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基于墨量限制样本的打印机光谱特性化模型修正方法
资料介绍
基 金】 深圳市基础研究项目(JCYJ20150422150029093) 国家自然科学基金青年基金项目(61505149) 湖北省自然科学基金面上项目(2015CFB204) 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室开放基金项目(201528) 武汉市青年科技晨光计划(2016070204010111)资助
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，
，
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．１０ ３１８２３１８７
ｐｐ
第
卷
３８
２０１８ １０
ꢀꢀꢀ ꢀ
第
期
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓｅｃｔｒｏｓｃｏ ａｎｄＳｅｃｔｒａｌＡｎａｌｓｉｓ
ｙ
ꢀ
１０
ꢀ ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
－
，
Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１８
ꢀ
年
月
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ ꢀ ｐ ꢀｐ
ｐｙ
ꢀ
ꢀ
基于墨量限制样本的打印机光谱特性化模型修正方法
， ，
１ ２ ３
１
１
３
３
，
，
，
，
刘
强
黄
政
李庆明
彭
蕊
荀益静
ꢀ
ꢀ
ꢀ
，
武汉大学深圳研究院 广东 深圳
１．
５１８０００
ꢀ ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
，
华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室 广东 广州
２．
５１０６４０
ꢀ
，
武汉大学印刷与包装系 湖北 武汉
３．
４３００７９
ꢀ
。
，
摘
要
打印机色彩特性化是打印色彩管理技术的关键 打印机特性化模型修正 是指针对因打印介质及
ꢀ
ꢀ
，
墨盒更换等原因而造成的特性化模型精度下降问题 借助特定修正样本实现原始模型精度校正的过程
。
为
，
进一步提高此类修正方法的建模精度与效率 提出了一种基于墨量限制样本的打印机光谱特性化修正方法
，
，
，
该方法充分利用新介质墨量限制过程所制备的墨量限制样本 在无需额外修正样本的条件下 实现了原始
。
，
，
特性化模型的有效修正 研究以三类不同类型打印介质为例 以现有典型特性化模型修正方法为对照 通过
。
，
，
实验对本文方法的有效性进行了验证 结果显示 该方法相较现有方法展现出更为优异的修正效果 在无需
，
额外修正样本的条件下 其光谱修正精度可提升
，
，
１０％ ２０％
～
色度修正精度可提升
实现了修
１５％ ２０％
～
。
正精度与效率的同步优化
；
；
关键词 可见光谱 打印机特性化 墨量限制
ꢀ
：
：
Ａ
： ／ （ ）
ＤＯＩ １０．３９６４ ．ｉｓｓｎ．１００００５９３２０１８１０３１８２０６
ｊ
ꢀꢀꢀ － －
－
中图分类号
文献标识码
ＴＰ３３４．８
ꢀꢀ
。
，
理想水平 然而 由于在实际应用中不可避免的存在介质及
，
，
墨盒更换问题 其通常会导致现有特性化模型失效 即新打
引
言
ꢀ
。
，
