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基于CIEDE 2000的陶瓷磚小色差檢測(cè)研究

作者: 時(shí)間:2010-09-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

由于生產(chǎn)工藝及操作條件等原因,的色差是不可避免的。為了解決這個(gè)問題,生產(chǎn)廠家采取同一種顏色的制品分成幾類,顏色接近的放歸一類的辦法。例如,同是棕色,但顏色深淺不等,分為A、B、C類。該過程是通過專用儀器將被測(cè)定的試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行色度比較、計(jì)算色差、以確定顏色匹配的可接受性。用于顏色測(cè)量的儀器為反射光譜光度計(jì)或三刺激值式色度計(jì)。而目前行業(yè)采用的計(jì)算色差的多為1976年的YUV和LAB或者CMC。為判定可接受性,應(yīng)選擇有關(guān)各方達(dá)成的“寬容度”。當(dāng)被測(cè)試樣與參照標(biāo)準(zhǔn)試樣間計(jì)算的ΔE值與該寬容度相比時(shí),即可確定被測(cè)試樣與參照標(biāo)準(zhǔn)試樣間是否是可接受的匹配。與參照標(biāo)準(zhǔn)試樣相比較,被測(cè)試樣包括兩類:其ΔE值小于或等于達(dá)成的寬容度,則為可接受(合格);其ΔE值大于達(dá)成的寬容度,則為不可接受(不合格)。因此,對(duì)于色差要求嚴(yán)格的產(chǎn)品,尤其需要均勻的顏色空間及計(jì)算準(zhǔn)確的。CIEDE 2000在理論上是目前和人的視覺最能夠相匹配的公式,因此本文采用CIEDE 2000色差公式對(duì)進(jìn)行的檢測(cè)研究。

1 顏色空間轉(zhuǎn)換

RGB值是相機(jī)獲得的第一數(shù)據(jù),然而由于RGB顏色空間的不均勻性需要進(jìn)行顏色空間的轉(zhuǎn)換。本文將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間。CIELAB顏色空間是CIE1976LAB顏色空間的縮寫,在許多參考文獻(xiàn)中,也稱CIE1976L*a*b*(簡(jiǎn)寫為CIEL*a*b*)顏色空間,或者稱為CIELAB/CIEL A B色差制(CIELAB color difference metric)。

CIE1976LAB顏色空間是一種均勻的顏色空間,它能夠比較準(zhǔn)確地求出符合人眼視覺的差別。在許多行業(yè)中,基于CIE1976LAB顏色空間的色差公式已經(jīng)被定為標(biāo)準(zhǔn)。CIE1976LAB顏色空間如圖1所示。

使用CIELAB顏色空間時(shí),光亮度、色調(diào)及飽和度都能夠獨(dú)立調(diào)整。CIELAB使用L*、a*和b*坐標(biāo)軸定義CIE顏色空間。其中,L*值代表光亮度,其值從0(黑色)~100(白色)。a*和b*代表色度坐標(biāo),其中,a*代表紅-綠軸,b*代表黃-藍(lán)軸,它們的值從0~10。a*=b*=0表示無色,因此L*就代表從黑到白的比例系數(shù)。

從RGB顏色空間到CIELAB顏色空間的轉(zhuǎn)換要先轉(zhuǎn)換到CIE1931XYZ顏色空間,計(jì)算出三基色的刺激值X、Y、Z。此變換是一個(gè)線性變換,通過一個(gè)3×3的矩陣實(shí)現(xiàn):


Xn、Yn和Zn是CIE標(biāo)準(zhǔn)光源的坐標(biāo),是三刺激值。本文采用D65標(biāo)準(zhǔn)光源漫反射,在2°視場(chǎng)下觀測(cè)。此時(shí)的三刺激值分別為Xn=95.047,Yn=100.00,Zn=108.883。

2 CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式:

在CIE給定的標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)條件下,KL=KC=KH=1。在條件不符合時(shí),則要根據(jù)工業(yè)色差評(píng)估條件來確定這些數(shù)值。本文的觀測(cè)條件符合CIE給定的標(biāo)準(zhǔn),因此KL、KC、KH的取值均為1。

(6)用CIEDE2000色差公式計(jì)算色差ΔE2000。

3 檢測(cè)

根據(jù)的原理,所設(shè)計(jì)瓷磚色差檢測(cè)裝置如圖2所示。

選擇合適的相機(jī)和光源對(duì)檢測(cè)尤其重要。本文選用微視MVC1000SAM/C-GE30攝像機(jī),采用的是10 bit、逐行掃描的CMOS傳感器。微視MVC1000SAM/C-GE30攝像機(jī)通過一個(gè)千兆網(wǎng)口控制拍攝,在拍攝和傳輸圖像方面具有很好的實(shí)時(shí)性。在光源方面,采用LED面光源,傾斜60°角,以避免瓷磚反光產(chǎn)生過爆。

瓷磚顏色繁多,每種顏色的檢測(cè)都必須找一塊符合要求的標(biāo)準(zhǔn)磚。每次檢測(cè)色差,都用攝像機(jī)拍攝樣本和標(biāo)準(zhǔn)磚的圖像存入計(jì)算機(jī)。然后采用3×3均值濾波去掉噪聲干擾,進(jìn)行顏色空間轉(zhuǎn)換(即RGB顏色空間轉(zhuǎn)化到CIELAB顏色空間),進(jìn)而計(jì)算出整塊瓷磚的平均L*、a*和b*值,最后利用CIEDE 2000色差公式計(jì)算色差。其檢測(cè)流程圖如圖3所示。

本文采用白色陶瓷磚進(jìn)行色差檢測(cè)試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)共用了20塊待測(cè)樣本磚和1塊標(biāo)準(zhǔn)磚。其中10塊是符合要求的瓷磚,另外10塊是存在微小顏色偏差的瓷磚。

攝像機(jī)拍攝圖片后通過千兆網(wǎng)口傳送給PC機(jī),在PC機(jī)上用VC++6.0編寫的圖像處理軟件實(shí)現(xiàn)均值濾波、顏色空間轉(zhuǎn)換,并最終實(shí)現(xiàn)CIEDE 2000色差計(jì)算。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示。從圖4(c)可以清楚地看到,兩種樣本陶瓷磚與標(biāo)準(zhǔn)瓷磚色差值的大小差異,因此可以得出結(jié)論:采用目前最均勻的色差公式CIEDE 2000,可以有效地針對(duì)小色差進(jìn)行檢測(cè)。

綜上所述,采用目前和人的視覺最能夠相匹配的CIEDE 2000色差公式,針對(duì)小色差進(jìn)行檢測(cè)是一種比較有效的方法,此方法值得在陶瓷業(yè)色差檢測(cè)中應(yīng)用以及在其他類似行業(yè)中推廣。



評(píng)論


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