纸质文物防霉、除霉保护技术探讨

在适当条件下,纸质文物材料有机性使文物容易滋生霉菌,发生霉变。霉菌不仅破坏纸质文物原有样貌,而且降低其机械强度,改变其性质,甚至使文物面目全非,影响其价值。在前人研究的基础上,分析探讨纸质文物防霉和除霉技术,并利用纸浆修复方法对霉变文物进行修复实验,结合文献梳理和实验,对防止纸质文物霉变提出了建议。

用聚类分析的方法分类观察者颜色匹配函数

色觉正常的观察者,尤其是不同年龄段的观察者,颜色分辨能力具有较大的差异。为了分类色觉正常观察者的锥细胞光谱响应,补充现有CIE1931,CIE1964和CIE2006颜色匹配函数,基于Stiles&Burch数据集的47个观察者函数(10°视场)和CIE2006代入20~80岁(10°视场)观察者不同年龄产生的61个函数(共108个颜色匹配函数),用聚类分析方法中的k-medoids算法,计算距离选用欧氏距离的平方,将108个颜色匹配函数在(λ),(λ),(λ)三个通道分别聚为5类,共产生了5×5×5=125个类别。将108个颜色匹配函数作为108个“个体观察者”,在iPad显示设备上呈现CIE推荐的17个颜色,用108个颜色匹配函数和125个类别颜色匹配函数比较,计算17个颜色的CIEDE2000色差平均值,以最小色差值作为评价标准,从125个类别中挑选出10个分类观察者颜色匹配函数表征观察者锥细胞光谱响应。108名“观察者”中有77.8%的观察者属于这10个分类。在iPad显示设备上显示CIE推荐的5个颜色(灰、红、黄、绿、蓝色),组织30名(20~25岁)年轻观察者和17名(61~74岁)老年观察者,在Quato专业显示器上依次匹配5个目标色,共采集到158组,即790个(=158组×5个色中心)颜色匹配实验数据。为将这158组数据(视为158名“观察者”)进行分类,分别将10个分类颜色匹配函数代入计算,以计算得到5个颜色CIEDE2000色差平均值最小的颜色匹配函数,作为158名观察者相对应的分类,在10个分类观察者函数中优选出8个颜色匹配函数BIGC-1,BIGC-2,…,BIGC-8。进一步地,用优化建立的分类颜色匹配函数检验课题组前期基于近同色异谱色样对开展的目视色差比较实验,结果发现BIGC-3适用于年轻观察者,BIGC-5适用于老年观察者,同时计算得到的STRESS值也较其他颜色匹配函数的结果有所降低。

组装条件对涂布法制备SiO_(2)结构色涂层光谱性质影响研究

为了实现结构色涂层在纸张表面的快速制备,研究不同组装条件对SiO_(2)结构色涂层呈色效果的影响,采用快速涂布的方法,在纸张表面制备出了大面积且具有随角异色特性的结构色涂层。探讨SiO_(2)微球粒径、分散液浓度及涂布次数等因素对结构色涂层光学特性的影响,通过优化自组装条件和分析周期性结构构筑类型,阐明快速涂布法构建的SiO_(2)微球在激光打标纸上的自组装过程及结构色呈色机理。应用数码相机、3D激光共聚焦形貌测量显微镜等仪器对样品的颜色外观和微观结构进行测量,表征样品的呈色性能及表面结构。使用X-Rite MA68Ⅱ多角度分光光度仪及光纤光谱仪测量反射光谱,进而用CIEL*a*b*色度值对制备的结构色涂层的光学性能进行分析。结果表明,通过快速涂布自组装法制备所得的结构色涂层,SiO_(2)微球粒径尺度对样品色调影响显著,随着微球粒径的增加,反射光谱中心波长发生红移,且该涂层有角度依赖特性,当固定入射角度为45°时,随着探测方向与镜面反射方向夹角的增大,中心波长发生红移;微球溶液的浓度可以调控结构色涂层反射光谱曲线的半高宽及反射率峰值,进而影响样品的亮度和彩度,而对于光子带隙的位置无明显影响。微球浓度为4%时,样品表面呈现出基材本身的黑色,微球浓度为8%时,200,220和250 nm粒径的样品表面分别可以呈现彩度较低的蓝色、绿色、黄色,微球浓度增加到10%时,纸张表面的结构色涂层彩度提高,色调不变;随着涂布次数的增加,反射光谱曲线的半高宽变窄,且反射峰位发生蓝移,涂布次数达到3次时,反射峰位最接近于根据布拉格定律计算出的理论值,但涂布次数的增加也使得结构色涂层表面产生白色的不均匀现象。

