CN102759403B - 对样品的颜色进行量化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对样品的颜色进行量化的方法、确定样品颜色变化的方法以及比较多个样品颜色的方法。其中，对样品的颜色进行量化的方法包括：对样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片；采集扫描图片的颜色信息数据；以及基于扫描图片的颜色信息数据，对样品的颜色进行量化。利用该方法能够快速、准确、有效地确定样品的颜色，且本发明的对样品的颜色进行量化的方法，无需专用设备，设备成本低、操作简单、数据客观准确、适用范围广，并具有即时性。

Description

对样品的颜色进行量化的方法

技术领域

本发明涉及食品加工、检测、分析技术中的颜色或褐变的测控，以及涂装、印刷、染色和学术研究等需控制颜色的技术领域。具体地，本发明涉及对样品的颜色进行量化的方法。更具体地，本发明涉及对样品的颜色进行量化的方法、确定样品颜色变化的方法以及比较多个样品颜色的方法。

背景技术

在食品的加工和贮藏过程中，食品的颜色是需要监控的，否则会影响到食品的色泽和风味，也会降低食品的营养价值，甚至会产生一些有害物质，对食品安全构成威胁。尤其是食品的褐变问题一直以来都是食品领域的重要控制和研究对象。在涂装，印刷，染色等领域内也需要对产品或原料进行颜色方面的控制，以达到需求的标准。因此物质颜色及其变化的测定对生产生活，或是对科学研究都有重要的意义。

然而，现阶段的物质颜色测定方法仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

目前，物质颜色以及颜色变化的测定方法主要有四种：

1、分光光度法

分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。当固定溶液层厚度和吸光系数时，吸光度与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时，首先需要测定溶液对不同波长光的吸收情况（吸收光谱），从中确定最大吸收波长，然后以此波长的光为光源，测定一系列的吸光度。

该方法使用分光光度计，在合适的检测波长下（即待检测物质的最佳吸收波长），把待检测的透明液态物质装入比色皿中，检测其颜色变化或颜色程度。

该方法的不足：a、需要使用专用设备即分光光度计；b、检测物质有严格限制，即只能准确检测透明状溶液；c、测定前，必须先检测待测物质的最佳吸收波长，并且需要选择合适的比色皿（使用波长小于200nm时，必须选择石英比色皿），否则无法准确显示颜色数据；d、不同颜色物质之间不能进行测定对比；f、不能测定颜色的静态特征值。

2、比较测色仪测定法

比较测色仪（罗维朋比色计）是一种目视颜色测量仪器。它采用了国际公认的专用色标即罗维朋色标度来测量各种液体、胶体、固体和粉末样品的色度。

该方法通过调节红、黄、蓝、中性灰色四种滤色片中的三种，使其复合后的颜色与被测物体的颜色一致，即达到目视颜色匹配来测定物质的颜色。

该方法的不足：a、人为因素影响大，因为该方法是通过视觉颜色匹配来实现的，所以受个人视觉感官影响较大；b、准确度低，受感觉阈值影响，不能像仪器一样精确；c、重复性差，如测量时间长，视觉辨别力开始下降，导致难以重现等；d、时效性差，需要操作滤色片来调节配色，调节过程较长，因此无法应用到测定颜色变法速率方面。

3、数码相机照相法

据有关论文介绍，该方法需要使用数码相机，在一定模式下，严格控制拍摄的光线条件，然后使用Photoshop软件查看图片的相应数据参数。

该方法的不足：a、数码相机拍照技术的要求；b、拍照环境的光线控制复杂，受周围环境影响大，操作难度高；c、测量重复性差。

4、色差色度计法

色度计通过自动比较样板（标准白）与被检品之间的颜色差异，输出CIELab三组数据和比色后的△E、△L、△a、△b四组色差数据。主要用于测量颜色的变化或与标准色之间的差异。

该方法的不足：a、专用设备色度计价格昂贵；b、色度计的绝对测量精度不好，因为视觉灵敏度域滤色片、传感器的关系难以调节正确。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有设备成本低、操作简单、适用范围广的物质颜色及颜色变化测定的方法。

