面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现

图像输出 可编程控制 外形尺寸 适配镜头 外接控制功能 IEEE 1394a 图像尺寸、亮度、增益、曝光时间 65x65x106(mm) 镜头接口 CS口或C口 供电要求 额定功率 软件功能 应用场合 12V 最大功率：5.0W 图像显示、图像处理、录像 高分辨率显微成像、微距成像 CF300型号可以提供多种外部逻辑控制输入接口 表3-1 SV-300的技术参数表

3.2 ZOOM-650型立体显微镜 3.2.1 ZOOM-650型立体显微镜用途

立体显微镜在观察物体时能产生正立的三维空间影像。立体感强，成像清晰和宽阔，又具有长工作距离，并是适用范围非常广泛的常规显微镜。其主要特点如下：

1、立体视显微镜具备无比清晰的图像质量，超宽的视觉效果,是最佳选择。 2、高性能、高品质，同时又有着很高的性价比。

3、产品长期的质量保证－采用“五防”设计，防尘、防油、防水污染、防霉、防静电，可根据不同用户的使用环境及条件特殊定制。

4、可广泛用于高校和研究所在自然科学方面的培训和教育；医疗机构的日常检查；生物工程和科学研究；工业上装配、测试、以及品质控制，尤其是IT产业的检。

5、它操作方便、直观、检定效率高,它可连接计算机或数码相机 ,它将实物的图像放大后显示在计算机的屏幕上，可以将图片保存，放大，打印。配测量软件可以测量各种数据。

3.2.2 ZOOM-650型立体显微镜技术规格 1、目镜

类型 目镜

放大倍数 视场（mm） φ20 2、物镜变倍范围0.8-5；放大倍数8-50(标配)。 3、显微镜为连续变倍，变倍比为6.3:1。 4、双瞳距调节范围为55-75mm。 5、移动工作距离为95mm。

- 13 -

面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现

6、工作距离：115mm(标配)；选配AL0.5X时:211mm；选配AL2X时,43.5mm。 7、总放大倍数： 7—360（以17寸显示器，2倍大物镜为例）。 8、可以直接电视机或电脑上观察实物图像。

- 14 -

基于数字图像处理技术的面粉麸星和白度的检测

第四章 基于数字图像处理技术的面粉麸星和白度的检测

4.1色度学基本原理

在日常生活中，人们习惯把颜色归属于某一物体的本身，把它作为某一物体所具有的属于自身的基本性质。比如人们所常讲的那是一块红布，那是一张白纸等等。但在实际上，人们在眼中所看到的颜色，除了物体本身的光谱反射特性之外，主要和照明条件所造成的现象有关。如果一个物体对于不同波长的可视光波具有相同的反射特性，我们则称这个物体是白色的。而这物体是白色的结论是在全部可见光同时照射下得出的。同样是这个物体，如果只用单色光照射，那这个物体的颜色就不再是白色的了。同样的道理，一块红布如果是我们在白天日光下得出的结论，那同样是这块布在红光的照射下，在人们眼中反映出的颜色就不再是红色的而是白色的。这些现象说明，在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。

计算机测量面粉的白度是遵循色度学原理的。色度学是以物理光学、视觉生理和心理物理等学科为基础的,它的建立使研究和运用颜色有了统一的标准,可对颜色进行定量描述和控制。在食品、造纸、化工、印染、纺织、家用电器等行业都要涉及颜色的测量。此外，在无机非金属材料中，诸如彩色水泥、彩色陶瓷制品、彩色玻璃制品以及搪瓷用彩色珐琅等行业也同样需要对颜色进行测定。1931年国际照明委员会(CIE)规定了一套标准色度系统，称为CIE标准色度系统。本本论文通过举例一个近代色度学的基础实验，学习和了解色度学的相关知识，掌握反射光的色度、透射光色度测量的方法，掌握样品主波长的测量的方法。

