裘柯檳， 陳維國(guó),， 周 華

(1. 浙江理工大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國(guó)際絲綢學(xué)院)， 浙江 杭州 310018；2. 浙江理工大學(xué) 上虞工業(yè)技術(shù)研究院有限公司， 浙江 紹興 312300)

顏色測(cè)量是紡織品服裝顏色生產(chǎn)和貿(mào)易的常用客觀評(píng)價(jià)手段。在紡織工業(yè)中，染色紗線或織物通常使用分光光度計(jì)進(jìn)行顏色測(cè)量和顏色匹配，原因在于分光光度計(jì)能夠精確測(cè)量單色物體的反射率并將反射率轉(zhuǎn)換為各種顏色參數(shù)，具有評(píng)估物體顏色客觀，測(cè)量時(shí)間短和重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。然而，分光光度計(jì)對(duì)被測(cè)對(duì)象有一定要求，要求被測(cè)對(duì)象為單色且需完全覆蓋分光光度計(jì)的測(cè)量孔徑，測(cè)量結(jié)果為測(cè)量孔徑內(nèi)的平均光譜反射率，因此，分光光度計(jì)對(duì)印花織物、色織物以及單根紗線無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。織物的呈色多樣且復(fù)雜，纖維性質(zhì)、紗線特性和織物結(jié)構(gòu)以及織物預(yù)處理等影響顏色測(cè)量結(jié)果[1-3]，通常需要重復(fù)測(cè)量提高準(zhǔn)確性。

隨著數(shù)字成像技術(shù)的快速發(fā)展，一些學(xué)者利用數(shù)碼成像技術(shù)(如DigiEye數(shù)碼測(cè)色系統(tǒng))對(duì)織物顏色測(cè)量進(jìn)行研究[4]。數(shù)碼圖像不僅包含顏色，還有空間信息(如圖案和結(jié)構(gòu))，通過(guò)數(shù)碼成像技術(shù)對(duì)多色織物或小尺寸樣品的顏色測(cè)量后，運(yùn)用圖像處理算法實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象的顏色識(shí)別與分類。Matusiak等[5]證明DigiEye與分光光度計(jì)測(cè)量得到的顏色結(jié)果之間存在強(qiáng)相關(guān)性，明度和色度幾乎相同，但DigiEye和分光光度計(jì)在某些區(qū)域中的光譜反射率曲線的形狀存在差異，導(dǎo)致色度差異。數(shù)碼攝像法依賴測(cè)量設(shè)備、測(cè)量條件及模型參數(shù)，存在色域局限，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量非常暗或高彩度的織物樣品，不適用于高精確的顏色測(cè)量應(yīng)用[6]。

光譜成像技術(shù)結(jié)合了分光光度法和數(shù)碼攝像法的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)增加光譜通道數(shù)來(lái)提高測(cè)量精度，從而在顏色、圖案和結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)了被測(cè)對(duì)象的精確數(shù)字表達(dá)。Vilaseca根據(jù)ASTM E2214-08《說(shuō)明和鑒定顏色測(cè)定儀性能的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了高光譜成像系統(tǒng)具有良好的重復(fù)性、精確性和重現(xiàn)性，可用于光譜分析和顏色測(cè)量[7]。得益于光譜成像技術(shù)的快速發(fā)展，眾多學(xué)者利用光譜成像技術(shù)在紡織品成分鑒別[8]和紡織品顏色測(cè)量[9-10]等領(lǐng)域展開(kāi)研究。忻浩忠等[11]發(fā)明了多光譜成像顏色測(cè)量系統(tǒng)及其成像信號(hào)處理方法，該系統(tǒng)通過(guò)圖像分割算法從捕獲的圖像中檢測(cè)和提取紗線顏色，實(shí)現(xiàn)對(duì)色織物和單根紗線的顏色測(cè)量。Luo等[12]在多光譜成像技術(shù)的基礎(chǔ)上采用圖像差分法檢測(cè)色織物的間隙，提出了改進(jìn)K均值聚類方法對(duì)色織物中的經(jīng)紗與緯紗進(jìn)行分割，相比K均值聚類算法，提高了準(zhǔn)確度。張盼[13]利用高光譜成像系統(tǒng)比較了單色紗與織物之間的映射關(guān)系，推導(dǎo)單根單色紗與單色織物的理論映射模型，其映射結(jié)果優(yōu)于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。Zhang等[14]利用高光譜成像系統(tǒng)采集印花織物圖像，結(jié)合自組織映射算法(SOM)和密度峰值聚類算法(DPC)對(duì)織物圖像實(shí)現(xiàn)顏色分割，結(jié)果顯示該算法不僅可自動(dòng)確定最佳顏色數(shù)，且執(zhí)行時(shí)間更短。

