CN106226249A - 一种颜色数字化比对系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颜色数字化比对方法，包括以下步骤：获取测量样品的数码图像，分析读取所述数码图像色块上的颜色RGB值；将所述颜色RGB值转换为Lab值；采用所述的Lab值，通过CIEDE2000色差公式对测量样品进行色差分析。一种实现颜色数字化比对方法的系统，包括用于获取测量样品的数码图像的图像采集模块、用于存储所述图像采集模块获取的数码图像的存储模块、用于显示存储模块存储的数码图像及通过颜色比对系统获取的比对结果的显示模块和颜色比对系统，所述颜色比对系统包括颜色比对模块和仪器检测模块。基于采用当前相对最为优越的色差评定公式，采用系统完整的样品测色及颜色值采集处理方法，比对实验所得色差等数据结果能很好符合于视觉感知。

Description

一种颜色数字化比对系统及方法

技术领域

本发明涉及一种色差检测的方法及系统，具体涉及一种颜色数字化比对系统及方法。

背景技术

“色差”可简述为颜色间的差异程度，在生产、生活中，色差的评估结果应以符合人的视觉感知为原则。色差检测是纺织生产、流通等环节中的重要项目，如何更方便、准确实现色差评估已成为纺织领域的一个重要研究方向。传统的色差评估，主要以目测法，或通过光电积分、分光光度等测量仪器进行色差检测。而随着电脑数字颜色技术及数码图像技术的发展，采用数码相机、扫描仪等设备实现颜色采集及测量已具有更普遍方便的使用意义，并为色差比对技术提供了新的研究方向。由于数码图像设备的发展及广泛使用，数字颜色比对技术即结合数码测色法的色差评定方法，也具有越来越广的发展空间。但是，往往比对实验所得色差等数据结果与视觉感知尚有许多并不均匀一致的地方。且数字颜色比对技术作为一种新生技术，数码测色目前尚缺乏相关仪器检测、技术规程等权威统一的质量标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是但是，往往比对实验所得色差等数据结果与视觉感知尚有许多并不均匀一致的地方，目的在于提供一种颜色数字化比对系统及方法，基于采用当前相对最为优越的色差评定公式，采用系统完整的样品测色及颜色值采集处理方法，比对方法所得色差等数据结果能很好符合于视觉感知。

本发明通过下述技术方案实现：

一种颜色数字化比对方法，包括以下步骤：

步骤1，获取测量样品的数码图像，分析读取所述数码图像色块上的颜色RGB值；

步骤2，将步骤1中所述颜色RGB值转换为Lab值；

步骤3，采用步骤2所述的Lab值，通过CIEDE2000色差公式对测量样品进行色差分析。

所述步骤3中，所述CIEDE2000色差公式为：

${\mathrm{\ΔE}}_{00}=\sqrt{{\left(\frac{{\mathrm{\ΔL}}^{\′}}{K_L{S}_L}\right)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ΔC}}^{\′}}{K_C{S}_C}\right)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ΔH}}^{\′}}{K_H{S}_H}\right)}^2+R_T\left(\frac{{\mathrm{\ΔC}}^{\′}}{K_C{S}_C}\right)\left(\frac{{\mathrm{\ΔH}}^{\′}}{K_H{S}_H}\right)}$

其中，(L1，a1，b1)、(L2，a2，b2)分别为两件比对测量样品的颜色Lab值，

Cab,1＝(a1²+b1²)^1/2，Cab,2＝(a2²+b2²)^1/2，

L'＝L，a'＝(1+G)*a，b'＝b，

C'ab＝(a'2+b'2)^1/2，h'ab＝arcsin(b'/a')，

$G=0.5(1-\sqrt{\frac{{\stackrel{\‾}{C_{ab}^{*}}}^7}{{\stackrel{\‾}{C_{ab}^{*}}}^7+{25}^7}}),$

则

ΔL＝L'1–L'2，ΔC'ab＝C'ab,1-C'ab,2，Δh'ab＝h'ab,1-h'ab,2，

ΔH'ab＝2(C'ab,1-C'ab,2)^1/2sin(Δh'ab/2)，

继续计算S_L、S_C、S_H和T：

$S_L=1+\frac{0.015{(\stackrel{\‾}{L^{\′}}-50)}^2}{\sqrt{20+{(\stackrel{\‾}{L^{\′}}-50)}^2}},S_C=1+0.045\stackrel{\‾}{C^{\′}},S_H=1+0.015\stackrel{\‾}{C}T,$

