颜色测量的原理是什么?颜色测量的方法及仪器有哪些?

  DOHO标准光源箱     |      2023-02-09

在产品质量的检测中,颜色是一个重要的检测指标,它不仅影响消费者的感官体验,而且还会对产品的生产销售产生重要的影响,因此,对有色行业来说,产品颜色质量的管控就显得极其的重要。那么,颜色测量的原理是什么?颜色测量的方法及仪器有哪些?本文为大家进行了简要介绍。

色差仪

颜色测量的原理:

根据颜色理论可知,颜色感觉的产生受到多方面因素的影响,对颜色进行目测观察时,会受到光源、周围环境光、色适应以及人眼视觉相应特点等不同等因素的影响。到目前还不能真正的实现完全模拟人类的颜色视觉系统,进而重现真实的颜色感觉。但由于在特定环境下,颜色感觉和光刺激相互对应,可以依照CIE标准色度系统来计算光刺激产生时的颜色感觉,根据这个原理,可以建立一个颜色测量的体系。颜色测量所测量的都是光刺激的光度特性,通过光刺激的光谱分布可以计算出特定条件下的颜色感觉。

XYZ色度学系统中颜色的三刺激值按如下公式计算:

(颜色三刺激值计算公式)

式中,λ——波长,范围为380~780nm;

S(λ)——光源的光谱分布,通常根据实际需要选择某个CIE标准照明体,如 A 或 D65;

x(λ)、y(λ)、z(λ)——CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值;

ρ(λ)——物体的光谱反射率(或光谱透射率)。

因此,只要测得反射样品的光谱反射率ρ(λ)(一般由分光光度计和光电色度计进行测量),就可以通过上式计算得到颜色的三刺激值,得到相应的颜色感觉。


颜色测量的方法:

颜色测量一般可分为如下三种方法:

(1)色一致方法(目视法)

(2)光谱光度测色方法

(3)三刺激值法

色一致方法是一种较老的同时也是色度测量的基本方法。在进行目视比较测量时应具有一定的亮度水平。从而使人眼锥体细胞处于工作状态,同时也应该根据CIE的规定选择一定的视场大小。利用色卡进行目视比较的颜色测量方法,虽不属仪器,但由于简便、价廉,在要求不甚严格的情况下,仍作为比较颜色和半定量的测色手段而流行。

光谱光度法测量颜色,主要是测量物体的光谱反射率分布或物体的光度特性,然后再由这些光谱相加混色。通过计算的方法求得物体在各种标准光源(施照体)照明条件下的三刺激值,这就是光谱光度计的测色原理。

三刺激值法(光电积分法)是通过把接收器响应匹配成所要求的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线或某一特定的响应曲线,以达到对被测量的光谱功率进行积分测量。它主要是通过颜色玻璃滤光片和光电转换器的适当组合来模拟标准观察者对颜色的三种响应。对于这种仪器最常见的则是测色色差计。


颜色测量的仪器:

借助标准光源和人类视觉模型,我们可以使用以下三种测量方式来量化我们所见颜色的光谱信息。

1.密度仪

我们可以通过将光引导至物体表面,并测量通过滤光片返回的光量来计算密度。这种方式不直接读取颜色,但可以计算色块的相对密度,只是在某些情况下,数码摄影师并不常用。

2.色度计

我们可以通过密度计等过滤测量光线,但过滤器和内部的电路结构与人的视觉比较接近。“比色法”实际上是将颜色变量的三个因素中的两个(即光源和观察者)标准化,然后结合物体一起使用,以获得数据。色度计经常用于对颜色的检测和分析。

3.分光光度计

也称为光谱仪,通过对全光谱的测量可以更准确地获得更详细的数据。无论是手持还是台式,都可以测量反射数据,并在某些情况下对显示器和透明胶片进行透射式测量。