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一种基于全光谱配色的混色毛织物计算机拼色方法
    【技术领域】

    本发明涉及一种用于有色毛纤维混色的计算机拼色方法，具体涉及一种基于全光谱配色的混色毛织物计算机拼色方法。

    背景技术

    将已染色的单色毛纤维按一定质量比混和来生产各种色彩的混色织物，是毛纺企业普遍采用的一种生产方式。这种生产方式既可以生产颜色均一的产品，也可以生产非均一的特效产品，并且生产过程中，梳理下来的散纤仍可作为原料继续梳理，是一种对环境友好的生产方式。对于混纺混色(不同颜色，不同纤维)来说，由于是各组分分别染色，因此可以避免染色过程中竞染、沾色、以及因染色对纤维造成损伤等一系列问题。

    但在混色毛织物的方式中，拼色是第一大难关，工厂里的拼色人员在拼色时先将客户来样的纱线退捻后，将同色纤维归类、称重，然后依靠经验和反复试纺来配色。并且，目前在染色配方预测上应用的非常广泛的计算机测配色软件并不适用于混色毛织物的配色，其生产周期长、生产效率低，因此研究混色毛织物的计算机配色方法有着重要的现实意义。

    【发明内容】

    本发明的目的是提供一种基于全光谱配色的混色毛织物计算机拼色方法。

    本发明所要解决的技术问题是提供一种基于全光谱配色的混色毛织物计算机拼色方法，利用织物表面反射光谱之间的内在关系(即混色样品的反射光谱与其组成色反射光谱之间的内在规律)，采用全光谱配色方法(由常用单色的样品反射率组合来匹配客户来样的反射率)，使匹配样与来样之间的反射率在各波长下的差异均达到最小，实现对客户来样的配方预报(即混色组成单色和组成比例)，达到快速拼色的目的。

    为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

    本发明的一种基于全光谱配色的混色毛织物计算机拼色方法，具体包括以下步骤：

    (1)、建立单色反射率数据库

    单色样品反射率数据库的建立是计算机拼色的前提，每一种颜色都有其特定的反射率谱线，故可用特定的反射率谱线来代表一种颜色，将工厂里经常使用到的各种单色毛纤维的反射率，用光谱光度仪测色测定后，将其数据贮存在基础数据库中，待需要时提取使用；

    (2)、来样初步分析

    对来样进行初步分析，判断来样的可能单色组成，同时并通过借助人眼的初步判断缩小拼色范围，可大大缩短计算机的运算工作量，提高运算效率；

    (3)、选择供配色的单色毛条反射率

    在来样分析的基础上，从数据库中选择接近的基础单色，根据经验和熟练程度的不同，选择的基础色数量也不同；

    (4)、测定来样的反射率

    运用光谱广度仪测定来样的整体反射率，存入计算机，作为待匹配对象；

    5)、全光谱配色计算

    全光谱匹配算法又称无条件匹配，是对来样色的各波长下的反射率直接进行匹配，应用毛纤维拼色反射率模型：

     f[R(λ)]=e-0.092[1-R(λ)]2/2R(λ)---(1)]]>

     f[RS(λ)]=Σi=1nxif[Ri(λ)]---(2)]]>

    式(1)、(2)中：R(λ)为波长λ下的反射率，Rs(λ)表示波长为λ时混色样品的反射率；Ri(λ)表示波长为λ时i组分单色纤维的反射率；xi表示织物中i组分单色所占的质量比例，∑xi＝1；

    (6)、配方修正

    按配方均匀混和后在横机上织片仿制小样，计算来样与初仿样之间的色差，色差在客户允许范围内，则打印配方；否则，根据两者之间在各波长下反射率的差，采用全光谱迭代修正方法修正配方，直到满足结果后输出配方；

    上述拼色方法中，其中，步骤(1)中的光谱光度仪器孔径为20mm，测试范围为400-700nm，波长间隔10nm，采用D65光源，10度标准观察者；基础数据库的命名为“纤维/主色调/编号”；

