色纺纱配色算法改进及计算机测配色系统开发

摘要

对于纺织产品，首先映入眼帘的便是色彩，同时色彩也最具有感染力，因此具有色泽柔和以及独特层次感风格的色纺纱，深得广大消费者的喜爱。另一方面，为了顺应当今时代的主流，色纺纱的环保性决定了其美好的发展前景。但至今为止，色纺纱的生产仍存在着配色难的问题，绝大部分企业依旧采用人工经验配色，此方法不仅受配色人员心里因素的影响，还有配色工序繁琐、效率低、成本高等问题。针对这些难题，本文以三种不同的配色模型和建立色纺纱数据库为基础，开发出一套适用于色纺纱的计算机测配色系统。
　　首先，针对麻灰纱，开展对BP神经网络模型的研究，建立了一个三层配色结构模型。以标准样品的三刺激值作为输入层进行训练，网络训练结果较好。之后选择另外5组样品进行验证，拟合色差全部小于1，说明此模型可应用到色纺纱计算机测配色系统中对麻灰纱的配色。第二，以Friele模型为基础，根据前人研究的确定未知参数的方法，纺制100组不同混色比的标准样，来确定一个最优固定参数，再随机选择14组样品进行验证，得到平均拟合色差大于1，配色结果不够理想。因此笔者在未知参数的确定方法上进行改进，选择同样14组样品计算，将参数Q在[01]区间赋值迭代，选择最优参数，计算拟合配方的平均色差为0.399，说明改进后配色精确度得到很大提高，同时还可免除前期大量的实验，但仍存在色差大于1的样品。因此在此基础上，根据人眼的视觉特性，分别对31个不同波长下的反射率赋予不同权值系数，选择36组样品（包括之前的14组样品）进行配色计算。得到平均拟合色差仅为0.2626，且全部拟合色差都在1以内，说明配色结果非常好。第三，针对Stearns-Noechel模型研究的同时，提出了一个新评价标准，即配方相对偏差，可以直接体现拟合配方与真实配方的接近程度。之后在前人研究的基础上，尝试改变未知参数的选择标准，由选择色差最小改为选择反射率偏差最小时对应的参数M进行计算配方，计算结果为拟合色差全部小于1，且配方相对偏差减小，说明改进结果较好。最后本课题选择Datacolor公司生产的SF600测色仪作为配色系统开发的硬件支持，在以上改进的三种算法基础上建立智能配色模块，将本课题研究中的实验数据采用SQL Sever建立色纺纱数据库模块，利用MATLAB设计可视化配色程序界面，并连接SQL Sever完成色纺纱计算机测配色系统的开发。
　　采用本课题研发的计算机测配色系统软件，可根据色纺纱的反射率光谱曲线对混色纱线的各组分有色纤维配方比例进行预报，提高配色效率，减少配色成本。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 课题背景及意义

1．2 计算机测配色技术的发展

1．3 光学与色彩学的基础原理

1．3．1 光学

1．3．2 光的色散现象

1．3．3 物体的光学特性

1．3．4 颜色的分类

1．3．5 颜色的特征

1．3．6 颜色的混合

1．4 人眼视觉特性

1．4．1 视角

1．4．2 明视觉和暗视觉

1．4．3 人眼对光谱的敏感度

1．5 课题研究主要目标与内容

1．5．1 主要目标

1．5．2 研究内容

第二章 色纺纱计算机配色基础理论

2．1 计算机配色模型

2．1．1 BP神经网络模型

2．1．2 Friele模型

2．1．3 Stearns-Noechel模型

2．2 配色算法

2．2．1 全光谱匹配算法

2．2．2 三刺激值配色

2．3 评价指标

2．3．1 CIE LAB色差公式

2．3．2 CMC(1：c)色差公式

2．3．3 CIEDE2000色差公式

2．4 本章小结

第三章 基于BP神经网络的色纺纱计算机配色

3．1 实验部分

3．1．1 实验环境

3．1．2 实验材料

3．1．3 实验机械与仪器

3．1．4 纺纱工艺流程

3．1．5 实验样品的制备

3．1．6 测色流程

3．2 模型建立

3．3 网络训练过程

3．3．1 输入层与输出层设计

3．3．2 模型训练过程

3．4 训练结果

3．5 配色结果与讨论

3．6 本章小结

第四章 基于FRIELE模型的色纺纱计算机配色

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验环境

4．2．2 实验材料

4．2．3 实验机械与仪器

4．2．4 纺纱工艺流程

4．2．5 实验样品的制备

4．2．6 测色流程

4．3 拟合配方的计算方法

4．4 评价指标

4．5 参数Q的确定方法及计算结果

4．5．1 确定固定的最优参数预测配方

4．5．2 改进后参数值循环预测配方

4．6 基于人眼视觉特性的配色算法改进

4．6．1 人眼视觉敏感系数权值的选择和计算流程

4．6．2 配色结果

4．7 配色结果对比分析

4．8 本章小结

第五章 基于STEARNS-NOECHEL模型的色纺纱计算机配色

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验环境

5．2．3 实验机械与仪器

5．2．4 纺纱工艺流程

5．2．5 实验样品的制备

5．2．6 测色流程

5．3 初始配方计算

5．3．1 配色计算流程

5．3．2 评价标准

5．3．3 配色结果

5．4 改进的初始配方选择计算方法

5．4．1 配色计算流程

5．4．2 配色结果

5．5 配色结果对比分析

5．6 本章小结

第六章 配色系统建立与可视化界面

6．1 系统总体设计

6．2 系统运行环境

6．2．1 硬件配置

6．2．2 软件选择

6．3 数据库的设计

6．4 配色系统软件的开发工具

6．5 数据库与MATLAB的连接

6．6 配色软件的用户界面设计与功能

6．7 本章小结

第七章 总结

7．1 课题总结

7．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