CN103712919B - 一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法。采用漫射光照射、近表面法向光接收的几何条件测量素面镭射纸样本的CIELab色度值，其中C*、h_ab值用于评价素面镭射纸的基本色品特征。采用线状均匀白光光源，以光源线长方向沿素面镭射纸样本正方形光栅的一个边长方向照射镭射纸样本，并在样本表面法向平行线光源方向，以线状像素阵列的光接收器接收样本的反射光；得到一定面积样本上所有微小面元的反射光信息；将反射光信息转换为CIELab色度信息，用于评价素面镭射纸彩虹色的颜色特性；用颜色涨落因子表征样本表面颜色的颗粒感。该方法简单、快捷，适于素面镭射纸及其印刷色的颜色品质控制应用。

Description

一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法

技术领域

本发明涉及一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，该方法可用于金色和银色光栅基素面镭射纸颜色性能的表征、检测和评价，以用于素面镭射纸及其包装印刷品的颜色品质控制。

背景技术

素面镭射纸是高档烟酒等商品常用的包装材料。这种纸张上附有周期性的正方形栅格状光栅，非漫射白光照射下，从不同的角度会看到不同的颜色，动态闪烁的熠熠彩虹色极大地增加了产品的附加品质。

所谓金色素面镭射纸是在金黄色纸基上压有正方形透明光栅的镭射纸。若将这种镭射纸背对室内灯光，而面对墙面的漫反射光，则无论是正视还是斜视，看到的基本上总是金黄色；而将镭射纸面对灯光时，从不同的方向观看，或转动镭射纸时，则会看到五颜六色的颜色，即光栅对白光衍射的彩虹色。相同地，银色素面镭射纸为在金属铝箔（无色）纸基上压有正方形透明光栅的镭射纸。这种镭射纸面对墙面的漫反射光时，看到的则是铝箔的中性色；而在面对灯光时，同样会在不同的方向上看到不同的颜色。

本质上，镭射纸表面的光栅对入射光的反射光具有衍射作用，因而形成了不同单色光会在不同的衍射方向相干加强的彩虹现象。由于素面镭射纸基上的光栅为正方形栅格，相差90°的两个方向上会有相同的衍射、干涉规律，而其他方向上会有所不同。故其衍射光既具有一定的对称性，又具有一定的方向性，对其颜色特征的度量和表征造成一定困难。

国家标准对防伪全息纸（含镭射纸）的特性指标做了规定，并给出了检测方法（具体可参见GB/T18733-2002、GB/T18734-2002）。其中，用信噪比SNR和衍射效率η表征了光栅的色光衍射特征。由于其检测方法较复杂，且不能完全表征全息光栅的色度及其变化特征。因此，就目前的应用情况看，对镭射纸的颜色特征表征，特别是在包装印刷企业的应用缺乏实用性。

用常规颜色测量仪器对素面镭射纸颜色测量的实践中发现，用45°角度光入射、0°角度反射光及多角度反射光表征的色度计测量该类镭射纸的颜色，都出现了测量值较大的波动现象，已不适应常规颜色值差异与视觉的对应关系。造成该类仪器测试不适应性的原因是其具体的光路结构根本不适应镭射纸光栅衍射的各向异性特征。而应用漫射光照射、与表面法线成8°角进行光接收的积分球色度计测量时，发现其色度值并不能表征出衍射光的彩色特征。因此，现有的色度测量方法及仪器已不足以测量和表征素面镭射纸的颜色特征。

国内外许多研究机构对镭射纸光栅的呈色机理进行了分析，也提出了多种色度及光谱检测方法。比如对镭射纸某一面元上不同测量角度下的综合色差的离差进行分析的方法；测试光栅参数、选择合适的光滤色片，再通过漫射光照射下光反射率的测量来对镭射纸色度测量的方法等等。但这些方法存在的问题是检测过程复杂，设备要求高，检测稳定性难以保证等，仍不能满足实际生产中的应用要求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够较为全面地、快捷地评价素面镭射纸颜色特性的表征和检测方法，为此类镭射纸在全息防伪、彩虹全息包装印刷的色彩质量控制提供技术支持。

本发明的素面镭射纸颜色特性表征与检测方法，获取两种特定光路下素面镭射纸反射光的色度特征，由该组合色度特征共同表征其颜色特性，可用于素面镭射纸的品质评价和生产质量控制。

