颜色测量的方法及国内外测色仪器的发展和现状

颜色在人们的日常生活中到处存在，它影响着人们的情绪、印象、欲望、嗜好等各种感觉，与人们的生活息息相关。特别是在工业化的生产中，人们对产品外观颜色的要求随着人们生活水平不断的提高，因此，保证产品的颜色品质，就需要进行颜色的测量。本文介绍了颜色测量的几种方法及测色仪器的发展和现状。

颜色测量的方法：

目前颜色检测主要有三种方法：目视法，分光光度法，光电积分法。

1.目视法

目视法是一种最传统的颜色测量方法。具体做法是由标准色度观察者在特定的照明条件下对产品进行目测鉴别，并与CIE（国际照明委员会）标准色度图比较，得出颜色参数。人的眼睛虽有优异的视觉功能，但是不能准确识别微细的色彩差异，常出现色彩判断失误。另外，目视方法测色带有一定的主观色彩，测量结果会受到色适应、人眼光谱响应差异等因素的影响。由于这种方法测量的结果精度低，这种测色方法已较少使用。

2.分光光度法

分光光度法通过测量光源的光谱功率分布或物体反射光的光谱功率，根据这些光谱测量数据通过计算的方法求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值，进而由此计算出各种颜色参数。它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数，所以精度非常高。分光光度法可以精确的测量颜色，但是系统构成复杂，操作麻烦，成本高。适用于要求较高的测色与配色场合。

3.光电积分法

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。即模拟人眼的三刺激值特性，用光电积分效应，直接测得颜色的三刺激值。仪器的测量观察条件采用2°还是10°标准色度观察，CIE标准照明体采用D65还是其他的光源，均只能在仪器制造时就单一地固定下来后，才能去模拟该测量观察条件下的三刺激值。

光电积分式仪器不能精确测量出色源的三刺激值和色品坐标，但能准确测出两个色源之间的差别，因而又被称为色差计。这类仪器测量速度快，也具有适当的测量精度。它不能用于测量结果要求很正确的场合，例如微小色差的评价等。虽然色度计的准确度不是太高，但它的客观性和低廉的价格，仍然使它在许多要求不高的场合，如快速质检、在线检测有广泛的应用。

国内外测色仪器的发展和现状：

国外的颜色检测研究比较早，20世纪初就开始了这方面的研究。最先发展的是分光光度式测色仪器，后来在20世纪40年代初亨利开发了光电积分测色仪器，并于50年代开始制造和销售。国外色差计从上世纪60年代开始批量生产，而我国对颜色的研究起步比较晚，从上世纪80年代初才开始研制此类仪器。

目前国际上有许多研究单位和生产厂商正在从事自动测色与配色系统的研制，如瑞士的Datacolor Intermational 公司，美国的 Macbeth、HunterLab、X-Rite公司等，德国的Zeiss、Optronic等以及其它国家的光学公司均研制实用的测色与配色系统。

分光光度法可分为光谱扫描法和光电摄谱法两种。国外早期的分光测色仪体大多采用光谱扫描法，体积庞大，测速慢。20世纪70年代出现采用闪光光源和阵列硅二极管探测的分光光度光度计，大大缩短了测量时间。80年代末瑞士Datacolor公司采用闪光灯作为光源，测色一次时间少于0.3秒。随着计算机技术的发展，20世纪80年代初微型计算机很快应用于颜色测量仪器，通过不同的接口，辅助分光光度计完成控制测量和数据采样，并能根据使用要求计算出色度参数。

光电摄谱法分光测色仪于20世纪80年代后期和90年代初在国际上得到很大发展，分光测色仪在这一时期向便携式、小型化发展。光电摄谱法测量时间极短，信噪比较高，对光源稳定性要求低，特别适用于瞬态和大数据量的光谱测量。采用光电摄谱法的分光测色仪，其特点是测色过程自动化，并能够利用电脑扩展测色仪器的功能，以满足不同用户的需求。目前国内外普遍研究和采用带有微处理器，并兼有检测和信息处理功能的集成电路系统，广泛应用于多种测量的比较和运算。

国内在仪器测色配色的理论和系统的研究领域中处于比较落后的状态，至今许多生产单位的颜色质量和配方预测过程主要依靠配色人员的经验和目视判断，即采用原始的尝试和辨差法，严重的制约我国颜色工业的发展。目前国内仪器市场的颜色测量仪器，大都是外国的进口仪器，如美国X-Rite公司的分光光度计、日本日本的色差计等。但进口的测色仪器价格都比较昂贵，也不能完全适应国内很多企业具体生产的要求。目前，国内对颜色测量仪器的研究也在不断的进行，也取得了一些成绩，如葡萄干、大米、颗粒物料等颜色的分选机系统、颜色在线测量系统、便携式颜色识别系统等。色差计的设计和制作主要有深圳市三恩时科技有限公司研制的便携式色差计；北京康光光电子联合公司研制的SC-80轻便色彩色差计；北京盛名扬科技开发有限责任公司SMY-2000SF色差计等。因颜色测量具体应用的需求以及降低成本等因素的考虑，近年来便携式颜色传感器探头、色度仪，比色色差计等色度色差测量仪器的研制工作一直在进行中。

国内的一些颜色测量产品，大都是台式的仪器，体积较大，携带和使用很不方便。已有的便携式色差计的价格也比较高，给一些小型企业的颜色测量造成不便。研制一种小体积、低价格，精度虽不很高，但能满足一般性要求的颜色测量仪器成为目前仪器发展的一个趋势。