申请/专利权人：中国彩棉(集团)股份有限公司;新疆彩色棉工程技术研究院有限公司

申请日：2017-08-18

公开（公告）日：2023-06-30

公开（公告）号：CN107703064B

主分类号：G01N21/25

分类号：G01N21/25

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.06.30#授权;2018.03.16#实质审查的生效;2018.02.16#公开

摘要：本发明涉及一种天然彩棉颜色分级的方法。通过颜色测量仪器采集天然彩棉和标样白棉的光谱信息和色度信息，组织专业人员开展彩棉样本的颜色分级实验，对目视分级后各等级所有彩棉样本的色度值取平均值，计算各等级彩棉样品与白棉的等级色差，建立并优化彩棉样本等级色差计算值与颜色等级的数学关系式，将彩棉样本的等级色差值代入颜色分级公式，确定彩棉样本的颜色等级。该方法可以用来代替感官评价对天然彩棉颜色进行等级划分，使用常用的颜色测量仪器可以快速、准确的对彩棉颜色进行等级划分，操作简单。

主权项：1.一种天然彩棉颜色分级的方法，包括如下步骤：1选取多个颜色均匀的彩棉样本和白棉标样，制成均匀的不透光棉层，分别放入容器中保存并编号；2采用颜色测量仪器，采集并记录每个彩棉样本和白棉标样的光谱信息和色度信息；3组织专业人员对彩棉样本进行分级评价实验，将彩棉样本按照颜色外貌差异分为2个以上不同的等级；4计算2个以上等级中各等级彩棉样本的L*、a*、b*色度值平均值；5计算各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的色差，得到等级色差值；6建立并优化彩棉等级与步骤5中计算的等级色差值的数学关系式，作为彩棉颜色分级公式；所述的各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的等级色差值为ΔEG色差值，其计算公式为其中L*s，a*s，b*s为白棉标样的色度值，L*P，a*P，b*P为彩棉样本的色度值；采用幂指数的方法，优化并建立彩棉样本颜色等级与等级色差值间的数学关系式；幂指数拟合彩棉样本与白棉标样色差和颜色等级的数学关系式，为Grade＝17.74e-0.07ΔEG；7将待测彩棉样本制成均匀的不透光棉层放入容器中，采用颜色测量仪器，采集并记录待测彩棉样本的光谱信息和色度信息；计算待测彩棉样本与白棉标样的等级色差值；将等级色差值代入步骤6中的彩棉颜色分级公式，计算待测彩棉样本的颜色等级。

