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本文作者：宋叢珊作者單位：湖北工業大學機械工程學院

色牢度評定分析系統的工作原理

按照國際標準ISO105／A03－1993《評定沾色、變色灰色樣卡》以及GB252－1995《判定沾色用灰色樣卡》，GB250－1995《評定變色用灰色樣卡》和GB6151－1997《紡織品色牢度試驗通則》等對紡織品色牢度質量測試所規定的功能要求，基于色牢度評定分析系統的總體結構如圖1所示。測試系統由3個部分組成：一是色牢度測試參數化初始選型部分；二是顯示圖像處理結果部分；三是實際色牢度評級參數需求輸出部分。色牢度測試系統由兩大流程組成：一部分是色牢度選型功能和參數化描述，實現的主要的方法是通過用戶之間交互式的參與操作以及數據的交換接口模塊；另一部分是沾色、變色、標準光照等程序的執行，包括圖形文字的顯示和格式轉換過程。系統的工作方式為：（1）當將信息傳遞到系統的時候，經過數據交換接口模塊，用參數化來描述相關色牢度的選型；（2）進行分析產品的功能特點，根據分析來設定參數，與沾色、變色、色牢度規格標記等進行信息匹配，從而確定產品的各關鍵參數；（3）通過調用相關色牢度標準配置庫的基本原始信息，連接后經運行可繪制或顯示色牢度初始圖［3］。顯示色牢度圖像處理的主要功能是提取依據從色牢度參數化選型的初始化部分的相關參數，結合圖像處理的局部灰度調整技術和自定義函數庫，從而確定色牢度的對應級別［4］。色牢度的評級結果輸出部分的主要功能是提取主要功能模塊的負荷率參數，參數是根據從色牢度選型校核，結合相應產品所對應的數據庫，通過匹配和計算生成色牢度的評級結果。模塊設計、數據庫設計、編碼設計、程序設計等是計算機輔助色牢度測試設計系統的主要部分［5］。根據產品色牢度檢測系統應具備的功能來劃分模塊。其中，系統的核心是圖形圖像處理及其控制；面向用戶需要的功能模塊是色牢度初選型號的擬定及功能化描述；高質量的數據輸出依靠色值及色差等級判定和輸出。

色牢度評定的工作流程

樣品→掃描儀→數字圖像→計算機處理圖像→計算色值→計算色差→色差等級判定→輸出結果（1）制備樣品，按原樣和試后樣分別制作。（2）把制備好的樣品放入掃描儀中，并啟動本系統的測試軟件。（3）啟動掃描儀，激活掃描程序，根據不同樣品設定掃描參數，然后把掃描得到的圖像存入本系統。（4）分別進入“原樣色差評定”和“沾色色差評定”分析評定界面。（5）圖像采集后進入色牢度評定分析軟件，經預處理、樣品紋理濾除、圖像分割、灰度特征參數提取和色牢度等級評定，得出色差等級，并輸出結果。

色牢度評定分析系統的驗證

（1）人與人評級對比。驗證試驗共采用了100個紡織品樣本，進行人與人之間評定的測試。其中這兩名評定人員都具備多年的評級經驗，而且多次對標準試樣進行評定無偏差。兩名人員評定極差直方圖如下：從以上100組數據可看出：其中45組評級結果是一致的；50組評級結果相差半級；4組評級結果相差1級，還有1組評級結果相差1．5級。而紡織品色牢度試驗通則所規定評定結果允許有半級之差，所以共有95組評級結果是有效的。色牢度的評定是屬于一種感官檢驗，評定人員通過對試樣色澤變化的目測，再同標準灰卡進行比較，大腦獲得信息后，經過綜合分析之后得出評定結果。通常根據樣品顏色選擇一定的評級順序，一般先評淺色，后評深色，再評橘色，最后評紅色，避免眼睛因受到色光的刺激而產生評定誤差。（2）人與儀器評級對比。我們搜集了大量有代表性的樣品，統一用專用相機來拍攝，進行圖像采集，然后用我們研發的色牢度評定系統進行評級。該系統試驗采用了100個紡織品樣本進行了測試。人工評定與儀器評定級差圖如下：從以上100組數據可看出：其中39組評級結果是一致的；42組評級結果相差半級；14組評級結果相差1級，還有5組評級結果相差1．5級。而紡織品色牢度試驗通則所規定評定結果允許有半級之差，所以共有81組評級結果是有效的。根據以上數據，做了極差直方圖。總體來講，用儀器評定的結果與目測評定還存在著差異，我們對這100組數據又進行了更深一步的分析后發現：81組有效評級結果所對應的樣品大部分是單色織物、涂層織物等，而19組無效數據對應的是花色較多且無規律的樣品。（3）進一步驗證。我們又針對6個種類的單色和多花色織物分別進行了對比研究，測試結果見表1。通過人工儀器評級對比的數據進一步證明：對于純色面料，我們所研制的儀器評級結果和目測評級結果比較接近。但對于多花色面料、條紋形、顏色分布不均勻（牛仔布）等面料，儀器評級結果和目測評級結果相差較大。因為人工目測評級時一般評價貼襯物上染色最嚴重的部位，而儀器在這方面的準確度稍差。

數據分析

針對以上評級數據，數據分析如下：（1）人與人比對評定結果比較接近。目測評定一直是檢測機構沿用的方法，但是這種感官檢驗給出的是一個相對接近正確值的綜合性結論，容易受到客觀和主觀因素的影響，導致評定結果產生誤差。（2）儀器與人比對評定結果存在差異，其中單色織物的準確度很高，但是多花色、條格等特殊織物儀器評定偏差較大。①由于計算機獲取的圖像是經被測樣品的反射而形成的，織物上微小的疵點與褶皺都會被計算機攝取，但人眼對細微的現象反應不明顯，評定時往往將其忽略。②試樣和貼襯織物的含水率差異、試樣對光（光致變色現象）或熱（熱致變色現象）的敏感度、試樣尺寸過小等，都將影響儀器的測色結果。③圖像分割時對于特殊織物沒分割優化好。④在分割后的圖像上提取灰度等特征參數，然后對這些特征參數作歸一化處理并計算其與色牢度等級間的相關性系數，沒選取相關性好的特征參數作為評估色牢度等級的特征指標。（3）對于提花織物、爛花織物、軋花織物等，則表面凹凸不平；其它還有表面透光的織物，如松結構、輕薄織物；顏色分布不均勻織物，如牛仔布及多色織物；色塊很小的織物，如印花織物、條格織物等。目測評定可根據自身的經驗來對其進行修正，儀器評定在理論上是可行的，但目前由于研發時間有限，這方面暫時還存在一些問題。

結語

綜上所述，通過數據分析，對于純色面料，我們所研制的儀器評級結果與目測評級結果比較接近，有的試樣只有半級之差，這是標準可允許的，這說明我們研制的色牢度評定分析系統還是比較成功的。但對于多花色面料或條紋形面料等特殊面料，人工目測評級時一般評貼襯物上染色最嚴重的部位，而在這方面評級的準確度稍差，所以色牢度評定分析系統還需進一步的研發。當然，采用儀器評定是今后的發展趨勢，可以減少人為評定的離散波動，提高結果的準確性和穩定性。相信隨著時代的進步，科學技術的不斷發展，色牢度儀器研發系統的不斷改善，色差計算公式的不斷演變和提高，儀器評定能完全替代目測評價。