计算机测配色全解课件.ppt

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1、第一章 计算机测配色的特点,第一节 计算机测配色的优点第二节 计算机测配色的应用前景第三节 染色中的配色方法,第一节 计算机测配色的优点,目前，随着现代科学技术的飞速发展，应用高新技术和先进适用技术改造传统产业实现跨越式发展将成为可能。计算机测色配色技术就是其中一个很好的例子。这是一种集颜色科学理论、颜色测量技术、计算机信息技术和印染工艺技术为一体的高新技术成果。其最大的意义在于以数字描述颜色，把配色和颜色评价这一传统的匠人技艺上升为科学技术，使得我们可以借助于现代计算机信息技术来处理生产中遇到的颜色问题，使传统的“实物传递，目测评价”方式逐渐向现代的“数字传递，仪器评价”方式过渡。它给使用者

2、带来了生产科学化，高效率和经济效益。特别是在当前为落实纺织业调整振兴规划实现结构调整和产业升级以及尽快突破金融危机的背景下，一次染色成功工艺等低投入、低运转成本、高效率的节能减排先进技术更加受到广大印染企业的重视。,正确配色会获得以下效益染料的成本会降至最少，一般降低10-30%降低光源色变，给出不同光源下的准确配方降低配色次数，提高打样效率对变色现象进行预测，预先得知配方颜色的品质具有精确的修色功能修正配方、统计小样与生产大样的差异系数、生产机台之间的差异等，提高对色率方便的数字化存档管理，并且可以与自动称量系统、小样染色机、在线检测系统连网染料、助剂的检验分析，力份、助剂效果判定等,印染计

3、算机测配色系统较人工测配色具有明显的优势： (1)能迅速提供合理的配方，降低生产成本； (2)配色系统能列出产品在不同光源下颜色变化程度，预先得知配方颜色的品质，减少对色困扰； (3)迅速精确的修正配方，提高修色效率； (4)科学高效的配方存档管理，方便检索使用； (5)可对色料、助剂进行检验分析，包括上染率、半染时间的测定，染料力份和色相分析、助剂效果的判定等； (6)提高印花残浆再利用率。,第二节 计算机测配色的应用前景,当今信息时代，颜色的数字化管理已呈必然趋势，这给测色殴备的仪器台间的重复性提出更高要求；而半导体图像传感器特别是如电荷耦台器件(CCD)等的发展，又为低成本、高分辨光谱光

4、度计的设计沣入新的元素，使其性价比大大提高：因此，未来的分光测色仪器将向更高精度和更低价格发展。,现代的计算机测配色系统与几十年前相比，在光学原理、数学模型和软件算法方面变化并不大，但分光光诺仪的颜色测量速度、重复精度以及波长准确性等指标不断改善，软件的操作界面更加友好，对用户的要求不断下降，计算效率更高，售价却逐渐降低,在先进的工业国家，计算机测配色系统已是纺织印染行业的基本生产工具。为了适应小批量、多品种、多色号、颜色质量高指标、交货期短等市场竞争生产方式，印染厂化验室需要装备自动试样系统，包括电脑测配色系统、自动称料配液系统、自动滴料(染液配制)系统和自动小样染色机。中国的纺织印染产品要

5、参与国际竞争，其颜色质量的评价与控制必须符合国际规范和准则。因此，中国传统的纺织工业必须引人先进的设备和方法才能产生薪的动力和活力，而自动测配色系统便是印染行业挑战这新一轮变革的起点和基础。,第三节 染色中的配色方法,染色生产中的配色方法人工配色印染厂接到加工样品后，先由配色工作者凭经验或集存的参考档案估算染色配方，经多次小样试染和修改满意后，再提交生产。计算机配色,第二章 计算机测配色的方法,第一节 计算机测配色软件第二节 计算机测配色的方法第三节 染色物的表观色深度的表示,第一节 计算机测配色的软件,一 、Datamatch计算机配色软件,二、TILO计算机测色配色软件,三、瑞士汽巴测色配