一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，包括以下步骤：

（1）采用符合漫射光照射、近表面法向光接收几何条件的色度计测量素面镭射纸样本的CIELab色度值，并由a*、b*值得到C*和h_ab值，将C*、h_ab值用于评价素面镭射纸的基本色品特征。C*表征彩度（饱和度），h_ab表征色调；将该基本色品特征称为素面镭射纸的基色特征。

（2）采用线状均匀白光光源，以光源线长方向沿素面镭射纸样本正方形光栅的一个边长方向，照射镭射纸样本，并在样本表面法向以平行线光源方向的线状像素阵列光接收器接收样本的反射光；

（3）以线状像素阵列光接收器的像素大小为步进，沿线状光源垂直方向同步移动线状光源和线状像素阵列光接收器，再次接收素面镭射纸样本的反射光；

（4）重复步骤（3）数次，得到样本一定面积（尺寸）上由光接收器像素对应样本尺寸构成的所有微小面元反射光信息；

（5）确定光接收器接收的反射光谱或形成的光响应与CIELab色度的计算关系；

（6）由步骤（5）中光接收器接收的样本反射光色度计算关系，将步骤（4）得到的素面镭射纸样本一定面积上光接收器各像素对应的所有微小面元反射光信息转换成CIELab色度信息；

（7）由步骤（6）得到的光接收器各像素CIELab色度信息（即素面镭射纸各微小面元CIELab色度信息），计算得到其平均值L*、a*、b*及对应的C*、h_ab值；将L*、C*和h_ab值用于评价素面镭射纸彩虹色的颜色特征；

（8）由步骤（1）和步骤（7）得到的色度信息共同表征素面镭射纸的颜色特性；

（9）对步骤（6）得到的光接收器各像素CIELab色度信息进行样本1.27mm×1.27mm面元上的像素色度求取均值，再求取所有均值的标准差，并定义样本的颜色涨落因子（CFF-ColorFluctuationFactor）为：

CFF=[STD(L*)²+STD(a*)²+STD(b*)²]^1/2（1）

式中STD(L*)、STD(a*)、STD(b*)分别为所有1.27mm×1.27mm面元L*、a*、b*值的标准偏差，计算式为：

$\mathrm{STD}(L*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(L_1^{*}-{\stackrel{\‾}{L}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(2\right)$

$\mathrm{STD}(a*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(a_1^{*}-{\stackrel{\‾}{a}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(3\right)$

$\mathrm{STD}(b*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(b_1^{*}-{\stackrel{\‾}{b}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(4\right)$

式中N为测量样本1.27mm×1.27mm大小面元的个数。

用颜色涨落因子CFF的大小表征样本表面颜色不均匀的颗粒感，或描述为表面颜色质感的粗糙或细腻。

上述方法中还可进一步包括步骤（10），即对标准样本和测量样本（比样）的颜色差异进行评价，根据人眼视觉特性，确定不同应用中应控制的各个色度值的容差，用于品质评价和生产质量控制。

步骤（1）中，采用积分球式色度计，如X-riteSP64分光光度计，测量素面镭射纸样本的CIELab色度值。每个样本上在约1.5cm×1.5cm内测量5-10次，得到平均色度值。

步骤（2）中，测试光源为线状标准白光，色温为5000K～6500K。白光的照射角度优选在与样本表面法线间夹角为20°～45°之间；线状光接收器所接收样本表面反射光的线度不小于12.7mm。

所述的光接收器可以是直接获得像素对应样本各微小面元反射光谱信息的仪器（如扫描光谱相机），也可是对样本各微小面元反射光响应为RGB值的仪器（如平板扫描仪）。直接获得反射光谱的仪器，可由样本各微小面元的反射光谱能量分布及色度学理论计算得到对应的CIELab色度值；对样本各微小面元反射光响应为RGB值的仪器，需首先对该仪器进行颜色校正，建立仪器对色光响应的RGB值与其对应CIELab色度值间的数学关系。

