《基于Stearns-Noechel模型的纤维光谱配色算法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Stearns-Noechel模型的纤维光谱配色算法.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2 8 卷第1 期 2 0 0 7 年1 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 1 J a n 2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 1 0 0 7 7 0 4 基于S t e a r n s N o e c h e l 模型的纤维 光谱配色算法 李戎，宋阳，顾峰 ( 东华大学国家染整工程技术研究中心，上海2 0 1 6 2 0 ) 摘要为了研究有色纤维的配色算法，使用红、黄、蓝3 种单色粘胶纤维按一定质量比例混合得到混色纤维，并 对混色纤维的颜色进行了
2、测量。通过对S t e a m s N o e c h e l 模型的分析应用，结合光谱配色算法，对3 6 个混色粘胶纤维 的处方进行了匹配，配色结果显示最大色差为1 0 3C I E L A B 单位，最小色差为0 1 0C I E L A B 单位。结果表明此算法 可以应用于有色纤维的配色。 关键词配色；S t e a m s N o e c h e l 模型；有色纤维；光谱配色 中图分类号：T S l 9 3 1 3文献标识码：A S p e c t r o p h o t o m e t r i ca l g o r i t h mo fp r e - c o l o r e df i
3、 b e rb a s e do n S t e a r n s N o e c h e lm o d e l L IR o n g - , S O N GY a n g ，G UF e n g ( N a t i o n a lR e s e a r c hE n g i n e e r i n gC e n t e rf o rD y e i n ga n dF i n i s h i n go fT e x t i l e s ，D o n g h u aU n i v e r s i t y ，S h a n g h a i2 0 1 6 2 0 ，C h i n a ) A b s
4、t r a c tI no r d e rt of i n dag o o dr e c i p et or e p r o d u c eat a r g e tc o l o rf o rp r e - d y e df i b e r s ，t h r e ep r i m a r y s a m p l e s ，r e d ，y e l l o wa n db l u ev i s c o s e ，w e r eu s e dt op r e p a r e3 6f i b r eb l e n d s As p e c t r o p h o t o m e t r i cc o
5、 l o r m a t c h i n ga l g o r i t h mb a s e do nS t e a m s - N o e c h e lm o d e li su s e dt op r e d i c tr e c i p e sf o r3 6v i s c o s eb l e n d s T h e r e s u l t si n d i c a t et h a tt h em a x i m u mc o l o rd i f f e r e n c ei s1 0 3C I E L A Bu n i t s ，a n dt h em i n i m u m
6、，0 1 0C I E I A B u n i t s T h i sd e m o n s t r a t e st h a tt h ea l g o r i t h mi ss u i t a b l ef o rc o l o rm a t c h i n go ff i b e rb l e n d s K e yw o r d s c o l o rm a t c h i n g ；S t e a m s N o e c h e lm o d e l ；p r e c o l o r e df i b e r ；s p e c t r o p h o t o m e t r i c
