錢榮盛+姚克明

摘 要：針對紡織行業(yè)布匹在實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的色差問題，提出了一種色差檢測方法。在相同光照條件下，對標(biāo)準(zhǔn)樣布匹和被測樣布匹同時采集圖像并進(jìn)行預(yù)處理，將圖像自定義分隔成M×N塊，以每一塊為單元進(jìn)行色差檢測，在基于CIELAB顏色空間下進(jìn)行求平均的方式計算色差值，通過與設(shè)定的閾值比較判斷該布匹有無色差，同時對存在色差的位置進(jìn)行標(biāo)定。實驗結(jié)果表明：通過該方法可以有效的對布匹尤其是紋理較明顯的布匹進(jìn)行色差檢測。

關(guān)鍵詞：CIELAB顏色空間；色差檢測；標(biāo)定

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.01.090

0 引言

在紡織印染行業(yè)中，印染布匹色差的檢驗在布匹質(zhì)量檢測中是一個非常重要的環(huán)節(jié)，有著相當(dāng)重要的意義，也是影響布匹質(zhì)量的主要因素之一。尤其是印染中生產(chǎn)的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)樣品之間的色差的等級是質(zhì)量管理的一項重要指標(biāo)。印染行業(yè)對工藝要求越來越高，然而在我國大多數(shù)企業(yè)仍然不是通過顏色的客觀檢測方法達(dá)到精確的控制，檢測過程中即使是專業(yè)的工人，也常常不能準(zhǔn)確的評估染布的色差大小或等級。印染廠在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因為人為因素造成次品率超過預(yù)期的現(xiàn)象，產(chǎn)生很多未能達(dá)到要求的次品。這些次品必須進(jìn)行返修，對這些次品要先進(jìn)行幾次的剝色之后在進(jìn)行染色，而返修意味著花費(fèi)大量的人力、物力和時間成本，對環(huán)境造成更大的污染，同時還造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

為了改進(jìn)國內(nèi)印染廠關(guān)于素色布匹色差檢測的落后的狀況，改善國內(nèi)色差檢測基本靠人眼識別檢測的落后狀況，因此本文通過布匹分層加權(quán)結(jié)合模糊聚類算法提取特征值的方法進(jìn)行色差檢測，具有不錯的現(xiàn)實意義。

1 顏色空間與色差公式

1.1 顏色空間

最為常見的顏色空間是RGB顏色空間。R、G、B分別表示紅綠藍(lán)三種顏色，可以表示自然界幾乎所有的顏色。雖然其結(jié)構(gòu)簡單且使用方便，但并顏色分布并不均勻，不符合人眼識辨顏色的習(xí)慣特性。

CIELAB顏色空間是由國際照明委員會（CIE）制定，它是一種與設(shè)備無關(guān)的顏色系統(tǒng)，也是一種基于生理特征的顏色系統(tǒng)。但并不符合人眼這也就意味著，它是用數(shù)字化的方法來描述人的視覺感應(yīng)，從而解決了不均勻的顏色空間給顏色評估帶來的影響。

CIELAB均勻顏色空間是一個三維體系，其顏色的立體分布如下圖所示。自從CIELAB顏色空間推出以來，在工業(yè)界得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在染料顏料制造、涂料、紡織印染、油墨、塑料著色等行業(yè)的產(chǎn)品顏色質(zhì)量控制中有著很重要的地位。

其中L為明度坐標(biāo)，取值范圍是[0，100]，表示從純黑到純白；表征顏色的亮度大??；a、b為色品坐標(biāo)，a表示從紅色到綠色的范圍；b表示從黃色到藍(lán)色的范圍。

CIE制定此顏色空間，旨在解決 XYZ 顏色空間的物理距離與人眼的感知不相當(dāng)?shù)膯栴}。三個坐標(biāo)值可以由XYZ顏色空間的三屬性轉(zhuǎn)化而來，轉(zhuǎn)換公式如下：

