CN108389236B - 一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、构建荧光油墨的色光灰平衡光谱面积模型；步骤二、构建色光灰平衡梯尺，测量色光灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积；步骤三、根据步骤二中所测量得到的灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，求出步骤一中的A_er、A_eg、A_eb，求出其中每个阶调i所对应的f_R、f_G、f_B值；步骤四、计算构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色荧光油墨所需要的网点面积率；步骤五、将计算出等价色光灰平衡的各阶调所对应的红、绿、蓝三原色油墨网点面积率建立灰平衡曲线进行输出调用。

Description

一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法

技术领域

本发明涉及一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法，该方法基于光谱积分面积可叠加原理，对荧光喷墨油墨印刷图像进行色彩再现控制。

背景技术

荧光喷墨油墨依靠发出的红、绿、蓝色光进行混合而获得彩色图像，与普通油墨的青品黄三原色类似，荧光油墨也有三原色：红、绿和蓝。理想的三原色荧光油墨中红色油墨的最大发光波长为700nm，绿色油墨为546.1nm，蓝色油墨为435.8nm，如图1-a所示，并且表现出高发光强度，以等量混合时，可呈现出中性灰色。但是实际的三原色荧光油墨所发出的红、绿和蓝色荧光的波峰会有红移或蓝移，荧光强度也不统一，如图1-b所示，如果等量混合，则不能再现中性灰色，必须寻找理想中性灰色对应的实际三色油墨的网点百分比，也即是获得灰平衡曲线。

理想荧光油墨所发出的红、绿和蓝色光等量混合应该呈现出白色，无色光混合时呈现出黑色，与三原色普通油墨的灰平衡相反，故以“色光灰平衡”来定义。色光灰平衡就是指以适当的红绿蓝三原色荧光油墨比例，可印刷出从暗调到高光的不同亮度灰色，如图2-a所示，为不同阶调下的中性色光灰平衡色块，可以看出随着网点百分比的提高，色光灰平衡色块的亮度提高，但是整体偏绿色，故需要进行调整至不偏色，如图2-b所示。色光灰平衡的建立是为了荧光油墨再现的颜色不产生偏色，荧光彩色图像的色彩再现效果与色光灰平衡控制有很大关系，控制恰当，颜色就会更理想。

目前已成熟的灰平衡方法都是针对普通油墨印刷品建立的，无法应用于荧光油墨印刷品的颜色控制，国内也有一些科研工作者致力于荧光预测模型的研究，但是却没有建立实际可操作的荧光喷墨油墨色彩再现控制方法。为了提高荧光喷墨油墨的印刷质量，再现丰富色彩，必须建立适用于荧光喷墨油墨的色光灰平衡方法。

发明内容

本发明正是基于现有技术的上述需求而提出的，本发明要解决的技术问题包括提供一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法，可实现荧光喷墨油墨的色彩控制，以提高荧光油墨印刷的色彩再现能力。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下的技术方案包括：

步骤一、构建荧光油墨的色光灰平衡光谱面积模型

当在正常印刷条件下，即未进行色彩平衡调整的情况下，构成色光灰平衡的各单色油墨比例分别为红f_R、绿f_G、蓝f_B，色光灰平衡色块的光谱积分面积为A_e，所包含的红、绿、蓝光谱积分面积分别为A_er、A_eg、A_eb，根据光谱面积叠加关系，色光灰平衡色块所包含的红、绿、蓝光谱积分面积应该等于各单色油墨所包含的红、绿、蓝光谱积分面积之和，如式1-1：

式中，A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb分别为红、绿、蓝油墨单独印刷时所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，将其写为矩阵方程1-2。

式中：i为色光灰平衡梯尺各阶调编号；A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb组成系数矩阵，可通过测量获取相应数值；A_er、A_eg、A_eb可通过测量所印刷的各阶调的色光灰平衡色块来获得相应数值。

步骤二、构建色光灰平衡梯尺，测量色光灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积。

采用色彩平衡的色光显示器制作色光平衡梯尺，测量该梯尺中不同阶调下所包含的红、绿、蓝光谱积分面积A_weri＝A_wegi＝A_webi＝A_wei，；其中，A_weri、A_wegi、A_webi分别为梯尺中红、绿、蓝三色的光谱积分面积，A_wei表示它们的数值。

步骤三、根据步骤二中所测量得到的灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，求出步骤一中的A_er、A_eg、A_eb，求出其中每个阶调i所对应的f_R、f_G、f_B值。