對(duì)現(xiàn)有的研究加以總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，光譜成像技術(shù)不僅能對(duì)印花織物、色織物以及單根紗線進(jìn)行顏色測(cè)量，同時(shí)結(jié)合圖像處理算法能夠提高顏色識(shí)別分類的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和效率，在紡織領(lǐng)域中具有更好的應(yīng)用前景。Luo[15]對(duì)比了多光譜成像系統(tǒng)(ICM)測(cè)量的單紗顏色與分光光度計(jì)測(cè)量同色紗線繞成的紗線板顏色的差異，結(jié)果表明，ICM測(cè)得的單紗反射率小于Datacolor 650型分光光度計(jì)測(cè)得的紗線板反射率。色差公式為CMC(2∶1)時(shí)，相似性為87.5%；色差公式為CIEDE2000(2∶1∶1)時(shí)，相似性為83.3%。但研究中缺少2種測(cè)量方法對(duì)色差相似性結(jié)果影響的分析。對(duì)光譜成像技術(shù)與分光光度計(jì)測(cè)量的顏色結(jié)果差異的主要影響因素及規(guī)律分析是將光譜成像技術(shù)更好應(yīng)用于紡織品顏色測(cè)量的基礎(chǔ)。本文對(duì)光譜成像技術(shù)的顏色測(cè)量原理進(jìn)行介紹，選取分光光度計(jì)(Datacolor 600型分光光度計(jì))、多光譜成像系統(tǒng)(Datacolor Spectravision)和高光譜成像系統(tǒng)(HIS)，分別對(duì)13種單色棉針織物進(jìn)行測(cè)量，分析3種儀器測(cè)量織物得到的光譜反射率和CIEL*a*b*值差異，探討織物色差與光譜相似性的相關(guān)性以及儀器中影響織物顏色測(cè)量差異的主要因素，評(píng)價(jià)3種測(cè)量?jī)x器在紡織品顏色測(cè)量中存在的問(wèn)題和適用范圍，以期為更好地將光譜成像技術(shù)應(yīng)用于紡織領(lǐng)域提供參考。

