專利名稱：：基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種物體色的測量方法，特別是一種基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法。
背景技術：
：用公知的目視比色法測量顏色時，是將被測顏色與標準參照物——采用印刷、涂覆等工藝制作的實物標準色卡(或色票、色標、色板)——進行比對，用肉眼判斷被測顏色與標準顏色的匹配程度來比較它們。在生產生活當中，目視比色法作為一種雖然傳統(tǒng)但卻方便實用的方法，仍然被大量地應用于精確程度毋須很高的顏色測量場合。但是傳統(tǒng)的目視比色法存在以下問題一是實物類標準色卡的色值間隔偏大且不能方便地根據需要進行靈活調整，色卡中所能夠呈現的標準色樣的種類也只占肉眼可分辨色彩的一小部分，因而影響對色彩進行更為細致的歸類劃分；二是實物類標準色卡往往制作困難、價格昂貴；三是往往不能方便得知被測顏色的色彩數值，尤其是在各種顏色模式下的數值，因而不便對顏色進行定量描述；四是不易進行標準色樣的遠距離傳遞和色彩信息的遠距離傳輸。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)目視比色法存在的問題，提供一種全新的目視比色顏色測量方法。該方法的核心是建立作為目視比色基準的數字色彩比色卡。本發(fā)明采用數字色彩技術在sRGB色彩空間內基于彩色顯示器建立數字色彩比色卡。數字色彩比色卡中的每一個色樣，均由數字色彩顯示器所顯現的一個色塊構成。這些色塊通過將相應色彩數值賦值給顯示器控制系統(tǒng)中的色彩生成程序或色彩處理軟件或圖片處理軟件而生成。根據需要，可以為數字色彩比色卡劃定不同的色域。在給定色域內，各個色樣按其色彩數值的一定間隔生成。該色域內按給定的色彩數值間隔生成的所有色樣再按其外觀相似程度進行有序化分類和組合，從而形成一個多組別、多層次，顏色分類由粗略到精細，彼此之間能夠通過鏈接來相互呼應且便于檢索使用的一個色樣群，即數字色彩比色卡系統(tǒng)。劃定不同的色域，就會有不同的色樣群，以適應不同色相范圍內的顏色測量需要；在給定色域中，調整色樣之間色彩數值的間隔大小，色樣群的數量就隨之發(fā)生變化，以分別適應在給定色域內進行顏色測量時不同精細程度的需要。通過在色樣旁直接標示或通過代號檢索的辦法，可獲得每一個色樣在各種顏色模式下所對應的色彩數值，以便于進行色彩的定量描述。數字色彩比色卡一經建立，即可實現標準色樣的遠距離傳遞和相關色彩信息的遠距離傳輸一一基于計算機系統(tǒng)建立的數字色彩比色卡，可通過因特網等網絡手段實現；而基于手持、便攜、車載等顯示設備的數字色彩比色卡，可因其顯示設備的便于移動性而在一定程度上實現。本發(fā)明作為通過目視比色來測量顏色的一種全新方法，其有益效果體現在以下幾個方面一是其數字色彩比色卡的色域可以根據需要靈活設定，以適應不同色相范圍或不同色調范圍內的顏色測量；二是數字色彩比色卡的色值間隔可以根據需要進行靈活設定，以適應對色彩進行不同精細程度的歸類劃分的需求；三是數字色彩比色卡容易建立，成本低廉；四是可以對色彩進行定量描述;五是可以方便地進行標準色樣的遠距離傳遞和色彩信息的遠距離傳輸。具體實施例方式與傳統(tǒng)方法相比，基于數字色彩比色卡進行顏色的目視比色測量，其測量基準自身的準確程度，已經從原來依賴實物色卡制作時的色彩準確度，轉移到了顯示器對數字色彩的還原能力上。故凡是能夠通過硬件的或軟件的技術手段進行顏色校準的數字彩色顯示和處理設施，均可以用于建立數字色彩比色卡。而對于那些不能進行顏色校準的，雖也能模擬建立數字色彩比色卡，但若用作色彩測量，或許會影響其準確度。當前技術條件下，在顏色測量準確程度要求相對較高的場合，建立數字色彩比色卡應首選專業(yè)級的CRT顯示器。實施例中，數字色彩比色卡是基于配置了CRT顯示器的計算機系統(tǒng)實現的。硬件確定后，即可按照以下步驟建立數字色彩比色卡系統(tǒng)1.確定數字色彩比色卡的色域。生成數字色彩形式的比色卡，可根據需要確定其色域。既可以將sRGB色彩空間內的所有色域囊括在一個數字色彩比色卡系統(tǒng)內，也可以根據不同用途為數字色彩比色卡系統(tǒng)指定一個合適大小的色域。2.選擇數字色彩比色卡的顏色模式。在數字彩色中，顏色模式有多種，采用其中任意一種顏色模式，均可生成數字色彩比色卡，只是不同的顏色模式對不同人群在使用時的方便程度有所不同。