基于CIEDE2000的纺织品色差检测与检速匹配.pdf

第 卷第期 年 月泉州师范学院学报J o u r n a l o fQ u a n z h o uN o r m a lU n i v e r s i t yV o l N o O c t 基于C I E D E 的纺织品色差检测与检速匹配刘孝锋,任静艳,王利飞,陆丹妮(泉州师范学院 物理与信息工程学院,福建 泉州 )摘要:基于纺织品色差检测与实际的检测速度需保持一致,研究一种基于C I E D E 纺织品色差检测与检 测 速 度 匹 配 的 方 法通 过 纺 织 品 标 准 图 与 待 测 图 区 域 分 块、检 测 时 间 阈 值 和 色 差 阈 值 设 置,利 用C I E D E 色差公式得出各区域分块的色差值和相应色差检测时间;通过对比检测时间阈值和色差阈值,得出在检测时间阈值之内待测纺织品与标准纺织品是否存在色差仿真结果表明:该方法可根据检测时间阈值和色差阈值,自动匹配较优区域分割,实现纺织品色差检测与速度匹配关键词:色差检测;检速匹配;C I E D E ;纺织品收稿日期:作者简介:刘孝锋(),男,湖南永兴人,副教授,博士,从事计算机测控技术研究基金项目:泉州市科技计划资助(C R);国家级大学生创新创业训练计划项目();福建省大学生创新创业训练计划项目(S )中图分类号:T P 文献标识码:A文章编号:()在纺织印染生产过程中,色差是影响纺织品颜色与质量的一个主要因素,是决定纺织品和衣服等次优劣和价格的一个重要依据若纺织品和衣物的颜色与消费者需要的实际颜色呈现出较大差距,将直接影响消费者的感官和消费体验,因此,色差检测是织物印染生产过程和销售中一项不可缺少的环节 针对传统人工进行目测法对纺织品色差检测所遇到的问题,结合机器视觉技术,基于CMC(:c)、J P C 、B F D、C I E L A B、C I E 和C I E D E 等一系列色差公式的色差检测广泛应用于纺织品质量检测和控制之中,通过对图像的识别和色差的计算,实现色差的检测 然而实际的色差检测要求检测质量合格的同时,其检测速度也要尽可能地快,或者实现可控、可预测以满足实际生产线需要,进而提高色差检测效率基于不同色差检测公式的色差检测与色差检测速度的匹配需进一步的研究本研究利用C I E D E 公式进行区域色差计算,通过检测时间阈值设置,匹配区域色差检测时间,实现纺织品的色差检测与检测速度相匹配C I E L A B颜色空间与C I E D E 色差公式纺织品色差检测C I E L A B颜色空间在纺织品和衣物色差检测和色差评价的过程中,由于R G B颜色空间往往是非均匀的,而C I E L A B颜色空间相对均匀,R G B颜色空间通常不能直接转换成C I E L A B空间一般地,需先把R G B颜色空间转换成X Y Z颜色空间,再由中间转换空X Y Z颜色空间转换成C I E L A B颜色空间L、a、b其具体转换过程如下:中间转换空间X、Y、Z和R G B颜色空间R、G、B值的对应关系 为XYZ RGB()其中:X、Y、Z表示颜色空间的个通道分量,也称三刺激值相对均匀的C I E L A B颜色空间L、a、b与中间转换空间X、Y、Z之间的对应关系为Lj f Y/Yn(),aj f X/Xn()f Y/Yn(),bj f Y/Yn()f Z/Zn()()其中:L代表光的亮度或明度;a表示红到绿轴;b表示黄到蓝轴;j,代表图片通过预处理分区的编号;Xn、Yn、Zn表示理想白色物体的个刺激值,通常由色差检测过程中使用的光源确定在具体纺织品色差检测过程中,一般取Xn 、Yn 、Zn 转换函数(f)如f(V)VV ;V V ()由式()()可知,将被测纺织品图片与标准纺织品图片分别进行顺序分区后,相应提取两者的每一个区块的R、G、B值,经过X Y Z颜色空间及线性转换后得到被测纺织品的Lj、aj、bj值和标准纺织品的Ls、as、bs值色差与C I E D E 色差公式色差通常是指两种颜色的差别,一般用色差E值表示色差在无外界干扰的标准光源D 均匀照射下,E表示个N B S色差单位然而实际纺织品色差检测环境往往与实验室环境相差较大,其色差值的大小难以按照国际或国家统一的标准判断不同的纺织品生产企业往往按照各自的色差检测模型和色差检测要求,设定一套符合自身色差检测需要的色差阈值和判别标准在纺织行业和纺织品生产的过程中,色差尽管分为可以接受的色差和可以感知的色差,但往往更强调可以接受的色差常用的纺织品对照如表所示 表常用的纺织品色差对照T a b C o mm o nt e x t i l ec o l o rd i f f e r e n c ec o m p a r i s o n色差值色差大小人眼感知程度色差值色差大小人眼感知程度微小色差微痕较大色差可识别小色差轻微以上大色差明显较小色差可察觉建立在C I E L a b颜色空间基础之上的C I E L A B色差公式 为CdLL()aa()bb()()其中:L表示待测样品的明度或亮度,L表示标准样品的明度或亮度,LLL表示待测和标准的明度差或亮度差若L,待测样品的明度或亮度比标准样品的明度或亮度要浅;若L,待测样品的明度或亮度比标准样品的明度或亮度要深 aaa,bbb,表示色度的偏差若a,待测样品比标准样品更红;若a,待测样品比标准样品更绿若b,待测样品比标准样品更黄;若b,待测样品比标准更样品更蓝C I E D E 色差公式 为E L kLsLC kCsCH kHsHRTC kCsCH kHsH()C I E D E 色差公式因能检测出较小的色差,可有效解决C I E L A B在检测小色差时颜色空间分布不均的问题针对蓝色、比较深的颜色和一些接近中性的颜色,可提高一定的判断准确性,克服C