1 光譜成像技術(shù)原理

光譜成像技術(shù)采用光柵或電子濾波器對(duì)入射光進(jìn)行分光，獲取感興趣的波段，然后在各波段下進(jìn)行成像獲取光譜圖像。與傳統(tǒng)三通道的彩色圖像相比，光譜成像技術(shù)包含了更多的顏色信息，提高了光譜精度。根據(jù)光譜圖像包含的波段數(shù)不同，光譜成像可分為多光譜成像和高光譜成像。相比多光譜圖像而言，高光譜圖像的每個(gè)像元都有完整且連續(xù)的光譜，能夠更精確區(qū)分相似顏色的樣品或樣品顏色細(xì)微的變化情況。圖 1示出光譜成像技術(shù)的2種常見(jiàn)圖像采集方法。圖1(a)示出面掃描方法，通過(guò)濾波(如濾光片或電子可調(diào)諧濾波器)一次獲得單波段完整空間信息的灰度圖像(x,y)，圖像傳感器和樣品之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只通過(guò)依次改變波長(zhǎng)獲取完整的光譜圖像。圖1(b)示出線掃描方法(推掃型方法)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，適合采集大面積樣品圖像。推掃型光譜成像系統(tǒng)一般由圖像傳感器、分光儀、位移臺(tái)和光源組成。箭頭方向是系統(tǒng)掃描方向，位移臺(tái)的移動(dòng)速度與相機(jī)的采集頻率相匹配，相機(jī)每次獲取1個(gè)具有1個(gè)空間維度(y)和1個(gè)光譜維度(λ)的特殊二維圖像(y,λ)，當(dāng)樣品與相機(jī)之間在x方向上相對(duì)移動(dòng)時(shí)，相機(jī)獲取連續(xù)多個(gè)特殊二維圖像，最終獲得完整的光譜圖像(x,y,λ)。光譜圖像在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下轉(zhuǎn)換為相應(yīng)條件下的CIE三刺激值(如CIEXYZ、CIEL*a*b*)，因而光譜成像技術(shù)也適用于色彩相關(guān)的研究應(yīng)用，特別是在印刷和紡織品顏色再現(xiàn)中[16]。

圖1 光譜成像技術(shù)的圖像采集方法Fig.1 Image acquisition method of spectral imaging.(a) Area scan; (b) Line scan

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

為探討不同測(cè)量?jī)x器對(duì)相同織物測(cè)量結(jié)果的差異特性和規(guī)律，采用浙江華孚色紡有限公司提供的活性染料染色棉纖維紡紗的針織物。紗線規(guī)格：100%棉紗，捻度為60 捻/(10 cm)，線密度為19.45 tex，除纖維顏色外，其他工藝條件均保持一致。纖維顏色選取具有代表性的彩色(藍(lán)、綠、黃和紅等)以及非彩色(黑、白和灰)，其中灰色織物由50%黑色纖維和50%白色纖維充分混合均勻而成，實(shí)驗(yàn)總計(jì)選取13種顏色織物樣品。將樣品放置在恒溫恒濕狀態(tài)下，24 h后用3種儀器分別進(jìn)行測(cè)量。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

分光光度計(jì)選用美國(guó)Datacolor公司生產(chǎn)的Datacolor 600型分光光度計(jì)。Datacolor 600型分光光度計(jì)的積分球直徑為152 mm，采用脈沖氙燈漫射照明，8°觀測(cè)，測(cè)量孔徑為20 mm。儀器校準(zhǔn)后對(duì)每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，計(jì)算平均值。

多光譜成像系統(tǒng)選用美國(guó)Datacolor公司的Spectravision，其與Datacolor 600型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)類似，積分球直徑為152 mm，采用脈沖氙燈漫射照明，8°觀測(cè)。不同之處在于Spectravision使用附帶sCMOS傳感器的90 db科學(xué)相機(jī)成像，圖像分辨率為821像元×821像元，有效像元尺寸為0.027 6 mm，Spectravision采用面掃描方法成像，光譜范圍為400～700 nm，光譜分辨率為10 nm，得到的數(shù)據(jù)為包含31個(gè)波段的多光譜圖像。Spectravision儀器間一致性色差最大為0.25(CIEL*a*b*)，平均色差為0.15(CIEL*a*b*)。Spectravision測(cè)量孔徑為22.7 mm×22.7 mm，儀器校準(zhǔn)后，將織物放置在Spectravision儀器測(cè)量區(qū)域，測(cè)量3次，導(dǎo)出光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值。

