CN112197864A - 一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法。本发明给出了一种测试分析羊绒纤维颜色的新方法和装置，包括试样面密度、压缩厚度和加压等参数、颜色指标的校准方程、颜色指标的一套组合计算方法。测色效果与标准仪器等价，但是，新方法的硬件结构简单、体积小、成本低、测试精度高，由大试样量带来的试样代表性大幅度提高，并且操作快捷，只测一个试样就可获得稳定可靠的结果。

Description

一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法

技术领域

本发明涉及一种测试纤维颜色的方法和颜色的客观分类法，尤其是涉及基于彩色反射光数字图像来分析分梳绒颜色的方法和判别其天然色类别的方法。

背景技术

羊绒因优良的触感、舒适性和保温性受到广大消费者的青睐，全球约70％的羊绒产自中国。我国现行的GB 18267—2013《山羊绒》标准中，长度、颜色等性能均采用感官检验法,将羊绒的颜色粗略地分成了白绒、青绒和紫绒三类,规定以人眼目光对照标准的文字定义主观评定羊绒的颜色类别。检验结果受人为因素影响大、再现性差。质量检验技术欠缺是制约羊绒质检体制改革的“硬伤”，也是推进羊绒质检体制改革必须攻克的一大难关。在羊绒贸易和纺织领域，出现频率最高、需要精确品质评价的是分梳绒，分梳绒是洗净后经过分梳加工去除了杂质和粗毛的纯净羊绒纤维。

实际应用时，不同颜色的羊绒具有不同的应用目标、染色工艺和价格。羊绒一般经过染色再纺纱，白绒可直接染成各种鲜艳的颜色，一般染成比较浅的颜色。青绒和紫绒一般经过褪色工艺，去除自身的颜色然后染成更深的颜色，工厂一般选用与最终产品颜色相近的羊绒进行褪色染色工艺。各类羊绒颜色又有深浅程度的不同，比如白绒也有很多种不同的白色，这些纤维原本的底色会影响染色后羊绒呈现的颜色。为了更好地利用羊绒，染成理想的漂亮颜色，对于同一类颜色的羊绒，制定染色工艺前需要精准地掌握羊绒的颜色指标。随着对服装健康安全和环保性能的重视，人们开始追求不经过染色的天然色羊绒产品，也就是天然色羊绒进行混绒后作出目标颜色，这些都需要更加准确地测量羊绒的天然色类别和深浅程度。了解羊绒固有颜色的准确信息、设计合理的天然色纤维混纺以及染色工艺等用途，都需要一种准确定量的方法来客观地测量羊绒纤维的颜色。

关于纤维状材料的测色，目前国内外标准均采用分光光度计，比如美国标准ASTMD5867-2012《利用棉花分级仪器测量棉纤维物理性能的标准试验方法》(Standard TestMethods for Measurement of Physical Properties of Raw Cotton by CottonClassification Instruments)和中国标准GB 1103.1—2012《棉花第1部分：锯齿加工细绒棉》规定采用棉花颜色特征采用HVI仪器客观检验，以Hunter色空间的亮度指标L和和黄度指标+b表征棉花颜色。澳大利亚早期的羊毛标准AS 2274-1979采用Hunter-Lab色度仪测得XYZ三刺激值，用CIE XYZ色空间表征亮度的Y和黄度指标(Y-Z)表征羊毛的颜色。国际毛纺织组织(IWTO)综合了澳大利亚和新西兰的羊毛测色方法，于2000年发布针对分光光度计或者色度计的IWTO-56-00《原毛颜色的测定方法》，也采用亮度指标Y和黄度指标(Y-Z)表征原毛的颜色；中国标准GB/T 17644-2008《纺织纤维白度色度试验方法》也是基于分光光度计类的测色仪器测试纺织纤维的颜色，并采用国际照明委员会(International Commissionon illumination)提出的Lab三维颜色指标表征材料颜色，简称CIE Lab。由于上述标准的测色方法相近，这里以中国标准GB/T 17644为例分析分光光度计测试纺织纤维的特点。该标准规定称取约三份5g的纤维分别放入三个试样盒内(底面半径为30mm、高15mm)，纤维的压缩密度为118kg/m³，试样盒底部为厚度3mm的透明玻璃。测试时，每个试样盒的玻璃底面对准分光光度计的测试窗口(半径10～15mm)测试两次，测完一次后将盒内纤维翻转测试第二次，共测试三个盒子的样品，采用平均值作为最后的结果。可以看出此类标准具有三大缺陷：(1)没有考虑测色容器底部3mm厚的玻璃对测试光路光线的过滤作用，测试值是纤维颜色与试样盒玻璃颜色的复合色。(2)分光光度计测试窗口面积或实际测试面积为3～7cm²，适合颜色离散性小、主色调为白色的纤维试样，例如颜色均一的化学纤维，对于羊绒等颜色离散性大的纤维，试样量偏少，试样代表性不足。(3)基于分光光度计的测色法只能给出被测试样的平均颜色指标，无法给出被测试样内部的颜色变异性。此外，分光光度计的硬件复杂、价格昂贵。因此，针对色彩丰富的羊绒纤维，亟需更加精准、测色指标全面、成本低且测色面积大的测色系统以及相对应的标准规范的测色方法。