素面镭射材料的防伪鉴定方法研究

素面镭射材料可呈现出大面积的彩虹色效果,可用于防伪包装。目前通常使用积分球式分光光度计对其进行色度测量,但并不能鉴别素面镭射材料的本质差异,即不能反映出标样和测试样是否具有相同光栅结构,是否来源于同一块镭射母版。本研究使用三台不同的测色仪器测量四块不同的镭射母版,发现配合使用测量几何条件为45°/0°环形光照明的分光光度计测量其光谱能量信息,并比对采集到的母版光谱形状差异,可判断素面镭射材料的光栅结构差异,以进行防伪鉴别,从根本上判断素面镭射材料的真伪。

不同原色光谱和观察视场对颜色感知的影响

为研究不同原色光谱和观察视场对观察者颜色感知的影响,利用三组不同原色光谱的显示设备,组织了18~23名年龄分布在19~25岁的正常色觉观察者,对CIE推荐的5个颜色分别在2°, 4°, 10°, 22°的不同观察视场开展颜色匹配实验。基于采集到的1 260组颜色匹配光谱数据,分别代入CIE1931, CIE1964和CIE2006颜色匹配函数计算目标色和匹配色的色度值,用CIEDE2000色差值评价各颜色匹配函数的表现。在a^*b^*和L^*C^*(ab)色度平面,绘制不同观察视场下观察者基于不同显示设备匹配颜色的散点图,发现CIE1931的计算结果与CIE1964, CIE2006的结果有较大的差别,特别是在红色和绿色区域。同时, CIE2006颜色匹配函数计算目标色与匹配色间的色差最小,其在小视场(2°和4°)和大视场(22°)的表现明显优于CIE1931和CIE1964;在10°视场, CIE1964的表现较好。进一步地,用CIE2006颜色匹配函数进行数据分析,发现随着观察视场的增加,观察者匹配的红、黄、蓝、灰色色度值,均向a^*-b^*图的右下方偏移,蓝色区域的匹配散点较为集中;红色和蓝色彩度升高、黄色彩度降低,绿色在大视场(10°和22°)较小视场(2°和4°)彩度升高;明度变化不大。匹配设备较目标设备的原色光谱形状、光谱带宽和峰值波长位移等变化及颜色匹配的结果均有一定程度的影响。用CIE DE2000色差值计算不同设备间匹配颜色的精度,发现目标设备和匹配设备的原色光谱峰值波长位移对颜色匹配结果的影响较为明显,影响程度依次为蓝通道>绿通道>红通道。论文研究结果可为现有CIE颜色匹配函数的不同视场角使用提供数据和理论支撑,也可为颜色传递、复制过程中弱化或强化观察者同色异谱现象提供指导建议。

光柱全息纸张的颜色测量方法研究

光柱全息纸张的颜色较难准确、稳定、快速测量,且试样与标样比较时,无确定的色差阈值来评判纸张是否合格。本研究采用积分球式分光光度计,在光柱全息纸张的垂直光柱方向进行纸张的颜色测量。测量时,分别设定17个采样点×3mm采样间距,10个采样点×5mm采样间距,10个采样点×3mm采样间距三种测量条件,以17个采样点×3mm采样间距的测量结果为参照,进行不同测量参数设定的比较。在一个光柱周期内,将采样个数由17减为10,采样间距由3mm增加为5mm,对彩虹光柱和哑光柱全息纸张标样和试样的CIELAB色差测量结果影响不大,最大色差值由0.92变为1.30;而铂金光柱全息纸张标样和试样的色差最大值由1.14增加为2.04。结果表明,10个采样点×5mm采样间距的测量条件可满足企业对于纸张颜色质量评价的要求,可根据全息纸张的不同类型设定不同的色差阈值。