7、a l g o r i t h m 计算机配色技术。1o 在纺织印染工业中的应用与 仪器配色技术的发展几乎是同时开始的，它是计算 机辅助设计在纺织印染中应用的一个重要组成部 分。计算机配色技术的研究及其在工业控制中的应 用极大地提高了生产效率和工业色彩控制的质量。 目前，计算机配色技术已经朝着网络化、集成化、数 字化、实时化方向发展。 计算机配色技术已经成功应用于织物的印染加 工。但关于单色纤维按一定质量比混合成混色纤维 的配色技术的研究较少，目前只有美国D a t a c o l o r I n t e r n a t i o n a l 公司在2 0 0 4 年推出了商业软件。，然而 其核
8、心算法没有公开；国内还没有相关商业化软件 面世。现在混色纤维在工业生产中应用十分广泛， 如应用于地毯、花色纱等，因此对它的配色技术的研 究有重要的理论意义和实际应用价值。本文旨在研 究基于S t e a m s N o e c h e l 模型的纤维光谱配色算法，为 国产商业软件的开发奠定基础。 1S t e a r n s N o e c h e l 模型的应用 f ( R ) = ( 1 一n ) M ( R o 0 1 ) + 0 0 1 ( 1 ) 式中，R 为反射率，肘为常数。文献 3 将经验公 式( 1 ) 应用于羊毛纤维的配色，分别讨论了此公式对 黑色和白色、黄色和蓝色羊毛纤维以
9、相同质量比例 收稿日期：2 0 0 5 0 7 0 7修回日期：2 0 0 5 1 1 一0 1 基金项目：东华大学校基金资助项目 作者简介：李戎( 1 9 7 5 一) ，女，副教授，博士。主要研究领域为计算机测配色技术、计算机辅助设计在纺织印染中的应用等。 E m a i l ：l i r o n g d h u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 7 8 纺织学报第2 8 卷 混合的应用情况。文献 3 推荐的常数M = 0
10、 1 5 。 在此之后，文献 4 应用S t e a m s N o e c h e l 模型研 究了黑白两色腈纶纤维以不同质量比例混合的情 况，认为M = 0 2 5 。文献 5 认为对于尼龙纤维， M = 0 1 1 可以得到最佳的匹配结果。文献 6 研究 了黑白两种颜色的涤纶纤维以不同比例编织成织物 后的配色情况，认为M = 0 1 8 9 比较合适。文献 7 应用数理统计的方法，认为对于棉纤维，M 值是一 个与波长有关的函数，具体见式( 2 ) 。 1 肘2 南( o 1 2 2 + 4 2 7 5 ) ( 2 ) 式中A 为波长。 上述各研究重点仅仅着眼于不同纤维M 值的 大小，对于
11、如何将S t e a m s N o e c h e l 模型应用到数值计 算中，从而得到利于程序编写的算法并未涉及。 2 纤维配色的光谱配色算法 2 1 光谱配色算法 以不同质量比、不同颜色混合的纤维，假定在特 定波长下，有以下等式成立： 厂( R 蹦) = o i 厂( R ) ( 3 ) 其中：R 表示波长为A 时混色纤维的反射率，也就 是标样的反射率；R m 表示波长为A 时i 组分单色纤 维的反射率；o 。表示i 组分单色纤维的质量比例， o ；= 1 。 要达到色彩的光谱匹配，就是计算样( 匹配样) 的光谱反射率与标样相同，即式( 4 ) 成立： ( R ) = f ( R ) (
12、 4 ) 其中，R 表示波长为A 时计算样的反射率。 实际计算中，式( 4 ) 左右两边可能会出现微小差 异，应用数学上最小二乘法求极小值，并且以3 种不 同颜色的单色纤维混合为例，波长范围由测色仪器 G r e t a g M a c b e t hC o l o r E y e7 0 0 0 A 的测试范围决定，。即为 3 6 0 7 0 0n m ，波长间隔为1 0n m ，由此可得到公 式( 5 ) 。 r 7 5 0 A = m i n I f ( R 蹦) 一。，( R 卜 = 3 6 0 a 2 f ( R ：，。) 一a 3 f ( R ，。) 2 ( 5 ) 令列矢量F 。代
13、表标样的，( R ) 值；列矢量A 代表不同颜色的单色纤维的比例；矩阵垂代表单色 纤维的，( R 。) 值： F 。= f ( R 。姗) f ( R m ，。) f ( R 甜) H A = I 口2 l 口，j 巾= f ( R ，舢) f ( R ，删) f ( R 。瑚) f ( R ：姗) f ( R 。删) f ( R ：册) f ( R ) f ( R ，。) f ( R “ ，。) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 将式( 3 ) ，( 5 ) 转化为矩阵形式表达，得到式( 9 ) 和( 1 0 ) ： F 。= A ( 9 ) A = m i n ( F 。一A T ( F
