CN103398956B - 一种棉花测色的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棉花测色的方法，它的步骤如下：步骤一、搭建棉花测色的硬件平台；步骤二、对所述色彩色差计进行单机校正；步骤三、对棉花样本进行检测；步骤四、利用色彩色差计中存储的光学转换多元线性回归模型计算棉花评级的参数指标Rd色空间、+b色空间。本发明所的优点是通过建立基于HVI颜色系统中Rd、+b的CIE三维颜色系统中 L*、A*、B*信息量化度量的多元线性回归模型，能够用更普遍公认的颜色测量标准来测定棉花的颜色，使测定棉花颜色的仪器能用市场上的更普遍的测试仪代替，实现小型化，便携化，使测定环境不局限于试验室环境。

Description

一种棉花测色的方法

技术领域

本发明涉及一种棉花测色的方法，属于棉花色彩检测领域。

背景技术

各国棉花等级检测都经历由感官检验到仪器检验的变革。目前，美国实现了包包检测，检测设备全是高速自动检测仪，检验方法、核定级方式都采用世界最先进的方法。1981年，美国部分棉农采用大容量高精度检验仪器（HVI）对棉花进行分级。1990年，国家棉花销售咨询委员会提出议案，即用HVI仪器检验的棉花归于政府价格保护政策的执行条款中，于是逐渐实现美国所有棉花都要使用HVI系统进行分级检验。除美国农业部所属棉花检测中心对所有棉花检验外，美国一些大的棉商和棉纺织企业也都分别设有比较完善的棉花检测设备，分别对自己经营的棉花负责，和满足纺织配棉的需要。可见美国已建立了比较健全的、权威的棉花质量保障体系。提高了棉花流通效率，大大降低了棉花流通成本。

但是目前国际上可用于棉花颜色检验的仪器均为大型台式机，要求处于恒温恒湿环境、样品压力恒定等限制条件，且价格昂贵，缺乏普及推广的可能性。

棉花的颜色级是对棉花进行分级、分类的主要质量参数之一。Rd和+b是基于HVI测试得到的颜色参数，其中Rd（反射百分率）表示样品的亮度或暗度（即全白时，Rd=100；全黑时，则Rd=0），而+b则是衡量了样品的黄度。棉花的Rd值通常在40~80之间；而+b通常介于5~17之间，+b数值越高，表示棉花的黄度越大。通常情况下，完全盛开的棉花Rd≥70，+b≤9。棉花色级受到棉花品种、棉铃打开后的天气、采棉过程和轧棉工艺的影响。使用色度图可以将灰度和黄度的各种组合转换成基于颜色值Rd和+b值的色度值。

Rd和+b参数在棉花颜色测量中起着重要的作用，它们是棉花特有的颜色参数。多年来，棉花颜色测量一直使用Rd和+b参数进行棉花颜色分级。作为Nickerson-Hunter类型的棉花色度计，HVI借助测量两个广泛的波长区域以获得Rd和+b的值。但是它只能测试棉花特定的颜色参数并且仅有两个明显的可见光区域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的缺点，而提供了一种基于CIE三维颜色系统空间信息的、实用性强的棉花测色方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

步骤一、搭建棉花测色的硬件平台：

所述硬件平台包括色彩色差计、条码扫描模块和现场无线数据传输模块；所述色彩色差计与现场无线数据传输模块双向连接，所述条码扫描模块的输出端接现场无线数据传输模块的输入端；

步骤二、对所述色彩色差计进行单机校正：

（1）将所述色彩色差计垂直放置在白色校正板上；

（2）启动所述色彩色差计的【校正】功能，进行【校正】；

步骤三、对棉花样本进行检测：

（1）利用条码扫描模块对棉花样本包装上的条码进行扫描并存储扫描到的信息；

（2）将取得的棉花样本制作成厚度均匀且不小于5cm的棉层，将所述棉层放在平整的桌面上，所述棉层下方垫有黑色衬底；

（3）将所述色彩色差计垂直放在所述棉花样本表面上，启动测试键，在所述棉花样本上随机选取3-5个不同位置的检测点进行检测，每个检测点测得X、Y、Z三刺激值，将每个检测点测得X、Y、Z三刺激值分别取平均值，即得到、、；

步骤四、利用色彩色差计中存储的光学转换多元线性回归模型计算棉花评级的参数指标Rd色空间、+b色空间，所述Rd色空间为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；所述+b色空间为被测棉花样品的黄度：

（1）首先按下述公式（1）计算出、、色空间：

（1）

其中，、、分别步骤三中第（3）步得到的平均值；

、、是标准光源在等于100时的三刺激值，、、定义了白目标色刺激的颜色；

、、为CIE三维颜色系统空间中的三种色空间；

（2）按下述公式（2）计算棉花评级的参数指标Rd色空间：

（2）

其中，Rd为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；

（3）按下述公式（3）计算棉花评级的参数指标+b色空间

（3）

其中，+b为被测棉花样品的黄度；

所述光学转换多元线性回归模型即上述公式（1）-公式（3）；

当需要将测得的Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息导入计算机进行其他处理时，启动现场无线数据传输模块，通过无线信号将Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息传至带有监控室无线数据传输模块的计算机。

本发明所产生的积极效果如下：本方法通过建立基于HVI颜色系统中Rd、+b的CIE三维颜色系统中L*、A*、B*信息量化度量的多元线性回归模型，能够用更普遍公认的颜色测量标准来测定棉花的颜色，使测定棉花颜色的仪器能用市场上的更普遍的测试仪代替，实现小型化，便携化，使测定环境不局限于试验室环境。

