基于特征插值的古代绘画印刷品颜色复现检测和评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征插值的古代绘画印刷品颜色复现检测和评价方法，通过聚类算法获取古代绘画电子参考样中的典型颜色值，将典型颜色值制作成色块排版在古代绘画电子参考样下方，并进行与正式印刷相同印刷条件的印刷打样，得到古代绘画印刷样；使用分光光度测色仪测量古代绘画印刷样中典型色块的颜色值，计算古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块的颜色差值；通过特征插值算法将古代绘画电子参考样和印刷样的典型色块之间的色差值映射到古代绘画电子参考样的像素上。该方法可实现准确性相对较高的古代绘画印刷品颜色复现的定量评价，可满足对古代绘画颜色复现的有针对性地定量分析的需求。

【技术实现步骤摘要】
基于特征插值的古代绘画印刷品颜色复现检测和评价方法
本专利技术属于文物数字化和颜色复现领域，具体是涉及一种基于特征插值的古代绘画印刷品颜色复现检测和评价方法。
技术介绍
文化遗产蕴含着丰富的历史、艺术和科研价值，是文化传承中的重要载体。文化遗产尤其是绘画等物质文化遗产，在传承传播过程中保真度、完整性要求极高，只有实现精准表达，才能让使用者正确理解，进而更准确地进行科学研究、展示教育等用途。科学地对古代绘画印刷品颜色复现程度和效果进行检测分析和评价，是确保文化遗产有效传承传播的有力保障。颜色复现是指在彩色印刷、彩色摄影、彩色电视等应用中，根据颜色匹配原理，通过建立不同设备颜色空间的映射关系，并根据观察环境等参数，最终再现真实颜色。颜色复现评价则是针对其复现程度和效果进行研究和分析。颜色复现和评价是颜色科学非常热门的方向，有着丰富的研究成果，广泛应用于光学工程、医药行业和生物学等领域。目前对于颜色复现评价常见从以下角度分析：一是从影响颜色复现的采集或者展示设备颜色特性、印刷纸张、光源影响等外部因素去分析，比如Norberg,O.是从纸张的白度对颜色复现效果影响方面进行分析；二是从颜色复现以及评价方法上进行分析，比如张显斗中从数字图像颜色从采集到复现的多个设备上的复现理论研究和分析，Q.Tong对多种色差评价方法进行测试和对比分析；三是针对具体应用场景来进行研究，比如针对多光谱图像的颜色复现研究。在色差检测方法上已经存在丰富的研究成果。在印刷行业常通过打样来进行印刷质量包括颜色复现效果的控制。打样就是在正式印刷之前，通过一定的方法获得彩色校准用的样张的过程，它是印刷工艺过程中用于检验印前制作质量的一个必要工序，在印刷生产与管理中起着重要作用。专利[申请公布号CN101936883A，一种印刷品色差检测方法]使用分光光度测色仪直接测量参照样和测试样的光谱反射率，然后计算得出颜色值，最后通过色差值来判断印刷品是否符合生产要求，但是这种的检测方法需要接触式测量参照样颜色值，并且得到的只是测量点的色差，对于需要无接触检测的古代绘画印刷品整幅色差检测并不适用。还有宋晓丽在“基于全画面的彩色印刷品质量检测系统研究[D].”中通过自制实验色靶、设计颜色空间转换模型，对整体画面颜色缺陷和分区域缺陷进行色差计算，并设定了评定标准，这种方法也是针对全画面的颜色复现检测，但是在制作实验色靶时主要通过目测和经验，并且其检测和计算流程与本专利技术差别较大。综上，针对珍贵的古代绘画的印刷品颜色复现检测和评价方法较少，目前常见方法是目测，通过请专家在古代绘画电子参考样和印刷样之间观察来进行评价，存在相对主观的问题，也为后期调整修复带来了较大不确定性。也有使用检测标准色卡的颜色复现程度来对衡量印刷品颜色复现效果，但是古代绘画用色有其自身特点，古代绘画中往往很少出现标准色卡中的色彩，该方法用来评价古代绘画印刷品的颜色复现度并不准确。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有古代绘画印刷品颜色复现评价方法在定量分析方面的局限性，从而本专利技术提出一种基于特征插值的古代绘画印刷品颜色复现检测和评价方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术方法首先通过聚类算法获取古代绘画电子参考样中的典型颜色值，然后将获取到的典型颜色值制作成色块排版在古代绘画电子参考样下方，并进行与正式印刷相同印刷条件的印刷打样，得到古代绘画印刷样；其次，使用分光光度测色仪测量古代绘画印刷样中典型色块的颜色值，计算古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块的颜色差值；然后，通过特征插值算法将古代绘画电子参考样和印刷样的典型色块之间的色差值映射到古代绘画电子参考样的像素上。该方法可实现准确性相对较高的古代绘画印刷品颜色复现的检测和定量评价，可满足对古代绘画颜色复现的有针对性地分析的需求。其中使用基于颜色特征空间的反距离权重插值算法，方法简单直接、计算效率高，可以快速获得古代绘画电子参考样的点颜色差值。基于颜色特征空间的反距离权重插值算法，是以颜色值(CIELAB空间L，a，b值)和色差值作为特征向量的，主要用于将离散的典型色块之间的色差值插值出古代绘画电子参考样像素点的色差值。反距离权重(IDW)插值使用一组离散点的线性权重组合来确定插值点，权重是一种反距离函数。本专利技术假定所要插值的变量受到与其典型色块位置间的距离越远影响而减小。本专利技术的详细步骤如下：S1：使用K-means算法获取古代绘画电子参考样的典型色颜色信息。电子参考样是通过对显示器进行色彩校正和色彩管理，使得显示器显示效果与古画实际色彩尽量一致。S2：按照印刷排版要求，将提取到的古代绘画的典型色仿照标准色卡中的色块格式排版在古画电子参考样下方，对带有典型色块的电子参考样进行和大批量印刷条件基本相同的印刷打样，得到印刷样张。S3：测量获取古代绘画印刷样张中的排版在古画下方的典型色块的颜色信息。颜色测量是颜色科学的重要工程应用之一，它不仅依赖于被测颜色本身的光谱光度特性，还与测量的几何条件、照明光源的光谱分布等密切关联。