I E L A B等其他色差公式的一些局限性,广泛应用于纺织品行业的色差检测与质量控制之中其计算步骤如下:()通过式()分别计算基于C I E L A B颜色空间待测样品的明度L、色度a、b和标准样品的明度L、色度a、b,记L iLi、b ibi,i,再由式()得出如式()的红绿轴调节因子(G)为泉州师范学院学报 年 月Ciaibi,C(cc)/()GCC()进而得出如式()的色度、饱和度和色调,分别为a i G()ai,i,;C ia i()b i(),i,;h it a n b i/a i(),i,()()通过式()计算明度差L、饱和度差C、色调差H 即L L L,C C C,H C C s i nh/()()其中:色调角之差h h h()由式()计算明度、饱和度和色调权重函数SL、SC、SH,由式()得出旋转幅度(RC),旋转角度和旋转函数(RT)即SL L ()L (),SC C,SH C T;()RCC C (),e x ph ,RTs i n()RC()其中:平均明度L L L,平均饱C C C 和度和平均色调h h h 通过式()计算系数(T),则为T c o sh ()c o sh()c o sh()c o sh ()()()选择合适的明度参数因子KL、色度参数因子KC和色相角参数因子KH在实际纺织品色差检测生产过程中,参数因子一般取KLKCKH基于C I E D E 的色差检测和检速匹配与标准纺织物的颜色对比,纺织物在染色过程中往往因染色不均匀而存在色差,通过区域分块可有效进行色差检测区域分块数越多,色差检测结果越精确,色差检测时间越长,因此,色差检测速度越慢而影响色差检测效率通过标准图与待测图大小属性统一化、区域分块设置、检测时间阈值设置、色差值和检测时间的计算,实现色差检测与检测速度的匹配,具体流程图如图所示()标准图与待测图属性统一为对比标准纺织物与实际待测纺织物的色差,通过对纺织物的标准图和待测图大小的统一,使标准纺织物与待测纺织物对应位置一致而有效计算和对比色差()图像区域分割标准图和待测图MN区域分块,M、N为自然数,其值越大,区域分块越细,色差检测越精确,检测所需时间越长,检测速度越慢在纺织物色差检测过程中,花色纺织物色差第期刘孝锋,等:基于C I E D E 的纺织品色差检测与检速匹配图色差检测与检速匹配流程图F i g C o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o na n ds p e e dm a t c h i n g检测分块数多于单色纺织物色差检测分块数,同时为实现色差检测和速度匹配,更快地确定较优色差分块,需根据不同颜色色差检测的实际需要,确定分块数M、N的上限值()检测时间阈值的设定区域分块数量增多,色差检测的速度会随之变慢一个实际纺织物生产车间其色差检测生产线往往有一定的检测速度约束,每张图片的检测时间不超过s,考虑到图像采集所需要的时间,以及检测过程中可能出现的延迟问题,需考虑其缓冲时间为s,因此,实际色差检测时间为这两个时间的差值,即检测时间阈值()色差阈值的设定:依照存在色差的国际统一标准,各纺织物生产企业依据自家的色差检测要求,选择一套合适的色差评定标准,设定色差阈值检测色差值大于或等于色差阈值,则表示与标准物比较,存在色差;检测色差值小于色差阈值,则表示与标准物比较,无色差()区域划分的步长设置由于开始的图像区域分块数为上限值,若色差检测时间大于时间阈值,表明需要减少区域分块数,可采用宽的步长逐渐减的方式得下一次色差检测区域分块M(N),也可采用长的步长逐渐减的方式得下一次色差检测区域分块(M)N,还可采用长和宽的步长同时逐渐减的方式得下一次色差检测区域分块(M)(N),直至色差检测时间小于或等于时间阈值后,停止区域分块()流程说明为了准确知道一张图片中色差存在的具体位置,先把采集的两张图像设置为相同大小,再将图像从上到下、从左到右分成大小相同的MN个区域窗口后,对每个小的区域窗口进行色差检测,计算色差检测所用的时间若色差检测时间大于检测时间阈值,则通过将M和N依次减的方式,得到下一次色差检测新分块,直至色差检测时间小于等于检测时间阈值,得出色差检测检速要求的较优色差分块数,同时计算此时的色差检测值对比色差阈值的大小,得出检测纺织物与标准物是否存在色差,实现色差检测与检测速度匹配仿真结果与分析以福建省石狮市的某服装自动化生产线为例,图是加工车间采集的标准样品图,图是加工车间采集的待测样品图,色差检测时间阈值为s,色差阈值为,初始分块上限数为 图标准样品图图待测样品图F i g S t a n d a r ds a m p l ed i a g r a mF i g S a m p l ed i a g r a mt ob e t e s t e d首先将肉眼分辨不清楚的标准图与待测图进行预处理,按照流程依次进行区域窗口的划分并泉州师范学院学报 年 月图分块区域色差检测结果折线图F i g c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o nl i n ec h a r t进行色差检测,检测出不同区域块下的色差值与消耗时间值,实现色差检测与检测速度的匹配通过仿真计算,分块或分块色差检测时间都超过s,分块色差检测时间值为 s,满足色差检测时间阈值要求,块区域色差检测折线图如图所示图表明,标准样品图与待测样品图的色差在 ,标准样品图与待测样品图部分区域存在色差,对标准样品图与待测样品图进行分块,既能满足色差检测时间要求,又能检测标准样品图与待测样品图存在的较小色差,实现色差检测与检测速度匹配针对与标准样品图存在明显色差的肉眼可分辨待测样品图,按照同样的方法进行处理:通过仿真,分块色差检测时间值为 