CN109358008A - 一种纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法，其特征在于包括以下步骤：设计样品参数：高光谱相机校正，得到实际测量环境下的校正矩阵；将样品固定在推扫装置上，由高光谱相机对匀速经过的样品进行非接触式扫描成像，得到样品平面图像数据和所有像素的光谱数据；样品平面图像数据通过信息处理装置识别样品平面图像中所有色块位置；以色块核心区域的光谱数据构成色块颜色数据，所述色块核心区域指以色块中心位置为中心的色块高可信度区域。本申请采用高光谱相机成像，光谱范围广且光谱分辨率高，得到的颜色信息完整，能有效消除面料变形对测量产生的影响，大大减少工作量并且避免了手工测量的误差，颜色信息可信度高。

Description

一种纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法

技术领域

本发明涉及一种基于纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法。

背景技术

色彩管理是指运用软、硬件结合的方法，在产品的颜色加工中自动统一地管理和调整颜色，以保证产品颜色的一致性和准确性。色彩管理技术在印刷、广告和纺织品数码印花等行业中被大量应用。设备特性化是色彩管理技术实施的核心，其作用是通过对设备颜色空间的色表进行测量，得到设备无关颜色数据（光谱或Lab值），来获取设备颜色特征（色域、色偏）并建立转换模型。其主要步骤如下：

1、生成能反映最大设备相关颜色空间的色表；

2、设备打印色表中的色块；

3、用色彩测量仪器均匀分布测量设备再现色块的色彩值，得到色表中每一个色块的设备无关颜色数据；

4、通过特性化软件比较色块测量值和色标中的样本数值，建立设备相关颜色空间与设备无关颜色空间映射关系模型， 建立一个设备的色彩特性文件，该文件完全以数据的形式表现设备的呈色特性和色域范围。

由于设备颜色与设备无关颜色空间之间的映射是非线性的，设备输出数据（CMYK）只能基于测量才能得到设备无关的颜色数据（如Lab），而映射关系模型的建立也依赖于测量数据的准确性，因此对于测量的准确性和稳定性要求很高。另外，为了得到高保真的色彩管理效果，测量的数据量也很大。现有的自动色表测量装置（如X-Rite i1 iSis、i1 IO2，Barbieri Spectro LFP等），通过指定色表边界、边角定位来定位色块位置，自动完成色表中每一个色块的测量。但是对于柔性易变形的纺织品面料，存在剪切扭曲变形，使得现有的自动测量装置无法准确定位色表中的色块位置，产生测量误差,故现对于柔性纺织品只能采用手工测量。大样本的手工测量耗时费力，且每个人的操作方法、习惯和手势都不同，这会带来不同的测量结果，产生不可避免的误差。因此现有的测量方法不能满足柔性易变形物体（纺织面料）测量。

基于图像的测量方法, 通过图像模式识别，可在变形的图案中准确定位出每一个色块的位置，能够满足柔性易变形物体（纺织面料）测量要求。但是现有的图像测量传感器是基于RGB的成像设备，只记录R、G、B 这3波段光谱值，颜色信息不完整，且受环境和光源影响非常大，颜色误差较大；传统分光光度仪，可以记录380-740nm范围48波段的光谱数据，颜色信息完整、误差小，但是只能单点小孔径平均值测量，速度慢，属于接触式测量。

综上所述，急需一种快速度、能完整记录颜色信息、非接触式且能有效消除面料变形影响、能尽量避免人为误差的颜色自动测量方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，提供一种基于纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

