顏色測量的原理是怎樣的？顏色測量就是通過專業的顏色測量儀器，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值。那么，顏色測量的方法有哪些？本文對顏色測量的原理、顏色測量方法及顏色測量標準條件做了介紹，對顏色測量知識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，經過物體對光有選擇的吸收后，其反射（或透射）光對人眼的輻射產生了顏色感覺。人眼能看到的波長范圍為380～780nm，人眼對不同波長光的感受性是不一樣的。但人的生理視覺對可見光的感受卻呈現著共性的規律，人們根據此規律，制定了標準觀察者數據作為我們在顏色測量和評價中所遵循的生理學依據。

CE標準色度學系統以兩組基本視覺實驗數據為基礎。一組數據叫做“CIE1931標準色度觀察者”，或叫做“CIE1931-XYZ系統”，適于1°～2°視場的測量；另一組叫做“CIE1964補充標準色度觀察者”，或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系統”，適于大于4°視場的測量。每組數據都是由三條曲線組成，如上圖所示。根據這三條曲線，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x、y、z。具體公式為：

式中，x（λ）、y（λ）、z（λ）即為數據構成的三條曲線，稱之為CIE光譜三刺激值。

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

S0（λ）是所采用的標準照明體的相對光譜功率分布。

X、Y、Z（X10、Y10、Z10）是表征顏色的最基本參數。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象的X、Y、Z（X10、Y10、Z10）值，色度學中其它各種表色數據都是由這三個參數換算得到。

無論是光源色還是物體色的測量，主要任務都是測定色刺激函數φ（λ），對于前者為光源的相對光譜功率分布pe（λ），對于后者則為物體的光度特性，有了這些參數就可以有色度學的三個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準顏色的差別，實際操作時同樣需要在CIE規定的標準照明體下進行，如A光源、D65源等。最常見的儀器為目視測色計，它是利用人的視覺，調節兩個視場的顏色和亮度，使它們達到匹配的一種儀器裝置，包括加色法目視測色計和減色法目視測色計，如減色法系列中的羅維朋比色計在食用油、松香等行業中仍然得到了一定的應用。但總體來說，由于目視法要求操作人員具有豐富的觀察經驗和敏銳的判斷力，而且測量結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應用中已較少使用。

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光譜靈敏度S（λ）修正成CIE推薦的標準色度觀察者光譜三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ），在整個測量波長區間內進行一次積分測量，則有下面的方程式：

式中，K、cx為常數，τx（λ）為覆蓋的色玻璃的光譜透射比，當τx（λ）滿足下述條件時，可實現一次積分得到樣品三刺激值：

Y、Z、τy（λ）、τz（λ）計算方法完全相同，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，光電積分式結構的測色儀器不需要對物體的反射或透射光譜成分進行分析，故其結構相對簡單，但因濾色片難以很好的符合盧瑟條件，故測量精度相對較低。

3.分光光度法

分光光度法測量物體顏色包括兩個過程：一是用分光光度法測量物體的光度特性，二是根據CIE標準觀察者光譜三刺激值計算顏色的三刺激值X、Y、Z.這里又有單光路和雙光路測量法之分，由于雙光路結構較為復雜，本課題采用的是單光路結構測量物體顏色。

使用單光路積分球光譜光度計時，分別測量出工作標準白板和樣品的光譜響應讀數r0（λ）和r（λ），然后依下列公式計算出樣品的光譜反射比ρ（λ），然后再進一步計算色度值。

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

顏色測量的標準化條件有哪些？

1.標準照明體

在顏色測量中，光源是至關重要的，不同的光源照射會得到不同的測量結果。為了實現顏色測量標準化，CIE推薦了四種標準照明體（A、B、C、D）和標準光源（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定物體的顏色。

為了實際使用方便，CIE在標準照明體D中推薦了三種具有特定相對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準日光，其中相關色溫為6504K的標準照明體D65使用最為普遍。

2.標準照明觀測條件

在測量顏色時，待測物體表面的狀態、光源入射角以及人眼的觀察角度等的不一致都會影響測量結果。為了統一測量結果，CIE規定了反射物體（不透明物體）測量的四種標準照明和觀測條件：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必須滿足這四種條件中的一種。不過此標準照明觀測條件并不適用于透射物體顏色的測量。對于透射物體，測量時直接對待測物體表面垂直方向照明，透射方向探測即可。

3.標準色度觀察者

測量待測物體的顏色三刺激值時，要根據視場要求選用標準觀察者，小于4°的視場選用CIE1931標準色度觀察者，大于4°的視場要選用CIE1964補充標準色度觀察者。這一點很重要，否則可能會造成不必要的混亂。