s,满足色差检测时间阈值要求,块区域色差检测折 图待测样品图F i g S a m p l ed i a g r a mt ob e t e s t e d线如图所示图表明:标准样品图与待测样品图部分区域存在明显色差,对标准样品图与待测样品图同样进行分块,既能满足色差检测时间要求,又能检测标准样品图与待测样品图存在的较大色差,实现色差检测与检测速度匹配针对图所示较小色差的色差检测,若提高自动化生产线检测速度,色差检测时间阈值调整为 s,色差阈值要求 不变,通过仿真计算,分块色差检测时间值为 s,块区域色差检测折线如图所示对比色差折线图和图,通过区域分块,标样与待测样品 个区域存在微小色差,通过区域分块,标样与待测样品个区域存在微小色差,但区域分块色差检测速度相对更快,因此,在实际纺织品色差检测过程中,需根据实际生产需要确定色差检测精度和检测速度图分块区域色差检测结果折线图图分块区域色差检测结果折线图F i g c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o n l i n ec h a r t F i g c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o n l i n ec h a r t结语针对纺织品色差检测过程中需要较精确检测色差的同时,满足实际生产过程中检测速度的需要,给出了一种基于C I E D E 色差公式的纺织品色差检测与检速匹配的方法通过检测时间阈值和色差阈值的设定,自动改变区域划分的步长,匹配纺织品色差值和色差检测时间,得出较优区域分割,并给出了仿真结果该方法可有效实现纺织品色差检测与检测速度匹配,为进一步研究纺织品的色差检测和质量控制提供参考依据第期刘孝锋,等:基于C I E D E 的纺织品色差检测与检速匹配参考文献:马莉婷,柯雅婷自贸区背景下石狮市服装业的出口策略分析:以富贵鸟股份有限公司为例J福建金融管理干部学院学报,():王亚斌,黄烨,刘建勇纺织品颜色在线检测研究进展J天津纺织科技,():孟秀萍,苏工兵,吴奇明,等基于显著算法与C I E L A B空间的织物色差评价方法J激光与光电子学进展,():马艳,宁铎,杨杰基于色差灰度差模型的色牢度定级方法研究J西部皮革,():Z HAN GJX,WUJK,Z HANGXE,e t a l C o l o rm e a s u r e m e n t o f s i n g l ey a r nb a s e do nh y p e r s p e c t r a l i m a g i n gs y s t e mJC o l o rR e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o n,():黄嘉俊,柯薇,王静,等基于计算机视觉的牛仔服装色差检测评级系统J纺织学报,():冀永乐,张团善,颜亚飞,等基于机器视觉的纺织布品色差检测研究J西安工程大学学报,():苏艳蒙基于机器视觉的织物色差检测方法研究D西安:西安理工大学,孙建明,周世生,周利国基于C I E D E 色差公式的印刷品色差检测研究J机械科学与技术,():DUR AN DLB,R U I Z L O P E ZJ,P E R E ZBG,e ta l C o l o r,l i g h t n e s s,c h r o m a,h u e,a n dt r a n s l u c e n c ya d j u s t m e n tp o t e n t i a l o f r e s i nc o m p o s i t e su s i n gC I E D E c o l o rd i f f e r e n c e f o r m u l aJ J o u r n a l o fE s t h e t i ca n dR e s t o r a t i v eD e n t i s t r y,():K I NO S H I T A Y,K I YA H H u e c o r r e c t i o ns c h e m ec o n s i d e r i n gC I E D E f o rc o l o r i m a g ee n h a n c e m e n t i n c l u d i n gd e e p l e a r n i n g b a s e da l g o r i t h m sJ A P S I P AT r a n s a c t i o n so nS i g n a l a n dI n f o r m a t i o nP r o c e s s i n g,():G G R I S TNAGP,MON T E R OJ,M I GU E LGP,e ta l C o m p a r i s o no f t h eC I E L a ba n dC I E D E c o l o rd i f f e r e n c ef o r m u l a so ng i n g i v a l c o l o rs p a c eJJ o u r n a l o fP r o s t h o d o n t i c s,():谌启鑫,薛元,刘曰兴,等 R G B颜色空间网格化模型构建及其可视化色谱解析J服饰导刊,():刘孝锋,田晓清C I E L A B颜色空间的棉织物色差检测J泉州师范学院学报,():钱荣盛,姚克明一种纺织品的色差检测方法研究J现代商贸工业,():杨杨,明军一种与C I E D E 相关的彩色图像视觉研究J安徽大学学报(自然科学版),():范纯,张小塔,王文彬C I E D E 