本發(fā)明屬于圖像分析處理領(lǐng)域，涉及一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，應(yīng)用于紡織品色差自動(dòng)檢測(cè)與控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

紡織行業(yè)中顏色是一項(xiàng)重要參數(shù)，顏色直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、等級(jí)和價(jià)格，同一批產(chǎn)品顏色差別較大，直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此紡織品的顏色檢驗(yàn)，即色差評(píng)定成為紡織品質(zhì)量檢測(cè)的重要指標(biāo)之一。

目前國(guó)內(nèi)外的紡織品的色差檢驗(yàn)主要有人工目測(cè)法與儀器法。人工目測(cè)法是在標(biāo)準(zhǔn)光源下，將被測(cè)樣本與國(guó)標(biāo)灰卡進(jìn)行人眼比對(duì)以判定具體級(jí)數(shù)，該方法雖然操作簡(jiǎn)單，但對(duì)檢驗(yàn)人員要求較高且受主觀因素影響較大，存在結(jié)果一致性差、客觀性差及易產(chǎn)生爭(zhēng)議等缺點(diǎn)。儀器法主要采用色差值進(jìn)行客觀的色差評(píng)級(jí)，目前主要有色度計(jì)和datacolor測(cè)色儀(分光光度計(jì))，色度計(jì)能夠獲取物體的色度顏色信息，但不能測(cè)量得到物體本征顏色信息的光譜反射比信息；分光光度計(jì)可以測(cè)量物體顏色在可見光波段各波長(zhǎng)的光譜反射率，但相對(duì)來說，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量速度較慢，價(jià)格貴，另外，分光光度計(jì)測(cè)色時(shí)必須接觸樣本進(jìn)行測(cè)量，并且受樣本的材質(zhì)和尺寸大小的影響較大，例如對(duì)于表面紋理明顯以及表面不平整的樣本則較難地被準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)少量的紗線樣本也無法測(cè)量，而且一次只能測(cè)量一個(gè)顏色，這對(duì)于很多的生產(chǎn)工業(yè)是十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

數(shù)字成像測(cè)色系統(tǒng)可以有效解決當(dāng)前幾種顏色測(cè)量方法存在的不足，數(shù)字成像測(cè)色系統(tǒng)屬于非接觸式方式，使得其測(cè)量對(duì)象所受的物理?xiàng)l件限制較小，除此之外，用數(shù)字圖像文件格式描述測(cè)量結(jié)果，還擁有與電腦交互的強(qiáng)大功能，可借助于數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳遞。曾珊珊等人基于多項(xiàng)式模型，建立了數(shù)碼相機(jī)的rgb信息到與設(shè)備無關(guān)的cielab空間的cie標(biāo)準(zhǔn)觀察的三刺激值之間一種非線性關(guān)系；肖志濤等人自主開發(fā)了數(shù)字測(cè)色系統(tǒng)tdcolor，可用來測(cè)量非常小(一個(gè)像素)或不規(guī)則的圖像；岑夏鳳通過分光輻射度計(jì)和單反相機(jī)優(yōu)化得cielab值和圖像源數(shù)據(jù)權(quán)重系數(shù)；張顯斗等人基于多項(xiàng)式等模型實(shí)現(xiàn)目標(biāo)樣本值rgb到所選取的照明體或光源下ciexyz三刺激值的預(yù)測(cè)。然而這些方法存在同色異譜問題，所建立的轉(zhuǎn)換關(guān)系只在特定的照明和觀察環(huán)境下適用，其模型也只有固定的幾種，測(cè)量樣本數(shù)量不夠多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量紡織品色差準(zhǔn)確度低、成本高和操作復(fù)雜等問題，提供一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)紡織品色差的快速、準(zhǔn)確和客觀檢測(cè)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，步驟如下：

(1)選取國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡作為訓(xùn)練樣本，采用數(shù)碼相機(jī)獲取訓(xùn)練樣本的rgb顏色值，記為(r,g,b)，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)測(cè)量訓(xùn)練樣本的cielab值，記為(l,a,b)；

