颜色测量有什么意义?颜色测量方法有哪些?

2022-11-18 3nh 93

我们生活在各种各样的颜色世界中,从生理学、心理学对人眼的视觉生理和视觉心理等的研究表明:颜色是由于各种光谱能量对人的视觉系统的刺激而引起的感觉。在许多领域,如彩色印刷、纺织工业、染料、涂料、塑料、造纸以及军事科学研究中都涉及对颜色的测量、计算等问题。那么,颜色测量有什么意义?颜色测量方法有哪些?

颜色测量

颜色测量的意义:

颜色是自然界物质的最主要的客观属性之一。长期以来对颜色的描述限于主观词汇表达,对颜色是否具有客观性在历史中也存在过争论。随着近代科学的发展,特别是自80年来色度学的发展,给颜色的标准化提供了条件。现在CIE主要的颜色理论与标准已经被采纳为IEEE标准,这为颜色的精确测量提供了理论基础。

随着社会的发展,环境、食品安全问题已引起了人们的高度重视,实时、便捷、定量的标准化颜色检测技术和测色仪器的开发应用不仅具有很大的社会意义,同时也是国民经济中一个新的增长点。在环境、食品分析中,通过颜色的测定也是实现产品质量的检验和对污染物的定量分析的常用手段。如饮用水色度是国家生活饮用水标准规定的监测指标,1985年国家就发布了生活饮用水卫生标准(卫生部GB5749-1985),力求对饮用水的颜色标准进行规范。又如发布食用大豆油国家标准(GB1535-2003),对不同等级油品质量进行颜色限定。但这些国家标准普遍推荐目视比色法(铂古比色法、罗维朋比色法等)作色度测量,测定结果准确度差,而且与国际标准颜色单位也不一致。由于这些检测方法只能测量单一色调的样品,因此对于酱油等复杂样品的色度,至今还没有统一的国家检测标准。

近些年随着医疗,卫生事业的飞速发展,特别是医疗美容行业的发展使颜色检测广泛的应用到这些领域。口腔医院对需要换牙的病人都会进行牙齿颜色的检测和配色,美容行业需要对人脸部皮肤的颜色进行精密的检测。另外颜色检测在建筑行业,图象分析与处理等领域都有非常广泛的应用。颜色正逐渐成为像温度这样的可以方便检测和定量标定的物理量。

在老的传统行业,如印染业和酿造业,生产中需要对生产过程的每个环节的颜色进行监控。但是目前国内的的大部分生产厂家都还是依靠工程师们的经验来进行生产,并没有将颜色的实时定量检测应用到生产过程中去,以颜色作为控制量的控制系统的开发还基本上处于起步阶段;而美国,德国等发达国家早在九十年代初就已经将已颜色为控制量的过程控制系统应用到造纸业,印染业等行业的大规模生产中。

颜色测量的方法:

颜色测量可以用三种不同的方法:目视法、光电积分法(三刺激值法)和分光光度法。与此相应,色度仪器可分为三种:目视色度计,光电色度计和分光光度计。

(1)目视色度计

目视测色方法是用目视比较产品与标准颜色的差别,实际操作时应该在规定的CIE标准照明体下进行,一般可采用A光源(色温2856K)、D65或“北窗光”照明。目视色度计可用目视的方法将试验色与一种可调节的颜色进行匹配。视场包括一个或几个试验色占据的面积和比较色占据的面积,观察者调节比较视场的颜色,直至试验面积和比较面积相匹配为止。

目视法的测量结果包含人为因素,结构比较复杂,且精度不高,现在已很少使用。

典型的目视色度计有:赖特色度计、斯太尔斯三色色度计、唐纳森六原色色度计、麦克亚当双目色度计和伯纳姆色度计。

(2)光电色度计

光电积分法是通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE(国际照明委员会)标准色度观察者光谱三刺激值曲线,或某一特定的光谱响应曲线,来对被测量的光谱功率进行积分测量。

光电色度计的响应很象人眼的视觉系统,通过直接测得的与颜色的三刺激值成比例的仪器响应数值,直接换算出试验色的CIE三刺激值。有两种主要的方法用来修正物理探测器,如光电池或光电倍增管的光谱响应,使它们的光谱响应大小正比于颜色的三刺激值。一种方法是使用一个带有光谱样板的双单色仪;另一种是使用滤色片,如日本美能达的CR-200/CR-210/CR-221/CR-231系列色度计。样板色度计所提供的标准光谱三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)比大多数滤色片滤色计所提供的要精确,但是,样板色度即通常比滤色片色度计要复杂的多。

光电色度计测量速度快,但测量精度没有分光光度计高。

(3)分光光度计

分光测色仪器是颜色测量最基本的仪器。这类仪器不是直接测量颜色的三刺激值本身,而是测量物体的光谱反射或光谱透射特性,也就是测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比。再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者,通过积分计算求得颜色的三刺激值。

这是一种精确测量颜色的色度仪器,而且随着科学技术的发展,目前已制成自动化、智能化的分光测色仪。

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