1、 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 基于 Elman 神经网络算法的专色油墨 配色的研究 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 印刷 学 号： 学 院： 轻工学院 二 XX 年六月十 一日 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） I 摘 要 本文主要是介绍是基于神经网络算法的专色配色研究。简单介绍了配色技术的发展史，和本课题的意义和目的。色彩方面具体介绍了三个属性色度、明度、以及饱和度；三刺激值的概念及其作为参数来配色的方法；混合过程中运用到加法和减法的混合；颜色空间具体介绍了 RGB 空间、 CMYK 空间、 Lab 空间、 XYZ 空间以及色差公式。专色配色的原理及方法。引入了神
2、经网络算法，具有精度高、时间短、更高效的优点。计算机配色理论是以 K-M 理论和纽介堡方程为理论基础，具体的介绍了计算机配色具体方法。 关键词 ： Elman 神 经 网络；专 色配色；计算机配色 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） II Abstract This article is to introduce a special color matching based on neural network algorithm. A brief history of the development of color technology, and this topic meaning and p
3、urpose. Hue specifically introduced three attribute color, brightness, and saturation; concept tristimulus values and color of the method as a parameter; the mixing process applied to mixed addition and subtraction; specifically describe the RGB color space, space, CMYK space, Lab space, XYZ color s
4、pace and formulas. Designed principles and methods of color matching. It introduced a neural network algorithm, with high accuracy, short time, more efficient advantages. Computer theory and color theory is based KM Neugebauer equation based on the theory describes a specific computer color matching
5、 specific methods. Keywords: Elman neural network； Spot color matching； Computer color-matching. 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） I 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 配色技术的发展 . 2 1.3 课 题提出的目的和意义 . 3 1.3.1 课题提出的目的 . 3 1.3.2 课题提出的意义 . 3 1.4 研究的内容与目标 . 4 2 胶 印专色油墨配色的基本原理 . 5 2.1 油墨调配的颜色机理 . 5 2.1.1 色彩 .