由此，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种对样品的颜色进行量化的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：对样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片；采集扫描图片的颜色信息数据；以及基于扫描图片的颜色信息数据，对样品的颜色进行量化。利用该方法能够快速、准确、有效地对样品的颜色进行量化。此外，发明人惊奇地发现，本发明的对样品的颜色进行量化的方法，无需专用设备，且设备成本低、操作简单、数据客观准确、适用范围广，并具有即时性等优点。

根据本发明的实施例，本发明的对样品的颜色进行量化的方法，适用范围非常广，即样品的物质形态和性质不受特别限制，只要是能够吸收和反射可见光，并具有一定形态的物质，均可以利用本发明的方法对其颜色进行量化。根据本发明的一些具体示例，样品可以为具有选自粉末状、块状、液态和浆状的至少一种形态的能够吸收和反射可见光的物质。由此，能够有效地利用扫描仪对样品进行扫描，进一步能够利用Photoshop软件对获得的样品的扫描图片进行颜色信息数据的采集读取以及数据处理，从而能够有效地对样品的颜色进行量化，确定其颜色。

根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，在对样品进行扫描之前，进一步包括对样品进行预处理，所述预处理包括：通过物理方式改变样品的物质形态，以便使样品具有可供扫描的平面，其中，该物理方式可以为选自以下的至少一种：对块状样品进行切割或打磨；以及利用底部平坦、厚度均匀的无色透明玻璃容器对粉末状、液态或浆状的样品进行盛装。由此，能够使样品具有可供扫描的平面，从而能够有效地进行后续的扫描。

根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，对样品进行扫描之前，进一步包括将扫描仪进行参数设置，其中需要设置的参数以及各参数的设置标准不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际工作需要，灵活掌握。根据本发明的一些具体示例，参数可以为选自扫描模式、曝光类型、图像类型和分辨率的至少一种。根据本发明的另一些实施例，将扫描仪进行参数设置进一步包括：将扫描模式设置为反射文稿，曝光类型设置为自动曝光，图像类型设置为全彩，分辨率设置为不小于300dpi。由此，能够有效地获得高质量的扫描图片。

根据本发明的一些具体示例，采用EPSON2480扫描仪对样品进行扫描。

此外，根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，对样品进行扫描之前，进一步包括控制扫描环境的外界光源，使外界光源均匀不变。具体地，根据本发明的一些实施例，可以通过以下的至少一种方法控制扫描环境的外界光源：a、在选自下列至少一种环境下进行扫描：日光灯下、光线很弱的环境和黑暗的环境；b、在所述经过预处理的样品上加盖黑色平面物质，优选黑色避光纸张；c、在所述经过预处理的样品上加盖白色平面物质，优选白色避光纸张。由此，能够有效地控制扫描环境的外界光源，使外界光源均匀不变，从而能够有效地将样品进行扫描，进而能够获得高质量的扫描图片。

根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，颜色信息数据的种类不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际实验情况选择所需的颜色信息数据进行采集和读取。根据本发明的一些具体示例，颜色信息数据可以为选自单色信息数据、亮度信息数据和多色信息数据的至少一种。

根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，利用Photoshop软件对样品的扫描图片进行颜色信息数据的采集读取的方法不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际实验情况灵活掌握。根据本发明的一些具体示例，利用Photoshop软件，通过选自点取样法、单区域取样法和多区域取样法的至少一种，采集扫描图片的颜色信息数据。

根据本发明的一个实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，利用Photoshop软件，采用点取样法采集扫描图片的颜色信息数据，其中，点取样法进一步包括：根据统计学取样原则，如：随机取样法、系统取样法或分层取样法，在样品的扫描图片上选取多个取样点；读取多个取样点的颜色信息数据；以及计算多个取样点的颜色信息数据的平均值，以便获得样品的颜色信息数据。根据本发明的另一个实施例，利用Photoshop软件，采用单区域取样法，采集扫描图片的颜色信息数据，其中，单区域取样法进一步包括：通过规则框在样品的扫描图片上选取取样区域；读取取样区域的颜色信息数据的平均值，该取样区域的颜色信息数据的平均值构成样品的颜色信息数据。根据本发明的再一个实施例，利用Photoshop软件，采用多区域取样法采集扫描图片的颜色信息数据，其中，多区域取样法进一步包括：根据统计学取样原则，通过规则框在样品的扫描图片上选取多个取样区域；分别读取各取样区域的颜色信息数据的平均值，以及计算多个取样区域的颜色信息数据的平均值的总平均值，以便获得所述样品的颜色信息数据。

