测色与配色

西安工程大学测色与配色论文

学院纺织与材料学院

专业轻化工程

班级12级03班

指导教师王春梅

学号41201030305

姓名惠汪洋

电脑测配色技术

引言：利用计算机配色方法来配色，将油墨颜色的数据储存在计算机里，它的针对性很强，由于每个印刷厂都有自己的特点，它的针对性使得对工作的经验要求减低。并且它还可以节约时间，减少油墨的浪费，最重要的是节约了成本。

摘要：电脑测色配色技术作为一项先进适用技术，在纺织印染行业有着广泛的应用前景。本文着重介绍了电脑测色配色系统的构成、在印染行业的应用现状、问题点及对策等。

关键词：电脑测配色；原理；硬件和软件系统；应用;颜色匹配；三刺激值；色域；色差；颜色转换

1．电脑测配色的原理

在染料浓度和纺织品反射率之间必存在某种关系，1939 年库贝尔卡—曼克从完整辐射理论诱导出相对简单的理论，找出了这种关系。电脑测配色就是依据著名的库贝尔卡—曼克理论：

( 1)

式( 1) 中λ为波长，R 为反射率，K 为单元厚度的吸光率( 吸收系数) ，S 为散射系数( 单元厚度的漫反射率) 。假定所有光的吸收( K) 来自染料，而散射( S) 来自织物，因此 S 与染料浓度无关，而 K/S 值正比于染料的浓度，即

( 2)

式( 2) 中 C 为染料浓度，为染料特征常数，它代表染料单位浓

度时的染色纺织品 K/S 值，K 对固定的波长是个常数，而对不同的波长则是个变量。对不透明的染色纺织品而言，有下式成立：

在材质相同的情况下，( K/S)λ仅与( K/S)染料λ有关。由于染料以分子状态存在于纤维中，染料分子的大小比可见光波长小得多，其散射作用近似为零，所以可以把( K/S)λ作为单一数值来进行计算，即在不发生相互干扰的情况下，拼色的 K/S 总值是各个拼染染料 K/S 值之和，如下式：

( 3) 式( 3) 中 m 为拼色的样品， w为坯布，1、2、……n 为各个染料。将( 2) 带入( 3) ，得：

( 4)

( 4) 式建立了( K/S) 总值与各染料浓度的关系，( 1) 式是( K/S) 值与反射率的关系，因此，由浓度可算 K/S 值，再算出反射率，反之也可以由反射率推出染料的浓度。

2.计算机配色基本方法

目前, 虽然有各种形式的计算机配色方法, 但总的来说, 可以分为两种模式:三刺激值配色和全光谱配色。

2.1. 三刺激值配色法

三刺激值配色是指通过几种染料的组合匹配标准色的三刺激值, 使匹配色和标准色的三刺激值的差别达到最小。自从Allen 和Micginnis 使用三刺激值配色和全光谱配色方法以来,才开始了现代计算机配色的发展, 虽然有人对计算机配色加以改进,但计算机配色总的形式没有变化。三刺激值配色的基本思想是使匹配色和标准色的

三刺激值相同。本文通过三刺激值配色和全光谱配色的比较, 将最小二乘法应用于三刺激值配色, 深化了三刺激值配色的基本思想,建立了具体的配方表达式, 并按照此方法进行计算机配色, 给出了预测配方和预测结果。

对色料混合光学模型的研究发现, 有些情况下不管色料配方发生什么变化, 其散射系数基本不变。如染色纺织品, 其染料层的光散射受纺织纤维的作用, 加入到纺织品中的染料似乎溶于纤维中而不影响基质的散射能力, 使其中各染料的散射系数相等, 且与基质的散射系数一致, 因此纺织印染自动配色适用Kubelka2Munk 单常数理论[5 ]。下面以三染料组合为例,说明应用Kubelka2Munk 单常数理论进行三刺激值匹配的算法。

X ，Y ，Z 由下式求得：

对于完善匹配, 应有)(m s X X

=）（, )(m s Y Y =）（,)(m s Z Z =）（ , 故由色度学理论可以写成

T E [)(s r -)(m r ] = 0 (1)

如果不是存在特别严重的光谱异构性, 在任何一个波长上配方的反射比与标准色样的对应值相差不太大, 故可相当精确地写出

)(s r -)(m r = D [)(s f -)(m f ] (2)

根据Kubelka2Munk 理论的K/S 加和性原理)(m f =)(s f + φC, 与

(2) 式一起代入(1) 式并移项和整理后, 得

()[]

)()(1t S f f TED TED C -=-φ 其中X 、Y 、Z 为三刺激值,i ρ表示在波长i(nm)处的光谱反射比,(s)表示标准样, (m )表示配方样品。E i 表示在波长i (nm)上光源的相对光谱功率分布;ρ指不透明样品的光谱反射比。上标(s) 指被匹配的样品即标准色样, ( t) 指匹配的基质；函数()ρf 具体为不透明

样品的

()ρρ2/12-。 这就是计算得到的初始配方, 它提供了一个相当接近但可能不是刚好的染料比例, 通常尚需进一步迭代改善。

经过迭代计算，染料浓度的修正量是：

()t TED C ∆=∆-1

φ 最后,由

C C C OK new ∆+=1

计算出新的浓度矢量再由此确定三刺激值的接近程度, 或达到匹配要求并输出配方及有关参数而结束, 或再次进入下一轮迭代修正直至满足要求。在大多数情况下, 需要不超过四或五次迭代即可。

其中，

X ∆、Y ∆、Z ∆为标准色样与初始配方之间的三刺激值误差, 1c ∆、2c ∆、3c ∆是为使t ∆减小至零所需初始配方的变化量。

2.2 全光谱配色法

全光谱配色是匹配标准色的光谱, 使得到的光谱曲线与标准色的光谱曲线的差别达到最小。全光谱匹配方法努力去匹配标准色的光谱曲线而不是匹配标准色的三刺激值, 虽然这种方法不能保证标准色和匹配色的色度学相等, 但是全光谱配色更直观。全光谱配色算法如下:

=C ()1-P P T ()()()t S T f f W D P -