[發(fā)明專利]一種基于粒子群優(yōu)化的專色油墨配色方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110405390.7
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102521650A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林劍;胡更生;管力明;趙曙光
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于印刷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于粒子群優(yōu)化的專色油墨配色算法。

背景技術(shù)

隨著人們生活品質(zhì)的提高，越來越多的人開始追求印刷色彩對原稿的精確再現(xiàn)。由于專色不通過青、品紅、黃、黑四色疊印的方法來合成顏色，而是采用特制的專色油墨來印刷該顏色，且每一種專色都有其本身固定的色相，從而能夠保證印刷中顏色的準(zhǔn)確性。因此，如何精確地實(shí)現(xiàn)專色油墨配色是印刷色彩精確再現(xiàn)的關(guān)鍵所在。

目前,主要的專色配色算法有三刺激值匹配和光譜匹配兩種方法，三刺激值配色通過指定照明條件，以達(dá)到目標(biāo)色和配方樣品之間的三刺激值誤差最小，但是由于存在同色異譜現(xiàn)象，因此在不同照明環(huán)境下兩種原先顏色一致的印刷品所呈現(xiàn)出來的顏色也會出現(xiàn)差異，同時(shí)三刺激值配色算法的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際配方相差很大，而配方修正算法的修正結(jié)果與初始化條件密切相關(guān)，而且經(jīng)常發(fā)散，能收斂到確切值的結(jié)果也與實(shí)際配方有比較大的差異。與三刺激值匹配方法相比，直接光譜匹配方法尋求的是目標(biāo)色和配方樣品的光譜反射率曲線完全一致，原則上可以得到光譜異構(gòu)性很低的配方，針對此配色算法，求解最終配方值實(shí)際上轉(zhuǎn)換成了解約束優(yōu)化問題，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法容易陷入局部極值。因此，如何避免局部極值，收斂慢，使得目標(biāo)色和配方樣品的光譜反射率曲線完全一致是有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種基于粒子群優(yōu)化的專色油墨配色算法，利用該方法既能避免優(yōu)化算法陷入局部極值，又能避免同色異譜對預(yù)測結(jié)果的干擾，解決了專色油墨實(shí)現(xiàn)精確配色的問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的方法是：

步驟（1）定標(biāo)著色，通過多項(xiàng)式擬合方法求解修正系數(shù)???????????????????????????????????????????????；具體是：

先對每一種油墨分別以一定的濃度等級進(jìn)行梯度著色，即單獨(dú)印刷，一般采用6-7個(gè)濃度梯度，之后確定底材和定標(biāo)油墨的值。對于值得確定可利用如下光譜配色方程：

??????????????????????????(1)

其中和分別為目標(biāo)和底材的值矩陣，為油墨單位濃度的值。

按照Kubelka-Munk理論，印刷樣品的值與對應(yīng)染料濃度之間應(yīng)該是線性關(guān)系，斜率為：

但是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這實(shí)際上是一條凹向上方的曲線，這主要是由于印刷時(shí)，紙張表面比較光滑，當(dāng)油墨濃度較低時(shí)，紙張表面會產(chǎn)生明顯的反射，而伴隨著油墨濃度的增大，紙張表面反射所帶來的影響會不斷降低，因此值會隨之上升。為了使值保持不變，通常采用多項(xiàng)式擬合，一般采用如下三階表達(dá)式：

???????????????????????(2)

其中，,?表示底材的值矩陣，表示目標(biāo)的值矩陣，?,?表示油墨單位濃度的值，,?為修正系數(shù)。配色算法的精度取決于值的計(jì)算準(zhǔn)確性，通過式(2)可以將值與濃度的關(guān)系曲線修正為直線。但是在實(shí)際計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)，由于已知，因此式(2)所表示的多項(xiàng)式曲線必須要保證過指定點(diǎn)，這給實(shí)際的擬合運(yùn)算帶來不便，為了解決這一問題，采用三次樣條曲線擬合方法，經(jīng)過改進(jìn)，式(?1)?可寫成：

???????????????????????(3)

????其中表示和波長和配方濃度向量相關(guān)的三次樣條函數(shù)。

步驟（2）初始化PSO算法參數(shù)，在可行解空間中隨機(jī)生成初始群體，并計(jì)算每一個(gè)體的適應(yīng)度值，這里的表示隨機(jī)生成的待求濃度配方，。具體是：

在粒子群優(yōu)化算法中，設(shè)定迭代次數(shù)150次，學(xué)習(xí)因子,?，在可行解空間中隨機(jī)生成待求濃度配方，并根據(jù)如下適應(yīng)度函數(shù)求得每個(gè)配方的適應(yīng)度值。適應(yīng)度函數(shù)：

??????????????(4)

其中表示粒子群中第個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，表示參與配色的色種數(shù)，同時(shí)應(yīng)該保證，沖淡劑的濃度為。

步驟（3）粒子個(gè)體的位置修正。針對步驟（2）中生成的配方，根據(jù)粒子群優(yōu)化算法公式進(jìn)行調(diào)整，并生成新的濃度配方組合。具體是：

利用以下粒子群優(yōu)化算法公式優(yōu)化所得配方的適應(yīng)度值，使共同趨向于某個(gè)最小值。粒子群優(yōu)化算法公式：

????(5)

其中，，為粒子總數(shù)；相關(guān)系數(shù)包括慣性權(quán)重、學(xué)習(xí)因子和；是[0，1]上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，表示粒子k到時(shí)間t時(shí)的個(gè)體速度，和分別表示粒子k到時(shí)間t時(shí)的個(gè)體最優(yōu)解和種群到時(shí)間t時(shí)的最優(yōu)解；

步驟（4）檢查結(jié)束條件。設(shè)定結(jié)束條件為或達(dá)到最大迭代次數(shù)，檢查是否滿足結(jié)束條件，若不滿足則轉(zhuǎn)回步驟（3）。