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基于数字色彩比色卡的颜色目视比色测量方法

发布日期:2017/3/20 15:15:14

  一种基于数字色彩比色卡的颜色目视比色测量方法。其所依据的数字色彩比色卡系采用数字色彩技术在sRGB色彩空间内基于彩色显示器建立。比色卡中的每一个色样,均由显示器所显现的一个色块构成。比色卡的色域可以根据需要灵活设定。在设定色域内,各个色块按其色彩数值的一定间隔生成。生成的所有色块均按一定规律进行有次序的组合,从而形成一个多组别、多层次,颜色分类由粗略到精细,彼此之间能够通过链接来相互呼应,便于检索使用的数字色彩比色卡系统。划定不同色域,即可产生不同色样群,以适应不同色相范围的颜色测量;调整色彩数值的间隔大小,色样群的数量就会随之发生变化,以适应颜色测量时不同精细程度的需要。
  
  本发明的目的在于针对传统目视比色法存在的问题,提供一种全新的目视 比色颜色测量方法。该方法的核心是建立作为目视比色基准的数字色彩比色卡。 本发明采用数字色彩技术在sRGB色彩空间内基于彩色显示器建立数字色彩比 色卡。数字色彩比色卡中的每一个色样,均由数字色彩显示器所显现的一个色 块构成。这些色块通过将相应色彩数值赋值给显示器控制系统中的色彩生成程 序或色彩处理软件或图片处理软件而生成。
  
  根据需要,可以为数字色彩比色卡划定不同的色域。在给定色域内,各个 色样按其色彩数值的一定间隔生成。该色域内按给定的色彩数值间隔生成的所 有色样再按其外观相似程度进行有序化分类和组合,从而形成一个多组别、多 层次,颜色分类由粗略到精细,彼此之间能够通过链接来相互呼应且便于检索 使用的一个色样群,即数字色彩比色卡系统。
  
  划定不同的色域,就会有不同的色样群,以适应不同色相范围内的颜色测量需要;在给定色域中,调整色样之间色彩数值的间隔大小,色样群的数量就 随之发生变化,以分别适应在给定色域内进行颜色测量时不同精细程度的需要。
  通过在色样旁直接标示或通过代号检索的办法,可获得每一个色样在各种 颜色模式下所对应的色彩数值,以便于进行色彩的定量描述。
  数字色彩比色卡一经建立,即可实现标准色样的远距离传递和相关色彩信 息的远距离传输一一基于计算机系统建立的数字色彩比色卡,可通过因特网等网络手段实现;而基于手持、便携、车载等显示设备的数字色彩比色卡,可因其显示设备的便于移动性而在一定程度上实现。
  本发明作为通过目视比色来测量颜色的一种全新方法,其有益效果体现在以下几个方面: 一是其数字色彩比色卡的色域可以根据需要灵活设定,以适应 不同色相范围或不同色调范围内的颜色测量;二是数字色彩比色卡的色值间隔可以根据需要进行灵活设定,以适应对色彩进行不同精细程度的归类划分的需求;三是数字色彩比色卡容易建立,成本低廉;四是可以对色彩进行定量描述; 五是可以方便地进行标准色样的远距离传递和色彩信息的远距离传输。 具体实施方式与传统方法相比,基于数字色彩比色卡进行颜色的目视比色测量,其测量 基准自身的准确程度,已经从原来依赖实物色卡制作时的色彩准确度,转移到 了显示器对数字色彩的还原能力上。故凡是能够通过硬件的或软件的技术手段 进行颜色校准的数字彩色显示和处理设施,均可以用于建立数字色彩比色卡。 而对于那些不能进行颜色校准的,虽也能模拟建立数字色彩比色卡,但若用作 色彩测量,或许会影响其准确度。当前技术条件下,在颜色测量准确程度要求 相对较高的场合,建立数字色彩比色卡应首选专业级的CRT显示器。
  实施例中,数字色彩比色卡是基于配置了CRT显示器的计算机系统实现的。 硬件确定后,即可按照以下步骤建立数字色彩比色卡系统:
  
  1. 确定数字色彩比色卡的色域。
  生成数字色彩形式的比色卡,可根据需要确定其色域。既可以将sRGB色 彩空间内的所有色域囊括在一个数字色彩比色卡系统内,也可以根据不同用途 为数字色彩比色卡系统指定一个合适大小的色域。
  
  2. 选择数字色彩比色卡的颜色模式。
  在数字彩色中,颜色模式有多种,采用其中任意一种颜色模式,均可生成数字色彩比色卡,只是不同的颜色模式对不同人群在使用时的方便程度有所不 同。对一般人群来说,容易理解和接受的颜色模式首推HSB颜色模式。
  在实施例中,针对人类肤色的目视比色测量这一专门用途建立了一个数字
  色彩比色卡系统。该系统采用HSB颜色模式。为了基本囊括人类肤色,该系统 的色域确定为:色相H (354?45),彩度S (10?80),明度B (21?97)。
  
