袁 承，李寶才

(1.云南尚呈生物科技有限公司，云南 玉溪 653200；2.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650500)

基于數(shù)字化色彩的褐煤蠟顏色品質(zhì)模型初探

袁 承1，李寶才2*

(1.云南尚呈生物科技有限公司，云南 玉溪 653200；2.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650500)

采用CIE Lab顏色空間技術(shù)，對褐煤蠟的顏色品質(zhì)進行數(shù)字化表征，在檢驗識別工具準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，確定了顏色參數(shù)的權(quán)重排序及其相關(guān)影響，并初步建立了一個用于評價褐煤蠟品質(zhì)優(yōu)劣的擬合函數(shù)模型y= 0.9 *L -│0.02*a│-│0.08*b│，其結(jié)果值高低所代表的品質(zhì)優(yōu)劣程度與人的視覺感知趨勢完全相符。

褐煤蠟；數(shù)字化色彩；品質(zhì)

褐煤蠟在氧化漂白的精制過程中伴隨著從黑褐色、棕褐色到棕黃色、橙黃色、黃色、淺黃色、黃白色、米白色等一些列由“劣”轉(zhuǎn)“優(yōu)”的顏色變化狀態(tài)[1]。長期以來人們對其顏色品質(zhì)的評價僅用一些描述性語言來衡量，其模糊性無法定量產(chǎn)品間的具體差異，因為對于每一種具體的顏色來說，又可分為深淺不同的程度，因此，這對于準(zhǔn)確劃分褐煤蠟顏色品質(zhì)等級構(gòu)成了較為嚴(yán)重的制約[2]。

近年來隨著數(shù)字化色彩技術(shù)的興起，越來越多的領(lǐng)域開始采用該技術(shù)進行顏色品質(zhì)比較，其優(yōu)勢在于可以對具體顏色進行量化分析[3]，因此本研究將嘗試CIE Lab顏色空間技術(shù)應(yīng)用于褐煤蠟領(lǐng)域。此外，解決褐煤蠟顏色數(shù)字化表征只是運用該項技術(shù)的前提，而更為關(guān)鍵的是如何構(gòu)建合適的數(shù)學(xué)模型將所得參數(shù)有機地結(jié)合成一個較為準(zhǔn)確和有效的評價機制，因此本研究將針對這些問題展開分析討論，以期獲得較為全面和精準(zhǔn)的評價模型。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與設(shè)備

PANTONE國際色卡；不同顏色程度的褐煤蠟；D50標(biāo)準(zhǔn)光源攝影工作臺；佳能70D單反相機；Photoshop CS6軟件；Windows 7系統(tǒng)計算機。

1.2 模型的建立方法

顏色品質(zhì)測評模型由圖像采集、圖像處理及綜合評價三部分組成。其中，圖像采集的操作要領(lǐng)為：將褐煤蠟樣品置于D50標(biāo)準(zhǔn)光源攝影工作臺，利用佳能70D單反相機選取一定方位拍攝其圖像；圖像處理的操作要領(lǐng)為：將采集的圖像導(dǎo)入計算機系統(tǒng)，并啟動Photoshop CS6軟件，利用其拾色器工具在每個圖像上均勻選取10個檢測點，并分別獲得其R、G、B值轉(zhuǎn)換后的L、a、b值(L表示亮度，a表示從紅色至綠色的范圍，b表示從黃色至藍色的范圍，下同)，然后分別計算各個檢測點的L、a、b值的平均值，將其作為表征精制褐煤蠟顏色品質(zhì)的三個參數(shù)；綜合評價的要領(lǐng)為：根據(jù)相關(guān)函數(shù)計算各個樣品顏色的品質(zhì)得分，以結(jié)果值的高低來比較樣品相互之間顏色品質(zhì)的優(yōu)劣程度。