所述的光接收器的像素大小对应形成的素面镭射纸图像分辨率需适宜分析精度的要求，可在150dpi～300dpi之间选择。

步骤（3）中，线状光源在其垂直方向上移动所接收的反射光信息的样本线度亦不小于12.7mm；

步骤（4）中，由光接收器接收反射光信息所对应形成的素面镭射纸样本面积不小于12.7mm×12.7mm。

本发明以漫射光照下样本近表面法线方向的反射光反映素面镭射纸的基本色品（色调和彩度）特性；以线状白光的线方向沿素面镭射纸正方形光栅的一个边长方向，且在垂直于光源线方向上与镭射纸样本表面的法向成某一角度的光照射，在样本表面法向接收的反射光表征素面镭射纸彩虹色的颜色特征。进一步，以样本1.27mm×1.27mm面元色度的标准偏差表征素面镭射纸的颜色颗粒感，对其颜色均匀性给予表征。上述颜色信息，能较为全面地反映素面镭射纸的颜色特性，适于素面镭射纸和其印刷色的颜色表征及与标样颜色的比较。

简单地，该检测方法可由积分球式色度测量仪器和线阵CCD扫描器件实现，测试快捷、简便，可用于金、银色素面镭射纸及其印刷色的测评及质量控制。

附图说明

图1为本发明采用的漫射光照、近表面法向光接收（积分球）的测试光路布局图。

图2为本发明采用的特定角度光照、特定角度光接收的光路布局图。

图3为本发明实施例所测量镭射纸样本的正方形光栅图。

图4a、图4b和图4c为结合本发明实施例样本参数的单色光多缝光栅衍射干涉光强分布示意图。

图5为结合本发明实施例样本参数的多缝光栅衍射干涉的第1级、第2级光强极大分布图。

图6为结合本发明实施例样本参数的多缝光栅衍射干涉第1级光强极大与光栅参数关系图。

图7a和图7b为本发明实施例素面金镭射纸标样和比样的扫描数字图像；其中图7a为标样图像，图7b为比样图像。

图8a、图8b和图8c为本发明实施例素面银镭射纸标样和比样的扫描数字图像；其中图8a为标样图像，图8b为比样1图像，图8c为比样2图像。

具体实施方式

以下结合附图和实施例表征实施测试过程及分析，以进一步说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在产品质量控制中，常有标准样本和检测样本，标准样本是企业作为质量合格与否的参考标准，检测样本是生产中的产品。

实施例分别取20mm×20mm的素面金镭射标准样本（称为金标样）和检测样本（称为金比样）各一张；以及20mm×20mm的素面银镭射标准样本（称为银标样）一张和检测样本（称为银比样）两张。该两类镭射纸的正方形光栅结构如图3所示，其中明亮部位为所露基材部分，暗色部位为光栅材料部分，宽度分别记为a和b，并记d=a+b，为光栅常数。由VK-X200K激光共聚焦三维成像仪测量，该实施例中的样本，d为1μm左右；但从图3看到，正方形光栅两个边长方向上的b值不太一致，一个方向b在300nm左右，另一方向的b则在500nm左右，为具体的制作过程所形成。

测试条件如下：

仪器：积分球式分光光度计X-riteSP64；专业级彩色扫描仪EpsonGT-X970。

SP64色度测量条件：D50光源，2度视角。

扫描仪扫描条件：彩色模式，200dpi分辨率。

步骤1，由X-riteSP64分光光度计测量素面金、银镭射纸标样和比样的CIELab色度值，其颜色测量光路符合图1。每个样本上在约1.5cm见方内测量6次，平均色度值如表1所示。

表1素面镭射纸样本的SP64分光光度计测量平均色度值

由图1可以看到，漫射光照射样本时，其中每一入射方向的白光都会经正方形光栅作用而发生衍射和衍射光的干涉。可以想象，各个入射光的所有衍射、干涉光将在积分球内混合，最终将没有特定单色光加强的彩色现象，相当于屏蔽了反射光的衍射和干涉。因此，该测试结果的L*值表征的应是全部衍射混合光的明亮度，C*、h_ab表征的则是全部衍射混合光的饱和度和色调，不妨称之为基色特征。

该步骤关注的是彩度和色调角两个特征量。

表1结果表明，金比样和金标样的基色色调基本一致，呈黄色，但比样基色的彩度较标样低；而2个银比样和银标样的彩度都接近0，基本属于中性色，其色调角已不具实用价值。

这一结果表明，两个素面金镭射纸的基色色调为黄色，但比样的基色彩度低于标样；而三个素面银镭射纸的基色为中性色。这些色品特征与在背灯光方向的墙面漫反射光照下看到的镭射纸颜色效果相符合。