高光譜成像系統(tǒng)(Hyperspectral imaging system，HIS)由臺(tái)灣五鈴光學(xué)有限公司搭建。高光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用推掃型成像方式，主要部件包括透射分光儀(ImSpector V8E，Specim，芬蘭)、12位數(shù)字CCD相機(jī)(B1 621 M，Imperx，美國(guó))、鏡頭(OL23，Schneider，德國(guó))、步進(jìn)電動(dòng)位移臺(tái)和光源(model1 LA-410UV-3線性光導(dǎo)管組，HAYASHI，日本)。HIS放置在暗室內(nèi)，使用連續(xù)氙燈雙光束提供均勻照明，采用CIE推薦的45°方向照明，0°方向采集數(shù)據(jù)。HIS的光譜范圍在380～800 nm之間，光譜分辨率為2 nm。HIS的空間有效像元尺寸計(jì)算公式如下：

(1)

式中：d為有效像元尺寸大小，mm；D為相機(jī)與樣品之間的距離，mm；θ為鏡頭的可視角，(°)；m為CCD相機(jī)在y空間維上的像元數(shù)。實(shí)驗(yàn)中D設(shè)置為600 mm，OL23鏡頭的焦距為23 mm，可視角為21.6°，CCD相機(jī)的線性輸出像元為1 632。經(jīng)式(1)計(jì)算得到d約為0.14 mm。調(diào)整光源照射角度和強(qiáng)度滿足測(cè)量條件，調(diào)整鏡頭焦距使圖像聚焦清晰后，將每種織物平整放置在位移臺(tái)上，設(shè)置HIS的掃描距離為50 mm，測(cè)量3次，計(jì)算平均值。

圖2 高光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of hyperspectral imaging system

2.3 高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于HIS氙燈雙光束的光照分布在空間非100%均勻以及傳感器噪聲導(dǎo)致各個(gè)光譜通道圖像中的噪聲水平不同，HIS記錄的光譜信息并不完全代表物體真實(shí)的反射光譜。為準(zhǔn)確獲取樣品的光譜反射率，需依次測(cè)量暗光譜、參考標(biāo)準(zhǔn)白板光譜和樣品光譜數(shù)據(jù)，對(duì)樣品光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。暗光譜通過(guò)遮蓋鏡頭方式采集，最大程度地減少傳感器中的暗電流噪聲、讀取噪聲和量化噪聲等噪聲成分影響。標(biāo)準(zhǔn)白板具有寬光譜區(qū)域內(nèi)高且平坦的反射屬性，常用的標(biāo)準(zhǔn)白板由氧化鎂、硫酸鋇或聚四氟乙烯(PTFE)加工而成。本文采用聚四氟乙烯白板作為標(biāo)準(zhǔn)白板。高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法采用空間非均勻性算法進(jìn)行校正，如式(2)所示。

(2)

2.4 光譜相似性計(jì)算方法

光譜曲線之間的相似性分析有距離度量方法和光譜角相似度量方法[17]。距離度量方法描述2個(gè)樣品的幅度差異，對(duì)光譜形狀差異不敏感。光譜角相似度量方法將光譜數(shù)據(jù)作為一個(gè)n維空間的矢量，通過(guò)計(jì)算2個(gè)矢量之間的廣義夾角余弦來(lái)表征矢量之間的相似程度，光譜角相似度量方法對(duì)光譜形狀敏感，對(duì)光譜幅值差異不敏感。2個(gè)光譜向量t，r之間的反余弦如式(3)所示。

(3)

式中：θ(ti,ri)為光譜向量t，r之間的夾角即光譜角，θ值越小表示2個(gè)光譜向量相似性越高，反之，相似性越??；n為光譜向量的維數(shù)；ti為光譜向量t在第i個(gè)波段的值。在實(shí)際應(yīng)用中，幅值差異對(duì)于色差也比較敏感。為了更好地反映色差與光譜相似性之間的關(guān)系，采用指數(shù)光譜角相似算法(ESAM)[18]，具體計(jì)算如式(4)所示。

(4)