6、色软件,四、配色易配色系统,第二节 计算机测配色的方法,计算机配色的三种方式色号归档检索以往生产的品种按色度值分类编号、存档，需要时输出，可以避免实样保存中的变褪色，但只是近似配方。反射光谱匹配最完善的配色（无条件等色），但是计算复杂，不容易真正实现。三刺激值匹配条件等色（如上图），与光源和观察者关系密切。但却是计算机配色所采用的方式。,计算机配色方法总体上分为两大类：,(一)实际查寻配方：根据标样的颜色利用 计算机直接查找配方,（二）计算理论染色配方：根据配色原理计算出 理论染色配方。包括 反射光谱配色方式和 三刺激值配色方式,特点,1、反射光谱配色法,最完美的配色,使配色结果的光谱反射率曲

7、线与标样的反射率曲线完全相同无条件配色,配色的结果无论换用任何光源照明，或使用不同观察者都能保持颜色一致。并且可以在能得到光谱反射率数据的任何波长区域应用,实现起来比较困难,对拼色时选用的染料品种要求苛刻，数量较多,实际生产中很少使用,2.三刺激值配色法（条件配色）,原理,三刺激值相等的两个颜色，即使它们的光谱反射率曲线不相同，给人的颜色感觉也是相同的，能达到颜色匹配同色异谱,达到等色的前提是影响三刺激值的各个因素（如照明体、观察者和测色仪器）都相同，否则会引起色差,最有实用意义的配色方法，是目前应用最为普遍的配色法,第三节 染色物的表观色深度的表示,一、对各种染色效果的评价均匀性：目测色光：

8、色差评价深浅：染色深度评价牢度：与染色深度有关,二、染色牢度与染色深度的关系 染色牢度随表面色深度的变化而变。一般表面色深度高，日晒牢度也高。因此当评价染料的牢度时，应该在相同深度下进行。否则没有可比性。,为了方便牢度评价，20世纪20年代，德国和瑞士的染料公司制定了一套标准深度，叫做“Hilftypen”,“Hilftypen”标准深度卡 18种颜色在同一档深度水平（由鉴色专家目光确定），1951年被国际标准化组织ISO承认和采纳，称为1/1标准深度。 另外，ISO又增加了2/1、1/3、1/6、1/12、1/25，共有6个档次，其中前5个档次有18种颜色，只有1/25有12种颜色。 另外，

9、还有紫色和黑色色卡，无光3种颜色，有光2种颜色。,过去乃至现在 标准深度的确定仍然在使用标准色卡。 但是现在也可以通过测色来表示颜色的深度，甚至色卡的制作都可以用测色结果来规范。,例如：日本的JIS标准深度色卡在制作时，实测值与标准样卡之间的色差就规定了一个范围，只有符合色差要求才能制作出合格的标准深度色卡。,半透明,透明,有色透明物体,不透明有色物,不同物体对光的反射、透射和散射,不 同 的 反 射,三、 常见的表面色深度计算公式,背衬,CIBA多通道理论（光传播的精确理论）,比耳定律（针对投射光）,库贝尔卡蒙克函数(针对无限厚物体的漫射),K/S,lg1/T,针对投射、反射、吸收的数学模型

10、,常见深度计算公式的特点： 数量多； 各有优缺点； 在不断的改进和完善过程中。,表面色深度测试和计算的意义牢度比较；研究染料的染色性能。 常用测试项目： 染料上染百分率（%） owf （%） 表面深度 常用K/S值,（一）、库贝尔卡 蒙克（KubelkaMunk）函数 颜料涂布于某基质后，通过研究其表面深度与颜料浓度之间的关系，得到该函数。 原函数相当复杂，常用的是简化式： 当颜料涂层无限厚，没有光透过时： K/S=（1-）2/2,K被测物体的吸收系数,S被测物体的散射系数, 被测物体为无限厚时的反射率因数,通常，不需要K、S的具体数值，仅计算K/S的比值，因此称作“K/S”值,Kubelka

11、Munk函数与固体试样中的有色物质浓度之间的关系：K/S =（1-）2/2 -（1-0）2/20 = k*c 式中：0 不含有色物质固体试样的反射率； k 比例常数； c 固体试样中有色物质浓度。其值等于当织物中的染料为单位浓度1%（owf）或1g/L时的K/S值。,对KubelkaMunk函数的讨论：1.含0的一项可以省略，变成K/S =（1-）2/2条件是：值较小（深色）；在比较两样品的相对表面色深度时。2.同P应该取最大吸收波长对应的值，即 min。若吸收峰平坦，无明显 min时，max是一个范围，则可以选定一个范围12，取平均值。4.K/S值越大，颜色越深，有色物质浓度高。,当颜色极深