全文数据：一种天然彩棉颜色分级的方法技术领域[0001]本发明涉及一种天然彩棉颜色分级的方法。通过颜色测量仪器采集天然彩棉的光谱信息和色度信息，选择白棉作为标样与彩棉待测样品进行等级色差计算。组织专业人员开展彩棉样本的颜色分级实验，建立并优化彩棉样本等级色差计算值彩棉样本和标样白棉色差和颜色等级的数学关系式，可快速、准确的进行天然彩棉样本的颜色等级划分，属于颜色等级划分技术领域。背景技术[0002]棉花作为重要的经济作物，在我国有着悠久的种植历史。通过对白棉进行纺纱、印染和加工，最终成为生活中色彩繁多的产品。为了减少印染环节带来的污染，采用转基因的生物科技方法，培育出了棉絮生长出来就带有颜色的天然彩棉。其中，已经能够实际应用的彩棉是棕色棉和绿色棉。[0003]天然彩棉的颜色质量在彩棉的收购、流通、销售等过程中，是彩棉整体质量评价的主要依据。但目前并没有对天然彩棉颜色分级的方法和相关标准，实际生产中对彩棉颜色的分级评价主要采用感官评价，判断彩棉是否具有颜色。[0004]现有对白棉颜色等级的研究较为成熟，我国颁布的国标《GB1103.1-2012棉花第1部分:锯齿加工细绒棉》中，将白棉的颜色等级作为质量评价的主要指标，并在美国棉花标准的基础上结合我国棉花的特点给出了棉花颜色分级的文字描述和等级图。颜色等级图采用尼克森-亨特坐标系统的黄色深度+b和反射率Rd来评价棉花颜色等级。尼克森-亨特坐标系统并不是常用的颜色表征方法，并且国标规定的颜色测量仪器大容量纤维测试仪HVI车叉为昂贵，文献《DevronTibodeaux，JamesRodgers，JacquelineCampbell,JamesKnowlton.HVI颜色标准与国际色差测算公式CIELAB坐标的相关可行性分析[J].中国纤检，2010，（23:60-63》，尝试以LW坐标描述棉花的颜色。发现CIELAB颜色参数ΙΛΙ和HVI颜色参数Rd，+b有良好的相关性。中国发明专利申请CN104048760“一种棉花颜色客观评级方法”通过对白棉颜色级标样的测量，建立纺织品色度仪和大容量棉花纤维测试仪测量结果之间的关系。中国发明专利申请CN103398956“一种棉花测色的方法”通过搭建颜色测量平台，建立基于HVI颜色系统中RcU+b的CIELAB颜色系统的多元线性回归模型。白棉的颜色等级划分中，洁白且不发黄的棉花为优等品，但在纺织混纱中，颜色鲜艳的天然彩棉为人们希望的高质量棉，这与白棉颜色等级中黄色深度大，棉花质量差的标准不符。因此，白棉颜色等级划分标准对彩棉并不适用。[0005]因此，提供一种适用于天然彩棉颜色分级的方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。发明内容[0006]本发明的目的在于确定一种天然彩棉颜色分级的方法，可用来划分不同彩棉的颜色等级。采用颜色测量仪器采集待测彩棉样品的光谱信息和色度信息，选择黄色深度小且较为明亮的白棉作为标样，计算标样白棉与待测彩棉的等级色差值。根据计算色差值，确定彩棉颜色等级划分标准。通过该方法可以快速、准确的判断彩棉样品的颜色等级，从而判断彩棉样品的质量，更利于彩棉的流通。避免了感官评价的主观性和不稳定性对彩棉颜色质量评价带来的影响。[0007]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：[0008]—种天然彩棉颜色分级的方法，包括如下步骤：[0009]1选取多个颜色均匀的彩棉样本和白棉标样，制成均匀的不透光棉层，分别放入容器中保存并编号；[0010]2采用颜色测量仪器，采集并记录每个彩棉样本和白棉标样的光谱信息和色度信息；[0011]3组织专业人员对彩棉样本进行分级评价实验，将彩棉样本按照颜色外貌差异分为2个以上不同的等级；[0012]⑷计算2个以上等级中各等级彩棉样本的L'a'b*色度值平均值；[0013]5计算各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的色差，得到等级色差值；[0014]⑹建立并优化彩棉等级与步骤⑸中计算的等级色差值的数学关系式，作为彩棉颜色分级公式；[0015]7将待测彩棉样本制成均匀的不透光棉层放入容器中，采用颜色测量仪器，采集并记录待测彩棉样本的光谱信息和色度信息；计算待测彩棉样本与白棉标样的等级色差值;将等级色差值代入步骤6中的彩棉颜色分级公式，计算待测彩棉样本的颜色等级。[0016]步骤⑴中，所述的彩棉样本包括棕棉或绿棉，棕棉或绿棉样本的个数可在5-50个之间（个数应该越多越好）；所述白棉标样为反射率较高且黄色深度较小的白棉，如其色度值为C大于85.0，CM、于1〇.〇。颜色均匀是指感官评价颜色均匀且无杂质，不透光是指在日光下观察，样本并无光透过，以保证颜色测量仪器采集的样本信息不受背景色影响。[0017]步骤（1中，所述的容器，如图1所示，为黑卡纸制成的纸盒，尺寸为IOcm长）XIOcm宽）Xlcm高），纸盒中心设置一个放置棉花样本的圆形孔区域，直径为4cm，即为彩棉和白棉标样颜色信息采集区域。选取颜色均匀的棉花样本各lg，制成厚度Icm左右的均匀不透光棉层，放入容器中保存，以数字对彩棉样本进行编号并标记在纸盒上，如1，2,3,……。[0018]步骤2中，所述的颜色测量仪器为积分球式分光光度计，其测量条件为D65照明光源，10°视场，包含镜面反射光，测量光谱范围为400nm-700nm，间隔为10nm，照明与观察几何条件为d8漫反射光照明，偏离法线方向8°视角探测）。[0019]步骤2中，为避免单次测量的误差和不稳定性，需对样品进行多次测量，每次在样品上选择颜色均匀的不同区域采集并记录其光谱信息和色度信息，以多次测量结果的平均值代表待测样品的颜色信息。[0020]步骤⑶中，分级评价实验（目视评价实验参照CIE规定的标准观察条件，模拟日光D65照明，光源照度在7001x左右，观察背景为L$=50的均匀灰色，几何观察条件为450。