颜色测量的基本原理是什么？颜色测量的仪器有哪些？

为了用数值表示物体的色度值，首先要对物体的光谱反射因数进行测定，然后根据照明的光谱功率分布计算颜色的三刺激值，再由三刺激值转换为色度坐标。因此颜色的三刺激值和色度坐标是表示一个物体颜色的基本属性。本文对颜色测量的基本原理和颜色测量的仪器做了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

颜色测量的基本原理：

颜色是白光照射到物体表面时，物体对可见光谱的选择性吸收、散射以后反射或透射的那部分光照耀人眼而形成的颜色刺激。光是具有一定波长的电磁波，其波长范围很广，最短的为宇宙射线，其波长为：1014～1015m，最长的为交流电，其波长可达数千公里，通常只有380nm～780nm的电磁波才能引起人的色觉，这段波长称为可见光谱。在可见光谱的范围内，不同波长的辐射引起人的不同颜色的感觉，紫色（380～450 nm）、蓝色（450～480 nm）、绿色（480～550 rm）、黄色（550～ 600 nm）、红色（640～780 nm）。人眼看到的颜色取决于不同波长的光谱反射因数。为了用数值表示物体的色度值，首先要对物体的光谱反射因数进行测定，然后根据照明的光谱功率分布计算颜色的三刺激值，再由三刺激值转换为色度坐标。因此颜色的三刺激值和色度坐标是表示一个物体颜色的基本属性。

1.颜色三刺激值的计算

颜色的三刺激值是表示颜色光色度特性的数值。任何一种颜色，包括可见光谱全部颜色，均可由三原色红（R）、绿（G）、蓝（B）相加混合出来，这其中红、绿、蓝分别称三刺激，红、绿、蓝各自数量多少即称三刺激值，写为R+G+B。使用三刺激值可确切地标明颜色特征。其计算公式为：

其中X10，Y10，Z10为1964补充标准色度观察者的光谱三刺激值；K10为与波长无关的常数；R（λ）为试样的光谱反射比；S（λ）为光源的相对光谱能量分布；x10（λ），y10（λ），z10（λ）为标准色度观察者的色匹配函数。

颜色的色品坐标计算公式为：

2.两种颜色色差的计算

1976年国际照明委员会确定了L*a*b*颜色空间，称之为CIELAB系统，它适用于一切光源色或物体色的表示与计算，所有的颜色可用L*、a*、b*三个轴的坐标来定义。L*为垂直轴，代表明度，其值从底部0（黑）到顶部100（白）。a*代表红绿轴上颜色的饱和度，其中，-a*（绿），+a*（红）。b*代表蓝黄轴上颜色的饱和度，其中-b*（蓝），+b*（黄）。a*、b*都是水平轴。色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L*、a*、b*标定颜色，则两者之间的总色差△E*ab以及各项单项色差可用下列公式计算：

明度差：△L*=L*₁-L*₂

色度差：Δa*=a*₁-a*₂，△b*=b*₁-b*₂

两个颜色之间的总色差：

△E*ab=[（ΔL*）²+（Δa*）²+（Δb*）²]^1/2

式中：L*—明度指数，表示三维坐标物体的明度坐标，L=0时表示物体为对光完全吸收的黑体；L=100时表示物体对光完全反射的纯白物体；

a*—为红绿色度指数坐标，+a时表示红的程度，-a时表示绿的程度；

b*—为黄蓝色度指数坐标，+b时表示黄的程度，-b时表示蓝的程度。

颜色测量仪器的类型：

颜色测量仪器大致可分为两大类：光谱光度测色仪器和光电积分测色仪器。

1.光谱光度测色仪器

通过对物体进行光谱光度测量，测得其光谱反射率或光谱透射率，进而得出物体色的三刺激值和色度坐标的仪器，称为光谱测色计。光谱测色仪器由于可以给出X、Y、Z的绝对值，故在颜色测量上是精度和准确度都比较高的仪器。由于采用此类仪器测色不仅可以给出颜色的三刺激值X、Y、Z和色差值△E，它还可以给出物体的分光反射率值，并可以画出物体的分光反射率曲线。

2.光电积分测色仪器

利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件，直接测量光源色和物体色的三刺激值，或色度坐标的仪器，称为光电积分仪器。光电积分测色仪器包括光电色度计和色差计等。光电色度计是测量光源色和由仪器外部照明的物体的光电积分测色仪器，有亮度色度计和光源测色仪等。色差计是利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色的光电积分仪器，用色差计可以直接测出物体的三色刺激值和色度坐标。该仪器不能测定绝对值，目的只为了显示两种颜色之间的色差。