12、时，K/Skc 。就是说K/S与有色物浓度之间的关系不及比耳定律（溶液浓度吸光度）线性关系好。,可以用 into公式：K/S=(1-)2/2(1-r)(-r) Fink-Jensen公式： K/S=（1-）2/（1+k）（-r）修正。式中：k由纤维内部反射决定的常数； r由纤维表面反射决定的常数。,当r=0时：Pineo公式= KubelkaMunk函数,用K/S比较两样品表面色深度时，试样应该 具有相同的色相。KubelkaMunk函数是常用的表示织物表面色深度的方法，也是计算机配色中处方预测的理论基础。Pineo公式和Fink-Jensen公式修正后，K/S值与有色物质浓度c之间的线性关系

13、得到改善，但是计算太复杂，使用不方便。,计算实例右图中染色样品A、B的分光反射率图。最大吸收波长630nmA=5.5% B=7.0%代入公式：K/S=（1-）2/2 得结果 K/SA=8.118 K/SB6.178。所以样品的颜色比样品深。,（二）、雷布科奇（RabeKoch）公式 建立在德国DIN颜色系统上的表面色深度计算公式曾被广泛应用。 表达式为： =（10-1.2D)/9S-1.06D式中： 颜色的表面色深度指数； DDIN颜色系统的暗度值； SDIN颜色系统的饱和度。 据称：除1/1深度外，其余深度误差较大。,（四）、高尔（Gall）式表达式：B = K + S （）Y1/2 10Y

14、1/2式中：B 颜色表面色深度。但是其值不直 接表示深度大小，而是表示与1/1、 1/3等标准深度的接近水平。 K 常数，其值随颜色深度而变化。如 K1/1=19， K1/3=29， K1/9=41， K1/25=56， K1/200=73。 S 颜色点与消色点之间的距离，与颜色 的饱和度成比例。标准C光源2视角 时： S=10（x-0.3101)2+(y-0.3162)21/2式中：Y 亮度值；（）与色相相关的实验数值。,对高尔式的讨论： 精确度较好，德国已确定为国家标准。 最大用途是确定颜色标准深度的档次。所以不像K/S值那样直接表示颜色深度，而是确定颜色深度属于1/1、1/3、还是1/1

15、2。计算前先测色得到Y、x、y，然后按如下过程计算：（1）求S值。 S=10（x-x0)2+(y-y0)21/2（2）求（）。先求色相角，根据角查表（教材中附表）。（3）将S、（）代入公式，计算B值。,若B1/1=0，表示样品深度刚好是1/1标准深度。 若B1/3=0，表示样品深度刚好是1/3标准深度。 若B0，则B0，表示样品深度比标准深度深。B0，表示样品深度比标准深度浅。B 0或B 0，表示公式选择不合适。,第三章 计算机测配色的原理,第一节 计算机测配色系统的组成第二节 计算机测配色的原理,第一节 计算机测配色系统的组成,电脑测色配色系统主要由3部分组成：分光光度仪、测色配色软件、电脑

16、及打印机。,（一）、Kubelka-Munk理论,第二节 计算机测配色的原理,K-M理论早在1931年就已提出，但是直到1958年才开始成功地用于纺织印染行业，印刷行业应用该理论则始于20世纪70年代。,美国、日本等国家开发的计算机配色系统，基本上仍采用这个理论。,通过对K-M理论的一系列推导，给出了适于配色计算的函数最简形式及其导数形式：,K/S=(1-r)2/2r,r=K/S+1-(K/S+1)2-11/2,式中r代表波长下的反射率；K为吸收系数，代表在无限厚的平面介质中，扩散照明光入射后，微元厚度介质层对光的吸收率；S为散射系数，代表微元厚度对光的散射率。,到目前为止，计算机配色（CCM