步骤2，由扫描仪EpsonGT-X970作为线状均匀白光源照明和光接收仪器，其色光的采样光路符合图2所示，采集素面镭射纸法线反射方向上的颜色特征值。

放置样品，使扫描仪线状均匀白光源的线长沿素面镭射纸正方形光栅的一个边长方向。

对于正方形光栅，从一个单元格边长方向看，在一个边长线度内相当于一个多缝平行光栅。若只考虑这样的光栅，当单色光垂直光栅平面入射时，其衍射、干涉光强度与衍射角的关系如图4a、图4b和图4c所示。其中，光栅参数a=600nm，b=400nm，单色光的波长分别取450nm、550nm和650nm。可以看到，各单色光除了在法线方向衍射中央的主极大外，还可在两侧一定的衍射角度方向形成第1级（及第2级）光强极大，且发生光极大的衍射角度与波长有关。以550nm单色光情况为例，其第1级光极大发生在衍射角为33.3°的方向。根据光路可逆原理，若该单色光从33.3°的方向入射，则会在法线方向形成第1级光强极大。由于不同波长的光发生第1级光极大的衍射角不同，所以，当白光从33.3°入射时，也只有其中550nm的色光在法线方向形成光极大。因此，符合图2所示扫描光路接收的应主要为衍射极大对应波长的色光。

实际中，由于正方形光栅是两个相互垂直的多缝平行光栅，且实际扫描光路的入射光是分布在一个小的角度范围，因此，扫描仪法线方向接收的衍射光不会是单色光，而应是一定波长范围的复合光。

应用该扫描仪前，首先设置合适的扫描参数，具体为：文件类型选择反射稿，颜色类型选择24位彩色，阶调曲线选择线性，亮度、反差、颜色平衡等选择默认设置，并取消一切自动处理功能，以保证稳定和适当的光响应。其后，选择扫描分辨率为200dpi，且确定不小于12.7mm×12.7mm的样本区域进行扫描，得到样本bmp格式的图像。如图7a、图7b、图8a、图8b和图8c所示，分别为金标样、金比样和银标样、2个银比样的数字图像。

步骤3，确定所用线状光接收器的光响应与被照样色度的计算关系：利用商业工具软件，建立扫描仪的ICC标准特性文件，得到扫描仪的光响应值RGB与被照样CIE色度值的转换计算关系。ICC标准特性文件是国际标准，其中的颜色关系是标准的数据查找表关系。

步骤4，利用上述颜色特性关系，由扫描图像的RGB值图像，转换为对应的CIELab色度值图像，即得到素面镭射纸样本所扫描区域在该反射光方向的色光色度信息。对CIELab图像每个色度值进行均值处理，得到镭射纸样本采样区域的CIELab色度平均值如表2所示。

表2素面镭射纸样本的扫描测量色度值

首先，表2中的h_ab数值表明，无论是素面金还是素面银镭射纸，扫描所采集的衍射干涉加强光均基本呈黄色调。

如图4a、图4b、图4c所示，单色光从法线方向入射时，在某些特定衍射方向会出现光强极大，不同单色光对应的光强极大衍射角会不同。图5所示为结合测试样本光栅参数的第1、2级光强极大的光线波长与其衍射角的关系，其中光栅参数同图4各图情况。可以看到，对于白光入射，第1级光强极大的衍射角分布在22.3°～51.2°间，第2级光强极大则分布在49.5°～90°间，且对应波长在380nm～500nm间。扫描仪光路如同图5情况的逆光路，所以可以判断，扫描接收的应属于第1级光强极大色光，且衍射角度约在35°左右。

此外，对于第1级光强极大的衍射角，还会随光栅参数的不同而变化，图6所示为光栅参数a=600nm，b=300nm～600nm变化时第1级光强极大的波长与衍射角的对应关系。可以看到，对于同一衍射角，当光栅参数b由小到大变化时，对同一衍射角度的衍射光极大色光，波长会由小到大变化，对应的色调角则会由大到小变化。

因此，表2中色调角的差异反映的应是镭射纸光栅参数的些许不同。于是，该扫描接收色光色调的不同表征的是各镭射纸光栅彩虹色随衍射方向的变化过程不同，并不表征彩虹色包含颜色的差异。