14、 。一A 由) ( 1 0 ) 。 矩阵( F ，一A 垂4 ) 为( F 。一A 咖) 的转置矩阵。因 趋于极小，它对比例口，口：，o ，的偏导数均为0 ， 所以式( 1 1 ) 成立： A ：F 。( 1 1 ) 故求得式( 1 2 ) ： A = ( 1 垂) 。1 1 F 。 ( 1 2 ) 计算时，( 疋。) 的值由式( 1 ) 得到。经过计算机多 次运用式( 1 2 ) 可以显著提高处方准确性。 2 2色差计算 求得单色纤维的质量比例后，再次应用式( 3 ) ， 求得匹配样的，( 尺。) 值，利用式( 1 ) 的逆运算，既可 求出匹配样的反射率。 在印染行业中，用色差评价配色的准确
15、度。按 照G B8 4 2 4 1 9 8 9 旧。的规定，C I E L A B 总色差小于 1 3 表示肉眼能感觉色差，但色差很小，即能符合 要求。、 三刺激值的计算公式如下： X = k A A Y = k A A 7 5 0 x 。R 。E 。 A = 3 6 0 7 5 0 罗。R 。E 。 = 3 6 0 7 5 0 Z = k A ；t 毛R 。易 = 3 6 0 ( 1 3 ) 其中：k 为常数，可查表得到；贾。，Y 一。，j 。为标准色度 观察值，可查表得到；A 为波长( n m ) ；R 。为物体分光 反射率；E 为标准光源能量分布，可查表得到；X ， y ，z 为样品的三
16、刺激值。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期李戎等：基于S t e a m s N o e c h e l 模型的纤维光谱配色算法 7 9 C I E L A B 色差公式为 L + = 1 1 6 ( y ，y 0 ) 3 1 6 口= 5 0 0 ( X X 。) 3 一( y Y o1 , 3 ( 1 4 ) b + = 2 0 0 ( Y y 0 ) 3 一( z 磊) “3 式中：X 。、Y o 、Z 。为理想白色物体的三刺激值，可
17、查 表得到；X X 。、y r o 、Z Z 。任何一个都不能小于 0 0 0 88 5 6 ，否则按式( 1 5 ) 计算、口。、b + 值： L = 9 0 3 3 ( Y r o ) o = 38 9 3 5 ( X X 。) 一( y y 0 ) ( 1 5 ) b 。= 15 5 7 4 ( y Y o ) 一( z z 。) A E = ( + ) 2 + ( 口) 2 + ( A b + ) 2 “2 ( 1 6 ) 其中：A L 、口、A b 分别表示标样与样品之间的 亮度差、红绿轴分色差、黄蓝轴分色差；E 表示总 色差。在1 0 0 标准观察，D 6 5 光源条件下计算色差。
18、 3 试验部分 红、黄、蓝3 种单色粘胶纤维按一定质量比用梳 棉机混合而成混色纤维，其质量比见表1 。 表1 红、黄、蓝纤维的质量比 T a b 1 C o m p o n e n t so fb l e n d s 样品序号 红 黄蓝样品序号 红 黄蓝 l1811 933 4 2 1 7 22 03 25 31632 1316 4l542 2451 51452 3442 61362 4433 71272 5424 81182 6415 927l2 7541 l O2622 8532 1 12532 9523 1 22443 0514 1 32353 163l 1 422 6 3 2622 1
19、 52 1 73 36 l 3 1 636l3 47 21 1 73523 5712 1 83433 68ll 用测色仪器测量单色纤维和混色纤维的反射 率，带入自行编制的软件C C M f i b m i x 中验证算法的 准确性。由于不是单根散纤维，而是均匀地混成了 团状，所以测色时，不用任何辅助装置，通过将压力 调整到最小状态来减小样品在测色窗口处的突出。 应用最大测量孔径2 5 4m m 测色。每个样品测量 1 0 次，直到样品的平均测量色差小于0 2C I E L A B 色 差单位，每个样品总质量为1 0g 。 计算中，M 值取0 0 9 。表2 为样品的颜色匹配 结果。图1 为色差
