《木材染色计算机自动配色系统设计》-毕业论文.doc

东北林业大学毕业设计 PAGE 25 木材染色计算机自动配色系统设计 1 绪论 1.1 本课题的研究背景 目前，我国是世界上的一个木材生产、消费和进口大国。随着全国建设小康社会进程的发展，社会消费重点转向住和行的方面，住房和办公条件的日益改善，对木材和木制品的需求量将不断地增长。可是，随着森林资源结构和数量的变化，用于室内装饰装修和家具生产的天然珍贵树种优质木材资源已经枯竭。虽然近年来我国人工林取得了很大发展，现有人工林面积达5300万公顷，即7.95亿亩，蓄积15.05亿立方米，居世界首位。但是这些人工林木材特别是大量培育的人工林杨木和杉木等与天然林木材相比，存在密度低，材质松软，材质不均，材色单调，没有清晰的花纹等天然缺陷，一般难以直接作为结构材和装饰材料使用。 木材染色是通过采用物理或化学的方法，调节材色深浅、改变木材的天然颜色，使其具有更加丰富的装饰效果。通过染色，既可使普通木材，特别是速生人工林木材，如杨木等，模拟天然珍贵木材的材色；还可克服木材材色不均和色差大等自然缺陷，提高木材的装饰性和产品的附加值。经染色加工的木材和单板可用于建筑室内装修与家具生产，同时也是人造装饰薄木、工艺品及体育器材的原料。配色是木材染色的关键技术，染色配方直接关系到木材染色后目标色的再现精度和木材染色的经济性。 计算机配色(Computer Color Matching，简称CCM)是使用计算机实现测色与配方预测的一种现代化技术，至今已广泛应用于纺织染整、塑料、油漆油墨、印刷、染料等领域。CCM与我国自20世纪90年代开始在木材染色的颜色控制方面所一直沿用的传统的人工尝试与辨差法(trial and error)比较，具有明显的优势，表现在：1)可迅速提供合理的配方，降低成本；2)可对变色现象进行预测；3)具有精确、迅速的修色功能；4)科学化的配方存档管理；5)色料、助剂的检验分析；6)数值化的品质管理；7)可连接其他设备，形成网络系统。计算机配色将影响颜色的因子进行量化处理，避免了人工配色的模糊和不确定性，使颜色的控制和管理更科学、精确，是颜色科学的发展方向。 目前，我国在木材染色技术和产品开发方面已经有了一定的研究，但是在木材染色基础研究方面尤其是计算机配色方面与国际先进水平存在较大差距，提高我国的木材染色计算机配色技术已迫在眉睫。为此，本课题提出了一种基于神经网络的计算机配色系统设计方案，通过对现阶段计算机配色技术的分析和运用，并配合模糊神经网络理论，设计出一款操作简单、设备价格较低和配方精度高的计算机配色系统。 1.2 本课题研究的目的和意义 本课题针对我国木材染色行业特点，以及当今数字化设备普及的现状，综合运用计算机技术和模糊神经网络理论开发出了一款适合我国国情的具有自动配色功能的计算机软件，它可以根据木材的物理性质自动建立与染料数量的关系模型，输出的结果即为染料的性质和数量。具有自学习、自决策功能，针对不同树种，只要经过训练即可完成上述功能，从而指导生产实践。 本课题开发的计算机配色系统具有操作简单、设备价格较低、配方精度高且速度快的特点，将其引入染色领域可以使色彩管理和质量检测现代化，并且能有效的提高染色生产效率。 另外木材染色对于木材高效利用具有重要的科学和实用价值，而配色是木材染色的关键技术，所以该课题研究的结果和应用，对于保护我国天然林资源，解决珍贵树种木材短缺的矛盾，促进人工林的持续发展，推动木材装饰材料加工的技术进步等具有重要意义。 1.3 国内外发展状况 1.3.1 计算机配色技术的发展状况 长期以来，运用仪器手段自动求取着色配方一直是与着色有关的行业所关心和急于解决的问题，它较之颜色科学的其他实际应用具有更明显的实用价值。计算机工业的飞速发展和微机的出现使计算机测色配色技术得到普及。利用计算机进行测色与配色能够解决上述存在的问题。计算机测色配色技术[1]大致经历了以下几个发展历程： 20世纪30年代是计算机测色配色的奠基阶段。那时CIE创立了三刺激值色度学系统，哈代(Hardy)设计成功了自动记录式反射率分光光度计；库贝尔卡·芒克(Kubelka-Munk)[2，3]发表了光线在不透明介质中被吸收和散射的理论。 20世纪40年代是计算机测色配色的萌芽阶段。1943年11月，美国的帕克和斯特恩在向美国广学学会提出的论文中，介绍了各种染料吸收光线的光学特性可以独立地带入由几种染料染制的结果中去，同时提出了两组求解染制试染料浓度的计算公式。 20世纪50年代是计算机测色配色的初创时期。1958年在美国舍温·威拉姆(Sherwin-Willams)地方安装了第一台由戴维逊和海门丁哲开发的模拟式专用配色计算机COMIC。各染料的单位浓度吸收特性数据(K/S)值储存于磁卡上供配色者选用。配色速度与配色者经验有关，一般求