颜色怎么测量？颜色测量的标准色度系统有哪些？

传统颜色的测量主要是采用目视法，这种方法主观性强，且不能对颜色进行定量的描述。随着色度学的不断发展，智能化的颜色测量仪器取代了目视法，这种仪器能够更加准确与客观地得到目标的颜色信息，颜色测量变得越来越便携、小巧、精准度高。本文对颜色测量的方法及颜色测量采用的色度系统进行了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色测量的方法：

颜色测量方法可分为目视法和仪器测色法两大类，目视法是通过人眼比对被测样品与标准色卡的颜色差别来确定被测样品颜色的方法，主要依靠的就是人眼对颜色的辨别力。由于此方法是基于人眼视觉的，而人眼色彩视觉感知受到很大主观影响，测量结果不够精确，随着工业技术的发展，目视法的精度已经无法满足生产需求。随着制造工艺的不断发展，颜色测量仪器测色能够更加准确与客观地得到目标的颜色信息，颜色测量变得越来越便携、小巧、精准度高，目视法也逐渐被淘汰。颜色测量仪器根据原理可分为光电积分法与分光光度法两大类，分别对应光电积分式颜色测量仪器与分光光度式颜色测量仪器，这两种颜色测量仪器是目前工业生产中主要使用的颜色测量仪器。

分光光度法是通过对内置光源发射到物体上造成反射的光谱功率分布进行测量，再通过内部数据处理单元得到被测物的三刺激值。分光光度颜色测量方法与光电积分法相比测量结果更为精准，其体型也更便于携带，并在向着自动化的方向发展，在各领域都得到了广泛应用。

光电积分法测量原理是在内置光源的作用下，光照射在被测物上，被测物将其光谱响应反馈给光电探测器，仪器内部的数据处理装置将其与标准的光谱三刺激值曲线进行匹配，从而通过对光电积分仪器接收到的光谱信息进行积分测量，利用探测器获取整个测量波长范围内被测样品的颜色信息，再通过数据处理器将被测样品的颜色信息转换为三刺激值X、Y、Z，再将颜色数据输出。为了使光探测器测量精准，通常需要在探测器上覆盖滤光片，滤光片与探测器需要符合人眼的色觉感知。然而在实际操作中，受到色玻璃品种的限制，测色仪器不可能完全符合人眼色觉程度，因此光电积分式颜色测量仪器无法精确测量出被测样品的三刺激值。但光电积分式颜色测量仪器可以准确计算出两个样品颜色之间的差别即样品之间的色差，因此光电积分式颜色测量仪器又被称作色差计。

分光光度式颜色测量仪器测量的是被测样品的光谱功率分布，再通过仪器内的数据处理装置，将其转换为颜色三刺激值。分光光度计是通过采集被测样品的光谱信号从而通过计算确定其颜色参数的，因此拥有非常高的精度。与光电积分式颜色测量仪器相比，分光光度计无需考虑滤色片与探测器是否符合卢瑟条件，颜色测量精度更高。并且随着工业技术的不断进步与提高，分光光度式颜色测量仪器在向着便携、自动化的方向发展，具有极高的应用价值。因此在对颜色控制有较高要求的产业，分光光度式颜色测量仪器的使用范围更广。

颜色测量的标准色度系统：

1.CIE1931标准色度系统

颜色是可见波段（380-780nm）的光进入人眼后引起的视觉响应，是一种心理量。由国际照明委员会提出的CIE1931色度系统通过三色光理论将进入人眼光刺激的物理量与视觉颜色感知的心理量联系在一起，实现了对颜色的量化。

颜色量化的一种常见方法是表示为CIEXYZ三刺激值或色品坐标。CIE在1931年规定了两种色度系统，CIE1931RGB和CIE1931XYZ。CIE首先根据HelmholtZ的三色学说，在Wright和Guild的颜色匹配实验数据的基础上创建了CIE1931RGB。

CIE1931RGB通过描述一种颜色的光可以和多少数量与比例混合的三原色的光达到视觉一致，定量表示了颜色，视觉匹配时三原色光的量称为三刺激值。颜色经常被归一化到等亮度平面上，使用色品坐标表示不同的颜色。

CIE1931RGB系统是可以由实验直接推导出的色度系统，现实意义强，但由于存在负值，不方便使用和理解，在同次会议上，CIE提出了假想三原色XYZ，并建立了CIE1931标准色度系统。CIE1931 XYZ系统利用坐标变换的方法使所有颜色色品坐标都为正数，现在已被广泛采用。

CIE1931XYZ色度系统的三刺激值X、Y、Z和色品坐标（x，y）的计算式分别为：

对于反射体，其中的φ（λ）为物体所有方向上辐射的（与绝对黑体相比的）相对光谱功率分布，若表示的是某一个方向上接收的相对光谱功率分布，则记为β（λ）并称为辐亮度因数；x（λ），y（λ），z（λ）称为光谱三刺激值函数，由CIE给出；k是归一化系数，应使绝对黑体在同样条件下Y=100，实际计算时，经常使用求和代替积分。

通过上式也可以发现，由几种光谱成分相加而成的混合色的三刺激值和各成分色的三刺激值是线性叠加的关系。混合色的色品坐标会位于各成分色色品坐标围成的多边形之中，特别地，如果混合色由两种成分色相加而成，则混合色的色品坐标位于两种成分色色品坐标相连的线段上。所有可见单色光的色品坐标构成的曲线称为光谱轨迹。

2.CIE1976 L*a*b*均匀色空间

CIE1931标准色度系统尽管服从成分色的线性叠加，但并不能表示人眼识别颜色差异的大小。为了将色差也进行量化，CIE前后推出了多种均匀色空间，其中CIE1976L*a*b*是应用最广泛的。颜色量化的另一种常见方法是表示在CIE1976L*a*b*颜色空间中。CIE1976的 L*a*b*值的计算式为：

Xn，Yn，Zn分别表示 CIE标准照明体照射在理想漫射体上时反射的三刺激值，其中Yn=100，在计算L*a*b*值时一般使用等能白光作为标准照明体，即[Xn，Yn，Zn]=[100，100，100]。

式中，L*称为米制明度，a*，b*称为米制色品。当a*，b*都为0时表示白色、灰色或黑色，a*表示颜色的红绿程度，b*表示颜色的黄蓝程度。L*a*b*颜色空间中的色差公式为：

CIE1976L*a*b*色空间中较为常用的颜色参量还有颜色的彩度C*ab和色调角h*，公式分别是：