(2)采用訓(xùn)練樣本的(r,g,b)構(gòu)建預(yù)設(shè)的色差測(cè)量模型ρi，采用訓(xùn)練樣本的(r,g,b)采用訓(xùn)練樣本的(l,a,b)構(gòu)建σi，然后計(jì)算σi與ρi之間的轉(zhuǎn)換矩陣m，mρi即為色差測(cè)量模型，σi與ρi之間的轉(zhuǎn)換公式如下：

σi＝mρi；

ρi＝[1rgbrgrbgbr²g²b²r³g³b³rgb(rgb)²]；

σi＝[lab]；

(3)采用數(shù)碼相機(jī)獲取n對(duì)測(cè)試樣本的rgb顏色值，記為(r1,g1,b1)、(r2,g2,b2)...(ri,gi,bi)...(rn,gn,bn)，將其分別代入色差測(cè)量模型得到測(cè)試樣本的cielab值，記為(l1,a1,b1)、(l2,a2,b2)…(li,gi,bi)…(ln,gn,bn)；

(4)將(l1,a1,b1)、(l2,a2,b2)…(li,gi,bi)…(ln,gn,bn)代入色差公式得到待測(cè)樣本的色差；

其中，采用數(shù)碼相機(jī)獲取訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的rgb顏色值時(shí)，數(shù)碼相機(jī)的測(cè)量參數(shù)相同。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述訓(xùn)練樣本中含有35張以上國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡，所述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡包含24色相環(huán)。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述訓(xùn)練樣本中含有200～500張國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡，采用數(shù)碼相機(jī)獲取樣本的rgb顏色值具體操作為：首先將樣本置于標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)，然后采用數(shù)碼相機(jī)采集樣本的圖像，最后提取圖像的rgb顏色值。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)的照明光源為d65照明體，拍照條件為45°/垂直。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述數(shù)碼相機(jī)支持手動(dòng)曝光設(shè)置和采集raw格式圖像，本發(fā)明直接在其raw格式文件上提取r、g、b三個(gè)濾鏡的平均值作為原始rgb顏色值的輸出，實(shí)現(xiàn)了精確到像素級(jí)數(shù)據(jù)提取，測(cè)量結(jié)果精確，相機(jī)可同時(shí)對(duì)多個(gè)樣本進(jìn)行拍照獲取raw格式圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣本同時(shí)測(cè)量分析。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述提取圖像的rgb顏色值是指選取圖像中心區(qū)域100×100個(gè)像素，根據(jù)相機(jī)感光器件表面的拜耳濾鏡排列方式分別提取r、g、b三個(gè)分量的平均值，數(shù)碼相機(jī)圖像傳感器(cmos或ccd)所能采集到的rgb顏色信息由其表面的特定濾光片(也稱拜耳濾鏡)所決定，每個(gè)濾鏡只能透過對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)，剩余的兩種顏色要經(jīng)過差值計(jì)算得到，濾鏡下方對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的rgb就是此時(shí)計(jì)算得到的顏色信息，這個(gè)過程稱為色彩插值或“去馬賽克”。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述樣本的rgb顏色值是指5個(gè)圖像的rgb顏色值的平均值。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，采用σi訓(xùn)練ρi得到二者之間的轉(zhuǎn)換矩陣m，轉(zhuǎn)換矩陣m是利用偽逆或者最小二乘法擬合ρi和σi值得到；所述轉(zhuǎn)換矩陣m的大小為15×3。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，所述色差公式為ciede2000色差公式。

如上所述的一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，測(cè)量方法使用的裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)光源箱、置物平臺(tái)、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)支架組成，置物平臺(tái)位于標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)，數(shù)碼相機(jī)位于標(biāo)準(zhǔn)光源箱外且由數(shù)碼相機(jī)支架進(jìn)行固定，置物平臺(tái)的工作面與水平面之間的夾角為45°，數(shù)碼相機(jī)的攝像頭面向置物平臺(tái)的工作面。有益效果：