對一般人群來說，容易理解和接受的顏色模式首推HSB顏色模式。在實施例中，針對人類膚色的目視比色測量這一專門用途建立了一個數字色彩比色卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用HSB顏色模式。為了基本囊括人類膚色，該系統(tǒng)的色域確定為色相H(35445)，彩度S(1080)，明度B(2197)。3.對色彩數值進行分檔。色域和顏色模式確定后，即可按照一定間隔對色彩數值進行分檔，以此確定該色域內比色卡的色樣多寡，同時也就確定了依據該比色卡進行顏色測量時對色彩進行歸類劃分的精細程度。分檔時各個要素的間隔大小，可以根據需要進行靈活設計。在實施例中，分別對色彩的三要素H、S、B進行分檔。在給定的人類膚色色域中，將色相H按每隔3級分為一檔，共分為18個檔次；將彩度S按每隔IO級分為一檔，共分為8個檔次；將明度B按每隔4級分為一檔，共分為20個檔次。4.將分好檔次的數值按照該顏色模式下色彩數值的構成形式進行組合，得到數字色彩比色卡所需的基本色值集合。該集合中的每一個色值在數字色彩中惟一對應一種色樣。在實施例中，將分好的各個H、S、B數值按照HSB顏色模式下的構成形式進行組合，得到總量為18X8X20=2880個色值的一個基本色值集合，即在數字色彩中將對應2880種基本色樣。5.對色樣進行有序化處理。為了歸類、檢索和使用的方便，所有將由顯示器以數字色彩形式呈現的色樣，須按照一定規(guī)律進行組織和編排，即對其進行有序化處理，從而形成數字色彩形式的比色卡系統(tǒng)。色樣的有序化處理可依以下步驟實現1)將給定色域內所有色樣首先按其色相依次分為若干組。例如當色域包含全部色相時，可按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫依次劃分為7個色相組別。在實施例中，因人類膚色的數字色彩比色卡中只包含紅色和橙色兩種色相，故將其歸為一類，而不再細分色相類別。2)將各色相組別內的所有色樣按其HSB顏色模式下的明度值從高到低分為若干組。實施例中共分為了5組，分別為高明度組、中高明度組、中明度組、中低明度組、低明度組。每一個明度組內含有20+5=4級明度值；3)同一明度組內，再將色樣進行如下排布在色樣的H、S、B三要素中，先將某一要素固定，另外兩個要素依次變換一個循環(huán)，且該二要素各占據一維空間，在該循環(huán)下構成一個二維平面形式的色樣排布圖。該循環(huán)完畢后，將原來固定不變的那個要素的數值順序增加(或減少)1級，另外兩個要素繼續(xù)依次變換一個循環(huán)，形成第二個循環(huán)下的色樣排布圖。依此類推，該明度組內的全部色樣即可分為若干個循環(huán)下的色樣排布圖。實施例中，S先取為最大值80，然后依次改變H和B的數值。因18個H值依次改變而生成的色樣沿縱向排布；因4個B值依次改變而生成的色樣沿橫向排布。如此生成第一個循環(huán)下由18行4列共計72種色樣組成的色樣排布圖。若以中明度組內第一個循環(huán)下的色樣排布圖為例，則與該色樣排布圖及其包含的所有色樣一一對應的色值如表1所示(本說明書所有表格內的色彩數值均為HSB顏色模式下的數值)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表l再將S取值降為70，重復上述過程，可得第二個循環(huán)下的色樣排布圖……若以中明度組內第二個循環(huán)下的色樣排布圖為例，則與該色樣排布圖及其所有色樣一一對應的色值如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2依此類推，該明度組內的全部576種色樣就可以排布在8個循環(huán)下的色樣排布圖中。所有明度組均照此辦理，即可實現對該色域下所有色樣的初步有序化處理。6.為色樣建立檢索系統(tǒng)。為了使初步有序化的色樣便于檢索和使用，須為其建立檢索系統(tǒng)。實施例中，按以下步驟建立檢索系統(tǒng)1)按色樣的相似程度劃分相似色樣小組。在上述每一個循環(huán)下的色樣排布圖內，選擇連續(xù)的若干行和若干列的色樣，組成一個個的色樣小組。在同一色樣小組內，因其色彩數值差異最小，故色樣之間呈現很高的相似性，可以命名為相似色樣小組。2)為每一個相似色樣小組建立索引色樣。