1.3 識別工具的準(zhǔn)確性檢驗方法

以PANTONE國際色卡里的標(biāo)準(zhǔn)顏色及其相關(guān)顏色空間數(shù)據(jù)作為依據(jù)，利用Photoshop CS6的拾色器獲取標(biāo)準(zhǔn)顏色的R、G、B值并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的L、a、b值，將其與已知標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行對比，以此評價其準(zhǔn)確度。

1.4 擬合函數(shù)的確定原則

擬合函數(shù)的確定需要綜合考慮兩方面的因素：第一，合理分配三個參數(shù)的權(quán)重比例，即每個參數(shù)對整體評分的貢獻率；第二，明確三個參數(shù)對顏色品質(zhì)所產(chǎn)生的相關(guān)影響。其中，權(quán)重分配比例是函數(shù)構(gòu)建的核心，在尚不能滿足統(tǒng)計學(xué)的要求前，可以采用逐步試探的原則盡可能地優(yōu)化。

2 結(jié)果與討論

2.1 識別工具的準(zhǔn)確性檢驗結(jié)果

準(zhǔn)確性檢驗結(jié)果見圖1。

圖1 準(zhǔn)確性檢驗結(jié)果

結(jié)果表明：隨機抽取標(biāo)準(zhǔn)顏色的R、G、B值及其轉(zhuǎn)換對應(yīng)的L、a、b值均與PANTONE國際色卡里的規(guī)定值保持一致，這說明了色彩識別工具所獲得的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2.2 擬合函數(shù)的確定試驗結(jié)果

圖2 樣品顏色檢測結(jié)果(Ι)

表1 褐煤蠟樣品顏色參數(shù)檢測結(jié)果Table 1 The color parameter detection results of montan wax samples

結(jié)果表明：L值的變化幅度最大，a值的變化幅度極小，b值的變化幅度較大，由此可知三者的權(quán)重排序為：L>b>a。另外，L值越大往往顏色品質(zhì)越好，因此其基本是反映顏色品質(zhì)好壞的正相關(guān)因素(個例除外)；因素a、b值并不呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，且二者值均存在正負兩種，然而不管是正值越大還是負值越小，往往顏色品質(zhì)越差，因此二者是反映顏色品質(zhì)好壞的負相關(guān)因素，為了省去考慮a、b值的正負性，力求在運算過程中的簡便性，可以在其相關(guān)計算部分以絕對值的形式呈現(xiàn)。

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，L值的大小與顏色品質(zhì)優(yōu)劣其實并非絕對呈正相關(guān)性，例如樣品G與H比較，H的L值大但是其b值也很大，給人的視覺感知是H的顏色品質(zhì)不如G，因此對于顏色品質(zhì)的評價須綜合考慮L、a、b三個參數(shù)就顯得尤為必要，下面將對擬合函數(shù)的確定進行初步探討。

圖3 樣品顏色檢測結(jié)果(Ⅱ)

我們在通過大量試驗的基礎(chǔ)上，將三個因素的權(quán)重比設(shè)置為90∶2∶8，故形成了擬合函數(shù)為：y= 0.9 *L -│0.02*a│-│0.08*b│，并對該函數(shù)用于褐煤蠟顏色品質(zhì)評價的準(zhǔn)確性進行簡單評估，分別以圖2的樣品1～6及圖3的樣品A-H為測試對象。

首先計算樣品1～6的得分情況為：y1=81.86，y2=77.72，y3=73.42，y4=61.02，y5=32.52，y6=14.12；

結(jié)果表明：樣品1～6所得結(jié)果y值呈遞減趨勢，其與視覺品質(zhì)遞減順序一致。

然后計算樣品A-H的得分情況為：yA=84.90，yB=79.44，yC=79.42，yD=76.68，yE=80.34，yF=77.78，yG=70.80，yH=69.24；

