文/吳愷力 李丹 黃玉龍

棉花顏色級(jí)檢驗(yàn)始于美國，是建立在孟塞爾（Munsell）顏色空間的10YR平面上，以明度和飽和度評(píng)級(jí)。在GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉》中，顏色級(jí)（color grade）定義為棉花顏色的類型和級(jí)別，類型依據(jù)黃色深度確定，級(jí)別依據(jù)明暗程度確定。其中，棉花黃色深度（yellowness）表示棉花黃色色調(diào)的深淺程度，以+b表示；明暗程度，即反射率（reflectance degree）表示棉花樣品反射光的明暗程度，以Rd表示。依據(jù)棉花黃色深度將棉花劃分為白棉、淡點(diǎn)污棉、淡黃染棉、黃染棉4個(gè)類型；依據(jù)棉花明暗程度將白棉分5個(gè)級(jí)別，淡點(diǎn)污棉分3個(gè)級(jí)別，淡黃染棉分3個(gè)級(jí)別，黃染棉分2個(gè)級(jí)別，共13個(gè)級(jí)別。

顏色級(jí)檢驗(yàn)分感官檢驗(yàn)和纖維快速測(cè)試儀檢驗(yàn)。前者是在符合GB/T 13786的棉花分級(jí)室，正確握持棉樣，使樣品表面密度和實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)表面密度相似，對(duì)照顏色級(jí)實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合顏色級(jí)文字描述確定顏色級(jí)。后者即為儀器化檢驗(yàn)，可選擇USTER公司生產(chǎn)的HVI、陜西長嶺生產(chǎn)的XJ128和印度Premier生產(chǎn)的ART，目前普遍采用HVI1000型和HVI1000C型，按GB/T 20392《HVI棉物理性能試驗(yàn)方法》檢驗(yàn)。

1 棉花顏色級(jí)的感官檢驗(yàn)

感官評(píng)價(jià)可被定義為用于喚起、測(cè)量、分析和解釋產(chǎn)品引起的一系列視覺、嗅覺、觸覺、味覺和聽覺所引起反應(yīng)的一種科學(xué)方法[1]。在記錄和總結(jié)了我國18世紀(jì)中期以前棉花栽培和加工利用成果的《御題棉花圖》中《揀曬圖》配有說明：“棉貴純白，土黃色者亦可織而直賤，水浥者惟供雜用?！笨梢?，我國古代就有棉花顏色感官評(píng)價(jià)。棉花顏色級(jí)感官檢驗(yàn)的原理是人眼成像：自然界各種物體在光線的照射下，不同顏色可以反射出明暗不同的光線，這些光線透過角膜、晶狀體、玻璃體的折射，在視網(wǎng)膜上顯出景物的影景象（倒立的像），構(gòu)成光刺激。從人眼成像的原理中可以知道，影響顏色級(jí)結(jié)果的因素有：自然界的光線、視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞和大腦皮層的綜合分析。

（1）自然界的光線。GB/T 13786《棉花分級(jí)室的模擬晝光照明》規(guī)定了棉花分級(jí)室照明器的光照度、色溫、顯示指數(shù)要求，以及室內(nèi)環(huán)境灰度和布局要求。標(biāo)準(zhǔn)照明的特性就是人工模擬自然界的中等陰天北向晝光。邵淼[2]討論了自然光照和模擬光照在檢驗(yàn)棉花品級(jí)中的差異在檢驗(yàn)棉花色澤特征方面的差異。

（2）視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞和大腦皮層的綜合分析。網(wǎng)絡(luò)上曾經(jīng)有一張圖片裙子是白金還是藍(lán)黑引發(fā)眾多網(wǎng)友爭(zhēng)議。明明只是同一張圖，為何大家會(huì)看出不同顏色呢？這是因?yàn)榇蠹覍?duì)顏色的敏感度不同。視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞由視錐和視桿細(xì)胞組成，兩種細(xì)胞接受到光線和顏色的信息后，視色素會(huì)進(jìn)行不同的組合，呈現(xiàn)不同的顏色在視網(wǎng)膜上成像，視神經(jīng)將影像傳入大腦皮層，大腦皮層對(duì)影像進(jìn)行判斷和解讀，任何環(huán)節(jié)有所偏差，都能造成同一事物所見結(jié)果不同。這就解釋了為什么棉花感官檢驗(yàn)的人為因素影響那么大：在相同條件試驗(yàn)環(huán)境下，由于人的個(gè)體差異（感光細(xì)胞）和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（大腦皮層的綜合分析）不盡相同，得出的結(jié)果也就會(huì)有差異。通過反復(fù)使用在有效期內(nèi)的棉花顏色級(jí)實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)棉樣做對(duì)比，來不斷縮小個(gè)體差異對(duì)顏色級(jí)結(jié)果的影響；通過多看多練多總結(jié)來提高實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高大腦皮層的綜合分析能力，最終提升檢驗(yàn)人員整體的感官檢驗(yàn)水平。

