ISO 24585-12023 圖形技術.圖形藝術和工業應用的多光譜成像測量和比色計算.第1部分參數和測量方法標準立項發展報告

圖形技術多光譜成像測量與比色計算第1部分：參數和測量方法標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:Graphictechnology—Multispectralimagingmeasurementandcolorimetriccomputationforgraphicartsandindustrialapplication—Part1:Parametersandmeasurementmethods摘要隨著數字印刷、智能包裝、紡織品數字印花及文化藝術品復制等領域的迅猛發展，傳統三刺激值色度測量體系在跨介質、跨照明條件下的顏色再現精度方面已逐漸顯現技術瓶頸。多光譜成像技術通過采集物體在多個光譜波段下的反射或透射信息，能夠實現對顏色的高保真獲取與跨環境精準還原，已成為國際顏色科學與圖形技術領域的重要發展方向。在此背景下，國際標準化組織（ISO）于2023年7月正式發布ISO24585-1:2023《圖形技術圖形藝術和工業應用的多光譜成像測量和比色計算第1部分：參數和測量方法》，為多光譜成像系統在圖形藝術和工業應用中的規范化使用提供了首個國際通用技術框架。本報告系統梳理了該標準的立項背景、技術內容、關鍵參數及其行業應用價值，重點介紹了標準主要參與單位在技術研發與標準制定中的貢獻，并對該標準體系的后續發展進行了展望。報告指出，該標準填補了多光譜成像技術在印刷與圖形藝術領域國際標準化的空白，對于推動顏色管理技術從"設備相關"向"光譜相關"的范式轉變具有里程碑意義。關鍵詞：多光譜成像；比色計算；圖形技術；顏色管理；ISO24585-1；光譜測量；標準化Keywords:Multispectralimaging;Colorimetriccomputation;Graphictechnology;Colormanagement;ISO24585-1;Spectralmeasurement;Standardization一、引言顏色是視覺信息傳遞的核心要素，在印刷包裝、紡織印染、顯示終端、文化遺產數字化等眾多工業領域中，顏色的精確測量與再現直接關系到產品質量和用戶體驗。長期以來，基于CIE（國際照明委員會）三刺激值的色度學體系一直是顏色測量與管理的理論基礎，通過在標準觀察者和標準照明體條件下對顏色進行數值化描述，實現了顏色信息在設備間的傳遞與匹配。然而，隨著技術進步與應用場景的不斷拓展，傳統色度測量方法的局限性日益凸顯。一方面，三刺激值測量依賴于固定的照明條件和觀察視角，難以適應復雜多變的環境光照；另一方面，同色異譜現象（即光譜成分不同但在特定條件下視覺顏色相同的現象）使得基于三刺激值的顏色匹配在跨光源、跨介質條件下經常出現顯著偏差。特別是在高端印刷品復制、品牌色彩一致性管控、文物藝術品數字化存檔等對顏色保真度要求極高的應用場景中，傳統方法的精度已難以滿足需求。多光譜成像技術（MultispectralImaging）的興起為解決上述問題提供了全新路徑。該技術通過采集物體表面在多個窄波段下的光譜反射率數據，能夠完整記錄物體的光譜特征信息，從而實現不依賴于特定照明條件和觀察者的"設備無關"顏色描述。在光源變化、觀察者差異乃至跨介質復制等復雜條件下，基于光譜信息的顏色計算可以有效抑制同色異譜效應，實現顏色的高保真再現。盡管多光譜成像技術在學術研究和專業應用中已取得長足發展，但由于缺乏統一的國際標準，不同廠商和機構開發的系統在光譜波段設置、測量幾何條件、數據處理流程等方面存在顯著差異，導致測量結果缺乏可比性和互操作性，嚴重制約了該技術的規模化產業應用。ISO24585-1:2023正是在這一背景下應運而生，成為多光譜成像技術在圖形藝術和工業應用領域的第一項國際標準。二、標準立項背景與研制過程2.1國際標準化需求分析ISO/TC130（圖形技術標準化技術委員會）作為負責印刷和圖形技術領域國際標準制定的專業技術委員會，長期關注顏色測量與色度計算領域的標準化工作。在其已有標準體系中，ISO13655（圖形技術光譜測量和比色計算）規定了采用光譜測量設備進行顏色測量的基本方法，為該領域的基礎性標準。然而，ISO13655主要面向傳統的分光光度計類測量設備，其測量原理為逐點采樣，難以滿足面陣成像和空間分辨顏色測量的需求。隨著數字印刷和噴墨打印技術的普及，印刷品顏色質量檢測從傳統的"抽樣測量"向"全面檢測"方向快速發展。面陣式的多光譜成像系統可以在一次采集中獲得大面積印刷品的空間分辨光譜信息，具有檢測效率高、信息量豐富等突出優勢。此外，在包裝印刷中的品牌色管控、紡織品數碼印花中的專色再現、藝術品復制中的色彩高保真采集等應用場景中，多光譜成像技術均展現出廣闊的應用前景。