  3. 对色彩数值进行分档。
  色域和颜色模式确定后,即可按照一定间隔对色彩数值进行分档,以此确 定该色域内比色卡的色样多寡,同时也就确定了依据该比色卡进行颜色测量时 对色彩进行归类划分的精细程度。分档时各个要素的间隔大小,可以根据需要 进行灵活设计。
  在实施例中,分别对色彩的三要素H、 S、 B进行分档。在给定的人类肤色 色域中,将色相H按每隔3级分为一档,共分为18个档次;将彩度S按每隔 IO级分为一档,共分为8个档次;将明度B按每隔4级分为一档,共分为20 个档次。
  
  4. 将分好档次的数值按照该颜色模式下色彩数值的构成形式进行组合,得到 数字色彩比色卡所需的基本色值集合。该集合中的每一个色值在数字色彩中惟 一对应一种色样。
  在实施例中,将分好的各个H、 S、 B数值按照HSB颜色模式下的构成形式 进行组合,得到总量为18X8X20=2880个色值的一个基本色值集合,即在数字 色彩中将对应2880种基本色样。
  
  5. 对色样进行有序化处理。
  为了归类、检索和使用的方便,所有将由显示器以数字色彩形式呈现的色 样,须按照一定规律进行组织和编排,即对其进行有序化处理,从而形成数字 色彩形式的比色卡系统。色样的有序化处理可依以下步骤实现:
  1) 将给定色域内所有色样首先按其色相依次分为若干组。例如当色域包含 全部色相时,可按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫依次划分为7个色相组别。
  在实施例中,因人类肤色的数字色彩比色卡中只包含红色和橙色两种色相, 故将其归为一类,而不再细分色相类别。
  2) 将各色相组别内的所有色样按其HSB颜色模式下的明度值从高到低分 为若干组。实施例中共分为了 5组,分别为高明度组、中高明度组、中明度组、中低 明度组、低明度组。每一个明度组内含有20 + 5=4级明度值; 3)同一明度组内,再将色样进行如下排布:
  在色样的H、 S、 B三要素中,先将某一要素固定,另外两个要素依次变换
  一个循环,且该二要素各占据一维空间,在该循环下构成一个二维平面形式的 色样排布图。该循环完毕后,将原来固定不变的那个要素的数值顺序增加(或 减少)1级,另外两个要素继续依次变换一个循环,形成第二个循环下的色样排 布图。依此类推,该明度组内的全部色样即可分为若干个循环下的色样排布图。
  实施例中,S先取为最大值80,然后依次改变H和B的数值。因18个H 值依次改变而生成的色样沿纵向排布;因4个B值依次改变而生成的色样沿横 向排布。如此生成第一个循环下由18行4列共计72种色样组成的色样排布图。
  若以中明度组内第一个循环下的色样排布图为例,则与该色样排布图及其 包含的所有色样一一对应的色值如表1所示(本说明书所有表格内的色彩数值 均为HSB颜色模式下的数值)。
  表l再将S取值降为70,重复上述过程,可得第二个循环下的色样排布图…… 若以中明度组内第二个循环下的色样排布图为例,则与该色样排布图及其 所有色样一一对应的色值如表2所示:
  所有明度组均照此办理,即可实现对该色域下所有色样的初步有序化处理。 6.为色样建立检索系统。
  为了使初步有序化的色样便于检索和使用,须为其建立检索系统。 实施例中,按以下步骤建立检索系统:
  1) 按色样的相似程度划分相似色样小组。
  在上述每一个循环下的色样排布图内,选择连续的若干行和若干列的色样, 组成一个个的色样小组。在同一色样小组内,因其色彩数值差异最小,故色样 之间呈现很高的相似性,可以命名为相似色样小组。
  2) 为每一个相似色样小组建立索引色样。将每个相似色样小组内的所有色样的色值进行平均,就会产生与该小组内 所有色样均相似的另外一个色样。显然,新产生的色样因与原来色样的色值非 常接近而对其它色样具有高度代表性,可以用作本小组内其它色样的索引色样。
  实施例中,取3行2列共6种相似色样为一个相似色样小组。取该6个色 值的平均值作为这个相似色样小组的检索色样的色值。例如,在表1中,取左
  上角的6个色值为一组,如表3所示。在表3中,可见左右两列色样的色值只 是明度B值相差4,即明度只相差一个档次;上下两行只是色相H值相差3,即 色相只相差一个档次。6个色样的观感将是非常相似的。将该6个色值平均,可 得HSB: 357, 80, 63的一个新色值。显然,该新色值与其它6个色值很接近, 因而具有很强的代表性,用其作为原来6种色样的索引色样。
  3)建立检索色样群
  全部照此办理,则可得原来全部色样的若干分之一的一个检索色样群,可 以命名为底层检索色样群。
  显然, 一般说来底层检索色样群的色样总数依然偏多,直接用于检索仍有 不便,需进一步处理。
  进一步处理基本方法是:在底层检索色样群中,选择若干最相似的色样组 成底层检索色样小组,将该小组的全部色值进行平均,产生新的色样,作为该 底层检索色样小组的上一级检索色样。所有这样的上一级检索色样的集合,构 成比底层检索色样群高一个层级的检索色样群,可以命名为中层检索色样群。
  如果认为中层检索色样群内的色样数量仍然偏多,仍可按类似办法生成更 高层级的检索色样群,直至满足检索需要为止。
  实施例中,底层检索色样群的色样总数为2880 + 6=480种,即得到色样数 量为原来全部色样的六分之一的一个底层检索色样群。
  实施例中,底层检索色样小组是这样组成的(以表1和表2为例): 分别将表l中左上角、右上角和表2中左上角、右上角的各6个色值平均,可得到4个新的色样,并按表4排列,构成第一个"底层检索色样小组"。
  再将每个小组的4个色值进行平均,就产生一个中层检索色样。每个明度 组内有24种中层检索色样。
  可以证明:实施例中,同一明度组内的24种中层检索色样,其明度B是完 全相同的,所改变的只是H和S。故可将同一明度组内的24个中层检索色样按 照纵向S进行依次变化而横向H进行依次变化的规则排布在一起,即构成本级 明度下的中层检索色样群,其对应的色彩数值如表5所示。
  4) 确定最高层级索引的担当者
  当色域较大时,已经将色域内全部色样首先按色相进行了分组,每个色相 内又分为了若干明度级别,故色相和明度级别即可担当起最高两级索引的职责。
  在实施例中,因为色域不太大,只有一个色相组别,但是分为了5级明度, 故将5级明度作为最高一级的索引。如此将肤色色域内的全部基本色样及由其 衍生出来的检索色样共划分成了 4个层级,已经能满足检索的需要。
  5) 当显示器显示界面的大小足够时,对于每一种色相类别,均可将其各个 明度级别下的最高一级检索色样群共同并置在一个显示界面内;而当显示界面 偏小时,也可将各个明度级别下的最高一级检索色样群依次排布在多个相邻显 示界面内,从而形成色样检索的最上层(当只有单一色相组别时)或最上第二 层(当有多个色相组别时)的索引。在实施例中,因为只有一个色相组别,CRT显示器的显示界面大小适中, 故直接将全部5个明度级别下的最高一层检索色样群——中层检索色样群—— 依次并置排布在同一个显示界面内,从而形成最上层的色样索引。
  