4.1.1颜色定量表示方法－色度坐标

任何色彩的显示，实际上都是色光刺激人们的视觉神经而产生感觉，我们把这种感觉称之为色觉。在色度学中通常使用明度、色调、色纯度（通常也称为饱和纯度）这三个特征量来描述颜色。通常将色调、色彩明度和色饱合纯度称为“色彩三要素”。

明度是用来表示颜色的明暗程度，颜色越亮，说明其明度值就越高；每一种颜色在不同强弱的照明光线下都会产生明暗差别，我们知道，物体的各种颜色，必须在光线的照射下，才能显示出来。这是因为物体所呈现的颜色，取决于物体表面对光线中各种色光的吸收和反射性能。前面提到的红布之所以呈现红色，是

- 15 -

基于数字图像处理技术的面粉麸星和白度的检测

由于它只反射红光，吸收了红光之外的其余色光。白色的纸之所以呈现白光，是由于它将照射在它表面上的光的全部成分完全反射出来。如果物体表面将光线中各色光等量的吸收或全部吸收，物体的表现将呈现出灰色或黑色。同一物体由于照射在它表面的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就产生了同一颜色的物体在不同能量光线的照射下呈现出明暗的差别。白颜料属于高反射率物质，无什么颜色掺入白颜料，可以提高自身的明度。黑颜料属于反射率极低的物质，因此在各种颜色的同一颜色中（黑除外）掺黑越多明度越低。在摄影中，正确处理色彩的明度很重要，如果只有色别而没有明度的变化，就没有纵深感和节奏感，也就是我们常说的没层次。

色调是彩色借以相互区分的主要特征，色彩所具有的最显著特征就是色调，也称色别。它是指各种颜色之间的差别。从表面现象来讲，例如一束平行的白光透过一个三棱镜时，这束白光因折射而被分散成一条彩色的光带，形成这条光带的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色，就是不同的色调。从物理光学的角度上来讲，各种色调是由射入人眼中光线的光谱成分所决定的，色调即色相的形成取决于该光谱成分的波长。我们所讲的光是电磁波谱中的一小部分，波长范围大约为400～700纳米，在这个范围内各种波长的光呈现出各种不同的色彩。在自然界中所呈现出的各种色彩大都是由不同波长和强度的光波混合在一起而显示出来的，有的则是某个单一波长的固有特性色彩。彩色物体的色调决定与在光照明下反射光的光谱成分。例如，某物体在日光下呈现绿色是因为它反射的光中绿色成分占优势，而其它成分被吸收掉了。对于透射光，其色调则由透射光的波长分布或光谱所决定。总之，色调就是指不同颜色之间质的差别，它们是可见光谱中不同波长的电磁波在视觉上的特有标志。

色饱和纯度则是指彩色浓淡不同的程度，它表示颜色中所含彩色成分的比例。彩色比例越大，该色彩的饱和度越高，反之则饱和度越低。从实质上讲，饱和度的程度就是颜色与相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，颜色越不饱和。色彩饱和度与被摄物体的表面结构和光线照射情况有着直接的关系。同一颜色的物体，表面光滑的物体比表面粗糙的物体饱和度大；强光下比阴暗的光线下饱和度高。 不同的色调在视觉上也有不同的饱和度，红色的饱和度最高，绿色的饱和度最低，其余的颜色饱和度适中。在照片中，高饱和度的色彩能使人产生 强烈、艳丽亲切的感觉；饱和度低的色彩则易使人感到淡雅中包含着丰富。光谱色的色纯度为1，白色的色纯度为0。光谱色混入的白光越多，其纯度越低。

现实中，用三种不同颜色的单色光按照一定比例混合，就能得到自然界中绝大多数的彩色。我们把具有这种特性的三个单色光成为三基色光，而这一发现也被总结成为著名的三基色定理，其主要内容如下：（1）自然界中绝大多数彩色都可以由三基色按照一定比例混合而得；反之，这些彩色也一定可以分解成为三基

- 16 -