ISO 24585-12023 图形技术.图形艺术和工业应用的多光谱成像测量和比色计算.第1部分参数和测量方法标准立项发展报告

图形技术多光谱成像测量与比色计算第1部分：参数和测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Graphictechnology—Multispectralimagingmeasurementandcolorimetriccomputationforgraphicartsandindustrialapplication—Part1:Parametersandmeasurementmethods摘要随着数字印刷、智能包装、纺织品数字印花及文化艺术品复制等领域的迅猛发展，传统三刺激值色度测量体系在跨介质、跨照明条件下的颜色再现精度方面已逐渐显现技术瓶颈。多光谱成像技术通过采集物体在多个光谱波段下的反射或透射信息，能够实现对颜色的高保真获取与跨环境精准还原，已成为国际颜色科学与图形技术领域的重要发展方向。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年7月正式发布ISO24585-1:2023《图形技术图形艺术和工业应用的多光谱成像测量和比色计算第1部分：参数和测量方法》，为多光谱成像系统在图形艺术和工业应用中的规范化使用提供了首个国际通用技术框架。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、关键参数及其行业应用价值，重点介绍了标准主要参与单位在技术研发与标准制定中的贡献，并对该标准体系的后续发展进行了展望。报告指出，该标准填补了多光谱成像技术在印刷与图形艺术领域国际标准化的空白，对于推动颜色管理技术从"设备相关"向"光谱相关"的范式转变具有里程碑意义。关键词：多光谱成像；比色计算；图形技术；颜色管理；ISO24585-1；光谱测量；标准化Keywords:Multispectralimaging;Colorimetriccomputation;Graphictechnology;Colormanagement;ISO24585-1;Spectralmeasurement;Standardization一、引言颜色是视觉信息传递的核心要素，在印刷包装、纺织印染、显示终端、文化遗产数字化等众多工业领域中，颜色的精确测量与再现直接关系到产品质量和用户体验。长期以来，基于CIE（国际照明委员会）三刺激值的色度学体系一直是颜色测量与管理的理论基础，通过在标准观察者和标准照明体条件下对颜色进行数值化描述，实现了颜色信息在设备间的传递与匹配。然而，随着技术进步与应用场景的不断拓展，传统色度测量方法的局限性日益凸显。一方面，三刺激值测量依赖于固定的照明条件和观察视角，难以适应复杂多变的环境光照；另一方面，同色异谱现象（即光谱成分不同但在特定条件下视觉颜色相同的现象）使得基于三刺激值的颜色匹配在跨光源、跨介质条件下经常出现显著偏差。特别是在高端印刷品复制、品牌色彩一致性管控、文物艺术品数字化存档等对颜色保真度要求极高的应用场景中，传统方法的精度已难以满足需求。多光谱成像技术（MultispectralImaging）的兴起为解决上述问题提供了全新路径。该技术通过采集物体表面在多个窄波段下的光谱反射率数据，能够完整记录物体的光谱特征信息，从而实现不依赖于特定照明条件和观察者的"设备无关"颜色描述。在光源变化、观察者差异乃至跨介质复制等复杂条件下，基于光谱信息的颜色计算可以有效抑制同色异谱效应，实现颜色的高保真再现。尽管多光谱成像技术在学术研究和专业应用中已取得长足发展，但由于缺乏统一的国际标准，不同厂商和机构开发的系统在光谱波段设置、测量几何条件、数据处理流程等方面存在显著差异，导致测量结果缺乏可比性和互操作性，严重制约了该技术的规模化产业应用。ISO24585-1:2023正是在这一背景下应运而生，成为多光谱成像技术在图形艺术和工业应用领域的第一项国际标准。二、标准立项背景与研制过程2.1国际标准化需求分析ISO/TC130（图形技术标准化技术委员会）作为负责印刷和图形技术领域国际标准制定的专业技术委员会，长期关注颜色测量与色度计算领域的标准化工作。在其已有标准体系中，ISO13655（图形技术光谱测量和比色计算）规定了采用光谱测量设备进行颜色测量的基本方法，为该领域的基础性标准。然而，ISO13655主要面向传统的分光光度计类测量设备，其测量原理为逐点采样，难以满足面阵成像和空间分辨颜色测量的需求。随着数字印刷和喷墨打印技术的普及，印刷品颜色质量检测从传统的"抽样测量"向"全面检测"方向快速发展。面阵式的多光谱成像系统可以在一次采集中获得大面积印刷品的空间分辨光谱信息，具有检测效率高、信息量丰富等突出优势。