CN112087554A - 一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法 - Google Patents

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蔡圣燕
冯璐
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Abstract

本发明公开了一种属于颜色科学与技术领域的在指定颜色范围内视觉色差均匀分布的色块阵列制备方法。其步骤为：根据指定颜色范围及阵列要求的色块数量生成初始色块阵列并在颜色输出设备上输出；通过视觉色差评价实验获得各相邻行及各相邻列之间的视觉色差；进而得到各行(列)相对于中心的视觉色差与颜色值差值的关系曲线，根据曲线将视觉色差均匀分割得到新的颜色值，生成新的色块阵列后再次输出；再次进行视觉色差评价实验并计算色块阵列的相邻视觉色差的标准偏差。通过标准偏差判断色块阵列是否合格，如不合格重复上述过程。该色块阵列不仅适用于反射介质，同样也适用于自发光介质。

Description

一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法
技术领域
本发明属于颜色科学与技术领域，涉及一种视觉色差均匀分布的色块阵列的确定方法，尤其涉及一种在指定颜色范围内均匀分布的色块阵列的制备方法，适用于颜色科学与技术领域内要求均匀分布的大量色块阵列的制备。
背景技术
在颜色科学研究领域，大量采用心理物理学实验完成颜色视觉方面的数据采集，实验需要准备大量色样供受试者选择。其中有一类色样包含若干个色块，这些色块在一个样张(或屏幕)上呈阵列分布(如5*5阵列)，如对应色采集实验和色差研究实验所需的色样。这些色块要求在指定颜色范围内均匀分布，即相邻色块之间的视觉色差基本一致。在一个颜色科学实验中这样的色样至少需要五六组才能满足实验数据采集所需。目前色样准备大多采用间接法，使用现成的孟塞尔色卡、染色织物或通过打印机打印出大量颜色细微变化的色块，然后从中挑选出色块排列组合成在一定颜色范围内均匀分布的色块阵列。这种方法由于现成色块数量有限，往往很难找到所需的所有色块，而且需要人工排列组合，要达到在指定颜色范围内均匀分布的要求难度较大，需要花费大量时间和精力准备色样，给科学实验带来了很大困难。也有软件(如i1Share)能够实现指定颜色范围内色块的均匀分布，但只是简单地基于色度值(L*a*b*值)或设备颜色值(RGB值或CMYK值)的均匀分布，并非视觉上的均匀分布。基于色差公式进行色块的均匀分布是一种理想的方式，但目前色差公式与人眼色差感觉还存在较大的不一致性，效果并不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于颜色科学与技术领域内基于视觉色差在指定颜色范围内均匀分布的色块阵列制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，包括初始色块阵列的制备方法和对初始色块阵列进行调节的方法。
所述指定颜色范围为CIE L*a*b*色空间任意两个维度所组成的平面内所指定的颜色范围，例如CIE L*a*b*色空间a*bw平面内所指定的颜色范围[a1 *，a2 *]，[b1 *，b2 *]，其中a2 *＞a1 *，b2 *＞b1 *。
所述视觉色差为具有正常视觉功能的观察者主观判断的两个颜色之间的差异。
所述视觉色差均匀为要求色块阵列所有相邻行及相邻列之间的视觉色差的标准偏差小于预设值，标准偏差预设值根据实际应用要求而定，可在[0.1，5.0]之间自行选择，如果对色块阵列的视觉色差均匀性要求很高，标准偏差预设值可为一个很小的值，如0.1；如对均匀性要求很低，可设一个较大的值，如5.0。
所述色块阵列为按指定行数和列数分布的矩形色块集合，指定行数和列数根据实际需要确定，如5行5列共25个色块的阵列。
所述初始色块阵列为第一次生成的色块阵列，输出后用于第一次视觉色差评价实验。
所述视觉色差评价实验为组织5名及以上观察者在一定照明条件及观察几何条件下，根据CIE L*a*b*色差与颜色差别感觉之间的对应关系对色块阵列各相邻行及各相邻列之间的色差进行主观评价。
所述一定照明条件和观察几何条件为色块阵列实际使用时的照明条件和观察几何条件，包括光源色温、照度、照明角度、观察角度和视角。
一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其中初始色块阵列的制备方法包括以下步骤：
步骤一，根据指定颜色范围计算色块阵列水平方向和垂直方向的总色差。色差公式为CIE DE2000色差公式；
步骤二，将水平方向和垂直方向的总色差按照权利要求1所述的色块阵列所要求的行数和列数进行均匀分配，得到各相邻行及各相邻列之间的CIE DE2000色差值；
步骤三，根据上述指定颜色范围确定最外层色块的CIE L*a*b*值，即第一行和最后一行、第一列和最后一列色块的CIE L*a*b*值，然后根据步骤二所计算的各相邻行及各相邻列之间的CIE DE2000色差值，依次计算出各内层色块的CIE L*a*b*值；
步骤四，根据色块阵列各色块的CIE L*a*b*值生成颜色输出设备所能接受的图像文件。
一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其中对初始色块阵列进行调节的方法包括以下步骤，参见图1：
