颜色数字化的理论发展和行业应用

梁铎强 刘芳远

摘   要：本文总结了颜色数字化的理论发展和行业应用。

关键词：颜色;数字化;理论发展

一、色彩数字化简介

颜色是光线通过眼睛、大脑和我们的生活体验产生的视觉效果。我们用肉眼看到的光是由波长范围窄的电磁波产生的，不同波长的电磁波以不同的颜色出现。

二、色彩数字化的理论发展

从理论上讲，以西方牛顿光学颜色为基础的颜色体系和以蒙塞尔颜色为代表的颜色理论体系可分为以下几个阶段。

1.从感性认识到理性认识的转变

在牛顿之前，人们对颜色的认识主要是感性的。例如，柏拉图和亚里士多德的哲学著作中就有关于颜色的讨论。色彩感知已经从感性认识转向理性分析，光学实验在100年后的牛顿、英国物理学家托马斯。杨基于红、黄、蓝（rgb光学三色理论）创建，他相信人类视网膜在受到光照射后，三种颜色的共振粒子发生共振，并且当相应的共振值被传送到大脑中枢，人们感受到颜色并形成一个颜色视觉系统。

2.国际照明和CIE颜色系统委员会

自然界的颜色可以归纳为两类：由发射光引起的光颜色和由反射光引起的颜色。为了适应20大批量和标准化要求的世纪工业生产，1931、国际照明委员会（简称CIE）在剑桥召开CIE第八会议，建立了CIE 1931—XYZ系统，奠定了现代色度学的基础。CIE标准后来被用在计算机图形学上。

3.计算机色彩的兴起

数字色彩系统包括计算机色彩理论和相关的色彩模型，如Lab、RGB、CMY（CMYK）和HSB。计算机色彩的成像原理及其内部色彩的物理性质决定了它是一种光学色彩，它明显不同于传统的混色系统和显色系统，同时具有不同程度的联系。

三、色彩数字化的工业应用

1.印染业

色彩数字化管理技术是数字信息技术与色彩科学相结合的产物，计算机自动测色配色是现代纺织印染行业色彩数字化管理的基础技术。彩色數字技术的应用和发展必将给我国传统的纺织印染行业带来新的动力和活力。

纺织印染行业传统的色彩交互方式极大地制约了行业的发展。为了解决这一问题，提出了颜色远程传输的概念，讨论了如何实现颜色的远程传输，包括颜色数字化、颜色传输算法等。

2.化学分析

基于数字颜色分析的化学光谱传感分析方法在个人医疗领域具有广阔的应用前景。然而，由于人眼对颜色感知的非线性响应，光谱差异小的样品无法有效区分颜色。尽管颜色可以用数字表示，但颜色始终是一种重建的主观感觉，而不是一种客观测量的物理参数。这使得通过照明工程来操纵非照明器的颜色成为可能。在当今窄带光源成本低且容易获得的情况下，这种灵活控制照明光源的策略可以在许多生物传感应用中取代光谱测量方法。

3.牙科护理

准确的色彩修复，满足人们的审美要求是每个牙医追求的目标，而牙齿色度学也是修复治疗中最具挑战性的部分。由于视觉比色在实际过程中明显受到环境和主观因素的影响，仅使用传统的比色板已不能满足需要。而目前的牙齿颜色测量方法主要分为两类：视觉比色法和仪器比色法。由于视觉比色受光源、环境、辨色能力等诸多因素的影响，因此在比色结果中往往会出现一定的误差。目前，计算机测色仪对仪器的测色更新很快，功能也越来越完善，但也存在一定的局限性。

4.印刷业、油墨、油漆

色彩的科学化、标准化、数字化应用和管理已进入各个行业。钢笔行业，尤其是与颜色密切相关的钢笔墨水，应该跟上这一发展趋势。国外公司掌握色彩材料、色彩呈现和控制的核心技术，注重油墨产品色彩的系统化和标准化，注重与用户行业的对接，有针对性地开发新产品，引领色彩潮流。

5.电子显示技术、液晶显示器

在CAD中，颜色定义为0～256，其中256表示图层颜色，0表示“ByBlock”颜色，1～255表示“红色、黄色、绿色、青色、蓝色、洋红、白色等”，可以在[索引颜色]中查询此颜色。

6.产品质量分类

利用CIE实验室颜色空间技术，对蒙坦蜡的颜色质量进行了数字表征。在检查识别工具准确性的基础上，确定了颜色参数及其相关影响的权重排序，并初步建立了评价蒙旦蜡质量的方法。拟合函数模型y=0.9*L的优缺点-│0.02*a│-│0.08*b│ ， 由高和低结果值表示的质量级别完全符合人类视觉感知的趋势。

在HSV颜色空间中，获取车牌图像的颜色矩特征，实现车牌图像特征的数字化。结果表明：利用一定的离散矩对整体颜色分布特征参数进行彩色图像板材分类是可行的。

利用分光光度计获取不同碱的大黄粉的颜色特征信息，并通过统计分析探讨了基于比色法原理快速鉴别大黄碱的可行性。

7.医学

红斑是一种常见病和多发病，其病理过程常伴有皮肤颜色的改变。长期以来，传统的医学诊断方法容易受到外部环境和医生主观因素的影响，难以实现客观诊断。因此，有必要研究红斑的颜色特征，以建立一套能够客观记录和定量分析红斑的诊断方法。数字测量方法是红斑无创检测技术中的一种重要方法，它利用数字成像技术和图像处理技术来研究病变部位的肤色。

随着中医药国际化的发展和全球数字信息的发展，中医药数字化、标准化的研究已提上日程。在复杂适应系统（CAS）理论的指导下，在科学利用中医研究成果的基础上，运用色度学和模糊数学的方法，对复杂舌色系统的颜色特征进行数字分析，并建立了自动舌色识别系统。

三、 结语

1.色彩数字化是一种趋势，与色彩相关的行业需要加强这方面的教学;

2.在当代设计作品中，平面设计、动画设计等都使用计算机作为色彩制作的主流工具。利用数字技术生产色彩正在成为色彩应用的主流，色彩设计正在经历一场前所未有的数字革命。

参考文献：

[1]衡磊，孟朝阳.基于颜色数字化特征的朱墨时序判断研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2017，23（01）：4-9.

[2]邹慧琴，李硕，林相龙，苏玉贞，吴浩忠，闫永红.基于色度学理论的甘草颜色数字化方法学研究[J].世界科学技术-中医药现代化，2014，16（12）：2681-2685.