此外，在包装印刷中的品牌色管控、纺织品数码印花中的专色再现、艺术品复制中的色彩高保真采集等应用场景中，多光谱成像技术均展现出广阔的应用前景。据国际标准组织相关工作组调研，截至标准立项前，全球已有超过20家企业和研究机构开发了用于图形艺术领域的多光谱成像系统，但在波段数量（从4波段到36波段不等）、光谱分辨率和测量几何条件等方面存在显著差异，亟需通过标准化工作统一技术规范。2.2标准研制历程ISO24585系列标准由ISO/TC130/WG2（印前数据交换工作组）负责制定。2019年，在ISO/TC130杭州会议上，多光谱成像标准化提案首次进入正式讨论议程。会议期间，来自中国、日本、德国、美国等国家的专家一致认为，制定多光谱成像测量与比色计算的国际标准对于推动行业技术进步具有重要意义，并同意将该议题列为WG2的新工作项目。经过多轮国际研讨和草案修改，该项目于2020年正式完成立项投票，获得多数P成员国的支持。标准研制过程中，工作组广泛吸纳了来自印刷设备制造商、颜色测量仪器厂商、标准化研究机构及终端用户的意见与建议，先后召开了8次国际工作组会议和若干次网络研讨会，对标准的技术内容进行了逐条审议和反复论证。特别是在测量几何条件的选择、波段设置的最低要求、数据处理与色度计算流程等关键技术环节，各方专家进行了深入的学术讨论和技术验证。2023年初，ISO24585-1最终国际标准草案（FDIS）通过公示和投票，未收到实质性反对意见。2023年7月12日，ISO24585-1:2023由国际标准化组织正式发布，标志着多光谱成像技术在图形艺术和工业应用领域的国际标准化工作取得了突破性进展。2.3标准体系架构与立项定位ISO24585标准计划由多个部分构成，各部分从不同维度对多光谱成像测量和比色计算进行规范。目前已发布的本标准为第1部分，主要聚焦于系统参数和测量方法，属于整个标准体系中的基础性文件。后续部分预计将涵盖设备特征化方法、数据交换格式、应用指南等方面的内容，与第1部分形成完整的标准体系架构。从标准体系的纵向关系来看，ISO24585系列与ISO13655等基础色度测量标准相衔接，在继承传统光谱测量技术积累的基础上，针对成像式测量这一新技术形态进行了专门规范。从横向关系来看，该标准与ISO3664（观察条件）、ISO12647（印刷过程控制）、ISO15076（ICC色彩管理）等标准存在技术接口，为多光谱成像技术在印刷全流程中的应用提供了标准化支撑。三、标准主要技术内容3.1适用范围与基本框架ISO24585-1:2023规定了用于图形艺术和工业应用的多光谱成像系统的参数定义和测量方法，涵盖了从系统构成、测量条件设置到数据输出的完整技术链条。标准适用于采用两个及以上光谱通道（含宽带滤光片方案）对平面或近似平面的反射样品进行成像测量的系统，其应用范围包括但不限于印刷品质量检测、艺术品数字化存档、包装色彩管控和纺织品印花等领域。标准明确提出，多光谱成像系统的基本构成包括照明单元、光谱选择装置（如滤光片轮、可调谐滤光片或光谱仪）、面阵探测器（如CCD或CMOS传感器）、数据采集与处理单元等四个主要模块，并对各模块的功能要求和性能指标进行了规范。3.2关键参数定义标准对多光谱成像系统的关键参数给出了明确规定，主要包括以下方面：波段设置：标准要求多光谱成像系统应在可见光范围（380nm-780nm）内进行光谱采样，并对波段宽度和波段间隔提出了指导性要求。针对不同精度等级的应用需求，标准将系统划分为基本型（4-8个波段）和专业型（8个以上波段）两个类别，并规定专业型系统应采用窄带光谱选择装置，以保证光谱重建精度。测量几何条件：考虑到印刷品表面可能存在光泽差异，标准规定首选采用45°照明/0°测量（45°:0°）或0°照明/45°测量（0°:45°）的几何条件，并对此种几何条件下的照明均匀性、接收光阑角度等提出了量化指标。对于特殊应用场景（如含荧光增白剂的纸张测量），标准允许采用积分球照明几何条件，但要求明确标注并说明偏离原因。空间分辨率：标准根据不同的应用场景推荐了最低空间分辨率要求。例如，对于印刷品质量在线检测应用，推荐光学分辨率不低于300dpi；对于艺术品数字化存档应用，推荐光学分辨率不低于600dpi。此外，标准还对成像系统的调制传递函数（MTF）提出了质控要求。信噪比与动态范围：标准规定多光谱成像系统在标准测量条件下的信噪比应不低于40dB，光学动态范围应不低于12bit（即4096级灰度），以保证采集的光谱数据能够满足后续比色计算精度的需要。3.3测量流程规定标准规定了一套规范化的测量流程，主要包括以下步骤：系统预热与稳定性检查、暗电流校正、平场校正、标准白板标定、多光谱图像采集、光谱重建、比色计算和数据输出。其中，光谱重建是核心环节，标准推荐了基于伪逆法（Pseudo-inverse）、维纳估计法（Wienerestimation）等主流算法的实施路径，并要求对光谱重建精度进行量化评估。