其中，根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，利用Photoshop软件，采用点取样法采集扫描图片的颜色信息数据时，可以在选自RGB、LAB和Web的至少一种模式下，读取多个取样点的颜色信息数据，优选RGB模式。根据本发明的另一些实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，利用Photoshop软件，采用单区域取样法或多区域取样法采集扫描图片的颜色信息数据时，可以在直方图中读取取样区域的颜色信息数据的平均值。

根据本发明的实施例，在本发明的对样品的颜色进行量化的方法中，基于扫描图片的颜色信息数据，对样品的颜色进行量化进一步包括：利用选自RGB取样平均值、RGB颜色查询对照表、LAB取样平均值、亮度平均值和色差色度的至少一种，确定所述样品的颜色参数，其中，所述色差色度是通过以下公式计算得到的：

色度角：H^*=tan^-1(b^*/a^*)；

总色差：ΔE^*=[(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)²]^1/2；

色度：C^*=[(a^*)²+(b^*)²]^1/2。

其中，在上述公式中，a^*、b^*表示色度，L^*表示亮度，H^*表示色度角，ΔE^*表示总色差，C^*表示色度。由此，能够有效地对样品的颜色进行量化。

根据本发明的一些具体示例，本发明的对样品的颜色进行量化的方法还可以包括以下步骤：将样品进行预处理；将扫描仪进行参数设置；利用经过参数设置的扫描仪，将经过预处理的样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片；利用Photoshop软件对扫描图片进行颜色信息数据的采集；以及基于扫描图片的颜色信息数据，对样品的颜色进行量化。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种确定样品颜色变化的方法。根据本发明的实施例，该方法可以包括以下步骤：根据本发明的对样品的颜色进行量化的方法，对样品在不同状态下的颜色进行量化；以及将所得到的量化的颜色进行比较，以便确定样品的颜色变化。其中，在本文中所使用的术语“不同状态”，既可以指同一样品随着时间推移在不同时间点上的状态，也可以指将同一样品进行处理前后的状态，其中这里所述的“处理”可以是本领域已知的任何可能引起样品颜色变化的处理方法，例如向样品中添加抗坏血酸等。由此，能够有效地确定同一样品在不同时间点或处理前后的颜色变化情况。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种比较多个样品颜色的方法。根据本发明的实施例，该方法可以包括以下步骤：根据本发明的对样品的颜色进行量化的方法，分别对多个样品中每一个的颜色进行量化；以及将所得到的各样品的量化的颜色进行比较，以便确定多个样品的颜色差异。其中，在这里所使用的术语“多个”是指样品的数量不少于两个。发明人惊奇地发现，利用该方法能够高效准确地确定并比较多个样品的颜色差异情况。此外，本发明的比较多个样品颜色的方法还可以进一步应用于确定比较多个样品在不同状态下的颜色变化情况，由此，能够有效地平行比较多个样品在同样的处理下所表现出的不同颜色变化情况，从而能够为实验工作提供更多的数据支持。具体地，能够通过检测数据确定物质颜色的变化，进而能够根据样品颜色数据的变化趋势改善生产加工的工艺条件，例如可以为在食品加工过程中控制产品的褐变，改善加工工艺条件提供检测标准；或与标准品颜色对比来控制产品的质量，使产品向目标颜色方向发展，如在油漆或造纸生产中控制其颜色的标准度。根据本发明的一个实施例，分别向多个巴西香蕉样品添加不同浓度的抗坏血酸，然后利用本发明的比较多个样品颜色的方法，每20min对样品进行一次扫描以及颜色量化，以便确定抗坏血酸的添加量对香蕉果浆护色防褐变效果的影响，从而能够基于实验结果，结合相关制约因素，如生产成本、产品色度等选择合适的护色加工工艺条件，进而能够为香蕉加工工艺提供有力的数据支持。