6、 5 2.1.2 三刺激值 . 6 2.1.3 颜色混合 . 7 2.1.4 颜色空间 . 8 2.1.5 色差 . 9 2.2 专色油墨的呈色原理及其特性 . 10 2.3 专色配色原理与方 法 .11 2.4 配色方法 . 12 3 Elman 神经网络模型 . 14 3.1 Elman 神经网络 . 14 3.1.1 神 经网络的起源和发展 . 14 3.1.2 Elman 神经网络结构及其配色 . 14 3.1.3 改进的 Elman 网络 . 17 4 基于神经网络的油墨专色配色 . 19 4.1 专色配色规律分析 . 19 4.1.1 计算机配色的好处 . 20 4.1.2 传统专
7、色油墨配色方法 . 20 4.1.3 计算机专色油墨配色方法 . 20 4.2 常用的计算机配色方法 . 21 4.2.1 计算机配色软件的基本组成如下图所示 . 22 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） II 4.2.2 计算机配色的理论基础 Kubelka-Munk 理论与纽介堡方程 . 23 4.2.3 配色流程 . 24 4.2.4 基于神经网络的配色算法 . 25 5 神经网络专色配色的应用与发展 . 26 结 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 31 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 1 1 绪 论 1.1 概述 随着人们对印刷质量的要求不断提高，专色油墨印刷也变得越来越重要，
8、结合计算机配色技术，人们不但对产品质量有要求，产品的包装效果也同样重视。四色印刷工艺（传统的）现已无法满足人们要求，人们更青睐于专色印刷。比如产品包装、装修设计的印刷制品，平涂 比网点交织来的更直接。因为专色油墨印刷不容易做出同样的墨色，所以它现在是一种防伪技术。对于某些包装品，尤其是一些著名的大牌子，在色彩复制方面就很严格，消费者用这个来辨别真伪优劣。所以，配色工作变得越来越重要。 在对印品进行质检时，油墨的颜色就是印品质量检查过程中的重中之重。大多数的印刷厂中，具有特殊要求的色彩是没有可以直接用于直接生产制造的油墨，都要对照样板来配制获得。在工厂里这项工作就被称为调墨。专色就是指这种特殊的
9、专用色彩。配色的理论基础是颜色混和理论与色彩合成理论。现代的配色工作由于引用了电脑技术， 与此同时伴随着各类软件的开发，使配色技术走向完美化的趋势。随着计算机技术的不断创新与飞速的发展，配色技术日益更新，然而这中间的过程是漫长的。计算机技术和色度学的发展为其奠定了基础。 计算机配色技术特点 1： （ 1）具有客观的颜色判断，排除了因观察者光源观测方法等条件的影响因素； （ 2）色差评价与颜色的远程传递； （ 3）染色是否具有牢度的客观评价； （ 4）使误差降低、减少人工成本。 （ 5）能建立有效数据库，为新的配方提供依据。 正是由于计算机这些特点的存在，计算机配色技术才 能发展壮大。由此，由于
10、传统印刷方式、条件、局域等各种因素的限制，从前无法解决的问题现在也可以完善。比如油墨的配色、颜色匹配问题如今都可利用计算机配色技术得到很好的解决。 传统的方法往往是通过配色者以往的技术、记忆、经验，来对实验的的成功与否来进行辨别。但是这种方法可以明显知道误差是很大的，人的感觉往往不是科学的研究根据。这样的方法得到的往往都是颜色差别大、种类繁多、花费的资金较高，大大的降低了效率，不具备准确性的研究是没有意义的。但是，由于科技工作者坚持不懈的努力，持续坚持探究颜色与色料之间的关系，最终终 于研究出一套 CIE（ Commission International De LEclairage）标准颜色
11、体系。这种颜色体系中：颜色的混合特性由色度参数表示；具体代表那种颜色由数据光谱来表示；例如 Kubelka-Munk 等理论的光哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 2 学模型来进行颜色匹配的色料选择。 20 世纪中期是计算机配色技术发展初期，其中显著成就有：自动分光的光度计、光谱三刺激值函数的建立等。 50 年代，配色理论伴随着对应仪器而产生，而对于颜色测量的配色可以说是没有。 60 年代是电脑配色技术的兴盛时期。 1963 年美国的氰胺与英国的 ICI 能够给 顾客供以配色选择。正是这导致计算机配色技术的大量产生。 70 年代，由于人们对于计算机配色技术的过高估计，过于完美化了这种技术，从而产生