基于数码成像技术，申请人提出了“一种棉纤维的颜色测试装置及方法”(CN110646354 A)的发明专利申请，采用低成本、允许大试样量的测色硬件，利用数码CCD获得纤维块体表面的反射光图像即RGB信号，组合运用该专利发明申请的基于数码硬件的亨特颜色指标的修正方程和不同色空间的现有颜色指标转换方程，得到表征棉纤维颜色的Hunter色空间的亮度指标L和黄度指标+b。用该发明专利申请(CN 110646354 A)测试羊绒颜色时出现5方面问题：(1)深色绒的颜色测试值与标准仪器的差异很大，详细分析发现原因是现有色空间转换方程不适合深色羊绒，只适用于棉、白绒等本白和浅色试样。羊绒颜色由浅到深可以分为白绒、青绒和紫绒三类，各类内部的不同品种间又有深浅程度的差别，羊绒天然色远比棉纤维的丰富、分布范围宽广。(2)亨特颜色指标从未被用于棉以外的其他纤维或纺织品，国际和国内表征物体颜色更加通用的是CIE Lab色空间的颜色指标，公开号为CN 110646354 A的发明专利申请公开的亨特颜色指标修正方程在羊绒测色时无效。羊绒应该使用在纺织材料领域更加普遍使用的国际照明委员会提出的Lab色空间的颜色指标。(3)同一批号分梳羊绒内部单根纤维之间的颜色差异性远大于棉纤维，其颜色离散性指标更为重要，所以，分梳绒的测色硬件需要能获知比棉纤维更细的每根绒纤维的颜色信息。(4)分梳绒非常干净，不需要棉颜色分析中去除杂质的数据处理步骤，若经过去除杂质的数据处理，会去除图像中一些颜色偏深的绒纤维，使最终颜色指标不能代表整体颜色；(5)羊绒纤维卷曲多弹性好，纤维之间空隙量大，光线能够穿透纤维的厚度高，在不受试样容器颜色影响条件下测试分梳绒颜色所需的试样量和加压条件与棉纤维不同。

长度也是决定羊绒价格和用途的关键指标。目前，由于缺乏科学合理的测试技术，国内外的羊绒标准均采用手排法测试长度，该方法费时费力，且主观随机性强，不符合当今仪器化的发展趋势。光电法测试纤维长度的原理是根据透光量的变化计算纤维集合体的相对面密度，进而实现长度测量。2012年，申请人提出了测量纤维长度的双须光电法，参见发明专利“一种纤维长度快速低成本测量方法ZL 2012 1 0106711.8”，为提高该方法中的光信号分析精度，又推导出由透光信号计算试样面密度的方法“一种相对面密度的光学新算法ZL2005 1 0703493.X”(命名为“Wu-Wang”算法)，采用2个参数(无穷厚时的表观反射率R∞和透射率T)计算试样上任一点的面密度值。透射率由试样的透光信号计算；对于绝大多数羊毛和棉纤维等本白色纤维，无穷厚时的反射率R∞可以看作常数，所以采用Wu-Wang算法的双须光电法已经在羊毛长度测量中获得成功。但是，在羊绒测长试样的光信号分析中，不同颜色羊绒的透光和反光性能存在较大差异，羊绒的R∞的最大值与最小值相差10倍，以数码光电技术测量长度之前使用现有Datacolor等仪器测量R∞既不方便也不经济。申请人于2019年开发的羊绒测长1.0版仪器是建立了包含12档R∞的羊绒颜色库，在长度测试之前，通过人眼主观比对待测样品与颜色库中的羊绒图，选用颜色最接近的库中羊绒的R∞。该方法解决了主要问题，但也存在明显缺陷：首先，不同人的主观判色结果有时存在偏差；其次，颜色库不够丰富，库中相邻二档羊绒的R∞相差一倍左右，有时候新试样在色库中找不到对应色。即便扩充颜色数据库，也难免出现颜色介于两档之间的样品。因此，亟需研究出更加准确方便的计算R∞的方法。