20、最大的3 号样的原样和匹配样的 反射率曲线。 表2 颜色匹配结果 T a b 2C o l o rm a t c h i n gr e s u l t s 霉喜红黄矗c 瑾A u EB篙兽红黄蓝砸A u EB 11 1 07 8 91 0 10 1 01 92 7 73 0 74 1 60 5 0 2O 8 2 7 0 8 2 1 00 5 82 02 9 22 4 1 4 6 70 6 4 30 8 4 5 6 4 3 5 21 0 32 12 7 71 1 16 1 20 2 4 40 7 7 5 2 6 4 9 70 6 52 23 9 8 4 9 81 0 40 7 2 5O 8 5
21、3 8 5 5 3 00 4 92 33 7 2 4 0 42 2 40 5 6 6O 8 53 2 45 9 1O 5 22 43 4 53 6 02 9 50 5 9 7O 8 62 2 96 _ 8 50 7 32 53 5 7 2 3 34 1 00 4 1 81 0 71 1 8 7 7 5O 2 52 6 ，3 7 11 1 0 5 1 90 2 6 91 6 97 1 11 2 0O 3 8”4 5 14 0 61 4 30 4 3 l O1 7 6 5 9 62 2 80 4 52 84 6 23 0 5 2 3 30 6 4 1 l1 7 7 4 9 93 2 40 9 32
22、 94 6 21 9 6 3 4 2 0 6 4 1 21 8 84 1 63 9 60 6 43 04 7 91 1 l4 1 0 0 5 5 1 31 8 63 1 74 9 70 4 3 3 15 7 43 0 61 2 00 6 1 1 41 8 12 1 5 6 0 40 4 83 25 3 52 3 7 2 2 80 8 0 1 52 2 l1 3 16 4 80 2 13 35 7 l1 1 33 1 60 4 5 1 62 6 7 5 8 31 5 00 5 23 46 3 82 2 71 3 50 “ 1 72 7 44 7 62 5 0O 6 63 56 9 40 9 52
23、 1 l0 4 7 1 82 6 8 4 2 8 3 0 40 5 43 67 7 81 1 11 1 10 3 9 摹 、 甜 接 怄 图l 样品3 及其匹配样的反射率 F i g 1 R e f l e c t a n c ec u r v e so fs a m p l e3a n di t sm a t c h 4 结果讨论 从表2 看出，3 6 个匹配样的色差都小于1 3 ，说 明计算结果满足要求。从而证明，本文研究的纤维 配色算法，可以用于商业软件中。 从图1 看出，原样和匹配样的反射率在波长为 3 5 0 。6 5 0a m 范围内重合的很好，只有在波长大于 6 5 0n m 后
24、，才出现差异。该差异也是3 号样品及其 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 8 0 纺织学报第2 8 卷 匹配样C I E L A B l 9 7 6 色差达到1 0 3 的原因。 5结论 将S t e a r n s N o e c h e l 模型应用于纤维的配色中，应 用光谱配色算法编制纤维的配色软件。通过红、黄、 蓝3 种单色纤维以不同的比例混合成3 6 个混色样 品，验证了本文提出算法的准确性。结果表明，所有 3 6 个样品的匹配样和原样的色
25、差最大为1 0 3 ，均能 满足印染行业的色差要求。黼 参考文献： 1 M c D o n M dR C o l o u rp h y s i c sf o ri n d u s t r y M B r a d f o r d ： T h eS o c i e t yo fD y e r sa n dC o l o u r i s t s ，1 9 9 7 ：2 0 9 3 4 5 6 7 C o ，L t d 2 0 0 4 S t e a r n sEI ，N o e c h e lF S p e c t r o p h o t o m e t r i cp r e d i c t i o
26、 no f c o l o ro fw o o lb l e n d s J A m e r i c a nD y e s t u f fR e p o r t e r ， 1 9 4 4 ，3 3 ( 9 ) ：1 7 7 1 8 0 D a v i d s o nHR ，T a y l o rM P r e d i c t i o no ft h ec o l o ro ff i b e r b l e n d s J JO p tS o cA m ，1 9 6 5 ，5 5 ( 1 ) ：9 6 1 0 0 A s p l a n dJR ，Z h o uM I n f l u e n