12、较大的落差，导致计算机配色技术的低潮。 80年代后，计算机的飞速发展带动了配色技术的改进与发展，使之产生了几百万乃至几千万的配色系统。其中十分重要的应用领域就是配色技术在纺织印染中的应用，几乎是与计算机配色技术同时生成。 1.2 配色技术的发展 这种技术是自 40 年代开始兴起， 1943 年中，在美国光学学会的论文中斯特恩与帕克例举了每种染料单独吸收光线的特性。在几种染料共同吸收光线时 可以独立的产生作用。在论文中给出了当出现俩组染料时，求解浓度要用到的数学函数。 50 年代是电脑测配色的萌芽期。在 1958 年在美国的舍温 威拉母安装了第一台专用配色计算机，是由 戴维逊和海门丁哲 开发研制
13、的。每种染料的 1 个单位浓度会吸收多少光线特性，由此产生的数据会记录到磁卡中，使配色者方便查找。通常来说求出每种处方 时间一般要用 15min。 60 年代是电脑配色的发展时期，由于计算机技术的飞跃发展，导致模拟系统如 COMIC 很快会被替换新的技术。 1963 年当英美俩大染料厂可以由计算机为顾客提供配色技术的要求时，这就表示了 计算机配色技术飞跃发展的重要标志 7。 在印刷各类行业中 ,例如刷墙的涂料、各类油墨、纺织物的染料上色时，在这各类行业中都专门成立了从事电脑测配色的研究机构。衣物的印染颜色是最早使用这种技术的，后期才逐步发展到油墨、油漆。后期范围迅速的扩大了， CIE 与美国哈
14、代联合制造了具有自动记录和测色功能的分光光度计。使物体的颜色不再局限于人眼可与有准确的数据用仪器来进行测量； 发展到 60 年代，就已经可以了用计算机为客户做配色的功能，并推出自己研究的配色系统 2-3。但是自从进入 70 年代，由于人们对于计算机配色技术的 过高期望，以为计算机就是应该按照人们心中所想完全达到，然而染色过程的复杂条件，使电脑的配色成效与人们理想值差距过大，使人们不再对机器配色信任，所以配色技术第一次产生了滑坡出现了配色历史上的一次曲折。到 80年代后，科学技术的发展再次带动了电脑配色技术的又一次兴起。在工业发达的国家，只要是需要上色的产业都已经开始利用电脑测配色技术对产品进行
15、研究、制造、和销售，而且普及率相当高。 后来，我们国家接连配备了不同类型的配色系统。但是由于国外配色软件的研究哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 3 制造主要是以欧美加工业的特点为依据，他们对颜色所属行业行 情的了解与国内不同，因此从实际应用的效果看，很多配色系统实际上并没有取得明显的效益。我国许多用色的单位和部门只是用了计算机测配色系统，一般不从事研究，因此还大大没有适应我国经济发展的实际需要 4。直到 80 年代，我国才开始拥有自己的电子配色研究系统，最为出名的就是沈阳化工研究院。它从 1984 年才进行研究，我国第一次的思维士配色中文软件就是由他们研发与制造 5。它的有点包括：价格相对的较低
16、，在企业的投入成本计算方面占有优势，目前已在毛纺、油墨、印染等与着色有关的行业大量采用，并且被许多厂家所采购使用 。另外，由西安理工大学研发，计算机联机的密度电脑配色与彩色密度计系统也已经加入了配色研究使用中 6。这个系统不仅能测色，并且能配色，美中不足就是人的视觉特性不能在这个系统中得到很好的反映。 现代计算机配色技术在硬件上的取得的最新的成果：由于微电脑技术的快速发展它的性能已经可以达到家庭使用的地步 .现在配色系统大部分采用高性能的时钟为133MHZ 的 Pentium的微处理器 ,再配上内存 16M 和比较大容量的外存储器 ,使配色工作更为方便 .如果您在异国彼岸上 ,可以通过计算机网
17、络连接两台配色系统 ,随时可以传递配方信息 .由于计算机显示器制造技术的提高 ,再加上高性能大内存显示卡的开发 ,使得测色的标样和配方待染样品的颜色可同时在荧屏上形象地显示出来 .有关颜色方面标准的传递问题 ,现在的电脑技术也可以达到要求。 1.3 课题提出的目的和意义 1.3.1 课题提出的目的 能够利用神经网络算法来进行专色油墨配色。利用神经网络算法来配色，不在单纯的依靠人眼观察和经验方法来进行配色。利用计算机的特点来辅助配色。 1.3.2 课题提出的意义 随着数学、物理学、化学各个学科的更新与发展，以及计算机技术的不断变革，配色的理论技术和实际经验也在 不断的优化。电子计算机不仅可以比传