附图说明

附图1为本测色方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明进行进一步说明：

本发明的测色方法步骤如下：

步骤一、搭建棉花测色的硬件平台：

所述硬件平台包括色彩色差计、条码扫描模块和现场无线数据传输模块；所述色彩色差计与现场无线数据传输模块双向连接，所述条码扫描模块的输出端接现场无线数据传输模块的输入端；

步骤二、对所述色彩色差计进行单机校正：

（1）将所述色彩色差计垂直放置在白色校正板上；

（2）启动所述色彩色差计的【校正】功能，进行【校正】；

步骤三、对棉花样本进行检测：

（1）利用条码扫描模块对棉花样本包装上的条码进行扫描并存储扫描到的信息；

（2）将取得的棉花样本制作成厚度均匀且不小于5cm的棉层，将所述棉层放在平整的桌面上，所述棉层下方垫有黑色衬底；

（3）将所述色彩色差计垂直放在所述棉花样本表面上，启动测试键，在所述棉花样本上随机选取3-5个不同位置的检测点进行检测，每个检测点测得X、Y、Z三刺激值，将每个检测点测得X、Y、Z三刺激值分别取平均值，即得到、、；

步骤四、利用色彩色差计中存储的光学转换多元线性回归模型计算棉花评级的参数指标Rd色空间、+b色空间，所述Rd色空间为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；所述+b色空间为被测棉花样品的黄度：

（1）首先按下述公式（1）计算出、、色空间：

（1）

其中，、、分别步骤三中第（3）步得到的平均值；

、、是标准光源在等于100时的三刺激值，、、定义了白目标色刺激的颜色；

、、为CIE三维颜色系统空间中的三种色空间；

（2）按下述公式（2）计算棉花评级的参数指标Rd色空间：

（2）

其中，Rd为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；

（3）按下述公式（3）计算棉花评级的参数指标+b色空间

（3）

其中，+b为被测棉花样品的黄度；

所述光学转换多元线性回归模型即上述公式（1）-公式（3）；

当需要将测得的Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息导入计算机进行其他处理时，启动现场无线数据传输模块，通过无线信号将Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息传至带有监控室无线数据传输模块的计算机。

当需要将测得的Rd、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息导入计算机进行其他处理时，启动现场无线数据传输模块，通过无线信号将Rd、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息传至带有监控室无线数据传输模块的计算机。

随着当前全球棉花市场的关注，使用更普遍公认的颜色测量标准来测定棉花的颜色是非常可取的。而色彩色差计包含了全部可见光谱区域和使用全球公认的三维颜色系统，如CIE三维颜色系统空间中的XYZ或CIE三维颜色系统空间中的、、颜色模型等，通过在基于CIE三维颜色系统空间信息的色彩色差计中嵌入上述光学转换多元线性回归模型，使其能够完成对棉花评级需要的Rd、+b色空间的检测，脱离试验室环境，能够在现场对棉花包上的条码扫描的同时对棉花的颜色进行检测，简单高效。

Claims (1)

1.一种棉花测色的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、搭建棉花测色的硬件平台：

所述硬件平台包括色彩色差计、条码扫描模块和现场无线数据传输模块；所述色彩色差计与现场无线数据传输模块双向连接，所述条码扫描模块的输出端接现场无线数据传输模块的输入端；

步骤二、对所述色彩色差计进行单机校正：

(1)将所述色彩色差计垂直放置在白色校正板上；

(2)启动所述色彩色差计的校正功能，进行校正；

步骤三、对棉花样本进行检测：

(1)利用条码扫描模块对棉花样本包装上的条码进行扫描并存储扫描到的信息；

(2)将取得的棉花样本制作成厚度均匀且不小于5cm的棉层，将所述棉层放在平整的桌面上，所述棉层下方垫有黑色衬底；

(3)将所述色彩色差计垂直放在所述棉花样本表面上，启动测试键，在所述棉花样本上随机选取3-5个不同位置的检测点进行检测，每个检测点测得X、Y、Z三刺激值，将每个检测点测得X、Y、Z三刺激值分别取平均值，即得到

步骤四、利用色彩色差计中存储的光学转换多元线性回归模型计算棉花评级的参数指标Rd色空间、+b色空间，所述Rd色空间为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；所述+b色空间为被测棉花样品的黄度：

(1)首先按下述公式(1)计算出L^*、A^*、B^*色空间：

$\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}=116\×{(\stackrel{\‾}{Y}/Y_n)}^{\frac{1}{3}}-16\\ A^{*}=500\[{(\stackrel{\‾}{X}/X_n)}^{\frac{1}{3}}-{(\stackrel{\‾}{Y}/Y_n)}^{\frac{1}{3}}\]\\ B^{*}=200\[{(\stackrel{\‾}{Y}/Y_n)}^{\frac{1}{3}}-{(\stackrel{\‾}{Z}/Z_n)}^{\frac{1}{3}}\]\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，分别为步骤三中第(3)步得到的平均值；

X_n、Y_n、Z_n是标准光源在等于100时的三刺激值，X_n、Y_n、Z_n定义了白目标色刺激的颜色；

L^*、A^*、B^*为CIE三维颜色系统空间中的三种色空间；

(2)按下述公式(2)计算棉花评级的参数指标Rd色空间：

Rd＝2.3×L^*-100.02(2)

其中，Rd为被测棉花样品的亮度或暗度，即反射百分率；

(3)按下述公式(3)计算棉花评级的参数指标+b色空间

+b＝-0.12×L^*+0.986×B^*+0.02×A^*+8.73(3)

其中，+b为被测棉花样品的黄度；

所述光学转换多元线性回归模型即上述公式(1)-公式(3)；

当需要将测得的Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息导入计算机进行其他处理时，启动现场无线数据传输模块，通过无线信号将Rd色空间、+b色空间和条码扫码模块扫描得到的信息传至带有监控室无线数据传输模块的计算机。