邊卓 賈潔

[內(nèi)容摘要]本文以分類收集整理即將遺失相關(guān)達斡爾族的文化和傳統(tǒng)工藝色彩，通過相關(guān)文獻、影像資料進行研究，抽象選取達斡爾傳統(tǒng)工藝色彩—單體器物色彩的 RGB 色彩模型和人眼識別圖像作為研究樣本、以特征提取數(shù)據(jù)實現(xiàn)色彩的量化、構(gòu)造色彩信息數(shù)據(jù)庫、并以各類色彩提取樣本信息歸類。運用模糊聚類對其色彩復(fù)雜度進行分析，驗證其方法具有較高的聚類精度。

[關(guān) 鍵 詞] 達斡爾 ?模糊聚類 ?色彩信息 ?精度

利用模糊聚類分析理論能夠很好地模擬人腦的思維模式，以不確定性的達斡爾族器具色彩為其研究對象，模糊集合的出現(xiàn)描述達斡爾器具的色彩特征，根據(jù)某些性質(zhì)加以分類，由狀態(tài)加以模擬，按照一定的標(biāo)準和方法進聚類分析，按照一定色彩數(shù)據(jù)的標(biāo)準化模型，建立相關(guān)的一些色彩相似的模糊矩陣，根據(jù)模糊聚類法求得最佳色彩閾值范圍，從而確定對象的色彩特征與不確定性色彩特征，并加以彌補。這樣就得到一種新的色彩體系，從而實現(xiàn)人腦數(shù)學(xué)模擬其器物本身色彩的色相區(qū)間，查找色彩的相似性，達到后期傳統(tǒng)工藝文化數(shù)字化的還原、修復(fù)和保護。

一、模糊聚類分析法數(shù)學(xué)模型

數(shù)據(jù)矩陣， X = {x1，x2，…，xn}是待聚類分析的對象全體，X 中的每個樣本對象，xi（ i =1，2，…，m ） 表示各個對象的m色彩特性，每個參數(shù)值xi的不同色彩特征。其中Xnm表示第n個分類對象的第m個指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，

按照各樣本間的親疏關(guān)系把 x1，x2，…，xn劃分成多個不相交的子集X 1，X 2，…，Xc，并要求滿足下列條件：

X1∪ X2∪…∪Xc= X，Xi∩Xj=φ ?（ 1≤i≠ j ≤c ）

樣本xk（1≤k≤n）對子集（類）Xi（1≤i≤c）的隸屬關(guān)系

其中，隸屬函數(shù)必須滿足條件μik∈Eh。也就是說，要求每一個樣本能且只能隸屬于某一類，同時要求每個子集（類）都是非空的。

二、聚類分析步驟

建立模糊相似性關(guān)系矩陣 Rs，相似系數(shù) rij表示兩個樣本之間的相似程度的變量，當(dāng) rij的值越接近于 1 表示它們越相似。根據(jù)標(biāo)定所得的模糊矩陣R還要將其改造稱模糊等價矩陣R1。用二次方法求R的傳遞閉包，即t（R）=R1。再讓由大變小，就可形成動態(tài)聚類圖。得出傳遞包Rs→R1，形成模糊等價矩陣，另λ值從 1 到 0 變化，可產(chǎn)生不同的動態(tài)聚類結(jié)果：如果λ=1，當(dāng)λ值越接近 1，分類越細;當(dāng)λ值越接近 0，分類越粗。

三、色彩樣本收集

1.調(diào)研準備

根據(jù)對象的不同，色彩數(shù)據(jù)的采集需要攝影或文字描述的方式獲取，為后期的科學(xué)性的定量描述提供基礎(chǔ)保障。具體的樣本收集采用現(xiàn)場拍照、實物樣品的色彩測色、利用色卡進行比對和記錄、利用色彩分析設(shè)備測定色彩數(shù)值。對色彩區(qū)間內(nèi)的色彩閾值進行選擇具有代表性的、面積相對比較大的、位于NCS色相環(huán)中所對應(yīng)的色彩數(shù)值。以真彩圖像RGB為色彩模型，檢查色標(biāo)與現(xiàn)實物體色彩是否還原一致的研究內(nèi)容。用RGB描述每個樣本色彩的量化值，白色（R=255、G=255、B=255）和黑色（R=0、G=0、B=0）不做參考。對于給出的指定范圍色彩集合，只能存其一，屬于或者不屬于。對測得的指代性的數(shù)據(jù)進行歸納，儀器設(shè)備與工具主要有：彩色亮度計（TOPCON BM-7）、分光亮度測量儀（SpectrophotometerCM-2600d）、數(shù)碼照相機、色卡。

2.測試條件

能見度的晴天，避免強光和背光取色。時間9：00-11：00、13：00-15：00。測試距離大于350mm。

3.樣本分類

4.色卡的對比

對所測得的不同色卡數(shù)值錄入樣本數(shù)據(jù)庫（奧斯特瓦爾德色立體）。在儀器測試與目測對比的基礎(chǔ)上，進行色彩編碼與色卡進行數(shù)值比對，以數(shù)值最為接近為原則選擇對比結(jié)果，得到達斡爾器具文化的標(biāo)準色彩。

