一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法

本发明涉及颜色复制技术领域，具体涉及一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法。

背景技术：

在印刷行业中，印刷品复制的主要目标是通过控制印刷的流程使得复制品上的各个颜色与原稿上的相应各个颜色在视觉上一致(即颜色外貌一致)。但是，在印刷领域普遍存在一个问题：印刷企业通过有效控制印刷流程(即使通过良好流程控制)，在印刷企业的光源下观察和测量时，复制品与原稿的颜色外貌差异非常小(或完全一致)，但在当客户光源下观察时，复制品与原稿的颜色外貌则可能出现较大差异，且此现象出现的概率非常高。这导致客户不认可印刷企业的印刷质量，甚至出现拒绝验收印刷品的情况，从而给印刷企业的声誉和成本造成极大负担。在印刷企业中，此问题称为“转色现象”。目前为止，印刷领域均未寻得良好解决方案。

由色度学理论可知，一个颜色物体的颜色外貌由环境中光源、颜色物体、以及人眼共同决定的。其中，光源可利用其光谱功率分布表示，颜色物体可利用其反射率光谱表示，人眼则可利用标准观察者(即人眼的光谱敏感曲线)表示。因此，三刺激值(一种颜色外貌值)则可通过光源光谱功率分布、反射率光谱和标准观察者对应相乘累加而得。由此计算公式分析，产生“转色现象”根本原因是：印刷企业是在印刷复制中只保证在某一种光源下颜色外貌值(如三刺激值xyz)一致，而此时的印刷品与原稿的各颜色的反射率光谱并非相同(即会存在同色异谱现象)；当此不同的反射率光谱，在其他光源观察与测量时，则获得的颜色外貌值就会出现差异，且印刷品与原稿的反射率光谱差异性越大，在其他光源下“转色现象”越明显。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法，以解决上述问题。

本发明提供了如下的技术方案：一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法，包括以下步骤：

步骤(1)：选择n对色块，测量色块的颜色外貌值和反射率光谱；

步骤(2)：建立优化方程

首先，建立初始方程，公式为：

其中，s(λi)表示光源的光谱功率分布，表示标准观察者(即人眼的光谱敏感曲线)，r(λi)表示色块的反射率光谱，i＝1,2,…,m表示光谱的维数；

然后，将初始方程转换为矩阵表现形式：

i＝mr

其中，为n个三刺激值的矩阵，为光源光谱功率与标准观察者构成的矩阵，为n个色块的反射率光谱构成的矩阵；

最后，通过矩阵形式的初始方程建立优化方程，光源光谱功率的优化方程为：

其中，下标i表示第i对色块；rc和ro分别表示步骤(1)中某一对中色块的反射率光谱；

步骤(3)：根据优化方程得到向量构成最优光源光谱功率。

作为上述方案进一步的描述

所述步骤(1)中的色块选自pantone色卡，选取的色块至少为31对。

作为上述方案进一步的描述

所述步骤(1)中颜色外貌值为三刺激值xyz。

作为上述方案进一步的描述

所述步骤(1)反射率光谱的维数m由选取的仪器决定。

作为上述方案进一步的描述

所述步骤(2)中δ的数值为10^-3。

本发明的有益效果：

本发明的一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法，提出一个计算方案从现实世界中选择一个存在的最佳光源，可以有效地克服当前方法的不足，解决印刷企业中所遇的“转色现象”，使得在此光源光谱功率下，通过复制颜色外貌能获得差异最小的反射率光谱，以此提供给印刷企业或其他相关企业，作为选择光源的依据。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。

本实施例中使用的材料设备为：1280个munsell色块、pantone色卡、爱色丽sp64分光光度计和柯尼卡美能达cs-2000分光亮度辐射计等设备。需要说明的是，本发明并不仅仅局限于上述设备和样本的应用支持，对于任意能实现上述设备功能的同等性质的设备同样适用。

本实施例提供了一种基于色度学颜色复制的最优光源光谱功率测定方法，包括以下步骤：

步骤(1)：从pantone色卡中选择n对色块，n≥31；

步骤(2)：利用爱色丽sp64分光光度计测量选择色块的颜色外貌值(本实施例优选为三刺激值xyz)和反射率光谱，反射率光谱的维数m由仪器决定，本实施例中测量范围为400～700nm，测量步长为10nm，m＝31；

步骤(3)：建立优化方程

首先，建立初始方程，公式为：

其中，s(λi)表示光源的光谱功率分布，表示标准观察者(即人眼的光谱敏感曲线)，r(λi)表示色块的反射率光谱，i＝1,2,…,m表示光谱的维数。

然后，将初始方程转换为矩阵表现形式：

i＝mr(2)

其中，为n个三刺激值的矩阵，为光源光谱功率与标准观察者构成的矩阵，为n个色块的反射率光谱构成的矩阵。

最后，在此基础上，通过矩阵形式的初始方程建立优化方程，n对色块下，光源光谱功率的优化方程如下：

其中，n表示步骤(1)中的色块对的数量，下标i表示第i对色块；rc表示步骤(1)中某一对中色块1的反射率光谱，ro表示步骤(1)中某一对中色块2的反射率光谱；本实施例中，δ的数值优选为10^-3，式(3)的优化方程可进一步表示为：

其中，κ表示正则化参数，且κ＞0。表示优化方程求得的最优光源光谱功率分布构成的向量。

本实施例中采用如下方法对前述最优光源反射率光谱进行验证，具体如下：

步骤(1)：从musell色卡中选取l(l≥19)个色卡，其中4×p(4×p＜l，p≥3)个特殊的色块来自不同色相坐标轴四个象限，且每个象限p个色块、色块的彩度等明度值相等，其他l-4×p块随机选择；

步骤(2)：计算l个色块在最优光源下的三刺激值xwywzw,计算如下：

其中，

步骤(3)：利用柯尼卡美能达cs-2000分光亮度照度计测量标准光源(本实施例中优选市面上的d50或者d65光源)的光谱功率分布s^t(λi)(i＝1,2,…,m)，替换步骤(2)中的光源光谱功率分布值，计算标准光源下的19个色块的三刺激值x^ty^tz^t；

步骤(4)：采用光源显色指数ri评价最优光源

利用x^sy^sz^s与x^ty^tz^t计算l个色块的色差值，x^ty^tz^t表示在标准光源(如d50)下的三刺激值，x^sy^sz^s表示在最优光源下的三刺激值；再利用色块的色差值计算光源显色指数ri，ri的计算公式如下：

其中，光源显色指数的范围为ri∈[0,100]。现有真实光源的ri值越接近100，说明此光源的光谱功率越接近所得的最优光源。对本实施例测定得到的最优光源进行评价，得到结果如下表1所示：

表1最优光源显色指数

表1中，光源1为d50(gretagmacbethf20t12/505000k20w)；光源2为d65(d65philipstld18w/9656500k)；由于，在cie中公认d50和d65是理想的显色性好的光源，如果最优光源获得的较佳，则其相对d50或d65其显色指数也较佳，在本实施的最优光源下复制颜色外貌，可最大程度的减少“转色现象”。

参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。