采用逆矩阵的方法，可计算出针对理想色光灰平衡光谱面积的每一阶调三原色比例系数：

步骤四、计算构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色荧光油墨所需要的网点面积率。

将所求出的f_Ri、f_Gi、f_Bi与相应单色油墨所包含的同一颜色光谱积分面积相乘，得到构成等价色光灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱积分面积，如式1-4：

根据Murray-Davies公式，可得根据光谱积分面积求出网点面积率的公式，如1-5：

式中，a_eri、a_egi、a_ebi为构成等效色光灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率；A_eri、A_egi、A_ebi为式1-4所求出的构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色油墨的光谱积分面积；A_SR、A_SG、A_SB为100％实地光谱积分面积。

步骤五、将计算出等价色光灰平衡的各阶调所对应的红、绿、蓝三原色油墨网点面积率建立灰平衡曲线进行输出调用。

通过以上方法，能够有效，且便于操作地提高荧光油墨的色彩再现准确性。

根据荧光喷墨油墨发射光谱积分面积叠加原理，三色印刷色块光谱面积等于各单色色块光谱积分面积之和。假设

由于荧光油墨的发光类似于显示器中荧光粉的发光，因此对于理想的色光灰平衡光谱积分面积，可以自制如图3的色光灰平衡梯尺，该梯尺改变了K值的网点面积率，反过来作为色光灰平衡梯尺，使用光辐射度计直接测量显示器所显示的色光灰平衡梯尺，根据所获得光谱数据计算不同阶调的光谱积分面积，并且所包含的红、绿、蓝光谱积分面积应该相等，所以有A_weri＝A_wegi＝A_webi＝A_wei。

因此，式1-2中只有f_R、f_G、f_B是未知数，采用逆矩阵的方法，可计算出针对理想色光灰平衡光谱面积的每一阶调三原色比例系数f_Ri、f_Gi、f_Bi，如式1-3所示。

将所求出的f_Ri、f_Gi、f_Bi与相应单色油墨所包含的同一颜色光谱积分面积相乘，可得到构成等价色光灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱积分面积，如式1-4：

根据Murray-Davies公式，可得根据光谱积分面积求出网点面积率的公式，如1-5：

式中，a_eri、a_egi、a_ebi为构成等效色光灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率；A_eri、A_egi、A_ebi为式1-4所求出的构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色油墨的光谱积分面积；A_SR、A_SG、A_SB为100％实地光谱积分面积。

用式1-5可以计算出等价色光灰平衡1-i各阶调所对应的红、绿、蓝三原色油墨网点面积率，建立灰平衡曲线进行输出调用。

附图说明

图1为荧光油墨发光光谱图；

图2为色光灰平衡色块图，其中，a为未调整色光灰平衡曲线图；b为调整后色光灰平衡曲线图；

图3为色光灰平衡梯尺图；

图4为梯尺测试文件图；其中a为测试文件，b为在紫外光源下的输出样张；

图5为输出样张上红、绿、蓝色荧光发光光谱图；其中a为蒙肯纸，b为道林纸；

图6为色光灰平衡曲线图；

图7为色光灰平衡曲线图；

图8为色光灰平衡曲线调用前后样张色彩效果对比图；其中a原图，b为未调用色光灰平衡曲线的输出效果，c蒙肯纸上调用色光灰平衡曲线后输出效果，d道林纸上调用色光灰平衡曲线后输出效果。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的具体实施方式进行详细说明。

根据荧光喷墨油墨发射光谱积分面积叠加原理，三色印刷色块光谱面积等于各单色色块光谱积分面积之和。假设在正常印刷条件下，构成色光灰平衡的各单色油墨比例分别为红f_R、绿f_G、蓝f_B，色光灰平衡色块的光谱积分面积为A_e，所包含的红、绿、蓝光谱积分面积分别为A_er、A_eg、A_eb，根据光谱面积叠加关系，色光灰平衡色块所包含的红、绿、蓝光谱积分面积应该等于各单色油墨所包含的红、绿、蓝光谱积分面积之和，如式1-1：

式中，A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb分别为红、绿、蓝油墨单独印刷时所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，将其写为矩阵方程1-2。

式中：i为色光灰平衡梯尺各阶调编号；A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb组成系数矩阵，可通过测量获取相应数值；A_er、A_eg、A_eb可通过测量所印刷的各阶调的色光灰平衡色块来获得相应数值。

