论文题目：面向国画的光谱重建技术的研究
摘要：随着数字化图像技术的快速发展,人们对图像颜色复制精度要求也越来越高。基于多光谱成像技术能够很好的解决同色异谱现象,尤其是对艺术品颜色的复制,所以其在颜色科学领域得到了深入的研究。目前使用多光谱成像技术针对敦煌壁画以及油画的颜色再现研究相对较多,对国画艺术品研究相对较少,主要是因为国画颜料以及所选用颜料载体与油画和敦煌壁画有很大不同,而且国画颜色会出现渲染及渐变的现象,所以本文针对上述问题,提出了一种制作国画颜色数据库的方法。通过使用24色马利牌国画颜料按照不同颜料之间的配比为1:1和1:2的比例来制作国画颜料色卡,颜色的载体选择与国画相同的生宣纸,从而形成一个国画颜料数据库;同时设计使用了自制国画颜料色卡实现国画光谱颜色再现的多光谱图像获取系统,来实现国画的“同色同谱”的复制。（1）提出了一套由数码相机构建的多光谱图像获取系统——Cannon EOS5D数码相机搭配绿滤色片搭建六通道,使用色温为2750K光源作为照明条件,通过不断地试验找出最合适的拍摄方法进而实现多通道国画颜料色卡光谱信息的重构。经实验证明,该获取方法操作简单且所获取的国画颜料色卡颜色信息也较为准确。（2）针对国画艺术品颜色的光谱反射率重建的问题,本文主要使用了伪逆法以及主成分分析法作为两种主要的重建算法,选用24色color checker标准色卡作为训练样本与选用自制国画颜料色卡作为训练样本形成对比,最终通过实验比较,使用国画颜料色卡作为训练样本来对国画色卡颜色进行光谱重建的效果要好的多,且在使用PCA进行光谱重建时计算出的色差平均值比伪逆法减小0.9874,标准差减小0.0233,最大色差减小0.3212;均方差的平均值减小0.0122,标准差减小0.0012,最大均方差减小0.0247。（3）针对国画艺术品颜色再现的问题,本文提出了通过使用D65光源和色温为2750K光源作为照明条件对国画艺术品以及普通图像进行渲染评价的研究方法,经过实验证明在艺术品颜色再现的过程中,与所选用的光源没有关系,与训练样本的选择有较大的关系,实现了同色同谱的颜色复制,国画艺术品颜色再现的效果较好。
关键词：国画艺术品;光谱重建;颜色再现
学科专业：印刷与包装工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 存在的问题
1.3 研究内容及文章结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文结构
第2章 颜色科学基础概论
2.1 颜色视觉特征
2.1.1 颜色的特性
2.1.2 颜色分辨力
2.2 颜色的光谱特征
2.2.1 物体的光谱功率分布
2.2.2 物体和光之间的相互作用
2.2.3 物体光谱数据的获取
2.3 CIE色度学
2.3.1 CIE标准照明体和照明光源
2.3.2 CIE-1931 色度系统
2.3.3 色差公式
2.4 同色异谱
2.5 颜色复现的基本理论
2.6 本章小结
第3章 国画颜料色卡制备的实验研究及光谱数据获取
3.1 色卡制备实验研究
3.1.1 颜料的选取
3.1.2 纸张的选取
3.1.3 国画颜料色卡制备流程
3.1.4 国画颜料色卡训练样本的选择
3.2 国画颜料色卡光谱数据的获取
3.2.1 六通道成像系统的搭建
3.2.2 国画颜料色卡拍摄条件
3.2.3 国画颜料色卡拍摄过程
3.2.4 国画颜料色卡数码响应值的获取
3.2.5 国画颜料色卡光谱反射率的获取
3.3 本章小结
第4章 国画颜料色卡的光谱重建
4.1 多光谱成像技术的实验研究
4.2 光谱重建算法的实验研究
4.3 伪逆法
4.3.1 伪逆法光谱重构结果
4.3.2 伪逆法光谱重构精度分析
4.4 主成分分析法
4.4.1 主成分分析法重构结果
4.4.2 主成分分析法光谱重构精度分析
4.5 伪逆法与主成分分析法重建精度比较
4.6 本章小结
第5章 国画颜料色卡及国画光谱颜色再现评价
5.1 国画艺术品渲染的实验研究
5.1.1 实验样本的选取
5.1.2 国画颜料色卡的颜色再现
5.1.3 国画的颜色再现
5.2 国画艺术品渲染效果的评价
5.2.1 国画颜艺术品渲染的评价结果
5.2.2 国画艺术品渲染效果的评价分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 本文的创新点
6.3 存在的问题及展望
参考文献
致谢
附录1：伪逆法自制国画颜料色卡光谱反射率重构结果
附录2：主成分分析法自制国画颜料色卡光谱反射率重构结果