专利名称：：一种检测织物颜色的装置和方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种利用扫描仪分析织物颜色的装置和方法。现有技术的颜色分析大多要使用色度计、分光光度计、多光源照相机等昂贵的设备。本发明所要解决的问题是提供一种成本低的颜色检验的设备和方法。本发明采用的技术方案是:采用一种颜色特性分析系统模i央，根据非线性颜色模型，可从扫描到的织物图像上准确得到设备独立色彩坐标，从而进行颜色分析。要对商用扫描仪进行表征，只需要一个基于标准织物的模型就可以了。所述方法和系统可用作表面颜色工业领域的质量控制工具，如检测织物、油漆、纸、皮革、塑料和印刷品等的质量。本发明所述检测织物颜色的装置和方法的装置包括夹具安装在扫描仪上，用于固定检测对象；扫描仪获取检测对象图像信息数据；计算机连接到扫描器，用于处理检测对象图像信息数据；颜色分析系统存储在计算机里，用于分析扫描对象的颜色特性。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述颜色分析系统包括用于把扫描所得图像信息从RGB值转换为CIE*l*a*b值的变量非线性模型模块。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述多变量非线性模型使用23个变量时最佳。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述23个变量为织物的属性信息值。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述颜色分析系统包括用于与扫描所得图像信息进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配的织物标准色样数据库模块。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述颜色分析系统包括用户友好界面模块，用户在用户友好界面设定色容条件，多变量非线性模型模块转换所得的扫描对象ci『r^b值和织物标准色样数据库模块里的织物标准色样信息根据设定色容条件进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配；所述用户友好界面根据检测对象的RGB值得到并显示装置独立CIE颜色坐标。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述织物标准色样数据库模块是根据常用织物的典型表面轮廓特征和多项式回归模型的鲁棒性的分析结果中选出来的153种<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>具有代表性织物标准色样所得，那些很透明的，光滑的以及表面复杂的织物材料都被排除在外；选好标准色样后，用分光光度计对所选取标准色样进行数据采集，采集所得数据即为织物标准色样数据库模块。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述用于固定检测对象的夹具，起到对检测对象的定位作用，安装在所述扫描仪上。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述方法包括以下步骤S1:用扫描仪扫描固定在夹具上的扫描对象的图像信息；S2:把扫描所得扫描对象的图像信息输入连接到扫描仪上的计算机中；S3:计算机把输入的扫描对象图像信息从RGB值转换为CIETa*b值；S4:用户在计算机的用户友好界面设定相关色容信息，如DE，DL*，Da*，Db*，Dc*&Dh*;S5:把S3所得的扫描对象CIE*l*a*b值与计算机数据库里的织物标准色样数据库模块进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配，根据S4中用户自定义色容条件输出与检测对象信息相符的标准织物信息。本发明所述检测织物颜色的装置和方法中，所述颜色分析系统通过填补织物(substrates)的XYZ/CIEl/al/值的基本数据库，预测到基于XYZ/CIEi;a1/匹配的染料配方。通过使用本发明所提供检测织物颜色的装置和方法可以得到以下有益效果在多光源和观测者(ASTM颜色测量标准)下的设备独立CIE色彩坐标可以从所测量区域(ROI)扫描到的RGB值得到，而不需要采用昂贵的色度计、分光光度计等，所述用于织物颜色分析的系统适用于不同材质如羊毛、丝绸或者其他天然或合成的纤维，用户定义色容后，数据库可对这些不同材质进行颜色分类和自动匹配。所述方法可用在表面颜色应用工业领域的很多商用台式扫描仪上，这些工业领域包括纺织品、画、纸、皮革、塑料、印刷品等。