CN113096072B - 一种色织纱线色彩体系构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种色织纱线色彩体系构建方法，包括：获得初始颜色数据和生产工艺色差阈值ΔE；对初始颜色数据进行小色差样本去除处理；对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分；针对获得的每个四面体进行平均插值，得到插值后总体颜色数据集；判断插值后的总体颜色数据集是否稳定，如果不稳定，则循环执行小色差样本去除、四面体划分、平均插值等步骤，如果稳定，则最后执行一次小色差样本去除处理，得到稳定的色织纱线色彩体系数据集；按照视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布；进行实体颜色样本的打样制备和装订成册，最终完成色织纱线色彩体系的构建。该方法能够构建满足客户与企业沟通以及便于企业产品管理的色织纱线色彩体系。

Description

一种色织纱线色彩体系构建方法

技术领域

本发明属于纺织工业生产应用技术领域，具体涉及一种色织纱线色彩体系构建方法。

背景技术

在纺织工业生产领域，构建完备的产品色彩体系对于企业与客户和设计师之间的沟通、生产管理至关重要。一方面，利用构建的产品色彩体系进行颜色沟通，可以消除企业与客户之间的颜色沟通误差，避免因颜色沟通不畅造成的产品质量不合格问题，降低生产产品颜色次品率；另一方面，以构建的产品色彩体系为基础，可以对企业产品进行系统化的管理，并且能够跟随客户的产品历史数据和流行色变化趋势，通过增加或替换色彩体系中的颜色，对企业产品的颜色品类进行动态的调整，紧跟市场变化趋势，保持市场的竞争力。

现阶段，国内的大部分纺织企业都在开展企业产品色彩体系的构建工作，然而由于缺乏构建产品色彩体系的自主创新理论、方法和技术，当前大部分企业都是以现有的颜色科学领域的颜色表达体系(如我国的Coloro颜色体系、美国的Munsell颜色体系、瑞典的NCS自然颜色体系等)为参考，构建相应的产品色彩体系，进而导致不同企业的产品色彩体系趋同化，限制了企业自身特色品牌的发展。

此外，也有一部分纺织企业为避免构建企业自身产品色彩体系所引起的巨大人力和物力消耗，选择使用目前较为流行的Pantone色卡，作为与客户和设计师交流的颜色媒介，这些企业一方面缺乏对自身产品色彩体系的系统管理，对于一些生产能力边界范围的客户来样难以做出快速准确判断，另一方面需定期更换Pantone色卡产品，也将造成一定程度的企业成本消耗。除上述提到的应用优势之外，构建企业自身的纺织产品色彩体系，也有助于企业对于现有产品之外的新颜色产品研发提供参考指导。

目前，我国纺织企业在尚缺乏构建企业自身产品色彩体系的自主创新技术支撑，其主要受制于纺织生产中织材织物的多样性和生产工艺的复杂性，其中织材织物多样性包括织材种类的多样性(如包括再生、合成和无机在内的化纤纤维，包括棉纤和丝绸在内的天然纤维等)和织物结构形态多样性(如丝状化纤、松散团状棉纤、线状纱线和平面面料等)；在生产工艺复杂性方面，以棉纺为例，其在纺织生产中包含匹染印花、色织提花和混色色纺等多种纺织工艺，每种工艺均有显著差异性。因此当前无论是工业界还是学界都难以面向如此复杂织材织物和纺织生产工艺，建立一种通用的色彩体系构建方法。

对于上述现状及问题，本发明以棉纺中的提花色织工艺为具体应用对象，提出了一种色织纱线色彩体系构建方法，该方法能够构建满足客户与企业沟通以及便于企业产品管理的色织纱线色彩体系。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所述问题，提出一种色织纱线色彩体系构建方法。

