基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡算法的專色油墨配色的研究

哈爾濱商業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）學生姓名：指導教師：專業(yè)班級：印刷一班學號：學院：輕工學院二〇一五年六月十一日畢業(yè)設計（論文）任務書姓名：學院：輕功學院班級：1班專業(yè)：印刷工程畢業(yè)設計（論文）題目：基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡算法的專色油墨配色的研究立題目的和意義：能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法來進行專色油墨配色。利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法來配色，不在單純的依靠人眼觀察和經(jīng)驗方法來進行配色。利用計算機的特點來輔助配色。隨著數(shù)學、物理學、化學各個學科的更新與發(fā)展，以及計算機技術的不斷變革，配色的理論技術和實際經(jīng)驗也在不斷的優(yōu)化。電子計算機不僅可以比傳統(tǒng)的計算方法更準確和迅速，而且由于其內存的值數(shù)較大可儲存大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)色度學理論可以對大量的顏色的數(shù)字值和油墨各個方面的數(shù)據(jù)進行計算和處理，通過人和機器交流來配色，準確度高，反映靈敏，將這種技術帶入印刷方面會來的更加實用和可靠，使印刷產(chǎn)品的質量監(jiān)督和對色彩的調配與管理變得現(xiàn)代化，大大的提高了印刷時的速度和質量。這種配色系統(tǒng)的配色準確度很高、反映靈敏速度很快，不局限于單一的方式方便更改，而且操作起來簡單易行。技術要求與工作計劃：時間安排：指導教師要求：（簽字）年月日教研室主任意見：（簽字）年月日院長意見：（簽字）年月日畢業(yè)設計（論文）審閱評語一、指導教師評語：指導教師簽字：年月日畢業(yè)設計（論文）審閱評語二、評閱人評語：評閱人簽字：年月日畢業(yè)設計（論文）答辯評語三、答辯委員會評語：四、畢業(yè)設計（論文）成績：專業(yè)答辯組負責人簽字：年月日五、答辯委員會主任單位：（簽章）答辯委員會主任職稱：答辯委員會主任簽字：年月日摘要本文主要是介紹是基于神經(jīng)網(wǎng)絡算法的專色配色研究。簡單介紹了配色技術的發(fā)展史，和本課題的意義和目的。色彩方面具體介紹了三個屬性色度、明度、以及飽和度；三刺激值的概念及其作為參數(shù)來配色的方法；混合過程中運用到加法和減法的混合；顏色空間具體介紹了RGB空間、CMYK空間、Lab空間、XYZ空間以及色差公式。專色配色的原理及方法。引入了神經(jīng)網(wǎng)絡算法，具有精度高、時間短、更高效的優(yōu)點。計算機配色理論是以K-M理論和紐介堡方程為理論基礎，具體的介紹了計算機配色具體方法。關鍵詞：Elman神經(jīng)網(wǎng)絡；專色配色；計算機配色AbstractThisarticleistointroduceaspecialcolormatchingbasedonneuralnetworkalgorithm.Abriefhistoryofthedevelopmentofcolortechnology,andthistopicmeaningandpurpose.Huespecificallyintroducedthreeattributecolor,brightness,andsaturation;concepttristimulusvaluesandcolorofthemethodasaparameter;themixingprocessappliedtomixedadditionandsubtraction;specificallydescribetheRGBcolorspace,space,CMYKspace,Labspace,XYZcolorspaceandformulas.Designedprinciplesandmethodsofcolormatching.Itintroducedaneuralnetworkalgorithm,withhighaccuracy,shorttime,moreefficientadvantages.ComputertheoryandcolortheoryisbasedKMNeugebauerequationbasedonthetheorydescribesaspecificcomputercolormatchingspecificmethods.Keywords:Elmanneuralnetwork；Spotcolormatching；Computercolor-matching.目錄TOC\o"1-3"\h\u28826摘要 I8902Abstract II230851緒論 1285841.1概述 1194141.2配色技術的發(fā)展 2128941.3課題提出的目的和意義 3232321.3.1課題提出的目的 397541.3.2課題提出的意義 3115861.4研究的內容與目標 4307422膠印專色油墨配色的基本原理 5253132.1油墨調配的顏色機理 5153852.1.1色彩 5126322.1.2三刺激值 696812.1.3顏色混合 717822.1.4顏色空間 8138932.1.5色差 9176162.2專色油墨的呈色原理及其特性 9178482.3專色配色原理與方法 11306152.4配色方法 12219293Elman神經(jīng)網(wǎng)絡模型 14276683.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡 14132753.1.1神經(jīng)網(wǎng)絡的起源和發(fā)展 1493733.1.2Elman神經(jīng)網(wǎng)絡結構及其配色 14323893.1.3改進的Elman網(wǎng)絡 1779254基于神經(jīng)網(wǎng)絡的油墨專色配色 19233234.1專色配色規(guī)律分析 1957554.1.1計算機配色的好處 20318254.1.2傳統(tǒng)專色油墨配色方法 2032284.1.3計算機專色油墨配色方法 20146634.2常用的計算機配色方法 21291384.2.1計算機配色軟件的基本組成如下圖所示 22181744.2.2計算機配色的理論基礎Kubelka-Munk理論與紐介堡方程 23234914.2.3配色流程 24282934.2.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡的配色算法 25228475神經(jīng)網(wǎng)絡專色配色的應用與發(fā)展 2611647結論 2715141參考文獻 2823540致謝 31 1緒論1.1概述隨著人們對印刷質量的要求不斷提高，專色油墨印刷也變得越來越重要，結合計算機配色技術，人們不但對產(chǎn)品質量有要求，產(chǎn)品的包裝效果也同樣重視。四色印刷工藝（傳統(tǒng)的）現(xiàn)已無法滿足人們要求，人們更青睞于專色印刷。比如產(chǎn)品包裝、裝修設計的印刷制品，平涂比網(wǎng)點交織來的更直接。因為專色油墨印刷不容易做出同樣的墨色，所以它現(xiàn)在是一種防偽技術。對于某些包裝品，尤其是一些著名的大牌子，在色彩復制方面就很嚴格，消費者用這個來辨別真?zhèn)蝺?yōu)劣。所以，配色工作變得越來越重要。在對印品進行質檢時，油墨的顏色就是印品質量檢查過程中的重中之重。大多數(shù)的印刷廠中，具有特殊要求的色彩是沒有可以直接用于直接生產(chǎn)制造的油墨，都要對照樣板來配制獲得。在工廠里這項工作就被稱為調墨。專色就是指這種特殊的專用色彩。配色的理論基礎是顏色混和理論與色彩合成理論?，F(xiàn)代的配色工作由于引用了電腦技術，與此同時伴隨著各類軟件的開發(fā)，使配色技術走向完美化的趨勢。隨著計算機技術的不斷創(chuàng)新與飛速的發(fā)展，配色技術日益更新，然而這中間的過程是漫長的。計算機技術和色度學的發(fā)展為其奠定了基礎。計算機配色技術特點[1]：（1）具有客觀的顏色判斷，排除了因觀察者光源觀測方法等條件的影響因素；（2）色差評價與顏色的遠程傳遞；（3）染色是否具有牢度的客觀評價；（4）使誤差降低、減少人工成本。（5）能建立有效數(shù)據(jù)庫，為新的配方提供依據(jù)。正是由于計算機這些特點的存在，計算機配色技術才能發(fā)展壯大。由此，由于傳統(tǒng)印刷方式、條件、局域等各種因素的限制，從前無法解決的問題現(xiàn)在也可以完善。