下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中表1所示为用FABRICEYED2000扫描Xrite色卡验证模型的高阶变量结果比较表格；表2所示为用FABRICEYED2000扫描，采用基于153种织物的织物表征模型的高阶变量所得的比较表格；表3所示为用FABRICEYED2000扫描，采用基于153种织物的表征模型来扫描其中的52种随机织物得到的结果表格；图1-3是本发明通过扫描仪的颜色表征进行织物颜色分析的系统构成示意图；图4所示为所述系统的工作原理示意图；图5所示为被扫描织物的ROI颜色分析的用户友好界面示意图；图6和图7所示为两种不同的扫描仪D-2000及佳能8887对X-riteSGA色卡140的颜色表征结果示意图；图8所示为分别采用RGBL*a*b*模型和RGBXYZ23Coffs.模型时用FABRICEYED2000扫描Xrite色卡得到的结果比较示意图；图9所示为用FABRICEYED2000扫描Xrite色卡所得的高阶变量结果比较图10和图11所示为X-rite色卡和所述153织物标准的L*、a*、b*(D6564)的分布状态；图12、图13和图14所示为采用织物颜色表征D-2000扫描仪得到的CIEi;、a*、b*(D65-64)的预测性的实验值。具体实施例方式图1-3所示为本发明通过扫描仪表征织物颜色的系统的组成示意图。所述系统包括图l所示的个人电脑和与个人电脑相连的扫描仪、图2所示的带有色卡样块的织物模板和图3所示的153种标准织物色样。带有色卡样块的织物模板是用来校准扫描仪的。多项式回归表征技术是用标准Xirite色卡来评估织物颜色的，下文中将结合不同照明条件下连接三个典型扫描仪到分光光度计上去时推演设备独立色彩CIE参数的结果时来详述。但是用所得到的表征模型来证实纯色织物的CIE颜色坐标并不合适。因此，建议把基于色卡域的典型织物标准(如图10、11所示)用来表征那些分析常规纯色织物的扫描仪。考虑到织物的典型表面特征和多项式回归模型的鲁棒性，在排除典型样品(非常透明、表面很光滑且具有复杂轮廓的)后，153种纯色织物(如图3所示)被选出，则合适采用23个变量的基于RGBLW织物的模型。图4所示为所述系统的工作原理示意图。关键参数特征对颜色显示有影响。首先，应该检查分光光度计的带通误差，必须根须参照ASTME308-06(用CIE系统计算物体颜色的标准)将三色剌激值和L*，a*，b*都调整到400-700nm。所述第一步完成后，基于23个变量的(方程式2)的非线性模型可以通过优化每个光源和观测条件的目标误差函数(方程式3)获得。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>J[(i*+(a*-印"+("误差=-----------------------------(3)图5所示对被扫描织物的ROI进行颜色分析的用户友好界面示意图。表征和优化非线性模型之后，用户可以在用户友好界面选择每个光源和观测者，通过选择被测区域(ROI)来分析颜色参数。这样就获得了设备独立色彩参数，这些参数可用在随后的所有步骤(颜色交流、展示、渲染、颜色分类和匹配)。图6和图7所示为用两种不同的扫描仪D-2000及佳能8887对X-riteSGA色卡140的颜色表征结果示意图。图8所示为FABRICEYED2000扫描Xrite色卡分别采用RGBL*aV和RGBXYZ23Coffs.模型的比较结果示意图。对于每个扫描仪，RGBLW成像效果好于RGBXYZ的成像效果。在所有案例中RGBLW模型预测的颜色差别(DE平均值、最大值、最小值和标准方差)都比RGBXYZ模型相比要小。图9所示为用FABRICEYED2000扫描Xrite色卡的高阶变量结果比较示意图。误差如DE平均值、最大值、最小值和标准方差随多项式变量的增加而减小。在测量织物样品时，多于23个变量时误差不再有明显改善，因此可以认为这就是最佳方案。表1、2、3所示验证了事实的结果。表l所示为用FABRICEYED2000扫描，采用Xrite色卡验证模型的高阶变量的比较结果。表2所示用FABRICEYED2000扫描，采用基于153种织物的织物表征模型的高阶变量的比较结果。表3所示用FABRICEYED2000扫描，采用基于153种织物模型扫描其中的52种随机织物的高阶变量的验证结果示意表格。图10和图11所示为X-rite色卡和所述153种标准织物的L*、a*、b*(D6564)分布。这些采用织物表征技术、基于色卡域的典型织物标准，认为是一种分析常用织物的有效方法。图12、图13和图14所示为织物颜色表征D-2000扫描仪采用所述技术预测的的L*、a*、b*(D6564)分布结果。