顏色數字化的理論發展和行業應用

梁鐸強 劉芳遠

摘? ?要：本文總結了顏色數字化的理論發展和行業應用。

關鍵詞：顏色;數字化;理論發展

一、色彩數字化簡介

顏色是光線通過眼睛、大腦和我們的生活體驗產生的視覺效果。我們用肉眼看到的光是由波長范圍窄的電磁波產生的，不同波長的電磁波以不同的顏色出現。

二、色彩數字化的理論發展

從理論上講，以西方牛頓光學顏色為基礎的顏色體系和以蒙塞爾顏色為代表的顏色理論體系可分為以下幾個階段。

1.從感性認識到理性認識的轉變

在牛頓之前，人們對顏色的認識主要是感性的。例如，柏拉圖和亞里士多德的哲學著作中就有關于顏色的討論。色彩感知已經從感性認識轉向理性分析，光學實驗在100年后的牛頓、英國物理學家托馬斯。楊基于紅、黃、藍（rgb光學三色理論）創建，他相信人類視網膜在受到光照射后，三種顏色的共振粒子發生共振，并且當相應的共振值被傳送到大腦中樞，人們感受到顏色并形成一個顏色視覺系統。

2.國際照明和CIE顏色系統委員會

自然界的顏色可以歸納為兩類：由發射光引起的光顏色和由反射光引起的顏色。為了適應20大批量和標準化要求的世紀工業生產，1931、國際照明委員會（簡稱CIE）在劍橋召開CIE第八會議，建立了CIE 1931—XYZ系統，奠定了現代色度學的基礎。CIE標準后來被用在計算機圖形學上。

3.計算機色彩的興起

數字色彩系統包括計算機色彩理論和相關的色彩模型，如Lab、RGB、CMY（CMYK）和HSB。計算機色彩的成像原理及其內部色彩的物理性質決定了它是一種光學色彩，它明顯不同于傳統的混色系統和顯色系統，同時具有不同程度的聯系。

三、色彩數字化的工業應用

1.印染業

色彩數字化管理技術是數字信息技術與色彩科學相結合的產物，計算機自動測色配色是現代紡織印染行業色彩數字化管理的基礎技術。彩色數字技術的應用和發展必將給我國傳統的紡織印染行業帶來新的動力和活力。

紡織印染行業傳統的色彩交互方式極大地制約了行業的發展。為了解決這一問題，提出了顏色遠程傳輸的概念，討論了如何實現顏色的遠程傳輸，包括顏色數字化、顏色傳輸算法等。

2.化學分析

基于數字顏色分析的化學光譜傳感分析方法在個人醫療領域具有廣闊的應用前景。然而，由于人眼對顏色感知的非線性響應，光譜差異小的樣品無法有效區分顏色。盡管顏色可以用數字表示，但顏色始終是一種重建的主觀感覺，而不是一種客觀測量的物理參數。這使得通過照明工程來操縱非照明器的顏色成為可能。在當今窄帶光源成本低且容易獲得的情況下，這種靈活控制照明光源的策略可以在許多生物傳感應用中取代光譜測量方法。

3.牙科護理

準確的色彩修復，滿足人們的審美要求是每個牙醫追求的目標，而牙齒色度學也是修復治療中最具挑戰性的部分。由于視覺比色在實際過程中明顯受到環境和主觀因素的影響，僅使用傳統的比色板已不能滿足需要。而目前的牙齒顏色測量方法主要分為兩類：視覺比色法和儀器比色法。由于視覺比色受光源、環境、辨色能力等諸多因素的影響，因此在比色結果中往往會出現一定的誤差。目前，計算機測色儀對儀器的測色更新很快，功能也越來越完善，但也存在一定的局限性。

4.印刷業、油墨、油漆

色彩的科學化、標準化、數字化應用和管理已進入各個行業。鋼筆行業，尤其是與顏色密切相關的鋼筆墨水，應該跟上這一發展趨勢。國外公司掌握色彩材料、色彩呈現和控制的核心技術，注重油墨產品色彩的系統化和標準化，注重與用戶行業的對接，有針對性地開發新產品，引領色彩潮流。

5.電子顯示技術、液晶顯示器

在CAD中，顏色定義為0～256，其中256表示圖層顏色，0表示“ByBlock”顏色，1～255表示“紅色、黃色、綠色、青色、藍色、洋紅、白色等”，可以在[索引顏色]中查詢此顏色。

6.產品質量分類

利用CIE實驗室顏色空間技術，對蒙坦蠟的顏色質量進行了數字表征。在檢查識別工具準確性的基礎上，確定了顏色參數及其相關影響的權重排序，并初步建立了評價蒙旦蠟質量的方法。擬合函數模型y=0.9*L的優缺點-│0.02*a│-│0.08*b│ ， 由高和低結果值表示的質量級別完全符合人類視覺感知的趨勢。

在HSV顏色空間中，獲取車牌圖像的顏色矩特征，實現車牌圖像特征的數字化。結果表明：利用一定的離散矩對整體顏色分布特征參數進行彩色圖像板材分類是可行的。

利用分光光度計獲取不同堿的大黃粉的顏色特征信息，并通過統計分析探討了基于比色法原理快速鑒別大黃堿的可行性。

7.醫學

紅斑是一種常見病和多發病，其病理過程常伴有皮膚顏色的改變。長期以來，傳統的醫學診斷方法容易受到外部環境和醫生主觀因素的影響，難以實現客觀診斷。因此，有必要研究紅斑的顏色特征，以建立一套能夠客觀記錄和定量分析紅斑的診斷方法。數字測量方法是紅斑無創檢測技術中的一種重要方法，它利用數字成像技術和圖像處理技術來研究病變部位的膚色。

隨著中醫藥國際化的發展和全球數字信息的發展，中醫藥數字化、標準化的研究已提上日程。在復雜適應系統（CAS）理論的指導下，在科學利用中醫研究成果的基礎上，運用色度學和模糊數學的方法，對復雜舌色系統的顏色特征進行數字分析，并建立了自動舌色識別系統。

三、 結語

1.色彩數字化是一種趨勢，與色彩相關的行業需要加強這方面的教學;

2.在當代設計作品中，平面設計、動畫設計等都使用計算機作為色彩制作的主流工具。利用數字技術生產色彩正在成為色彩應用的主流，色彩設計正在經歷一場前所未有的數字革命。

參考文獻：

[1]衡磊，孟朝陽.基于顏色數字化特征的朱墨時序判斷研究[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2017，23（01）：4-9.

[2]鄒慧琴，李碩，林相龍，蘇玉貞，吳浩忠，閆永紅.基于色度學理論的甘草顏色數字化方法學研究[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2014，16（12）：2681-2685.