27、c e o fb l e n d i n go nc o l o r a p p e a r a n c eo fb l a c ka n dw h i t e rf i b e rb l e n d s J T e x t i l e C h e m i s ta n dC o l o r i s ta n dA m e r i c a n D y e s t u f fR e p o r t e r ， 2 0 0 0 。3 2 ( 1 0 ) ：4 7 5 1 B u r l o n eDA T h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a la s p
28、 e c t so fs e l e c t e d f i b e r - b l e n dc o l o rf o r m u l a t i o nf u n c t i o n s J C o l o rR e s e a r c h a n dA p p l i c a t i o n ，1 9 8 4 ，9 ( 4 ) ：2 1 3 - 2 1 9 P h i l i p sB ，D u p o n tD ，J o l l yA ，e ta 1 C o l o rf o r m u l a t i o nb y f i b e rb l e n d i n gu s i n gt
29、 h eS t e a r n s N o e c h e lm o d e l J C o l o r R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o n ，2 0 0 2 ，2 7 ( 2 ) ：1 0 0 1 0 7 2 T h eM a n u s c r i p t so fB l e n d Z D a t a c o l o rI n t e r n a t i o n a l 8 G B8 4 2 4 - - 1 9 8 9 ，纺织品颜色和色差的测定方法 s _ - - I I I I - 1 - - H - H m _ I I m - _ IH
30、 - l l m 1 l - l 一| 4 t - m _ | - n - l | _ , 0 - , I I - 0 “ 1 1 l - I | 1 _ | l | 0 - ( 上接第7 2 页) 量、焙烘温度等因素有关。优化处理后的织物可获 3 余晓福，张正国，王世平复合蓄热材料研究进 得较好的调温效果，与空白织物相比具有调温功能。 展 J 新能源，1 9 9 9 ，2 1 ( 9 ) ：3 5 3 8 参考文献： 1 2 黼 4 5 王玮玲，于伟东二元聚乙二醇体系相变行为的研 究 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 6 ) ：1 4 A h m e tS a r F o r m
31、- s t a b l ep a r a f f m h i 曲d e n s i t yp o l y e t h y l e n e c o m p o s i t e sa ss o l i d l i q u i dp h a s ec h a n g em a t e r i a lf o rt h e r m a l e n e r g ys t o r a g e ：p r e p a r a t i o na n dt h e r m a lp r o p e r t i e s J E n e r g yC o n v e r s i o na n dM a n a g e
32、m e n t ，2 0 0 4 ，4 5 ：2 0 3 3 2 0 4 2 6 7 张正国，文磊，方晓明，等复合相变储热材料的研究 与发展 J 化工进展，2 0 0 3 ，2 2 ( 5 ) ：4 6 2 4 6 5 吕社辉，郭元强，陈鸣才，等复合高分子相变材料研 究进展 J 高分子材料科学与工程，2 0 0 4 ，2 0 ( 3 ) ：3 7 4 0 李辉，方贵银具有多孔基体复合相变储能材料研 究 J 材料科学与工程学报，2 0 0 3 ，2 1 ( 6 ) ：8 4 2 8 4 4 吉冈甲子郎，获野一善物理化学计算 M 郑州：河 南科学技术出版社，1 9 8 1 ：1 7 1 1 7 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark