顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化的條件有哪些?顏色測(cè)量有幾種常用方法?

? DOHO標(biāo)準(zhǔn)光源箱 ????|???? ?2023-05-23

在顏色測(cè)量的過程中,光源、物體和觀察者是影響顏色測(cè)量的三個(gè)重要的因素,其中任何一個(gè)因素的變化,都會(huì)導(dǎo)致顏色測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確性,因此,為了統(tǒng)一顏色評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn),CIE對(duì)顏色測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化條件進(jìn)行了規(guī)定。本文對(duì)顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化條件及顏色測(cè)量的方法做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!

分光光度法測(cè)色儀器

顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化的條件:

1.標(biāo)準(zhǔn)光源

在日常生活中,人們通常在不同時(shí)間的日光下或者人造光源下觀測(cè)物體的顏色,然而,日光在不同時(shí)間、不同地點(diǎn),不同天氣狀態(tài)下其光譜分布也會(huì)不同,為了實(shí)現(xiàn)顏色測(cè)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(cè)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)視場(chǎng)角

測(cè)量待測(cè)物體的顏色三刺激值時(shí),要根據(jù)視場(chǎng)要求選用標(biāo)準(zhǔn)觀察者,小于4°的視場(chǎng)選用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者,大于4°的視場(chǎng)要選用CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者。

3.標(biāo)準(zhǔn)照明觀測(cè)條件

在測(cè)量顏色時(shí),待測(cè)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(cè)量結(jié)果。為了統(tǒng)一測(cè)量結(jié)果,CIE規(guī)定了反射物體(不透明物體)測(cè)量的四種標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)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(cè)量待測(cè)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(cè)條件并不適用于透射物體顏色的測(cè)量。對(duì)于透射物體,測(cè)量時(shí)直接對(duì)待測(cè)物體表面垂直方向照明,透射方向探測(cè)即可。


顏色測(cè)量的基本原理:

顏色是光的屬性,是外界光投射到物體上,經(jīng)過顏色物質(zhì)對(duì)光有選擇的吸收后,其反射(或透射)光對(duì)人眼的輻射作用結(jié)果。人眼所能看到波長(zhǎng)為380nm~750nm的光,即可見光。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的感受性是不一樣的。雖然不同的人對(duì)同一外界光刺激的主觀感受不盡一致,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)這共性規(guī)律,制定了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)人眼”它是我們?cè)陬伾珳y(cè)量和評(píng)價(jià)中所遵循的生理學(xué)依據(jù)。顏色測(cè)量的基本儀器是光譜儀,只要測(cè)量出物體色的光譜反射率因數(shù),就可得出物體色的三刺激值和色度坐標(biāo)值。物體顏色的定量度量是涉及到很多因素的較為復(fù)雜的度量問題,視覺感受器對(duì)明度,色調(diào)和飽和度的反應(yīng)程度,決定了物體顏色的色覺特性,也提供了顏色的三維空間矢量表達(dá)的基礎(chǔ)。

顏色測(cè)量的根本任務(wù)是測(cè)定色刺激函數(shù);對(duì)于光源的測(cè)量,實(shí)際上是要測(cè)定光源的相對(duì)光譜功率分布;對(duì)于物體色的測(cè)量,則是測(cè)定物體的光譜光度特性,如反射物體的光譜輻亮度因數(shù)和光譜反射、透射物體的光譜透射比等。在測(cè)得了色刺激函數(shù)之后,就可以根據(jù)色度學(xué)的三個(gè)基本方程求出被測(cè)顏色的CIE刺激值X、Y、Z。

顏色的三刺激值計(jì)算公式

式中,積分的波長(zhǎng)范用為可見光段,X、Y、Z即為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(如光源),φ(λ)=S(λ),S(λ)為待測(cè)發(fā)光體的相對(duì)光譜功率分布;對(duì)于透射物體,φ(λ)=τ(λ)S(λ),τ(λ)為待測(cè)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(cè)物體的光譜反射率因數(shù)。


顏色測(cè)量的常用方法:

顏色的測(cè)量主要包括兩大類,即光源顏色的測(cè)量與物體色的測(cè)量;物體色測(cè)量又可分為熒光物體測(cè)量和非熒光物體測(cè)量。現(xiàn)有的顏色測(cè)量方法有三種:目視法、分光光度法和光電積分法。

1.目視法

目視法是一種古老的,同時(shí)也是色度測(cè)量的最基本方法。這種方法通過人眼的觀察對(duì)顏色樣品與標(biāo)準(zhǔn)顏色的差別進(jìn)行直接的視覺比較,要求操作人員具有豐富的顏色觀察經(jīng)驗(yàn)和敏銳的判斷力,即便如此其測(cè)色結(jié)果中仍不可避免地包含了一些人為的主觀因素,而且工作效率很低。所以隨著顏色科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高,這種目視測(cè)色法在工業(yè)測(cè)色中的應(yīng)用已經(jīng)越來越少了。

2.分光光度法

分光光度法測(cè)量顏色主要是測(cè)量物體反射(或透射)的光譜光度特性,然后再由這些光譜測(cè)量數(shù)據(jù)通過計(jì)算的方法求得物體在各種標(biāo)準(zhǔn)光源或標(biāo)準(zhǔn)照明體下的三刺激值。這是一種精確測(cè)量顏色的方法,而且可以制成自動(dòng)化的測(cè)量設(shè)備,但通常體積較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格高且測(cè)量速度很慢。

目前,自動(dòng)分光光度測(cè)色儀器可按其使用要求、技術(shù)指標(biāo)或結(jié)構(gòu)組成而有很多的分類方法。如果按照光路組成的不同,可以分為單光束和雙光束兩類;如按色散元件分類,則有棱鏡、光柵、棱鏡一棱鏡、棱鏡一光柵、光柵一光柵、干涉濾光片等不同色散元件及由此組成的分光光度測(cè)色儀,其中光散系統(tǒng)采用兩個(gè)色,散元件組成的光學(xué)系統(tǒng)稱為雙單色儀色散系統(tǒng)。比較通用的分類方法是根據(jù)所使用的光探測(cè)器的不同而分為以人眼為光探測(cè)器的目視分光光度測(cè)色儀和應(yīng)用物理光探測(cè)器的自動(dòng)分光光度測(cè)色儀。

3.光電積分法

光電積分法不是測(cè)量某一波長(zhǎng)的色刺激值,而是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi),通過一次積分測(cè)量得到樣品的三刺激值X、Y、Z,再由此計(jì)算出樣品的色品坐標(biāo)等色度評(píng)價(jià)參數(shù)。由色度學(xué)的三個(gè)基本方程求得樣品顏色的三刺激值X、Y、Z為:

顏色三刺激值XYZ計(jì)算公式

式中,k為歸一化系數(shù),而x(λ)、y(λ)、z(λ)是CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值函數(shù),選用不同的標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)如CIE1931或CIE1964,其值也應(yīng)選用相應(yīng)不同視場(chǎng)(2°或10°)的光譜三刺激值數(shù)據(jù)。通常用濾光片覆蓋在探測(cè)器上,把探測(cè)器的相對(duì)光譜靈敏度S(λ)修正成CIE推薦的光譜三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)。濾光片的光譜透射比τx(λ)、τy(λ)、τz(λ)必須滿足如下的光譜匹配關(guān)系:

光譜匹配關(guān)系

上式被稱為盧瑟條件。

在測(cè)得色樣的三刺激值X、Y、Z之后,可以進(jìn)一步計(jì)算出顏色的CIE色品坐標(biāo)(x,y)、L、a*、b*等色度參數(shù)。這類儀器測(cè)量速度快,實(shí)時(shí)性好,也具有適當(dāng)?shù)臏y(cè)量精度。