    上述计算机拼色方法中，其中，步骤(4)中的光谱光度仪器测试范围为400-700nm，波长间隔10nm，采用D65光源，10度标准观察者；

    上述计算机拼色方法中，其中，步骤(5)中的匹配条件为：Rλs=Rλm,]]>Rλs表示标准样在波长λ处的反射率；Rλm表示匹配样在波长λ处的反射率，采用最小二乘法使得到的光谱曲线与来样色的光谱曲线的差别达到最小，即得到配方组成单色的Ri(λ)和对应的拼色比例xi；。

    上述计算机拼色方法中，其中，步骤(6)中的色差公式为纺织工业中的CIE1976L*a*b*色差公式，或CMC 2:1色差公式；

    上述计算机拼色方法中，其中，步骤(6)中的全光谱迭代修正方法如下：

    首先，定义来样样品与初仿样之间的色差：ΔT＝F(s)-F(t)，

     ΔX=Δx1Δx2Δx3]]>

    其中，上标“s”表示标准样，“t”表示初始配方样，

    Δx是为了使ΔT减少至零所需的变量，

    因此：ΔT＝F(S)-F(t)＝FΔX；ΔX＝(FTF)-1FT(F(S)-F(t))，

    不断修正上述条件，直到满足结果后输出配方，贴样，送回客户。

    与现有技术相比，本发明的积极效果是：

    本发明的计算机拼色方法，首先通过光谱广度仪测定常规单色的反射率，制作基础单色数据库，然后再测定客户来样的反射率，根据全光谱匹配算法结合混色反射率模型进行匹配运算，最后得到来样的拼色配方；该方法速度快，配色准确率高，操作简单方便，效率有了很大的提高，具有潜在优点。

    【附图说明】

    图1是本发明计算机拼色流程示意图。

    【具体实施方式】

    下面结合附图对本发明进一步阐述。

    实施例1

    本发明的拼色方法共包括两部分：硬件部分和软件部分。其中，硬件部分主要包括光谱光度仪和计算机；软件部分主要为反射率获取、拼色运算程序。通过光谱光度仪测定单色样的反射率作为基础数据库，将测得的来样反射率以库存中的单色为匹配基础色，结合修正的混色模型，进行全光谱配色。

    用于本发明的软件程序主要包括测定反射率、配色计算和拼色修正程序三部分。

    如图1所示，为本发明的计算机拼色流程图，具体包括以下步骤：

    (1)、建立单色毛样反射率数据库

    为了获得理想的混色配色效果，选用常用的单色毛纤维(毛条)纺纱后，用横机加工成织片，用Datacolor 600puls光谱光度仪器测量其反射率值Ri(λ)，建立常用单色毛样的颜色数据库，其在可见光范围不同波长下的反射率列表如下：(采用孔径：20mm，测试范围：400-700nm，波长间隔10nm，10度标准观察者，D65光源)

            表1 单色毛样反射率值Ri(λ)(％)基础数据库(部分)

       波长/nm  葡萄紫  梅红  鲜红  桔红  深玫  黑  墨绿  苹果绿  本白  400  15.03  10.44  1.7  2.62  8.54  1.59  1.45  4.78  34.3  410  16.67  11.45  1.73  2.63  9.23  1.55  1.48  4.92  38.15  420  18.12  12.46  1.73  2.67  9.93  1.49  1.49  5.15  42.42  430  19.4  13.24  1.76  2.84  10.6  1.51  1.58  5.62  47.09  440  20.06  13.51  1.74  3.17  10.94  1.54  1.79  6.59  51.04  450  19.97  13.26  1.64  3.69  10.89  1.52  2.04  8.1  54.03  460  18.97  11.9  1.52  4.59  9.99  1.5  2.62  10.57  56.58  470  17.46  10.15  1.41  5.82  8.71  1.48  3.43  14.16  58.68

