DZT XXXXX—XXXX 珠宝玉石颜色测量高光谱图像法.pdf

该【DZT XXXXX—XXXX 珠宝玉石颜色测量高光谱图像法 】是由【书籍1243595614】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【DZT XXXXX—XXXX 珠宝玉石颜色测量高光谱图像法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。 : .
ICS
CCS D 59
D Z
中 华 人 民 共 和 国 地 质 矿 产 行 业 标 准
DZ/T XXXXX—XXXX
代替 XX/T
珠宝玉石颜色测量 高光谱图像法
Measuring the colour of gems and jade—Hyperspectral image method
(点击此处添加与国际标准一致性程度的标识)
（征求意见稿）
在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。
XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施
中华人民共和国自然资源部  发 布 : .
DZ/T XXXXX—XXXX
珠宝玉石颜色测量 高光谱图像法
1 范围
本文件规定了采用高光谱图像法对珠宝玉石颜色测量的方法原理，明确了使用的仪器设备、采用的
样品、给出了试验方法、试验数据处理、结果表示的要求。
本文件适用于采用高光谱图像法对珠宝玉石颜色的测量。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 3977 颜色的表示方法
GB/T 3978 标准照明体和几何条件
GB/T 3979 物体色的测量方法
GB/T 5698 颜色术语
GB/T 7921 均匀色空间和色差公式
GB/T 9086 用于色度和光度测量的标准白板
GB/T 16552 珠宝玉石 名称
3 术语和定义
GB/T 3977，GB/T 3978，GB/T 3979，GB/T 5698，GB/T 7921，GB/T 9086，GB/T 16552界定的以及
下列术语和定义适用于本文件。

参比白板 white reference
在可见光波段内具有高光谱反射比的，用于在颜色测量中传递反射比及色度值的白板。

感兴趣区域 region of interest
图像中具有某种特定意义的区域。

高光谱相机 hyperspectral imager
能够同时获取目标二维影像和光谱信息，光谱通道数多达数十甚至数百的光学成像仪器。

高光谱图像 hyperspectral image
通过高光谱相机拍摄得到的被摄场景的三维矩阵。此矩阵包含三个维度，其中前两个维度为空间维
度，表示被摄场景的景物在高光谱相机成像平面上的二维空间位置；第三个维度为光谱维度，描述每一
个空间坐标点所接收的不同波长的光的多少。

颜色分布矩阵 color distribution matrices
同时包含场景的颜色信息和空间分布信息的一类三维矩阵。此类矩阵包含三个维度，其中前两个维
度为空间维度，表示被摄场景的景物的空间位置；第三个维度为颜色信息维度，描述每一个空间坐标点
的颜色信息。