印条件与原始模型无法匹配的问题 为此 最为理想的方法
，
打印机色彩特性化是打印色彩管理技术的核心 其旨在
。
是针对各打印条件进行重新建模以保证理想的特性化精度
ꢀꢀ
，
构建设备墨量信息与打印色彩信息之间的双向映射模型
［］
１
进
，
，
但事实上 由于打印介质种类繁多 加之光谱特性化过程所
。
，
而实现打印色彩的准确控制
其中 基于光谱反射率信息
，
需建模样本较多 故对于一般应用领域此类重新建模方法并
，
的打印机特性化建模 可以克服传统色度特性化方法所固有
。
，
不具备可行 性 因 此 在 精 度 要 求 相 对 较 低 的 普 通 应 用 领
［
］
２３
，
－
。
，
的同色异谱问题
故而逐渐成为现阶段研究的热点
域
通常借助少量修正样本对打印条件更换后的模型色彩偏
，
，
，
在打印机光谱特性化研究领域 细胞分区形式的尤尔尼
［］
４
移情况进行描述 并据此进行模型修正 从而实现原始模型
［
］
１
。
９１
－
（
尔森修正的光谱涅格伯尔模型
ＣｅｌｌｕｌａｒＹｕｌｅＮｉｅｌｓｅｎＳｅｃ
之于新打印条件的精度提升
ꢀ
ꢀ
ꢀｐ －
［
］
５６
，
－
，
ｔｒａｌＮｅｕｅｂａｕｅｒｍｏｄｅｌ ＣＹＮＳＮ
ꢀ
）
模型 及其反向算法
，
对于任意新打印条件 现有研究普遍采用首先制备墨量
是
ꢀ
ｇ
。
，
，
限制样本完成介质墨量校准 随后制备模型修正样本进而完
目前精度 最 高 且 应 用 最 为 广 泛 的 光 谱 特 性 化 模 型 其 中
模型旨在对设备墨量信息至输出色彩光谱反射率信
。（ ：
注
成模型修正的技术思路
此处 墨 量 限 制 过 程 旨 在 通 过
ＣＹＮＳＮ
，
，
特定算法将打印墨量控制在合适范围之内 从而避免因打印
息的映射过程进行描述 其实质为各打印基色在考虑了墨点
［］
７
。
，
、
墨量超过介质承载上限而导致的墨层起皱 积墨以及墨色溢
光学及物理网点扩大 条件下的加权求和 在此基础上
［］
８
通
，
，
。）
过最优化求解
可 以 实 现 前 述
模 型 的 反 向 求 逆
出等问题
由于此类方法对于新打印条件下的模型修正均
ＣＹＮＳＮ
，
需经历两次采样过程 故其修正过程通常较为复杂
。
，
即得待复制色彩光谱反射率信息到设备墨量值的映射函数
。
，
针对上述问题 本文提出了一种直接利用墨量限制样本
从而实现色彩信息的准确再现
，
目前 基于
，
完成特性化模型修正的新方法 该方法通过对墨量限制算法
模型的打印机光谱特性化精度已达
ＣＹＮＳＮ
：
，
：
２０１８０２１０
－
收稿日期
修订日期
２０１７１００９
－ －
ꢀ
ꢀ
－
：
（
），
国家自然科学基金青年基金项目
（
），
湖北省自然科学基金面上项目
基金项目 深圳市基础研究项目
ＪＣ ＹＪ２０１５０４２２１５００２９０９３
６１５０５１４９
（
），
（ ），
２０１５２８
华南理 工 大 学 制 浆 造 纸 工 程 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 项 目
武 汉 市 青 年 科 技 晨 光 计 划
２０１５ＣＦＢ２０４
（
）
资助
２０１６０７０２０４０１０１１１
：
，
１９８５
，
年生 武汉大学深圳研究院副教授
：
ｅｍａｉｌ ｌｉｕｉａｎ ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ꢀꢀ ｑ ｇ＠
作者简介
刘
强
ꢀ
ꢀ
－
第
期
光谱学与光谱分析
１０
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
