颜色测量的原理是怎样的？颜色测量就是通过专业的颜色测量仪器，在特定的色度空间下，测量样品的三刺激值，从而得到样品的颜色数值。那么，颜色测量的方法有哪些？本文对颜色测量的原理、颜色测量方法及颜色测量标准条件做了介绍，对颜色测量知识感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色测量的原理：

颜色是外界光投射到物体上，经过物体对光有选择的吸收后，其反射（或透射）光对人眼的辐射产生了颜色感觉。人眼能看到的波长范围为380～780nm，人眼对不同波长光的感受性是不一样的。但人的生理视觉对可见光的感受却呈现着共性的规律，人们根据此规律，制定了标准观察者数据作为我们在颜色测量和评价中所遵循的生理学依据。

CE标准色度学系统以两组基本视觉实验数据为基础。一组数据叫做“CIE1931标准色度观察者”，或叫做“CIE1931-XYZ系统”，适于1°～2°视场的测量；另一组叫做“CIE1964补充标准色度观察者”，或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系统”，适于大于4°视场的测量。每组数据都是由三条曲线组成，如上图所示。根据这三条曲线，我们可以通过各种方式来测得颜色的三刺激值X、Y、Z，色度坐标x、y、z。具体公式为：

式中，x（λ）、y（λ）、z（λ）即为数据构成的三条曲线，称之为CIE光谱三刺激值。

φ（λ）为颜色刺激函数：对于自发光体，φ（λ）=S（λ），S（λ）为发光体的相对光谱功率分布；对于透射物体，φλ=τ（λ）S（λ），τ（λ）为待测物体的光谱透过率；对于反射物体，φ（λ）=B（λ）S（λ），B（λ）为待测物体的光谱反射率因数。

S0（λ）是所采用的标准照明体的相对光谱功率分布。

X、Y、Z（X10、Y10、Z10）是表征颜色的最基本参数。它们是假定的理想三原色。测色仪器的目的就是要测出被测对象的X、Y、Z（X10、Y10、Z10）值，色度学中其它各种表色数据都是由这三个参数换算得到。

无论是光源色还是物体色的测量，主要任务都是测定色刺激函数φ（λ），对于前者为光源的相对光谱功率分布pe（λ），对于后者则为物体的光度特性，有了这些参数就可以有色度学的三个基本方程求得颜色的三刺激值X、Y、Z：

颜色的测量方法：

常见颜色测量的方法有三种：目视法、光电积分法和分光光度法。下面逐一简要说明。

1.目视法

目视法是用目视比较样品与标准颜色的差别，实际操作时同样需要在CIE规定的标准照明体下进行，如A光源、D65源等。最常见的仪器为目视测色计，它是利用人的视觉，调节两个视场的颜色和亮度，使它们达到匹配的一种仪器装置，包括加色法目视测色计和减色法目视测色计，如减色法系列中的罗维朋比色计在食用油、松香等行业中仍然得到了一定的应用。但总体来说，由于目视法要求操作人员具有丰富的观察经验和敏锐的判断力，而且测量结果中中不可避免的引入了一些人为的主观因素，工作效率也比较低，所以这种方法在工业应用中已较少使用。

2.光电积分法

光电积分式色度测量方法是将探测器的相对光谱灵敏度S（λ）修正成CIE推荐的标准色度观察者光谱三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ），在整个测量波长区间内进行一次积分测量，则有下面的方程式：

式中，K、cx为常数，τx（λ）为覆盖的色玻璃的光谱透射比，当τx（λ）满足下述条件时，可实现一次积分得到样品三刺激值：

Y、Z、τy（λ）、τz（λ）计算方法完全相同，如上式的τx（λ）、τy（λ）、τz（λ）需满足的条件也被称为卢瑟条件，系统的测色精度取决于滤色玻璃与卢瑟条件的匹配程度。

显然，光电积分式结构的测色仪器不需要对物体的反射或透射光谱成分进行分析，故其结构相对简单，但因滤色片难以很好的符合卢瑟条件，故测量精度相对较低。

3.分光光度法

分光光度法测量物体颜色包括两个过程：一是用分光光度法测量物体的光度特性，二是根据CIE标准观察者光谱三刺激值计算颜色的三刺激值X、Y、Z.这里又有单光路和双光路测量法之分，由于双光路结构较为复杂，本课题采用的是单光路结构测量物体颜色。

使用单光路积分球光谱光度计时，分别测量出工作标准白板和样品的光谱响应读数r0（λ）和r（λ），然后依下列公式计算出样品的光谱反射比ρ（λ），然后再进一步计算色度值。

式中K0为校正系数，ρ0（λ）为工作标准白板的光谱反射比，S（λ）为所采用的标准照明体的相对光谱功率分布，x（λ）、y（λ）和z（λ）为标准色度观察者光谱三刺激值。

颜色测量的标准化条件有哪些？

1.标准照明体

在颜色测量中，光源是至关重要的，不同的光源照射会得到不同的测量结果。为了实现颜色测量标准化，CIE推荐了四种标准照明体（A、B、C、D）和标准光源（A、B、C），这样，人们就可以在共同约定的具有代表性的光源下标定物体的颜色。

为了实际使用方便，CIE在标准照明体D中推荐了三种具有特定相对光谱功率分布的照明体D55、D65、D75作为在光度、色度和颜色测量中的标准日光，其中相关色温为6504K的标准照明体D65使用最为普遍。

2.标准照明观测条件

在测量颜色时，待测物体表面的状态、光源入射角以及人眼的观察角度等的不一致都会影响测量结果。为了统一测量结果，CIE规定了反射物体（不透明物体）测量的四种标准照明和观测条件：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）。

测量待测物体颜色时必须满足这四种条件中的一种。不过此标准照明观测条件并不适用于透射物体颜色的测量。对于透射物体，测量时直接对待测物体表面垂直方向照明，透射方向探测即可。

3.标准色度观察者

测量待测物体的颜色三刺激值时，要根据视场要求选用标准观察者，小于4°的视场选用CIE1931标准色度观察者，大于4°的视场要选用CIE1964补充标准色度观察者。这一点很重要，否则可能会造成不必要的混乱。