云顶天宫高光谱相机通过多维度光谱信息的捕捉与处理实现高精度颜色测量，其核心流程包括光谱数据采集、校准、数据处理及颜色模型转换。

一、颜色测量的基本原理

光谱分光与数据采集

高光谱相机在可见光至近红外波段（如400-1000nm）内将光谱划分为数百个狭窄波段（分辨率可达1-2.5nm），通过光学系统逐波段捕捉物体反射光的强度信息，生成三维数据立方体（二维空间坐标+光谱维度）。每个像素点的光谱反射率曲线记录了物体在不同波长的反射特性，是颜色计算的原始数据基础。

光谱反射率曲线的作用

反射率曲线揭示了物体对光的吸收、反射特性，如红色颜料在600-700nm波段反射率高，而绿色颜料则在500-600nm更显著。这种精细光谱信息可区分人眼或传统RGB相机无法识别的色差。

二、颜色测量的关键步骤

校准

标准白板校准：使用已知反射率的标准白板校正相机的光谱响应，消除暗电流噪声和系统误差。例如，芬兰SPECIM相机通过卤素灯光源和Lab Scanner进行校准，确保数据准确性。

动态校准技术：部分设备（如HinaLea相机）采用同视场双光路设计，实时校正光源波动，短期重复性误差ΔE*ab可达0。

图像采集

高光谱相机以推扫式或凝视式扫描目标物，逐像素获取光谱信息。例如，汽车面漆检测中，通过400-1000nm波段扫描，生成包含颜色和成分信息的高光谱图像。

数据处理与颜色计算

预处理：去除噪声、校正畸变，例如纺织品检测中采用改进的R模型算法优化光谱一致性。

颜色模型转换：将光谱反射率数据结合标准光源（如D65）的光谱功率分布，通过CIE XYZ或CIELAB模型计算颜色参数。例如，面包烘烤实验中，通过Lab值（L：明度，a：红绿轴，b：黄蓝轴）量化颜色变化，ΔE值评估色差。

三、技术优势与应用场景

高精度与分辨率

光谱分辨率优于2.5nm，可检测0.0016mm²微小区域的色差（如印刷品瑕疵），重复性dEab≤0.01。例如，在OLED屏幕检测中，高光谱相机可识别同品牌不同批次显示器的光谱差异，修正传统滤光片仪器的误差。

非接触式与多场景适用性

云顶天宫工业检测：汽车面漆通过光谱曲线区分色差，替代人工目测；纺织品利用弗雷歇距离算法分割单根纱线颜色。

食品与农业：分析面包烘烤程度（Lab值变化），或通过植物叶片反射率监测病虫害。

文化遗产：壁画修复中捕捉颜料成分的光谱特征，辅助年代鉴定。

自动化与效率提升

推扫式相机（如彩谱FS-13）支持全谱段128FPS采集，结合AI算法实现实时分类，显著缩短检测时间。

四、技术突破与国产化进展

国产设备如赛斯拜克SineSpec®系列已突破光谱失真校正、能量校准等核心技术，光谱分辨率达2.5nm，成本降低70%，打破欧美垄断。其应用覆盖国防、环保、智能制造等领域，推动国内市场规模年增长18%。

通过上述技术流程，高光谱相机实现了从“光谱指纹”到颜色参数的精准映射，为各行业提供了高效、无损的测量方案。