颜色测量方法有哪些?目视法测色的原理是怎样的?

2023-05-24

颜色测量是有色行业产品质量检测的一个重要的工序,根据现有文献的记载,颜色测量大致有三种方法:目视测色法和仪器测色法两大类,其中仪器测色法又分为分光光度法和光电积分法。本文对颜色测量的方法和目视测色法的原理做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

颜色测量仪器

颜色测量的几种方法:

颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类。其中,仪器测色又包括分光光度法和光电积分法(也称三刺激值法)两种。

1.目视测色法

目视测色方法是一种古老而基本的颜色测量方法。这种方法通过人眼的观察,对颜色样品与标准颜色的差别进行直接的视觉比较,要求操作人员具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力。即便如此,在其测色结果中仍不可避免地包含了一些人为的主观因素,而且工作效率很低。所以随着颜色科学的发展和工业化水平的提高,这种目视测色法在工业测色中的应用已经越来越少,取而代之的是采用物理仪器的客观测色方法。

2.分光光度法

分光光度测色方法主要是测量物体反射的光谱功率分布,或物体本身的光谱光度特性,然后再由这些光谱测量数据通过计算求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。这是一种精确的颜色测量方法,而且可以制成自动化的测色设备。

3.光电积分法

光电积分法是通过把光电探测器的光谱响应,匹配成所要求的CIE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函数,从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量,这类仪器的测量速度很快,并具有适当的测色精度。


目视法测色法的原理:

目视法是一种古老的也是色度测量最基本的一种方法。目视法测量颜色在很久以前就被很多行业的人在使用着,画家、设计师等一代代艺术家们就是通过他们的眼睛对美的感知和评价,留给人们许多历史的瑰宝,也将目视法测量颜色的技术流传了下来。

当然,在当今时代,目视法测量颜色在很多领域仍然使用着,但已经不是单纯的凭借经验和感觉来评判了。一般情况下,实际操作时应该在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。进行目测比较时,应具有一定的亮度水平,使人眼的锥体细胞处于工作状态,同时也应该依照CIE的规定选择一定的视场大小。

下面具体介绍一下这种测量方法的步骤:

目视测色的第一步是限定照明条件。该照明条件应该能在较长时间内保持稳定,这也暗示了要使用光暗室。光暗室的光谱功率分布和照明应该正好与样品需要的照明条件一样。当样品需要人工照明时,这个要求就比较容易实现;但是当样品需要自然光照明时,这个要求就相对的有些难度了,因为所有实际用于目视评估的光源与自然白昼光在光谱功率分布和照度上都有很大的差别。CIE公布过一种用同色异谱样品评估白昼光发生器的质量的方法。这种方法可用来对各种不同的光暗室定级。CIE显色指数也可以用来评估差别极大的人造光源--模拟自然白昼光的太阳模拟器。然而针对于什么是目视测量条件下的“自然”的白昼光,又是莫衷一是,尽管我们已经定义出许多代表这些条件的CIE标准白昼光照明体,例如,D50、D65以及D75等。但是没有相对应的可用于光室的CIE自然白昼光标准光源。对这种两面为难的事实的解决办法,就是重新定义标准照明。标准照明也就是对真实世界照明条件模拟最接近的光暗室中的真实光谱。

光源确定之后,我们就要对进行颜色测量的周围环境进行进一步的规定。通常光暗室的内壁在目视颜色测量的过程中称作周围场。周围场应该是无光泽的或者是中性色。它特定的明度取决于被模拟的照明环境。当内壁是黑色时,照明基本上是定向的,这种情况下与直射太阳光照射样品的情况是相似的。随着内壁的明度的增加,从内壁到光暗室的地面的明度的二次反射的增加,这种反射具有增加光暗室漫射的作用,因此能够模拟多云情况下的照明条件。大多数光暗室的明度L*的大小在60~70之间。

得到的是定向与漫射部分的组合,这样就可以观察到织物的差异。当要测量的不是高光泽的材料,最好不要改变周围场的特征。然而,对高光泽材料进行例行评估时,光暗室的背景应该涂黑。用黑色的天鹅绒就可以容易的做到。这会消除由于镜面反射导致的光暗室的像。

背景指的是样品放置其上的表面,一般指的是光暗室的地面。如果目视测量的目的是估计色表,那么背景应该是无光泽的,并且具有中等明度,也就是L*大概为50左右。当判断色差时,有时需要改变背景的明度以增大小色差的差异,这是通过选择介于标准和样品之间的明度来实现的。然而这样做则减弱了仪器测色与目视测量之间的可比性,一般不推荐这样使用。

一旦光暗室的背景和周围场限定了,并且他的光源选定了之后,必须测量光谱功率分布和照度数据。理论上,所有的光源的照度应该是非常一致的,然而事实上它们的差别很大,达到1000lx。对于目视评估,照度一般保持在1000lx左右。

样品的尺寸应该保持一致,在通常的测量范围内,样品的尺寸越大,目视测量的精度越高;样品至少有13cm2大小。如果不能够满足这个条件,那么在对小样品进行测量时,观察者应该在视角不小于2°的距离外观察样品。如果标准尺寸比样品还小,应该用罩子分别罩在它们上面,以便得到相等的面积。罩子的明度和表面性能应该与背景相同。如果知道样品大小以及它到观察者的距离就可以计算出视角(2θ):2θ=2arctg(r/d)。当判断两个试样的色差时,该试样对的样品制备方法应该相同。习惯上将试样以边界接触的方式放置。

试样应该放置在光暗室的地面上,以使照明与试样平面垂直。观察者离光暗室开孔约15~30cm的距离,并且保持观察者角度为45°的高度。在目视评估中保持与试样的距离不变非常重要。由于照明取决于特定的光源、散射体及周围场的明度,因此它在基本定向发射与中等散射范围内变化。头顶的光源应该关闭,光暗室中的试样应该是要进行目视测量的试样。光暗室内零乱堆放的试样可能导致照明光谱的性能发生明显的变化。在测量过程中,应该记录一套观察和照明条件,及参比条件。

我们对目视测量色表的兴趣只限于定性判断。将单个试样放置在光室中。如果我们要对一个具体的标准色样进行颜色评估,首先要判断该标准色样的色表。

首先,打开光源,假设这里采用模拟的D65光源。开始我们不看样品只看光暗室四周的墙壁,以使我们的视觉系统适应。大概适应60s之后,再看试样。这时,如果我们具有使用某种特定色序系统的经验,可以指定一种颜色标注,要么记住该色表。这种定性的判断引该时在短时间集中精力观看样品后做出的,过程中防止对试样颜色的局部适应非常重要。接下来,我们可以换到下一个光源,同样开始时让我的眼睛看光暗室的室壁60s,然后再看试样。于是可以指定出另一个色表。将这个过程对每一个感兴趣的光源都重复一次。

现在我们对标准的颜色不一致性做出判断,如果试样的色调随着照明的变化而改变很大时,那么试样具有明显的颜色不稳定性。颜色恒常性差的色样不应该当作标准色样应用于颜色技术中。

观察中感觉到的颜色表现即颜色的外貌,在很大程度上掺入观察者的主观心理因素,它往往因人而异,所以评价和测量的准确性和稳定性很难保证,所以目测法是一,种粗略的方法,大部分领域已经很少使用了。

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