除此之外，還有一些其他因素影響顏色級(jí)感官檢驗(yàn)，比如品級(jí)檢驗(yàn)思維、棉樣軋工質(zhì)量、檢驗(yàn)員手法、實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)的保管和使用、檢驗(yàn)員自身素質(zhì)和心理因素等[3-5]。

2 顏色級(jí)的儀器化檢驗(yàn)

以普遍采用的HVI為例，其顏色級(jí)檢驗(yàn)原理是利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過氙燈照射到棉樣表面，光反射到濾光片及光敏電路板上，由電腦軟件計(jì)算測(cè)試得出棉花的反射率（Rd）、黃度（+b），根據(jù)Rd、+b測(cè)試值確定棉花的顏色級(jí)。

跟人眼成像原理類似，氙燈模擬自然界的光線，濾光片和光敏電路板模擬角膜、晶狀體、玻璃體和視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞，電腦軟件模擬大腦皮層的綜合分析。與人眼不同的是，HVI是精密儀器，制造出來的氙燈、濾光片和光敏電路板等電子元器件差異性非常小，電腦軟件分析得出的顏色級(jí)結(jié)果一致性也較好。

影響HVI顏色級(jí)檢驗(yàn)的因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）顏色級(jí)校準(zhǔn)瓷板。HVI儀顏色測(cè)量使用的Rd和+b值與國際公認(rèn)的CIELAB測(cè)量使用AMS瓷磚直接相關(guān)[6]。每臺(tái)HVI都會(huì)隨機(jī)配一套顏色級(jí)校準(zhǔn)瓷板，一套瓷板包括白色、棕色、黃色、灰色、中心色板5塊，各塊瓷板標(biāo)有反射率值（Rd）和黃度（+b）值，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。校準(zhǔn)瓷板在使用過程中，其標(biāo)定值會(huì)發(fā)生變化，需要每年送中國纖維質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行重新賦值，才能保證每塊校準(zhǔn)瓷板標(biāo)定值的量值傳遞[7]。瓷板本身易碎，如出現(xiàn)釉面劃傷、脫落甚至裂紋，其標(biāo)定值已經(jīng)發(fā)生變化，不能繼續(xù)使用；同時(shí)在使用過程中還應(yīng)避免指紋、棉花葉屑等污物粘在校準(zhǔn)瓷板測(cè)試面及HVI圖像采集窗口上而影響測(cè)試結(jié)果。對(duì)于有多臺(tái)HVI的實(shí)驗(yàn)室，一定要注意每套校準(zhǔn)瓷板的標(biāo)定值不一樣，需要進(jìn)行專門的管理。

（2）HVI操作員的手法。同一個(gè)棉樣，操作員取樣量的多少（能否覆蓋滿圖像采集窗口）、取樣部位（是否有代表性）和放樣的方式（棉樣橫截面向上或是取樣刀口向上）對(duì)測(cè)試結(jié)果都有著直接影響。

（3）校準(zhǔn)檢查。HVI新型號(hào)配備的是雙顏色頭（上顏色頭和下顏色頭），檢驗(yàn)過程中系統(tǒng)的校準(zhǔn)檢查只會(huì)提示下顏色頭，而不會(huì)提示上顏色頭。測(cè)試結(jié)果是上下兩個(gè)顏色頭測(cè)試數(shù)據(jù)的均值，如果上顏色頭測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，勢(shì)必會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。在目前系統(tǒng)未進(jìn)行更新前，需要實(shí)驗(yàn)室安排人員定期對(duì)上顏色頭進(jìn)行核查。

（4）HVI的維保水平、棉樣的一致性、棉樣測(cè)試厚度等因素都與顏色級(jí)儀器化檢驗(yàn)結(jié)果有關(guān)。

3 感官檢驗(yàn)和儀器化檢驗(yàn)的比較

影響兩種檢驗(yàn)方式結(jié)果的共因還有棉樣回潮率、棉花品種、棉花生長環(huán)境、棉花采摘期和采摘方式、棉花儲(chǔ)存時(shí)間等[8]?？傮w來說，棉花顏色級(jí)感官檢驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、適用廣、方便，特別是對(duì)于棉花收購、貿(mào)易等環(huán)節(jié)十分重要，缺點(diǎn)是受人為因素影響較大、對(duì)檢驗(yàn)人員專業(yè)性要求較高；棉花顏色級(jí)儀器化檢驗(yàn)（HVI檢驗(yàn)）的優(yōu)點(diǎn)是速度快、測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定、重復(fù)性再現(xiàn)性較好、環(huán)境干擾小，缺點(diǎn)是投入成本較高、便捷性差、需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)支撐。

根據(jù)棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革的要求，儀器化檢驗(yàn)是大勢(shì)所趨。盡管如此，籽棉混軋導(dǎo)致的一致性差、水捂籽棉導(dǎo)致的黃度異常、儲(chǔ)存變異導(dǎo)致的顏色不勻、特殊情況導(dǎo)致的色調(diào)偏紅以及鄰近棉樣判定、采集棉樣調(diào)圖等情況都離不開感官檢驗(yàn)。