1、技術(shù)簡介

　　顏色是大腦對于射入人眼的光的主觀感受。一般人眼可感知的波段為380~780nm。

　　顏色可以簡略分為反射顏色，透射顏色，光源色和結(jié)構(gòu)色，前三種最為常見。

　　待測物的反射/透射顏色取決于待測物的光譜反射率/透射率，參考光源和觀察條件。光源色取決于光源光譜。結(jié)構(gòu)色與物體表面特殊的衍射結(jié)構(gòu)有關(guān)。

　　顏色在生產(chǎn)和生活中扮演著重要的角色，顏色的控制已經(jīng)成為評價(jià)許多產(chǎn)品外在和內(nèi)在質(zhì)量中最受重視的要素之一。傳統(tǒng)的測色方法直接用人眼觀察，方法簡單靈活，但是結(jié)果依賴于觀測人員的經(jīng)驗(yàn)和心理、生理等主觀因素的影響，也依賴于觀察條件，結(jié)果使得測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和公正性經(jīng)常受到質(zhì)疑，目前已經(jīng)被光譜測色技術(shù)取代。

圖1 不同顏色光譜

　　光譜測色是利用光譜儀獲取光源發(fā)射或物體透反射的可見光波段的光譜進(jìn)行分析。根據(jù)色度學(xué)理論，任何顏色可用三個(gè)對人眼的顏色三刺激值來表示，因此獲得顏色三刺激值正是測色儀器的測量目的。顏色三刺激值可以通過顏色刺激函數(shù)分別乘以CIE光譜三刺激值，并在整個(gè)可見光譜范圍內(nèi)分別對這些乘積進(jìn)行積分。計(jì)算公式如下：

　　其中，φ(λ) 為色刺激函數(shù)，由光源輻射特性或物體的透反射特性決定;X(λ), Y(λ), Z(λ)為標(biāo)準(zhǔn)觀察者的光譜三刺激值;k為歸一化系數(shù)。X, Y 和Z則是顏色三刺激值，它們雖然從數(shù)量上對顏色進(jìn)行了定量的描述。

　　歷史上，由于各個(gè)行業(yè)顏色測量對象差異很大，顏色三刺激值直接使用多有不便。于是國際照明委員會(huì)(CIE)先后推出了CIE xyz和CIE L*a*b*等多種顏色空間，將顏色三刺激值轉(zhuǎn)換后使用。在實(shí)踐中，CIE xyz多用于發(fā)光體顏色描述，而CIE L*a*b*模型在物體表面色的色差，例如紡織品、油漆、塑料等行業(yè)。關(guān)于兩種顏色空間的具體計(jì)算函數(shù)可直接參考CIE網(wǎng)站，一般顏色測量軟件都集成了這些函數(shù)，比如著名的海洋光學(xué)的測量軟件集成了所有主流的顏色空間函數(shù)，并集成了CIE規(guī)定的所有標(biāo)準(zhǔn)照明體函數(shù)模型，幾乎可以滿足所有顏色測量需要，給客戶開展多種顏色測量帶來了極大便利。

圖2 CIE xyz

圖3 CIE L*a*b*

　　2 、應(yīng)用說明

　　顏色測量包含三個(gè)基本要素：參考光源，參考標(biāo)準(zhǔn)源，光譜采集裝置。常用參考光源為鹵鎢燈或氙燈。參考標(biāo)準(zhǔn)源一般多用漫反射標(biāo)準(zhǔn)板。光譜采集裝置則有光譜儀和配套附件組成。光譜儀必須涵蓋可見光波段，并且要具有足夠的靈敏度和穩(wěn)定性，配套附件包括光纖探頭和積分球等。

　　顏色計(jì)算較為繁瑣，選擇一款集成各種顏色參數(shù)自動(dòng)計(jì)算功能的軟件也是很有必要的。

　　農(nóng)產(chǎn)品加工：肉類，果蔬等品質(zhì)分類;

　　照明行業(yè)：LED顏色分析;

　　紡織行業(yè)：紡織物色差鑒定;

　　造紙行業(yè)：紙品顏色控制;

　　化工行業(yè)：油漆，涂料等品質(zhì)控制。

　　典型配置

　　典型產(chǎn)品：高分辨率光譜儀，光源，探頭，濾光片，聚光透鏡

　　3、應(yīng)用文章

　　3.1 LED顏色測量

圖4 使用七步MacAdam 橢圓來定義LED在CIE 1931 色品圖中的分割區(qū)域

　　3.2 化學(xué)變色反應(yīng)測量

圖5 化學(xué)變色反應(yīng)中的吸光度圖譜

圖6 ?化學(xué)變色反應(yīng)在553nm和759nm的吸光度變化趨勢

　　3.3 基于顏色檢測的犯罪現(xiàn)場的血跡的時(shí)間評價(jià)

圖7 血跡檢測圖

?（內(nèi)容來源：海洋光學(xué)）