比如油墨的配色、顏色匹配問題如今都可利用計算機配色技術得到很好的解決。傳統(tǒng)的方法往往是通過配色者以往的技術、記憶、經(jīng)驗，來對實驗的的成功與否來進行辨別。但是這種方法可以明顯知道誤差是很大的，人的感覺往往不是科學的研究根據(jù)。這樣的方法得到的往往都是顏色差別大、種類繁多、花費的資金較高，大大的降低了效率，不具備準確性的研究是沒有意義的。但是，由于科技工作者堅持不懈的努力，持續(xù)堅持探究顏色與色料之間的關系，最終終于研究出一套CIE（CommissionInternationalDeL’E’clairage）標準顏色體系。這種顏色體系中：顏色的混合特性由色度參數(shù)表示；具體代表那種顏色由數(shù)據(jù)光譜來表示；例如Kubelka-Munk等理論的光學模型來進行顏色匹配的色料選擇。20世紀中期是計算機配色技術發(fā)展初期，其中顯著成就有：自動分光的光度計、光譜三刺激值函數(shù)的建立等。50年代，配色理論伴隨著對應儀器而產(chǎn)生，而對于顏色測量的配色可以說是沒有。60年代是電腦配色技術的興盛時期。1963年美國的氰胺與英國的ICI能夠給顧客供以配色選擇。正是這導致計算機配色技術的大量產(chǎn)生。70年代，由于人們對于計算機配色技術的過高估計，過于完美化了這種技術，從而產(chǎn)生較大的落差，導致計算機配色技術的低潮。80年代后，計算機的飛速發(fā)展帶動了配色技術的改進與發(fā)展，使之產(chǎn)生了幾百萬乃至幾千萬的配色系統(tǒng)。其中十分重要的應用領域就是配色技術在紡織印染中的應用，幾乎是與計算機配色技術同時生成。1.2配色技術的發(fā)展這種技術是自40年代開始興起，1943年中，在美國光學學會的論文中斯特恩與帕克例舉了每種染料單獨吸收光線的特性。在幾種染料共同吸收光線時可以獨立的產(chǎn)生作用。在論文中給出了當出現(xiàn)倆組染料時，求解濃度要用到的數(shù)學函數(shù)。50年代是電腦測配色的萌芽期。在1958年在美國的舍溫·威拉母安裝了第一臺專用配色計算機，是由戴維遜和海門丁哲開發(fā)研制的。每種染料的1個單位濃度會吸收多少光線特性，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會記錄到磁卡中，使配色者方便查找。通常來說求出每種處方在印刷各類行業(yè)中,例如刷墻的涂料、各類油墨、紡織物的染料上色時，在這各類行業(yè)中都專門成立了從事電腦測配色的研究機構。衣物的印染顏色是最早使用這種技術的，后期才逐步發(fā)展到油墨、油漆。后期范圍迅速的擴大了，CIE與美國哈代聯(lián)合制造了具有自動記錄和測色功能的分光光度計。使物體的顏色不再局限于人眼可與有準確的數(shù)據(jù)用儀器來進行測量；發(fā)展到60年代，就已經(jīng)可以了用計算機為客戶做配色的功能，并推出自己研究的配色系統(tǒng)[2-3]。但是自從進入70年代，由于人們對于計算機配色技術的過高期望，以為計算機就是應該按照人們心中所想完全達到，然而染色過程的復雜條件，使電腦的配色成效與人們理想值差距過大，使人們不再對機器配色信任，所以配色技術第一次產(chǎn)生了滑坡出現(xiàn)了配色歷史上的一次曲折。到80年代后，科學技術的發(fā)展再次帶動了電腦配色技術的又一次興起。在工業(yè)發(fā)達的國家，只要是需要上色的產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)開始利用電腦測配色技術對產(chǎn)品進行研究、制造、和銷售，而且普及率相當高。后來，我們國家接連配備了不同類型的配色系統(tǒng)。但是由于國外配色軟件的研究制造主要是以歐美加工業(yè)的特點為依據(jù)，他們對顏色所屬行業(yè)行情的了解與國內不同，因此從實際應用的效果看，很多配色系統(tǒng)實際上并沒有取得明顯的效益。我國許多用色的單位和部門只是用了計算機測配色系統(tǒng)，一般不從事研究，因此還大大沒有適應我國經(jīng)濟發(fā)展的實際需要[4]。直到80年代，我國才開始擁有自己的電子配色研究系統(tǒng)，最為出名的就是沈陽化工研究院。它從1984年才進行研究，我國第一次的思維士配色中文軟件就是由他們研發(fā)與制造[5]。它的有點包括：價格相對的較低，在企業(yè)的投入成本計算方面占有優(yōu)勢，目前已在毛紡、油墨、印染等與著色有關的行業(yè)大量采用，并且被許多廠家所采購使用。另外，由西安理工大學研發(fā)，計算機聯(lián)機的密度電腦配色與彩色密度計系統(tǒng)也已經(jīng)加入了配色研究使用中[6]。這個系統(tǒng)不僅能測色，并且能配色，美中不足就是人的視覺特性不能在這個系統(tǒng)中得到很好的反映?，F(xiàn)代計算機配色技術在硬件上的取得的最新的成果：由于微電腦技術的快速發(fā)展它的性能已經(jīng)可以達到家庭使用的地步.現(xiàn)在配色系統(tǒng)大部分采用高性能的時鐘為133MHZ的Pentium的微處理器,再配上內存16M和比較大容量的外存儲器,使配色工作更為方便.如果您在異國彼岸上,可以通過計算機網(wǎng)絡連接兩臺配色系統(tǒng),隨時可以傳遞配方信息.由于計算機顯示器制造技術的提高,再加上高性能大內存顯示卡的開發(fā),使得測色的標樣和配方待染樣品的顏色可同時在熒屏上形象地顯示出來.有關顏色方面標準的傳遞問題,現(xiàn)在的電腦技術也可以達到要求。1.3課題提出的目的和意義1.3.1課題提出的目的能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法來進行專色油墨配色。利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法來配色，不在單純的依靠人眼觀察和經(jīng)驗方法來進行配色。利用計算機的特點來輔助配色。1.3.2課題提出的意義隨著數(shù)學、物理學、化學各個學科的更新與發(fā)展，以及計算機技術的不斷變革，配色的理論技術和實際經(jīng)驗也在不斷的優(yōu)化。電子計算機不僅可以比傳統(tǒng)的計算方法更準確和迅速，而且由于其內存的值數(shù)較大可儲存大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)色度學理論可以對大量的顏色的數(shù)字值和油墨各個方面的數(shù)據(jù)進行計算和處理，通過人和機器交流來配色，準確度高，反映靈敏，將這種技術帶入印刷方面會來的更加實用和可靠，使印刷產(chǎn)品的質量監(jiān)督和對色彩的調配與管理變得現(xiàn)代化，大大的提高了印刷時的速度和質量。這種配色系統(tǒng)的配色準確度很高、反映靈敏速度很快，不局限于單一的方式方便更改，而且操作起來簡單易行。1.4研究的內容與目標理論方面：從顏色配色理論和油墨的各種配色條件著手，深入剖析深色的顏色組成。依據(jù)色彩飽和度的原則從K＋E色譜中選出基礎數(shù)據(jù)建立起數(shù)據(jù)庫。根據(jù)專色配色理論，先是在二維空間研究是否行的通，防止在三維或者四維顏色空間計算方法的復雜和不必要的問題。從顏色的色相和主波長的方面來進行分析同色異譜，作為配色算法設計的指導。這項研究成果的成果會對未來的顏色生產(chǎn)方面和實際的生活方面都有非常重要的意義。為能準確的認識和學習專色的呈色原理提供了方法，計算機配色理論也開辟了新方法，主要是在誤差分析方面提供了便捷方法。在印刷科技中奠定了基礎和大力推動的積極向上的作用。配色軟件中獲得數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)方式更衛(wèi)生、節(jié)省能源、對環(huán)境起到保護作用，大大的保護了生態(tài)環(huán)境。將配色軟件應用到實際生產(chǎn)生活中去，良好精致產(chǎn)品的顏色方面質量有保障，對產(chǎn)品的統(tǒng)一管理起到良好的作用，供給人們需要的生活環(huán)境，大大提高了人們的生活質量水平。2膠印專色油墨配色的基本原理我國在最初涉獵油墨是在清朝，在北京由印刷紙幣開始，由于當時的閉關鎖國很多技術都遠遠落后于國外需要的油墨都必須靠進口才能獲得。新中國成立前時，我國只有很少的生產(chǎn)油墨的工廠并且都是小型工廠，技術落后，設備不夠先進，因此生產(chǎn)的油墨都是質量很差，多種多樣，而且當時還引進市場舶來品，它的油墨更物美價廉，因此當時的油墨工業(yè)很不景氣。新中國成立后，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時也帶動了工業(yè)化的發(fā)展，油墨工業(yè)也在飛速發(fā)展。