其中，h’^-分别为两颜色L'、C'ab、h'ab的算数平均值，

其中，K_L＝K_C＝K_H＝1；对于纺织品，K_L＝2，K_C＝K_H＝1，ΔE₀₀为两样品色差。

由于CIE颜色标准的发布及其实际效果的优越性，国际标准化组织(ISO)及许多国家标准逐步将其采用为正式通用的色差公式，当前我国纺织颜色检验的国家标准，即是以CIE的颜色体系为主要依据。CIE1976色差标准制定之后，色差研究的主要方向就围绕CIE颜色体系进行，特别是CIELAB，CIELAB主要适用于纺织、印染、印刷等领域。2001年，综合已发展所得的研究成果，CIEDE2000色差标准被正式推出，此公式经验证并确信相比前期公式(如CIE94或CMC等)都更为优越，也即是当前被认为可通用的最理想的色差标准。

优选地，所述步骤2中，将颜色RGB值转换为Lab值采用VB代码实现，所述VB代码为：

其中，由步骤1测量所得样品的颜色RGB值为(R,G,B)，所述颜色RGB值采用0-255的24位数字颜色值在计算机内储存，L、La、Lb为由所述VB代码将颜色RGB值转换所得相应的Lab值。

优选地，所述步骤1中，所述读取图像色块上的颜色RGB值为剔除含粗大误差的坏值后重新统计的色块采样点RGB均值，所述含粗大误差的坏值依据拉依达准则或格拉布斯准则予以剔除，重新统计剔除坏值后的采样颜色RGB值，计算图像色块各采样点颜色RGB均值作为所述图像色块上的颜色RGB值，计算方法为：

$\stackrel{\‾}{r}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}ri,\stackrel{\‾}{g}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}gi,\stackrel{\‾}{b}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}bi,\widehat{\mathrm{\σ}}r=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|ri-\stackrel{\‾}{r}\right|,\widehat{\mathrm{\σ}}r=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|ri-\stackrel{\‾}{r}\right|,$

$\widehat{\mathrm{\σ}}g=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|gi-\stackrel{\‾}{g}\right|,\widehat{\mathrm{\σ}}b=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|bi-\stackrel{\‾}{b}\right|,$

其中，(r1,g1,b1)，(r2,g2,b2)，(r3,g3,b3)……(rn,gn,bn)分别为色块各采样点颜色RGB值，分别为色块各采样点颜色RGB均值，为色块颜色RGB标准误差估计值，i为等于或大于1的正整数。

优选地，所述步骤1之前还包括仪器检测步骤，所述仪器检测包括：仪器稳定性检测、仪器重复性检测、仪器复现性检测和不确定度分析。

优选地，所述步骤1之前还包括测量样品的准备步骤，所述样品为丝线，将所述丝线分别在相互垂直的两方向紧密、均匀缠绕固定于底板上，且所述底板为黑色。

优选地，所述步骤3之后还包括色差比对结果有效性评估步骤，当色差比对分析结果为：ΔE₀₀≤6时，比对色差值有效，且样品颜色符合产品标准，其中，ΔE₀₀为两测量样品的色差。

继续评估本比对试验所得色差计算的结果，是否符合样品颜色的真实色差。引用上述两比对样品，若测量所得最终Lab颜色值分别为C1(L1、a1、b1)、C2(L2、a2、b2)，其色差为ΔE。设两样品本身具有的颜色真实值分别为(L*1、a*1、b*1)、(L*2、a*2、b*2)，其色差为ΔE*。以下将分析ΔE与ΔE*的符合度及影响因素。

对本实验测量所得结果，其引起颜色测量误差的主要因素可概括为如下几个方面：①系统误差：比如采用扫描仪测量时，设备本身的光源、玻璃面板、滤镜存在的颜色偏差，元器件在信号接收、传递中自身存在的偏差，元器件在不同信号强度下所引起的规律性偏差变化等；②随机误差：自身器件工作或外部干扰所引起的噪声，因电压不稳引起的波动，操作控制不完善，环境的其它影响等；③粗大误差：较强干扰、波动等引起的非正常状态形成的影响。依据本发明测量图像的颜色取值原理，可认为以上所引入计算的测量值是已排除有粗大误差的坏值的取值结果。

