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非纸类材料影像撷取与表面特征侦测技术

《印刷新讯》第94期 文:刘康宇/ 研究发展组 更新日期:2014-01-20

随着印刷技术的发展以及材料科技的进步,印刷已被广泛的运用在各种产业之中,印刷材料也从传统的纸张逐渐扩展至塑胶、皮革、陶板、玻璃等多元材料上,印刷色彩已跳脱只能在标准光箱下观看的时代,“环境光源”的考量成了未来色彩复制的新元素。因此,须建立一套专属且有效率的方法来控制色彩。如何将“环境光源”整并于色彩管理流程中,并搭配显示器虚拟看样与精确印刷流程进行复制,是图文色彩复制技术发展的重要课题。
印刷研究中心于101 年度与英国里兹大学国际合作,由罗明 教授指导研究团队,进行研究非纸类材料影像撷取与表面特征侦测技术,针对非纸张类印刷品,运用高色彩准确性显示器,进行多光源照明下整体视觉外观模拟系统开发,包含高阶数位相机、多频谱量测系统、精密承载平台、影像处理技术等等。完成非纸张类材料( 石材、纺织品) 表面色泽、纹理、光泽等视觉特征资料撷取,完成资料库建立。罗明 教授与研究团队已多次与印刷研究中心合作,开发影像与印刷相关的创新技术,并透过印刷研究中心辅导国内厂商技转研究成果,造福国内印刷产业。
英国里兹大学的色彩与影像研究单位的专业于色彩学及影像理论应用、加上撷取量测,使用尖端电脑软硬体科技,在处理色彩及影像的工作,参与ISO 色彩标准相关研究工作,同时在另一方面参与了CIE 照明与光学委员会的工作,因此对于色彩的研究已包含反射稿到自发光体皆能够有优异的研究成果。近年来,单位更将触脚延伸至非色彩学理的模式,而是心理和环境因素影响,一个人、一群人、不同文化背景的人,都会有不同色彩感知及差距,所以将色彩感知以数学模式定义,可能发生的差异值有多少。
非纸类材料影像撷取与表面特征侦测技术做为比较不同的影像撷取方法对于物件外观特征的描述。开发一项演算系统目前可展示两组材料( 纺织品和石材) 外观特征在不同的观测条件下的模拟结果。以下概述技术重点。

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一、双向反射分布量测
非纸类材质( 以下举例纺织样品与石材样品) 经过光源由不同角度照射下,表面反射率函数不同,运用CCD 摄像镜头接收物体表面反射与散色的光线,量测物体表面光泽度情形,在石材样品中,分为三种不同光泽度的样品,量测的资料分析得到表面双向反射分布函数,代表材质表面光泽度观测情形。,双向反射分布函数资料套用两种不同的反射率估计模组(Phong andTorrance-Sparrow) 估计镜面和消光特性石材样品的光泽度。

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二、多角度影像撷取
多角度影像撷取系统(Gonio-image CaptureSystem) 工作流程从撷取物件影像开始,进行定义物件表面纹理在不同光源条件下,再重组影像画素在相同的色度平面,最后将系统量测的结果导入做为模拟影像纹理的参考值。

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三、样品外观模拟展示软体
相机撷取影像色彩描述对于正确的转换数位相机RGB色彩与色域空间CIE XYZ 的必要条件。将数位相机RGB色彩运用高阶多项式回归方法,建立经验法则的转换模组。外观模拟展示软体用以模拟在不同光源条件下,样品外观的光泽度和纹理的视觉效果,并且与视觉评估结果比较。模拟软体的运算流程图,可被分为1. 初始化。2.色彩。3. 纹理。4. 光源。5. 结果显示。

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以此展示软体执行一项7 种判别尺度的心理物理实验,用以评估模拟影像与相机撷取参考影像的差异。评估结果归纳为两点:
1. 不同的入射角度的Torrance-Sparrow Model的性能比Phone Model 更好 ,当光线入射角度增加的趋势,两种Model 的表现变得更糟。
2. 不同材料的性能比较, 大多数材料中,Torrance-Sparrow Model 仍然表现优于PhoneModel ,这两个模型的纺织材料有更好的表现对比于石材。
本次的合作即活用里兹大学及印刷研究中心的研发能量,对于多频谱影像色彩资讯撷取提供一种有效的方法,并结合心理物理分析结果,定义不同的色彩感知,期待能够达到准确且被接受的外貌复制。未来,印刷研究中心也持续与里兹大学合作研究,对于跨媒材影像色彩或材质外貌模拟校正技术的开发。应用于国内印刷产业技术突破,将协助产业技术升级,拓展影像撷取及印刷复制服务领域。

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