需要说明的是，本发明的对样品的颜色进行量化的方法，是本申请的发明人经过艰苦的创造性劳动和优化的工作而完成的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的对样品的颜色进行量化的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的通过不同抗坏血酸添加量处理的香蕉果浆的初始（左）和80min后（右）的扫描图片；

图3显示了根据本发明的一个实施例的抗坏血酸的添加量对香蕉果浆褐变的影响曲线图；以及

图4显示了根据本发明的一个实施例的板栗饮料样品（上）和标准参照品（下）的扫描图片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一般方法：

参照图1，本发明的对样品的颜色进行量化的方法可以包括以下步骤：

首先，将样品进行预处理；

其次，将扫描仪进行参数设置；

接着，利用经过参数设置的扫描仪，将经过预处理的样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片；

接下来，利用Photoshop软件采集扫描图片的颜色信息数据；

然后，基于扫描图片的颜色信息数据，对样品的颜色进行量化。

实施例1：抗坏血酸的添加量对香蕉果浆护色防褐变效果的影响的确定

按照以下步骤，确定抗坏血酸的添加量对香蕉果浆护色防褐变效果的影响：

1.样品的制备与处理：

以九成熟、无腐烂、无机械损伤的巴西香蕉为原料。按照料液比1：4的比例加入水，并分别加入抗坏血酸0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8mg/mL，经打浆机打浆。分别量取不同处理的50mL果浆加入到底部厚度均匀规格一致的透明玻璃培养皿中。

2.样品扫描：

将装有果浆的透明玻璃培养皿置于EPSON2480扫描仪上，用白色纸板盖住。扫描模式设定为反射文稿（专业模式），设置自动曝光类型，图像类型设定为24位全彩，分辨率为300dpi，确保扫描面板干净，然后进行扫描。每20min扫描一次。图2显示了通过6种抗坏血酸添加量处理的香蕉果浆的初始（左）和80min后（右）的扫描图片。

3.颜色信息数据采集：

使用photoshop软件打开扫描图片，采用单区域取样法，对每张扫描图片（如图2）中的每个样品取中心区域，使用矩形选择工具，宽和高都设定为4cm，读取样品的平均亮度值（在本文中有时也称为“亮度平均值”），以便对各个样品的颜色进行量化。

4.曲线图绘制及褐变防护评定：

根据采集的数据，以放置时间为横坐标，经过不同处理后香蕉果浆随放置不同时间时的颜色亮度平均值（即量化的颜色）为纵坐标，绘制曲线图，结果见图3。图3显示了抗坏血酸的添加量对香蕉果浆褐变的影响的曲线图。由此，根据样品亮度变化曲线图，可以对比不同处理的效果，以及香蕉果浆的褐变变化趋势，然后结合相关制约因素，如生产成本、产品色度的选择合适的香蕉护色加工工艺条件。

实施例2：澄清型板栗饮料样品的颜色质量评定

以类似的其他产品（标准参照品）作为对照，利用本发明的对样品的颜色进行量化的方法，对一种新开发的澄清型板栗饮料进行颜色质量评定，其中评定步骤如下：

1.获取标准参照品的颜色信息数据：

首先，量取50mL标准参照品（市售的澄清液态饮料），倒入透明玻璃培养皿中，置于EPSON2480扫描仪上，并用白色纸板盖住透明玻璃培养皿；

其次，将EPSON2480扫描仪的扫描模式设置为反射文稿（专业模式），曝光类型设置为自动，图像类型设定为24位全彩，分辨率设置为300dpi；

接着，确保扫描面板干净，然后利用经过参数设置的扫描仪将经过预处理的样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片，见图4的下图；

然后，使用Photoshop软件打开样品的扫描图片，并采用多区域取样法，使用矩形选择工具，在样品的扫描图片上选取五个取样区域（正方形的四个顶点和中心点五个区域），并在直方图中读取各取样区域的亮度平均值，以及RGB值，再求平均数值，详细数据参见下表1，其中，矩形选择工具的宽和高都设定为2cm：

表1标准参照品的颜色数据

2.获取板栗饮料样品的颜色信息数据：

按照获取标准参照品颜色信息数据的步骤，采用相同的容器，相同的扫描条件，相同的取样和计算方法，获取新开发的澄清型板栗饮料样品的亮度平均值以及RGB数值，其中，板栗饮料样品的扫描图片见图4的上图，详细数据参见下表2：