３１８３
，
，
，
空间随机采样的修正样本为中间媒介 利用现有特性化模型
的反向求逆 获得墨量不超限样本的建模墨量信息 从而将
，
，
预测原始打印条件下样本光谱反射率 并通过打印测量方式
墨量限制样本中的墨量不超限样本转化为模型修正样本
进
，
。
。
，
而在无需额外模型修正样本的条件下 完成模型修正 具体
获取新打印条件下对应样本光谱反射率 随后 借助在主成
，
，
，
分空间所构建的校正矩阵 实现不同打印条件下的色彩偏移
实验中 研究以三类不同类型打印介质为例 以现有典型特
，
性化模型修正方法为对照 对所提出方法的有效性进行了验
，
描述 进而依此完成任意墨量信息于新打印介质对应光谱反
［］
９
。
，
。
证
实验结果显示 本文方法相较现有特性化模型修正方法
射率的准确预测
，
展现出更为优异的修正效果 实现了修正精度与效率的同步
，
，
上述研究中较具代表性 以该方法为对照 对所提出方
。
。
法的有效性进行实验论证 由于
提升
等工作并未讨论特性
Ｗａｎ
ｇ
，
，
化模型的反向修正过程 为保证建模过程的完整性 以 其 研
，
究思路依据对 反 向 修 正 过 程 进 行 补 充 构 建 流 程 如 图
所
打印机光谱特性化模型修正
１
１
ꢀ
。
示
基于
模型的特性化建模
１．１
ＣＹＮＳＮ
ꢀ
（）
１
，
（）
表示
典型
模型可由式
简要表述 其中
ＣＹＮＳＮ
Ｒ
λ
，
（）
表示第 组涅格伯
波长为 的模型预测光谱反射率
λ
Ｒ
ｉ
λ
ｉ
，
ｎ
尔基色的光谱反射率
为
针对光学网点扩大
ＹｕｌｅＮｉｅｌｓｅｎ
－
，
ａｆｆ
ｅ
提出的修正系数
表示由
公式确定的有效网点
Ｄｅｍｉｃｈｅｌ
。
，
，
面积率 由于此类建模过程较为复杂 受篇幅所限 本文不
图
光谱特性化反向模型修正流程
１
ꢀ
，
予详述 具体内容请参见参考文献
［， ］。
４ ７
Ｆｉ．１ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｏｒｋｆｌｏｗｆｏｒｔｈｅｂａｃｋｗａｒｄ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
ｇ
１
ｎ
（）
Ｒ
λ ＝
（）
ｎ
ｉ
（）
１
ａｆｆ ｉ
，
ｅ
Ｒ
λ
（
∑
ｉ
）
ｓｅｃｔｒａｌ ｒｉｎｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ꢀ ꢀ
ｐ ｐ
［
］
５６
，
－
，
模型构建完成后 通过各类最优化算法
在
ＣＹＮＳＮ
ꢀꢀ
，
，
如图 所示 该反向模型修正方法的核心在于 借助其
１
ꢀꢀ
，
即可实现该模型反转 如式
（）
２
。
，
δ
所示 其中
表示打印墨量
，
正向特性化模型修正过程所构建的校正矩阵 结合光谱反射
，
，
Ｆ
（ ）
为式 所述
１
信息
为待复制色彩的光谱反射率信息
Ｒ
ｔ
，
率空间与主成分空间之间的颜色信息转换 实现不同打印条
，
模型 光谱均方根误差
（
ＲＭＳＥ ｒｏｏｔｍｅａｎｓｕａｒｅｅｒ
ꢀｑ ꢀ －
ＣＹＮＳＮ
ꢀ
［
］
２
）
１
，
件下同一墨量信息所对应不同光谱反射率的映射描述 进而
。
，
（ ）
２
为该最优化方法的成本函数 在 此 条 件 下
式
可
ｒｏｒ
将新打印条件下特性化模型的反向求逆转化为原始打印条件
，
理解为 以所构 建
寻找满足成本函数
，
模 型 为 基 础 通 过 最 优 化 方 法
，
ＣＹＮＳＮ
。
，
下的反向求逆 因此 图中原始特性化反向模型所求之墨量
，
最小化的打印机墨量信息 进而实
ＲＭＳＥ
。