以上误差可归纳为两类，一种是规律性偏差，该差值可以确定值作为测量值向标准值的补偿，另一种是非规律性的误差，可由仪器检测的不确定度分析表示。暂排除不确定度因素，此处设各颜色值分量的律性偏差值分别为(L'1、a'1、b'1)、(L'2、a'2、b'2)，首先以CIE1976的色差公式为例，两样品的颜色真实值间色差代入有：

ΔE*ab＝[(L*1-L*2)²+(a*1-a*2)²+(b*1-b*2)²]^1/2，此处有

L*1＝L1+L'1 L*2＝L2+L'2

a*1＝a1+a'1 a*2＝a2+a'2

b*1＝b1+b'1 b*2＝b2+b'2

代入CIE1976的色差公式可得：

ΔE*ab＝[(L1-L2+(L'1-L'2))²+(a1-a2+(a'1-a'2))²+(b1-b2+(b'1-b'2))²]^1/2。

对CIELab均匀颜色空间，当两颜色C1→C2，由上述律性偏差形成原理，在此可认为相应有L'1→L'2，a'1→a'2，b'1→b'2。即是说，两样品颜色越接近，它们在测量中产生的系统误差等规律性偏差越接近。理论上，若两样品颜色完全相同，即可视为是对同一样品在进行测量，那么它们测量中产生的规律性偏差也应相同。

采用标准色卡发布的标准颜色值为参考标准，交叉比较各色卡颜色标准值间的色差ΔE*，同时测量各色卡实物，取得相应各测量颜色值间色差ΔE，统计结果约有如下关系：|ΔE-ΔE*|/ΔE≈0.1。由此，若测量所得两颜色C1、C2在颜色空间相近，可认为：|ΔE-ΔE*|→0。

对CIEDE2000色差公式，可依上述方法同样论证。由此可认为，在颜色相近的样品的颜色比对中，所得色差比对结果的准确度主要仪器不确定度的影响。同时参考已有颜色标准，以ΔE00≤6为颜色相似度要求，测量计算所得颜色色差符合此要求的，可认为所得色差值有效，且样品颜色符合产品标准。

一种实现颜色数字化比对方法的系统，包括图像采集模块、存储模块、显示模块和颜色比对系统，

所述图像采集仪器，用于获取测量样品的数码图像；

存储模块，用于存储所述图像采集模块获取的数码图像；

显示模块，用于显示存储模块存储的数码图像及通过颜色比对系统获取的比对结果；

所述颜色比对系统包括颜色比对模块，用于读取数码图像色块上的颜色RGB值，自动统计两个比对样品所有采样点颜色RGB值的均值作为样品采样点的颜色RGB值，将所述颜色RGB值转换为Lab值，依据CIEDE2000色差公式计算出比对色差结果。

优选地，所述颜色比对模块包括标准样品比对单元和测量样品比对单元。

优选地，所述颜色比对系统还包括仪器检测模块，用于检测仪器的稳定性、重复性、复现性和进行仪器的不确定性分析；所述显示模块，还包括用于显示仪器检测模块的检测结果。

优选地，所述图像存储为位图文件格式。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种颜色数字化比对系统及方法，传统的色差评估，主要以目测法，或通过光电积分、分光光度等测量仪器进行色差检测。而随着电脑数字颜色技术及数码图像技术的发展，采用数码相机、扫描仪等设备实现颜色采集及测量已具有更普遍方便的使用意义，并为色差比对技术提供了新的研究方向。在此，本文将提供一种基于数码测色进行数字颜色比对，以实现色差检测的方法；

2、本发明一种颜色数字化比对系统及方法，由于本技术在实际运用中具有方便、有效等特点，故已在纺织生产的丝线染色、织品等颜色检测及质量控制上有效使用。基于采用当前相对最为优越的色差评定公式，采用系统完整的样品测色及颜色值采集处理方法，比对实验所得色差等数据结果能很好符合于视觉感知。由此，本技术在纺织生产检验、产品交流中成为了颜色控制的一种有效方法；

