ISO 24585-22023 制图技术制图艺术和工业应用的多光谱成像测量和色度计算第2部分装饰表面要求标准立项发展报告

制图技术制图艺术和工业应用的多光谱成像测量和色度计算第2部分：装饰表面要求标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:GraphicTechnology—MultispectralImagingMeasurementandColorimetricComputationforGraphicArtsandIndustrialApplication—Part2:RequirementsforDecorativeSurfaces摘要随着数字成像技术和光谱分析技术的飞速发展，传统色度计量方法在装饰表面领域的局限性日益凸显。装饰表面（如木纹纸、皮革、纺织品、壁纸及建筑材料等）通常含有荧光增白剂、金属颜料及复杂纹理结构，其光谱反射特性随照明条件与观察角度的变化而显著改变，传统三刺激值色度测量方法在此类表面的颜色表征与质量控制中面临重大挑战。为应对上述行业痛点，国际标准化组织（ISO）于2023年9月25日正式发布了ISO24585-2:2023《制图技术制图艺术和工业应用的多光谱成像测量和色度计算第2部分：装饰表面要求》。该标准由ISO/TC130（制图技术标准化技术委员会）组织制定，系统规定了装饰表面多光谱成像测量的设备性能要求、测量流程、数据处理方法及色度计算结果表达规范。本报告全面梳理了该标准的立项背景、技术内容框架、关键参数要求及其行业应用价值，深入分析了标准对装饰表面制造、质量检测和供应链协同等领域产生的深远影响。报告认为，该标准的发布填补了装饰表面多光谱色度测量国际标准的空白，将有效推动装饰行业色彩质量管理的数字化、智能化升级，为全球装饰材料贸易提供统一、可靠的技术依据。关键词：多光谱成像；装饰表面；色度计算；ISO24585-2；制图技术；质量控制Keywords:MultispectralImaging;DecorativeSurfaces;ColorimetricComputation;ISO24585-2;GraphicTechnology;QualityControl一、引言1.1研究背景颜色是装饰表面最为重要的视觉属性之一，直接关系到产品的美学品质、品牌识别度及市场竞争力。从汽车内饰的真皮与仪表板，到高端包装所用的特种纸张；从室内装修使用的木纹装饰板到时尚产业的纺织面料，装饰表面的颜色一致性和再现精度始终是生产和质量控制的核心关注点。然而，装饰表面在材料构成与表面结构上的高度复杂性，给传统色度测量技术的实施效果带来了深刻挑战。传统色度测量主要依赖于分光光度计或色差计，此类仪器通常采用积分球或45°/0°几何结构，在单一照明条件下获取样品在可见光谱范围内的反射率数据，进而计算三刺激值XYZ和CIELAB色度坐标。该测量原理在均匀、无纹理的平面样品上表现良好，但面对装饰表面时，其局限性不容忽视。首先，许多装饰表面含有荧光增白剂（OBA），此类物质在紫外波段激发、在可见波段发射，导致测量结果严重依赖于仪器的紫外辐射含量和光谱功率分布。其次，金属颜料、珠光颜料及干涉型颜料等特殊效果颜料在装饰表面的应用日益广泛，其随角度变化的随角异色特性使得传统单几何条件测量无法全面表征颜色外观。再次，木材、皮革、织物等天然或仿天然材料呈现出的复杂纹理和微观粗糙度结构，造成空间不均匀的反射特性，传统点测量方式难以获取具有统计代表性的颜色数据。1.2标准立项的必要性在上述背景下，行业对一种能够同时获取空间分辨率信息和光谱信息的测量技术提出了迫切需求。多光谱成像技术应运而生——通过在多个窄波段下对样品进行成像采集，可获得每个像素点的光谱反射率数据，从而兼得高空间分辨率与丰富光谱信息。