另外，表2中的明度L*和彩度C*两个特征量，体现的是在扫描仪的这一特定光路条件下，衍射光干涉加强的色光明亮度和颜色饱和度。

比较看出，金比样与其标样有相近的明亮度，但颜色饱和度要低得多。

素面银镭射纸的情况是，标样最明亮，其次是比样1，再次是比样2；其颜色的彩度也有一致的高低顺序。因此，从彩虹色的特征看，标样最为明亮，颜色也最为鲜艳；其次是比样1，再次是比样2。

虽然表2得到的是在扫描仪特定光路下采集的某一衍射色，即光栅衍射彩虹色中的一部分，但其光强和彩度会随整体彩虹色的光强和彩度增大而增大，因此，可将其作为素面镭射纸衍射彩虹色特征的明度和彩度特性描述量。

表2结果也表明，三个素面银镭射纸的明亮度高于两个素面金镭射纸，而两个素面金镭射纸的衍射光彩度却高于三个素面银镭射纸。

步骤5，对步骤4得到的样本扫描CIELab图像进行分辨率降低处理，从扫描的200dpi降低为20dpi，则新的CIELab图像像素尺寸对应为1.27mm×1.27mm，其图像值是原扫描200dpi分辨率图像10×10个像素值的均值。

按照国际标准ISO13660印刷品视觉颗粒感评价方法，相邻众多1.27mm×1.27mm面元上视觉信息的涨落反映印刷品视觉光性能的颗粒感，且由至少10×10个面元上视觉信息的标准偏差表征，称为颗粒度。该发明中的颜色涨落因子CFF即与此相当。

该发明测试方法中，因规定扫描样本的面积不小于12.7mm×12.7mm，则20dpi图像的像素数不小于10×10个。则按照公式（1）～（4）求取的该图像L*、a*、b*像素值标准偏差及颜色涨落因子CFF如表3所示。

表3素面镭射纸样本的色度偏差及颜色涨落因子

颜色涨落因子代表着视觉上微小面元间颜色的差异，感觉的是一种颜色质地的颗粒感或粗糙感。因此，从颜色涨落因子大小体现出，两个素面金样本中，比样要远好于标样，即视觉上颜色质地要细腻。三个素面银样本的颜色涨落因子都较大，即颜色质地较为粗糙；其中，标样相对最好，比样1最差，比样2则居其中。

步骤6，由该实施例中步骤1测试的素面镭射纸基色色品表征量C*和h_ab，以及该实施例中步骤2～步骤5得到的素面镭射纸彩虹色表征量L*、C*、h_ab共同表征素面镭射纸的颜色特性。其中，彩虹色表征量L*、C*、h_ab中更加关注的是L*和C*。实用中，可根据应用目的和关注量，并根据人眼的视觉特性，确定应控制的各颜色指标允许的容差，以从不同的角度反映和控制产品质量。

以下结合主观评价实验，说明选择步骤1测量量C*和h_ab、步骤2～步骤5测量量L*、C*、h_ab及CFF的合理性。

分别对金色和银色素面镭射纸样本的衍射彩虹色进行了明度和颜色饱和度的主观评价，由20名视觉正常的人员在标准光源观察箱中完成。

标准光源观察箱中的照明条件为：D50标准白光，均匀照射，照度1500lx左右，中灰色箱体背景。

评测方法为：在照明场景中随意转动样本表面，要能陆续看到红、橙、黄、绿、蓝等多种颜色，在转动中感受样本的明亮程度和颜色彩度（即鲜艳度），并特别注意由橙到黄再到绿变化过程的情况。进一步，由两两比较法分别给出两个素面金镭射纸的亮度和彩度排序，以及三个素面银镭射纸的亮度和彩度排序。最后，统计每个样本获得排序序号的数量与总观察数量（人数）的比值作为获得该排序的几率。例如，素面银比样2观测为明亮度排序第1的有2人，对应几率为2/20=0.10；排序第2的有5人，对应几率为5/20=0.25；排序第3的有13人，则对应几率为13/20=0.65。如是，实施例素面金、银样本的排序几率结果如表4所示。

表4素面镭射纸样本彩虹色的主观评测排序几率

由该几率结果可概括如下结论：

（1）两个素面金镭射纸的明亮程度相当；标样较比样的彩色鲜艳度稍高。

（2）三个素面银镭射纸彩虹色的明亮度是标样较比样1明亮，比样1又较比样2明亮；彩色鲜艳度也有相同的排序，即标样较比样1鲜艳，比样1较比样2鲜艳。

为了便于比较，将金标样、金比样、银标样、银比样1和银比样2分别记为样本1^#、2^#、3^#、4^#、5^#，且将积分球分光光度计测试结果（表1）、扫描图像的测试结果（表2）和主观评价结果（表4）的明度数据由高到低进行排序整理，则结果如下：