[0021]步骤3中，所述的专业人员为色觉正常，从事彩棉培育、质量检测和收购等工作的相关人员。[0022]步骤3中，所述的2个以上不同的颜色等级的个数，需根据待评测的彩棉样本的数量和颜色分布范围界定。如果彩棉样本颜色分布范围较广，可划分到5-6个等级，反之可划分2-3个等级。专业人员对彩棉样本进行分级评价实验，根据彩棉样本的数量和颜色分布范围，将现有彩棉样本按照颜色外貌差异分为2-6个不同的等级。[0023]步骤5中，所述的各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的等级色差值为AEg色差值，其计算公式为，其『为白棉标样的色度值，ΙΛ^Ρ，ΙΛ为彩棉样本的色度值。由于待分级的彩棉样本为同一色调的彩棉，仅考虑彩棉样本的明度和彩度影响。[0024]步骤6中，所述的数学关系式，可采用线性或幂指数的方法，优化并建立彩棉样本颜色等级与彩棉样本的等级色差值间的数学关系式。[0025]步骤⑺中，通过彩棉颜色分级公式计算待评测彩棉样本颜色等级时，采用四舍五入的方法，确定彩棉的最终颜色等级。[0026]线性拟合或幂指数拟合彩棉样本与白棉标样色差和颜色等级的数学关系式，为Grade=17.74e_0-07AEG〇[0027]本发明的天然彩棉颜色分级的方法，通过统一制作彩棉待测样本和标样白棉样本，采用积分球式分光光度计采集彩棉样本的光谱信息和色度信息，选择白棉作为标样与彩棉待测样品进行色差计算。组织专业人员进行彩棉样本的颜色分级实验，进而建立并优化彩棉样本颜色等级和等级色差计算值彩棉样本和白棉标样色差）间的数学关系式，可快速、准确的进行天然彩棉的颜色等级划分。[0028]通过本发明的天然彩棉颜色分级方法，可代替感官评价对彩棉颜色进行客观评价、分级，为彩棉流通过程中的质量评价提供了有力依据。附图说明[0029]图1是制作的标样白棉和天然彩棉待测样品实物图。[0030]图2是天然彩棉样品分级实物图。[0031]图3是天然彩棉颜色等级和各等级样本平均色度值计算色差散点分布图。[0032]图4是天然彩棉计算等级与目视等级散点分布图。具体实施方式[0033]本发明为一种天然彩棉颜色分级的方法，统一制作彩棉待测样品和标样白棉，使用积分球式分光光度计采集彩棉样品和标样白棉的光谱信息和色度信息。组织专业人员开展天然彩棉的颜色分级实验，计算分级实验后各等级中待测彩棉样品的色度值平均值，与标样白棉比较，计算色差。优化建立等级色差值与彩棉等级1，2,3……间的数学关系。计算标样白棉与各待测彩棉样品的等级色差值，代入上述数学关系式，可对各待测彩棉样本进行颜色等级的划分。[0034]使用积分球式分光光度计测量天然彩棉和标样白棉的光谱能量分布和色度值，计算与标样白棉的等级色差值，划分待测彩棉样本的颜色等级，具体步骤如下：[0035]1选取颜色均匀的待测棕棉样品和白棉标样各lg，制成厚度Icm左右的均匀不透光棉层，放入容器中保存并编号，棕棉样本编号分别为1，2,3......55。[0036]2使用X-RiteSP64分光光度计分别采集、记录1-55号棕棉样品和白棉标样的色度信息和光谱信息，每次选择测量区域范围内颜色均匀的三个区域测量，每个样品共测量四次，12次测量的平均ΙΛΛ色度值如表1所示。[0037]表1棕棉样品和白棉标样的色度值[0038][0040]3计算在D65照明体和CIE1964标准观察者条件下，白棉标样与各待测彩棉样品比较的等级色差值，如表2所示。[0041]表2棕棉样品与标样白棉的等级色差值[0042][0043]4将待评价棉花样本的顺序随机打乱，组织专业人员开展天然彩棉的颜色分级实验，取所有参与分级实验人员对每个样本进行分级的平均值，作为最终的分级结果，如表3所示，分级实物图如图2所示：[0044]表3棕棉样品目视分级结果[0045][0046]5计算目视分级后，各等级中所有彩棉样本色度值的平均值，如等级1中计算勵.43,52,54样本的1^1%*色度值平均值，等级2中计算勵.13，19……49样本的L*a*b*色度值平均值。计算平均值如表4所示：[0047]表4各等级彩棉样本ΙΛΛ平均值[0049]6计算各等级色度值平均值与白棉标样的等级色差值，绘制彩棉等级与计算色差值的散点分布图，如图3所示；[0050]7线性拟合或幂指数拟合彩棉样本与白棉标样色差和颜色等级的数学关系式，图3中的拟合公式为G[0051]⑻将各待测彩棉样本与白棉标样的色差代入步骤7中的数学关系式，计算天然彩棉的颜色等级，如表4所示：[0052]表4棕棉样品计算分级情况[0053][0054]如表4所示，89%的彩棉样本计算颜色等级和目视颜色等级一致。NO.19，49，30，50,5,27号样本的计算颜色分级结果与目视颜色等级相差1级，属于合理的误差范围。[0055]在进行天然彩棉棕棉或绿棉颜色分级时，只需要将待测彩棉样本按照上述方法制成均匀的不透光棉层放入容器中，采用颜色测量仪器，采集并记录待测彩棉样本的光谱信息和色度信息；当测量待检测样本的色度值彡56.0,1034.0，C$10,分级结果可作为参考。[0056]本发明的天然彩棉颜色分级的方法，统一制作待测彩棉样本和标样白棉样本，采用颜色测量仪器采集天然彩棉样本和标样白棉的光谱信息和色度信息，组织专业人员开展彩棉样本的颜色分级实验，对目视分级后各等级所有彩棉样本的色度值取平均值，建立并优化彩棉样本等级色差计算值彩棉样本和标样白棉色差和颜色等级的数学关系式。选择白棉作为标样，计算标样白棉与待测彩棉样本的色差值。将彩棉样本计算的色差值代入颜色分级公式，对计算结果四舍五入取值确定彩棉样本的颜色等级。该方法可以用来代替感官评价对天然彩棉颜色进行等级划分，使用常用的颜色测量仪器可以快速、准确的对彩棉颜色进行等级划分，操作简单。