一种纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法，其特征在于包括以下步骤：

设计样品参数：

高光谱相机校正，得到实际测量环境下的校正矩阵；

将样品固定在推扫装置上，由高光谱相机对匀速经过的样品进行非接触式扫描成像，得到样品平面图像数据和所有像素的光谱数据；

样品平面图像数据通过信息处理装置识别样品平面图像中所有色块位置；

以色块核心区域的光谱数据构成色块颜色数据，所述色块核心区域指以色块中心位置为中心的色块高可信度区域。

设计样品参数时，样品中色块按行、列正交排列，并在整个样品平面均匀插入5x5个尺寸与色块大小相同的编码标识图符，用于样品变形检测。

所述像素包含380-1000nm范围的光谱数据、颜色信息完整、精度高。

所述推扫装置采用保证样品能平整粘附的导带或导辊或平板扫描装置。

所述色块（位置）识别方法是：利用计算机图像模式识别算法对编码标识图符进行识别，并结合线条检测、角点检测、矩形匹配算法，对样品平面图像中的每一个色块进行定位，记录样品变形后每个色块的中心位置，有效消除柔性纺织品面料的剪切扭曲等变形影响。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案的主要依据是：采用高光谱成像技术为背景的高光谱成像相机，属于非接触成像测色，每一个像素都记录380-1000nm范围>200多个波段的光谱数据，颜色信息完整，误差小，速度快。分光装置+面阵相机=线阵高光谱相机，加一维推扫可以得到2维平面图像的光谱数据。通过计算机图像模式识别技术可以准确得到图像中每一色块的范围，有效消除面料变形的影响，并从高光谱相机的数据中采集出每一个色块的像素光谱数据，通过计算机智能处理获得精确完整的颜色信息。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案的关键步骤如下：

1、高光谱相机成像

采用高光谱相机拍摄获取样品图像信息，得到整块试样的三维数据：X-Y方向为一个二维的样品平面图像，Z方向为每一个像素包含380-1000nm范围的光谱数据，得到的颜色信息完整、精度高；

2、非接触的一次性完整扫描成像，样本图像数据采集

通过高光谱相机成像装置和推扫装置的有效配合，如图1、图2、图3所示，一种快速颜色自动测量装置，包括遮光罩、高光谱相机成像装置、卤素光源、推扫装置（导带式、导辊式、平板式）、信息处理装置。对含有数千色块的试样进行非接触的一次性完整扫描成像，得到测试样本中所有色块图像以及所有像素的光谱数据；

3、识别样本图像中色块位置

根据得到的二维平面位置信息，利用计算机图像模式识别算法，对样品中的每一个色块进行识别，准确定位每个色块的精确位置，有效消除柔性纺织面料的剪切扭曲等变形影响；

4、色块光谱数据采集

在准确定位的每个色块中心位置，获取对应的像素光谱数据，并通过计算机智能处理，消除干扰，得到精确完整的颜色信息。

本发明具有的有益效果是：采用高光谱相机成像，光谱范围广且光谱分辨率高，得到的颜色信息完整，最重要的是非接触式测量能有效消除面料变形对测量产生的影响，误差小；若采用导带式或导辊（压辊）式推扫装置能测量海量样本，获取大量数据，对于后期的数据处理及得到准确的颜色信息奠定了基础。与传统测色方法相比，此快速颜色自动测量方法速度快、精度高、能适应各种规格的柔性易变形物体（纺织面料）颜色测量，可以大大减少工作量并且避免了手工测量的误差，样品的尺寸和材质也不再受到限制，最终得出的颜色数据也具有更高的可信度。

附图说明

图1是本发明实施例以导带为推扫装置的设备结构示意图；

图2是本发明实施例以导辊为推扫装置的设备结构示意图；

图3是本发明实施例以平板为推扫装置的设备结构示意图；

图4是本发明实施例快速颜色自动测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于色彩管理的快速颜色自动测量方法，图1、图2、图3展示了本发明方法所用的设备立体图。

如图1、图2、图3所示，一种快速颜色自动测量设备，包括遮光罩1、高光谱相机成像装置2、（卤素）光源3、推扫装置（导带式、导辊式、平板式）4、信息处理装置PC。高光谱相机成像装置2包括高光谱相机和一个标准C-mount接口的镜头。附图所示的三种装置的唯一区别在于样品（布样）5的推扫方式。导带式、导辊式表面涂有压敏导带胶，平板移动装置式底板采用静电吸附板，保证样品5能够平整黏附在平板底板表面。其中导带式和导辊式的推扫方式对样品5的长度没有限制。下面仅介绍导带式推扫装置的颜色自动测量设备实施方式。