积分球仪器测量明度：

素面金镭射纸：2^#>1^#(数值为：81.55>73.73)

素面银镭射纸：5^#>4^#>3^#(数值为：89.08>86.98>83.47)

扫描测量明度：

素面金镭射纸：2^#>1^#(数值为：91.18>90.53)

素面银镭射纸：3^#>4^#>5^#(数值为：97.75>96.94>94.85)

主观评价明度排序：

素面金镭射纸：1^#～2^#

素面银镭射纸：3^#>4^#>5^#

积分球仪器测量彩度：

素面金镭射纸：1^#>2^#(数值为：56.68>23.22)

素面银镭射纸：近于非彩色(数值为：1.54，1.48，0.28)

扫描测量彩度：

素面金镭射纸：1^#>2^#(数值为：91.60>68.51)

素面银镭射纸：3^#>4^#>5^#(数值为：41.79>35.39>27.12)

主观评价彩度排序：

素面金镭射纸：1^#>2^#

素面银镭射纸：3^#>4^#>5^#

可以看出，扫描图像分析得到的明度值和彩度值均符合视觉感知的主观评价结果，而由积分球分光光度计测量的明度值关系相差很大，无论是素面金镭射纸1^#、2^#样本间，还是素面银镭射纸3^#、4^#、5^#样本间都有相反的排序结果。这表明，扫描图像分析得到的明度和颜色饱和度能够表征该类镭射纸的衍射色特征。

分析其原因，如前所述，积分球分光光度计测量的色度值，是漫射光照时近法线方向的反射光特征，是所有衍射光的混合，体现的是光栅所附基材表面及光栅的反光及其颜色特性。但其中的明度是完全漫射光情况下近法向反射光的明度，而通常人们总是在有方向性的光照下沿特定方向观察镭射纸，感受的是特定方向衍射光的明亮度。因此，积分球分光光度计这种漫射光照下测量的明度值并不符合镭射纸的实用情况。但所表征的两个素面金镭射纸的黄色色调，比样的基色彩度低于标样，以及三个素面银镭射纸的中性色特征，都与在背灯光方向的墙面漫反射光照下看到的镭射纸颜色效果相符。所以，积分球所测的色调和彩度可用来表征素面镭射纸的基色色品特征。

而对于扫描仪所代表的特定方向光照、特定方向光接收条件的色度结果，比较两个素面金镭射纸的彩虹特征色看到，色调角差异不大，表明其衍射彩虹色有基本一致的分布规律；但比样因低得多的黄色基色饱和度表现出较标样低得多的饱和度，这种基色的较大差异在视觉上非常明显，也影响了其衍射彩虹色的表现。

对于银色素面镭射纸的情况，明度和彩度优劣关系都与主观评测结果相一致。

但对于色调值，如前所述，其差异实质上是该接收角度所接收色光的差异，与光栅参数及其衍射干涉质量有很大关系。由于实用中人眼会从不同的角度动态地感受各种衍射色光，会看到红、橙、黄、绿、蓝等不同的颜色，所以从视觉应用看，只要这个角度差异不太大，基本属于同一色调即可。因此，在所测的彩虹特征色指标中，更加关注的是明度和彩度。生产质量控制中，需进一步根据视觉测评经验和要求建立各特征色度值的允差。

此外，还对色样的颗粒感进行了主观评测，素面金比样感觉最为细腻，而素面银比样1颗粒感最强，与表3中的CFF数值顺序相一致。

从上述实施例可以看出，漫射光照、近法向光接收的CIE色调和彩度可表征素面镭射纸的基本色品特征；而特定方向光照、特定方向光接收测试的CIE色度能够表征素面镭射纸的彩虹特征，两者结合，可较为全面地表征素面镭射纸的颜色特性。