結(jié)果表明：樣品A-D粒狀褐煤蠟所得結(jié)果y值呈遞減趨勢，與視覺品質(zhì)遞減順序一致；同時樣品E-H塊狀褐煤蠟所得結(jié)果y值也呈遞減趨勢，與視覺品質(zhì)遞減順序也一致。此外，樣品A與E雖為同一產(chǎn)地同一批次產(chǎn)品，只是聚集顆粒大小不同，但是所獲得的結(jié)果竟然相差較大，因此我們認為需將產(chǎn)品加工成同樣的聚集狀態(tài)(粒狀或塊狀)才具有相對可比性。

由此，我們不難聯(lián)想到將來在制定褐煤蠟質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時可根據(jù)實際需要，按結(jié)果值范圍將其分為若干顏色品質(zhì)等級，譬如結(jié)果值在80以上的為一等品，一般對應(yīng)顏色為米白或牙白色；結(jié)果值在70～80范圍內(nèi)的為二等品，一般對應(yīng)顏色為黃白或淺黃色；結(jié)果值在60～70范圍內(nèi)的為三等品，一般對應(yīng)顏色為黃色或深黃色；等等。

綜上所述，函數(shù)y= 0.9 *L -│0.02*a│-│0.08*b│的結(jié)果值作為評價褐煤蠟顏色品質(zhì)優(yōu)劣程度具有一定的可靠性和可行性。雖然該函數(shù)不一定是最優(yōu)的結(jié)果，但其作為初步闡述褐煤蠟顏色品質(zhì)評價依據(jù)已能滿足現(xiàn)實需要。當(dāng)然，將來也可以根據(jù)該思路對擬合函數(shù)進行優(yōu)化重組甚至統(tǒng)計學(xué)分析，同時與之相應(yīng)的等級劃分范圍也可作出相應(yīng)的調(diào)整。

3 結(jié)論

本文采用CIE Lab色彩模式對褐煤蠟的顏色進行數(shù)字化表征，在檢驗其可行性和可靠性的基礎(chǔ)上，確定了L、a、b三個顏色參數(shù)的權(quán)重排序及其相關(guān)影響，初步建立了一個用于評價褐煤蠟品質(zhì)優(yōu)劣的擬合函數(shù)模型y= 0.9 *L -│0.02*a│-│0.08*b│，其結(jié)果值高低所代表的品質(zhì)優(yōu)劣程度與人的視覺感知趨勢完全相符，該方法簡單、準(zhǔn)確、方便、實用，適合于工業(yè)化生產(chǎn)實踐。

[1] 袁 承,張惠芬,張 敉,等.脫樹脂褐煤蠟的氧化漂白新工藝[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2015,35(4):97-104.

[2] Yuan C,Qin Y,Zhang M,et al.A new method of testing and evaluating the quality of refined montan wax: digital color and GC fingerprint[J]. Chromatographia,2015,78(19):1-10.

[3] Abet S,Marcu G.A neural network approach for RGB to YMCK color conversion[C]//TENCON '94 IEEE Region 10's Ninth Annual International Conference.Theme: Frontiers of Computer Technology,1994:6-9.

(本文文獻格式：袁 承，李寶才.基于數(shù)字化色彩的褐煤蠟顏色品質(zhì)模型初探[J].山東化工,2017,46(11):27-28,32.)

Study on the Color Quality Model of Montan Wax Based on Digital Color

YuanCheng1,LiBaocai2*

(1. Yunnan Shangcheng Biotechnology Co., Ltd., Yuxi 653200,China；2. Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500,China)

With the use of the color space technology of CIE Lab, the color quality of montan wax was digitized. On the basis of checking the accuracy of the recognition tool, the weight order of the color parameters and its influence were determined. And a fitting function model y= 0.9 *L -│0.02*a│-│0.08*b│was established to evaluate the quality of montan wax, which showed that the quality of the results was consistent with the human visual perception.

montan wax; digital color; quality

2017-04-10

國家自然科學(xué)基金項目(21466018)

袁 承(1988—)，男，湖南人，碩士，助理工程師，主要從事褐煤資源的綜合開發(fā)與利用研究；*通訊作者：李寶才。

TQ533

A

1008-021X(2017)11-0027-02