PL210338B1 - Sposób i układ do pomiaru luminancji powierzchni - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru luminancji powierzchni.

Wynalazek znajduje zastosowanie w przemyśle urządzeń fotometrycznych i jest wykorzystywany m.in. w technice pomiarowej do pomiaru i oceny luminancji badanej powierzchni.

W podrę czniku M. Rafał owski pt. Scalone analizatory obrazu w pomiarach techniki ś wietlnej i ocenie kształ tu obiektów, Wydawnictwo Politechniki Bia ł ostockiej, Biał ystok 2004, str. 19, opisane są sposoby pomiaru luminancji powierzchni. Znany sposób polega na przekształceniu strumienia świetlnego, emitowanego przez lub odbitego od badanej powierzchni, w sygnały cyfrowe tworzące obraz monochromatyczny. Sygnały te następnie są przetwarzane w wartości mierzalne, które są wyrażane w postaci liczb odpowiadają cych wartoś ciom luminancji w poszczególnych punktach badanej powierzchni. Przedstawiony sposób pomiaru realizowany jest przez układ pomiarowy, składający się z kamery fotometrycznej oraz komputera.

Znany układ do pomiaru wartości luminancji danej powierzchni składa się z kamery fotometrycznej, której istotnymi elementami składowymi są układ optyczny i przetwornik obrazu, oraz z komputera jako ukł adu elektronicznego z odpowiednim oprogramowaniem. Przebieg sygnał ów w wymienionym układzie jest następujący: strumień świetlny, emitowany przez lub odbity od badanej powierzchni, wchodzi na wejście układu optycznego kamery fotometrycznej, a z jego wyjścia kierowany jest na wejście przetwornika obrazu, gdzie ulega przekształceniu w sygnały cyfrowe, które na wyjściu kamery fotometrycznej tworzą obraz monochromatyczny. Obraz ten następnie kierowany jest na wejście elektronicznego układu komputerowego, w którym sygnały cyfrowe obrazu są przetwarzane w wartoś ci mierzalne, wyraż ane na wyjś ciu komputera w postaci liczb. Wartoś ci tych liczb odpowiadają luminancji badanej powierzchni. Błąd pomiaru luminancji z zastosowaniem kamery fotometrycznej sięga kilku procent (do 5%).

Opisane rozwiązanie pod względem technicznego wykonania jest w pewnym stopniu kłopotliwe i mało praktyczne, ponieważ kamery fotometryczne są z reguły urządzeniami stacjonarnymi, wymagającymi specjalnych układów zasilających oraz komputerowego sterowania. Ponadto kamery fotometryczne są kosztowne. Czynniki te ograniczają praktyczne ich wykorzystanie, ze względu na konieczność przenoszenia całego układu, na przykład w przypadku potrzeby dokonania pomiaru w innych miejscach niż zainstalowana kamera.

Sposób i układ według wynalazku jest pozbawiony wymienionych ograniczeń.

Istotą sposobu i układu do pomiaru luminancji powierzchni według wynalazku jest zastosowanie, zamiast kamery fotometrycznej, znanego cyfrowego aparatu fotograficznego z filtrem mozaikowym R-G-B oraz komputera z odpowiednim oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania sygnałów cyfrowych tworzących obraz trójbarwny, w odpowiadające im wartości luminancji.

Sposób pomiaru luminancji według wynalazku, polegający na przekształceniu strumienia świetlnego, emitowanego przez lub odbitego od badanej powierzchni w sygnały cyfrowe, które są następnie przetwarzane i przekształcane w wartości mierzalne, wyrażane w postaci liczb odpowiadających wartościom luminancji w poszczególnych punktach badanej powierzchni, charakteryzuje się tym, że strumień świetlny emitowany przez lub odbity od badanej powierzchni przekształca się w trzy wiązki światła o barwach podstawowych R-G-B, czerwonej, zielonej i niebieskiej, które następnie są przetwarzane w odpowiadające im sygnały cyfrowe tworzące obraz trójbarwny, a te z kolei poddaje się elektronicznej obróbce w znany sposób. Przedstawiony sposób pomiaru realizowany jest przez układ pomiarowy, składający się z cyfrowego aparatu fotograficznego oraz z komputera.

Układ do realizacji sposobu według wynalazku składa się z cyfrowego aparatu fotograficznego z filtrem mozaikowym R-G-B oraz z komputera jako ukł adu elektronicznego z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania sygnałów cyfrowych, tworzących obraz trójbarwny, w odpowiadające im wartości luminancji.