油墨工業(yè)不僅僅在產(chǎn)量是大量的增長，逐漸增有新的品種走入人們的視野，改善了我國油墨工業(yè)的缺失。而現(xiàn)在我國不只是能夠生產(chǎn)各行各業(yè)所需要的油墨，而且形成了以生產(chǎn)高級顏料、煉油、合成樹脂為體系的油墨工業(yè)生產(chǎn)鏈條。2.1油墨調配的顏色機理2.1.1色彩油墨所能夠顯示出的顏色主要是取決于顏料和染料，當光照射到印品表面時，顏料或染料就會顯示出一定的色彩。色彩不僅能夠給人們帶來視覺感受還能夠傳遞信息，與人們日常生活息息相關。彩色是反映白黑系列以外的各種顏色，大致區(qū)別為黃、紅、青、綠、紫等各具特性的幾個種類，彩色有三種屬性，即色相、明度和飽和度。它們分別從三個不同的側面反映了色彩基本特征[9]。（1）色度（H）又稱為色別、色調，具體指的就是顏色的外貌外觀。它是用來區(qū)分顏色與顏色最主要的特征。例如：藍、綠、紅等等。由于色度是連續(xù)的變化便可形成一個色相環(huán),色度是彩色彼此相互區(qū)分的特征[10]。在可見光譜中由于不同的波長就會反饋出不一樣的色別，即紅橙黃綠藍等。光源的色度是由人眼對輻射光譜的感覺；物體的色度決定于光源的光譜組成和物體表面所反射的各波長輻射的比例對視覺所產(chǎn)生的感覺。（2）明度(V)也稱為“亮度”它是表示顏色明暗程度深淺大小的特征量明度是視覺對物體明亮程度的反饋。當彩光的亮度越大時，人眼就會越覺得明亮，也就代表明度越高。當光照射到彩色物體的表面時反射率越大時明度也越高。明度是人眼對明亮程度的感覺，用白黑系列對明度模擬一下，白黑系列指的是顏色由白色經(jīng)過淺灰到中灰再到深灰直到黑色的顏色系列，白色和黑色是這個系列的二個極端[10]。明度是色彩的三個屬性中最有代表性的，它可以不一定要色相的特征而通過灰、白、黑三者的關系而單獨呈現(xiàn)出來[10]。只要有色彩產(chǎn)生明暗程度也是一起發(fā)生。越是鮮艷的顏色明度一般是適中的。若是加入無彩色成分，那么原本鮮艷的色彩就會產(chǎn)生非常敏感的變化。黑色物體對所有波長的色光能完全的吸收，反射率為0，反射率越高，物體越趨近白色，明度越高。反之，折射率越低時，明度越低，物體趨近黑色。因此物體的明度與鮮艷程度是成正比的。（3）飽和度(C)又稱純度、彩度或艷度，飽和度是指色彩的純度，是指彩色的純潔性，也成為純度或色度[11]?？梢姽庾V的各種單色光是最飽和的彩色，當光譜單色光摻入白光成分越多時，就越不飽和。對于非彩色（白黑系列），只會在明度上有差別另外二種屬性沒有差別。每種顏色對應于某一波長或某一波段，單一波長的光叫單色光，單色光是彩度最高的顏色，當單色光中摻入白色光顏色后，它的飽和度便會下降了。可見光譜中單色光就是最飽和的色彩，其中摻入的白光越多，就越不飽和。色彩共有彩色和非色彩二種。非彩色是由白色逐步趨進淺灰色-中灰色-深灰色，直到黑色。純白是是指理想狀態(tài)下能完全反射的色彩在實際生活中是不存在的，它代表對光的反射率是100%.純黑表示理想狀態(tài)下不會進行反射的色彩，它對光的反射率為0。各種因素的原因迄今為止還沒有發(fā)現(xiàn)純白或純黑的物體。一般來說，當物體對可見光譜波長的反射率在80%-90%時，那么該物體在人眼所呈現(xiàn)的就是黑色，明度是極低的。由于明度是人眼對明亮的感覺，會受經(jīng)驗的影響不是很準確。通常來說，亮度會影響明度，光源的亮度與人眼成正比。2.1.2三刺激值色度學系統(tǒng)中顏色的三刺激值指的是在顏色混合匹配的實驗中，與待測色達到色匹配時，所需要的三原色數(shù)量，稱為三刺激值[11]。表示顏色時可以選用三原色光的刺激值來表示，每種顏色與一組三刺激值相對應。若要說倆種顏色相同必須是滿足倆組顏色的刺激值相同才可以。CIE（CommissionInternationalDeL’E’clairage）色度學系統(tǒng)就是用三刺激值來表示顏色的[12]。使用方法就是盡量是讓樣品與標準之間的差距達到最小。優(yōu)點：在固定光源的照射下產(chǎn)生的色差為0；但是，三刺激值配色法是有條件限制的：必須光源和標準觀察者兩個條件都相同，只要一個不同就會產(chǎn)生色差，目前很多客戶要求在兩個光源甚至三個光源下達到等色[43-44]。因此，三刺激值配色法存在一定缺陷。缺點：但是換了光源的情況下照射會產(chǎn)生較大的色差。因此三刺激值配色方法是迄今為止最適合用于配色的方法。三刺激值配色的方法就是以同色異譜理論為基礎，根據(jù)這個理論，光譜曲線中的不一樣的色光就會顯示出不一樣的顏色。在不考慮倆種顏色的光譜組成的情況下，若是倆種顏色在人眼的顯示中相同，就說這倆種顏色是一樣的可相互替代。由CIE標準色度學理論，我們可以用光譜三刺激值X、Y、Z值表示自然界的所有物體，計算機自動配色也是基于同色異譜理論，即：若兩個色樣的三刺激值X，Y，Z分別相等則二者可視為等色[43]。配色系統(tǒng)可利用CIELab色差公式（2-1）：總色差；：明度差異；：紅綠差異；：黃藍差異。下面會具體介紹色差。需要注意的是：當求標準色樣與樣品之間的色差時，要是采用三刺激值配色的方法是有條件的，需要標準色度觀察者的色覺和一定的光源照明。具體來說就是：要想沒有誤差，光源種類相同，色度觀察的人是同一個人，使用儀器相同采用三刺激值的計算機配色法就是把要配色的樣品在特定光源下的顏色用數(shù)據(jù)表示，計算色樣三刺激值與基礎油墨的濃度之間的數(shù)學公式，判斷配方是否符合要求用色差來判斷。當光照射在不透明的印刷品上時，色料對光譜的反射和選擇性吸收，會產(chǎn)生不同的顏色效果。一般而言，色料的濃度越高，其吸收性越強，反射的光就越少。所以，色料的濃度與反射率之間對應如下關系：（2-2）其中：ρ——反射率C——染料的濃度向量某個物體具體是哪種顏色要用數(shù)據(jù)三刺激值數(shù)據(jù)來表達。物體顏色的三刺激值X、Y、Z與物體對光的反射率之間存在下面的關系：由以上倆個式子可知印刷品顏色的三刺激值與濃度之間存在以下關系：XYZ=g(C)（2-3）其中，調整因數(shù)K為常數(shù)；——標準色度觀察者光譜三刺激值；——標準照明體的相對光譜功率分布；——物體的反射率；由以上倆式子可知印刷品顏色的三刺激值與濃度之間存在以下關系：（2-4）2.1.3顏色混合三原色光：任何倆種色光的混合都不能得到另外一種色光，也就是說：這三種色光相互之間是獨立的。由于這個原因，我們將紅、綠、藍光稱為色光三原色。倆束不一樣的光疊加時就會得到一種新的色光，性質完全不同于原來的色光?；旌虾笊獾哪芰恐悼偤偷扔诨旌现械拿總€色光的能量值疊加。色光與亮度是同步的，當混合色光的能量變大，因而其亮度也增加。同理顏料混合也是一樣的原理。減法混合：當在白光中減去一種或幾種單色光產(chǎn)生了另外一種色光，稱為減色法。加法混合：若想得到白光只需要將三原色光等量混合，任意三原色光的二個色光相加也可以分別得出青、品紅、黃三種色光[11]。2.1.4顏色空間概念：用代表顏色的基本參數(shù)來記錄與描述顏色。意義：是用組合或者一、二、三、四維空間代表顏色值[14]。色彩系統(tǒng)中，不一樣的設備用不一樣的顏色空間來產(chǎn)生顏色，所以不同設備之間的轉換過程與顏色匹配就要了解各各顏色空間。（1）RGB顏色空間用綠(G)、紅(R)、藍(B)三種原色按任意比例混合可以得到任何顏色。紅綠藍光同樣量混合就能夠得到白光就是例子。所以，紅綠藍三原色模式是加色過程。顏色空間利用這三種基色作為基礎，不一樣的程度的相加一起就會產(chǎn)生各種顏色。這也是計算機的顯色原理。設備就是通過吸收光線或發(fā)射光線再現(xiàn)色彩[14]。它常用于多媒體、網(wǎng)友設計與視頻等。（2）CMYK顏色空間在印刷工業(yè)領域，一般是用不一樣顏色的油墨以不一樣的網(wǎng)點面積覆蓋率的疊加印刷來完成。但在實際印刷時色料（Y、M、C三原色）不能組成所有的色彩，特別是暗調區(qū)不能達到理想狀態(tài)，所以一般情況下要加黑色版的方法進行彌補，這就形成了品紅(M)、青(C)、黑(K)黃(Y)、四色印刷[11]。所以CYMK空間也是設備的顏色空間。CMYK四色印刷色域沒有專色油墨印刷時的色域寬，當需要印刷四色印刷可見光外的顏色時，就要用專色油墨印刷。四色印刷時油墨的密度在1.6附近徘徊，比原稿的密度要小得多。如果出現(xiàn)油墨印刷密度不足時，可以在四色基礎上在印上二次色，但是同時要保證色板在使提升濃度的時，不會產(chǎn)生色彩干擾及錯網(wǎng)[8]。（3）Lab顏色空間顏色空間使用最為廣泛的就是CIELab色彩空間。截止到今天它的色域最寬。Lab色彩空間與其他CIE顏色模型一樣，設備不同不會影響顏色，它的每一組顏色值對應一種與設備無關的確定的色彩[13]。所以，它是一種具有“不需要依靠設備”的顏色模式。意思是說，不管使用哪種設備，打印機或者顯示器，CIELab的顏色都不改變。