色差公式在彩涂板色差检测上的应用研究J宝钢技术,():张敏,鲁华祥,徐露露基于C I E D E 的遥控器颜色缺陷自动检测J计算机工程与设计,():,AR e s e a r c ho nC o l o rD i f f e r e n c eD e t e c t i o na n dS p e e dM a t c h i n go fT e x t i l e sB a s e do nC I E D E L I UX i a o f e n g,R E NJ i n g y a n,WAN GL i f e i,L UD a n n i(P h y s i c sa n dI n f o r m a t i o nC o mm u n i c a t i o nA c a d e m y,Q u a n z h o uN o r m a lU n i v e r s i t y,Q u a n z h o uF u j i a n ,C h i n a)A b s t r a c t:B a s e do nt h e c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o no f t e x t i l e sw h i c hn e e d s t ob e c o n s i s t e n tw i t ht h e a c t u a ld e t e c t i o ns p e e d,am e t h o db a s e do nC I E D E f o rm a t c h i n gt h ec o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o na n dd e t e c t i o ns p e e do f t e x t i l e sw a ss t u d i e d B yd i v i d i n gt h et e x t i l es t a n d a r dm a pa n dt h ea r e at ob et e s t e di n t ob l o c k s,s e t t i n gt h ed e t e c t i o nt i m et h r e s h o l da n dc o l o rd i f f e r e n c et h r e s h o l d,t h eC I E D E c o l o rd i f f e r e n c e f o r m u l aw a su s e d t oo b t a i nt h e c o l o rd i f f e r e n c ev a l u e s a n dc o r r e s p o n d i n gc o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o nt i m e f o r e a c ha r e ab l o c k A t t h e s a m e t i m e,b yc o m p a r i n g t h ed e t e c t i o nt i m e t h r e s h o l da n dc o l o rd i f f e r e n c e t h r e s h o l d,i tw a sd e t e r m i n e dw h e t h e r t h e r e i s a c o l o rd i f f e r e n c eb e t w e e n t h e t e s t e d t e x t i l ea n dt h es t a n d a r dt e x t i l ew i t h i nt h ed e t e c t i o nt i m et h r e s h o l d T h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tt h i sm e t h o dc a na u t o m a t i c a l l ym a t c h t h eb e t t e r r e g i o ns e g m e n t a t i o na c c o r d i n g t o t h e r e q u i r e m e n t so f d e t e c t i o nt i m e t h r e s h o l da n dc o l o rd i f f e r e n c ev a l u e,r e a l i z e t h e c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o na n ds p e e dm a t c h i n go f t e x t i l e s,a n dp r o v i d ear e f e r e n c eb a s i s f o r f u r t h e r r e s e a r c ho no n l i n ed e t e c t i o na n dp r a c t i c a l a p p l i c a t i o no f c o l o rd i f f e r e n c eo f t e x t i l e s K e y w o r d s:c o l o rd i f f e r e n c ed e t e c t i o n;s p e e dm a t c h i n g;C I E D ;t e x t i l e s(责任编辑韦平)泉州师范学院学报 年 月