CN111914316B - 一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法 - Google Patents

一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，具体包括如下步骤：步骤1，制作专色样张；步骤2，测试实打样的专色样张实地和网点区域光谱反射率；步骤3，建立专色实地光谱值与各网点面积率光谱值关系模型：步骤4，利用密度的定义求解步骤3模型中的自变量x；步骤5，利用优尔尼尔森公式建立自变量x与网点面积率的关系；步骤6，简化自变量x与网点面积率的关系，建立最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型。步骤7，对步骤6建立的模型进行横向和纵向两个维度的评价。本发明解决了目前凹版印刷仍然采用雕刻制版后进行凹版实打样带来的工艺复杂、成本高的问题。

Description

一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法
技术领域
本发明属于凹版印刷技术领域，涉及一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法。
背景技术
凹版印刷因为其墨色厚实，印刷压力大，印刷有质感以及高质量的印刷效果，在食品、饮料包装、烟草包装、医疗保健品包装等行业都占有不容忽视的地位。随着消费者对产品质量要求的提升，凹版印刷作为包装印刷的主流印刷方式，质量控制成为核心问题，但是凹版因为制版周期长，成本高一直是业界存在问题。凹版印刷的打样，目前主流采取的方法是将凹版雕刻完成，仍然在印刷机或者专用的凹版打样机通过实际打样完成；而数码打样将电子原稿经印前处理后，以数码方式利用打印机直接输出样张。数码打样简化了传统打样中的制版的工艺流程，且数码样与印刷产品的接近度可达98.5％，数码打样成为一种趋势。同时凹版印刷主要是针对包装印刷，应用专色可以起到一定程度的防伪，在凹版印刷中应用广泛；如何根据客户给定专色，能得到该专色的全阶调层次专色，同时借助数码印刷来完成打样成为目前凹版打样中的核心问题，所以要提出一种凹版专色数码梯尺的设计方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，解决了目前凹版印刷仍然采用雕刻制版后进行凹版实打样带来的工艺复杂、成本高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，具体包括如下步骤：
步骤1，制作专色样张；
根据凹版打样和印刷的要求，完成专色样张的设计与实打样输出；
步骤2，测试实打样的专色样张实地和网点区域光谱反射率；
步骤3，建立专色实地光谱值与各网点面积率光谱值关系模型：
步骤4，利用密度的定义求解步骤3模型中的自变量x；
步骤5，利用优尔尼尔森公式建立自变量x与网点面积率的关系；
步骤6，简化自变量x与网点面积率的关系，建立最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型。
步骤7，对步骤6建立的模型进行精度检验。
本发明的特点还在于，
步骤1中，根据凹版打样和印刷的要求，定义1-11个专色，选择网点面积率范围在5％-100％，以网点面积率差值范围5％-15％为步长设计、实打样样张。
步骤2的具体过程为，在D50或者D65光源、2°～10°的视场条件下，利用分光光度计测量步骤1中的专色样张的光谱反射率。
步骤3的具体过程为：
步骤3.1，对步骤2测得的数据进行分析，采用matlab曲线拟合工具箱拟合专色各网点面积率光谱值与实地光谱值关系，拟合结果如下公式(1)所示：
ρa＝ρ100 x (1)；
其中，ρ100为专色实地光谱反射率，x为自变量；
步骤3.2，考虑纸张的影响，建立专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型，如下公式(2)所示：
ρa＝ρ0 1-x×ρ100 x (2)；
其中，ρ0为纸张的光谱反射率。
步骤4的具体过程为：
步骤4.1，利用密度的定义将关系模型中的光谱反射率替换为密度值，密度的定义如公式(3)所示：
；
其中，D(λ)为密度，D(λ)为光谱反射率；
步骤4.2，求解步骤3所得的关系模型的自变量x，求解过程如下：
；
其中，DT为阶调密度，DW为纸张空白处密度，DS为实地密度，Dt为相对阶调密度，Ds为相对实地密度。
步骤5的具体过程为：
利用优尔尼尔森公式将自变量x中的密度值进行替换，建立自变量x与网点面积率之间的关系，优尔尼尔森方程如公式(6)、(7)所示：
自变量x与网点面积率之间的关系如下公式(8)所示：
其中，a为网点面积率，n为优尔尼尔森修正系数。
步骤6中，自变量x与网点面积率简化后的关系如下公式(9)所示：
建立的最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型，如下公式(10)所示：
步骤7的具体过程为：利用相关色度学公式计算Lab值，并利用CIE1976 L*a*b*色差公式进行计算，色度学公式如式(11)、(12)所示，色差公式如下公式(13)所示：
其中，X、Y、Z为CIE1931标准色度系统的三刺激值；
为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值；
dλ为波长间隔，为颜色刺激函数，k为归化系数；
其中，Xn、Yn、Zn为测量标准照明体三刺激值；
L*、a*、b*为CIE LAB颜色值；
其中，L1*，a1*，b1*为样品1颜色值；
L2*，a2*，b2*为样品2颜色值；
为色差值。
本发明的有益效果是，本发明通过纵向评价验证本发明模型的可行性之后，利用横向评价法通过色差结果来评价使用本发明建立的模型是否比优尔尼尔森方程精度高。本发明在对专色梯尺进行研究和实验的基础上，提出了一种基于光谱反射率的凹版专色数码打样梯尺模型，为数码打样代替凹版上机打样提供了理论基础。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，样张的制作：