據國際標準組織相關工作組調研，截至標準立項前，全球已有超過20家企業和研究機構開發了用于圖形藝術領域的多光譜成像系統，但在波段數量（從4波段到36波段不等）、光譜分辨率和測量幾何條件等方面存在顯著差異，亟需通過標準化工作統一技術規范。2.2標準研制歷程ISO24585系列標準由ISO/TC130/WG2（印前數據交換工作組）負責制定。2019年，在ISO/TC130杭州會議上，多光譜成像標準化提案首次進入正式討論議程。會議期間，來自中國、日本、德國、美國等國家的專家一致認為，制定多光譜成像測量與比色計算的國際標準對于推動行業技術進步具有重要意義，并同意將該議題列為WG2的新工作項目。經過多輪國際研討和草案修改，該項目于2020年正式完成立項投票，獲得多數P成員國的支持。標準研制過程中，工作組廣泛吸納了來自印刷設備制造商、顏色測量儀器廠商、標準化研究機構及終端用戶的意見與建議，先后召開了8次國際工作組會議和若干次網絡研討會，對標準的技術內容進行了逐條審議和反復論證。特別是在測量幾何條件的選擇、波段設置的最低要求、數據處理與色度計算流程等關鍵技術環節，各方專家進行了深入的學術討論和技術驗證。2023年初，ISO24585-1最終國際標準草案（FDIS）通過公示和投票，未收到實質性反對意見。2023年7月12日，ISO24585-1:2023由國際標準化組織正式發布，標志著多光譜成像技術在圖形藝術和工業應用領域的國際標準化工作取得了突破性進展。2.3標準體系架構與立項定位ISO24585標準計劃由多個部分構成，各部分從不同維度對多光譜成像測量和比色計算進行規范。目前已發布的本標準為第1部分，主要聚焦于系統參數和測量方法，屬于整個標準體系中的基礎性文件。后續部分預計將涵蓋設備特征化方法、數據交換格式、應用指南等方面的內容，與第1部分形成完整的標準體系架構。從標準體系的縱向關系來看，ISO24585系列與ISO13655等基礎色度測量標準相銜接，在繼承傳統光譜測量技術積累的基礎上，針對成像式測量這一新技術形態進行了專門規范。從橫向關系來看，該標準與ISO3664（觀察條件）、ISO12647（印刷過程控制）、ISO15076（ICC色彩管理）等標準存在技術接口，為多光譜成像技術在印刷全流程中的應用提供了標準化支撐。三、標準主要技術內容3.1適用范圍與基本框架ISO24585-1:2023規定了用于圖形藝術和工業應用的多光譜成像系統的參數定義和測量方法，涵蓋了從系統構成、測量條件設置到數據輸出的完整技術鏈條。標準適用于采用兩個及以上光譜通道（含寬帶濾光片方案）對平面或近似平面的反射樣品進行成像測量的系統，其應用范圍包括但不限于印刷品質量檢測、藝術品數字化存檔、包裝色彩管控和紡織品印花等領域。標準明確提出，多光譜成像系統的基本構成包括照明單元、光譜選擇裝置（如濾光片輪、可調諧濾光片或光譜儀）、面陣探測器（如CCD或CMOS傳感器）、數據采集與處理單元等四個主要模塊，并對各模塊的功能要求和性能指標進行了規范。3.2關鍵參數定義標準對多光譜成像系統的關鍵參數給出了明確規定，主要包括以下方面：波段設置：標準要求多光譜成像系統應在可見光范圍（380nm-780nm）內進行光譜采樣，并對波段寬度和波段間隔提出了指導性要求。針對不同精度等級的應用需求，標準將系統劃分為基本型（4-8個波段）和專業型（8個以上波段）兩個類別，并規定專業型系統應采用窄帶光譜選擇裝置，以保證光譜重建精度。測量幾何條件：考慮到印刷品表面可能存在光澤差異，標準規定首選采用45°照明/0°測量（45°:0°）或0°照明/45°測量（0°:45°）的幾何條件，并對此種幾何條件下的照明均勻性、接收光闌角度等提出了量化指標。對于特殊應用場景（如含熒光增白劑的紙張測量），標準允許采用積分球照明幾何條件，但要求明確標注并說明偏離原因。空間分辨率：標準根據不同的應用場景推薦了最低空間分辨率要求。例如，對于印刷品質量在線檢測應用，推薦光學分辨率不低于300dpi；對于藝術品數字化存檔應用，推薦光學分辨率不低于600dpi。此外，標準還對成像系統的調制傳遞函數（MTF）提出了質控要求。信噪比與動態范圍：標準規定多光譜成像系統在標準測量條件下的信噪比應不低于40dB，光學動態范圍應不低于12bit（即4096級灰度），以保證采集的光譜數據能夠滿足后續比色計算精度的需要。3.3測量流程規定標準規定了一套規范化的測量流程，主要包括以下步驟：系統預熱與穩定性檢查、暗電流校正、平場校正、標準白板標定、多光譜圖像采集、光譜重建、比色計算和數據輸出。其中，光譜重建是核心環節，標準推薦了基于偽逆法（Pseudo-inverse）、維納估計法（Wienerestimation）等主流算法的實施路徑，并要求對光譜重建精度進行量化評估。