[发明专利]一种计算机辅助同色同谱涂料配色方法

权利要求书

1.一种计算机辅助同色同谱涂料配色方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)基础颜料数据库建立

以基准色浆与其他颜料色浆按照不同配比进行混合，得到几种不同浓度的混和色样，测量这些混合色样的光学参数和光谱数据作为基础颜料数据库中该颜料的基础数据；

基础数据库建立步骤如下：

(1)色样配置；

(2)采用紫外可见光分光光度计测量各组混合色样的反射光谱r_i，其中r代表反射光谱，i代表颜料种类，r_i代表不同颜料的反射光谱；

(3)建立各颜料光谱数据库；

基于Kubelka-Munk原理，对于基准色样、任意色样以及混合色样，在某一波长下的散射系数关系表达式如公式(1)所示：

其中S₀为标准色样的散射系数，S_i为任意色样的散射系数，S_m为混合色样的散射系数，λ为波长，R为反射率，S为散射系数，K为吸收系数，C₀为标准色样的浓度，C_i为任意色浆i的浓度，这样即可得任意色浆i当浓度为m时在某一波长下的散射系数S_i；并建立数据组(i，m，λ，R_i，Φ_i，S_i，K_i)；

(二)双参数计算模型建立

基于Kubelka-Munk原理进行计算，用颜料本身的散射系数S和吸收系数K两个参数来说明涂层光学特性；入射光进入颜料涂层时，颜料涂层将发生光散射和光吸收；不同颜料混合后，如果各颜料间不起化学作用，则混合物的吸收和散射系数符合颜料光学叠加原理，即混合物的吸收和散射系数为构成该混合物的各颜料的吸收和散射系数的线性和；

混合颜料的光谱反射率与该混合颜料的组成比例之间的换算关系式如公式(2)所示：

其中K和S为n种颜料按以上比例混合后在某波长下的光吸收系数和散射系数，C₁、C₂…C_n为n种颜料的混合比例，K_n和S_n是第n种颜料的吸收系数和散射系数，R为反射率；

(三)全光谱配色模型建立

物体的颜色取决于其反射光谱，通过计算机模拟使配出色样的反射光谱与标准样的反射光谱一致，则两者颜色一定相同，达到同色同谱性能。即在波长为λ时，有：允许标样的R_λ^s与配样的R_λ^m之间存在一定的差值ΔR_λ，如果能使该差值最小，且该差值在可接受的范围内，则配样符合要求。配样和标样光谱反射率差异关系如公式(3)所示：

其中，为标样的反射率，为配样的反射率；

基于Kubelka-Munk原理，配样和标样光谱反射率差异关系如公式(4)所示：

其中，C₁…C_n为n种颜料的混合比例；

用A_λ表示与C_i无关的常数，用B_λi表示与C_i有关的系数，标样和配样间的光谱反射率差异ΔR与各颜料混合比例的关系变为线性关系如公式(5)所示：

ΔR_λ＝A_λ+C₁B_λ1+C₂B_λ2+…+C_nB_λn (5)

其中，

(四)对偶单纯行法求解

以步长Δλ将全光谱进行分割，得到n组波长下的光谱反射率差异ΔR_n＝A_n+C₁B_n1+C₂B_n2+…+C_iB_ni，即公式(6)，即可转化为线性规划求解最优值问题；

利用对偶单纯行法，进行迭代计算，求解最优值，可满足ΔR最小，即可得到配样的配方；

光谱反射率差异最小化方程组如下：

其中，A_λ表示与C_i无关的常数，B_λi表示与C_i有关的系数，C代表颜料浓度，i代表颜料种类，C_i代表不同颜料的浓度，最终得到最优的颜料配比C₁…C_i，再加上归一化方程：C₁+C₂+…+C_n＝1。