光柱全息印刷品的颜色测量与色差评价

为了确定光柱全息印刷品的颜色测量和色差计算方法,本研究使用垂直于光柱方向的行列测量方法,采集了10种铂金光柱、2种哑光柱和2种猫眼共80对全息印刷品样本的CIELAB色差值。组织64名色觉正常的观察者,对全息印刷品标样和试样进行了色差阈值的比较实验。将实验采集到的目视评价概率P%转换为目视色差ΔV,将目视色差ΔV与CIELAB色差值进行了STRESS值计算,结果为32.6。这一结果表明,实验选用的色差计算方法已能较好地表征全息印刷品样本对之间的色差值。以CIELAB色差计算值与目视色差值的一致性为评价目标,以50%为概率统计阈值,基于实验选取的80对样本,得到全息印刷品的色差阈值为2.5。实验结果可用于指导包装印刷企业的全息印刷品的颜色测量和色差阈值确定。

用伪同色光谱图像检测色觉正常观察者的锥细胞光谱响应

为了能够快速、准确的检测色觉正常观察者的辨色差异,从而对其红、绿、蓝三通道的锥细胞光谱响应进行研究,设计并制作了由背景层(或和明度层)以及数字层组成的伪同色光谱图像,其中背景层和数字层具有不同的光谱反射曲线,经过照明光源以及人眼锥细胞光谱响应的共同作用,使色觉正常的观察者产生不同的颜色感知差异。实验首先基于不同光谱原色的输出设备,在不同的照明光源下,制作出能够放大观察者差异的近同色异谱色样对。要求用不同颜色匹配函数计算近同色异谱色样对的CIEDE2000色差值,有的色差在人眼辨色阈值之内,有的色差人眼可明显识别。通过优化计算,将放大观察者色觉差异的近同色异谱色样对应用于伪同色光谱图像的数字层和背景层,并利用Epson Stylus Pro7908喷墨打印机和OKI C9600激光打印机分别输出伪同色光谱图像的背景层和数字层。同时组织了72名色觉正常的观察者(包含55名18~25岁的年轻观察者和17名62~74岁的老年观察者)分别在D65和LED-5000K两种光源下,对伪同色光谱图像进行识读检验。识读结果表明,伪同色光谱图像可以较为准确的判定年轻和老年观察者的视网膜锥细胞光谱响应是否老化。同种照明光源下,年轻观察者可以识读出数字的伪同色光谱图像(②/④)老年观察者不能识读,老年观察者可以识读的伪同色光谱图像(①/③)大多年轻观察者不能识读,且55名年轻观察者中有4名观察者的目视结果与老年人相同。另外,年轻观察者的锥细胞光谱响应与CIE1964和CIE2006(age=25 y)颜色匹配函数较为一致,而老年观察者的锥细胞光谱响应与CIE1931和CIE2006(age=75 y)颜色匹配函数更为一致。对比颜色匹配函数的分布,发现老年观察者的锥细胞光谱响应向长波段偏移,同时由于屈光系统光学密度增加导致其锥细胞光谱响应有所降低。

年轻观察者和老年观察者对显示色的辨色差异研究

为了研究年轻观察者和老年观察者对不同显示设备显示颜色的分辨差异,基于CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝),在两台具有不同原色光谱带宽的显示设备(IPAD和QUATO)上进行颜色再现。本研究组织了47名色觉正常的观察者(20～27岁的年轻观察者30人,61～74岁老年观察者17人)基于双目同时配色法开展颜色匹配实验。测量目标色和匹配色的光谱数据,并基于CIE1964颜色匹配函数进行CIELAB色差的计算,结果发现年轻观察者和老年观察者间的辨色色差值差别不大。为了更好地表征观察者的辨色差异,用a*10b*10值的协方差逆矩阵参数构建了观察者辨色差异色度椭圆。结果表明,老年观察者在显示器上辨色差异大于年轻观察者,且老年观察者对5个颜色中心的辨色差异宽容量较大。