颜色测量的方法使用分光光度测色法，主要是测量物体反射的光谱功率分布或物体本身的光谱光度特性，然后再由这些光谱测量数据通过计算求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。为了更客观、更准确地测量颜色的差别，在本专利技术中采用CIE于1976年推荐的均匀颜色空间CIE1976L*a*b*，也称为CIELAB颜色空间。该颜色空间是CIE1931标准色度学系统的非线性变换，它将三刺激値XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*。CIELAB颜色空间的明度L*和色度a*、b*的计算公式如下：L*＝116(Y/Yn)1/3-16a*＝500[f(X/Xn)-f(Y/Yn)]b*＝200[f(Y/Yn)-f(Z/Zn)]其中：式中，X、Y、Z为颜色样品的三刺激值，Xn、Yn、Zn为CIE标准照片体照射在完全漫反射体上，然后反射到观察者眼中的三刺激値，其中Yn＝100。在CIELAB颜色空间中，以两个被比较颜色点的欧氏距离表示色差，同时还有一组与心理量近似对应的感知属性，即明度、彩度、色调角以及色调差。为了保证色差公式计算值与视觉感知具有良好的一致性，在本专利技术中色差采用CIEDE2000色差公式进行计算。S4：对古代绘画的电子参考样和印刷样张的典型色块颜色信息进行预处理，得到适合定量分析的颜色数据。S5：依据S4中预处理后的典型色块颜色值，使用颜色科学中的色差计算公式CIEDE2000，获得古代绘画电子参考样提取出的典型色和印刷样中的典型色块之间的颜色值差值。CIEDE2000是国际照明委员会(CIE)于2001年正式推荐的色差公式，可以进一步改善工业色差评价的视觉一致性，具有相对精确的色差预测功能。CIEDE2000色差公式如下：其中ΔE00为色差符号，ΔL′为明度差，ΔC′是彩度差，ΔH′为色调差，KL、KC、KH为参数因子，SL、SC、SH为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于特征插值的古代绘画颜色复现检测和评价方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：使用聚类算法获取古代绘画电子参考样的典型颜色值。/nS2：将获取到的典型颜色值制作成色块排版在古代绘画电子参考样下方或侧方，并进行与正式印刷相同印刷条件的印刷打样，得到古代绘画印刷样。/nS3：使用分光光度测色仪测量古代绘画印刷样中排版在古画下方的典型色块的颜色值。/nS4：对古代绘画的电子参考样和印刷样的典型色块颜色信息进行预处理，得到适合定量分析的颜色数据。/nS5：依据S4中预处理后的典型色块颜色值，使用CIEDE2000色差公式计算古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块之间的颜色差值。/nS6：通过基于颜色特征的反距离权重插值算法，将S5中计算得到的古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块之间的颜色差值，映射到古代绘画电子参考样的像素上，得到相对精确的点色差值。/nS7：对S5获得的典型色块的色差值进行多种数据统计分析，获得古代绘画印刷品颜色复现相关的多种角度评测结果。/nS8：对S6的结果进行可视化，绘制古代绘画印刷品颜色复现色差图。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于特征插值的古代绘画颜色复现检测和评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用聚类算法获取古代绘画电子参考样的典型颜色值。
S2：将获取到的典型颜色值制作成色块排版在古代绘画电子参考样下方或侧方，并进行与正式印刷相同印刷条件的印刷打样，得到古代绘画印刷样。
S3：使用分光光度测色仪测量古代绘画印刷样中排版在古画下方的典型色块的颜色值。
S4：对古代绘画的电子参考样和印刷样的典型色块颜色信息进行预处理，得到适合定量分析的颜色数据。
S5：依据S4中预处理后的典型色块颜色值，使用CIEDE2000色差公式计算古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块之间的颜色差值。
S6：通过基于颜色特征的反距离权重插值算法，将S5中计算得到的古代绘画电子参考样和印刷样中典型色块之间的颜色差值，映射到古代绘画电子参考样的像素上，得到相对精确的点色差值。
S7：对S5获得的典型色块的色差值进行多种数据统计分析，获得古代绘画印刷品颜色复现相关的多种角度评测结果。
S8：对S6的结果进行可视化，绘制古代绘画印刷品颜色复现色差图。


2.根据权利要求1所述的一种基于特征插值的古代绘画颜色复现检测和评价方法，其特征在于，所述步骤S1中，电子参考样是通过对显示器进行色彩校正和色彩管理，使得显示器显示效果与古代绘画实际色彩尽量一致。


3.根据权利要求1所述的一种基于特征插值的古代绘画颜色复现检测和评价方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用K-means算法提取古代绘画电子参考样的64种典型颜色。


4.根据权利要求1所述的一种基于特征插值的古代绘画颜色复现检测和评价方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过分光光度测色仪测量古代绘画印刷样中排版在古画下方的典型色块的颜色值，使用Φ8mm孔径和去除镜面反射光模式进行采集，无需额外标记物或其他配件。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，刁常宇，徐海松，毛金金，叶正男，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33