本发明的技术方案为一种色织纱线色彩体系构建方法，具体包括以下步骤：

步骤1，获得初始颜色数据和生产工艺色差阈值；

步骤2，对初始颜色数据进行小色差样本去除处理；

步骤3，对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分；

步骤4，针对获得的每个四面体进行平均插值，得到插值后总体颜色数据集；

步骤5，判断插值后的总体颜色数据集是否稳定，如果不稳定，则循环执行步骤2至步骤4，如果稳定，则最后执行一次小色差样本去除处理，得到稳定的色织纱线色彩体系颜色数据集；

步骤6，按照视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布；

步骤7，进行实体颜色样本的打样制备和装订成册，完成色织纱线色彩体系的构建。

需要说明的是，本发明中所述颜色数据是指纱线在CIELab颜色空间和CIELCh颜色空间的色度值，其中小色差样本去除、四面体划分和平均插值均计算是在CIELab颜色空间执行，颜色数据的饱和度比较和色彩体系颜色数据的排布均是在CIELCh空间执行。

需要说明的是，步骤1中，初始颜色数据包括企业所能生产的M个色相的最饱和颜色数据、N个中性色灰梯尺颜色数据，其中灰梯尺颜色数据应包含最亮和最暗的颜色数据，生产工艺色差阈值ΔE是指纱线染色工艺中某种目标颜色的最大染色偏差值，通过对企业的历史数据统计分析可以得到。

需要说明的是，步骤2中，小色差样本去除方法如下：计算输入颜色数据中相邻两个颜色数据的CMC(2:1)色差值ΔE_CMC(2:1)，如果两个颜色之间的色差值ΔE_CMC(2:1)大于色差阈值ΔE，则保留这两个颜色数据，否则，保留两个颜色数据中饱和度较大的一组数据，删除饱和度较小的一组数据，其中色差值ΔE_CMC(2:1)的计算公式为：

其中，ΔL、ΔC_ab、ΔH_ab分别为样本的明度差、饱和度差、色相差；S_l、S_c、S_H分别为明度差、饱和度差、色相差的加权系数；l和c分别是调整明度和饱和度相对宽容量的两个系数。

需要说明的是，步骤3中，采用Delaunay三角剖分方法对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分，其中Delaunay三角剖分方法具有的最接近、唯一性、最优性、最规则、区域性以及具有凸多边形的外壳等特性，能够保证对颜色数据的均匀、规则划分，确保颜色数据划分和插值的合理性。

需要说明的是，步骤4中，针对单个四面体进行平均插值的计算方法如式一所示，其中(L₁,a₁,b₁)、(L₂,a₂,b₂)、(L₃,a₃,b₃)、(L₄,a₄,b₄)分别为四面体四个定点的CIELab色度数据，(L_ave,a_ave,b_ave)为由四个定点采用平均插值计算得到的插值点色度数据。

需要说明的是，步骤5中，判断颜色数据集是否稳定的方法是，比较本次插值之后的颜色集包含的颜色数量K，与上一次插值后未经小色差样本去除操作的颜色集颜色数量P是否一致，如果K等于P，则判定颜色数据集已经稳定，不需要再执行步骤2至步骤4，如果K不等于P，则继续执行步骤2至步骤4，直至满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集。

需要说明的是，步骤6中，按视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布的具体方法是，在CIELCh颜色空间中，首先将稳定的颜色数据集按照色相h等分为m个色相范围，由于色相h的取值范围是[0°～360°]，那么划分为m个色相范围的步长Δh如式二所示，

并按照上述色相步长划分得到每个色相范围内的颜色数据；然后，针对每个色相范围内的颜色数据，按照n个明度等级进行划分，那么划分为n个明度范围的步长ΔL如式三所示，其中，L_max和L_min分布代表颜色数据集中的最大明度和最小明度值，

并按照上述明度步长划分得到每个明度范围内的颜色数据；最后将每个色相范围内每个明度范围下的颜色数据按照饱和度C值从小到大排序，即完成按视觉感知特性的色彩体系颜色数据排布。其中，m的取值通常不小于40，n的取值通常不小于10。