本发明采用漫射光照明、近样本表面法线方向光接收几何条件测试的CIE色度C*、h_ab表征素面镭射纸的基色色品特性；采用一定长度的线状均匀白光光源，以光源线长方向沿素面镭射纸表面正方形光栅一个边长方向，以线长垂直方向上与样本法向成一定角度的方向照射镭射纸样本，在其法向以线状像素阵列的光接收器沿光源线长方向接收反射光，并沿以线状像素阵列的光接收器垂直方向扫描，形成一定面积上样本的色光响应信息；确定所用光接收器的光响应与被照样本色度的计算关系；由光接收器接收的光信息和色度计算关系，将样本面元上的光信息转换成CIELab色度信息，由该色度信息表征素面镭射纸彩虹色的颜色特性，并以此条件下众多1.27mm×1.27mm面元上CIELab色度的标准偏差表征素面镭射纸彩虹色质感的颗粒性。该两种条件的颜色特征量可由积分球式色度计和线性CCD扫描器件实现，方法简单、快捷，对标准样本和测量样本（比样）的颜色差异可进行全面、准确的评价。根据人眼视觉特性，确定不同应用中应控制的各个色度值的容差，适用于素面镭射纸及其印刷色的颜色品质评价和生产质量控制。

所属领域的技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，包括以下步骤：

(1)采用积分球式色度计测量素面镭射纸样本的CIELab色度值，并由a*、b*值得到C*和h_ab值，将C*、h_ab值用于评价素面镭射纸的基本色品特征；

(2)采用线状均匀白光光源，以光源线长方向沿素面镭射纸样本正方形光栅的一个边长方向，照射镭射纸样本，并在样本表面法向以平行线光源方向的线状像素阵列光接收器接收样本的反射光；

(3)以线状像素阵列光接收器的像素大小为步进，沿线状光源垂直方向同步移动线状光源和线状像素阵列光接收器，再次接收素面镭射纸样本的反射光；

(4)重复步骤(3)，得到样本一定面积上由光接收器像素对应样本尺寸构成的所有微小面元反射光信息；

(5)确定光接收器接收的反射光谱或形成的光响应与CIELab色度的计算关系；

(6)由光接收器接收的样本反射光色度计算关系，将得到的素面镭射纸样本一定面积上光接收器各像素对应的所有微小面元反射光信息转换成CIELab色度信息；

(7)得到的光接收器各像素CIELab色度信息，计算得到其平均值L*、a*、b*及对应的C*、h_ab值；将L*、C*和h_ab值用于评价素面镭射纸彩虹色的颜色特征；

(8)由步骤(1)和步骤(7)得到的色度信息共同表征素面镭射纸的颜色特性；

(9)对CIELab色度信息进行样本1.27mm×1.27mm面元上的像素色度求取均值，再求取所有均值的标准偏差，并定义样本的颜色涨落因子CFF为：

CFF＝[STD(L*)²+STD(a*)²+STD(b*)²]^1/2(1)

式中STD(L*)、STD(a*)、STD(b*)分别为所有1.27mm×1.27mm面元L*、a*、b*值的标准偏差，计算式为：

$\mathrm{STD}(L*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(L_i^{*}-{\stackrel{\‾}{L}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(2\right)$

$\mathrm{STD}(a*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(a_i^{*}-{\stackrel{\‾}{a}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(3\right)$

$\mathrm{STD}(b*)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(b_i^{*}-{\stackrel{\‾}{b}}^{*})}^2/(N-1)}---\left(4\right)$

式中N为测量样本1.27mm×1.27mm大小面元的个数，

用颜色涨落因子CFF的大小表征样本表面颜色的颗粒感。

2.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：还包括步骤(10)，对标准样本和测试样本的颜色差异进行评价，根据人眼视觉特性，确定不同应用中应控制的各个色度值的容差，用于品质评价和生产质量控制。

3.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：所述的白光光源的色温为5000K～6500K。

4.根据权利要求2所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：白光的照射角度与样本表面法线间夹角为20°～45°。

5.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：所述的光接收器接收样本表面反射光的线度不小于12.7mm。

6.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：所述的光接收器为直接获得样本各微小面元反射光谱信息的仪器或对样本各微小面元反射光响应为RGB值的仪器。

7.根据权利要求6所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：所述的光接收器的像素分辨率为150dpi～300dpi。

8.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：线状光源在其垂直方向上移动所接收的反射光信息的样本线度不小于12.7mm。

9.根据权利要求1所述的素面镭射纸颜色特性的表征与检测方法，其特征在于：由光接收器接收反射光信息所对应形成的素面镭射纸样本面积不小于12.7mm×12.7mm。