色差儀是模擬人眼的視覺(jué)系統(tǒng)，根據(jù)儀器的模擬積分光學(xué)系統(tǒng)，將光譜光度數(shù)據(jù)的三刺激值進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計(jì)算，得出L*、a*和b*值及對(duì)比色色差的光學(xué)分析儀器，被廣泛的應(yīng)用于與顏色相關(guān)的行業(yè)。本文對(duì)色差儀測(cè)色原理及影響因素做了介紹。

色差儀的測(cè)色原理：

色差儀是一種通過(guò)計(jì)算顏色差值來(lái)識(shí)別和比較顏色的光學(xué)設(shè)備，其工作機(jī)制實(shí)際上是對(duì)人眼識(shí)別顏色過(guò)程的部分模擬。在人眼視覺(jué)系統(tǒng)中，顏色判斷是依據(jù)進(jìn)入眼睛可見(jiàn)光的進(jìn)行的，這種光線來(lái)自物體表面輻射、反射或者物體內(nèi)部的透射，類(lèi)似的在一個(gè)測(cè)色系統(tǒng)中，實(shí)際需要分析檢測(cè)的就是進(jìn)入儀器檢測(cè)窗口的可見(jiàn)光。與人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)使用生物組織視網(wǎng)膜來(lái)識(shí)別光譜類(lèi)似；在機(jī)器中這種顏色識(shí)別功能通常通過(guò)感光器件來(lái)完成的。人類(lèi)比對(duì)顏色是在大腦中完成的，是對(duì)不同顏色信號(hào)的比較；色差儀則是在獲得樣本顏色數(shù)值后與記憶體中的顏色數(shù)值進(jìn)行比較。

對(duì)色差儀而言，要獲得待測(cè)可見(jiàn)光的首要條件是必須有能夠反映待測(cè)樣本顏色特征的光線。在顏色恒常性的部分闡述我們知道，特定環(huán)境中觀察物體顏色時(shí)，依賴于當(dāng)前光照條件的顏色譜系分布是確定的，但是一旦改變光照背景，機(jī)器傳感器獲得的顏色感應(yīng)值發(fā)生變化，那么顏色的判斷就不是恒常的了，這也就是機(jī)器視覺(jué)不具備顏色恒常性的原因。要解決這個(gè)問(wèn)題，需要在一個(gè)和測(cè)量環(huán)境無(wú)關(guān)的顏色譜系空間中獲取樣本的反射光線，所以測(cè)色儀器中都會(huì)使用統(tǒng)一的內(nèi)置光源來(lái)刺激物體表面，這樣就相當(dāng)于將所有待測(cè)物體都置于一個(gè)跟機(jī)器相關(guān)的系統(tǒng)光照條件下，而這系統(tǒng)光照條件下的顏色譜系分布也是確定的了。

在色差儀內(nèi)有一個(gè)光源，每次測(cè)量時(shí)，光源使用單色白光多次照射樣本，或者使用單色LED分組多次照射樣本，在照射的同時(shí)使用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）感光陣列獲得反射可見(jiàn)光的信息，然后經(jīng)過(guò)后期的去噪、平均后獲得樣本顏色的系統(tǒng)顏色空間坐標(biāo)值。需要補(bǔ)充的是在色差儀能夠測(cè)色之前需要將標(biāo)準(zhǔn)顏色庫(kù)信息裝載到色差儀當(dāng)中，并且使用純黑或純白色的系統(tǒng)顏色空間參考點(diǎn)同標(biāo)準(zhǔn)顏色庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)顏色空間進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，從而求出兩個(gè)顏色空間的映射關(guān)系，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)照明體選定時(shí)，其是一個(gè)常數(shù)。

在顏色空間映射參數(shù)確定的條件下，一旦測(cè)得的系統(tǒng)樣本顏色值被計(jì)算出來(lái)后，就可以在與映射參數(shù)計(jì)算從而得出和具體機(jī)器、硬件系統(tǒng)、光照條件無(wú)關(guān)的L*a*b*值。所以當(dāng)系統(tǒng)要測(cè)量未知顏色時(shí)，這個(gè)樣本L*a*b*空間坐標(biāo)值就可以用來(lái)尋找最接近的標(biāo)準(zhǔn)顏色；反之，如果查看樣本顏色是否符合落在期望顏色偏差的閾值內(nèi)，則將樣本的L*a*b*值與期望顏色的L*a*b*值作為選定色差公式的輸入來(lái)計(jì)算色差距離△E，從而進(jìn)行色差判斷。