  7. 将各层级的检索色样以及最基层的相似色样小组进行关联。
  在实施例中,按以下步骤实现关联:
  1) 利用相关软件或程序,在最上层的色样索引中,将各级明度组所对应的 检索色样群的小样对应链接到其放大图中,点击该小样即可査看其更大、更清 晰的本级检索色样群。
  2) 检索色样群中的每一个中层检索色样,均链接到其对应的"底层检索色 样小组"中。
  3) 底层检索色样小组的每一个色样,均链接到其代表的相似色样小组内。
  有了这些链接,就可以方便地对被测颜色进行从粗略到精细的逐步比对, 直至找到与被测颜色最接近的色样。
  
  8. 给各个色样命名或编号,使每一个色样(含承担各级检索功能的色样)均有一个独立的代码,以便于对色样进行管理。
  
  9. 建立与色样代码对应的色彩数值数据库。
  为了实现对色彩的定量化描述,需要建立数据库,将每一种色样的代码与 该色样在各种颜色模式下的颜色数值对应起来。
  在实施例中,各个色样虽然是在HSB颜色模式下取值,但是依据色彩理论 中各种颜色模式下的色彩数值转换公式,可以方便的将其换算成其他颜色模式 下的色彩数值。将各种颜色模式下的色彩数值与其色样代码对应起来,放入数 据库内,用于被测颜色的定量描述。
  
  10. 标准色样的远距离传递和相关色彩信息的远距离传输。 上述工作完成以后,基于计算机系统建立的数字色彩比色卡,可通过因特网等网络手段实现标准色样的远距离传递和相关色彩信息的远距离传输。当然, 也可以按照上述步骤将数字色彩比色卡集成在各种可移动式数字色彩处理和显 示设施上。
  数字色彩比色卡系统建立以后,即可将其作为比对基准,用以进行色彩的 目视比色测量。
  在实施例中,颜色的目视比色测量最典型的步骤如下:1) 判断被测肤色在5个明度级别中属于哪一级;
  2) 判断被测肤色与其所属明度级别内24种中层检索色样中的哪一块最相近;
  3) 在与被测肤色最相近的那个中层检索色样所代表的底层检索色样小组 内,将被测肤色与4个底层检索色样相比对,判断与其中哪一个最相近;
  4) 在与被测肤色最相近的那个底层检索色样所代表的相似色样小组内,将 被测肤色与该小组中的6个色样相比对,判断与其中哪一个色样最相近。
  
  由于上述步骤中第二步和第三步所依据的色样既承担检索功能,同时本身 也是数字色彩比色卡所属色样的组成部分,因而实际进行颜色的目视比色测量 时,有可能到第二或第三步就已经找出与被测颜色最相近的色样,而不一定有 必要再进行其后续步骤。

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