1.2 色差公式

一般情況下，彩色圖像都是以RGB的方式進(jìn)行存儲且方法簡單，但RGB顏色空間并不是均勻的，與人眼識別色彩的機(jī)理并不相符，在本方法中選擇了CIELAB顏色空間。

在標(biāo)準(zhǔn)光源D65均勻照射無外界干擾的情況下，色差單位為NBS，ΔE=1稱為1個NBS色差單位，但在實際環(huán)境中，工廠生產(chǎn)檢測中，很難做到和實驗室相同的環(huán)境，色差值的大小就不可以按照國際統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行判斷，不同的生產(chǎn)商都會按照自己的色差檢測模型設(shè)定一套色差判別的標(biāo)準(zhǔn)。

2 色差檢測方法

2.1 算法流程

色差檢測算法的流程圖如圖1所示。

2.2 色差檢測

采集得到的圖像被劃分成了M×N塊子區(qū)域，自左向右，自上而下依次檢測。實驗過程中圖像被分割成10×10塊，以其中一塊為例，在CIELAB顏色空間中，采用求平均的方法進(jìn)行色差計算，即求得被測布匹與標(biāo)準(zhǔn)樣之間的顏色差值再與設(shè)定的閾值比較。超過閾值時則判別為有色差并對其位置進(jìn)行標(biāo)定，無色差區(qū)域使用黑色方塊，有色差區(qū)域使用白色方塊。

當(dāng)該區(qū)域的色差值小于設(shè)定的閾值時則判斷為合格繼續(xù)檢測下一塊區(qū)域，所有區(qū)域檢測完畢后若均滿足要求則可以判斷該被測布匹無色差。

3 檢測結(jié)果及分析

從兩種顏色的布匹色板上分別采集樣品，并與標(biāo)準(zhǔn)色樣進(jìn)行色差比較。分別記作色號1與色號2。圖像1中對應(yīng)的為色號1，其中（a）代表標(biāo)準(zhǔn)樣，（b），（c）代表被測樣，（a，b）表示圖2中（a）和（b）之間仿真后的色差值，（a，c）表示圖2中（a）和（c）之間仿真后的色差值。圖像2中對應(yīng)的是色號2，其中（a）代表標(biāo)準(zhǔn)樣，（b），（c）代表被測樣，（b），（c）代表被測樣，（a，b）表示圖2中（a）和（b）之間仿真后的色差值，（a，c）表示圖3中（a）和（c）之間仿真后的色差值。針對這兩種不同顏色色號的布匹，利用以上的方法進(jìn)行檢測，看是否符合人眼的感知特性。MATLAB仿真如上。

借助標(biāo)準(zhǔn)色板，閾值設(shè)定為6.0，如圖4（a，b）色差大小未超過閾值，從圖4（a，c）中可以看出被標(biāo)上記號的區(qū)域出現(xiàn)色差。

和第一組色號的實驗數(shù)據(jù)相近，閾值設(shè)為6.0，如圖5（a，b）色差大小未超過閾值，圖5（a，c）中可見被做上記號的區(qū)域出現(xiàn)色差。

4 結(jié)論

通過對兩種不同顏色布匹色差檢測的實驗驗證，初步得到以下結(jié)論：

（1）該檢測算法對布匹的色差檢查有一定的效果，且符合人眼對色彩的視覺判斷。

（2）由于是在自然光照下采集的圖像，無法按照國際標(biāo)準(zhǔn)給定的閾值來作為判斷有無色差的依據(jù)，最終通過實驗的方式給出了新的閾值。

（3）實驗過程中發(fā)現(xiàn)，該算法受光線干擾的影響較大，光線照射的強(qiáng)弱直接對檢測結(jié)果會造成一定的影響。在實際應(yīng)用中，應(yīng)對光線的照射進(jìn)行控制，使得光源保持穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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