图4展示了本发明颜色自动测量方法流程图，在此方法流程图的基础上本发明实施例具体实施步骤如下：

步骤1：设计样品尺寸、色块大小、色块数量等参数。本实施例拟取样品尺寸为A3大小，即297mm×420mm，左右及上下方均留白10mm，每一色块大小为4mm×4mm（注：色块大小可以根据样品色块总数进行调整），色块之间间隔1.0mm，共可排列55*80=4674个色块。在其中按行、列均匀插入25个与样品色块大小相同均匀排布的编码标识图符（即用25个上下左右间距相同的编码标识图符替代原位置色块），用于样品变形检测。通过色彩管理程序生成样品图像。

步骤2：用数码打印机按色彩管理要求加工成测色样品，供步骤4使用。

步骤3：高光谱相机校正。 打开光源3、放入标准校正白板，高光谱相机对整个拍摄范围进行扫描采样，记录每一位置的光强和光谱数据后关闭光源3，计算校正矩阵，之后的所有测量都依据校正矩阵进行校正。

步骤4：将样品布料平整贴于导带，保证布面无褶皱无重叠，关闭遮光罩1遮住外面所有光线，打开光源3，设定高光谱相机相关参数，配合合理的导带前进速度，在无其他光线的干扰下，清晰有效地拍摄被测样品的当前状态图像，得到整块试样的三维数据：X-Y（样品5平面）方向为一个二维的平面图像信息，Z方向为每一个像素包含380-1000nm范围的光谱数据。

步骤5：对含有4674个色块的试样进行非接触的一次性完整扫描成像后，通过信息处理装置PC（外接的电脑设备）自动采集并储存该样品中所有色块图像以及所有像素的光谱数据。

步骤6：识别样品图像中色块位置。在拍摄获取的高光谱图像经过增强预处理后，由信息处理装置PC进行图像分割和特征提取：利用计算机图像模式识别算法对编码标识图符进行识别，并结合线条检测、角点检测、矩形匹配算法，对样品平面图像中的每一个色块进行定位，记录样品变形后每个色块的中心位置，有效消除如柔性纺织品面料试样的剪切扭曲等变形影响。计算机图像模式识别算法，常用于识别、定位图像中特征子图像，这里用于对编码标识图符进行识别定位，是经典的做法。结合线条、角点、矩形匹配算法， 可以对样品变形后的色块进行定位。这些都是标准的计算机图像处理步骤。

步骤7：在步骤5准确定位的每个色块中心位置，自动获取4649个目标色块对应的像素光谱数据，保证色块中心取值区域面积不小于4mm²，这样可以有效规避因其他原因而取到可信度较差的颜色数据，减小误差。

步骤8:对步骤6中取到的光谱数据通过信息处理装置PC智能处理，消除干扰，得到每个色块精确完整的颜色光谱信息。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纺织品色彩管理的快速颜色自动测量方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）设计样品参数；

（2）高光谱相机校正，得到实际测量环境下的校正矩阵；

（3）将样品固定在推扫装置上，由高光谱相机对匀速经过的样品进行非接触式扫描成像，得到样品平面图像数据和所有像素的光谱数据；

（4）样品平面图像数据通过信息处理装置识别样品平面图像中所有色块位置；

（5）以色块核心区域的光谱数据构成色块颜色数据，所述色块核心区域指以色块中心位置为中心的色块高可信度区域。

2.根据权利要求1所述的快速颜色自动测量方法，其特征在于：样品中色块按行、列正交排列，并在整个样品平面插入5x5个尺寸与色块大小相同的用于样品变形检测的编码标识图符。

3.根据权利要求1所述的快速颜色自动测量方法，其特征在于：一次性获取样品整体图像，图像像素包含380-1000nm范围的光谱数据。

4.根据权利要求1所述的快速颜色自动测量方法，其特征在于：所述推扫装置采用保证样品能平整粘附的导带或导辊或平板扫描装置。

5.根据权利要求1所述的快速颜色自动测量方法，其特征在于：所述步骤（4）色块位置利用计算机图像模式识别算法[1] 对编码标识图符进行识别，并结合线条检测、角点检测、矩形匹配算法，对样品平面图像中的每一个色块进行定位，记录样品变形后每个色块的中心位置。