步骤一：将初始色块阵列在经过色彩管理且可以准确输出颜色的颜色输出设备上进行输出；
步骤二：组织视觉色差评价实验，获得色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差；
步骤三：将各相邻行之间的视觉色差通过线性叠加计算得到各行相对于中心行的视觉色差，并将各行相对于中心行的视觉色差与各行相对于中心行变化的色度值差值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各行新的相对于中心行的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各行新的相对于中心行的色度值差值，然后据此计算各行色块新的色度值；
步骤四：将各相邻列之间的视觉色差通过线性叠加计算得到各列相对于中心列的视觉色差，并将各列相对于中心列的视觉色差与各列相对于中心列变化的色度值差值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各列新的相对于中心列的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各列新的相对于中心列的色度值差值，然后据此计算各列色块新的色度值；
步骤五：根据各色块新的CIE L*a*b*值生成新的色块阵列文件，在颜色输出设备上重新输出色块阵列；
步骤六：再次组织视觉色差评价实验获得新色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差，计算所有相邻行及相邻列之间的视觉色差的标准偏差并判断其是否小于预设值；如小于预设值，则此色块阵列为符合要求的指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列；否则，重复步骤三到步骤六直至标准偏差小于预设值。
所述颜色输出设备可为显示器、打印机和投影仪等暂时输出或永久输出颜色设备中的任意一种。
所述相对于中心的视觉色差为各行或各列色块与中心行或中心列色块之间的平均视觉色差。
本发明制备出一种可以应用于颜色科学与技术领域的视觉色差均匀分布的色块阵列，本发明成果能生成在指定颜色范围内均匀分布的指定色块数量的色块阵列，不仅适用于反射介质，同样适用于自发光设备。本发明具有以下优点：
(1)保证色块阵列视觉色差的均匀性：通过色差评价实验获得颜色输出系统的色差关系曲线，据此调节各色块颜色值，保证色块阵列视觉色差均匀。
(2)制备效率高：通过色差关系曲线同时获得所有色块的颜色值，提高了色块阵列的制备效率。
(3)适用于各种颜色输出系统：本发明提出的方法不仅适用于反射介质，同样适用于自发光设备，如显示器、平板电脑。不同设备的颜色输出特性各异，都因为进行色差评价实验能保证制备的色块阵列视觉色差的均匀性。
附图说明
图1为本发明提供的对初始色块阵列进行调节的流程图。
图2为本发明实施例提供的色块阵列示意图；
图3为本发明实施例提供的相对于中心的视觉色差与Δb*之间的关系曲线示意图；
图4为本发明实施例提供的相对于中心的视觉色差与Δa*之间的关系曲线示意图；
具体实施方法
实施例
本发明实施例中，基于打印机制备在指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列。
所述指定颜色范围要求在CIE L*a*b*色空间a*b*平面内a*值范围为[-15.5，-0.6]，b*值范围为[-40.1，-12.6]，所有色块的L*值为49.3。
所述视觉色差均匀要求色块阵列所有相邻行及相邻列之间的视觉色差的标准偏差小于预设值0.5。
所述色块阵列要求为5行5列共25个色块的阵列，参见图2。
基于打印机制备在指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列，其中初始色块阵列的制备方法包括以下步骤：
步骤一，根据指定颜色范围L*值为49.3，a*值范围为[-15.5，-0.6]，b*值范围为[-40.1，-12.6]，根据CIE DE2000色差公式计算出色块阵列水平方向和垂直方向上的总色差分别为11.56ΔE00和12.02ΔE00；
步骤二，根据色块阵列所要求包含5行5列，将水平方向的总色差11.56ΔE00均匀分配到各相邻列之间，得到各相邻列之间的色差值为2.89ΔE00(＝11.56/4)；将垂直方向的总色差12.02ΔE00均匀分配到各相邻行之间，得到各相邻行之间的色差值为3.0ΔE00(＝12.02/4)；
步骤三，根据指定颜色范围确定最外层色块的CIE L*a*b*值；第一行各色块的b*值等于指定颜色范围b*值[-40.1，-12.6]的最大值，即-12.6，第五行各色块的b*值等于指定颜色范围b*值[-40.1，-12.6]的最小值，即-40.1；第一列各色块的a*值等于指定颜色范围a*值[-15.5，-0.6]的最小值，即-15.5，第五列各色块的a*值等于指定颜色范围a*值[-15.5，-0.6]的最大值，即-0.6；然后根据步骤二所计算的各相邻行及各相邻列之间的色差值，依次计算出色块阵列各内层色块的a*值和b*值，参见表1和表2。其中，同一行上所有色块的b*值相同，同一列上所有色块的a*值相同，所有色块的L*值都为49.3；
表1
第1列 第2列 第3列 第4列 第5列
