световые экраны, зеркала или призмы и
оптический объектив, узел измерения вектора цвета излучения, отраженный измеряемой
поверхностью h1=h1(R1,G1,B1) и эталона h0=h0(R0,G0,B0), имеет ряды фотоприёмников со
светочувствительными элементами, снабженными светофильтрами основных цветов, а узел
накопления и обработки содержит аналогово – цифровой преобразователь (АЦП) сигналов от
фотоприёмников, программный модуль – драйвер и контроллер с взаимной связью, блок
формирования композитного вектора цвета в 3-х основных цветах и интерфейс.
Кроме того, дополнительно в приемном устройстве устанавливают зеркальный (или белый)
эталон - отражатель излучения света источника с форматом освещения оптической системой
таким же,
как для измеряемой поверхности, узел измерения вектора цвета содержит
дополнительный ряд фотоприёмников излучения света со светочувствительными элементами без
светофильтров для измерения интенсивности излучения, отраженного от измеряемой поверхности
N1 и эталона N0, средства формирования сигналов от дополнительного ряда фотоприёмников и
пересылки этих сигналов в АЦП, в узле накопления и обработки (УНО) АЦП содержит средства
приёма сигналов от дополнительно установленного ряда фотоприёмников излучения света, а,
также, средства формирования цифровой информации в виде 4-х компонентного вектора и её
пересылки в программный модуль – драйвер. Причем последний содержит блок считывания
цифровой информации из АЦП и направления её по сигналу контроллера при сканировании
эталона в блок 4-х компонентного вектора эталона v0 = v0 ( R0,G0, B0,N0), а при сканировании
измеряемой поверхности в блок 4-х компонентного вектора измеряемой поверхности v1 = v1(
R1,G1,B1,N1 ) и, также, содержит блок коррекции 3-х компонентного вектора цвета измеряемой
поверхности h1 = h1(R1, G1, B1), вход которого соединен с выходами обоих блоков 4-х
компонентных векторов эталона и измеряемой поверхности, а его выход соединен с входом
блока формирования композитного вектора цвета h = h ( R, G, B) в 3-х основных цветах.
На рис.70 показан общий вид измерителя и пути переноса света.
Способ измерения цвета поверхности реализуется с помощью измерителя цвета поверхности,
который содержит:
1 - корпус,
2 - приёмное устройство - крышка корпуса с прозрачным экраном для измеряемой поверхности
(6) и эталона (5) в виде зеркальной (или белой) полосы,
3 - узел сканирования, 4 - шаговый двигатель,
7 - источник освещения, 8 - световые экраны, 9, 10 – зеркала,
2
6
5
8
3
1
1
0
7
4
11
9
12
20
23
Рис. 70 Схема сканера с функцией измерения
равнозначного цвета
11 - оптический объектив,
12 - узел измерения 4-х компонентного вектора цвета и излучения света (четыре ряда
фотоприемников ПЗС, из них три ряда – фотоприёмники цвета со светофильтрами основных
цветов, четвертый ряд – фотоприёмник излучения света без светофильтров),
13, 14, 15 – светофильтры основных цветов,
16, 17, 18 – светочувствительные элементы фотоприёмников цвета,
19 - светочувствительные элементы фотоприёмников света,
20 - узел накопления и обработки (УНО) информационных сигналов от фотоприёмников,
21 - аналогово–цифровой преобразователь (АЦП),
22 - программный драйвер (блоки 23, 25, 26, 27),
23 – блок считывания цифровой информации,
24 - контроллер,
25 – блок 4-х компонентного вектора эталона v0= v0(R0, G0, B0, N0),
26 – блок 4-х компонентного вектора измеряемой поверхности
v1 = v1(R1, G1, B1, N1),
27 - блок коррекции 3-х компонентного вектора цвета измеряемой
поверхности
h1 = h1(R1,G1,B1),
28 - блок формирования композитного вектора цвета в 3-х
основных цветах h =h(R,G,B),
29 - интерфейс.
Штрих-линии показывают путь переноса света от источника освещения 7 до узла измерения 12.