17、）的基本原理仍然沿用K-M理论。例如光谱视觉匹配方法、计算机反射光谱法配色、电脑配色逼近算法等都是以K-M理论为基础的。但K-M理论在实际应用中，其理论计算与具体实践之间常出现差异 。,（二）、 三刺激值法配色原理,基本条件：,A在特定光源下，物体的颜色可以用数字来表示由色度学系统基本解决,B染色物体的光学特性与染色浓度间存在函数关系 仪器配色的核心，配色的基本光学原理,C检验预测的配方是否接近目标颜色的计算方法 由计算出的标样与配方样之间的色差来判断配方是否可取或还需要进一步修正,第四章 计算机测配色的计算,一、配色计算流程,二、配色参数,控制参数：色差、PMI（同色异谱指数）、配方价格、显

18、示的配方个数、某个染料的最高用量、最低用量或使用浓度范围等,配色参数的分类,基本参数：标样、织物、织物调整系数、拼色数、染色工艺、批量、光源、候选染料以及固定组分,理论计算的配方个数与候选染料数目和拼色数的关系,三、配色方式,自动配色功能会计算给出若干个符合设置要求的理论配方以供选择,（一）自动配色,计算机配色理论模型进行计算，染料基础数据也只能反映单色染料的上染情况，不能完全适应多变的实际情况，对自动配色计算的理论配方的准确性产生一定的影响,化验室打小样的工作不能省略,考虑因素：配色效果、染料成本、染色工艺的可行性等,对自动配色计算出的理论配方做进一步的校正。把理论计算染色配方和经验配方查寻

19、这两类配色方法有机结合在一起参照使用,（二）智能配色（智能校正）,综合利用操作人员已有的实际染色经验与计算机储存的染料基础数据获取配方。,（三）手调配色,使用手调配色，应该对各种典型颜色染料的反射率曲线和K/S曲线的特点有初步了解，在配出色样与标样曲线对比差异时，明确下一步的调整方向,（四）色度参数配色,根据配方初始值为迭代计算起点,按拼色数选择染料组合进行矩阵运算,理论预报配方的反射率值R和三刺激值,多次重复，增加迭代次数加以调整,四、 配方修正,根据计算机配色计算或人工配色确定的染色配方，染出实际色样，通过不断调整染色配方，使染色样与标准样或确认样的色差小于客户的容差值,不仅用于修正计算机

20、给出的理论配方，对于人工目测的化验室配方，或车间大样生产的配方同样适用,配方修正需提供的数据：标准或用户确认色样、试染色样、试染色样的染色配方,（一）、配方修正的计算模式,配方修正的模式：色差修正、智能现场修正、微调修正,例：咖啡色的标样试染样配方：活性黄2.60 %，活性红1.40 %，活性蓝0.85 %,染出色样后可见光全波段范围的颜色上染深度曲线 K/S曲线,标样与试染样在D65的CIELAB色差,可判断：标样和试染样的颜色深度差距不大； 色光差距较为明显，黄多，蓝少调整配方：减黄、加蓝，微量调整红的用量,色差修正方案,（二）、染料的上染系数,单色染料在拼色过程中的实际上染行为，与其在染

21、料基础数据库中的上染特性信息之间的偏差,不同染料之间拼色，或者相同染料组合采用不同浓度拼色，都存在着不同的上染系数,造成偏差的主要原因是拼色染料间相互作用的影响,（三）、配方修正方式,输入标样、试染样和试染配方，程序自动计算修正配方,（一）自动修正,利用操作人员已有的实际调色经验与计算机内储存的染料基础数据，参照程序提供的标样和试染样颜色差别的信息调整试染样配方,（二）手调修正,如果补加少量染料略大于客户容差范围的成品直接进行复染，此时布面上已经着色的染料的用量有可能已经过量，如果使用自动修正方式，计算出的该染料增量会出现负值，利用只加不减修正方式，程序会自动处理增量出现负值的染料，其他染料按比例做出相应的调整，在保证色差达到要求的前提下，最终给出的修正配方中，染料的增量均为正值或零,（三）只加不减修正,只要输入使用的染料品种，程序自动计算出标样和试染样中每种染料的用量百分比，修正结果也只是给出每种染料的增量百分比,（四）百分比修正,配方修正程序和颜色配方库结合在一起使用，既能够充分利用成熟的实际生产配方，又能够利用染料基础数据库，对检索到的与标样存在一定色差的经验配方，做进一步的修正计算,（五）检索颜色配方库,