2.2.3 实验步骤及前期分析
第一组实验中，将已经配好不同浓度的高锰酸钾溶液500mL逐一置于桌上拍照。由于对较小的RGB值得到的数字图像的噪点会相对增加，要克服这点可以使照片轻微过度曝光，所以在这里将相机的参数设为f2.8、ISO50。对每组样品以快门1/20s和1/25s连拍两张，将所得JPEG格式照片导入计算机。由于外部光源色温的变化会导致采集的数字图像的色彩改变，为了保证数字图像色彩的准确性，需要对每一张照片进行色温调节。利用照片中的Kodak标准灰度卡作为整幅图像的平坦图像（Flat-field Image）［F（x,y）］，目前常用的校正方法主要有两种，一种是Aeby等提出的直接用平坦图像的RGB色彩空间来修正［151］。
式中 I（x,y）——需要进行校正的图像；
IF（x,y）——经过修正后的图像；
F——平坦图像的平均值。
另外一种校正方法是Forrer提出的，先将图像从RGB色彩空间转化为HSV(Hue，Saturation，Value)空间，然后保持H和S不变，只修正其中V的值［150］：
式中 V（x,y）——需要进行校正的图像；
VF（x,y）——经过修正后的图像；
FV（x,y）——平坦图像的V值；
FV——平坦图像的平均V值。
校正之后再将图像从HSV转化为RGB空间。本书中所有的图像光源色温修正均采用第一种方法。溶液浓度从0.25g/L逐渐递减到0.08g/L，颜色逐渐由紫黑色变成淡粉红色，经修正后的图像用在计算机里读出任意5点处的R、G、B值并取其平均值，作出浓度和R、G、B的散点图(图2.2)，从图中可以看出，R、G、B三原色的值随浓度的增加而减小，并无限趋向于0，经3次多项式曲线拟合，相关系数见表2.1。
图2.2 高锰酸钾溶液浓度及其R、G、B值散点图
（a） 快门速度1/20s；（b） 快门速度1/25s
表2.1 曲线拟合的相关系数
从表2.1中可以看出，R、G、B三种颜色的值和曲线的拟合程度都非常高。上述实验结果表明高锰酸钾溶液的浓度和其R、G、B值之间具有显著的相关性。另外，从本组实验中也得出一些经验，由于光源的照射强度有限，用直径较大的烧杯盛放溶液将会导致透光度下降较快，从而对稍高浓度溶液的色彩辨别能力降低，限制了该方法的使用范围。所以第一组实验中浓度为0.25g/L的溶液颜色已经接近于黑色，如再加大浓度，R、G、B值的变化将很小，得出的曲线也将过于平缓并无限趋向于0。基于以上结论，进行了第二组实验。
第二组实验中，将要测定用高锰酸钾溶液染色后的标准砂(GB 178—77)颜色和高锰酸钾溶液浓度之间的关系。本实验在容器选择中不再选择直径相对较大的烧杯，而改用一个长10cm、宽1.5cm、高3cm的长条形透明有机玻璃容器。先在容器里均匀地铺上一层厚约1.5cm的砂层，注入溶液时将容器稍微倾斜，将溶液从稍高那头缓慢注入以便充分排出砂层中的空气，使砂和溶液充分混合，待砂层饱和后，将容器置于桌面进行拍摄。
“每个像素点的颜色不仅仅取决于溶液的浓度，同时也取决于砂子的表面特征。即使相同浓度的溶液在不同的背景下所表现出的颜色也不一样。孔隙度、砂子质地等都是影响该背景的因素，需要用数字手段将其滤去”［148］。也就是说取像素点的R、G、B值时，有可能该取样点落在砂粒面上，也有可能该点落在砂粒之间的孔隙中，这就会导致像素点R、G、B取值时发生数据大幅度跳动，所以要用图像处理的办法将这种不良影响降低。