2.5 皮爾遜相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法

皮爾遜相關(guān)系數(shù)R(x, y)用作度量2個(gè)變量x與y之間的線性相關(guān)性，它的值介于-1～1之間，其中0～1表示正相關(guān)，值越大，相關(guān)性越強(qiáng)，其計(jì)算如式(5)所示。

(5)

其中：

(6)

3 結(jié)果與分析

3.1 Datacolor 600型分光光度計(jì)測(cè)量結(jié)果

3種儀器導(dǎo)出的光譜反射率數(shù)據(jù)的光譜范圍為400～700 nm，光譜間隔10 nm。將反射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為在D65光源、10°觀察角下的CIEL*a*b*值和CIELch值。L*表示顏色的明度，其值在0～100之間，值越大，明度越大，感覺(jué)越白，反之越暗；a*表示顏色的紅綠程度，正值表示顏色偏紅，負(fù)值表示偏綠；b*表示顏色的黃藍(lán)程度，正值表示偏黃，負(fù)值表示偏藍(lán)；c表示顏色的彩度，其值越高，顏色越鮮艷；h為顏色的色相角，其值介于0°～360°之間。Datacolor 600型分光光度計(jì)對(duì)13種素色棉針織物樣品的測(cè)量顏色參數(shù)結(jié)果如表1所示。

表1 素色棉針織物顏色參數(shù)Tab.1 Color values of plain knit cotton fabric

3.2 高光譜成像系統(tǒng)性能分析

傳感器性能是影響光譜采集的重要因素之一。用于顏色測(cè)量?jī)x器的傳感器要求具有良好的線性度，即傳感器的輸出量(電信號(hào)值)與光照輸入量(輻射通量、輻照度和積分光譜功率等)成正比[19]。理論上，輻射通量與曝光時(shí)間成正比，因此，本文通過(guò)建立曝光時(shí)間與信號(hào)值的關(guān)系表征傳感器的線性度。在HIS光源輸出功率(100 W)恒定情況下，當(dāng)曝光時(shí)間t在10～80 ms范圍內(nèi)，HIS的傳感器電信號(hào)值S與t的線性度為0.999，光照輸入量較低時(shí)，高光譜成像系統(tǒng)所使用的傳感器信號(hào)值與光照輸入量成線性關(guān)系。曝光時(shí)間增加到一定程度時(shí)，傳感器趨向飽和水平。實(shí)驗(yàn)中t=90 ms時(shí)，傳感器的輸出量已處于飽和水平；t在10～90 ms時(shí)，線性度為0.978，傳感器電信號(hào)與光照輸入量呈線性下降，因此，在光源恒定功率輸出時(shí)，需確保相機(jī)傳感器接收的電信號(hào)與HIS設(shè)置的曝光時(shí)間在線性范圍內(nèi)。

對(duì)原始高光譜數(shù)據(jù)非均勻光照校正后，光譜反射率的標(biāo)準(zhǔn)誤差在0.000 1～0.028 8之間。重復(fù)測(cè)量的平均色差ΔE00=0.154 ，滿足顏色測(cè)量的誤差要求。

3.3 儀器測(cè)量結(jié)果的顏色差異分析

為比較分光光度計(jì)、多光譜成像系統(tǒng)、高光譜成像系統(tǒng)之間的顏色測(cè)量差異，以Datacolor 600型分光光度計(jì)的測(cè)量結(jié)果作為對(duì)比對(duì)象，分析Spectravision和HIS的顏色測(cè)量差異。將預(yù)處理后的光譜反射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為D65光源、10°觀測(cè)條件下的CIEL*a*b*值，采用CIEDE2000(2∶1∶1)色差公式分析。不同儀器的色差比較結(jié)果如表2所示。13個(gè)顏色織物樣品中有10個(gè)樣品的色差是Spectravision大于HIS，其中Spectravision對(duì)于白色、灰色以及黑色織物的測(cè)量色差都大于2.0，而HIS僅有白色織物的測(cè)量色差大于2.0。HIS與分光光度計(jì)的最小色差ΔE00=0.396，最大色差ΔE00=2.272 ，平均色差ΔE00=0.951 ，小于Spectravision與分光光度計(jì)的平均色差(ΔE00=1.510)，表明HIS更接近于分光光度計(jì)的測(cè)量結(jié)果。

