一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法技术

本发明专利技术为一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，包括：制作纯色织物样本；利用分光光度计测量获得纯色织物真实颜色数据；利用数码相机拍摄获得纯色织物raw格式数字图像，提取纯色织物raw格式响应值；利用数码相机拍摄获得任意目标织物raw格式数字图像，提取目标织物待测量区域raw格式响应值；计算待测量区域与纯色织物raw响应值之间的欧氏距离和相似系数；对欧氏距离和相似系数进行归一化；计算每个纯色织物颜色数据的加权系数；利用加权系数对纯色织物颜色数据进行加权；对所有纯色织物的加权颜色数据求和，得到目标织物待测量区域的颜色值。本发明专利技术克服了分光光度计仅能进行固定孔径单点测量的局限性，适用于任意复杂图案织物。图案织物。图案织物。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法


[0001]本专利技术属于计算机数字图像处理
，具体涉及一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法。

技术介绍

[0002]颜色是织物（如色棉、纱线、面料等）的重要外观属性和功能属性。一方面，织物的颜色效果，影响消费者的喜好程度，进而影响服装的销售；另一方面，在专业应用领域，如迷彩服装的设计应用中，通过设计实现其对环境颜色的仿制，可发挥重要的隐蔽功能属性。颜色控制是纺织生产制造工艺中的关键技术，颜色测量是颜色控制的重要前提。但织物具有种类丰富性、结构形态多样性，给织物颜色的准确测量造成阻碍。
[0003]在织物颜色测量方面，传统方法主要通过人工对色——目视比色法，利用色卡进行织物颜色的定性测量和评估，但由于工作人员的年龄、性别和工作经验等主观差异性，不可避免导致颜色目视评估结果的不一致性，而且工作效率较低。随着分光光度计等专业测量设备的出现，分光光度法成为目前织物颜色测量的主流方法，分光光度法基于光学原理和色度学理论，能够准确测量织物颜色数据，但分光光度计仅能针对颜色单一的平面物体进行接触式颜色测量，无法直接面向形状不规则的物体、具有复杂图案或特殊结构的纺织面料、纤细的纱线、柔软的色棉等进行快速颜色测量，在实际纺织生产应用中仍然存在局限性，难以面向种类丰富性、结构形态多样性的织物应用。针对当前分光光度计在复杂织物颜色测量应用中的局限性，目前国内外的学术界和工业界均未提出很好的应对解决方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决背景技术中所述问题，提出一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法。织物的颜色数据和其数码相机响应值具有高度关联性，因此基于数码相机成像技术对织物颜色进行测量理论可行，该技术以数字成像原理为基础，首先拍摄获得目标织物数字图像，然后依据成像模型反向计算织物的颜色数据，能够非接触地对任意形态结构和复杂图案织物对象进行客观的颜色测量，能够有效避免传统人工对色所存在的主观差异，避免目前价格昂贵的分光光度计在实际应用中的局限性，实现各类型织物颜色的快速、灵活测量与分析。
[0005]针对当前分光光度计在复杂织物颜色测量方面存在的实际应用问题，本专利技术基于数码相机成像技术提出了一种织物颜色测量新方法，首先收集制作纯色织物样本并测量获得其颜色数据，其次利用数码相机分别拍摄纯色织物和目标织物待测量区域数字图像，提取对应的响应值，然后计算目标织物待测量区域与纯色织物之间响应值欧氏距离和相似测度，得到纯色织物颜色数据的加权系数，最后利用加权系数对纯色织物颜色数据加权求和，得到目标织物待测量区域颜色数据。本专利技术的技术方案为一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，具体包括以下步骤：步骤1，制作纯色织物样本；
步骤2，利用分光光度计测量获得纯色织物的真实颜色数据；步骤3，利用数码相机拍摄获取纯色织物raw格式数字图像，并提取纯色织物raw响应值；步骤4，利用数码相机拍摄获取任意目标织物raw格式数字图像，并提取目标织物待测量区域raw响应值；步骤5，计算待测量区域与所有纯色织物raw响应值之间的欧氏距离和相似系数；步骤6，对欧氏距离和相似系数进行归一化处理；步骤7，计算每个纯色织物颜色数据的加权系数；步骤8，利用每个纯色织物的加权系数对其颜色数据进行加权；步骤9，对所有纯色织物的加权颜色数据求和，得到目标织物待测量区域的颜色值。