需要说明的是，步骤6中，在CIELCh颜色空间中，由于明度L、饱和度C和色相h分别对应人眼视觉感知颜色的三个心理独立属性，即亮度、彩度和色调，因此本步骤中颜色排布方法是基于视觉感知特性的。

需要说明的是，步骤7中，色织纱线实体颜色样本的打样制备完成之后，为了便于翻阅交流，需对实体颜色样本按照上述颜色排布方法装订成册，并且为了方便指导实际生产，需要记录每个实体颜色样本的染色配方参数等相关信息。

本发明以棉纺色织提花生产工艺为具体应用对象，以各色相最饱和颜色和中性灰梯尺颜色为初始数据，以生产工艺色差阈值为约束条件，利用Delaunay三角剖分和平均插值方法，实现色织纱线色彩体系颜色数据集的初步获取，然后按照视觉感知特性对颜色数据集的颜色进行排布，最终通过实体颜色样本的打样制备和成册，得到一套完备的色织纱线色彩体系，有效改善我国纺织企业尚缺乏自主创新的色彩体系构建方法和技术的不足，为棉纺色织工艺提供面向客户沟通和企业生产管理的规范有效的色织纱线色彩体系构建方法。由于本发明技术方案具有重要应用前景和价值，对本发明技术方案进行保护，将对我国相关行业竞争国际领先地位具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图。

图2为企业A提供初始色织纱线颜色数据。

图3为57个初始颜色数据四面体划分结果。

图4为总体颜色数量和插值次数之间的关系。

图5为2650个总体颜色数据在CIELab颜色空间的分布。

具体实施方式

本发明技术方案具体实施时可由本领域技术人员采用相关数据和计算机软件技术运行。结合附图，提供本发明实施例具体描述如下。

如图1所示,实施例提供了一种色织纱线色彩体系构建方法，可为纺织企业色织生产提供有效的颜色沟通规范，为企业产品的生产管理和新产品研发提供基础支持。实施例采用企业A提供的44个色相的最饱和颜色数据、13个中性色灰梯尺颜色数据作为初始颜色数据，其在CIELab颜色空间的中的分布如图2所示，该企业的生产工艺色差阈值ΔE为2.5，以上述颜色数据和色差阈值为限制条件，利用MATLAB软件平台，对本发明方法进行说明。需要说明的是，本发明并不仅仅局限于上述颜色数据、生产工艺色差阈值和软件平台的应用支持，对于任意能实现本发明方法的相应数据和软件平台同样适用。

实施例主要包括以下步骤：

1)获得初始颜色数据和生产工艺色差阈值。

如上所述，实施例中采用了企业A提供的44个色相的最饱和颜色数据和13个中性色灰梯尺颜色数据，共得到57个初始颜色数据，企业A的纱线染色生产工艺色差阈值ΔE为2.5，本发明方法的输入数据配置完整。

2)对初始颜色数据进行小色差样本去除处理。

实施例中，计算输入颜色数据中任意相邻两个颜色数据的CMC(2:1)色差值ΔE_CMC(2:1)，如果两个颜色之间的色差值ΔE_CMC(2:1)大于色差阈值ΔE，则保留这两个颜色数据，否则，保留两个颜色数据中饱和度较大的一组数据，删除饱和度较小的一组数据。通过小色差进行样本处理之后的颜色数据仍然为57个，说明初始57个颜色数据中任意两个颜色数据的CMC(2:1)色差均大于色差阈值2.5，无需剔除颜色数据。其中色差值ΔE_CMC(2:1)的计算公式为：

其中，ΔL、ΔC_ab、ΔH_ab分别为样本的明度差、饱和度差、色相差；S_l、S_c、S_H分别为明度差、饱和度差、色相差的加权系数；l和c分别是调整明度和饱和度相对宽容量的两个系数。在纺织行业进行色差评价时，一般取l:c＝2:1。