表2 不同儀器的色差比較Tab.2 Color differences of different instruments

從明度差(ΔL)、彩度差(Δc)以及色相角差(Δh)方面進(jìn)行比較分析，探究不同儀器存在色差的原因。HIS與分光光度計(jì)的色差介于0.396～2.272之間，平均色差為0.951，平均明度差、平均彩度差和平均色相角差分別為0.444、0.579和0.553，色差分量都低于Spectravision。HIS測(cè)量結(jié)果中最大色差為5#樣品，明度差、彩度差和色相角差都大于1.0，分別為1.012、1.164和1.667。在13個(gè)樣品中，Spectravision測(cè)量的明度全部低于分光光度計(jì)。彩度分量中，Spectravision測(cè)量的5#樣品和12#樣品，其彩度差大于2.0，是造成ΔE00偏大的主要因素。色相分量中，13#樣品的色相角差為2.465，顯著高于其他樣品，其他樣品的色相角差絕對(duì)值介于0.031～1.748之間，平均色相角差為0.813。雖然Spectravision與分光光度計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，經(jīng)過(guò)3種儀器參數(shù)差異的比較發(fā)現(xiàn)，影響Spectravision測(cè)量偏差比HIS更大的關(guān)鍵因素在于Spectravision的實(shí)際有效像元尺寸比HIS小。由式(1)已知，HIS的有效像元尺寸和相機(jī)與樣品之間的距離、相機(jī)鏡頭的可視角以及圖像傳感器的線性輸出像元相關(guān)，HIS的有效像元尺寸和相機(jī)與樣品之間的距離成正比。系統(tǒng)的有效像元尺寸越小，測(cè)量越精細(xì)，紋理細(xì)節(jié)影響越大，相鄰紗線之間的陰影降低圖像的平均明度。實(shí)驗(yàn)中Spectravision的圖像傳感器有效像元尺寸為0.027 6 mm。HIS相機(jī)與樣品之間的距離為600 mm，對(duì)應(yīng)樣品掃描寬度的像元數(shù)為1 632，有效像元尺寸約為0.14 mm。圖3為Spectravision與HIS采集的5#樣品的圖像。HIS的圖像中丟失了織物的紋理細(xì)節(jié)；而Spectravision的有效像元相比HIS偏小，Spectravision采集的圖像紋理細(xì)節(jié)更明顯，紗線與紗線之間的陰影和紋理影響織物的明度、彩度以及色相，因此，Spectravision與分光光度計(jì)色差偏大。

圖3 Spectravision與HIS采集的織物圖像Fig.3 Fabric image of Spectravision and HIS.(a) Image of Spectravision; (b) Image of HIS