发明内容

本发明的目的是：合理选用彩色数字图像获取技术，提出一种更适合分梳绒纤维的颜色测量和指标计算分析方法，以及分梳绒天然色类别的定量判别方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对分梳绒样品加压后，由CCD摄像器件获得分梳绒样品下表面的RGB彩色图像，其中，CCD摄像器件采用分辨率不小于2000的彩色CCD；

步骤2、基于RGB彩色图像计算分梳绒的颜色指标，包括以下步骤：

步骤201、计算RGB色空间的颜色值

建立坐标系后，RGB彩色图像上坐标为(x，y)的像素点R、G、B通道的颜色值为R_xy、G_xy、B_xy，采用下式(1)计算总体的平均颜色值R、G、B，R、G、B分别为R_xy、G_xy、B_xy的平均值：

式(1)中，N为RGB彩色图像上像素点的个数；

用下式(2)作循环运算，计算原始RGB彩色图像中每一个像素点R、G、B通道的相对颜色值r_xy、g_xy、b_xy作为各像素点的色特征值：

式(2)中，MAX为K位编码R、G、B的最大值，K≥4；

步骤202、CIE XYZ颜色值的初步换算

将各像素点的色特征值r_xy、g_xy、b_xy初步转换到XYZ色空间，得到每个像素点X、Y、Z通道的颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy；

步骤203、颜色指标的校准

使用下式(3-1)至(3-3)所示的羊绒颜色校正公式，把颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy值转换到与标准仪器测试值等价的CIE XYZ色空间，获得各像素点在CIE XYZ色空间各通道的颜色值X_xy、Y_xy、Z_xy：

X_xy＝2.50684+1.28943X′_xy (3-1)

Y_xy＝1.6502+1.31916Y′_xy (3-2)

Z_xy＝2.55313+1.31066Z′_xy (3-3)

并用式(4)计算得到CIE XYZ色空间所有像素点各通道的颜色均值X、Y、Z：

步骤204、计算CIE Lab色空间的颜色指标

采用如式(5-1)至式(5-3)所示的色空间转换公式计算各像素点在CIE Lab色空间各通道的颜色指标L_xy、a_xy、b_xy：

L_xy＝116×fy_xy-16 (5-1)

a_xy＝500×(fx_xy--fy_xy) (5-2)

b_xy＝200×(fx_xy-fz_xy) (5-3)

式(5-1)至式(5-3)中，fx_xy、fy_xy及fz_xy均为中间值，

x₀、y₀、z₀为标准完全漫反射体的白点值，分别为95.04、100、108.89；

用式(6)计算CIE Lab色空间的各通道的平均颜色值L、a、b：

步骤3、分别设置白绒、青绒及紫绒的平均颜色值R、G、B的范围区间，颜色均值X、Y、Z的范围区间以及为平均颜色值L的范围区间；

判断计算得到的当前分梳绒样品的平均颜色值R、G、B，或颜色均值X、Y、Z以及平均颜色值L是否落入白绒、青绒或紫绒的相应范围区间，若7个平均颜色值中的任意一个数值落入某类绒的范围区间(其他颜色值会自然落入该类绒的范围区间)，则判断当前分梳绒样品为与当前范围区间相对应的白绒、青绒或紫绒。

优选地，步骤202中，采用GB/T 18721.2-2017“印刷技术的第2部分”的转换方程得到所述颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy，如下式所示：