5.色彩信息的提取

采用將 NCS 色相環(huán)（自然色的色彩系統(tǒng)），基于人的心理的六種主色，白、黑、紅、黃、綠、藍主題色感，分為有彩色：黃色、黃紅色、紅色、紅紫色、紫色、紫藍色、藍色、藍綠色、綠色和綠黃色共 10 類，其中黃色、紅色、紫色、藍色和綠色為基礎(chǔ)色，而黃紅色、紅紫色、藍紫色、藍綠色和綠黃色為兩相鄰基礎(chǔ)色間的中間色。（如圖3.5 NCS色相環(huán)）

色彩數(shù)據(jù)庫的 R、G、B 數(shù)值是描述每個像素色彩的量化值，若兩組 R、G、B 值越接近，那么代表的兩個像素的色彩就越相似。像素顏色組分的取值為 0 和 255 之間的整數(shù)，以λ[0，1]取值，特將 0 和 255 之間的整數(shù)除以 255，轉(zhuǎn)化為 0 和 1區(qū)間的數(shù)值。

R=像素圖像中R值和＼所有像素之和

G=像素圖像中G值和＼所有像素之和

B=像素圖像中B值和＼所有像素之和

6.色彩特征標(biāo)準量化

色彩學(xué)中黑色與白色稱為無彩色，將黑、白色之外的色均為有彩色。任何有彩色均由色相、明度和純度三屬性構(gòu)成，色相用來區(qū)分顏色，明度用來區(qū)分色彩的明暗程度，純度用來區(qū)分色彩飽和程度，按一定規(guī)律和秩序進行排列而構(gòu)成的NCS 色彩體系。將色相分為 5 類基礎(chǔ)色和 5 類中間色的這 10 類色相區(qū)間的分類方法。來進行色彩研究、應(yīng)用和規(guī)范，來以此作為色彩特征量化的依據(jù)。分類方法具體步驟如下：

a）色相值從 1 到 64，建立色彩編號數(shù)據(jù)表;

b）分別確定樣本色彩中色彩名詞對應(yīng)所在色卡編號，獲得色相值區(qū)間;

c）以色相、明度、純度出現(xiàn)的頻率確定R、G、B所在色彩比例;

d）在基礎(chǔ)色彩中添加中間色，確定10類色彩閾值

7.模糊聚類樣本匹配

色彩信息數(shù)據(jù)特征值設(shè)定以更為多的樣本數(shù)據(jù)的閾值為依據(jù)，以樣本特征色彩和色彩自身屬性數(shù)據(jù)再進行二次聚類，按照最大匹配原則進行多項模式設(shè)定，實現(xiàn)交互性的色彩特征半自動化提取，并不斷完善匹配模式。

四、建立模糊相似色彩矩陣

以聚類樣本特征值R、G、B 值，明度 V，彩度 S，對比度 C，色相比例HtypeRed、Yellow、Green、Cyan、Blue 、Magenta色相對比度Ht，以樣本（表3.3）為色彩樣本，提取達斡爾傳統(tǒng)工藝品的色彩特征圖像，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的像素RGB是0—360間的整數(shù)，并建立其特征維度空間量。 從數(shù)據(jù)得知，樣本 1 與樣本 2 色彩的相似度 r12=0.7724，而與樣本 4 的色彩相似度 r14=0.9945。由于 r14比 r12更接近于 1，則樣本 1 與樣本 4 的色彩更為相似。從矩陣分析得出，達斡爾傳統(tǒng)工藝色彩樣本閾值的設(shè)定是模糊聚類匹配的前提，設(shè)定對一個特征個樣本多個初始類的典型樣本進行層次聚類，其過程按照一定的聚類準則逐次將合乎要求的兩個樣本合并成一新的樣本，在數(shù)據(jù)匹配時出現(xiàn)多種不同信息選項的模式與其所屬，設(shè)定的色彩模式對應(yīng)項越多，就具有更大的可能性。

結(jié)語

通過模糊聚類色彩實驗數(shù)據(jù)顯示，本算法對于色彩提取與分析精度很高，以此將會面對更多的特征樣本的色彩信息自動提取。為了使提取的信息數(shù)據(jù)庫更為完善和有效，需要多角度人為進行獲取，其色彩信息數(shù)據(jù)特征值也設(shè)定更為多樣本，樣本數(shù)據(jù)的閾值設(shè)定以色彩心理特征為新的樣本數(shù)據(jù)，再進行多次模糊聚類，以此實現(xiàn)交互性的色彩特征多方面提取，并不斷完善匹配模式，建立相似矩陣進行假設(shè)。

[基金項目] 黑龍江省教育廳人文社會科學(xué)項目，《達斡爾傳統(tǒng)工藝美術(shù)研究與傳承》，項目編號：12542021

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