根据凹版打样和印刷的要求，定义1-11个专色，选择范围在网点面积率为5％-100％中，以网点面积率差值范围5％-15％为步长设计、实打样样张。
步骤2，测试实打样的专色样张实地和网点区域光谱反射率等数据：
在D50或者D65光源，2°～10°视场条件下，利用分光光度计测量步骤1中的专色样张的光谱反射率、Lab值等数据。
步骤3，建立专色实地光谱值与各网点面积率光谱值关系模型：
采用函数逼近法中的曲线拟合，利用最小二乘原理对各网点面积率光谱值与实地光谱值进行变量间分析，调用MATLAB中曲线拟合工具箱拟合结果。拟合结果如下：
ρa＝ρ100 x (1)；
充分考虑纸张的影响，建立专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型。模型如下:
ρa＝ρ0 1-x×ρ100 x (2)；
步骤4，利用密度的定义求解步骤3模型中的自变量x；
利用公式(3)将关系模型中的光谱反射率替换为密度值，利用公式(4)、(5)求解步骤3模型中的自变量x。
；
其中，D(λ)为密度，ρ(λ)为光谱反射率；
；
其中，DT为阶调密度，DW为纸张空白处密度，DS为实地密度，Dt为相对阶调密度，Ds为相对实地密度。
步骤5，利用优尔尼尔森公式建立自变量x与网点面积率的关系；
利用优尔尼尔森公式将自变量x中的密度值进行替换，建立自变量x与网点面积率之间的关系，优尔尼尔森方程如公式(6)、(7)所示：
自变量x与网点面积率之间的关系如下公式(8)所示：
其中，a为网点面积率，n为优尔尼尔森修正系数。
步骤6，简化自变量x与网点面积率的关系，建立最终关系模型：
分析变量与网点面积率之间的关系，自定义参数简化两者的关系，建立最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型。简化后的关系及模型如下：
步骤7，对步骤6建立的模型进行精度检验。
纵向评价：主要用于验证本发明步骤6中模型的技术可行性，即通过色差结果验证本文提出的模型是否可行。
横向评价：通过纵向评价验证本文模型可行之后，利用横向评价法通过色差结果来评价使用本发明方法建立的模型是否比优尔尼尔森方程精度高。
从横向与纵向两个维度进行评价，利用相关色度学公式计算Lab值，并利用CIE1976 L*a*b*色差公式进行计算，色度学公式如式(11)、(12)所示，色差公式如式(13)所示：
其中，X、Y、Z为CIE1931标准色度系统的三刺激值；
为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值；dλ为波长间隔，/>为颜色刺激函数，k为归化系数；
其中，Xn、Yn、Zn为测量标准照明体三刺激值；
L*、a*、b*为CIE LAB颜色值；
其中，L1*，a1*，b1*为样品1颜色值；
L2*，a2*，b2*为样品2颜色值；
为色差值。
实施例
现以Lab值48.82、-28.34、-54.67的专色为例，具体说明基于光谱反射率的凹版专色数码打样梯尺模型建立的过程。
(1)根据凹版打样和印刷的要求，选择范围在网点面积率为5％-100％中，以网点面积率差值范围5％为步长设计、实打样样张。
(2)在D50光源，2°视场条件下，利用爱色丽分光光度计测量步骤1中的专色样张的光谱反射率、Lab值等数据。
(3)用函数逼近法中的曲线拟合，利用最小二乘原理对各网点面积率光谱值与实地光谱值进行变量间分析，以专色实地光谱值为已知变量，以未知变量为自变量，以专色各网点面积率光谱值为因变量。调用MATLAB中曲线拟合工具箱拟合结果，结果如下所示：
ρa＝ρ100 x(1)；
充分考虑纸张光谱值的影响，建立专色各网点面积率光谱值与实地光谱值关系模型，如下所示：
ρa＝ρ0 1-x×ρ100 x(2)；
上述结果中，ρ100为专色实地光谱反射率，ρ0为纸张的光谱反射率，ρa——网点面积率为a时预测的光谱反射率，x为自变量。
(4)利用如下公式将步骤2模型中的光谱反射率用密度进行替换：
求解出模型中的未知变量x，结果如下：
DT为阶调密度，DW为纸张空白处密度，DS为实地密度，Dt为相对阶调密度，Ds为相对实地密度。
(5)利用公式(6)、(7)，表示未知变量中密度值，建立未知变量与网点面积率的关系，如下公式(8)所示：
其中，a为网点面积率，n为优尔尼尔森修正系数。
(6)分析未知变量与网点面积率的关系，其中只有网点面积率a为变量，其它值均为定量，引入参数简化二者关系，建立最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型。结果如下：
(7)模型验证
a.纵向评价
利用MATLAB拟合工具箱拟合得到模型参数，并将其带入模型计算光谱值，利用公式(11)(12)转化为Lab值，然后利用公式(13)求色差具体如下：
其中，X、Y、Z为CIE1931标准色度系统的三刺激值；
为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值；
dλ为波长间隔，为颜色刺激函数，k为归化系数；
其中，Xn、Yn、Zn为测量标准照明体三刺激值；
L*、a*、b*为CIE LAB颜色值；
其中，L1*，a1*，b1*为样品1颜色值；
L2*，a2*，b2*为样品2颜色值；
为色差值。
结果如表1所示:
表1模型色差分布
b.横向评价
利用MATLAB拟合工具箱拟合优尔尼尔森方程得到修正系数，并将其带入方程计算光谱值，利用公式(11)(12)转化为Lab值，然后利用公式(13)求色差具体如下：
其中，X、Y、Z为CIE1931标准色度系统的三刺激值；
为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值；
dλ为波长间隔，为颜色刺激函数，k为归化系数；
其中，Xn、Yn、Zn为测量标准照明体三刺激值；
L*、a*、b*为CIE LAB颜色值；
其中，L1*，a1*，b1*为样品1颜色值；
L2*，a2*，b2*为样品2颜色值；
为色差值。
结果如表2所示：
表2优尔尼尔森方程色差分布
表1是模型色差分布，表2是优尔尼尔森方程色差分布。
从结果可以看出，模型平均为差为1.23NBS，符合国标要求，说明模型合理可行。优尔尼尔森方程计算得到的平均色差为4.08NBS，大于模型平均色差，说明模型较优尔尼尔森方程精度有所提高。