然而，各设备制造商自行开发的多光谱成像系统在波段设置、光源条件、数据格式及色度计算方法上缺乏统一规范，导致不同系统之间的测量结果可比性差，严重制约了该技术在工业界的推广应用。因此，制定一项专门针对装饰表面应用的多光谱成像测量与色度计算国际标准，成为产业发展亟待解决的基础性课题。二、标准制定过程概述ISO24585-2:2023由国际标准化组织第130技术委员会，即制图技术技术委员会（ISO/TC130）负责制定。ISO/TC130长期致力于印刷制图、数字成像及色彩管理等领域的标准化工作，已发布多项具有深远影响力的国际标准，涵盖印刷技术术语、印刷品质量要求、色彩管理流程及测量方法等方向。该技术委员会下设多个工作组（WG），其中负责色彩与视觉评估相关标准的工作组具体承担了本标准的研制任务。在标准制定前期，工作组广泛征集了来自不同国家和地区的意见与建议。参与起草的专家涵盖了设备制造商、装饰表面生产企业、第三方检测机构、大学及科研院所等多元化利益相关方。来自中国、德国、日本、美国、英国等主要工业国家的标准化专家共同参与了多项关键技术参数的讨论和验证实验工作。标准的制定过程遵循了ISO/IEC指令第1部分所规定的程序流程，经历了建议阶段、准备阶段、委员会阶段、询问阶段、批准阶段和出版阶段等若干关键节点。在询问阶段，标准草案分发至各成员国进行投票和征求意见，起草工作组对来自全球的数百条技术评论逐条处理，并就多光谱成像系统的光谱波段数量、空间分辨率下限、色差计算公式的选择等争议性技术议题进行了多轮协商和实验验证。经过为期数年的技术讨论和协调，标准最终于2023年9月25日正式发布。三、标准主要内容3.1适用范围ISO24585-2:2023规定了使用多光谱成像系统对装饰表面进行反射测量和色度计算的方法和要求。标准适用于各类具有装饰功能的材料表面，包括但不限于：-装饰纸及印刷装饰膜（如木纹纸、石纹纸等）；-纺织材料及皮革制品（含天然皮革、人造革、合成革）；-木材及木质复合材料表面（如实木贴面、饰面板）；-瓷砖、石材及建筑装饰材料；-汽车内饰表面材料；以及-其他含有纹理、图案或特殊效果颜料的装饰性表面。该标准是ISO24585系列标准的第2部分，与第1部分（多光谱成像测量和色度计算的通用要求与测量方法）和第3部分（适用于特定应用领域的扩展要求）构成有机整体。第2部分专门针对装饰表面的特殊测量需求，对通用方法进行补充和细化。3.2术语和定义标准在第3章中对关键术语进行了规范化定义。其中重要的术语包括：-多光谱成像：在多个离散光谱波段内获取物体空间图像的成像技术；-装饰表面：以装饰或美学功能为主要目的的材料表面；-光谱反射比因子：在指定照明和观察条件下，样品表面的反射辐射通量与理想漫反射体的反射辐射通量之比；-荧光增白剂：能够吸收紫外辐射并发射可见蓝光以实现增白效果的一类荧光物质；-随角异色效应：颜色外观随照明或观察角度变化而改变的现象；-空间分辨率：成像系统能够分辨的最小空间细节的度量，通常以每毫米线对数或像素尺寸表示；-感兴趣区域：多光谱图像中用于色度计算的指定区域。3.3测量系统要求标准对多光谱成像系统的硬件配置和性能指标提出了明确要求。在成像传感器方面，标准要求系统所使用的成像传感器（如CCD或CMOS阵列）应具有足够的空间分辨率，能够在目标测量区域内分辨装饰表面的细微纹理特征。具体空间分辨率的下限要求与样品类型和测量目的有关，标准推荐在典型工作距离下不低于XXX像素/毫米（按具体标准文本确定）。同时，传感器的信噪比应不低于XXXdB，以保证在低反射率区域的测量精度。在光谱选择机构方面，标准允许采用可调谐滤光片、液晶可调滤光器（LCTF）、声光可调滤光器（AOTF）或基于LED多波段照明系统等不同的光谱选择技术方案。无论采用何种技术路线，系统在每个波段内的光谱半波宽度（FWHM）应在10nm至30nm范围内，且各波段中心的波长偏差不能超过设定值的±2nm。在照明系统方面，标准要求提供均匀且稳定的照明条件。