由于荧光油墨的发光类似于显示器中荧光粉的发光，因此对于理想的色光灰平衡光谱积分面积，可以自制如图3的色光灰平衡梯尺，该梯尺改变了K值的网点面积率，反过来作为色光灰平衡梯尺，使用光辐射度计直接测量显示器所显示的色光灰平衡梯尺，根据所获得光谱数据计算不同阶调的光谱积分面积，并且所包含的红、绿、蓝光谱积分面积应该相等，所以有A_weri＝A_wegi＝A_webi＝A_wei。

因此，式1-2中只有f_R、f_G、f_B是未知数，采用逆矩阵的方法，可计算出针对理想色光灰平衡光谱面积的每一阶调三原色比例系数f_Ri、f_Gi、f_Bi，如式1-3所示。

将所求出的f_Ri、f_Gi、f_Bi与相应单色油墨所包含的同一颜色光谱积分面积相乘，可得到构成等价色光灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱积分面积，如式1-4：

根据Murray-Davies公式，可得根据光谱积分面积求出网点面积率的公式，如1-5：

式中，a_eri、a_egi、a_ebi为构成等效色光灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率；A_eri、A_egi、A_ebi为式1-4所求出的构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色油墨的光谱积分面积；A_SR、A_SG、A_SB为100％实地光谱积分面积。

用式1-5可以计算出等价色光灰平衡1-i各阶调所对应的红、绿、蓝三原色油墨网点面积率，建立灰平衡曲线进行输出调用。

实施例

设计包含红、绿、蓝梯尺的测试文件，如图4-a所示，在蒙肯纸和道林纸(不含荧光增白剂)上进行输出，输出样张在紫外灯下的呈色如图4-b所示，使用荧光光谱仪(RF-5301PC，日本岛津)测量四种纸张上红、绿、蓝各网点面积率色块的光谱数据，图5为100％网点面积对应的发光光谱。

实施例1蒙肯纸上色光灰平衡计算及曲线建立

根据色光灰平衡计算方法，首先计算出5-100％阶调上20个不同网点面积率色块对应的光谱积分面积分量A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb，如表1所示，测量图3显示器灰平衡梯尺各色块的光谱积分面积，如表2所示，作为标准依据。

表1蒙肯纸上各色块的光谱数据

表2显示器灰平衡梯尺各色块的光谱数据

从表2可以看出显示器上各色块的红、绿、蓝分量不相等，与理想情况有所偏差，但是也可作为荧光喷墨油墨色光灰平衡的标准，将表1和2的数据代入式1-3，可求出各阶调的比例系数f_Ri、f_Gi、f_Bi，如表3所示。

表3色光灰平衡各阶调的比例系数

根据式1-4可以求出构成等价灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱面积A_eri、A_egi、A_ebi，如表4所示。

表4等价灰平衡各阶调的主光谱面积

根据式1-5可以求出构成等价灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率a_eri、a_egi、a_ebi，如表5和图6所示。

表5等价灰平衡各阶调所需红、绿、蓝油墨的网点面积率

从表5和图6可以看出，为了获得理想的色光灰平衡，需要对红、绿、蓝各分量进行网点面积率的调整，其中红色油墨需要调整较多，以补偿色域中红色部分的缺失，而绿和蓝需要比理想网点面积率更小的值，以调整绿和蓝色油墨光谱含量较多的现象，尤其是蓝色，因为紫外光源中含有较多蓝色光谱，在人眼观察样张时，会感觉蓝色成分较多，减少蓝色油墨的量会相应减少人眼最终对样张蓝色分量的感知，进而提高整体呈色效果。

实施例2道林纸上色光灰平衡计算及曲线建立

根据色光灰平衡计算方法，首先计算出5-100％阶调上20个不同网点面积率色块对应的光谱积分面积分量A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb，如表6所示，测量图3显示器灰平衡梯尺各色块的光谱积分面积，如表2所示，作为标准依据。

表6道林纸上各色块的光谱数据

将表6和2的数据代入式1-3，可求出各阶调的比例系数f_Ri、f_Gi、f_Bi，如表7所示。

表7色光灰平衡各阶调的比例系数

根据式1-4可以求出构成等价灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱面积A_eri、A_egi、A_ebi，如表8所示。

