颜色测量的原理是怎样的？颜色测量有哪些基本条件？

颜色是光的属性，是外界光投射到物体上，经过颜色物质对光有选择的吸收后，其反射（或透射）光对人眼的辐射作用结果。现代颜色测量采用CIE所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。本文对颜色测量的原理和基本条件做了介绍，对颜色测量知识感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色测量的基本原理：

颜色的实质，是可见光谱的辐射能量对人眼睛的刺激所引起的色知觉。颜色的测量必须以眼睛的功能为基础，1931年，CIE规定了标准观察者的数据（光谱三刺激值），从而奠定了颜色测量的基础。颜色测量的基本仪器是光谱仪，只要测量出物体色的光谱反射率因数，就可得出物体色的三刺激值和色度坐标值。物体颜色的定量度量是涉及到很多因素的较为复杂的度量问题，视觉感受器对明度，色调和饱和度的反应程度，决定了物体颜色的色觉特性，也提供了颜色的三维空间矢量表达的基础，1854年，H.Grassmann总结出颜色混合的定性性质：（1）人的4视觉只能分辨颜色的三种变化。（2）在两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续地变化，混合色的外貌也连续变化。（3）颜色外貌相同的光，不管他们的光谱组成是否一样，在颜色混合中具有相同的效果。（4）混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和。这个定律成为现代颜色测量的基本组成部分。

颜色是光的属性，是外界光投射到物体上，经过颜色物质对光有选择的吸收后，其反射（或透射）光对人眼的辐射作用结果。人眼所能看到波长为380nm~750nm的光，即可见光。人眼对不同波长光的感受性是不一样的。虽然不同的人对同一外界光刺激的主观感受不尽一致，但人的生理视觉对可见光的感受却呈现着共性的规律。人们根据这共性规律，制定了一个“标准人眼”。它是我们在颜色测量和评价中所遵循的生理学依据。

现代颜色测量采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。这一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”；另一组叫做“CIE1964补充标准色度观察者”，或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系统”，前者适于2°视场的测量，后者适于10°视场的测量。每组数据即相当于“标准人眼”由三条曲线组成，如下图所示。

根据这三条曲线，我们便可以通过各种手段，测得颜色的三刺激值 XYZ（X10Y10Z10）。具体公式为：

式中x（λ）、y（λ）、z.（λ）即为“标准人眼”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（如光源），φ（λ）=S（λ），S（λ）为待测发光体的相对光谱功率分布：对于透射物体，p（λ）=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），B（λ）为待测物体的光谱反射率因数。式中 K 为常数。

Se（λ）是所采用的标准照明体的相对光谱功率分布。

XYZ（X10Y10Z10）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XYZ（X10Y10Z10）值，色度学中其它各种表色数据都是由这三个参数换算或推导而来的。

颜色测量的基本条件：

1.标准照明体

为使颜色的测量与计算标准化，CIE（国际照明委员会）规定了相应的标准照明体。

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。

为了规范颜色的评价和测量，CIE推荐了四种标准照明体A、B、C、D（D又分为D55、D65、D75）。标准照明体是指其特定的光谱功率分布而言，而能实现这特定光谱功率分布的物理发射体则称为标准光源。

D65是目前最普遍使用的照明体，C照明体在过去的仪器中较多采用，现已逐渐被D65所取代。

2.照明观测条件

为使颜色的测量与计算标准化，国际照明委员会（CIE）规定了相应的标准照明体、标准色度观察者及标准的照明/观测条件。其中，标准照明体与标准色度观察者是CIE明确规定的用于色度计算的数据，因此照明光源与视场角的不同对测色结果的影响很容易为大家所理解；而照明/观测条件的不同对测色结果的影响却常常被忽视。在我们观测颜色时，由于颜色物体材料的光度特性影响，随着照明方向和观测角度的变化，会产生不回的结果。所以，CIE在颜色测量中，对照明和观测条件做了规范。CIE1971年推荐的四种标准照明观测条件是：0/45条件（垂直照射/45°接收），45/0条件（45°照射/垂直接收），0/d条件（垂直照射/漫反射接收），d/0条件（漫射照射/垂直接收）。

在我们使用各种测色仪器测得的颜色数据时，首先应知道它是采用哪种标准照明体，是2°视场还是10°视场，是在哪种照明观测条件下测得的。这一点很重要，否则可能会造成不必要的混乱。

颜色测量的几种方法：

颜色的测量方法主要分人工测试和机器测试，即目视法和仪器测色法，仪器测色法又细分为光电积分法和分光光度法。

目视法，是通过观察来确定颜色的，通过眼睛对颜色的不同进行比较，这就要求操作者具有丰富的经验和敏锐的观察力。在目视颜色测量中，要首先确定标准的照明和观察条件，并且此条件必须处于长期稳定状态。所以我们说，一般情况下需要采用光暗箱，同时其能量分布和照度应与样品的照明条件相一致。通过观察，测试人目视监测后和标准色度进行比较得出颜色参数。人的眼睛有优秀的视觉功能，但不能很准确的辨认颜色不同，经常出现色彩的误判。用这种方法，常常使测量结果没有很好的稳定性。

光电积分法是对被测颜色光谱能量通过一定的公式积分测量，通过将光电探测器的光谱响应将其匹配成所需要的标准色度下的三刺激值曲线或是某一特定光谱响应函数，之后对所接收到的能量积分处理。这个方法不是直接测量出某一波长的色刺激值，而是在整个波长范围内，通过积分测量直接记录被测样品的三刺激值，再由此计算出色品坐标。这种方法的优点在于检测灵敏、速度快，精确度高。而缺点在于无法测出颜色具体的光谱成分。

分光光度法测色是主要反映本身的光谱光度特性或频谱功率，然后再由光谱测量各种物体在标准照明下的三刺激值计算出它们的具体数值，分光光度法测量颜色非常精确，并能使颜色测量设备实现自动化。该方法通过检测样品光谱分析颜色参数，所以测量精确，是最常使用物体反射色的测量方法。