全息母版刻槽深度的检测方法研究

为了方便、快捷地测量全息母版的刻槽深度,从而检测不同全息母版的微观结构参数差异及其光栅条纹在转印过程中的磨损程度,本研究用3D激光共聚焦形貌显微镜测量了9种全息母版的刻槽深度h。在同一测量区域,用积分球式分光光度计X-Rite SP64,从起始位置开始,每间隔45°旋转颜色测量仪器,测量全息母版在0°、45°、90°和135°4个角度下的明度值,并计算得到平均值,作为该区域的明度值L*。建立了全息母版的刻槽深度h和明度值L*间的数学回归关系,并将3块待测试全息母版的明度值代入公式计算其刻槽深度,得到计算值与实际测量值间的最小相对误差为3.85%。结果表明:在实际应用中,可通过测量全息母版的明度值计算其刻槽深度。该方法无须借助精密光学仪器进行测量,使用便捷、准确,可满足检测需求。

基于不同显示设备的观察者同色异谱差异研究

为了研究显示设备的原色光谱对色觉正常观察者的颜色分辨差异影响,选择了5台红绿蓝三原色光谱能量分布不同的显示设备,基于国际照明委员会推荐的5个颜色中心,组织了30名年龄分布在20～27岁的色觉正常观察者基于5台显示设备开展颜色匹配实验。同时用108个颜色匹配函数对颜色匹配过程进行了模拟计算,将计算结果与颜色匹配实验结果进行比较,并用同色异谱指标量化不同显示设备对观察者差异性的影响,发现模拟计算结果与颜色匹配实验结果具有较好的一致性。基于实验选取的4台待匹配设备与目标设备进行颜色匹配实验,采集到285个CIELAB色差数据,同色异谱指标的最大值为9.59,最小值为3.89。显示设备的原色光谱对观察者同色异谱的影响较大,红色受设备的影响低于黄色和蓝色。

素面彩虹全息材料的光栅常数测量方法比较

为了方便、快捷地进行素面彩虹全息材料的光栅常数测量,选用颜色测量领域常用的分光光度计(环形光照明)和扫描设备,在0°~90°范围内,固定测量点,旋转彩虹全息材料,进行不同素面彩虹全息材料的光谱能量信息和图像信息采集。研究发现随着旋转角度的变化,在0°~45°和45°~90°两个范围内采集到素面彩虹全息材料的光谱能量和图像颜色信息呈周期对称变化。由光栅方程的计算得出,在素面彩虹全息材料其正方形栅格的边长和对角线方向具有两个不同的有效光栅常数。研究结果与高倍数显微设备测量结果具有较好的一致性。测量结果可为检验光柱和素面彩虹全息材料的微观结构提供一种理论计算依据。

LED原色光谱对颜色匹配精度的影响分析

为研究基于不同原色光谱的显示设备对观察者颜色匹配精度和观察者间差异的影响,实验选取了6通道(R1R2G1G2B1B2)LED发光面板,并组合为4种RGB匹配原色光谱。组织了24名年龄分布在21~25岁的色觉正常观察者,以NEC-PA242W专业显示设备上呈现的6个颜色(包括白色和CIE推荐的5个颜色)为目标色开展颜色匹配实验,共采集到720个数据。用CIE1976 u′v′色品参数对颜色匹配精度进行分析,结果表明:不同观察者基于636 nm-524 nm-452 nm组合得到的配色精度更高,Δ(u′,v′)值为0.0062;基于636 nm-524 nm-472 nm组合得到的配色准确性较差,Δ(u′,v′)值为0.0084。用观察者匹配颜色的u′v′值协方差逆矩阵参数构建观察者差异色度椭圆,基于636 nm-524 nm-452 nm组合得到的椭圆平均尺寸最小,为0.0055;636 nm-508 nm-452 nm组合最大,为0.0094。结果表明,颜色匹配精度和观察者间的差异,受红通道影响较小,受蓝通道和绿通道的峰值波长位置影响较大。