（4）XYZ顏色空間在1931年，國際照明委員會建立了CIEXYZ顏色空間CIERGB系統(tǒng)的三刺激值是從實驗中得來，在標定原色時就會出現(xiàn)負值，不方便計算、理解，所以選擇了三個假想的原色——綠原色光（Y）、紅原色光（X）、藍原色光（Z）。由于XYZ所形成的虛線三角形包含了整個光譜色在內，所以XYZ系統(tǒng)的色度坐標值和三刺激值都不出現(xiàn)負值，如圖2.l。圖2.1XYZ三維顏色空間2.1.5色差色差是把人們在視覺上顏色的差異具體的用數(shù)值標示出來[9]。顏色的差別主要是指飽和度和色相。在科研領域和實際生活，人們很難客觀的評價兩個顏色之間的差別。由于CIE、LAB均勻色空間是所以空間中均勻性最好的，并且是對物體表面顏色做為研究對象，所以適用于印刷色的側色?，F(xiàn)代色度學采用CIE(國際照明委員會)規(guī)定的一系列顏色測定和計算方法來表示各種顏色的性質，稱為CIE標準色度差[12]。該系統(tǒng)目前被廣泛的應用，并被稱為善比較精確的顏色表示法。（2-5）其中，公式中——總色差；——明度差；——飽和度差；當求解樣品的總色差變成分別求解明度差、飽和度差、和色相差[15]，相對容易這就是色差公式的優(yōu)點。CIE1976空間和色差公式的計算方法如下：（2-6）（2-7）（2-8）上式中，X、Y、Z分別代表樣品顏色的三刺激值，Y0Z0X0分別表示CIE標準照明體的三刺激值，是個常數(shù)值。2.2專色油墨的呈色原理及其特性自然界的色彩是無窮無盡的。為了能夠展現(xiàn)這些彩色，印刷工業(yè)一般用CMYK油墨進行疊印的方法。但是，由于印刷條件的原因，有些顏色的復制不是很好。所以就要對油墨進行調配，從而獲得想要的顏色，這就是人們常常說的配色。就是按原稿的標準顏色，盡可能使用擁有的輔助劑彩色墨調配出的專用顏色的油墨就是專色墨。就是一種預先調配好的特定的彩色油墨，用來補充或者替代四色印刷的疊印色彩，如熒光色、金銀色、古銅色墨等[16]。專色油墨的調配是以色料減法為理論基礎的。專色油墨是指預先混合好的特定彩色油墨，如熒光黃色、珍珠藍色、金屬金銀色油墨等，它不是靠CMYK四色混合出來的[16]。CMYK四色印刷油墨的色域小于可見光，而專色油墨的色域比四色印刷的色域要寬，所以很多四色印刷不能展現(xiàn)的顏色可采用專色印刷。但是四色印刷不能用到金色和銀色上，專色油墨印刷可以完成，印刷時要用到金墨和銀墨，膠片也應該單獨的一張專色膠片，單獨曬版。專色油墨印刷的呈色原理與四色油墨印刷網(wǎng)點并列的情況是不一樣的，也不和四色油墨疊印的原理不一樣。專色印刷有以下特點：（1）CMYK四色印刷油墨的色域與可見光色域相比有明顯的不足,而專色油墨的色域比CMYK四色印刷油墨的色域要寬,因此可以體現(xiàn)CMYK四色印刷油墨以外的顏色[21]。（2）能夠彌補印刷技術的不足，由于印刷過程中各個工序的誤差、設備維護、作業(yè)環(huán)境、人為疏漏與機械性磨損等問題,造成在印小網(wǎng)點時，很難得到平整均勻的網(wǎng)點色彩，這時候若改用同樣顏色的滿版套色（即專色實地）取代小網(wǎng)點來印刷，就能較容易地得到平整的大面積色塊[21]。另外，有時為了能清楚地表現(xiàn)精細圖文，如較細筆畫的混合色圖文或反白線條等，也常采用專色處理，以求精細線劃能表現(xiàn)得足夠實在和細膩[21]。（3）熒光色和金屬色等四色印刷無法表現(xiàn)的特別顏色及效果專色可以表現(xiàn)[21]。專色油墨的墨層基本上是半透明狀態(tài)。當光照到油墨上時，會有光線透過了墨層照到承印物表面，因此當建立專色油墨呈色模型時就要考慮承印物與墨膜系統(tǒng)。專色油墨呈色型見下圖2.2，該圖可看出此系統(tǒng)對光線有四種作用。A代表鏡面反射，當墨膜光澤度越高時，這種現(xiàn)象反映越強烈。B代表墨膜顏料顆粒的漫反射，人眼能看到的光線就是這個漫反射C代表發(fā)生在底層承印物的漫反射，這束光線經(jīng)過墨膜到達人眼，在人眼中與顏料顆粒漫反射光線混合，墨層的顏色發(fā)生改變[17]。D代表墨膜對光線的透射作用，光線穿過油墨連接料進行透射，這個是最重要的環(huán)節(jié)，只有光線從顏料顆粒的空隙穿過，B和C的作用才能產(chǎn)生[17]。此模型大部分適用于專色油墨。圖2.2專色油墨呈色模型根據(jù)專色油墨的呈色原理可得到三原色油墨混合顏色規(guī)律如表2.1：表2.1三原色油墨顏色變化規(guī)律表顏色種類混合比例附加油墨調配的色相三原色等比例混合黑色（近似）三原色等比例混合不同比例白墨不同階調的淺灰色三原色不同比例混合各種不同色相的復色兩原色等比例混合標準間色兩原色黑色油墨各種不同色相的間色任意顏色黑色油墨顏色色相變暗任意顏色顏色飽和度相對降低專色油墨可用CMYK四色油墨提前配色，不是必須用三原色油墨，有些專色是超出色域的色彩，比如金色、熒光色、銀色并不能由CMYK四色墨配制。正是因為每種專色固有色相，所以才能保證顏色的準確性。多數(shù)專色油墨是非透明的，具有覆蓋性質的油墨，并不是絕對都是這樣，也有透明性的專色油墨,例如漆色與純色就是透明性的。印刷過程中專色油墨都有其固有的色版。2.3專色配色原理與方法配色，是指根據(jù)印刷工藝要求和原稿顏色需要，盡量少用彩色油墨加上輔助劑，按照對應的比例配制出滿足需求的專用色。其基本原理是用色料調和的方式以顏色混合理論為基礎，得到同色異譜色效果[15,16]。根據(jù)顏色混合理論可知，采用三原色以特定比例可以混合出任意顏色，專色油墨主要指淺色油墨和深色油墨，用三種原色油墨調配出所要的深色油墨不需要加入沖淡劑；向深色油墨中加入沖淡劑即可制的淡色油墨，即可獲得原稿標準色樣的同色異譜色[14-16]。（1）深色油墨的調配程序：①首先對專色油墨的樣品進行分析，對照色譜找出與它最貼近的顏色，根據(jù)色譜上的貼近的顏色來調配比例來大致判斷出需要多少輔色墨（少）與主色墨（多）；②首先要少量的調配，然后在主色墨中逐量加入輔色墨，每次的調配比例要記住，調配均勻后在進行對比，按照差別來進行調配，直到調配的專色與樣品專色的色相一致；③油墨量的大小要根據(jù)印品量的多少來確定。大量進行專色油墨調配的時候要記錄清楚主色墨和輔色墨的比例大小、調墨油和其他助劑的比例、生產(chǎn)油墨廠家、油墨的型號、數(shù)量等。調配出的深色油墨色相偏向于比例大的油墨，而明度和飽和度取決于比例小的油墨用量和黑墨用量。（2）淺色油墨的調配程序：只要是需加入白色油墨或者沖淡劑進行的專色油墨調配統(tǒng)稱為淺色油墨調配。淺色油墨的調配程序為：①調配人根據(jù)所配的淺色墨的樣品與色譜上相近的色樣進行比較和分析，按照色標上類似的色樣的原色墨和沖淡劑的百分比，大致確定所需的原色墨的大??；②在沖淡劑漸漸加入原色墨，每次加入時都要和樣品對比，同時要記住加入的原色墨和沖淡劑的數(shù)量；③當配制墨樣和所需的一致時，就可以大量的配制了。調配結束后要記錄原色墨與沖淡劑的比例、助劑用量、油墨型號等。與深色油墨的調配方法一致。但在調配時，要在深色油墨中加入沖淡劑順序不能改變，因為原色墨在沖淡劑中顯色能力較強，而各原色墨的著色力不同，會浪費原色墨和色相不準。專色自動配墨系統(tǒng)由電腦“配色軟件”“分光光度計”“分析天平”“勻墨儀”“展墨儀”組成。用這個系統(tǒng)將公司使用的油墨參數(shù)編寫進數(shù)據(jù)庫中，應用配色軟件對客戶提供的專色進行分析(利用分光光度計測量其CIEL*a*b值、密度值、色差)，從中確定最佳配方(顏色最接近、用墨品種最少)，再運用電腦操作系統(tǒng)自動配色，可以實現(xiàn)專色自動配墨的數(shù)據(jù)化管理。2.4配色方法根據(jù)配色技術的歷史發(fā)展,配色方法可分為：（1）經(jīng)驗配色法在測色儀器不能夠大量使用的情況下，色彩沒有一個專色的測量標準，調配師只能根據(jù)經(jīng)驗或印刷色譜十種基本色進行配色操作，配色是否成功也是僅僅依靠配色師的經(jīng)驗來判斷。這種靠主觀意識的得到的結論往往會給帶來很大的誤差，經(jīng)常會因為配色比例不準確導致錯誤。根據(jù)色譜來配色也是可行的，但是因為印刷色譜要在一定的復制條件下產(chǎn)生，如果條件變化，在根據(jù)色譜進行配色時，就會得到錯誤的數(shù)據(jù)。所以，這種依靠經(jīng)驗積累的目測的配色技術，在正確程度、時間、成本、等都不能確保，并且技術的交流與傳播也是有一定的難度。（2）儀器配色法在科技日益進步的今天，油墨的配色工作也有了可供使用的儀器，使配色工作在一定程度上有了準確性，同時減少了改正次數(shù)提高配色速度。儀器配色主要是依靠各類儀器對配色結果進行精密的測定，然后找出配色的規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律制出一系列的曲線圖表來作為配色的參考[21]。儀器配色包括測色、和配料、調配、刮墨、比較、評定等過程[21]。