优选地，步骤3中，白绒、青绒及紫绒的平均颜色值R、G、B设置范围区间和颜色均值X、Y、Z设置范围区间以及为平均颜色值L设置范围区间如下表所示：

优选地，在所述步骤2之后，并所述步骤3之前还包括以下步骤：

计算分梳绒的CIE Lab色空间颜色指标的变异系数CV_x，如下式所示：

式中，CV_x为CIE Lab色空间中L通道、a通道或b通道的变异系数；Var_x为L通道、a通道或b通道的标准差；

为各像素点的L通道、a通道或b通道的平均颜色值。

本发明具有如下有益效果：(1)给出了一种测试分析羊绒纤维颜色的新方法和装置，包括试样面密度、压缩厚度和加压等参数、颜色指标的校准方程、颜色指标的一套组合计算方法。测色效果与标准仪器等价，但是，新方法的硬件结构简单、体积小、成本低、测试精度高，由大试样量带来的试样代表性大幅度提高，并且操作快捷，只测一个试样就可获得稳定可靠的结果。(2)针对现有色空间转换方程不适合深色羊绒等问题，基于系列实验研究出将本发明的数码测色结果校准到标准仪器指标数值的一套校准方程，从而避开了现有色空间转换方程不适用区域，不但使分梳绒的低成本、大容量、准确测色成为可能，也为所有材料的测色技术进步提供了方向。(3)现有国标对羊绒的颜色类别采用目光判定法，费时费力且难免存在主观随机误差。本专利可用三种色空间的7个颜色指标(R、G、B或者X、Y、Z或者L值)中的任意一个指标定量判断羊绒所属的颜色类别，还可给出每类羊绒颜色的深浅程度数值，可以更加快速、客观、科学、全面地表征和评估羊绒纤维的颜色特性和使用价值，有利于充分利用羊绒资源。(4)增加了L、a、b各颜色值的变异系数，有利于全面表征羊绒色特征的不均匀情况，可为染色配绒等工艺提供参考。

附图说明

图1为两测色系统的测试结果在RGB色空间的比较；

图2为两测色系统测试结果在XYZ色空间的比较；

图3为两测色系统测试结果在Lab色空间的比较；

图4(a)至图4(c)为各类羊绒在三维色空间的分布，其中，图4(a)为CIE Lab色空间，图4(b)为CIE XYZ色空间，图4(c)为RGB色空间；

图5为测量装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，包括以下步骤：

步骤1、建立分梳绒反射光图像采集装置

硬件原理技术与棉测色专利(CN 110646354 A)类同，但是，CCD摄像器件采用分辨率不小于2000的彩色CCD，保证能获知试样表面每一根绒纤维的RGB图像。

本实施例中，所采用的测色装置可以如图5所示。从上往下依次是加压区、纤维放置区和测色区。测色区包含LED灯条6、CCD 8、一组透光与反光镜7、计算机10和连接计算机和测色硬件的数据线9。CCD是在测试范围匀速运动的彩色线型CCD，分辨率为2000，图像类型是彩色RGB、存储格式为BMP。LED灯条对试样的光照角度为45°，CCD接收角度为0。测色区的外壳为矩形壳体，壳体上盖是光学玻璃，以便下方的CCD传感器能够感知其上方的纤维样品颜色，壳体5的侧面和底面均为不透光金属板，作用是保护光学元件、传感器等不受污染，并隔离外部光线。被外壳密封的检测区是一个整体，称作光电检测器。纤维放置区即试样桶2为上下开口的不透光壳体，内部尺寸为120×120×65cm³。纤维试样直接贴在检测区的玻璃盖上测试。试样桶周边的检测器玻璃上盖被黑色遮光板4覆盖，保证外部光线不进入检测区内部，CCD传感器只能接收到来自试样的光线。加压区包含压头1和样品上盖3，压头1为靠自重施压的金属块体，样品上盖3能够在试样桶内上下滑动，保证对桶内试样均匀加压。

步骤2、试样温湿度平衡

与棉测色专利(CN 110646354A)类同。

步骤3、取样、加压后获取分梳绒的反射光图像

将分梳绒样品均匀铺入试样盒中，保证试样面密度在1～2kg/m²范围，试样上方加压强在2～4kPa范围，保证纤维压缩后的密度在50～160kg/m³范围，加压后5～10分钟内用下方的CCD摄取试样下表面的RGB彩色图像。

步骤4、基于RGB彩色图像计算羊绒的颜色指标，具体包括以下步骤：

4.1计算RGB色空间的颜色值

建立坐标系后，RGB彩色图像上坐标为(x，y)的像素点R、G、B通道的颜色值为R_xy、G_xy、B_xy，采用下式(1)计算总体的平均颜色值R、G、B，R、G、B分别为R_xy、G_xy、B_xy的平均值：