[0006]进一步的，步骤1中，由于纯色织物样本的颜色分布直接影响目标织物颜色测量的准确性，通常制作的纯色织物样本的色域体积越大、且样本在颜色空间分布越均匀，其应用性能越好，具体制作方法如下。针对特定类型织物生产工艺：首先，收集该类型纯色织物的历史颜色数据，并利用凸包（convex hull）算法提取织物颜色数据的外壳数据点C
hull
；其中，凸包算法为现有算法，不在此赘述，详见参考文献1：Graham R L. An efficient algorithm for determining the convex hull of a finite planar set[J]. Info. Pro. Lett., 1972, 1: 132
‑
133；其次，调研获得该类型织物生产工艺中的颜色波动误差ΔE；然后，利用专利技术人前期提出的色彩体系构建方法（详见参考文献2：公开号为CN113096072A的中国专利技术专利“一种色织纱线色彩体系构建方法”），将颜色数据的外壳数据C
hull
和颜色波动误差ΔE作为输入数据，生成纯色织物的理论颜色数据集；最后，由纺织企业完成纯色织物实体样本的生产，并将纯色织物样固定于白卡纸板，最终获得纯色织物实体样本。
[0007]进一步的，步骤2中，利用分光光度计测量获得纯色织物真实颜色数据的方法具体如下：首先，测量获得织物的CIEXYZ三刺激值数据。依据色度学理论，三刺激值的测量原理如式（1）至式（2）所示，，
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（1）其中，，
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（2）式中，x(λ) 、y(λ)和z(λ)为标准观察者颜色匹配函数，E(λ)为物体的光谱反射率，
S(λ)为光源的相对光谱功率分布函数，λ为波长，k为调节因子，X、Y和Z分别为织物的三刺激值数据。
[0008]然后，计算得到其对应的CIELab颜色数据。依据色度学理论，由三刺激值CIEXYZ数据计算得到其对应的CIELab颜色数据的方法如式（3）至式（4）所示，，
ꢀꢀ
（3）其中，，
ꢀꢀ
（4）式中，L、a和b分别为织物在CIELab颜色空间的亮度、红绿和黄蓝颜色值，X、Y和Z分别为织物的三刺激值颜色数据，X
n
、Y
n
和Z
n
分别为参考光源的三刺激值颜色数据，式（4）中H和H
n
分别表示织物和参考光源的CIEXYZ三刺激值。
[0009]完成纯色织物的真实颜色数据测量，得到每个纯色织物样本的颜色数据c
i
，c
i
为1
×
3的行向量，其形式如式（5）所示，，
ꢀꢀ
（5）其中，i指示第i个纯色织物样本，i的取值为1到N，N为纯色织物样本的数量，L
i
、a
i
和b
i
分别为第i个纯色织物样本在CIELab颜色空间的亮度、红绿和黄蓝颜色数据。
[0010]进一步的，步骤3中利用数码相机拍摄获取纯色织物raw格式数字图像，并提取纯色织物raw响应值的方法如下 ：首先，在均匀照明的光照环境下，利用数码相机拍摄纯色织物的raw格式数字图像；然后，对于每个纯色织物样本数字图像，提取其中心m
×
m像素区域内的所有像素的raw响应值数据，并对m
×
m像素点raw响应值数据求平均，得到纯色织物的raw响应值数据，如式（6）所示：，
ꢀꢀ
（6）其中，i指示第i个纯色织物样本，j指示提取区域内第j本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制作纯色织物样本；步骤2，利用分光光度计测量获得纯色织物的真实颜色数据；步骤3，利用数码相机拍摄获取纯色织物raw格式数字图像，并提取纯色织物raw响应值；步骤4，利用数码相机拍摄获取任意目标织物raw格式数字图像，并提取目标织物待测量区域raw响应值；步骤5，计算待测量区域与所有纯色织物raw响应值之间的欧氏距离和相似系数；步骤6，对欧氏距离和相似系数进行归一化处理；步骤7，计算每个纯色织物颜色数据的加权系数；步骤8，利用每个纯色织物的加权系数对其颜色数据进行加权；步骤9，对所有纯色织物的加权颜色数据求和，得到目标织物待测量区域的颜色值。2.如权利要求1所述的一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，其特征在于：步骤1中，具体制作方法如下；首先，收集某一类型纯色织物的历史颜色数据，并利用凸包算法提取织物颜色数据的外壳数据点C