表8等价灰平衡各阶调的主光谱面积

根据式1-5可以求出构成等价灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率a_eri、a_egi、a_ebi，如表9和图7所示。

表9等价灰平衡各阶调所需红、绿、蓝油墨的网点面积率

从表9和图7可以看出，为了获得理想的色光灰平衡，需要对红、绿、蓝各分量进行网点面积率的调整，明显看出，红色油墨网点面积率的调整大于蓝色和绿色，但是相对图6蒙肯纸的红墨调整却小很多，说明道林纸上呈现的红色比蒙肯纸更接近显示器的标准。而蓝色的调整明显高于绿色，尤其是在亮调部分。

实施例1和2的曲线验证

将图6和图7的色光灰平衡曲线进行调用，分别在蒙肯纸和道林纸上输出图8-a，图8-c为蒙肯纸上的输出图像，图8-d为道林纸上输出图像，与未调用曲线的输出图像图8-b相比颜色层次更丰富，再现颜色更接近原图。

本发明涉及一种荧光喷墨油墨色光灰平衡计算方法，该方法基于光谱积分面积可叠加原理，对荧光喷墨油墨印刷图像进行色彩再现控制。由光谱积分面积叠加原理得出式1-1

求出的f_Ri、f_Gi、f_Bi后，再根据式1-4和Murray-Davies公式可得出构成等效色光灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率a_eri、a_egi、a_ebi，如式1-5。

本发明的色光灰平衡计算方法可以建立灰平衡曲线，在输出图像时经调用此曲线后可有效改善输出图像偏色严重的问题，再现颜色更接近原图，层次也较丰富。

Claims (1)

1.一种荧光喷墨油墨色光灰平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一、构建荧光油墨的色光灰平衡光谱面积模型

当在正常印刷条件下，即未进行色彩平衡调整的情况下，构成色光灰平衡的各单色油墨比例分别为红f_R、绿f_G、蓝f_B，色光灰平衡色块的光谱积分面积为A_e，所包含的红、绿、蓝光谱积分面积分别为A_er、A_eg、A_eb，根据光谱面积叠加关系，色光灰平衡色块所包含的红、绿、蓝光谱积分面积应该等于各单色油墨所包含的红、绿、蓝光谱积分面积之和，如式1-1：

式中，A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb分别为红、绿、蓝油墨单独印刷时所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，将其写为矩阵方程式1-2；

式中：i为色光灰平衡梯尺各阶调编号；A_Rr、A_Gr、A_Br、A_Rg、A_Gg、A_Bg、A_Rb、A_Gb、A_Bb组成系数矩阵，可通过测量获取相应数值；A_er、A_eg、A_eb可通过测量所印刷的各阶调的色光灰平衡色块来获得相应数值。

步骤二、构建色光灰平衡梯尺，测量色光灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积。

采用色彩平衡的色光显示器制作色光平衡梯尺，测量该梯尺中不同阶调下所包含的红、绿、蓝光谱积分面积A_weri＝A_wegi＝A_webi＝A_wei，；其中，A_weri、A_wegi、A_webi分别为梯尺中红、绿、蓝三色的光谱积分面积，A_wei表示它们的数值。

步骤三、根据步骤二中所测量得到的灰平衡梯尺中所包含的红、绿、蓝光谱积分面积，求出步骤一中的A_er、A_eg、A_eb，求出其中每个阶调i所对应的f_R、f_G、f_B值。

采用逆矩阵的方法，可计算出针对理想色光灰平衡光谱面积的每一阶调三原色比例系数；

步骤四、计算构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色荧光油墨所需要的网点面积率。

将所求出的f_Ri、f_Gi、f_Bi与相应单色油墨所包含的同一颜色光谱积分面积相乘，得到构成等价色光灰平衡所需要的实际红、绿、蓝各色油墨的主光谱积分面积，如式1-4：

根据Murray-Davies公式，可得根据光谱积分面积求出网点面积率的公式，如1-5：

式中，a_eri、a_egi、a_ebi为构成等效色光灰平衡对应的各阶调红、绿、蓝网点面积率；A_eri、A_egi、A_ebi为式1-4所求出的构成等效色光灰平衡所需要的红、绿、蓝各色油墨的光谱积分面积；A_SR、A_SG、A_SB为100％实地光谱积分面积。

步骤五、将计算出等价色光灰平衡的各阶调所对应的红、绿、蓝三原色油墨网点面积率建立灰平衡曲线进行输出调用。

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