3、本发明一种颜色数字化比对系统及方法，数字颜色比对技术是结合数码测色法的色差评定方法，由于数码图像设备的发展及广泛使用，此测色方法也具有越来越广的发展空间。而作为一种新生技术，数码测色目前尚缺乏相关仪器检测、技术规程等权威统一的质量标准，故本文在此提出仪器检测等测量有效性的评估方法以作为使用参考；

4、本发明一种颜色数字化比对系统及方法，通过仪器检测、剔除粗大误差的颜色RGB值均值作为采样点颜色RGB值以及测量结果有效性评估等步骤，能有效的减小颜色测量误差，使比对方法所得色差等数据结果能很好符合于视觉感知。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种颜色数字化比对系统结构示意图；

图2为本发明一种丝线颜色数字化比对系统软件页面；

图3为本发明一种丝线颜色数字化比对系统软件页面；

图4为本发明一种丝线颜色数字化比对系统软件页面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明一种颜色数字化比对方法，包括以下步骤：

步骤1，测量样品的准备，所述样品为丝线。为保证测量的稳定，减少干扰，待比对的丝线应由硬纸板等牢固底板固定，本实施例采用50mm×50mm方形硬纸板，丝线分别在相互垂直的两方向缠绕，并注意丝线排列紧密、均匀，不应漏出底板。考虑与生产检验中常采用黑色为丝线颜色的检验背景，本实施例的纸板一致采用黑色为底板颜色。

步骤2、仪器检测，所述仪器检测包括：仪器稳定性检测、仪器重复性检测、仪器复现性检测和不确定度分析。现行国家计量检定规范中尚无专门针对数码测色法的技术检定标准，本实施例以数码扫描仪进行的检测为例以作为试验方法的参考，从而判断仪器、操作方法的准确性、稳定性等是否满足颜色比对的测量要求。具体流程如下：

(1)外观检查：检查仪器外观的完整情况，检查仪器及配件使用周期期限等资料。此处，扫描仪应保证外壳盖板等完整，工作时能封闭完好避免漏光，玻璃面板整洁、透光均匀。作为标准样品的色块，应确保是外观整洁的，无明显划痕、污染、侵蚀、异色等。

(2)仪器稳定性：仪器开启预热稳定后，将色块放置扫描仪待测区域保持位置固定，在30min内以相同扫描预设模式进行10次测量。由所得测量数列可以下式计算稳定性Δf为：

$\mathrm{\Δ}f=\left|X_i-\stackrel{\‾}{X}\right|max,(i=1,2,...,10),$

其中：—R、G、B各分量的测量平均值；

X_i—R、G、B各分量分别在第i次的测量值。

则Δf值越大，则说明扫描仪器的稳定性越差；Δf值越小，则说明扫描仪器的稳定性越好。

(3)仪器重复性：仪器预热稳定后，色块放置待测区域固定位置，以相同测量方式进行10次测量。重复性S可由下式计算获得：

$S=\sqrt{\underset{i=}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{n-1}{(X_i-\stackrel{\‾}{X})}^2},(i=1,2,...,10),$

其中：—R、G、B各分量的测量平均值；

X_i—R、G、B各分量分别在第i次的测量值。

则S值越大，则说明扫描仪器的重复性越差；S值越小，则说明扫描仪器的重复性越好。在此仪器稳定性和仪器重复性的测量操作可合并进行。

(4)仪器复现性：待以上三步测量结束后，将色块在扫描区域以相互垂直的方向各进行三次测量，且每次测量均须改变色块位置。由所得测量列计算复现性Δl为：

$\mathrm{\Δ}l\left(X\right)=\left|X_i-\stackrel{\‾}{X}\right|max,(i=1,2,...,10),$