將每個相似色樣小組內的所有色樣的色值進行平均，就會產生與該小組內所有色樣均相似的另外一個色樣。顯然，新產生的色樣因與原來色樣的色值非常接近而對其它色樣具有高度代表性，可以用作本小組內其它色樣的索引色樣。實施例中，取3行2列共6種相似色樣為一個相似色樣小組。取該6個色值的平均值作為這個相似色樣小組的檢索色樣的色值。例如，在表1中，取左上角的6個色值為一組，如表3所示。在表3中，可見左右兩列色樣的色值只是明度B值相差4，即明度只相差一個檔次；上下兩行只是色相H值相差3，即色相只相差一個檔次。6個色樣的觀感將是非常相似的。將該6個色值平均，可得HSB:357，80，63的一個新色值。顯然，該新色值與其它6個色值很接近，因而具有很強的代表性，用其作為原來6種色樣的索引色樣。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表33)建立檢索色樣群全部照此辦理，則可得原來全部色樣的若干分之一的一個檢索色樣群，可以命名為底層檢索色樣群。顯然，一般說來底層檢索色樣群的色樣總數依然偏多，直接用于檢索仍有不便，需進一步處理。進一步處理基本方法是在底層檢索色樣群中，選擇若干最相似的色樣組成底層檢索色樣小組，將該小組的全部色值進行平均，產生新的色樣，作為該底層檢索色樣小組的上一級檢索色樣。所有這樣的上一級檢索色樣的集合，構成比底層檢索色樣群高一個層級的檢索色樣群，可以命名為中層檢索色樣群。如果認為中層檢索色樣群內的色樣數量仍然偏多，仍可按類似辦法生成更高層級的檢索色樣群，直至滿足檢索需要為止。實施例中，底層檢索色樣群的色樣總數為2880+6=480種，即得到色樣數量為原來全部色樣的六分之一的一個底層檢索色樣群。實施例中，底層檢索色樣小組是這樣組成的(以表1和表2為例)分別將表l中左上角、右上角和表2中左上角、右上角的各6個色值平均，可得到4個新的色樣，并按表4排列，構成第一個"底層檢索色樣小組"。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>表4依此類推，實施例中共可得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>個底層檢索色樣小組，每一個明度組有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>個這樣的小組。再將每個小組的4個色值進行平均，就產生一個中層檢索色樣。每個明度組內有24種中層檢索色樣?？梢宰C明實施例中，同一明度組內的24種中層檢索色樣，其明度B是完全相同的，所改變的只是H和S。故可將同一明度組內的24個中層檢索色樣按照縱向S進行依次變化而橫向H進行依次變化的規(guī)則排布在一起，即構成本級明度下的中層檢索色樣群，其對應的色彩數值如表5所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>表54)確定最高層級索引的擔當者當色域較大時，已經將色域內全部色樣首先按色相進行了分組，每個色相內又分為了若干明度級別，故色相和明度級別即可擔當起最高兩級索引的職責。在實施例中，因為色域不太大，只有一個色相組別，但是分為了5級明度，故將5級明度作為最高一級的索引。如此將膚色色域內的全部基本色樣及由其衍生出來的檢索色樣共劃分成了4個層級，已經能滿足檢索的需要。5)當顯示器顯示界面的大小足夠時，對于每一種色相類別，均可將其各個明度級別下的最高一級檢索色樣群共同并置在一個顯示界面內；而當顯示界面偏小時，也可將各個明度級別下的最高一級檢索色樣群依次排布在多個相鄰顯示界面內，從而形成色樣檢索的最上層(當只有單一色相組別時)或最上第二層(當有多個色相組別時)的索引。在實施例中，因為只有一個色相組別，CRT顯示器的顯示界面大小適中，故直接將全部5個明度級別下的最高一層檢索色樣群——中層檢索色樣群——依次并置排布在同一個顯示界面內，從而形成最上層的色樣索引。7.將各層級的檢索色樣以及最基層的相似色樣小組進行關聯(lián)。在實施例中，按以下步驟實現關聯(lián)1)利用相關軟件或程序，在最上層的色樣索引中，將各級明度組所對應的檢索色樣群的小樣對應鏈接到其放大圖中，點擊該小樣即可査看其更大、更清晰的本級檢索色樣群。2)檢索色樣群中的每一個中層檢索色樣，均鏈接到其對應的"底層檢索色樣小組"中。3)底層檢索色樣小組的每一個色樣，均鏈接到其代表的相似色樣小組內。