hull
；其次，调研获得该类型织物生产工艺中的颜色波动误差ΔE；然后，利用色彩体系构建方法，将颜色数据的外壳数据C
hull
和颜色波动误差ΔE作为输入数据，生成纯色织物的理论颜色数据集；最后，由纺织企业完成纯色织物实体样本的生产，并将纯色织物样固定于白卡纸板，最终获得纯色织物实体样本。3.如权利要求1所述的一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，其特征在于：步骤2中，利用分光光度计测量获得纯色织物真实颜色数据的方法具体如下：首先，测量获得纯色织物的CIEXYZ三刺激值数据，依据色度学理论，三刺激值的测量原理如式（1）至式（2）所示，，
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（1）其中，，
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（2）式中，x(λ) 、y(λ)和z(λ)为标准观察者颜色匹配函数，E(λ)为物体的光谱反射率，S(λ)为光源的相对光谱功率分布函数，λ为波长，k为调节因子，X、Y和Z分别为纯色织物的三刺激值数据；然后，计算得到其对应的CIELab颜色数据；依据色度学理论，由三刺激值CIEXYZ数据计
算得到其对应的CIELab颜色数据的方法如式（3）至式（4）所示，，
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（3）其中，，
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（4）式中，L、a和b分别为纯色织物在CIELab颜色空间的亮度、红绿和黄蓝颜色值，X、Y和Z分别为纯色织物的三刺激值颜色数据，X
n
、Y
n
和Z
n
分别为参考光源的三刺激值颜色数据，式（4）中，H和H
n
分别表示纯色织物和参考光源的CIEXYZ三刺激值；完成纯色织物的真实颜色数据测量，得到每个纯色织物样本的颜色数据c
i
，c
i
为1
×
3的行向量，其形式如式（5）所示，，
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（5）其中，i指示第i个纯色织物样本，i的取值为1到N，N为纯色织物样本的数量，L
i
、a
i
和b
i
分别为第i个纯色织物样本在CIELab颜色空间的亮度、红绿和黄蓝颜色数据。4.如权利要求1所述的一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，其特征在于：步骤3中利用数码相机拍摄获取纯色织物raw格式数字图像，并提取纯色织物raw响应值的方法如下：首先，在均匀照明的光照环境下，利用数码相机拍摄纯色织物的raw格式数字图像；然后，对于每个纯色织物样本数字图像，提取其中心m
×
m像素区域内的所有像素的raw响应值数据，并对m
×
m像素点raw响应值数据求平均，得到纯色织物的raw响应值数据，如式（6）所示：，
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（6）其中，i指示第i个纯色织物样本，j指示提取区域内第j个像素，r
i,j
、g
i,j
和b
i,j
分别为第i个纯色样本的第j个像素红、绿、蓝三通道raw响应值，d
i
为第i个纯色织物样本的raw响应值，为1
×
3的行向量。5.如权利要求1所述的一种基于数码相机的织物颜色数字化测量方法，其特征在于：步骤4中利用数码相机拍摄获取任意目标织物raw格式数字图像，并提取目标织物待测量区域raw响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金星，左传，周景，胡新荣，何儒汉，刘琪，谢礼坤，程靖尧，杨宏焕，李欣冉，靳然，高凌越，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：