Przebieg sygnałów w układzie według wynalazku jest następujący: strumień świetlny, emitowany przez lub odbity od badanej powierzchni, wchodzi na wejście układu optycznego cyfrowego aparatu fotograficznego, gdzie w filtrze mozaikowym R-G-B ulega rozdzieleniu na trzy wiązki światła R-G-B o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej. Wią zki te kierowane są nastę pnie na wejś cie znajdującego się w każdym aparacie cyfrowym, scalonego przetwornika obrazu, z którego wyjścia w postaci sygnałów cyfrowych wchodzą na wejście elektronicznego układu komputerowego. W komputerze sygnały cyfrowe ulegają przekształceniu i przetworzeniu, przez odpowiedni program, w odpowiadające im wartości mierzalne, dając na wyjściu komputera wynik w postaci liczb odpowiadających wartościom

PL 210 338 B1 luminancji w danym punkcie badanej powierzchni. Błąd pomiaru luminancji z zastosowaniem aparatu cyfrowego sięga około 10 procent (10%).

Zaletą układu według wynalazku jest to, że w miejsce kosztownej kamery fotometrycznej zastosowano łatwo dostępne, znacznie tańsze i mobilne urządzenie techniczne. Cyfrowy aparat fotograficzny z reguły posiada niezawodny układ optyczny, wyposażony jest w cyfrowy przetwornik obrazu oraz kartę pamięci, umożliwiającą zapisywanie i przechowywanie dużej ilości danych pomiarowych. Wprawdzie wyniki pomiarów luminancji uzyskiwane z zastosowaniem aparatu cyfrowego są obarczone większym błędem niż w przypadku kamery fotoelektrycznej, lecz są wystarczające do pomiarów terenowych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ w schemacie blokowym, natomiast fig. 2 przebieg sygnałów w układzie według wynalazku.

Układ według wynalazku składa się z cyfrowego aparatu fotograficznego AC oraz komputera K z odpowiednim oprogramowaniem. Zasadniczymi istotnymi elementami w aparacie cyfrowym są: układ optyczny UO z filtrem mozaikowym R-G-B, oraz scalony przetwornik obrazu PO. Zadaniem układu optycznego UO z filtrem mozaikowym R-G-B jest przekształcenie strumienia świetlnego w trzy wiązki światła o mniejszej intensywności, barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej. Zadaniem scalonego przetwornika obrazu PO jest natomiast przekształcanie tych wiązek strumienia świetlnego w odpowiednie sygnały cyfrowe. Zadaniem komputera K jest natomiast przetworzenie sygnałów cyfrowych w odpowiadające im wartości liczbowe L, będące wynikami pomiaru luminancji.

Działanie układu według wynalazku jest następujące: strumień świetlny emitowany przez lub odbity od powierzchni P, wpada do układu optycznego UO aparatu cyfrowego gdzie po przejściu przez filtr mozaikowy jest rozdzielany na trzy wiązki światła R-G-B barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej o mniejszej intensywności. Z wyjścia układu optycznego UO rozdzielone wiązki R-G-B kierowane są do wejścia scalonego przetwornika obrazu PO, gdzie ulegają przekształceniu na sygnały cyfrowe R_c-G_c-B_c odpowiadające wymienionym podstawowym barwom światła. Sygnały te są zapisywane w plikach na karcie pamięci będącej częścią składową każdego aparatu cyfrowego. Dane z karty pamięci aparatu cyfrowego są przekazywane do komputera K w którym przy zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania, zostają przetworzone na wartości liczbowe L, odpowiadające wartościom luminancji badanej powierzchni.

Stosowanie sposobu i układu według wynalazku polega na wykonaniu aparatem cyfrowym serii zdjęć badanej powierzchni, zapisaniu ich na karcie pamięci, a następnie w dowolnym, wygodnym dla użytkownika momencie, przekazanie ich do układu komputerowego z odpowiednim oprogramowaniem, celem ich przetworzenia na wyniki wartości luminancji.

Claims (2)

1. Sposób pomiaru luminancji powierzchni, polegający na przekształceniu strumienia świetlnego, emitowanego przez lub odbitego od badanej powierzchni, w sygnały cyfrowe, które są następnie przetwarzane i przekształcane w wartości mierzalne, wyrażane w postaci liczb, odpowiadających wartościom luminancji w poszczególnych punktach badanej powierzchni, znamienny tym, że strumień świetlny, emitowany przez lub odbity od badanej powierzchni (P), przekształca się w trzy wiązki światła o barwach podstawowych (R-G-B), czerwonej, zielonej i niebieskiej, które następnie przekształca się w odpowiadające im sygnały cyfrowe (R_c-G_c-B_c) tworzące obraz trójbarwny.

2. Układ do pomiaru luminancji, zawierający komputer, znamienny tym, że składa się z cyfrowego aparatu fotograficznego (AC) z filtrem mozaikowym R-G-B oraz z komputera (K) z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania sygnałów cyfrowych tworzących obraz trójbarwny, w odpowiadające im wartości luminancji.