影響色差儀測(cè)色結(jié)果的因素：

1.光源的選擇

色差儀的照明體是一個(gè)固定的燈泡如能量穩(wěn)定的鎢燈或壽命較長(zhǎng)的氬燈。但是同一塊顏色樣板，在不同的光源下儀器顯示出來(lái)的結(jié)果是不一樣的。這是因?yàn)椴煌墓庹盏綐影迳媳晃蘸头瓷涞墓饩€不同，造成了人眼和儀器在看顏色時(shí)的差別。一般在建筑用卷鋼涂料的應(yīng)用中采用的是D65光源，D65光源相當(dāng)于平均日光，因?yàn)榻ㄖ镁礓撏苛洗蟛糠直挥糜趹敉猓趹敉馓?yáng)光被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)光源。而家電卷鋼涂料由于其使用性質(zhì)決定大部分用于室內(nèi)，根據(jù)室內(nèi)燈光而采用A標(biāo)準(zhǔn)光源來(lái)對(duì)樣板進(jìn)行測(cè)色，它是一個(gè)精心規(guī)定的鎢光源。其他的光源如熒光燈光源，在許多類(lèi)型下都可使用。例如有些織物廠就采用熒光燈光源。所以根據(jù)實(shí)際的使用情況和用戶要求，選擇合理的光源作為雙方認(rèn)可的測(cè)量方式，一旦雙方認(rèn)可，必須在相同的條件下，對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)量，以減少不必要的系統(tǒng)誤差和人為錯(cuò)誤，達(dá)到最佳結(jié)合點(diǎn)。

2.儀器的幾何構(gòu)造及特點(diǎn)

色差儀的幾何結(jié)構(gòu)決定了儀器的光源、樣品面和檢測(cè)器的配置。通常有兩大類(lèi)幾何構(gòu)造的儀器：定向的（0°/45°）和漫射型的（積分球）分光光度色差儀。

0°/45°的幾何構(gòu)造是0°角垂直于樣板照明，光線照到樣板后漫反射，在45°角的地方測(cè)量。測(cè)量時(shí)在45°角有多只光源接受器以達(dá)到最佳的測(cè)量效果。用這種儀器測(cè)量的結(jié)果與由于顏色和表面光澤變化在視覺(jué)上引起的外觀變化相符合。它用于質(zhì)量控制時(shí)效果非常好，與人眼觀察物體的方式相一致，結(jié)果也與人眼最接近。

典型的積分球構(gòu)造儀用一內(nèi)壁涂白的球漫射照明樣品，在8°角測(cè)量。這種測(cè)量方法忽略了表面特性和光澤對(duì)顏色的影響，提供的測(cè)量?jī)H符合顏料/染料等顏色的變化，所以我們?cè)陔娔X配色系統(tǒng)中選擇這種儀器。

3.顏色的表示方法

為了對(duì)顏色進(jìn)行判別，目前我國(guó)普遍使用的方法還是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色卡或來(lái)樣樣板來(lái)作對(duì)比。這種比較只能現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比，是一種感性的比較。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們想出了用三維空間坐標(biāo)數(shù)值化，孟塞爾顏色系統(tǒng)，光譜反射率曲線等多種方法來(lái)表示顏色。我國(guó)也于1994年制訂了《中國(guó)顏色體系樣冊(cè)》來(lái)標(biāo)定顏色。

在分光光度色差儀中我們用CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）L*、a*、b*，CIEL*、C*、h*，HunterL、a、b，x、Y、Z，L*、C*、h*，Y、x、z等多種方法來(lái)表示顏色的色度坐標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中Hunter L、a、b和CIEL*、a*、b*是兩種比較廣泛使用的顏色空間，他們都是x、Y、Z值進(jìn)行算術(shù)推導(dǎo)得出來(lái)的。不過(guò)，由于計(jì)算公式的不同，測(cè)量后的數(shù)值是不等同的。HunterL、a、b在顏色空間的藍(lán)色部分是收縮的，而CIEL*、a*、b*在顏色空間的黃色部分是過(guò)度擴(kuò)張的。在實(shí)際使用過(guò)程中，小編想提醒大家的是一定要注意L*、a*、b*和L、a、b的區(qū)別，兩者不能混為一談，小編就看到過(guò)把L*、a*、b*當(dāng)作L、a、b的情況，數(shù)據(jù)差別很大，以為是儀器出了問(wèn)題，實(shí)際是把色度坐標(biāo)弄錯(cuò)了。