18、统的计算方法更准确和迅速，而且由于其内存的值数较大可储存大量的数据，根据色度学理论可以对大量的颜色的数字值和油墨各个方面的数据进行计算和处理，通过人和机器交流来配色，准确度高，反映灵敏，将这种技术带入印刷方面会来的更加实用和可靠，使印刷产品的质量监督和对色彩的调配与管理变得现代化，大大的提高了印刷时的速度和质量。这种配色系统的配色准确度很高、反映灵敏速度很快，不局限于单一的方式方便更改，而且操作起来简单易行。 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 4 1.4 研究的内容与目标 理论方面：从颜色配色理论和油墨的各种配 色条件着手，深入剖析深色的颜色组成。依据色彩饱和度的原则从 K E 色谱中选出基础数
19、据建立起数据库。根据专色配色理论，先是在二维空间研究是否行的通，防止在三维或者四维颜色空间计算方法的复杂和不必要的问题。从颜色的色相和主波长的方面来进行分析同色异谱，作为配色算法设计的指导。这项研究成果的成果会对未来的颜色生产方面和实际的生活方面都有非常重要的意义。为能准确的认识和学习专色的呈色原理提供了方法，计算机配色理论也开辟了新方法，主要是在误差分析方面提供了便捷方法。在印刷科技中奠定了基础和大力推动的积极向上的作用。配色 软件中获得数据比传统方式更卫生、节省能源、对环境起到保护作用，大大的保护了生态环境。将配色软件应用到实际生产生活中去，良好精致产品的颜色方面质量有保障，对产品的统一管
20、理起到良好的作用，供给人们需要的生活环境，大大提高了人们的生活质量水平。 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 5 2 胶印专色油墨配色的基本原理 我国在最初涉猎油墨是在清朝，在北京由印刷纸币开始，由于当时的闭关锁国很多技术都远远落后于国外需要的油墨都必须靠进口才能获得。新中国成立前时，我国只有很少的生产油墨的工厂并且都是小型工厂，技术落后 ，设备不够先进，因此生产的油墨都是质量很差，多种多样，而且当时还引进市场舶来品，它的油墨更物美价廉，因此当时的油墨工业很不景气。 新中国成立后，我国在大力发展经济的同时也带动了工业化的发展，油墨工业也在飞速发展。油墨工业不仅仅在产量是大量的增长，逐渐增有新的品种
21、走入人们的视野，改善了我国油墨工业的缺失。而现在我国不只是能够生产各行各业所需要的油墨，而且形成了以生产高级颜料、炼油、合成树脂为体系的油墨工业生产链条。 2.1 油墨调配的颜色机理 2.1.1 色彩 油墨所能够显示出的颜色主要是取决于颜料和染料， 当光照射到印品表面时，颜料或染料就会显示出一定的色彩。色彩不仅能够给人们带来视觉感受还能够传递信息，与人们日常生活息息相关。彩色是反映白黑系列以外的各种颜色，大致区别为黄、红、青、绿、紫等各具特性的几个种类，彩色有三种属性，即色相、明度和饱和度。它们分别从三个不同的侧面反映了色彩基本特征 9。 （ 1）色度（ H）又称为色别、色调，具体指的就是颜色
22、的外貌外观。它是用来区分颜色与颜色最主要的特征。例如：蓝、绿、红等等。由于色度是连续的变化便可形成一个色相环 ,色度是彩色彼此相互区分的特征 10。在可见光谱中由 于不同的波长就会反馈出不一样的色别，即红橙黄绿蓝等。光源的色度是由人眼对辐射光谱的感觉；物体的色度决定于光源的光谱组成和物体表面所反射的各波长辐射的比例对视觉所产生的感觉。 （ 2）明度 ( V )也称为 “亮度 ”它是表示颜色明暗程度深浅大小的特征量明度是视觉对物体明亮程度的反馈。当彩光的亮度越大时，人眼就会越觉得明亮，也就代表明度越高。当光照射到彩色物体的表面时反射率越大时明度也越高。明度是人眼对明亮程度的感觉，用白黑系列对明度模拟一下，白黑系列指的是颜色由白色经过浅灰到中灰再到深灰直到黑色的颜色系列，白色和黑 色是这个系列的二个极端 10。明度是色彩的三个属性中最有代表性的，它可以不一定要色相的特征而通过灰、白、黑三者的关系而单独呈现出来 10。只要有色彩产生明暗程度也是一起发生。越是鲜艳的颜色明度一般是适中的。若是加入无彩色成分，那么原本鲜艳的色彩就会产生非常敏感的变化。黑色物体对所有波长的色光能完全的吸收，反射率为 0，反射率越高，物体越趋近白