a<sup>*</sup>值 -15.52 -11.07 -7.17 -3.73 -0.65
表2
第1行 第2行 第3行 第4行 第5行
b<sup>*</sup>值 -12.69 -17.90 -23.93 -31.29 -40.13
步骤四，根据色块阵列各色块的CIE L*a*b*值生成TIFF图像文件。
基于打印机制备在指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列，其中对初始色块阵列进行调节的方法包括以下步骤：
步骤一，将上述初始色块阵列在经过色彩管理且可以准确输出颜色的EPSON4880C打印机上进行输出；
步骤二，组织视觉色差评价实验，获得色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差，参见表3。其中V1-2的脚标1-2表示第1行(列)和第2行(列)之间的视觉色差，其他以此类推。
表3
Figure BSA0000219541150000041
步骤三，将各相邻行之间的视觉色差线性叠加计算得到各行相对于中心行的视觉色差，具体公式如下。
Figure BSA0000219541150000051
其中，R表示行，脚标数字表示行数。VR1表示第一行到中心行(即第三行)的视觉色差，等于第一行和第二行之间的视觉色差V1-2加上第二行和第三行之间的视觉色差V2-3。其他以此类推。计算结果参见表4。
表4
V<sub>R1</sub> V<sub>R2</sub> V<sub>R3</sub> V<sub>R4</sub> V<sub>R5</sub>
1.32 0.66 0 -1.32 -2.78
将各行相对于中心行的视觉色差与各行相对于中心行的Δb*值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，如图3和下述公式所示。
Δb＝0.1819(ΔVR)3+0.8125(ΔVR)2+6.8602ΔVR+0.53
将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各行新的相对于中心行的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各行新的相对于中心行的Δb*值，如图3中虚线所示，结果参见表5。
表5
1 2 3 4 5
ΔV<sub>R</sub> -2.78 -1.755 -0.75 0.295 1.32
Δb -16.17 -9.99 -4.23 2.63 11.42
然后据此计算得到各行色块新的b*值，如下述公式，结果参见表6。
b*＝bcenter *+Δb，其中，bcenter为色块阵列的中心色块b*值。
表6
第1行 第2行 第3行 第4行 第5行
新的b<sup>*</sup>值 -12.6 -21.3 -28.17 -33.92 -40.1
步骤四，将各相邻列之间的视觉色差线性叠加计算得到各列相对于中心列的视觉色差，具体公式如下。
Figure BSA0000219541150000061
其中，C表示列，脚标数字表示列数。VC1表示第一列到中心列(即第三列)的视觉色差，等于第一列和第二列之间的视觉色差V1-2加上第二列和第三列之间的视觉色差V2-3。其他以此类推。计算结果参见表7。
表7
V<sub>C1</sub> V<sub>C2</sub> V<sub>C3</sub> V<sub>C4</sub> V<sub>C5</sub>
-1.44 -0.56 0 0.62 1.28
将各列相对于中心列的视觉色差与各列相对于中心列的Δa*值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，如图4和下述公式所示。
Δa＝0.5408(ΔVC)3-0.2523(ΔVC)2+6.4327ΔVC-0.1962
将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各列新的相对于中心列的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各列新的相对于中心列的Δa*值，如图4中虚线所示，结果参见表8。
表8
1 2 3 4 5
ΔV<sub>C</sub> -1.44 -0.76 -0.08 0.6 1.28
Δa -8.37 -4.99 -0.71 3.46 6.49
然后据此计算得到各列色块新的a*值，如下述公式，结果参见表9。
a*＝acenter *+Δa，其中，acenter为色块阵列的中心色块a*值。
表9
第1列 第2列 第3列 第4列 第5列
新的a<sup>*</sup>值 -15.5 -12.16 -7.88 -3.71 -0.6
步骤五，根据各色块新的CIE L*a*b*值生成新的色块阵列文件，在上述打印机上重新输出；
步骤六，再次组织视觉色差评价实验获得新色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差，参见表10。计算视觉色差的标准偏差为0.22，小于预设值0.5，达到预期目的，此色块阵列为该指定颜色范围内视觉色差均匀分布的5*5色块阵列。
表10
Figure BSA0000219541150000071