(1)本發(fā)明的測(cè)量方法使用的測(cè)色系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的色度計(jì)和分光光度計(jì)等其他測(cè)色設(shè)備具有成本低、速度快和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；

(2)本發(fā)明的測(cè)量方法能夠與電腦交互，借助于數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳遞；

(3)本發(fā)明的測(cè)量方法可以實(shí)現(xiàn)精確到像素級(jí)的色差測(cè)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測(cè)量方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明測(cè)量方法使用的裝置示意圖；

圖3為本發(fā)明測(cè)量方法使用的裝置右視圖；

其中，1-標(biāo)準(zhǔn)光源箱，2-置物平臺(tái)，3-測(cè)試樣本，4-數(shù)碼相機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

一種基于數(shù)碼相機(jī)的紡織品色差測(cè)量方法，其測(cè)試流程如圖1所示，具體步驟如下：

(1)選取200張包含24色相環(huán)的不同顏色的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡作為訓(xùn)練樣本，將樣本置于標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)的照明光源為d65照明體，拍照條件為45°/垂直，采用訓(xùn)練數(shù)碼相機(jī)拍照采集樣本的圖像，選取5張樣本圖像中心區(qū)域100×100個(gè)像素內(nèi)的圖像，根據(jù)相機(jī)感光器件表面的拜耳濾鏡排列方式提取圖像的r、g、b三個(gè)分量的平均值，記為(r,g,b)，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)測(cè)量訓(xùn)練樣本的cielab值，記為(l,a,b)；

(2)采用訓(xùn)練樣本的(r,g,b)構(gòu)建預(yù)設(shè)的色差測(cè)量模型ρi，采用訓(xùn)練樣本的(l,a,b)構(gòu)建σi，然后利用最小二乘法擬合ρi和σi值得到轉(zhuǎn)換矩陣m，轉(zhuǎn)換矩陣m的大小為15×3，mρi即為色差測(cè)量模型，σi與ρi之間的轉(zhuǎn)換公式如下：

σi＝mρi；

ρi＝[1rgbrgrbgbr²g²b²r³g³b³rgb(rgb)²]；

σi＝[lab]；

(3)采用數(shù)碼相機(jī)獲取50對(duì)測(cè)試樣本的rgb顏色值，記為(r1,g1,b1)、(r2,g2,b2)...(ri,gi,bi)...(r50,g50,b50)，將其分別代入色差測(cè)量模型得到測(cè)試樣本的cielab值，記為(l1,a1,b1)、(l2,a2,b2)…(li,gi,bi)…(l50,g50,b50)；

(4)將(l1,a1,b1)、(l2,a2,b2)…(li,gi,bi)…(l50,g50,b50)代入ciede2000色差公式得到待測(cè)樣本的色差；

其中使用數(shù)碼相機(jī)獲樣本時(shí)采集裝置的示意圖如圖2、圖3所示，采集裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)光源箱1、置物平臺(tái)2、測(cè)試樣本3、數(shù)碼相機(jī)4和數(shù)碼相機(jī)支架組成，置物平臺(tái)2位于標(biāo)準(zhǔn)光源箱1內(nèi)，數(shù)碼相機(jī)4位于標(biāo)準(zhǔn)光源箱1外且由數(shù)碼相機(jī)支架進(jìn)行固定，數(shù)碼相機(jī)4支持手動(dòng)曝光設(shè)置和采集raw格式圖像，置物平臺(tái)2的工作面與水平面之間的夾角為45°，數(shù)碼相機(jī)4的攝像頭面向置物平臺(tái)2的工作面，采用數(shù)碼相機(jī)4獲取訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的rgb顏色值時(shí)，數(shù)碼相機(jī)4的測(cè)量參數(shù)相同。