颜色检测技术的发展现状是怎样的?颜色检测的方法有哪些?

随着我国工业的发展,颜色已经成为评定许多产品质量的重要指标。在许多行业,颜色的技术指标越来越重要,产品颜色的变化程度直接反应了产品质量的优劣,产品的颜色特征也严重影响着人们的消费心理,因此颜色检测显得尤为重要。本文介绍了颜色检测技术的发展现状及颜色检测的方法,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

色差仪

颜色检测技术的发展现状:

在工业生产中,许多环节对于颜色都需要进行准确的检测和控制。在研究颜色生成相关的学术理论时,人眼测色十分必要;而在一些复杂的工业生产过程中,比如印染、印刷、食品加工等,需要快速的检测颜色并加以控制,目视测色法就无法满足速度要求。因此,随着色度学的发展(色度学的发展过程详见第二章),一些检测颜色的设备被研究出来,应用到工业生产中来替代人眼。

在国外,美国的德塔公司、亨特立公司、爱色丽公司、锡莱一亚太拉斯公司,日本色差仪等基本占领了颜色检测仪的市场。他们的设备各有特长,比如德塔公司的Datacolor600,有较高的精度和较低的允差,适合检测处理带荧光的物体;爱色丽公司的Colori7具备三光束散射技术,能够检测大小不一、形状不一、透明状态不一的物体;日本公司生产的CM-3700A,对于透射率或者反射率比较低的物体,也具备误差低、可重复的特点。

虽然国外的颜色检测仪具备精度高、应用场景广等特点,但是由于高昂的价格,不符合国人操作习惯的软件使用方式,使得国内企业并没有大范围使用国外的检测仪。因此,国内一些制造商也生产出来一批适合国内企业使用的颜色检测仪,比如深圳的三恩时科技有限公司。

市面上的颜色检测仪可以简单分为色差计和光谱测色仪两种,分别利用了三刺激值法和分光光谱分析法的理论。色差计虽然精度不高,但检测速度较快、价格便宜,因此有很大的应用市场;而光谱测色仪虽然精度高,但组成比较繁琐、价格昂贵、稳定性一般,所以应用范围不如色差计大。

由于视觉技术在不断完善与增强,采用机器视觉代替人工和传统测色仪进行颜色检测,成为一个新的研究方向和应用场景。通过图像摄取装置,获取物体的图像数据,输送到图像处理单元,通过相关的检测识别算法,可以快速的分析出物体的颜色等信息。通过机器视觉的技术,改变了以往离线检测颜色的方式,可以实现在线实时检测物体颜色,从而应用在一些需要快速检测颜色并进行控制的工业生产过程中。


颜色检测的方法:

颜色检测的方法主要有两种:目视测色和仪器测色。后者在实际中可以分为分光光谱法与三刺激值法。

1.目视测色法

在确定的光照条件下,比如在标准光源A、CIE推荐的D65等,通过观察者的观察,将待测物体与标准颜色比较。在比较过程中,有以下几点需要注意:

(1)光源:一般采取多种光源,进行多次比较后进行综合分析,避免单种光源造成的实验误差。

(2)观察者:观察者应该对颜色十分敏感,能快速得出待测物体的颜色,需要经过专业的培训和进行过多次测色实验。进行比较实验时,观察者和待测物体之间应该有不小于 2°的视场角。

(3)待测物体:要求待测物体和标准颜色的物体有相同的面积。目视测色法虽然是通过专业的培训和进行过多次测色实验的观察者进行测色比较,但还是参杂了一些个人主观的想法,因为每个人对于颜色的敏感程度是不一样的,即每个人观察出的色调、明度和饱和度是存在差别的;而且,这样的测色方法需要耗费大量的时间,不利于工业化生产,降低了产品生产效率。

2.三刺激值法

三刺激值法]是通过分别测量光源和物体,分别得到光源的相对光谱功率分布P(λ)(其中入为波长,下同)和物体的光谱光度特性。其中,令反射物体的光谱幅亮度因数为β(λ),光谱反射比为ρ(λ),投射物体的光谱透射比为τ(λ)。由此可以得到色刺激函数φ(λ),通过下列公式计算物体颜色的CIE三刺激值X、Y、Z:

物体色的CIE三刺激值X、Y、Z计算公式

其中,x(λ)、,y(λ)、z(λ)为符合CIE标准的,2°视场或者10°视场下进行人眼观察得到的光谱色三刺激值。

一般将积分的方程转化为以下求和的方式进行计算:

三刺激值求和方程式

其中k的目的是将光源的 Y 设置为 100,可以通过以下式子得到:

常数k值计算公式

3.分光光谱分析法

分光光谱分析法,又称为分光光度法,通过选择特定波长或者一定范围内的波长,计算物体的透射和反射特性,进一步计算物体颜色的三刺激值。

按照所测波段范围的不同,分光光度测色方法可以分为两种。第一种称为机械扫描式分光光度法,它是对于被测物体的光谱,分别测量每个波长下的辐射能量,从而得到该物体完整的光谱功率分布。第二种称为电子扫描式分光光度法,它可以将各个波长下的辐射能量一起得到,从而直接得到物体完整的光谱功率分布。第二种方法比第一种方,法更快速,但精度有所损失。


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