其中：X—R、G、B各分量的测量平均值；

X_i—R、G、B各分量分别在第i次的测量值。

则Δl值越大，则说明扫描仪器的复现性越差；Δl值越小，则说明扫描仪器的复现性越好。

(5)仪器不确定度分析：引入所得测量值，做标准不确定度的A类评定：

样本平均值：

其中，xi表示R、B各分量分别在第i次的测量值，i为大于或等于1的正整数。

实验方差：

测量结果的标准不确定度为：

分别对相对独立的颜色分量R、G、B计算标准不确定度，求取合成标准不确定度为：

$U_c=\sqrt{{\left(U_r\right)}^2+{\left(U_g\right)}^2+{\left(U_b\right)}^2},$

上式中各分量的标准不确定度表示为：扩展不确定度：U₉₅＝2U_c(此处认为有效自由度v_eff足够大，k₉₅＝2)。

由于目前的计量检定规范中还没有专门针对数码测色关于RGB色系的标准指标，在此引用已有的CIE Lab的标准，参考相应颜色模型空间的跨度比例关系，对扩展不确定度以U₉₅≤1.1为容许范围的建议参考值。

步骤3，获取测量样品的数码图像，分析读取所述数码图像上色块的颜色RGB值。

首先，扫描仪对测量样品的扫描的结果以位图形式储存在计算机内，被扫描的色卡、丝线等样品的色块相应表现在位图图像上。图像色块上的颜色值可用图像处理软件(如Adobe Photoshop)或通过编写计算程序进行读取。

其次，对扫描所得位图的颜色取样，首先应确定取样区域是否有明显瑕疵，主要应避免褶皱、异色等干扰，选择最佳测量区域。对于位图(如*.bmp格式)等文件，首先可分析文件头结构，取得图像大小、颜色储存样式等信息，其后据此在颜色信息储存区域依次对各色块采样取值。

最后，各色块颜色RGB值可以单点或范围平均等方法采样。如对一色块区域，可按采样点依次读取各点颜色RGB值，或以各采样点为中心，读取计算该点周围多点的均值，统计所有采样点颜色RGB值后可取得该样品图像色块的测量颜色RGB值。其最终测量颜色RGB值应是依据拉依达准则或格拉布斯准则剔除粗大误差的样值后对有效样值的统计。由于本实验针对样品数量较多(如，一般标准色卡样品，颜色种类都在上千种以上)，故本实施例采用编写计算程序的方式读取颜色RGB值，能够快速、准确的读取测量样品图像色块上的颜色RGB值，具体计算程序实现流程如下：

$\stackrel{\‾}{r}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}ri,\stackrel{\‾}{g}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}gi,\stackrel{\‾}{b}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}bi,$

$\widehat{\mathrm{\σ}}r=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|ri-\stackrel{\‾}{r}\right|,\widehat{\mathrm{\σ}}g=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|gi-\stackrel{\‾}{g}\right|,\widehat{\mathrm{\σ}}b=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|bi-\stackrel{\‾}{b}\right|,$

其中，(r1,g1,b1)，(r2,g2,b2)，(r3,g3,b3)……(rn,gn,bn)分别为色块各采样点颜色RGB值，分别为色块各采样点颜色RGB均值，为色块颜色RGB标准误差估计值，i为大于1的正整数。依据拉依达准则或格拉布斯准则剔除由标准误差表现出的偏差大的颜色RGB值予以剔除，再次重新统计剔除坏值后的采样点颜色RGB值，取得的颜色RGB值均值即可作为该样品图像色块上的颜色RGB值，能有效减少系统误差所带来的影响。

步骤4，将所述颜色RGB值转换为Lab值；

数字颜色的RGB颜色空间与基于CIE三刺激值的颜色空间并不一致，二者可采用多项式回归等方法实现转换。为实际比对中更高效方便及易于采用，该转换可以本发明一种简化方式进行。设由上述测量所得某样品颜色值为(R,G,B)，其RGB采用0-255的24位数字颜色值在计算机内储存，该RGB值向Lab颜色转换计算的VB代码示意如下：

其中，L、La、Lb为由所述VB代码将颜色RGB值转换所得相应的Lab值。分别获取各测量列RGB颜色值代入CIEDE2000色差公式，可得色差ΔE₀₀。

步骤5，采用步骤2所述的Lab值，通过CIEDE2000色差公式对测量样品进行色差分析。所述CIEDE2000色差公式为：

${\mathrm{\ΔE}}_{00}=\sqrt{{\left(\frac{{\mathrm{\ΔL}}^{\′}}{K_L{S}_L}\right)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ΔC}}^{\′}}{K_C{S}_C}\right)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ΔH}}^{\′}}{K_H{S}_H}\right)}^2+R_T\left(\frac{{\mathrm{\ΔC}}^{\′}}{K_C{S}_C}\right)\left(\frac{{\mathrm{\ΔH}}^{\′}}{K_H{S}_H}\right)}$