       波长/nm  葡萄紫  梅红  鲜红  桔红  深玫  黑  墨绿  苹果绿  本白  480  15.35  8.26  1.38  7.49  7.07  1.49  4.57  19.87  60.7  490  13.39  6.84  1.35  8.79  5.65  1.49  5.41  26.47  62.11  500  11.5  5.64  1.34  9.78  4.47  1.49  5.66  34.66  63.35  510  9.94  4.72  1.34  10.45  3.68  1.48  5.5  41.05  64.12  520  8.68  4.21  1.34  11.05  3.05  1.45  4.79  43.4  64.56  530  7.68  3.92  1.35  11.9  2.73  1.39  4.03  42.62  64.94  540  7.06  3.83  1.38  13.64  2.59  1.37  3.36  39.93  65.16  550  6.72  3.88  1.42  16.96  2.55  1.35  2.87  36.12  65.67  560  6.45  4.03  1.47  22.25  2.5  1.29  2.5  31.68  66.14  570  6.26  4.72  1.7  28.91  2.61  1.25  2.18  27.76  66.61  580  6.33  6.44  3.01  36.49  3.03  1.23  1.99  24.32  67.19  590  6.8  10.16  6.58  44.5  4.74  1.23  1.84  21.07  67.66  600  7.73  16.66  13.2  51.82  8.44  1.25  1.78  17.66  68.25  610  8.36  25.18  21.97  57.89  13.77  1.25  1.74  15.49  68.58  620  8.34  34.11  31.22  61.9  19.1  1.26  1.75  15.21  68.93  630  8.29  41.58  39.2  64.41  23.04  1.27  1.79  15.17  69.23  640  9.12  46.84  45.42  66.08  26.74  1.28  1.86  15.23  69.54  650  11.96  50.21  49.88  67.39  32.07  1.34  2.05  15.02  69.99  660  17.12  53.06  53.49  68.34  39.34  1.51  2.43  12.6  70.3  670  25.02  56.3  56.5  69.11  47.97  1.96  3.23  9.71  70.57  680  34.93  60.32  59.33  69.96  55.75  2.92  4.87  10.25  70.9  690  43.76  63.68  61.21  70.4  60.52  4.55  7.19  13.91  71

       波长/nm  葡萄紫  梅红  鲜红  桔红  深玫  黑  墨绿  苹果绿  本白  700  54.08  67.52  63.25  70.88  64.38  7.65  11.39  21.46  71.34

    (2)来样初步分析，选择供配色用的单色样

    对样品进行初步分析，得到样品颜色大致成份，例如：70S普通羊毛/梅红/20090807，70S普通羊毛/黄/20090211，70S普通羊毛/本白/20090502等。因此，在数据库中选择匹配用单色样，选择与目标色较接近的红色R1(λ)、黄色R2(λ)、白色R3(λ)匹配。也根据经验，缩小单色选择范围；

    (3)、测定来样的反射率

    用Datacolor 600puls光谱光度仪器测量来样(包括设计师图样)在各波长400-700nm下的反射率值：

            表2 来样反射率R(％)测试结果

       波长/nm  来样1  来样2  来样3  400  13.53  1.87  2.67  410  15.04  1.91  2.71  420  16.44  1.93  2.74  430  17.6  2.01  2.86  440  18.24  2.04  3.09  450  18.08  2  3.32  460  16.97  1.93  3.77  470  15.35  1.89  4.31  480  13.25  1.89  4.96  490  11.41  1.87  5.43  500  9.69  1.85  5.67  510  8.32  1.83  5.67  520  7.25  1.82  5.45

       波长/nm  来样1  来样2  来样3  530  6.48  1.83  5.11  540  6.05  1.89  4.83  550  5.81  2.01  4.51  560  5.68  2.13  4.27  570  5.71  2.49  4.04  580  6.04  3.78  3.87  590  7.14  7.06  3.7  600  8.72  12.92  3.6  610  10.07  20.59  3.52  620  10.31  28.49  3.49  630  10.51  35.03  3.52  640  11.36  40.07  3.58  650  14.34  44.16  3.68  660  19.73  47.81  3.87  670  27.95  50.92  4.26  680  38.14  53.6  5.51  690  46.87  55.24  7.65  700  56.36  56.92  11.61

