多角度下蜡染布料的多光谱成像研究杨舒明+冯洁+刘鑫+林立波摘要：在400～720nm波段范围，采用基于液晶可调谐滤波器（LCTF）和CMOS相机组合的多光谱成像系统对蜡染的布料进行每隔5nm成像。讨论了多光谱成像的基本原理和多角度下彩色图像的实现过程，并且通过计算光谱反射率展示了光谱合成颜色的基本方法。对再现后的橘色、绿色、白色、蓝色、黄色、黑色六种颜色色块进行多角度下明度值、彩度值的分析。实验结果表明，六种颜色的明度值均呈现正态分布，并且通过计算六种颜色色块的色品坐标值a*、b*和彩度c*ab的均方差，得出在一定的范围内，六种颜色的色品坐标值a*、b*近似不随角度变化，其中蓝色和黑色随角度的变化更小，近似于一条直线。关键词：光谱学；多光谱成像；多角度；蜡染布料：O433.4文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1005-5630.2016.04.011Abstract：Multispectralimagesofbatikclothatthewavelengthrangeof400～720nmwithanintervalof5nmarecapturedbyusingamultispectralimagingsystemwhichmainlyconsistsofliquidcrystaltunablefilter（LCTF）andCMOScamera.Thepaperdiscussedthebasicprincipleofmultispectralimagingandanalyzedtheimplementationprocessofcolorimageundermulti-angles.Besidesthat，thepapershowedthebasicapproachofsyntheticcolorspectrumbycalculatingthespectralreflectance.Brightnessvalues，chromavaluesundermulti-angleofthereproductionoftheorange，green，white，blue，yellow，blackwereanalyzed.Theresultsprovedthatallthesix-colorbrightnessvaluesshowedanormaldistribution.Meanwhile，bycalculatingthesix-colorchromaticitycoordinatevaluesa*，b*andc*abofstandarddeviation，thechromaticitycoordinatesa*andb*aremerelychangedinangle.Amongthem，thechangeofblueandblackissmallerthantheothers，approximatelyasastraightline.Keywords：spectroscopy；multispectralimaging；multi-angle；batikcloth引言蜡染是一种古老的防染工艺，古称“蜡缬”，与绞缬、夹缬一起被称为我国古代染缬工艺的三种基本类型，因用蜂蜡作防染剂而得名，距今已有二千多年的历史。蜡染的布料，一般只存在于少数民族中，由手工制成各种不同的图案，由于染料的不稳定，所以很容易褪色，这对传承少数民族的文化艺术有很大的阻碍。云南省是我国少数民族聚居的主要地区，有很多少数民族仍然采用蜡染的布料作为日常使用的布料，因此研究如何将现有蜡染布料的图案再现，对传统文化艺术的传承和发展具有非常大的意义。光谱成像技术于20世纪70代末首先在军事领域发展起来[1]，后来又广泛应用于大气、植被、海洋、生物医学、环境遥感等领域[2]。90年代初，多光谱成像技术开始广泛地应用于文化艺术品的保存、历史资料的研究以及考古学方面[3-4]。传统的红、绿、蓝（R、G、B）三色成像技术和光谱仪均无法同时获取被测目标的光谱信息和空间信息，也无法获得和显示精确的颜色信息。基于液晶可调谐滤波器（LCTF）[5]和CMOS相机组成的多光谱成像系统不仅可以同时从光谱维和图像维获取被测物的信息，而且还克服了同色异谱的现象[6]，获得物体在各个角度下的光谱反射比，从而重建出平面内多角度下物体精确的三维彩色图像。在数字博物馆建立过程中，需要对各种艺术品进行各个观察角度的图像重建，以满足观察者对文化遗产进行全方位的欣赏[7]。然而，在进行实物图像采集过程中，无法对样本各个角度依次进行数据测量，这就需要寻找一种有效的方法对各个角度下采集的有限图像进行处理和计算，进而对任意观察角度的艺术品进行图像重建。本文基于LCTF和CMOS相机组成的多光谱成像系统，通过光谱反射率合成的方法再现出被测物的彩色图像，并利用CIE1976（L*，a*，b*）颜色空间对六种色块进行了多角度下的明度值、彩度值的分析，研究其随角度变化的规律。本文在研究平面物体三维再现过程中，样本颜色色块的三刺激值均是由爱色丽公司测得，主要有六种颜色：橘色（x=34.94，y=27.40，z=14.75）、绿色（x=13.46，y=16.82，z=11.58）、白色（x=55.78，y=58.17，z=62.93）、蓝...