其中，(L1，a1，b1)、(L2，a2，b2)分别为两件比对测量样品的颜色Lab值，

Cab,1＝(a1²+b1²)^1/2，Cab,2＝(a2²+b2²)^1/2，

L'＝L，a'＝(1+G)*a，b'＝b，

C'ab＝(a'2+b'2)^1/2，h'ab＝arcsin(b'/a')，

$G=0.5(1-\sqrt{\frac{{\stackrel{\‾}{C_{ab}^{*}}}^7}{{\stackrel{\‾}{C_{ab}^{*}}}^7+{25}^7}}),$

则

ΔL＝L'1–L'2，ΔC'ab＝C'ab,1-C'ab,2，Δh'ab＝h'ab,1-h'ab,2，

ΔH'ab＝2(C'ab,1-C'ab,2)^1/2sin(Δh'ab/2)，

继续计算S_L、S_C、S_H和T：

$S_L=1+\frac{0.015{(\stackrel{\‾}{L^{\′}}-50)}^2}{\sqrt{20+{(\stackrel{\‾}{L^{\′}}-50)}^2}},S_C=1+0.045\stackrel{\‾}{C^{\′}},S_H=1+0.015\stackrel{\‾}{C}T,$

其中，h’^-分别为两颜色L’、C'ab、h'ab的算数平均值，

其中，K_L＝K_C＝K_H＝1；对于纺织品，K_L＝2，K_C＝K_H＝1，ΔE₀₀为两样品色差。

步骤6、色差比对结果有效性评估步，当色差比对分析结果为：ΔE₀₀≤6时，比对色差值有效，且样品颜色符合产品标准。具体原理及操作方法如下：

获得两样品的整体色差评估结果后，继续评估本比对试验所得色差计算的结果是否符合样品颜色的真实色差。引用上述两比对样品，若测量所得最终Lab颜色值分别为C1(L1、a1、b1)、C2(L2、a2、b2)，其色差为ΔE。设两样品本身具有的Lab颜色真实值分别为(L*1、a*1、b*1)、(L*2、a*2、b*2)，其色差为ΔE*。以下将分析ΔE与ΔE*的符合度及影响因素。

对本实施例测量所得结果，其引起颜色测量误差的主要因素可概括为如下几个方面：①系统误差：采用扫描仪测量时，设备本身的光源、玻璃面板、滤镜存在的颜色偏差，元器件在信号接收、传递中自身存在的偏差，元器件在不同信号强度下所引起的规律性偏差变化等；②随机误差：自身器件工作或外部干扰所引起的噪声，因电压不稳引起的波动，操作控制不完善，环境的其它影响等；③粗大误差：较强干扰、波动等引起的非正常状态形成的影响。依据上述测量样品图像色块的颜色取值原理，可认为以上所引入计算的测量值是已排除有粗大误差的坏值的取值结果。

以上误差可归纳为两类，一种是规律性偏差，该差值可以确定值作为测量值向标准值的补偿，另一种是非规律性的误差，可概括为测量的不确定度。暂排除不确定度因素，此处设各颜色值分量的律性偏差值分别为(L’1、a’1、b’1)、(L’2、a’2、b’2)，首先以CIE1976的色差公式为例，两样品的颜色真实值间色差代入有：

ΔE*ab＝[(L*1-L*2)2+(a*1-a*2)2+(b*1-b*2)2]1/2

此处有：L*1＝L1+L’1 L*2＝L2+L’2

a*1＝a1+a’1 a*2＝a2+a’2

b*1＝b1+b’1 b*2＝b2+b’2

代入CIE1976的色差公式可得：

ΔE*ab＝[(L1-L2+(L’1-L’2))²+(a1-a2+(a’1-a’2))²+(b1-b2+(b’1-b’2))2]^1/2。

对CIELab均匀颜色空间，当两样品颜色C1→C2，由上述律性偏差形成原理，在此可认为相应有L’1→L’2，a’1→a’2，b’1→b’2。即两样品颜色越接近，它们在测量中产生的系统误差等规律性偏差越接近。理论上，若两样品颜色完全相同，即可视为是对同一样品在进行测量，那么它们测量中产生的规律性偏差也应相同。