权利要求：1.一种天然彩棉颜色分级的方法，包括如下步骤：⑴选取多个颜色均匀的彩棉样本和白棉标样，制成均匀的不透光棉层，分别放入容器中保存并编号；⑵采用颜色测量仪器，采集并记录每个彩棉样本和白棉标样的光谱信息和色度信息；3组织专业人员对彩棉样本进行分级评价实验，将彩棉样本按照颜色外貌差异分为2个以上不同的等级；⑷计算2个以上等级中各等级彩棉样本的度值平均值；⑶计算各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的色差，得到等级色差值；6建立并优化彩棉等级与步骤5中计算的等级色差值的数学关系式，作为彩棉颜色分级公式；7将待测彩棉样本制成均匀的不透光棉层放入容器中，采用颜色测量仪器，采集并记录待测彩棉样本的光谱信息和色度信息;计算待测彩棉样本与白棉标样的等级色差值;将等级色差值代入步骤6中的彩棉颜色分级公式，计算待测彩棉样本的颜色等级。2.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:所述的彩棉样本包括棕棉或绿棉。3.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:所述的容器为黑卡纸制成的纸盒，纸盒中心设置一个放置棉花样本的圆形孔区域。4.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:选取Ig棉花样本，制成厚度Icm的均勾不透光棉层。5.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:所述的颜色测量仪器为积分球式分光光度计，其测量条件为D65照明光源，10°视场，包含镜面反射光，测量光谱范围为400nm-700nm，间隔为10nm，照明与观察几何条件为d8〇6.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于：分级评价实验时，参照CIE规定的标准观察条件，模拟日光D65照明，光源照度为7001x，观察背景为C=50的均匀灰色，几何观察条件为450。7.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:所述的颜色等级的个数，根据待测的彩棉样本的数量和颜色分布范围界定，分为2-6个等级。8.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:所述的各等级彩棉样本的色度值平均值与白棉标样的等级色差值为AEc色差值，其计算公式为为白棉标样的色度值，I^P，aWP为彩棉样本的色度值。9.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:采用线性或幂指数的方法，优化并建立彩棉样本颜色等级与等级色差值间的数学关系式。10.根据权利要求1所述的天然彩棉颜色分级的方法，其特征在于:通过彩棉颜色分级公式计算待评测彩棉样本颜色等级时，采用四舍五入的方法，确定彩棉的颜色等级。

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