有了這些鏈接，就可以方便地對被測顏色進行從粗略到精細的逐步比對，直至找到與被測顏色最接近的色樣。8.給各個色樣命名或編號，使每一個色樣(含承擔各級檢索功能的色樣)均有一個獨立的代碼，以便于對色樣進行管理。9.建立與色樣代碼對應的色彩數值數據庫。為了實現對色彩的定量化描述，需要建立數據庫，將每一種色樣的代碼與該色樣在各種顏色模式下的顏色數值對應起來。在實施例中，各個色樣雖然是在HSB顏色模式下取值，但是依據色彩理論中各種顏色模式下的色彩數值轉換公式，可以方便的將其換算成其他顏色模式下的色彩數值。將各種顏色模式下的色彩數值與其色樣代碼對應起來，放入數據庫內，用于被測顏色的定量描述。10.標準色樣的遠距離傳遞和相關色彩信息的遠距離傳輸。上述工作完成以后，基于計算機系統(tǒng)建立的數字色彩比色卡，可通過因特網等網絡手段實現標準色樣的遠距離傳遞和相關色彩信息的遠距離傳輸。當然，也可以按照上述步驟將數字色彩比色卡集成在各種可移動式數字色彩處理和顯示設施上。數字色彩比色卡系統(tǒng)建立以后，即可將其作為比對基準，用以進行色彩的目視比色測量。在實施例中，顏色的目視比色測量最典型的步驟如下1)判斷被測膚色在5個明度級別中屬于哪一級；2)判斷被測膚色與其所屬明度級別內24種中層檢索色樣中的哪一塊最相近；3)在與被測膚色最相近的那個中層檢索色樣所代表的底層檢索色樣小組內，將被測膚色與4個底層檢索色樣相比對，判斷與其中哪一個最相近；4)在與被測膚色最相近的那個底層檢索色樣所代表的相似色樣小組內，將被測膚色與該小組中的6個色樣相比對，判斷與其中哪一個色樣最相近。由于上述步驟中第二步和第三步所依據的色樣既承擔檢索功能，同時本身也是數字色彩比色卡所屬色樣的組成部分，因而實際進行顏色的目視比色測量時，有可能到第二或第三步就已經找出與被測顏色最相近的色樣，而不一定有必要再進行其后續(xù)步驟。權利要求1.一種基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于進行顏色目視比色測量時，比對基準是數字色彩形式的比色卡。2.如權力要求1所述的基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于所述的數字色彩形式的比色卡中的全部色樣均由在sRGB色彩空間內的數字色彩生成。3.如權力要求1所述的基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于所述的數字色彩形式的比色卡中，色樣的顏色數值按一定間隔確定。4.如權力要求1所述的基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于所述的數字色彩形式的比色卡中，所有色樣均按其外觀相似程度進行有序化處理，以便于檢索。5.如權力要求1所述的基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于所述的數字色彩形式的比色卡中，每一種色樣在各種顏色模式下的色值都可以方便査詢，以便于對色彩進行定量描述。6.如權力要求1所述的基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法，其特征在于所述的數字色彩形式的比色卡，即可以通過互聯(lián)網進行標準色樣和相關色彩信息的遠距離傳遞，也可以將其集成在各種可移動式數字色彩處理和顯示設施上。全文摘要一種基于數字色彩比色卡的顏色目視比色測量方法。其所依據的數字色彩比色卡系采用數字色彩技術在sRGB色彩空間內基于彩色顯示器建立。比色卡中的每一個色樣，均由顯示器所顯現的一個色塊構成。比色卡的色域可以根據需要靈活設定。在設定色域內，各個色塊按其色彩數值的一定間隔生成。生成的所有色塊均按一定規(guī)律進行有次序的組合，從而形成一個多組別、多層次，顏色分類由粗略到精細，彼此之間能夠通過鏈接來相互呼應，便于檢索使用的數字色彩比色卡系統(tǒng)。劃定不同色域，即可產生不同色樣群，以適應不同色相范圍的顏色測量；調整色彩數值的間隔大小，色樣群的數量就會隨之發(fā)生變化，以適應顏色測量時不同精細程度的需要。文檔編號G01J3/46GK101408460SQ20071013954公開日2009年4月15日申請日期2007年10月9日優(yōu)先權日2007年10月9日發(fā)明者孫彥水申請人:孫彥水