使用色彩分析儀、分光光度計、色差計等儀器，對待測專色進行分析比較，測得其顏色參數(shù),顏色參數(shù)可用L*a*b*或X、Y、Z表示[21]。根據(jù)色彩的特征，大致確定輔助材料和各原色的成分比，再攪拌機械的幫助下把各原色墨及輔料均勻混合。評定時，要用色彩儀或色差計將原稿和調配好的專色油墨的顏色分別進行一定量的測試，計算色差或其他,有不合適的繼續(xù)修改直到符合要求。（3）計算機配色法隨著測色儀器和計算機的發(fā)展,配色軟件也在同步發(fā)展。計算機配色比儀器配色法和經(jīng)驗配色法,更加有效，快捷，準確。目前這項技術在國外己經(jīng)得到廣泛的應用；在國內，只有少數(shù)的大型印刷企業(yè)才有能力采用這種配色技術,主要是因為計算機配色技術資金較高[19]。3Elman神經(jīng)網(wǎng)絡模型3.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡3.1.1神經(jīng)網(wǎng)絡的起源和發(fā)展神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展歷經(jīng)曲折,大致可分為四個階段：產(chǎn)生時期、高潮時期、低潮時期、蓬勃發(fā)展時期。1890年,美國生物學家W.James出版了《生物學》，研究了基于神經(jīng)元模型幾個基本元件互相連接的功能，為神經(jīng)計算或神經(jīng)建模奠定了基礎[32]。1957年，F(xiàn).Rosenblat第一次引入了感知器(perception)概念，而且提出了構造感知器的結構，把神經(jīng)網(wǎng)絡研究從純理論探討發(fā)展到工程實現(xiàn)[32]。引發(fā)了神經(jīng)網(wǎng)絡的熱潮。1969年Minsky出版了《PercePtion》，得出了不理想的結論。由于Minsky在學術界的地位，他的觀點使許多神經(jīng)網(wǎng)絡研究者喪失了信心，因此神經(jīng)網(wǎng)絡的研究走向低潮。1986年Rumelhard等人提出了并行分布處理PDP(Paralleloistributedproeessing)理論，PDP理論將神經(jīng)網(wǎng)絡歸結為具有三個基本特性：結構、神經(jīng)元的輸入、輸出變化函數(shù)及學習算法，同時提出了多層網(wǎng)絡的誤差反向傳播學習算法，簡稱BP算法[32]。BP算法從實踐證明了神經(jīng)網(wǎng)絡的運算能力很強,成為了目前最常用、最普通的網(wǎng)絡。近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡受到國內外許多學者的關注，并且已經(jīng)成為一個極其活躍的研究領域，并已被成功地應用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及軍事等各領域，并在智能控制、模式識別、信號處理、語音識別及機器人等方面取得了令人鼓舞的進展[36-38]。鑒于上述特點，近年來有許多學者都在探索將人工神經(jīng)網(wǎng)絡應用于金融預測領域，取得了一定的效果[36-38]。3.1.2Elman神經(jīng)網(wǎng)絡結構及其配色人們之所以會研究神經(jīng)網(wǎng)絡，主要是意識到人腦的工作方式和計算機有很大的差別。一個神經(jīng)網(wǎng)絡是由一個處理元構成的分布式處理器。本身就具有存儲功能。一個“發(fā)展中”的神經(jīng)元是與可塑的人腦是等效的，可塑性是指神經(jīng)網(wǎng)絡可以隨著環(huán)境而改變的情況，是人腦對信息處理單元的神經(jīng)元功能的主要功能。形式普通的神經(jīng)網(wǎng)絡就是對人腦指定任務進行建模的機器。網(wǎng)絡一般情況下用電子或者用軟件在計算機上進行模擬。神經(jīng)網(wǎng)絡使用很龐大的簡單計算單元間的相互連接使結果更為準確，這些簡單的計算單元記為“神經(jīng)元”或者“處理單元”。給出了神經(jīng)網(wǎng)絡定義。Elman網(wǎng)絡是動態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡中的一種，主要具有動態(tài)特性和遞歸作用。正是因為網(wǎng)絡具有反饋層（聯(lián)系層）所以具有遞歸特性。Elman網(wǎng)絡有部分網(wǎng)絡和完全遞歸網(wǎng)絡二種，主要區(qū)別是否“反饋”單元的權值能修改，但網(wǎng)絡的結構是一樣的[31]。是帶有反饋的二層BP網(wǎng)絡結構，其反饋連接是從隱層的輸出到其輸入端[31]。Elman網(wǎng)絡和傳統(tǒng)的二層神經(jīng)網(wǎng)絡不同之處在于第一層有反饋連接，并且可以記憶前一次的值，并應用到本次計算中。反饋狀態(tài)如果不同那么輸出的結果不同。Elman網(wǎng)絡是有動態(tài)記憶功能。它的基本結構如圖3.1所示。Elman網(wǎng)絡主要由翰入層、中間層、關聯(lián)層、輸出層組成.每一個中間層的點都與對應的關聯(lián)層節(jié)點連接。輸入層與中間層節(jié)點，中間層與輸出層節(jié)點都有可變權值連接[22]。圖3.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡的基本結構計算機油墨配色系統(tǒng)構成：計算機油墨配色系統(tǒng)分為兩大部分：硬件部分和軟件部分。硬件部分主要包括分光光度儀(或分光密度儀)、印刷適性儀、計算機、電子天平(精確到小數(shù)點后3位)、終端顯示裝置等。（1）分光光度儀(或分光密度儀)主要用來測量印刷色樣在400-700nm的可見光波長范圍內的顏色值，給出各個波長下對應的光譜反射率數(shù)據(jù)和相應的色度數(shù)據(jù)值，是配色系統(tǒng)顏色的輸入設備[24]；（2）計算機，主要用于運行專色配色軟件，對配色過程的相關數(shù)據(jù)進行處理、存儲；（3）印刷適性儀，模擬實際的印刷機用于專色油墨配方的打樣，得到有效的顏色樣條；（4）電子天平，主要用于專色油墨配方稱量[24]。軟件部分是油墨計算機配色系統(tǒng)的核心部分，它主要包括三大程序:基礎數(shù)據(jù)庫的生成和管理；標準樣的顏色配色處方的計算；以及初始配方的迭代改善。然后運用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顏色進行配色，通過計算獲得接近目標色色相的配方。當樣品和所配置顏色因材料等原因的導致色差較大時，該系統(tǒng)就會自動修改配方，直到色差達到允許范圍內的誤差。分光光度儀通過測量反射物體的光譜反射率和透射物體的光譜反射率來測量顏色，如果選擇不同的標準照明體和標準觀察者數(shù)據(jù)，就可以算出相應條件下的三刺激值，分光光度儀分別測取每個色塊的LAB值以及CMYK[32]。代表為反射物體的光譜反射率；反射光通量；入射光通量。而基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡可以在有限的時間內以任意精度逼近任何函數(shù)這一特性，我們可以把Elman神經(jīng)網(wǎng)絡引入到專色油墨的配色領域中。舉例：通過大量樣本對Elman神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練，根據(jù)訓練結果反復調整神經(jīng)網(wǎng)絡權值，建立輸入變量(印刷品顏色Lab值)與輸出變量(品青油墨濃度)之間復雜的非線性關系，最終得到專色系油墨的配色方案。Elman網(wǎng)絡主要由翰入層、中間層、關聯(lián)層、輸出層組成.每一個中間層的點都與對應的關聯(lián)層節(jié)點連接。輸入層與中間層節(jié)點，中間層與輸出層節(jié)點都有可變權值連接。由于增加了層間或層內的反饋聯(lián)結，使得其能夠表達輸入與輸出之間在時間上的延遲，因此需要用動態(tài)方程來描述，而前饋型網(wǎng)絡僅實現(xiàn)非線性映射。正是因為這種反饋，使得網(wǎng)絡具有了記憶功能。Elman網(wǎng)絡即是一類有局部反饋的神經(jīng)網(wǎng)絡[35]。輸入值通過輸入層進入，經(jīng)過中間的隱含層節(jié)點作用于輸出節(jié)點，網(wǎng)絡訓練時，由輸入量和期望輸出量以及輸出量與期望輸出量共同決定。