颜色空间--视角测量仪

2019-04-23

1.产品简介

视角测量仪是一款应用前景非常广泛的产品,主要测量发光体向各个方向发射光的空间分布差异。颜色空间的这款全新产品一次采集便可获取360度方位角、180度张角的全部光空间分布数据,为手机显示面板、3D结构光模组以及其他产品的检测提供高速方案并确保其质量符合要求。我们的集成系统以专门标定过的90度超视角采集镜头、CCD相机为基础,结合专业分析的应用软件,为客户提供完整的需求解决方案。

2.产品展示:视角测量仪 VM-180



图1



3.产品原理

光学原理:

此款产品的光学配件和内部结构不同于传统的傅里叶光学模式。如下图,LED光线分别由θ1和θ2不同的角度射入,经过内部多重折射并最终成像在平面上,得到Kθ1和Kθ2的各视角的光辐射强度差异,并进一步加以分析处理。



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当前的试验的仪器可以单次测量和采集±90°天顶角和360°方位角的光辐射强度,得到准确稳定的空间分布数据。相比于同期最主要竞争产品(±70/±88°的天顶角范围内的采集),我们把最高可采集到的光辐射强度天顶角度提升到了90°以上,可以说我们是第一家达到可测量这个角度的生产企业,拥有自己的专利。目前实际应用中,我们已经可以做到单次测量最高达到±110度天顶角的光辐射强度,未来会根据客户具体需求进行逐步量产。

标定原理:

步骤一:首先,放入标准激光光源进入白色凹槽内,控制设备准备就绪,如图3。

步骤二:把标准激光光源逆时针旋转到90°,如图4,此时天顶角从0°逆时针移动到90°,方位角保持0°。

步骤三:当天顶角达到90°时,开始控制黑色旋转臂进行方位角上360°的逆时针旋转,如图5,方位角逆时针移动到45°。

步骤四:继续按方位角逆时针方向达到90°,如图6。

步骤五:继续按方位角逆时针方向达到180°,如图7。

步骤六:当方位角到达180°之后,移动天顶角从90°逆时针旋转回0°,如图8。

在此期间,仪器会实时记录从开始旋转到结束时所有角度所产生的入射光的强度数据,进而采集到全部光束的空间分布数据,实际应用当中,我们仪器的天顶角最大张角可达到110°,方位角可达到360°。



 

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5.产品功能和应用

视角测量仪将为各种显示器提供全方位角度成像测量系统,能够对发光显示器和设备组件的亮度、色度和表面质量进行检测评估。具有3大主体检测功能:

(1)可用于检测手机3D结构光的空间分布偏差,便于后期修正,提高3D人脸识别的准确度。

为了达到精准的人脸识别效果,必须保证手机3D结构光的模组的质量符合要求。实际上,当生产这些模组配件的时候,都无法保证每一个零部件达到相同的质量要求,生产和安装过程中存在着诸多的问题。第一,结构光光源发射光的角度是否在正确的位置上,没有任何偏移?第二,当光发射出来经过光栅变成结构光之后,光栅误差导致的结构光偏差是多少?第三,在安装结构光模组配件到手机面板上面的时候,是否有翘曲导致的位移偏差?上述的几个问题,如果有结构光光源角度、位置上的偏差或者光源射线断点,都会影响人脸识别准确度。因此当手机3D结构光模组进行大批量生产的时候,从生产质量方面考虑,有必要进行逐个模组配件的检测,确保出厂的3D传感器模组质量符合要求。我们推出的这款视角测量仪便可以解决以上这些问题点,可以快速检测手机3D结构光的空间分布偏差数据,分析得出结构光光源在手机上的角度和位置偏差,以便后期进一步校正模组配件。

仪器检测示意图

请看下图10,结构光从手机3D结构光模组中发射出,上面是我们的仪器采光组件,收集全部各个角度发射出来的光,如图30°和60°的入射光线,最终都会呈现在仪器内部,进行专业的分析处理,得出手机3D结构光的空间分布偏差的系数。




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手机3D原理图

3D结构光技术进行面部解锁这是迄今为止安全级别最高的面部解锁,容错率可以达到百万分之一,由于3D结构光技术的精确度可以达到毫米级别,可应用到移动端支付,相较目前大部分手机使用的指纹解锁,进一步提升了安全性,未来市场前景广阔。


         

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如图11展示的就是手机人脸识别的示意图,手机的DOT PROJECTOR 就是结构光发射器,INFRARED CAMERA 就是红外拍摄镜头


 

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图片12所展示的就是手机上的3D结构光传感器发射出红外光照射在人脸部,由于光线在遇到凹凸不平的人脸后导致成像的光线弯曲,造成光信号的变化来计算人脸部位的位置和深度,通过手机的另外一个红外镜头进行拍摄和深度数据采集,最终得到3D人脸成像。

 

(2)检测显示屏发射的光在不同观测角度下的光强度差异性。

显示屏的应用领域非常多,诸如手机行业、医疗、汽车、电视、航空航天等,是一个非常有发展的市场,大型显示屏制造商经常会批量的生产各种类型的显示屏幕,以满足各行各业的需求。显示屏属于发光体,当它生产出来之后往往需要检测其不同角度发出的光的亮度和色度是否都达到了预期效果,也就是从各个方位看显示屏都拥有一致的亮度和清晰性,这时候您便需要一款这样的检测设备,标定好之后可以快速高效的进行批量的显示屏检测。这就是我们所说的在不同观测角度下,光线的亮度和色度是否是保持一致的问题,而视角测量仪的用途就是检测这种由不同观测角度引发的光强度差异性。




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仪器检测示意图

如下图14,光线从显示屏发射出光线,进入视角测量仪采光镜头,同时采集大量的不同角度射入进来的光线,图中呈现的是光源从30°和60°角度分别射入的光线。当采集同一光源点全部的入射光之后,经过差异化分析,得出同一点从不同角度照射后的光强度差异性。




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(3)检测不发光物体(建筑体表面)在同一入射光照射下,由不同方向进行观测,得到不同角度反射光的亮度和颜色强度,从而确定其差异性。

光源照射在物体上,从而进行了镜面反射或者漫反射。很多物体比如墙壁其表面粗看起来似乎是平滑,但仔细观察,就会看到其表面是凹凸不平的,所以本来是平行的太阳光被这些表面反射后,弥漫地射向不同方向。我们都听说过光污染,特别是出现在建筑行业和汽车行业,当我们从某个特定的角度去观测建筑体表面时候,有些墙体表面材料不均匀导致人眼从正面看墙体和从侧面看墙体的亮度差异性很大,个别情况会导致某个特定角度反光亮度特别高影响周边观测,形成光污染,令人产生不适感。检测出这种强烈的反射光强度差异性也是这款视角测量仪的主要用途。



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因此,当我们盖好一幢建筑,势必要检测它们表面的漫反射是否在合理的范围内,这款全新推出的视角测量仪可用于检测不发光物体表面反射光强度的差异性。如下图九,斜侧方有光源照在物体表面一点,光线经物体表面反射进入视角测量仪采光镜头内,同时采集大量的不同角度反射进来的光线,经过专业分析,得出不同角度的反射光强度是否有差异性。



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