哈达玛商 hadamard quotient
1 : .
DZ/T XXXXX—XXXX
矩阵的一类运算，若A=(aij)和B=(bij)是两个同阶矩阵，矩阵A中的每个元素分别除以矩阵B中的对应
元素。
4 方法原理
高光谱颜色测量法是通过仪器获取物体的反射或透射光谱，然后通过附录A中相关的公式将光谱信
息转换为颜色信息。高光谱颜色测量法不仅可以记录被测物的整体颜色信息，还可以记录被测物各个局
部的颜色信息，形成被测物表面的颜色分布图。
5 仪器设备
系统组成
高光谱图像颜色测量系统主要由三部分构成：高光谱相机，照明体及其几何条件，参比白板。
高光谱相机
用于珠宝玉石测色的高光谱相机应满足以下条件：
a) 宜采用凝视型面阵成像方式；
b) 测量波长范围一般 380nm～780nm,至少应包含 420nm～700nm；
c) 通带半波宽不大于 10nm；
d) 测量波长范围内，仪器中心波长偏差不大于±1nm
照明体及其几何条件
a)照明体
用于珠宝玉石颜色测量的照明体宜采用GB/T 3978中4的规定标准照明体。如因特殊需要也可采用其
它照明体，但应在结果表示中说明。
b)几何条件
发光体呈圆形均匀分布在半球形漫反射罩的底部，由下至上向漫反射罩照明，并通过漫反射罩均匀
地照射在样品及参比白板上，样品及参比白板接收到的光是均匀的。探测口位于半球形漫反射罩的正顶
点，且其光轴与漫反射罩之轴线重合。
如因需要也可采用其它几何条件的照明体，但应在结果表示中说明。
c)参比白板
用于珠宝玉石颜色测量的参比白板宜采用符合GB/T 9086中 。
6 样品
样品应注意：
a) 待测珠宝玉石样品表面应保持清洁，特别是不应有对光线产生较强吸收的污染物、涂膜、镀
膜等。
b) 珠宝玉石样品常是颜色不均匀体，应根据需要放置适合的位置和方向。如刻面彩色宝石台面
向上进行测量时，得到的颜色结果与目视观察的一致性较好。
7 试验方法
操作步骤
按照以下步骤进行操作：
2 : .
DZ/T XXXXX—XXXX
a)遵照设备制造商的使用说明书操作，开启仪器；
b)根据样品情况选择合适的测量参数，如曝光时间、光圈等，避免出现曝光过度或曝不足等问题；
c)放入参比白板，并准确对焦于其表面后，采集参比白板的高光谱图像；
d)摆放待测珠宝玉石样品，准确对焦后采集样品的高光谱图像。
注意事项
a)当参比白板表面有明显的污损时，应及时进行清洁或更换。
b)为了保证测试的准确性，宜对样品进行多次重复测量并取平均值。
影响测量结果的因素
a)仪器的光谱分辨率
仪器通过记录物质的光谱信息来计算颜色信息，其光谱的准确度受制于仪器的光谱分辨率。
b)仪器采集的波长数量和分布
仪器通过记录有限数量的波长下的高光谱图片来分析物质的颜色信息，则记录下的波长点越多，分
布越均匀，结果越准确。
c)过度曝光
在一些情况下宝石反射率过高，会造成相机对应像素区域接收过量光线而过度饱和，无法准确还原
该位置的光谱。此时可以降低设备的曝光时间以防止过度曝光的情况发生。
d)机械移动和振动
在设备工作时，如果受到较强的机械振动或位移，会导致样品的位置发生偏移，无法获取一致的高
光谱图像数据。为获得可靠结果，应保证设备在工作时是放置在稳定结实的台面上。
8 试验数据处理
总则
使用通过高光谱仪器获得的高光谱图像来进行颜色定标，通常包括以下步骤：获取反射比矩阵，样
品图像分割，获取感兴趣区域平均反射比光谱曲线数据，表征样品的颜色。
获取反射比矩阵
反射比矩阵可以通过以下公式获得：
RA, HA,WA,···········································(1)
式中：
H(A,λ)——样品的高光谱图像；
W(A,λ)——参比白板的高光谱图像；
UV ——矩阵U 和V 的哈达玛商；
R (A,λ)——反射比矩阵。
样品图像分割
图像分割是在图像中将选定整体或局部图像中的像素提取出来，即生成感兴趣区域，同时去除这些
感兴趣区域中的过曝光区域和坏点等。对于多个样品同时拍摄的场景，图像分割还需要将多个感兴趣区
域划分给对应的样品。
图像分割可采用多种方法，包括手动分割选取、程序自动分割选取。
获取感兴趣区域平均反射比光谱曲线数据
3 : .
DZ/T XXXXX—XXXX
，通
过高光谱相机软件系统可获取获取感兴趣区域平均反射比光谱曲线数据。
表征样品的颜色
使用感兴趣区域平均反射比光谱曲线数据，根据附录A中的公式，可计算得到感兴趣区域的颜色三
刺激值和色品坐标等。利用三刺激值依据GB/T 7921等标准，可以计算得到L*a*b*等不同色空间下的珠宝
玉石样品上感兴趣区域的颜色表征值。
9 结果表示
包含信息
测量结果包含信息：
a) 测量条件：应记录测量时采用的测量几何条件、照明体、色度观察者。如采用特殊几何条件、
测量方法及色度计算公式要明确加以说明或标注。
b) 有关样品的情况，如名称（应符合 GB/T 16552)、材质等。测量时使用仪器的型号、波长范围
和波长间隔。测试环境条件等。
表示方法
测量结果可记录为三刺激值及色品坐标，也可以其它颜色空间值记录。
测量结果记录
测量结果的记录，宜采用符号形式以及文字说明。
示例：测量条件：测量 A 珠宝玉石样品的颜色，使用 Z 型高光谱仪，波长范围 380mm～780mm,采用 8°照明，漫射接
收几何条件，选用标准照明体 D65,CIE1964 标准色度观察者，波长间隔 10 nm。环境条件；*℃,##%RH。则，
测量结果记录：使用 Z 型高光谱仪，波长范围 380nm～780nm,△λ=10mm;
环境条件：**℃,##%RH。
测量几何条件：8°，D65,10°标准色度观察者，
A 样品:X=,Y=,Z=,x=,y=。
4 : .
DZ/T XXXXX—XXXX
A A
附 录 A
（资料性）
颜色表征值的计算
求取相对色刺激函数
相对色刺激函数可以使用以下方式获取：
 RS·············································· ()
式中：
S——CIE标准照明体的相对光谱功率分布；
R——物体色的光谱反射比。
计算三刺激值
三刺激值的计算以GB/T 3979为基础，根据CIE的建议，将相对色刺激函数乘以CIE色匹配函数，
在可见光谱400nm～700 nm的范围内进行积分，得到X、Y、Z三刺激值。在实际计算中，采用求和的方法
代替积分。
CIE 1931 标准色度系统三刺激值的计算公式如下：
X  kx

Y  k y ·············································()


Z  kz

式中：
——相对色刺激函数；
X ，Y ， Z ——CIE 1931标准色度系统三刺激值；
k ——归一化系数；
x， y， z——CIE 1931 标准色度观察者匹配函数；
 ——波长间隔；
 ——波长，范围一般为400 nm ～ 700 nm。
CIE 1964 标准色度系统三刺激值的计算公式如下：
X10  k10x10

Y  k y  ··········································()
10 10 10

Z10  k10z10

式中：
——相对色刺激函数；
X 10，Y10 ， Z10 ——CIE 1964标准色度系统三刺激值；
k10 ——归一化系数；
x10， y10， z10——CIE 1964 标准色度观察者匹配函数；
 ——波长间