信息即为新打印条件所对应目标墨量
。
，
现待复制色彩光谱反射率的准确再现 与此类似 对于色度
，
建 模 则 可 将
，
函 数 以 色 差 公 式 进 行 替 代
如
ＲＭＳＥ
［
］
３
。
１
基于高维插值的墨量限制算法
色差公式
２
ꢀ
ＣＩＥＤＥ２０００
（ ， （））
Ｆ
δ
（）
２
ｍｉｎＲＭＳＥ Ｒ
ｔ
δ
，
如前所述 墨量限制过程旨在通过特定算法将打印墨量
ꢀꢀ
，
在前期工作中 本文作者通过光学网点扩大动态修正对
ꢀꢀ
，
控制在合适范围之内 从而避免因墨量超过介质承载上限而
，
模型进行了优化 并在此基础上借助色域判断
ＣＹＮＳＮ
传统
、
。
导致的墨层起皱 积墨以及墨色溢出等问题 在基于
ＣＹＮ
－
，
方法对其反向建模方法进行了改进 实现了光谱特性化建模
［］
５
，
Ｕｒｂａｎ
模型的光谱特性化研究领域
［ ］
１５
等 提 出 的 高 维 线 性
ＳＮ
。
，
精度与效率的提升
为此 本文将沿用该光谱特性化优化
。
插值方法
可表述为
是目前 较 为 经 典 的 墨 量 限 制 方 法 其 具 体 公 式
，
流程 并以此为 基 础 对 光 谱 特 性 化 模 型 的 修 正 方 法 进 行 讨
。
论
Ω
ｄｅｖｉｃｅ
Ω
ｉｎｋｌｉ
－
ｍｉｔａｔｉｏｎ
→
特性化模型修正方法
１．２
ꢀ
烄
ｎ
２
－
１
Ｔｎ
＝
ｉｋｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ
－
现有打印机光谱特性化修正方法主要可分为参数优化法
（
ｍｉｎ
Φ
（）
）
‖
１
烅
ｉ
‖
ｇ
ｔ
ｏ
ｔ
ａｌｍａ
－
ｘ
（）
ａｉ
（）
ｉ
·
Φ ＝
ｇ
∑
ｉ ０
＝
（）
ｉ
‖
ｇ
‖
１
。
，
以及模型校正法 其中 参数优化法借助特定修正样本对原
烆
（）
３
（
始模型 如
、
Ｂｅｅｒ
，
）
模型 进
模型
法则
ＣＹＮＳＮ
ＫｕｂｅｌｋａＭｕｎｋ
－
［
］
０１１
－
１
，
Ω
ｄｅｖｉｃｅ
，
行参数升级 从而直接实现原始特性化模型修正
；
其中
及
分 别 表 示 初 始 墨 量 空 间 以 及 可 打 印
模型
Ω
ｉｎｋｌｉ
－
ｍｉｔａｔｉｏｎ
，
ｎ
，
Φ
，
Φ
ｔｏ
校正法则依据修正样本构建原始条件与新打印条件下样本色
墨量区域
为墨色数量
表示墨量限制后墨量
为
ｔａｌｍａｘ
－
，
彩偏移的描述性模型 进而通过校正算法间接实现原始模型
， （）
各涅格伯尔基色最大墨量 为第 组涅格伯尔基色网点
ａｉ
ｉ
［
，
１ １
］
４
。
［
１０
］
［ ］
１１
９１
－
， （）
，
［ ］。
１５
修正
以 及
等 分 别 对 上 述 两 类
面积率 为各涅格伯尔基色控制值 详见文献
ｉ
ｇ
Ｌｉｔｔｌｅｗｏｏｄ
Ｓｈａｗ
。
，
，
，
方法的修正精度进行了比较 其结果显示 由于模型校正法
此外 为方便建模 本研究依惯例在特性化建模时采用
，
初始墨量进行模型构建 如式
（） （ ）
以及式
（
从数学角度更为准确的实现了不同打印条件下色彩偏移的描
中
中
各墨
１
ａｆｆ
ｅ
２
δ
，
。
）。
而在实际打印前利用式
（）
３
述
故此类方法具有更高的修正精度
量通道取值范围为
所
０ １００％
～
，
在现有模型校正方法中
等提出的基于校正矩阵
，
述墨量限制算法对墨量进行限制 并以墨量限制后所得墨量
Ｗａｎ
ｇ
，
。
的特性化模型修正方法 具有一定的代表性 该方法以墨量
。
信息 驱动设备进行打印
Φ
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