通過調整權值和閾值，誤差函沿梯度下降，最終經(jīng)過反復的學習，從而確定出與最小誤差相逼近的網(wǎng)絡參數(shù)，此時結束檢測[25]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法首先初始化網(wǎng)絡的結構和權值，然后根據(jù)輸入樣本前向計算BP網(wǎng)絡每層神經(jīng)元的輸入信號和輸出信號，根據(jù)期望輸出計算反向誤差，對權值進行修正，如果誤差小于給定值或迭代次數(shù)超過設定值結束學習。輸入層、隱含層、和輸出層的連接類似于前饋網(wǎng)絡，輸入層用于信號傳輸，輸出層進行線性加權，承接層用于記憶隱含層單元前一時刻的輸出值，可認為是時延算子。因此前饋連接部分可以進行連接權修正而遞歸部分則是固定的，即不能進行學習修正。對于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡，它的狀態(tài)方程為[24]：（3-1）（3-2）（3-3）其中：y——n維輸出節(jié)點矢量；x——n維隱層節(jié)點單元的狀態(tài)矢量；u——r維輸入矢量；xc——n維反饋狀態(tài)矢量；g(.)——輸出節(jié)點的激發(fā)函數(shù)；f(.)——隱層節(jié)點的激發(fā)函數(shù)；w3——隱層-輸出層的連接權系數(shù)；w2——輸入層-隱層的連接權系數(shù)；w1——關聯(lián)層-隱層的連接權系數(shù)。設第k步網(wǎng)絡的實際輸出為y（k）定義誤差指目標函數(shù)：則網(wǎng)絡的動態(tài)學習算法可歸納如下[24]：計算機配色流程[32]：第一步，選取由三樣本色按照不同濃度配比混合后的顏色色塊；第二步，用分光光度儀分別測取每個色塊的LAB值以及CMYK值；第二步：在配色軟件界面中選取數(shù)據(jù)庫存儲路徑，設置配色相關參數(shù)進行網(wǎng)絡配色訓練；第三步：輸入目標顏色信息（Lab值和CMYK值），通過神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得出配色結果(即三樣本色的濃度值)。第四步：根據(jù)配色結果進行打樣，得到實際顏色信息（Lab值和CMYK值）；第五步：對配色結果進行評價（如果滿意則停止；如果不滿意則繼續(xù)訓練）；將所測得的品青專色Lab數(shù)據(jù)應用在Matlab專色配色數(shù)學模型中。第六步：不斷增加配色數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量，提高網(wǎng)絡預報精度。3.1.3改進的Elman網(wǎng)絡神經(jīng)網(wǎng)絡對其時刻記憶的功能具體如下：通過隱含層反饋到輸入層的實現(xiàn)的。通過改進Elman神經(jīng)網(wǎng)絡的結構來可以改善關聯(lián)層輸出的利用不充分。神經(jīng)網(wǎng)絡結構概述如下：改進方法（一）：改進后神經(jīng)網(wǎng)絡的結構如圖3.2，它的改進方案主要是在輸出層和關聯(lián)層間增加了連接權值w4。由此原因，網(wǎng)絡內部的記憶功能才能被神經(jīng)網(wǎng)絡輸出充分地利用起來，提升了整個神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的動態(tài)性能，減少了學習循環(huán)次數(shù)，加速了網(wǎng)絡誤差的學習收斂。值得一提的是，在同等的收斂誤差的情況下經(jīng)過改進后的網(wǎng)絡結構，使用的隱含層神經(jīng)元個數(shù)更少。改進的神經(jīng)網(wǎng)絡，其狀態(tài)方程表述如下：（3-2）（3-3）改進方法（二）：經(jīng)過改進后的神經(jīng)網(wǎng)絡結構如圖3-3所示。它的改進方案是在關聯(lián)層與隱含層間添加反饋的連接權值。這是為了神經(jīng)元個數(shù)在關聯(lián)層可以少于隱含層。因此，在不損失網(wǎng)絡性能的情況下，改進后的網(wǎng)絡結構能夠將神經(jīng)網(wǎng)絡結構簡化，從而提高學習速度。改進的神經(jīng)網(wǎng)絡，其狀態(tài)方程表述如下：（3-3）（3-4）圖3.2改進方法（二）大規(guī)模模擬并行處理、信息分布存儲、連續(xù)時間非線性動力學、全局集體作用、容錯性、自學習及實時處理是神經(jīng)網(wǎng)絡的主要特征。由于庫貝爾卡-蒙克（Kubelka-Munk）理論在配色時有很多的限制條件，導致很多的配色過程中不能使用線性數(shù)學公式，所以不能做到精確的配色。這就是傳統(tǒng)配色方法不實用的原因。3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡人工神經(jīng)網(wǎng)絡的學習歸根究底就是對網(wǎng)絡自身的參數(shù)進行調整的過程。主要方法有根據(jù)外界給出的輸入輸出數(shù)據(jù)，通過計算誤差的方法不停的對自身系統(tǒng)參數(shù)調整，還有就是根據(jù)外界的具體要求直接計算自身的系統(tǒng)參數(shù)。4基于神經(jīng)網(wǎng)絡的油墨專色配色4.1專色配色規(guī)律分析專色印刷過程不是傳統(tǒng)的四色油墨印刷得來的顏色，使用特定的一種油墨來印刷這種顏色。它可以是使用三原色油墨預先配好的但也不是必須指定是三原色油墨。專色油墨一般是由印刷廠提前混合好或由油墨廠生產(chǎn)的。印刷品中每一種專色都有專門的色版。采用專色油墨的專屬特性來完成四色印刷不能完成的顏色，專色油墨印刷準確性高、色域寬、實地性強、不透明性好的特點，使顏色更加精準專色油墨通常由兩種或兩種以上原色油墨按照一定的比例混合調配而成，調配所用的原色油墨[25]，可以是C、M、Y、K四種原色墨，也可以是其他特定色彩的油墨，如：白墨、綠墨、熒光墨、珠光墨等[25]。調配主要是指灰色油墨、深色油墨和淺色油墨。包裝產(chǎn)品的質量是受專色油墨調配的顏色質量的影響，所以專色油墨的調配是很多意義的。油墨的調配主要包括兩個方面：一方面指對油墨印刷適性的調節(jié)，包括油墨的黏度、黏著性、流動性、干燥性等[25]。在計算機油墨配色系統(tǒng)中建立基礎油墨數(shù)據(jù)庫，應用基礎油墨數(shù)據(jù)庫進行專色配色，從光譜反射率曲線、色密度曲線和色墨校正3個方面對基礎油墨數(shù)據(jù)庫進行檢測，并闡述專色配方的選取方法[25]。結果得到：專色油墨配色的準確性直接受到油墨數(shù)據(jù)庫中的準確程度的影響；由于專色配色的特性可知對顏色要求的準確度較高，有些顏色修改1或2次就能夠達到要求了；但是因為數(shù)據(jù)庫中油墨的數(shù)量有限導致計算機配色有缺陷，所以應增加數(shù)據(jù)庫中油墨的數(shù)量；應用油墨配色系統(tǒng)進行配色所具有的優(yōu)點包括：過程簡單易懂、處理方便、具有精確度，同時能夠利用色差和光譜反射曲線預先判斷，大大增強了配色的準確性。國外的電腦配色技術相對發(fā)達，大部分是以K-M理論為基礎提出了桑德森修正、遞歸二次逼近及優(yōu)化算法、混合整形逼近算法等各種精確的模型和算法[27]。并且開發(fā)出大量的配色軟件，如X-riteColorPremier8400、Datacolor650、DatacolorMatch-pigment以及InkFormulationSystem。其中InkFormulationSystem最為代表，主要是利用ChandrsSekhar輻射傳輸方程，用來確保準確性取得良好的效果。我國的計算機配色系統(tǒng)的研究時間短，主要采用K-M理論、蒙版方程和紐介堡方程等理論，同時也研究了一些配色軟件，目前，計算機專色配色軟件在國內包裝印刷和油墨生產(chǎn)企業(yè)的應用越來越多，如趙晨飛提出顏色光譜分析進行計算機配色[7]，陳翠琴等基于Kubelka-Munk單常數(shù)方程進行專色油墨三刺激匹配的計算機配色[19]，駱光林等基于雙常數(shù)的Kubelka-Munk理論，建立了一套針對塑料凹印專色油墨的配色算法等[17]，實際應用卻不是很多。通過以上分析，神經(jīng)網(wǎng)絡在測配色方面的應用給我們提供了幫助。我們可以得知，專色系油墨的配色問題就是求解印刷品的顏色與配色工藝中油墨濃度的問題。而基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡可以在有限的時間內以任意精度逼近任何函數(shù)這一特性，我們可以把Elman神經(jīng)網(wǎng)絡引入到了專色油墨的配色領域中。電腦配色系統(tǒng)是具有測色儀、計算機和配色軟件體系的設備。計算機配色的作用：將配色所用油墨的顏色數(shù)據(jù)先儲存在計算機里,利用計算機算出用這些油墨配得樣品顏色的混合比例[21],能夠提前預定出配方。