式(1)中，N为RGB彩色图像上像素点的个数；

对于8位编码R、G、B的最大值为255，因此用式(2)作循环运算，计算原始RGB彩色图像中每一个像素点R、G、B通道的相对颜色值r_xy、g_xy、b_xy作为各像素点的色特征值，其中，每个像素点X轴坐标的值从0到X_max、Y轴坐标的值从0到Y_max：

4.2CIE XYZ颜色值的初步换算

采用GB/T 18721.2-2017“印刷技术的第2部分”的转换方程(3)，将分梳绒纤维各点的色特征值r_xy、g_xy、b_xy初步转换到XYZ色空间，得到每个像素点X、Y、Z通道的颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy：

4.3颜色指标的校准

使用申请人研究出的羊绒颜色校正公式(4-1)～(4-3)，把初步计算的颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy转换到与标准仪器测试值等价的CIE XYZ色空间，获得各像素点在CIE XYZ色空间各通道的颜色值X_xy、Y_xy、Z_xy：

X_xy＝2.50684+1.28943X′_xy (4-1)

Y_xy＝1.6502+1.31916Y′_xy (4-2)

Z_xy＝2.55313+1.31066Z′_xy (4-3)

并用式(5)计算得到CIE XYZ色空间各像素点各通道的颜色均值X、Y、Z：

4.4计算CIE Lab色空间的颜色指标

用现有色空间转换公式(6-1)～(6-3)计算各像素点在CIE Lab色空间各通道的颜色指标L_xy、a_xy、b_xy：

L_xy＝116×fy_xy-16 (6-1)

a_xy＝500×(fx_xy-fy_xy) (6-2)

b_xy＝200×(fx_xy-fz_xy) (6-3)

式(6-1)至式(6-3)中，fx_xy、fy_xy及fz_xy均为中间值，

x₀、y₀、z₀为标准完全漫反射体的白点值，分别为95.04、100、108.89；

用式(7)计算CIE Lab色空间的各通道的平均颜色值L、a、b：

步骤5、计算分梳绒的CIE Lab色空间颜色指标的变异系数CV_x，如下式(8)所示：

式(8)中，CV_x为CIE Lab色空间中L通道、a通道或b通道的变异系数；Var_x为L通道、a通道或b通道的标准差；

为各像素点的L通道、a通道或b通道的平均颜色值。

步骤6、客观判定羊绒天然色的类别

基于表1客观判定羊绒天然色的类别，即采用平均颜色值R、G、B、X、Y、Z或L中的任意一个平均颜色指标判定羊绒天然色的类别，凡是某一指标落在表1的某个范围就判定该羊绒属于对应颜色种类。

表1各类羊绒平均颜色值的范围

上述方法的科学原理如下：

(1)关于羊绒的测色条件确定

制样方面的影响因素是测试平面上纤维堆砌的厚度和压强。首先，纤维是半透明材料，若纤维层太薄或面密度太低，透过纤维可能看到承载纤维的容器颜色，从而使测试结果包含背景颜色。其次，蓬松状纤维集合体呈现纤维和空隙中空气混合物的颜色，加压主要影响纤维块内部堆砌的密度，当压强过低时，纤维之间空隙较大，光线入射到纤维内部的传播路径会变化，因而影响测试结果。因此，纤维试样测色时，必须堆积到足够厚、使其不漏容器色，并且加压挤出纤维间空气才能真实反应纤维材料的颜色。本发明针对羊绒纤维的高卷曲、高蓬松特性，经过系列试验确定出适合羊绒纤维测色的压缩厚度、压强，确保获得颜色指标与标准分光光度计一致。

羊绒测色条件的第二影响因素是环境温湿度，只需要按常规处理方法，在标准温湿度条件下测试即可。

(2)关于羊绒颜色指标的修正方程

纤维集合体反射光的颜色与入射光源、光传输器件和接受器件的光谱特性有关，本发明采用廉价的LED光源，其光谱分布与目前标准测色仪器自然有别；透镜和反射镜也有自己的光谱特性；CCD直接检测RGB三色光与标准测色仪器每间隔10nm测量反射光后计算RGB信号的技术方案完全不同。所以，光源、传感器等硬件条件有可能引起本发明硬件测量的颜色指标与标准测色仪器产生差异。