在比色计算环节，标准规定应依据CIE15标准色度学规范，采用CIE1931标准色度观察者（2°视场）或CIE1964标准色度观察者（10°视场）进行颜色三刺激值计算，并可依据ISO13655推荐的标准照明体（D50）进行颜色坐标转换。对于需要跨媒体颜色匹配的应用场景，标准建议同时输出光谱反射率数据和计算所得的色度数据，以支持后续的色彩管理工作流程。四、主要参与单位简介与技术贡献4.1中国标准化研究院中国标准化研究院（ChinaNationalInstituteofStandardization,CNIS）作为国内颜色标准化领域的权威研究机构，在ISO24585-1:2023的研制过程中发挥了重要的技术支撑和协调作用。该院成立于1963年，是国家市场监督管理总局直属的综合性标准化科研机构，长期从事颜色测量、视觉评价和图像技术领域的标准化研究，主持或参与制定了数十项颜色领域的国家标准和国际标准。在ISO24585-1的研制过程中，中国标准化研究院派出资深专家作为中国代表团的核心成员，深度参与了标准技术内容的讨论与起草工作。特别在测量几何条件的验证试验设计和面向纺织印花行业的应用场景分析方面，该院的研究人员基于中国印刷和纺织产业的特点，提出了多项具有工程实践价值的技术建议，并组织国内多家科研机构和企业完成了多轮验证测试，为该标准在亚太地区的适用性提供了坚实的数据支撑。此外，中国标准化研究院还承担了该标准在中国国内的技术归口和宣贯推广工作，组织编写了标准解读文件和应用指南，帮助国内企业理解和采用该国际标准，有力地促进了多光谱成像技术在我国印刷包装和纺织品印花产业中的应用落地。五、标准应用与行业发展5.1产业应用分析ISO24585-1:2023的发布对多个行业领域产生了深远影响。在印刷包装领域，该标准为印刷品颜色质量的在线全检提供了技术依据，使得高速印刷生产线上的颜色缺陷检测从传统的抽样检测提升为逐张全面检测，有效提高了质量管控水平。在品牌色彩管理方面，多光谱成像系统配合该标准所规定的测量方法，可以实现跨不同包装材料（纸张、塑料、金属等）的品牌色精准匹配，有效解决同色异谱导致的颜色不一致问题。在纺织品数字印花领域，由于纺织品表面结构和染料呈色机理的特殊性，传统色度测量方法难以准确评价印花颜色质量。多光谱成像技术结合该标准的测量规范，可以实现对纺织印花图案的高精度颜色采集和评价，为纺织品数字化设计-生产-质检的全流程颜色管理提供了标准化支撑。在文化遗产数字化领域，ISO24585-1的应用价值尤为突出。博物馆和文化遗产保护机构利用多光谱成像技术对文物艺术品进行高保真数字化采集，标准为不同机构间采集数据的可比性和长期保存数据的可复用性提供了重要保障，也为跨地域的文物数字资源共享奠定了基础。5.2标准实施建议对于拟采用ISO24585-1:2023的企业和机构，建议从以下方面推进标准的实施工作：首先，根据自身的应用场景和精度需求，合理选择多光谱成像系统的配置等级（基本型或专业型）；其次，建立规范的设备标定和维护制度，定期使用标准参照物对系统进行校准和验证；第三，将多光谱成像测量纳入现有的质量管理体系，建立光谱数据管理规范；最后，加强相关技术人员的专业培训，确保测量操作和数据处理的规范化。值得特别关注的是，标准中明确规定电子版文件为加密PDF格式，需通过FileOpen插件在联网环境下打开，且限制累计3台电脑共打印5次。标准使用单位需充分了解该知识产权保护要求，合理安排技术人员配置，确保标准文件的规范获取和有效利用。六、总结与展望ISO24585-1:2023的发布是多光谱成像技术标准化进程中的重要里程碑。该标准首次系统性地规定了图形艺术和工业应用中多光谱成像测量的参数定义和测量方法，填补了该技术领域国际标准的空白。通过统一波段设置、测量几何条件和数据处理流程等技术要求，标准为不同厂商设备间的数据互操作性和测量结果可比性提供了制度保障，为多光谱成像技术的大规模产业应用扫清了标准化障碍。从技术发展趋势来看，随着高光谱成像传感器成本的持续下降和计算能力的不断提升，多光谱成像技术有望在未来5-10年内从专业高端应用逐步走向通用工业检测领域。ISO24585标准体系的后续部分——包括设备特征化方法、数据交换规范和应用指南——正在加紧研制之中，这些标准将进一步完善多光谱成像技术的标准化体系。同时，该标准也为人工智能图像处理算法与多光谱数据的深度融合提供了规范化的数据基础，推动颜色科学进入"光谱驱动"的新时代。参考文献[1]ISO24585-1:2023,Graphictechnology—Multispectralimagingmeasurementandcolorimetriccomputationforgraphicartsandindustrialapplication—Part1:Parametersand