4.1.1計算機配色的好處（1）提高配色速度，節(jié)約成本，大大提高效率避免浪費時間；（2）出現(xiàn)問題時改正方法能很快算出；（3）對于以前配色過的油墨可以做一個詳細的記錄，用到時就能直接利用數(shù)據(jù)；（4）簡單易懂，方便運作。（5）修正顏色和色差的方法計算機可以就可以顯示，配色數(shù)據(jù)也可以儲存于電腦中。（6）可以連接其他功能系統(tǒng)。可以在印刷品上安裝印品質量監(jiān)視系統(tǒng),出現(xiàn)異常時就可以立即停止運作，避免了不必要的浪費。4.1.2傳統(tǒng)專色油墨配色方法傳統(tǒng)專色油墨配色方法主要是靠配色人員的感覺和人為經(jīng)驗，通過肉眼來觀察、分析比對的方法來配色，這種方法只適用于對色彩要求不高的印刷廠。但這種方法在實際應用過程中，即便方法沒錯，印品與原稿依然存在很大的差距，殘次品數(shù)量過高，是不能用于生產(chǎn)的。除此之外，傳統(tǒng)配色方法對紙張也有很高的要求。紙張的材質也會影響最終的顯色，在比對原稿和樣品的顏色時，要確保紙質一樣。4.1.3計算機專色油墨配色方法對色彩有較高要求的印刷廠一般就要采用計算機專色油墨印刷的方式。首先分光光度計來對產(chǎn)品測色，再用配色軟件處理，用數(shù)據(jù)的形式具體介紹顏色的各種信息。然后運用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顏色進行配色，通過計算獲得接近目標色色相的配方。當樣品和所配置顏色因材料等原因的導致色差較大時，該系統(tǒng)就會自動修改配方，直到色差達到允許范圍內的誤差。為使專色色彩更準確、提高效率，就要對計算機的配色技術進行優(yōu)化，應該注意的是：（1）樣品基色選擇不能有誤差，否則會導致配色效果出現(xiàn)錯誤。所以，基色標準的建立要在排除外界干擾的情況下做到嚴密、精確。(2)確保油墨穩(wěn)定轉移。經(jīng)過大量實驗總結：用打墨機打出的色樣，墨層的厚度和均勻程度都不能達到較高要求的大型包裝廠，這是由于油墨過稠、流動性差，造成油墨轉移性降低，色差較大，進而影響基色采樣的準確性[26]。4.2常用的計算機配色方法神經(jīng)網(wǎng)絡可以用于色彩管理,有以下3個原因：（1）在樣本不出現(xiàn)誤差的情況得到的神經(jīng)網(wǎng)絡是可以儲存有關數(shù)據(jù)(權值和偏移量)和結構(網(wǎng)絡的構成信息)[35]，也就是可以從給出的樣本正確信息來建立網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡的這個特點可以用于建立非線性模型進行匹配色彩。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡具有的容錯和自學習與自適應能力，也可以使借助神經(jīng)網(wǎng)絡建立設備特征化模型、在標定設備以及色域匹配時不會因為個別色樣的偏差影響了總體的色彩管理效果[33]。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡具有良好的非線性特性,而色彩管理過程中的3個步驟，如設備色彩特征化模型的建立、設備的標定以及設備之間色域匹配方法的都是非線性的[35]，所以神經(jīng)網(wǎng)絡可以貫穿于色彩管理過程中的每一步當中去。計算機配色雖然發(fā)展久遠但原理基本不變。配色方法基本包括老處方的檢索、反射光譜配色和三刺激值配色三種方法，只有后倆種情況適用于數(shù)值的算法。（1）反射光譜配色法反射光譜配色法就是所配樣品與標準樣品的反射率曲線間的差距最小，即∑[△R2(λ)]→0來進行的色彩配色，這是最好的配色方法，沒有光源、操作人員的限制。這種方法雖然準確率很高但對油墨的配方有要求，指定混合的顏料與指定色調的顏色配方必須相同才能達到理想狀態(tài)。采用目標色的光譜反射率曲線作為標準，在可見光波長上從400nm到700nm每間隔10nm，計算匹配色與目標色光譜反射率的均方差值[46]，運用數(shù)理統(tǒng)計的均方差最小原理來確定與目標色最貼近的顏色。計算公式見式如下：（4-5）其中分別為匹配色與目標色在第i波段處的反射率，N=31。運用配方的反射率曲線與標樣的反射率曲線差距最小的方法，使色差達到很小，滿足配色的目的。這種配色方法的優(yōu)點就是對光源、觀察者沒有限制。（2）三刺激值配色法三刺激值配色又被叫做條件配色，其配色原理是只要三刺激值相等的兩個顏色給人的顏色感覺就相同[29]。這種配色方式達到等色的前提是影響三刺激值的照明體、觀察者和測色儀器都相同，否則會引起色差[29]。就是使匹配色和標樣之間的三刺激值相差最小的方法。優(yōu)點:在固定光源的照射下色差為0；缺點:與光源直接關聯(lián),當處于另一種光源照明下就會有較大的色差。但是該配色方法依然是最實用，最廣泛的配色方法。通常情況下，三刺激值配色法只用三個方程來匹配標準色的三刺激值，三刺激值配色可以簡化為下式：（4-6）式中表示目標色的三刺激值；表示匹配色的三刺激值。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡配色法神經(jīng)網(wǎng)絡有強大的數(shù)據(jù)處理能力和非線性映射能力，這種方法有廣闊的應用前景[29]，不需要重復建立數(shù)據(jù)庫減少了大量的數(shù)學運算。4.2.1計算機配色軟件的基本組成如下圖所示圖4.1計算機配色軟件的基本組成各部分基本功能介紹如下：（1）基礎數(shù)據(jù)庫的建立和管理配色軟件中主要部分就是油墨的基礎數(shù)據(jù)庫，包括各種基礎油墨的吸收和散射性能；理論濃度和有效濃度的關系；承印材料的吸收和散射性能；數(shù)據(jù)庫是所有配色系統(tǒng)的關鍵，數(shù)據(jù)庫中的誤差要盡量避免，否則配方時要參照數(shù)據(jù)庫會產(chǎn)生錯誤信息。建立數(shù)據(jù)庫技術，例如使用印刷適性儀制作各種顏色的油墨樣品,必須要重復幾次才能制作樣本小條，能夠確保數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定。用分光光度計對樣品進行測試，把光譜反射率記錄，將這些測量結果儲存起來根據(jù)色料混合理論及各種算法編制配方濃度求解的程序，用戶依據(jù)對油墨標樣的分光測試結果，選擇基礎數(shù)據(jù)庫中的油墨，當進行色料組合配方計算時，色差較大的配方會自動刪除，一般與標樣色差小于4的就可以供給選擇。（2）配方校正在計算機上進行配色計算以后值得配方，再結合色差大小和資金成本等因素考慮，從方案中選出最合適的方案,然后在實驗室進行樣品打樣，然后再與標準色樣進行比對,若色差不能達到要求在進行校正配方。4.2.2計算機配色的理論基礎Kubelka-Munk理論與紐介堡方程為了解決專色配色的問題，人們提出了許多方程式和理論，其中最有影響力的是紐介堡方程(又稱聶格伯爾方程)和Kubelka-Munk理論[39-41]。（1）單常數(shù)Kubelka一Munk理論大部分的配色軟件是利用Kubelka一Munk理論作為光學理論基礎。其簡化形式為：（4-1）式中K代表了油墨膜層的吸收系數(shù)，S代表散射系數(shù)與膜層的光譜反射率p之間的函數(shù)關系。根據(jù)Kubelka-Munk理論，其吸收和散射系數(shù)適用加和性原理，可得Kubelka-Munk單常數(shù)方程：（4-2）其中代表組成油墨膜層的n種基礎油墨的濃度。此式中把K/S看作一個參數(shù)，這種簡化的結果是對于每個波長只需對應一個參數(shù)(K/S)來表征一種色墨，因此，只要知道被匹配的專色油墨標樣及基礎油墨的光譜反射率曲線由式(4-1)及(4-2)，就可得到初始配方。（2）雙常數(shù)Kubelka-Munk理論根據(jù)K一M理論(Kubelka-Munk理論，也叫庫貝卡一芒克理論),涂層的分光反射率R是色料分光散射系數(shù)s和分光吸收系數(shù)K的函數(shù)：（4-3）式中符號coth表示雙曲余切函數(shù)。R為半透明薄膜的反射率；K為吸收系數(shù)；S為散射系數(shù)；X為薄膜厚度；為背景反射比。所有參數(shù)除X外，都是光譜波長人的函數(shù)，計算中選取可見光譜400-700nm，波長間隔為10nm。（3）紐介堡方程紐介堡方程描述了混合色三刺激值與各色油墨網(wǎng)點百分比之間的關系，以黃，品紅，青三色印刷為例，設黃、品紅、青版上的網(wǎng)點面積率分別為c，m，y，印刷到白紙上，形成白、黃、品紅、青以及疊印色紅、綠、藍和黑8種顏色，它們的三刺激值分別用(X0，Y0，Z0)，(X1，Y1，Z1)，……，(X7，Y7，Z7)表示，8種顏色在圖像中的面積占有率分為a0,a1,……,a7,根據(jù)顏色相加定律有：上式即為紐介堡方程。