所述视觉色差评价实验为12名观察者在D50光源下以45/0(照明/观察)的观察几何条件下，根据CIE L*a*b*色差与颜色差别感觉之间的对应关系对色块阵列各相邻行及相邻列之间的色差进行主观评价。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，包括初始色块阵列的制备方法和对初始色块阵列进行调节的方法。
2.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述指定颜色范围为CIE L*a*b*色空间任意两个维度所组成的平面内所指定的颜色范围。
3.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述视觉色差为具有正常视觉功能的观察者主观判断的两个颜色之间的差异；所述视觉色差均匀为要求色块阵列所有相邻行及相邻列之间的视觉色差的标准偏差小于预设值，标准偏差预设值根据实际应用要求而定，可在[0.1，5.0]之间自行选择。
4.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述色块阵列为按指定行数和列数分布的矩形色块集合，指定行数和列数根据实际需要确定。
5.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述初始色块阵列为第一次生成的色块阵列，输出后用于第一次视觉色差评价实验。
6.根据权利要求5所述视觉色差评价实验为组织5名及以上观察者在一定照明条件及观察几何条件下，根据CIE L*a*b*色差与颜色差别感觉之间的对应关系对色块阵列各相邻行及各相邻列之间的色差进行主观评价；所述一定照明条件和观察几何条件为色块阵列实际使用时的照明条件和观察几何条件，包括光源色温、照度、照明角度、观察角度和视角。
7.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述初始色块阵列的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据权利要求1所述的指定颜色范围计算色块阵列水平方向和垂直方向的总色差。色差公式为CIE DE2000色差公式；
步骤二：将水平方向和垂直方向的总色差按照权利要求1所述的色块阵列所要求的行数和列数进行均匀分配，得到各相邻行及各相邻列之间的CIE DE2000色差值；
步骤三：根据权利要求1所述的指定颜色范围确定最外层色块的CIE L*a*b*值，即第一行和最后一行、第一列和最后一列色块的CIE L*a*b*值，然后根据步骤二所计算的各相邻行及各相邻列之间的CIE DE2000色差值，依次计算出各内层色块的CIE L*a*b*值；
步骤四：根据色块阵列各色块的CIE L*a*b*值生成颜色输出设备所能接受的图像文件。
8.根据权利要求1所述的一种指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列制备方法，其特征在于，所述对初始色块阵列进行调节的方法包括以下步骤：
步骤一：将权利要求1所述的初始色块阵列在经过色彩管理且可以准确输出颜色的颜色输出设备上进行输出；
步骤二：组织视觉色差评价实验，获得色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差；
步骤三：将各相邻行之间的视觉色差线性叠加计算得到各行相对于中心行的视觉色差，并将各行相对于中心行的视觉色差与各行相对于中心行变化的色度值差值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各行新的相对于中心行的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各行新的相对于中心行的色度值差值，然后据此计算各行色块新的色度值；
步骤四：将各相邻列之间的视觉色差线性叠加计算得到各列相对于中心列的视觉色差，并将各列相对于中心列的视觉色差与各列相对于中心列变化的色度值差值进行多项式拟合得到一条关系曲线及其函数关系式，将曲线两端点之间的水平线段长度均匀分割，得到各列新的相对于中心列的视觉色差，将其代入函数关系式中计算得到各列新的相对于中心列的色度值差值，然后据此计算各列色块新的色度值；
步骤五：根据各色块新的CIE L*a*b*值生成新的色块阵列文件，在颜色输出设备上重新输出色块阵列；
步骤六：再次组织视觉色差评价实验获得新色块阵列各相邻行及各相邻列之间的视觉色差，计算所有相邻行及相邻列之间视觉色差的标准偏差并判断其是否小于预设值；如小于预设值，则此色块阵列为符合要求的指定颜色范围内视觉色差均匀的色块阵列；否则，重复步骤三到步骤六，直至标准偏差小于预设值。
9.根据权利要求7和权利要求8所述颜色输出设备可为显示器、打印机和投影仪等暂时输出或永久输出颜色设备中的任意一种。
10.根据权利要求8所述相对于中心的视觉色差为各行或各列色块与中心行或中心列色块之间的平均视觉色差。
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CN114894823A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 江西理工大学南昌校区 一种x射线单点成像系统

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