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求一种检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，该装置包括夹具安装在扫描仪上，用于固定检测对象；扫描仪获取检测对象图像信息数据；计算机连接到扫描器，用于处理检测对象图像信息数据；颜色分析系统存储在计算机里，用于分析扫描对象的颜色特性。2.根据权利要求1所述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述颜色分析系统包括用于把扫描所得图像信息从RGB值转换为CIE*l*a*b值的变量非线性模型模块。3.根据权利要求2述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述多变量非线性模型使用23个变量时最佳。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>4.据权利要求3述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述23个变量为织物的属性信息值。5.根据权利要求1所述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述颜色分析系统包括用于与扫描所得图像信息进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配的织物标准色样数据库模块。6.利要求1所述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述颜色分析系统包括用户友好界面模块，用户在用户友好界面设定色容条件，多变量非线性模型模块转换所得的扫描对象ci『r^b值和织物标准色样数据库模块里的织物标准色样信息根据设定色容条件进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配；所述用户友好界面根据检测对象的RGB值得到并显示装置独立CIE颜色坐标。7.权利要求1所述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述织物标准色样数据库模块是根据常用织物的典型表面轮廓特征和多项式回归模型的鲁棒性的分析结果中选出来的153种具有代表性织物标准色样所得，那些很透明的，光滑的以及表面复杂的织物材料都被排除在外；选好标准色样后，用分光光度计对所选取标准色样进行数据采集，采集所得数据即为织物标准色样数据库模块。8.根据权利要求1所述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述用于固定检测对象的夹具，起到对检测对象的定位作用，安装在所述扫描仪上。9.一种检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤S1:用扫描仪扫描固定在夹具上的扫描对象的图像信息；52:把扫描所得扫描对象的图像信息输入连接到扫描仪上的计算机中；53:计算机把输入的扫描对象图像信息从RGB值转换为CIE*l*a*b值；54:用户在计算机的用户友好界面设定相关色容信息，如DE，DL*，Da*，Db*，Dc*&Dh*;55:把S3所得的扫描对象CIE*l*a*b值与计算机数据库里的织物标准色样数据库模块进行颜色分类、颜色搜索和自动匹配，根据S4中用户自定义色容条件输出与检测对象信息相符的标准织物信息。10.根据权利要求1述检测织物颜色的装置和方法，其特征在于，所述颜色分析系统通过填补织物(substrates)的XYZ/CIEL*a*b*值的基本数据库，预测到基于XYZ/CIEL*a*b*匹配的染料配方。全文摘要本发明涉及一种利用扫描仪对织物颜色进行分析的装置和方法。用基于标准色卡的织物标准来对常规织物进行扫描仪表征。本发明能在多种光源和复杂观测者下，根据扫描到的所测量区域(ROI)的RGB值，获得CIE设备独立色彩坐标，而不需要采用昂贵的器材如色度计、分光光度计和多光源照相机。所述织物颜色分析系统适用于不同材料，如羊毛、丝绸和其他天然或合成织物，用户对材料定义容许色差后，即可根据数据库的信息对这些不同材料进行颜色分类和颜色自动匹配。所述特征化方法可用在很多商用台式扫描仪上，做为表面颜色应用工业领域的质量检测工具来检测织物、画、纸、皮革、塑料、印刷品等的质量。文档编号G01J3/46GK101788341SQ20091016526公开日2010年7月28日申请日期2009年8月4日优先权日2008年8月4日发明者白求智,胡金莲,辛斌杰,阿思曼达·克汗杜尔申请人:香港纺织及成衣研发中心