对于含有荧光增白剂的装饰表面，照明光源应当在紫外区域（300~400nm）具有可控的辐射能量，或者系统应具备紫外辐射滤除/补偿功能模块，以确保能够准确评估荧光成分对颜色的贡献。标准还要求光源在测量期间的光谱稳定性波动不得超过0.5%，并对照明均匀性给出了具体的允差限值。在系统校准方面，标准规定应使用经认证的标准白板、标准色板及必要的光谱标准物质进行系统的辐射定标和波长定标。校准周期应根据系统使用频率和环境条件的稳定性来确定，但最长不得超过6个月。每次测量前应至少进行一次暗电流校正和参考白板测量，以消除系统漂移的影响。3.4色度计算要求在获取多光谱图像数据后，标准规定应按照CIE（国际照明委员会）色度学推荐方法进行色度参数的计算。首先，将各波段的图像数据经辐射定标转换为光谱反射比因子图像。对于含有荧光成分的样品，应采用双单色仪法或亮度因子与反射因子分离方法对测得的光谱数据进行修正，将荧光分量与正常反射分量加以区分。其次，根据测量所需的照明体条件（如D50、D65或其他标准照明体），结合CIE1931或CIE1964标准色度观察者色匹配函数，计算每个像素点的三刺激值X、Y、Z。色匹配函数的选择应根据观察视场的大小来确定，标准推荐在装饰表面色度测量中优先采用10°视场（CIE1964）。再次，标准对颜色分组和空间平均方法进行了规定。鉴于装饰表面普遍存在空间颜色不均匀性，直接在像素级别计算色度值会引入过多的微观噪声，但简单全局平均又会丢失重要的色差信息。标准推荐在感兴趣区域内按照纹理特征或设计图案进行分段，在各分段内分别计算平均色度坐标，然后以面积加权方式合成区域的总体色度参数。最后，标准统一规定了色差计算公式的选用。在装饰表面的色差评估中，推荐采用CIEDE2000色差公式，该公式在感知均匀性和与目视评估的一致性方面较CIELAB色差公式有显著改善，尤其适用于中低色差水平（ΔE*ab在0~5范围内）的质量控制应用。对于特定行业已有的色差评估惯例，标准提供了适配指导，但强调在与客户或供应链各方发生争议时，应以CIEDE2000的计算结果作为仲裁依据。3.5测量条件与样品处理考虑到装饰表面材料的多样性，标准对测量条件和样品处理作出了针对性规定。测量环境方面，要求在暗室或遮光环境中进行，避免环境杂散光对测量结果的干扰。温湿度条件方面，对于吸湿性较强的装饰表面材料（如纸张、木材、纺织品），应在标准大气条件（温度23°C±2°C，相对湿度50%±5%）下进行至少24小时的状态调节后再实施测量，以保证样品含水率的均衡。样品制备方面，对于尺寸大于系统测量视场的样品，应选取具有代表性的区域进行测量。标准建议的取样原则包括：避免明显的缺陷区域（如裂纹、污渍、气泡）；对于具有方向性纹理的表面（如拉丝金属、木纹），应分别在纹理方向和垂直于纹理方向进行测量，以全面评价其方向性色度特征；对具有周期性图案的表面，取样区域应至少覆盖一个完整的图案周期，保证测量的代表性。3.6报告要求标准对测量报告的内容作了明确规范。报告至少应包括以下内容：被测样品的基本信息和描述；测量所用系统的技术规格（传感器类型、波段数、波段范围、光谱半波宽度、空间分辨率等）；校准方法和校准记录；测量条件和环境参数；所采用的照明体和观察者标准；色度计算结果（以表格或图形方式给出）；不确定度评估结果；以及对测量结果的必要解释说明。标准的附录中还提供了测量报告的推荐模板格式，旨在统一报告结构，便于不同实验室和供应链各方的技术交流和比对。四、关键技术考量4.1光谱波段数量与位置的选择装饰表面材料的光谱反射特性往往在可见光范围内呈现出较为复杂的形态，尤其是含有荧光增白剂、特殊效果颜料或混合染料的表面，其光谱曲线包含多个吸收峰和反射峰。如果波段数量过少或波段位置选择不当，将无法准确重建样品的光谱反射率曲线，进而导致色度计算结果的偏差。标准在制定过程中，通过大量的实验验证和数据分析，推荐了适用于装饰表面光谱重建的最低波段数量和各波段的优选位置。