顏色測量的原理是怎樣的？顏色測量就是通過專業(yè)的顏色測量儀器，在特定的色度空間下，測量樣品的三刺激值，從而得到樣品的顏色數(shù)值。那么，顏色測量的方法有哪些？本文對(duì)顏色測量的原理、顏色測量方法及顏色測量標(biāo)準(zhǔn)條件做了介紹，對(duì)顏色測量知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！

顏色測量的原理：

顏色是外界光投射到物體上，經(jīng)過物體對(duì)光有選擇的吸收后，其反射（或透射）光對(duì)人眼的輻射產(chǎn)生了顏色感覺。人眼能看到的波長范圍為380～780nm，人眼對(duì)不同波長光的感受性是不一樣的。但人的生理視覺對(duì)可見光的感受卻呈現(xiàn)著共性的規(guī)律，人們根據(jù)此規(guī)律，制定了標(biāo)準(zhǔn)觀察者數(shù)據(jù)作為我們?cè)陬伾珳y量和評(píng)價(jià)中所遵循的生理學(xué)依據(jù)。

CE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)以兩組基本視覺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。一組數(shù)據(jù)叫做“CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1931-XYZ系統(tǒng)”，適于1°～2°視場的測量；另一組叫做“CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系統(tǒng)”，適于大于4°視場的測量。每組數(shù)據(jù)都是由三條曲線組成，如上圖所示。根據(jù)這三條曲線，我們可以通過各種方式來測得顏色的三刺激值X、Y、Z，色度坐標(biāo)x、y、z。具體公式為：

式中，x（λ）、y（λ）、z（λ）即為數(shù)據(jù)構(gòu)成的三條曲線，稱之為CIE光譜三刺激值。

φ（λ）為顏色刺激函數(shù)：對(duì)于自發(fā)光體，φ（λ）=S（λ），S（λ）為發(fā)光體的相對(duì)光譜功率分布；對(duì)于透射物體，φλ=τ（λ）S（λ），τ（λ）為待測物體的光譜透過率；對(duì)于反射物體，φ（λ）=B（λ）S（λ），B（λ）為待測物體的光譜反射率因數(shù)。

S0（λ）是所采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布。

X、Y、Z（X10、Y10、Z10）是表征顏色的最基本參數(shù)。它們是假定的理想三原色。測色儀器的目的就是要測出被測對(duì)象的X、Y、Z（X10、Y10、Z10）值，色度學(xué)中其它各種表色數(shù)據(jù)都是由這三個(gè)參數(shù)換算得到。

無論是光源色還是物體色的測量，主要任務(wù)都是測定色刺激函數(shù)φ（λ），對(duì)于前者為光源的相對(duì)光譜功率分布pe（λ），對(duì)于后者則為物體的光度特性，有了這些參數(shù)就可以有色度學(xué)的三個(gè)基本方程求得顏色的三刺激值X、Y、Z：

顏色的測量方法：

常見顏色測量的方法有三種：目視法、光電積分法和分光光度法。下面逐一簡要說明。

1.目視法

目視法是用目視比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)顏色的差別，實(shí)際操作時(shí)同樣需要在CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體下進(jìn)行，如A光源、D65源等。最常見的儀器為目視測色計(jì)，它是利用人的視覺，調(diào)節(jié)兩個(gè)視場的顏色和亮度，使它們達(dá)到匹配的一種儀器裝置，包括加色法目視測色計(jì)和減色法目視測色計(jì)，如減色法系列中的羅維朋比色計(jì)在食用油、松香等行業(yè)中仍然得到了一定的應(yīng)用。但總體來說，由于目視法要求操作人員具有豐富的觀察經(jīng)驗(yàn)和敏銳的判斷力，而且測量結(jié)果中中不可避免的引入了一些人為的主觀因素，工作效率也比較低，所以這種方法在工業(yè)應(yīng)用中已較少使用。

2.光電積分法

光電積分式色度測量方法是將探測器的相對(duì)光譜靈敏度S（λ）修正成CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ），在整個(gè)測量波長區(qū)間內(nèi)進(jìn)行一次積分測量，則有下面的方程式：

式中，K、cx為常數(shù)，τx（λ）為覆蓋的色玻璃的光譜透射比，當(dāng)τx（λ）滿足下述條件時(shí)，可實(shí)現(xiàn)一次積分得到樣品三刺激值：

Y、Z、τy（λ）、τz（λ）計(jì)算方法完全相同，如上式的τx（λ）、τy（λ）、τz（λ）需滿足的條件也被稱為盧瑟條件，系統(tǒng)的測色精度取決于濾色玻璃與盧瑟條件的匹配程度。

顯然，光電積分式結(jié)構(gòu)的測色儀器不需要對(duì)物體的反射或透射光譜成分進(jìn)行分析，故其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但因?yàn)V色片難以很好的符合盧瑟條件，故測量精度相對(duì)較低。

3.分光光度法

分光光度法測量物體顏色包括兩個(gè)過程：一是用分光光度法測量物體的光度特性，二是根據(jù)CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值計(jì)算顏色的三刺激值X、Y、Z.這里又有單光路和雙光路測量法之分，由于雙光路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，本課題采用的是單光路結(jié)構(gòu)測量物體顏色。

使用單光路積分球光譜光度計(jì)時(shí)，分別測量出工作標(biāo)準(zhǔn)白板和樣品的光譜響應(yīng)讀數(shù)r0（λ）和r（λ），然后依下列公式計(jì)算出樣品的光譜反射比ρ（λ），然后再進(jìn)一步計(jì)算色度值。

式中K0為校正系數(shù)，ρ0（λ）為工作標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射比，S（λ）為所采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布，x（λ）、y（λ）和z（λ）為標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值。

顏色測量的標(biāo)準(zhǔn)化條件有哪些？

1.標(biāo)準(zhǔn)照明體

在顏色測量中，光源是至關(guān)重要的，不同的光源照射會(huì)得到不同的測量結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)顏色測量標(biāo)準(zhǔn)化，CIE推薦了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體（A、B、C、D）和標(biāo)準(zhǔn)光源（A、B、C），這樣，人們就可以在共同約定的具有代表性的光源下標(biāo)定物體的顏色。

為了實(shí)際使用方便，CIE在標(biāo)準(zhǔn)照明體D中推薦了三種具有特定相對(duì)光譜功率分布的照明體D55、D65、D75作為在光度、色度和顏色測量中的標(biāo)準(zhǔn)日光，其中相關(guān)色溫為6504K的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65使用最為普遍。

2.標(biāo)準(zhǔn)照明觀測條件

在測量顏色時(shí)，待測物體表面的狀態(tài)、光源入射角以及人眼的觀察角度等的不一致都會(huì)影響測量結(jié)果。為了統(tǒng)一測量結(jié)果，CIE規(guī)定了反射物體（不透明物體）測量的四種標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件：0/45（垂直照射/45°接收）、45/0（45°照射/垂直接收）、0/d（垂直照射/漫反射接收）和d/0（漫射照射/垂直接收）。

測量待測物體顏色時(shí)必須滿足這四種條件中的一種。不過此標(biāo)準(zhǔn)照明觀測條件并不適用于透射物體顏色的測量。對(duì)于透射物體，測量時(shí)直接對(duì)待測物體表面垂直方向照明，透射方向探測即可。

3.標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者

測量待測物體的顏色三刺激值時(shí)，要根據(jù)視場要求選用標(biāo)準(zhǔn)觀察者，小于4°的視場選用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者，大于4°的視場要選用CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者。這一點(diǎn)很重要，否則可能會(huì)造成不必要的混亂。