3)对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分。

实施例中，采用Delaunay三角剖分方法对执行小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分，共得到划分后的四面体314个，四面体的划分结果如附图3所示。

4)针对获得的每个四面体进行平均插值，得到插值后总体颜色数据集。

实施例中，按照式一所示方法，分别对每个四面体进行平均插值，得到314个插值数据，加上57个初始颜色数据，经过第一次插值之后，共得到371个总体颜色数据。

其中(L₁,a₁,b₁)、(L₂,a₂,b₂)、(L₃,a₃,b₃)、(L₄,a₄,b₄)分别为四面体四个定点的CIELab色度数据，(L_ave,a_ave,b_ave)为由四个定点采用平均插值计算得到的插值点色度数据。

5)判断插值后的总体颜色数据集是否稳定，如果不稳定，则循环执行步骤2至步骤4，如果稳定，则最后执行一次小色差样本去除处理，得到稳定的色织纱线色彩体系颜色数据集。

判断插值后的总体颜色数据集是否稳定的方法如下：比较本次插值之后的颜色集包含的颜色数量K，与上一次插值后未经小色差样本去除操作的颜色集颜色数量P是否一致，如果K等于P，则判定颜色数据集已经稳定，不需要再执行步骤2至步骤4，如果K不等于P，则继续执行步骤2至步骤4，直至满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集。

实施例中，第1次插值前的初始颜色数据为57个，因此K＝57，插值之后的总体颜色数据为371个，因此P＝371，显然K不等于P，因此需要重复执行步骤2至步骤4，直至满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集。其中，第2次插值时以第1次插值结果作为输入的颜色数据，首先执行小色差样本去除，然后进行四面体划分和平均插值，直至满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集。

实施例中，经过21次插值之后，满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集，此时共得到2650个总体颜色数据，总体颜色数量和插值次数之间的关系如图4所示，2650个总体颜色数据在CIELab颜色空间的分布如图5所示。

6)按照视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布。

按视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布的具体方法是，在CIELCh颜色空间中，首先将稳定的颜色数据集按照色相h等分为m个色相范围，由于色相h的取值范围是[0°～360°]，那么划分为m个色相范围的步长Δh如式二所示，

并按照上述色相步长划分得到每个色相范围内的颜色数据；然后，针对每个色相范围内的颜色数据，按照n个明度等级进行划分，那么划分为n个明度范围的步长ΔL如式三所示，其中，L_max和L_min分布代表颜色数据集中的最大明度和最小明度值，

并按照上述明度步长划分得到每个明度范围内的颜色数据；最后将每个色相范围内每个明度范围下的颜色数据按照饱和度C值从小到大排序，即完成按视觉感知特性的色彩体系颜色数据排布。

实施例中，将得到的2650个总体颜色数据划分为40个色相，明度划分为11个等级，每个色相范围Δh为9°，最大明度值和最小明度值分别为89.26和12.96，因此明度范围的步长ΔL为6.94，将2650个总体颜色数据先按照色相范围划分，然后针对每个色相范围内的颜色数据按照明度等级划分，最后针对每个明度等级颜色数据按照饱和度C值从小到大排序，即完成2650个总体颜色数据的排布。

7)进行实体颜色样本的打样制备和装订成册，完成色织纱线色彩体系的构建。

依照步骤6中的总体颜色数据，由纺织企业完成色织纱线实体颜色样本的打样制备。此外，色织纱线实体颜色样本的打样制备完成之后，为了便于翻阅交流，需对实体颜色样本按照上述颜色排布方法装订成册，并且为了方便指导实际生产，需要记录每个实体颜色样本的染色配方参数等相关信息。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离、超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获得初始颜色数据和生产工艺色差阈值；