颜色指标的影响因素之二是色空间转换方程，国外有研究报道采用数码测色硬件和现有转换方程获得的巧克力、牛肉、香蕉等物体颜色指标在Lab色空间中的彩度指标(a和b)与标准仪器的结果存在较大偏差，但是从未给出解决问题方案。我们也证明，测量棉、本白羊毛、白绒等浅色纤维时现有色空间转换方程是有效的，但是，测量紫绒等深色羊绒时，基于已有发明专利(CN 110646354 A)的硬件和现有色空间转换方程的颜色指标表现出明显的不合理性。

在低成本原则下，本发明不追求每一硬件和软件与现有测色系统的一致性，而是深入研究基于本发明硬件、现有色空间转换方程的组合系统获得的羊绒颜色指标与标准测色仪器的一致性和差异的规律。

我们测试分析过40种不同颜色的羊绒纤维，发现采用已有发明专利(CN110646354 A)的硬件直接测得三类天然色羊绒的RGB值、以现有转换方程换算的XYZ值、L值都与标准仪器Datacolor850指标具有很高的线性相关性，参见图1～图3，但是，前者的RGB和XYZ值普遍低于后者，分析起因在检测硬件方面，例如光源不“标准”等。进一步分析发现，当用我们的检测设备测得的X、Y、Z值分别低于17、18和14以后现有转换方程算的a、b指标就不可信了，说明现有色空间转换方程存在适用范围，超出该范围后深色物体的a、b指标与标准颜色指标的一致性明显变差。

于是，我们尝试基于实验关系在RGB或者XYZ色空间将颜色指标校准到标准分光光度计的测试水平上，然后再计算Lab指标。结果表明加入校正方程后可以获得任意颜色羊绒的准确RGB、XYZ和Lab指标，并且经过校正后的RGB、XYZ值都避开了现有色空间转换方程的不适用区域。进一步对比发现，在XYZ色空间修正的效果更优。为此，本发明给出对于颜色分布范围广、深色绒不可或缺的羊绒颜色指标的修正方程(4-1)～(4-3)，该方法适用于所有颜色的羊绒。

(3)关于增加羊绒纤维颜色的离散性指标

目前的Datacolor等标准测色仪器均只提供各类色空间指标的平均值，无法提供试样的颜色分布和离散情况。对于颜色不均一的羊绒原料可能相同平均颜色值的二试样内部颜色的均一性或离散性会存在差异，即混色程度不同，视觉效果也会明显不同。颜色离散情况会对羊绒织物视觉风格、染色效果、价格等应用特性产生显著影响，这使得测试羊绒纤维颜色的离散性指标更具现实意义。数码成像技术可获取每一个像素点或每根羊绒的颜色指标，进而用计算机分析手段给出羊绒纤维颜色指标的变异系数，以便全面表征羊绒的颜色特征。

(4)关于三类天然色羊绒的客观分类

基于本发明步骤1～步骤5的硬件和软件技术，我们批量测试分析了白绒、青绒和紫绒的各颜色指标的分布情况，发现白绒、青绒和紫绒的R、G、B或X、Y、Z或L值都有明显区别，参见图4(a)至图4(c)和表1，可以根据这些规律客观判断羊绒颜色的类别，用于替代目前的目光判色法。

实施例1、一种白绒颜色测试

称取温湿度平衡后的白绒试样20±0.5g，均匀铺入试样桶后，加盖样品上盖3，再将4kg重的加压块放到样品上盖3的中部。

开启光电检测电路，控制CCD在试样下方均速运动一次，获取分梳绒表面的彩色图像，图像尺寸12×12cm²。

取图像中间部位10×10cm的RGB图像，用本发明的步骤4计算得CIE Lab颜色指标，并用Data color850进行对比测试，结果见下表2。

表2一种白绒的本专利测试值与Datacolor对比

由上表2可以看出，本发明与标准测色仪器的测试结果非常一致。

实施例2、一种青绒的颜色测试

测色装置和方法同实施例1，结果如下表3所示。

表3一种青绒的本专利测试值与Data color对比

	Datacolor	本发明	差异率/％	变异系数/％
					L	74.40	74.98	0.78	0.10
a	3.470	3.220	7.2	0.92
					b	14.10	13.87	1.6	0.67

实施例3、一种浅色紫绒的颜色测试

测色装置和方法同实施例1，结果如下表4所示。

表4浅色紫绒的本专利测试值与Data color对比

	Datacolor	本发明	差异率/％	变异系数/％
					L	49.51	51.97	5.0	0.54
a	4.600	4.610	0.2	2.31
					b	10.25	10.41	1.6	1.34

