颜色的光谱特征怎么理解？颜色匹配的方法有哪些？

颜色的色相，明度，饱和度都是人在观察色彩时的视觉心理量，是人们的主观颜色感觉。它们分别与主波长，光强，光谱能量分布有关，但它们并不是光的物理属性，其表现形式与度量都取决于人类的视觉。本文对颜色的光谱特征及颜色匹配的方法做了简要的介绍。

颜色的本质：

颜色本质上是一种视觉效应，是人类通过眼、脑结合生活经验对可见光形成的视觉感受。我们肉眼看见的光线不过是一定波长范围内的电磁波表现出来的，而这段波长范围区间内就已经包含我们能辨别的所有颜色，色相、明度和饱和度是颜色的三个基本属性。

在没有正规的测色仪器之前，颜色的识别都是依靠人眼来比较。而影响颜色分辨结果的主要有三种因素，即光源的性质、物体的属性和观察者本身，每种因素对与颜色的分辨都有很大的影响，这就导致制定一个标准的、客观的颜色识别和测量的标准势在必行。CIE在多年研究的基础上，制定了一整套将光源、物体反射率和透射率等因素量化的标准，使用CIE指定的颜色测量和识别标准可以克服人眼观察的主观性和不准确性。

颜色的光谱特征：

自然界中的物体可以分为自发光的和非自发光的两种。所有非自发光的物体只有在发光物体的照射下才能被人眼分辨出颜色。所以在分析光谱特性的时候，也要分为两类来讨论。

自发光物体即为光源，我们一般描述其光谱功率，光源的相对光谱功率分布通常将光谱功率分布绝对值555nm处功率标定为100，并将其它光谱波段功率进行归一化，称为相对光谱功率分布。光源的光谱功率分布既是光源显色的根本原因，又是在其光照下的物体呈色的重要因素。然而研究发现，可见光范围内除（572nm、503nm、478nm）三个波长点与光强大小无关，其他波长的颜色与光强有关。但是自然界中物体颜色与光谱并不存在一一对应关系，两个光谱形状不同的复色光可能引起相同的色彩感觉，相同颜色的具有不同的存在，即“同色异谱”现象。

物体的光谱特征如下式所示：R（λ）=P（λ）/E（λ）。

其中λ为波长，表示对应于不同波长的光谱功率分布，E（λ）和P（λ）分别表示入射光和反射光在不同波长的能量分布。

物体表面的颜色不仅与物体本身的光谱反射率（或透射率）有关还与观察者以及光源的相对光谱功率分布有关。比如常见的D65与A光源，二者的相对光谱功率分布就有很大差别，如下图所示。

颜色的匹配方法：

颜色匹配的方法有三刺激值匹配法和光谱匹配法两种。基于三刺激值的颜色匹配技术广泛应用于颜色复制、信息可视化领域，取得了巨大成功，其从本质上看是“同色异谱”的颜色匹配技术。光谱颜色匹配，其本质为光谱成像技术在颜色匹配领域中的具体应用，它始终采用光谱反射率来进行颜色信息的处理、传输与再现。在未来的跨媒体颜色匹配、高保真印刷、位置环境颜色预测与感知等更高颜色应用领域，仅仅使用三刺激值的颜色匹配方法就不能完全达到对颜色精确度的要求，必然需要更高级的颜色匹配技术，尤其是基于光谱的颜色匹配技术。

基于光谱的颜色匹配技术实现的是匹配颜色在各个波段的光谱反射率。光谱反射率与光源、观察者以及检测设备的选择无关，因此可以实现高保真的匹配，实现其在不同光源等条件下颜色匹配的一致性。基于光谱的颜色匹配首先需要光谱成像系统获取到目标物体的光谱图像。