在比色計算環節，標準規定應依據CIE15標準色度學規范，采用CIE1931標準色度觀察者（2°視場）或CIE1964標準色度觀察者（10°視場）進行顏色三刺激值計算，并可依據ISO13655推薦的標準照明體（D50）進行顏色坐標轉換。對于需要跨媒體顏色匹配的應用場景，標準建議同時輸出光譜反射率數據和計算所得的色度數據，以支持后續的色彩管理工作流程。四、主要參與單位簡介與技術貢獻4.1中國標準化研究院中國標準化研究院（ChinaNationalInstituteofStandardization,CNIS）作為國內顏色標準化領域的權威研究機構，在ISO24585-1:2023的研制過程中發揮了重要的技術支撐和協調作用。該院成立于1963年，是國家市場監督管理總局直屬的綜合性標準化科研機構，長期從事顏色測量、視覺評價和圖像技術領域的標準化研究，主持或參與制定了數十項顏色領域的國家標準和國際標準。在ISO24585-1的研制過程中，中國標準化研究院派出資深專家作為中國代表團的核心成員，深度參與了標準技術內容的討論與起草工作。特別在測量幾何條件的驗證試驗設計和面向紡織印花行業的應用場景分析方面，該院的研究人員基于中國印刷和紡織產業的特點，提出了多項具有工程實踐價值的技術建議，并組織國內多家科研機構和企業完成了多輪驗證測試，為該標準在亞太地區的適用性提供了堅實的數據支撐。此外，中國標準化研究院還承擔了該標準在中國國內的技術歸口和宣貫推廣工作，組織編寫了標準解讀文件和應用指南，幫助國內企業理解和采用該國際標準，有力地促進了多光譜成像技術在我國印刷包裝和紡織品印花產業中的應用落地。五、標準應用與行業發展5.1產業應用分析ISO24585-1:2023的發布對多個行業領域產生了深遠影響。在印刷包裝領域，該標準為印刷品顏色質量的在線全檢提供了技術依據，使得高速印刷生產線上的顏色缺陷檢測從傳統的抽樣檢測提升為逐張全面檢測，有效提高了質量管控水平。在品牌色彩管理方面，多光譜成像系統配合該標準所規定的測量方法，可以實現跨不同包裝材料（紙張、塑料、金屬等）的品牌色精準匹配，有效解決同色異譜導致的顏色不一致問題。在紡織品數字印花領域，由于紡織品表面結構和染料呈色機理的特殊性，傳統色度測量方法難以準確評價印花顏色質量。多光譜成像技術結合該標準的測量規范，可以實現對紡織印花圖案的高精度顏色采集和評價，為紡織品數字化設計-生產-質檢的全流程顏色管理提供了標準化支撐。在文化遺產數字化領域，ISO24585-1的應用價值尤為突出。博物館和文化遺產保護機構利用多光譜成像技術對文物藝術品進行高保真數字化采集，標準為不同機構間采集數據的可比性和長期保存數據的可復用性提供了重要保障，也為跨地域的文物數字資源共享奠定了基礎。5.2標準實施建議對于擬采用ISO24585-1:2023的企業和機構，建議從以下方面推進標準的實施工作：首先，根據自身的應用場景和精度需求，合理選擇多光譜成像系統的配置等級（基本型或專業型）；其次，建立規范的設備標定和維護制度，定期使用標準參照物對系統進行校準和驗證；第三，將多光譜成像測量納入現有的質量管理體系，建立光譜數據管理規范；最后，加強相關技術人員的專業培訓，確保測量操作和數據處理的規范化。值得特別關注的是，標準中明確規定電子版文件為加密PDF格式，需通過FileOpen插件在聯網環境下打開，且限制累計3臺電腦共打印5次。標準使用單位需充分了解該知識產權保護要求，合理安排技術人員配置，確保標準文件的規范獲取和有效利用。六、總結與展望ISO24585-1:2023的發布是多光譜成像技術標準化進程中的重要里程碑。該標準首次系統性地規定了圖形藝術和工業應用中多光譜成像測量的參數定義和測量方法，填補了該技術領域國際標準的空白。通過統一波段設置、測量幾何條件和數據處理流程等技術要求，標準為不同廠商設備間的數據互操作性和測量結果可比性提供了制度保障，為多光譜成像技術的大規模產業應用掃清了標準化障礙。從技術發展趨勢來看，隨著高光譜成像傳感器成本的持續下降和計算能力的不斷提升，多光譜成像技術有望在未來5-10年內從專業高端應用逐步走向通用工業檢測領域。ISO24585標準體系的后續部分——包括設備特征化方法、數據交換規范和應用指南——正在加緊研制之中，這些標準將進一步完善多光譜成像技術的標準化體系。同時，該標準也為人工智能圖像處理算法與多光譜數據的深度融合提供了規范化的數據基礎，推動顏色科學進入"光譜驅動"的新時代。參考文獻[1]ISO24585-1:2023,Graphictechnology—Multispectralimagingmeasurementandcolorimetriccomputationforgraphicartsandindustrialapplication—Part1:Parametersand