3.4 織物光譜相似性的比較

相較于色差模型的直觀性，光譜相似性具有穩(wěn)定且有效的顏色表征與判別能力[20]。為進(jìn)一步探討織物色差與光譜相似性的關(guān)系，對(duì)13種樣品進(jìn)行ESAM分析，結(jié)果如表3所示，不同儀器對(duì)相同顏色樣品測(cè)量得到的光譜反射率曲線具有較高的相似性。Spectravision與分光光度計(jì)的相似性在0.897～0.979之間；HIS與分光光度計(jì)的相似性在0.912～0.983之間。HIS與分光光度計(jì)的相似性更高，顏色更接近，與表2結(jié)果相符合。但值得注意的是，皮爾遜相關(guān)系數(shù)結(jié)果表明Spectravision的色差與ESAM的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為-0.734，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。HIS的色差與ESAM的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.115，呈現(xiàn)弱相關(guān)。雖然光譜相似性采用了ESAM算法，降低了幅度差異對(duì)光譜相似性的影響，但光譜相似性與色差并沒(méi)有直接的關(guān)系。圖4示出5#樣品和12#樣品分別用Datacolor 600型分光光度計(jì)和Spectravision測(cè)量得到的反射率曲線。5#樣品的反射率曲線形狀相似，但曲線的幅度差異明顯，5#樣品在分光光度計(jì)與Spectravision的色差ΔE00為3.618，相似性為0.951。12#樣品的光譜反射率在430 nm和510 nm左右有特征峰，光譜曲線形狀差異明顯，導(dǎo)致光譜相似性小，12#樣品色差ΔE00為3.502，相似性為0.897。CIEL*a*b*值是標(biāo)準(zhǔn)觀察者函數(shù)對(duì)樣品反射光譜積分的結(jié)果，從光譜到CIEL*a*b*值的變換中丟失了光譜細(xì)節(jié)，這影響了CIEL*a*b*值，導(dǎo)致存在色差小而相似性大或相反的情況，因此，在顏色匹配時(shí)，不單單注重色差的影響，同時(shí)也可考慮光譜相似性程度，避免同色異譜的影響。

表3 不同儀器間指數(shù)光譜角相似性結(jié)果Tab.3 Result of exponential spectral angle mapper between different instruments

圖4 用Datacolor 600型分光光度計(jì)和Spectravision測(cè)得的樣品反射率曲線Fig.4 Specimen reflectance curve between Datacolor 600 spectrophotometer and Spectravision

4 結(jié) 論

采用Datacolor 600型分光光度計(jì)、Datacolor Spectravision多光譜成像系統(tǒng)和HIS高光譜成像系統(tǒng)3種不同測(cè)色原理的儀器，分別對(duì)13種素色棉針織物進(jìn)行顏色測(cè)量，通過(guò)織物的色差和光譜反射率相似性分析，得到如下結(jié)論：

1)在測(cè)量相同織物時(shí)，3種儀器測(cè)量的光譜反射率曲線具有較高的相似性；Spectravision測(cè)得的明度低于分光光度計(jì)，HIS的顏色測(cè)量結(jié)果更接近于分光光度計(jì)，色差較??；光譜反射率曲線相似程度與色差呈負(fù)相關(guān)，色差變化程度不能代表光譜相似性差異。

2)與分光光度計(jì)相比時(shí)，空間特征信息是影響測(cè)量結(jié)果的主要因素。Spectravision的高空間分辨率能夠捕獲紋理細(xì)節(jié)，造成織物的明度偏低。Spectravision的成像距離、成像面積已固定，無(wú)法采集更大面積的圖像或更精細(xì)的細(xì)節(jié)特征。HIS的有效像元大小可通過(guò)調(diào)節(jié)樣品與相機(jī)之間的距離改變，可測(cè)量不同面積的樣品，測(cè)量距離遠(yuǎn)時(shí)，圖像采集面積廣，但易丟失織物的紋理細(xì)節(jié)；通過(guò)調(diào)低與樣品的距離，則可采集到織物精細(xì)的紋理細(xì)節(jié)信息。因此，HIS根據(jù)被測(cè)對(duì)象以及測(cè)量要求選擇合適的測(cè)量參數(shù)和條件，具有一定的靈活性，但HIS的穩(wěn)定性略低于Spectravision。

本文對(duì)光譜成像技術(shù)與分光光度法測(cè)量結(jié)果的差異問(wèn)題進(jìn)行了分析。將光譜成像技術(shù)應(yīng)用于紡織品顏色測(cè)量時(shí)，需充分考慮空間特征信息對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。HIS高光譜成像系統(tǒng)具有非接觸、“圖譜合一”和測(cè)量靈活等優(yōu)點(diǎn)，為紡織品顏色測(cè)量提供了新的手段。