表2样品颜色数据

3.板栗饮料样品颜色评定：

根据上述获得的标准参照品和板栗饮料样品的颜色信息数据，按照以下公式计算标准参照品和板栗饮料样品的亮度和RGB总值的误差率：

误差率=（样品－标准参照品）/标准参照品×100。

结果显示：板栗饮料样品与标准参照品的亮度误差率为0.21%，RGB总值误差率为1.06%，表明板栗饮料样品与标准参照品颜色基本相同，已达到厂商要求的标准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种对样品的颜色进行量化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述样品进行扫描，以便获得样品的扫描图片；

采集所述扫描图片的颜色信息数据；以及

基于所述扫描图片的颜色信息数据，对所述样品的颜色进行量化，

其中，利用Photoshop软件，通过选自点取样法、单区域取样法和多区域取样法的至少一种，采集所述扫描图片的颜色信息数据，

所述点取样法进一步包括：根据统计学取样原则，在所述样品的扫描图片上选取多个取样点；读取所述多个取样点的颜色信息数据；以及计算所述多个取样点的颜色信息数据的平均值，以便获得所述样品的颜色信息数据，其中，所述统计学取样原则为随机取样法、系统取样法或分层取样法，

所述单区域取样法进一步包括：通过规则框在所述样品的扫描图片上选取取样区域；读取所述取样区域的颜色信息数据的平均值，所述取样区域的颜色信息数据的平均值构成所述样品的颜色信息数据，

所述多区域取样法进一步包括：根据统计学取样原则，通过规则框在所述样品的扫描图片上选取多个取样区域；分别读取所述各取样区域的颜色信息数据的平均值，以及计算所述多个取样区域的颜色信息数据的平均值的总平均值，以便获得所述样品的颜色信息数据，

所述样品为具有选自液态和浆状的至少一种形态的能够吸收和反射可见光的物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述样品进行扫描之前，进一步包括对所述样品进行预处理，所述预处理包括：

通过物理方式改变所述样品的物质形态，以便使所述样品具有可供扫描的平面，其中，所述物理方式为：

利用底部平坦、厚度均匀的无色透明玻璃容器对液态或浆状的样品进行盛装。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述样品进行扫描之前，进一步包括将扫描仪进行参数设置，其中所述参数为选自扫描模式、曝光类型、图像类型和分辨率的至少一种，

任选地，所述将扫描仪进行参数设置进一步包括：将扫描模式设置为反射文稿，曝光类型设置为自动曝光，图像类型设置为全彩，分辨率设置为不小于300dpi，

任选地，采用EPSON2480扫描仪对所述样品进行扫描。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述样品进行扫描之前，进一步包括控制扫描环境的外界光源，使所述外界光源均匀不变，

任选地，通过以下的至少一种方法控制扫描环境的外界光源：

a、在选自下列至少一种环境下进行扫描：日光灯下、光线很弱的环境和黑暗的环境；

b、在经过预处理的样品上加盖黑色平面物质，优选黑色避光纸张；

c、在经过预处理的样品上加盖白色平面物质，优选白色避光纸张。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颜色信息数据为选自单色信息数据、亮度信息数据和多色信息数据的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述扫描图片的颜色信息数据，对所述样品的颜色进行量化进一步包括：

利用选自RGB取样平均值、RGB颜色查询对照表、LAB取样平均值、亮度平均值和色差色度的至少一种，确定所述样品的颜色参数，其中，所述色差色度是通过以下公式计算得到的：

色度角：H*＝tan^–1(b*/a*)；

总色差：ΔE*＝[(ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²]^1/2；

色度：C*＝[(a*)²+(b*)²]^1/2。

7.一种确定样品颜色变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据权利要求1-6任一项所述的方法，对所述样品在不同状态下的颜色进行量化；以及

将所得到的量化的颜色进行比较，以便确定所述样品的颜色变化。

8.一种比较多个样品颜色的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据权利要求1-6任一项所述的方法，分别对所述多个样品中每一个的颜色进行量化；以及

将所得到的各样品的量化的颜色进行比较，以便确定所述多个样品的颜色差异。