Claims (3)

1.一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，制作专色样张；
根据凹版打样和印刷的要求，完成专色样张的设计与实打样输出；
步骤2，测试实打样的专色样张实地和网点区域光谱反射率；
步骤3，建立专色实地光谱值与各网点面积率光谱值关系模型：
所述步骤3的具体过程为：
步骤3.1，对步骤2测得的光谱反射率进行分析，采用matlab曲线拟合工具箱拟合专色各网点面积率光谱值与实地光谱值关系，拟合结果如下公式(1)所示：
ρa＝ρ100 x (1)；
其中，ρ100为专色实地光谱反射率，x为自变量；
步骤3.2，考虑纸张的影响，建立专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型，如下公式(2)所示：
ρa＝ρ0 1-x×ρ100 x(2)；
其中，ρ0为纸张的光谱反射率；
步骤4，利用密度的定义求解步骤3模型中的自变量x；
所述步骤4的具体过程为：
步骤4.1，利用密度的定义将关系模型中的光谱反射率替换为密度值，密度的定义如公式(3)所示：
；
其中，D(λ)为密度，ρ(λ)为光谱反射率；
步骤4.2，求解步骤3所得的关系模型的自变量x，求解过程如下：
；
其中，DT为阶调密度，DW为纸张空白处密度，DS为实地密度，Dt为相对阶调密度，Ds为相对实地密度；
步骤5，利用优尔尼尔森公式建立自变量x与网点面积率的关系；
所述步骤5的具体过程为：
利用优尔尼尔森公式将自变量x中的密度值进行替换，建立自变量x与网点面积率之间的关系，优尔尼尔森方程如公式(6)、(7)所示：
自变量x与网点面积率之间的关系如下公式(8)所示：
其中，a为网点面积率，n为优尔尼尔森修正系数；
步骤6，简化自变量x与网点面积率的关系，建立最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型；
所述步骤6中，自变量x与网点面积率简化后的关系如下公式(9)所示：
建立的最终专色各网点面积率光谱值与实地光谱值和纸张光谱值关系模型，如下公式(10)所示：
步骤7，对步骤6建立的模型进行横向和纵向两个维度的评价；
纵向评价的定义为：用于验证步骤6中模型的技术可行性，即通过色差结果验证本文提出的模型是否可行；
横向评价：通过纵向评价验证步骤6中模型可行之后，利用横向评价法通过色差结果来评价步骤6中模型是否比优尔尼尔森方程精度高；
所述步骤7的具体过程为：利用相关色度学公式计算Lab值，并利用CIE1976 L*a*b*色差公式进行计算，色度学公式如式(11)、(12)所示，色差公式如下公式(13)所示：
其中，X、Y、Z为CIE1931标准色度系统的三刺激值；
为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值；dλ为波长间隔，为颜色刺激函数，k为归化系数；
其中，Xn、Yn、Zn为测量标准照明体三刺激值；L*、a*、b*为CIE LAB颜色值；
其中，L1*，a1*，b1*为样品1颜色值；
L2*，a2*，b2*为样品2颜色值；
为色差值。
2.根据权利要求1所述的一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，其特征在于：所述步骤1中，根据凹版打样和印刷的要求，定义1-11个专色，选择网点面积率范围在5％-100％，以网点面积率差值范围5％-15％为步长设计、实打样样张。
3.根据权利要求2所述的一种基于光谱反射率的凹版专色数码梯尺的设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为，在D50或者D65光源、2°～10°的视场条件下，利用分光光度计测量步骤1中的专色样张的光谱反射率。
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