初始颜色数据为M个色相的最饱和颜色数据、N个中性色灰梯尺颜色数据共同组成；

步骤2，对初始颜色数据进行小色差样本去除处理；

步骤3，对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分；

步骤4，针对获得的每个四面体进行平均插值，得到插值后总体颜色数据集；

其中，分别对每个四面体进行平均插值，得到O个插值数据，加上M+N个初始颜色数据，经过第一次插值之后，共得到M+N+O个总体颜色数据；

步骤5，判断插值后的总体颜色数据集是否稳定，如果不稳定，则循环执行步骤2至步骤4，如果稳定，则最后执行一次小色差样本去除处理，得到稳定的色织纱线色彩体系颜色数据集；

步骤6，按照视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布；

其中，所述初始颜色数据和色彩体系颜色数据是指纱线在CIELab颜色空间和CIELCh颜色空间的色度值，其中小色差样本去除、四面体划分和平均插值均计算是在CIELab颜色空间执行，色彩体系颜色数据的排布是在CIELCh空间执行；

步骤7，进行实体颜色样本的打样制备和装订成册，完成色织纱线色彩体系的构建。

2.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤1中，初始颜色数据包括企业所能生产的44个色相的最饱和颜色数据、13个中性色灰梯尺颜色数据，其中灰梯尺颜色数据应包含最亮和最暗的颜色数据，生产工艺色差阈值ΔE是指纱线染色工艺中某种目标颜色的最大染色偏差值，通过对企业的历史数据统计分析得到。

3.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤2中，小色差样本去除方法如下：计算输入颜色数据中相邻两个颜色数据的CMC(2:1)色差值ΔE_CMC(2:1)，如果两个颜色之间的色差值ΔE_CMC(2:1)大于色差阈值ΔE，则保留这两个颜色数据，否则，保留两个颜色数据中饱和度较大的一组数据，删除饱和度较小的一组数据；其中色差值ΔE_CMC(2:1)的计算公式为：

其中，ΔL、ΔC_ab、ΔH_ab分别为样本的明度差、饱和度差、色相差；S_l、S_c、S_H分别为明度差、饱和度差、色相差的加权系数；l和c分别是调整明度和饱和度相对宽容量的两个系数。

4.根据权利要求3所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：颜色数据的饱和度比较是在CIELCh空间执行。

5.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤3中，采用Delaunay三角剖分方法对小色差样本去除后的颜色数据进行四面体划分。

6.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤4中，针对单个四面体进行平均插值的计算方法如式一所示，

其中(L₁,a₁,b₁)、(L₂,a₂,b₂)、(L₃,a₃,b₃)、(L₄,a₄,b₄)分别为四面体四个定点的CIELab色度数据，(L_ave,a_ave,b_ave)为由四个定点采用平均插值计算得到的插值点色度数据。

7.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤5中，判断颜色数据集是否稳定的方法是，比较本次插值之后的颜色集包含的颜色数量K，与上一次插值后未经小色差样本去除操作的颜色集颜色数量P是否一致，如果K等于P，则判定颜色数据集已经稳定，不需要再执行步骤2至步骤4，如果K不等于P，则继续执行步骤2至步骤4，直至满足K等于P的条件，获得稳定的颜色数据集。

8.根据权利要求1所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤6中，按视觉感知特性对色彩体系颜色数据进行排布的具体方法是，在CIELCh颜色空间中，首先将稳定的颜色数据集按照色相h等分为m个色相范围，由于色相h的取值范围是[0°～360°]，那么划分为m个色相范围的步长Δh如式二所示，

并按照上述色相步长划分得到每个色相范围内的颜色数据；然后，针对每个色相范围内的颜色数据，按照n个明度等级进行划分，那么划分为n个明度范围的步长ΔL如式三所示，其中，L_max和L_min分布代表颜色数据集中的最大明度和最小明度值，

并按照上述明度步长划分得到每个明度范围内的颜色数据；最后将每个色相范围内每个明度范围下的颜色数据按照饱和度C值从小到大排序，即完成按视觉感知特性的色彩体系颜色数据排布。

9.根据权利要求8所述的一种色织纱线色彩体系构建方法，其特征在于：步骤6中，m的取值不小于40，n的取值不小于10。

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