本实施例采用BenQ 5560T平板式扫描仪，以PANTONE+Solid uncoated标准色卡为例作为标准对象进行测量，采用该色卡发布的标准颜色值为参考标准，交叉比较各色卡颜色标准值间的色差ΔE*，同时测量各色卡实物，取得相应各测量颜色值间色差ΔE，统计结果有如下关系：|ΔE-ΔE*|/ΔE≈0.1。由此，若测量所得两颜色C1、C2在颜色空间相近，可认为：|ΔE-ΔE*|→0。

对CIEDE2000色差公式，可依上述方法同样论证。由此可认为，在颜色相近的样品的颜色比对中，所得色差比对结果的准确度主要受测量不确定度的影响。同时参考已有颜色标准，本实施例以ΔE₀₀≤6为颜色相似度要求，测量计算所得颜色色差符合此要求的，可认为所得色差值有效，且样品颜色符合产品标准。

上述颜色比对方法，已符合纺织中生产、产品颜色等检测的大多数情况(即样品间本身目测色差已较小的情况)。若此外还希望对大色差的样品间进行比对，并取得相互的具体色差值，那么，除对测量仪器检测外，还需依据上级标准仪器检测各测量点的示值误差，确定合格方可进行该项比对。

实施例2

如图1所示，一种实现颜色数字化比对方法的系统，包括图像采集模块、存储模块、显示模块和颜色比对系统。所述图像采集仪器为BenQ 5560T平板式扫描仪，用于获取测量样品的数码图像；存储模块，用于存储所述图像采集模块获取的数码图像；显示模块，用于显示存储模块存储的数码图像、通过颜色比对系统获取的比对结果以及仪器检测模块的检测结果。颜色比对系统包括颜色比对模块和仪器检测模块，颜色比对模块包括标准样品比对单元和测量样品比对单元，用于读取数码图像色块上的颜色RGB值，自动统计两个比对样品或标准样品所有采样点颜色RGB值的均值作为样品采样点的颜色RGB值，将所述颜色RGB值转换为Lab值，依据CIEDE2000色差公式计算出比对色差结果，所述RGB测量值转换为Lab值的软件的VB代码采用实施例1所述RGB测量值转换为Lab值的VB代码；仪器检测模块，用于检测仪器的稳定性、重复性、复现性和进行仪器的不确定性分析；仪器检测模块，用于检测仪器的稳定性、重复性、复现性和进行仪器的不确定性分析。具体装置为采用BenQ 5560T平板式扫描仪和装有颜色比对系统软件的台式电脑。

工作流程如图2～4所示：

首先，进行颜色比对：

(1)进行测量样品检测及仪器外观检查，确定准备样品及仪器已满足要求。

将标准样品及比对样品并列放置于仪器测量区域，连续进行多次测量(建议5次以上，设次数为n，n为大于或等于1的正整数)，两样品相互交换位置，再进行相同次数(如同样n次)连续测量。测量结果存储为*.bmp的位图文件格式。

(2)对两样品分别截取所有测量所得的位图，保存于各自文件夹。打开颜色比对软件，在起始界面如图2所示：

(3)点击“颜色比对”按钮，进入颜色比对界面如图3所示。“选择采样范围”下拉栏设置范围，读取位图时将对各采样点以所设点数n取n×n点像素的颜色平均值。

(4)点击“开始”按钮，在弹出对话框选取两样品各自储存测量位图的文件夹。软件将读取两样品测量所得的系列位图，程序自动分别统计两样品所有测量所得颜色的均值，并转换为该样品最终的Lab颜色值在界面对应列表显示，如图3所示。

