全彩色3D打印物体,其颜色与亮度是3D物体表面颜色感知的重要组成部分,颜色感知的准确性、快捷性直接影响物体整体形貌的视觉感知。其中亮度信息既可以影响物体表面整体形貌感知,也可以决定表面的细节信息再现,对物体表面颜色感知的影响尤为重要。与平面印刷颜色感知不同,不同观察角度下的全彩色3D打印物体会对人眼的颜色感知产生巨大的差异。而现有的平面物体颜色测量及评价方法显然并不适用于3D打印物体,更难以预测3D立体表面的物体色貌。为了更好的描述、预测及再现全彩色3D打印物体的外貌属性,本文以全彩色3D纸基模型表面的颜色信息预测及再现为主要研究内容,确定表面多角度、多阶调与视觉感知关系,构建颜色与表面几何角度和表面阶调的关系模型。本文通过对纸基3D打印物体表面亮度测量,实现3D纸基表面在不同表面角度、不同阶调下的颜色预测。首先设计纸基表面测量角度架,可以方便快捷的调整纸基表面角度,确定测量角度取样间隔为5°,纸模表面角度为5°到85°。其次,设计多色表面测试阶调,包括青、品、黄、黑四原色和红、绿、蓝三复色,阶调设计为10%-100%,间隔为10%,利用日本柯尼卡美能达公司的CS-2000分光辐射度计,采用非接触式测量方式获取不同表面角度、不同阶调的色块表面颜色信息。最后利用最小二乘法与BP神经网络算法建立颜色与纸基表面角度、阶调的关系模型,并对所建模型进行评估。结果显示,当表面角度在30°附近时,亮度感知明显增强。尤其对于Y颜色,在30°附近,亮度感知受到表面角度影响最明显;预测精度方面,两种预测模型的决定系数R~2均在0.85以上,最高精度达到为0.9814,均方根误差RMSE保持在3-11以内。对比两种预测模型,基于BP神经网络的颜色预测模型精度更加精确,两种预测模型的决定系数R~2平均相差0.0157,RMSE平均相差2.49。研究表明,结果与表面镜面反射相符合,本预测模型可以快速准确的对任意角度的3D纸基产品表面进行颜色预测,成功的提高了颜色预测与再现能力,对于提升3D打印产品质量、推广全彩色3D打印产业化应用和提升产品的视觉感知具有重要的意义。