实施例4、一种深色紫绒的颜色测试

测色装置和方法同实施例1，结果如下表5所示。

表5深色紫绒的本专利测试值与Data color对比

由表3至表5可以看出，本发明与标准测色仪器的测试结果非常一致，差异率都在10％以内。并且浅色紫绒和深色紫绒的最大差异在颜色指标的变异系数，所以，本发明新增的颜色指标变异系数对于羊绒等颜色不均一性的材料更具应用价值。

Claims (4)

1.一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对分梳绒样品加压后，由CCD摄像器件获得分梳绒样品下表面的RGB彩色图像，其中，CCD摄像器件采用分辨率不小于2000的彩色CCD；

步骤2、基于RGB彩色图像计算分梳绒的颜色指标，包括以下步骤：

步骤201、计算RGB色空间的颜色值

建立坐标系后，RGB彩色图像上坐标为(x，y)的像素点R、G、B通道的颜色值为R_xy、G_xy、B_xy，采用下式(1)计算总体的平均颜色值R、G、B，R、G、B分别为R_xy、G_xy、B_xy的平均值：

式(1)中，N为RGB彩色图像上像素点的个数；

用下式(2)作循环运算，计算原始RGB彩色图像中每一个像素点R、G、B通道的相对颜色值r_xy、g_xy、b_xy作为各像素点的色特征值：

式(2)中，MAX为K位编码R、G、B的最大值，K≥4；

步骤202、CIE XYZ颜色值的初步换算

将各像素点的色特征值r_xy、g_xy、b_xy初步转换到XYZ色空间，得到每个像素点X、Y、Z通道的颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy；

步骤203、颜色指标的校准

使用下式(3-1)至(3-3)所示的羊绒颜色校正公式，把颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy值转换到与标准仪器测试值等价的CIE XYZ色空间，获得各像素点在CIE XYZ

色空间各通道的颜色值X_xy、Y_xy、Z_xy：

X_xy＝2.50684+1.28943X′_xy (3-1)

Y_xy＝1.6502+1.31916Y′_xy (3-2)

Z_xy＝2.55313+1.31066Z′_xy (3-3)

并用式(4)计算得到CIE XYZ色空间所有像素点各通道的颜色均值X、Y、Z：

步骤204、计算CIE Lab色空间的颜色指标

采用如式(5-1)至式(5-3)所示的色空间转换公式计算各像素点在CIE Lab色空间各通道的颜色指标L_xy、a_xy、b_xy：

L_xy＝116×fy_xy-16 (5-1)

a_xy＝500×(fx_xy-fy_xy) (5-2)

b_xy＝200×(fx_xy-fz_xy) (5-3)

式(5-1)至式(5-3)中，fx_xy、fy_xy及fz_xy均为中间值，

x₀、y₀、z₀为标准完全漫反射体的白点值，分别为95.04、100、108.89；

用式(6)计算CIE Lab色空间的各通道的平均颜色值L、a、b：

步骤3、分别设置白绒、青绒及紫绒的平均颜色值R、G、B范围区间，颜色均值X、Y、Z设置范围区间以及平均颜色值L设置范围区间；判断计算得到的当前分梳绒样品的平均颜色值R、G、B，或颜色均值X、Y、Z以及平均颜色值L是否落入白绒、青绒或紫绒的相应范围区间，若7个平均颜色值中的任意一个数值落入某类绒的范围区间，则判断当前分梳绒样品为与当前范围区间相对应的白绒、青绒或紫绒。

2.如权利要求1所述的一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，其特征在于，步骤202中，采用GB/T 18721.2-2017“印刷技术的第2部分”的转换方程得到所述颜色值X′_xy、Y′_xy、Z′_xy，如下式所示：

3.如权利要求1所述的一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，其特征在于，步骤3中，白绒、青绒及紫绒的平均颜色值R、G、B的设置范围区间和颜色均值X、Y、Z设置范围区间以及为平均颜色值L设置范围区间如下表所示：

4.如权利要求1所述的一种分梳绒颜色的测试分析和定量分类方法，其特征在于，在所述步骤2之后，并所述步骤3之前还包括以下步骤：

计算分梳绒的CIE Lab色空间颜色指标的变异系数CV_x，如下式所示：

式中，CV_x为CIE Lab色空间中L通道、a通道或b通道的变异系数；Var_x为L通道、a通道或b通道的标准差；

为各像素点的L通道、a通道或b通道的平均颜色值。

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