其中：X、Y、Z為標樣色墨的三刺激值，X0、Y0、Z0；X2、Y2、Z2；……；X7、Y7、Z7分別表示白、黃、品紅、青以及疊印色紅、綠、藍和黑8種顏色的實地塊三刺激值，而a0、a2、……a7分別表示這8個色的網(wǎng)點百分比。由此可推出，紐介堡方程是根據(jù)各色油墨(白、黃、品紅、青、紅、綠、藍和黑)的網(wǎng)點百分比，來計算混合色的三刺激值X、Y、Z。相反的，若已知專色的三刺激值，可以通過紐介堡方程計算參與配色的各色油墨的網(wǎng)點面積率，并把網(wǎng)點面積率的比例作為調配專色油墨的配方。4.2.3配色流程當兩個顏色光譜反射率近似時，那么這兩個顏色在a*b*色域圖中的位置就很接近，就可以認為這兩個顏色在同一個色區(qū)，從而可以選擇相同的紐介堡方程修正參數(shù)。因此，對于給定的樣品色，首先根據(jù)均方差原理，從數(shù)據(jù)庫查找到與色樣的光譜最接近的顏色，確定合適指數(shù)，然后依據(jù)三刺激值配色原理建立對應的配色函數(shù)。圖4.2算法流程圖4.2.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡的配色算法神經(jīng)網(wǎng)絡算法的計算機配色系統(tǒng)的主要部分是使用BP網(wǎng)絡實現(xiàn)標樣顏色信息和配方組成的非線性映射[31]。BP網(wǎng)絡的良好是保證計算機準確配色的關鍵。網(wǎng)絡結構主要包括輸入輸出節(jié)點的個數(shù)、隱節(jié)點數(shù)、隱層數(shù)和隱節(jié)點的函數(shù)特性等。輸入輸出節(jié)點的數(shù)目根據(jù)實際需要的輸入顏色信息的維數(shù)和輸出配方的染料數(shù)目確定[31]。試驗中采用RGB顏色空間作為樣本輸入空間,三拼色配方作為網(wǎng)絡輸出空間。關于隱層方面的研究，在1989年RobertHecht-Nielson證實了任意一個閉區(qū)間的連續(xù)性函數(shù)都可以用一個BP網(wǎng)絡無限接近,一個3層的BP網(wǎng)絡可以完成任意的N維到M維的映射[29]。關鍵在于隱節(jié)點數(shù)目和隱層函數(shù)的選擇。采用了最常用的活性染料進行小樣染色,繼而對染色的小樣進行顏色信息的分析與提取,獲得了小樣的RGB數(shù)值,然后用這些實際染色數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡進行訓練[31]。（1）采用Kohonen自組織映射網(wǎng)絡對基礎數(shù)據(jù)進行動態(tài)聚類分析,使用全部樣本的數(shù)字色彩信息,進行深、中、淺三種染料的動態(tài)聚類;（2）關聯(lián)聚類結果和用以配色分類BP網(wǎng)絡;（3）使用BP網(wǎng)絡的改進算法重新進行構建配色模型?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡的計算機配色算法的拓撲結構如下圖：圖4.3計算機配色算法拓撲圖5神經(jīng)網(wǎng)絡專色配色的應用與發(fā)展5.1基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型的臨床瓷粉配色方法使用瓷修復體再現(xiàn)天然牙顏色是口腔臨床修復技術的難點之一[33]，當前臨床上天然牙的比色基本通過兩種方式進行：一種是被廣泛使用的比色板比色法依靠人的肉眼和主觀判斷；另一種是儀器比色法用專用測色儀器測得的天然牙色彩數(shù)值并給出近似瓷粉色。但是，以上兩種比色方法都存在很多不足。按照目前傳統(tǒng)的比色方法!患者對金瓷冠顏色滿意率不足49%，全瓷冠也不到60%。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(back-propagationnetwork，BP)是目前應用最為廣泛的一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡。通過非線性變換算法從輸入層經(jīng)由隱含層單元按順序處理，同時也要傳向輸出層，每層神經(jīng)元狀態(tài)都會影響它的下一層神經(jīng)元，若輸出層得到的輸出與預期的不同，則要進行反向傳播，通過修改各神經(jīng)元權值，使誤差信號能夠達到最小。最終能夠完成輸出和輸入之間的高度的非線性映射。因此，瓷修復體的計算機配色系統(tǒng)可以采用適合于非線性問題的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型來實現(xiàn)。已有文獻報導人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行顏色的匹配是有效可行的。Boldrin的研究認為人工神經(jīng)網(wǎng)絡能夠很大程度上模擬人眼對顏色經(jīng)行識別和認知。5.2神經(jīng)網(wǎng)絡在織物染色配色中的應用傳統(tǒng)的織物染色配色方法[34]一般是要靠人工手動，效率一般很低而且準確度不高。人工配色過程是由有經(jīng)驗的配色操作者根據(jù)客戶布料小樣獲取顏色,打個例子。最后將樣品結果與客戶的小樣進行比對,參照這個結果重新打樣,重復打樣的過程是要不斷修改和重復，基本不能一次成型,直到與客戶小樣的顏色大致相同為止。計算機配色技術的研究,主要是用三種不同染料配制顏色,配制的顏色與染料濃度是一個非線性的問題。BP(Back-Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡是現(xiàn)今研究人員最多、使用范圍最廣的一種多層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡?，F(xiàn)已證明3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡在隱節(jié)點數(shù)量足夠的情況下能夠模擬任意復雜的非線性映射的能力。結論若采用專色配色系統(tǒng),將具有色差小、速度快、光譜特性更加接近、受人為因素影響小、墨量計算精確的特點。且適用于膠印、凹印、柔印、孔印等多種印刷方式，充分利用剩余油墨等優(yōu)點。在調用數(shù)據(jù)庫時，可以將一個庫容增大，方便調用相同或類似生產(chǎn)廠家的油墨與紙張資料?？梢岳梅止夤舛葍x可以建立顏色信息建立配色數(shù)據(jù)庫，配色軟件界面中選取數(shù)據(jù)庫存儲路徑，通過神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得出配色結果得到實際顏色信息（Lab值和CMYK），更加精確高效率的完成任務就現(xiàn)階段而言,該油墨配色系統(tǒng)著重關注實際生產(chǎn)應用，輸入計算機的數(shù)據(jù)庫和人工的經(jīng)驗互相結合，從而在企業(yè)中進行推廣應用。使用該油墨配色系統(tǒng)一般都需要修正，難于一次成功，但與人工經(jīng)驗結合，仍可以起到相應的借鑒與參考作用。在調用數(shù)據(jù)庫時，可以將一個庫容增大，方便調用相同或類似生產(chǎn)廠家的油墨與紙張資料。要使油墨配色系統(tǒng)做到精確、全智能化、快速要考慮到著色材料的組成與性能，呈色材料的組成與性能，環(huán)境因素，生產(chǎn)因素等，這是一個非常復雜的工程，也是本課題將來會繼續(xù)從事和研究的方向。就現(xiàn)階段而言，該油墨配色系統(tǒng)著重關注實際生產(chǎn)應，輸入計算機的數(shù)據(jù)庫和人工的經(jīng)驗互相結合，從而在企業(yè)中進行推廣應用。參考文獻[1]王新城.印刷計算機配色調墨技術[J].印刷人，2003,5(11):16-17.[2]白鳳翔,曾華尚,徐鴻飛等.配色理論與應用述評[N].蒙自師專學報(自然科學版)，1994,11(6):17.[3]陳東輝,李戎,車江寧.計算機測配色[J].世界科學，1999(6):29-30.[4]鄭寶海,金遠同.現(xiàn)代電腦測色配色技術的新進展[J].天津紡織工學院學報，天津:1997,4,25(11).[5]金遠同.電腦測色配色技術的回顧與進展[J].染料工業(yè)，1999(5):32-37.[6]賈麗媛.影響色彩復制的主觀因素[J].印刷世界，2000(4):23-24.[7]趙晨飛.計算機配色的理論與實踐研究[D].西安理工大學,2004.3.[8]董娟娟.膠版印刷專色油墨的計算機配色理論與實踐[D].西安理工大學,2007.3.[9]胡成發(fā).印刷色彩與色度學[M].北京：印刷工程出版社，1993.7.[10]何定邦.印刷色彩學.第一版[J].長沙:國防科技大學出版社，20