(5)同时自动计算两颜色色差ΔE₀₀并显示。依据相应产品标准，即可评估该比对结果是否符合产品的颜色色差要求。

其次，仪器检测：

(1)准备测量仪器及标准色块。色块可采用白、红、黄、绿、蓝、黑等色，应保证标准色块表面是相当光洁的，无瑕疵、异色等。

(2)进行仪器稳定性和重复性检测，测量所得位图裁剪保留有效区域，储存在单独文件夹。进行复现性检测，所得位图裁剪保留有效区域，储存在单独文件夹。

(3)打开颜色比对软件，在起始界面点击“仪器检测”按钮，进入颜色比对界面，如图4所示。

(4)同样“选择采样范围”下拉栏设置范围，读取位图时将对各采样点以所设点数n取n×n点像素的颜色平均值。

(5)点击“开始”按钮，在弹出对话框选取各项测量所存储位图的文件夹。软件自动读取各项测量所得位图，各位图所取最终RGB颜色值在相应列表栏目显示。同时计算稳定性、重复性、复现性、扩展不确定度等指标，并在文本框显示。依据质量标准评估所得指标，特别是扩展不确定度，是否符合测量要求。

具体实施方式及工作原理如实施例1所示。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (10)

1.一种颜色数字化比对方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取测量样品的数码图像，分析读取所述数码图像色块上的颜色RGB值；

步骤2，将步骤1中所述颜色RGB值转换为Lab值；

步骤3，采用步骤2所述的Lab值，通过CIEDE2000色差公式对测量样品进行色差分析。

2.根据权利要求1所述的一种颜色数字化比对方法，其特征在于，所述步骤2中，将颜色RGB值转换为Lab值采用VB代码实现，所述VB代码为：

其中，由步骤1测量所得样品的颜色RGB值为(R,G,B)，所述颜色RGB值采用0-255的24位数字颜色值在计算机内储存，L、La、Lb为由所述VB代码将颜色RGB值转换所得相应的Lab值。

3.根据权利要求1所述的一种颜色数字化比对方法，其特征在于，所述步骤1中，所述读取图像色块上的颜色RGB值为剔除含粗大误差的坏值后重新统计的色块采样点RGB均值，所述含粗大误差的坏值依据拉依达准则或格拉布斯准则予以剔除，重新统计剔除坏值后的采样颜色RGB值，计算图像色块各采样点颜色RGB均值作为所述图像色块上的颜色RGB值，计算方法为：

其中，(r1,g1,b1)，(r2,g2,b2)，(r3,g3,b3)……(rn,gn,bn)分别为色块各采样点颜色RGB值，分别为色块各采样点颜色RGB均值，为色块颜色RGB标准误差估计值，i为等于或大于1的正整数。

4.根据权利要求1所述的一种颜色数字化比对方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括仪器检测步骤，所述仪器检测包括：仪器稳定性检测、仪器重复性检测、仪器复现性检测和不确定度分析。

5.根据权利要求1所述的一种颜色数字化比对方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括测量样品的准备步骤，所述样品为丝线，将所述丝线分别在相互垂直的两方向紧密、均匀缠绕固定于底板上，且所述底板为黑色。

6.根据权利要求1所述的一种颜色数字化比对方法，其特征在于，所述 步骤3之后还包括色差比对结果有效性评估步骤，当色差比对分析结果为：ΔE₀₀≤6时，比对色差值有效，且样品颜色符合产品标准，其中，ΔE₀₀为两测量样品的色差。

7.一种实现权利要求1所述的颜色数字化比对方法的系统，其特征在于，包括图像采集模块、存储模块、显示模块和颜色比对系统，

所述图像采集仪器，用于获取测量样品的数码图像；

存储模块，用于存储所述图像采集模块获取的数码图像；

显示模块，用于显示存储模块存储的数码图像及通过颜色比对系统获取的比对结果；

所述颜色比对系统包括颜色比对模块，用于读取数码图像色块上的颜色RGB值，自动统计两个比对样品所有采样点颜色RGB值的均值作为样品采样点的颜色RGB值，将所述颜色RGB值转换为Lab值，依据CIEDE2000色差公式计算出比对色差结果。

8.根据权利要求7所述的一种数值颜色比对系统，其特征在于，所述颜色比对模块包括标准样品比对单元和测量样品比对单元。

9.根据权利要求7所述的一种数值颜色比对系统，其特征在于，所述颜色比对系统还包括仪器检测模块，用于检测仪器的稳定性、重复性、复现性和进行仪器的不确定性分析；所述显示模块，还包括用于显示仪器检测模块的检测结果。

10.根据权利要求7所述的一种数值颜色比对系统，其特征在于，所述图像存储为位图文件格式。