非紙類材料影像擷取與表面特征偵測技術

隨著印刷技術的發展以及材料科技的進步，印刷已被廣泛的運用在各種產業之中，印刷材料也從傳統的紙張逐漸擴展至塑膠、皮革、陶板、玻璃等多元材料上，印刷色彩已跳脫只能在標準光箱下觀看的時代，“環境光源”的考量成了未來色彩復制的新元素。因此，須建立一套專屬且有效率的方法來控制色彩。如何將“環境光源”整并于色彩管理流程中，并搭配顯示器虛擬看樣與精確印刷流程進行復制，是圖文色彩復制技術發展的重要課題。

印刷研究中心于101 年度與英國里茲大學國際合作，由羅明 教授指導研究團隊，進行研究非紙類材料影像擷取與表面特征偵測技術，針對非紙張類印刷品，運用高色彩準確性顯示器，進行多光源照明下整體視覺外觀模擬系統開發，包含高階數位相機、多頻譜量測系統、精密承載平臺、影像處理技術等等。完成非紙張類材料( 石材、紡織品) 表面色澤、紋理、光澤等視覺特征資料擷取，完成資料庫建立。羅明 教授與研究團隊已多次與印刷研究中心合作，開發影像與印刷相關的創新技術，并透過印刷研究中心輔導國內廠商技轉研究成果，造福國內印刷產業。

英國里茲大學的色彩與影像研究單位的專業于色彩學及影像理論應用、加上擷取量測，使用尖端電腦軟硬體科技，在處理色彩及影像的工作，參與ISO 色彩標準相關研究工作，同時在另一方面參與了CIE 照明與光學委員會的工作，因此對于色彩的研究已包含反射稿到自發光體皆能夠有優異的研究成果。近年來，單位更將觸腳延伸至非色彩學理的模式，而是心理和環境因素影響，一個人、一群人、不同文化背景的人，都會有不同色彩感知及差距，所以將色彩感知以數學模式定義，可能發生的差異值有多少。

非紙類材料影像擷取與表面特征偵測技術做為比較不同的影像擷取方法對于物件外觀特征的描述。開發一項演算系統目前可展示兩組材料( 紡織品和石材) 外觀特征在不同的觀測條件下的模擬結果。以下概述技術重點。

一、雙向反射分布量測

非紙類材質( 以下舉例紡織樣品與石材樣品) 經過光源由不同角度照射下，表面反射率函數不同，運用CCD 攝像鏡頭接收物體表面反射與散色的光線，量測物體表面光澤度情形，在石材樣品中，分為三種不同光澤度的樣品，量測的資料分析得到表面雙向反射分布函數，代表材質表面光澤度觀測情形。，雙向反射分布函數資料套用兩種不同的反射率估計模組(Phong andTorrance-Sparrow) 估計鏡面和消光特性石材樣品的光澤度。

二、多角度影像擷取

多角度影像擷取系統(Gonio-image CaptureSystem) 工作流程從擷取物件影像開始，進行定義物件表面紋理在不同光源條件下，再重組影像畫素在相同的色度平面，最后將系統量測的結果導入做為模擬影像紋理的參考值。

三、樣品外觀模擬展示軟體

相機擷取影像色彩描述對于正確的轉換數位相機RGB色彩與色域空間CIE XYZ 的必要條件。將數位相機RGB色彩運用高階多項式回歸方法，建立經驗法則的轉換模組。外觀模擬展示軟體用以模擬在不同光源條件下，樣品外觀的光澤度和紋理的視覺效果，并且與視覺評估結果比較。模擬軟體的運算流程圖，可被分為1. 初始化。2.色彩。3. 紋理。4. 光源。5. 結果顯示。

以此展示軟體執行一項7 種判別尺度的心理物理實驗，用以評估模擬影像與相機擷取參考影像的差異。評估結果歸納為兩點：

1. 不同的入射角度的Torrance-Sparrow Model的性能比Phone Model 更好 ，當光線入射角度增加的趨勢，兩種Model 的表現變得更糟。

2. 不同材料的性能比較， 大多數材料中，Torrance-Sparrow Model 仍然表現優于PhoneModel ，這兩個模型的紡織材料有更好的表現對比于石材。

本次的合作即活用里茲大學及印刷研究中心的研發能量，對于多頻譜影像色彩資訊擷取提供一種有效的方法，并結合心理物理分析結果，定義不同的色彩感知，期待能夠達到準確且被接受的外貌復制。未來，印刷研究中心也持續與里茲大學合作研究，對于跨媒材影像色彩或材質外貌模擬校正技術的開發。應用于國內印刷產業技術突破，將協助產業技術升級，拓展影像擷取及印刷復制服務領域。