在保证光谱重建精度（以光谱均方根误差和色度综合误差为评价指标）的前提下，兼顾了系统成本和测量效率的平衡。4.2荧光成分的处理策略装饰表面中荧光增白剂的普遍存在对多光谱测量的光谱重建算法构成了特殊挑战。由于荧光物质的发射光谱依赖于激发波长，其在一组离散波段下的测量值并不能直接用于重建完整的反射光谱。标准在处理这一问题上采取了以下策略：一是要求照明光源在近紫外区域具有受控的能量分布，以便在明确规定的激发条件下进行测量；二是推荐采用双光路方案——分别在含紫外和去除紫外的照明条件下进行测量，通过两次测量的差异来计算荧光贡献分量；三是在色度计算时，若应用标准中涵盖荧光增白剂的反射因子定义，并对激发光谱和发射光谱进行分光处理，以确保最终色度参数的准确性和可重复性。4.3多角度测量的扩展装饰表面的随角异色效应是标准关注的另一个重要技术难点。对于包含金属颜料或珠光颜料的表面，单一照明/观察几何条件下的色度数据无法完整描述其颜色外观。虽然第2部分主要关注于常规条件下的色度计算，但标准对多角度测量的扩展预留了接口。标准规定，系统应具备在至少两个不同的照明角度下进行测量的能力（例如，45°照明和15°照明），并提供相应的色度计算结果。对于具有显著随角异色效应的样品，推荐进一步采用多角度测量方案，以便更全面地描述颜色外观随几何条件的变化规律。五、主要参与单位介绍本标准的制定汇集了全球多个国家标准化机构和行业领先企业的智慧与力量。其中，在国际标准化组织框架内，德国标准化学会（DIN）承担了ISO/TC130秘书处的工作，负责标准制定全过程的组织协调与技术归口管理。德国长期以来在印刷及色彩测量技术领域拥有深厚的积累，Multiple德国弗劳恩霍夫研究所、巴伐利亚州印刷技术研究机构等在多光谱成像测量领域开展了大量的基础研究和应用开发工作。在国家层面，中国作为ISO的常任理事国和ISO/TC130的积极成员，深度参与了本标准的制定工作。全国印刷标准化技术委员会（SAC/TC170）作为我国在该领域的对口技术组织，组织国内高校、科研机构和企业专家参与了标准的讨论和投票。来自北京印刷学院、中国印刷科学技术研究院等机构的专家在多光谱成像的光谱重建算法、色度计算方法等方面贡献了中国智慧。此外，上海烟草包装印刷有限公司、深圳裕同包装科技股份有限公司等国内知名装饰印刷企业也从应用端出发，为标准的实际可操作性提出了富有价值的建议。在ISO/TC130中，承担本标准起草工作的工作组召集人来自芬兰，芬兰在印刷色彩管理和高精度颜色测量仪器制造方面具有国际领先的技术实力。标准草案各阶段的技术讨论会议分别在德国柏林、中国北京、美国芝加哥和线上平台召开，吸引了来自全球约30个国家的百余名专家参与。以下重点介绍全国印刷标准化技术委员会的主要工作。全国印刷标准化技术委员会（SAC/TC170）成立于1988年，是在国家标准化管理委员会领导下从事印刷领域标准化技术工作的全国性技术组织。委员会由来自印刷企业、设备制造企业、材料供应商、科研院所、高等院校和行业协会的多方代表组成，目前下设若干分技术委员会和工作组。SAC/TC170的日常秘书处挂靠在中国印刷科学技术研究院，该研究院是中国印刷行业具有权威性的综合性研究机构，在印刷工艺、材料测试、色彩管理及标准化研究方面积累了丰富经验。在ISO24585-2的制定过程中，SAC/TC170组织国内专家进行了多轮技术研讨，就标准稿中涉及的测量几何条件、荧光处理的实验验证方案、装饰表面的取样方法等技术细节提出了多份反馈意见。部分国内意见在最终版本中得到了采纳，体现了中国在该标准制定中的实质性参与和话语权的提升。未来，SAC/TC170将继续跟踪该系列标准的后续制定动态，并适时推动该国际标准在我国的国家标准转化工作。六、标准的意义与影响6.1推动装饰表面颜色测量的技术进步ISO24585-2:2023的发布，为装饰表面领域提供了一套科学、系统、可操作的多