    (4)、全光谱配色计算

    配色的目的是使得到的光谱反射率与来样的反射率完全相同，即希望匹配色与来样色满足：

     Rλs=Rλm---(3)]]>

    式中Rλs表示标准样在波长λ处的反射率；Rλm表示匹配样在波长λ处的反射率。波长范围选用400～700nm，间隔为10nm；

    由(3)和(1)式知

     f(R)λs=f(R)λm---(4)]]>

    针对本例，则有：

     f(R)λs=f(R)λm=x1f(R)λ1+x2f(R)λ2+x3f(R)λ3---(5)]]>

    即：f(R)400m=x1f(R)4001+x2f(R)4002+x3f(R)4003f(R)410m=x1f(R)4101+x2f(R)4102+x3f(R)4103...f(R)700m=x1f(R)7001+x2f(R)7002+x3f(R)7003]]>

    其中，f(R)λ表示混色模型的表达式(1)，式中xi表示各单色纤维的质量比例，上标“s”表示标准样，“m”表示来样；

    设标准样F(S)=f(R)400(s)f(R)410(s)...f(R)700(s)]]>来样F(m)=f(R)400(m)f(R)410(m)...f(R)700(m)]]>则(4)式等同于：(6)

    F(s)＝F(m)

    进而有：F(s)＝FX；

    其中，X=x1x2x3,F=f(R)400(1)f(R)400(2)f(R)400(3)f(R)410(2)f(R)410(2)f(R)410(3).........f(R)700(1)f(R)700(2)f(R)700(3)]]>

    由于方程(6)为31个方程求解3个未知量，方程有多个解，为此采用最小二乘法求解方程组，使：

     Δ=F(s)-F(m)=min{Σλ=400700[f(R)λs-x1f(R)λ1-x2f(R)λ2-x3f(R)λ3]2}→0---(7)]]>

    解得：X＝(FT×F)-1×FT×F(S)            (8)

    式中：上标“-1”表示矩阵求逆。这样即可解得各单色纤维的质量比例x1，x2，x3。

    因此得到最佳匹配结果：红色R1(λ)和x1；黄色R2(λ)和x2；白色R3(λ)和x3；如果选择的单色较多，则可得到各自的最小差异匹配方案；

    (5)预测配方色差计算与结果输出

    由式(1)得R=0.092-lnf(R)-[0.092-lnf(R)]2-0.09220.092---(9)]]>

    其中f(R)即为拼色模型公式(1)。由上式可以计算得到预测配方样的反射率R。根据标样和预测配方样的反射率值通过色差公式计算预测配方的色差。纺织工业上色差常采用CIE1976L*a*b*简称CIELAB色差公式或CMC(2:1)色差公式。色差在客户允许范围内，则打印配方，否则，迭代修正配方，直到满足结果，输出配方；

    (6)、迭代修正算法如下：

    根据预测配方和组成比例，混色制作横机上织做小样片，用Datacolor 600puls光谱光度仪器测定初仿样的反射率，计算来样样品与初仿样之间的色差，色差在客户允许范围内，则配色完成，打印配方，送客户。否则，根据两者之间在各波长下反射率的差，

    定义：ΔT＝F(s)-F(t)，ΔX=Δx1Δx2Δx2]]>

    其中，上标“s”表示标准样，“t”表示初始配方样。

    ΔX是为了使ΔT减少至零所需的变量，因此：ΔT＝F(S)-F(t)＝FΔX；

    ΔX＝(FTF)-1FT(F(S)-F(t))；

    采用全光谱迭代修正方法修正配方，直到满足结果后输出配方，并预测配色色差，试验打样后复样色差能够为客户接受者即为最终配色结果。

                      表3 来样配色结果

    

    以上所述为本发明的优选实施方式之一，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。