颜色测量解析ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 颜色测量及测量仪器,第十一章 颜色测量及测量仪器,1,颜色的测量方法：,目视测色,仪器测色,颜色的测量方法：,2,颜色的测量方法：,目视测色,主观因素影响大；主要用于颜色视觉机理和色貌评价模型等心理物理研究中。,仪器测色,颜色的测量方法：,3,颜色的测量方法：,目视测色,仪器测色,分光光度法,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。,精确！,光电积分法,颜色的测量方法：,4,颜色的测量方法：,目视测色,仪器测色,分光光度法,光电积分法,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。,速度快，有适当的精度。,颜色的测量方法：,5,11.1 目视测色,在进行目视评价时，首先要确定,标准的照明和观察条件,，该条件能够在较长的时间内保持,稳定,，因此通常需要采用光暗室(light booth)，并且光暗室的光谱功率分布和照度应该正好与样品需要的照明条件一致。,实际上没有相应的应用于光室的CIE自然日光标准光源。,11.1 目视测色在进行目视评价时，首先要确定标准的照明和观,6,周围场,：指光暗室的,内壁,，其应该是,无光泽和中性的,，而且其特定的明度取决于被模拟的照明环境。,内壁,黑色,时，照明基本上是定向的，与直射太阳光照射物体的情况类似；随着壁面明度提高，二次反射增加，增加了漫反射特征，可模拟多云的天空；,明度L*一般在,6070,；,如果待测物体,不是高光泽材料,，最好不要改变周围场特征；若是,高光泽材料,，光暗室背景应是黑色或用黑色的天鹅绒覆盖，这可消除由镜面反射导致的光暗室背景的象。,周围场：指光暗室的内壁，其应该是无光泽和中性的，而且其特定的,7,背景,：,指的是样品放置其上的表面，一般多指光暗室的,底面,。,应该,无光泽,，具有,中等明度(L*=50,),光暗室照度要求：,理论上所有光源照度要非常一致(约在100lx以内)，但实际上差别较大,一般，在颜色的目视评估中，照度控制在,1000lx,背景：,8,样品：,尺寸,保持一致，且越大越好,至少13cm2,，如果尺寸达不到，视角应不小于2；,如果标准色的尺寸,比样品色小,，用,罩子罩住,，以达到相同尺寸，同时罩子的明度和表面性能要和背景一致,样品：,9,已知样品尺寸和观察者距离时，观察角为：,已知样品尺寸和观察者距离时，观察角为：,10,当判定色差时：,样品的制备,方法应相同,，且,边界接触,放置,试样平放于光暗室的,底面,上，使照明和试样平面,垂直,观察者离光暗室口1530cm，保持,45观察角,当判定色差时：,11,因此，用于目视评价测色的光暗室的照明和观测条件包括：,相对光谱功率分布,色品坐标,相关色温,照度,显色指数,日光模拟器分类等级(Daylight Simulator Category Rating),光室内壁和底面的明度,因此，用于目视评价测色的光暗室的照明和观测条件包括：,12,11.2 仪器测色的色度基准,按照,CIE规定,，反射颜色样品的光谱反射率因数是相对于,完全漫反射体,（,在整个可见波长范围的反射率都是1）来测量的，然而，实际上不存在，所以用已知绝对光谱反射率的氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO,4,)等工作标准白板来校准分光光度计，才能在仪器上测量样品的绝对光谱反射率。因此，必须,准确测量工作白板的绝对光谱反射比,。,中国计量科学研究院根据光度测量的积分球原理，利用辅助积分球法（双球法）来实现绝对光谱反射比的测量,11.2 仪器测色的色度基准 按照CIE规定，反射颜色样品的,13,MgO（喷涂）、BaSO,4,、海伦(Halon),：,漫反射性能好、反射比高,；,光学稳定性差、容易污染、完好保持及重复使用困难，无法长久保持反射比量值的稳定性和准确性,乳白玻璃、高铝瓷板、陶瓷白板、搪瓷白板,：,光学性能稳定、经久耐用、表面便于清洁,，因此用作副基准白板,MgO（喷涂）、BaSO4、海伦(Halon)：漫反射性能好,14,中国色度计量器具检定系统(JJG 2029-89),它规定了色度单位（以绝对光谱反射比表示）国家基准的用途，基准所包括的全套基本计量器具，基准的基本计量学参数和借助于副基准、工作基准和标准向工作计量器具传递色度单位量值的程序，并指明其不确定度和基本检定方法等。国家色度基准用于复现国家的色度计量单位，通过色度副基准、工作基准、一级标准、二级标准和专用标准反射板，向全国传递量值，以保证我国色度量值的准确和统一。,中国色度计量器具检定系统(JJG 2029-89),它规定了,15,11.3 仪器测色的几何条件,物体的颜色是由物体本身的,光谱反射率,、观察颜色时所用的,光源,（即光源的相对光谱功率分布）、,视场,来决定的。但是当物体所处的,背景,、,环境,等发生变化时，对人眼所产生的视觉感受也会发生变化，在物体色的测量中，仪器所采用的,几何条件,也会影响最终的测量结果。,11.3 仪器测色的几何条件 物体的颜色是由物体本身的光谱反,16,光源的漫射和定向性能,、,观察位置,以及光源与样品、样品与观察者之间的,特定几何关系,决定了光源、物体和观察者的相互作用，所以可以通过调整相关的条件参数来强化或减弱所产生的颜色、纹理或光泽。,光源的漫射和定向性能、观察位置以及光源与样品、样品与观察者之,17,半透明材料的反射、透射和吸收,漫反射、镜面反射、逆发射性能差异示意图,半透明材料的反射、透射和吸收 漫反射、镜面反射、逆发射性能差,18,11.3.1反射测量,1971年CIE推荐了四种用于反射样品测量的标准照明和观察几何条件,垂直/45（符号为0/45）,45/垂直（符号为45/0）,垂直/漫射（符号为0/d）,漫射/垂直（符号为d /0）,11.3.1反射测量 1971年CIE推荐了四种用于反射样品,19,（1） 垂直/45（符号为0/45）,光源,垂直,于样品表面，照明光束的光轴与样品法线之间的夹角不能超过,10,，在样品表面法线成,452,角的方向上测量。照明光束和测量光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过,8,（1） 垂直/45（符号为0/45）光源垂直于样品表面，照,20,（2） 45/垂直（符号为45/0）,照明光束的光轴与样品法线之间的夹角成,452,角，测量方向的光轴和样品法线之间的夹角不应超过,10,。照明光束和测量光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过,8,（2） 45/垂直（符号为45/0）照明光束的光轴与样品法,21,在0/45和45/0的照明和观察双向几何条件下，可能会出现,光线不足及定向问题,，即样品在自身平面旋转时会导致测得的数据差别很大。光线强度不足的问题可以通过在相反方位角加上一个光源来解决，而定向灵敏度问题则可以增加取样的方位角数来降低。因此，现代采用双向几何条件的取样或者在所有的方位角沿环形照明。,45/0几何条件的演化：(a)单一方位角照明；(b)两个方位角照明；(c)所有方位角照明,在0/45和45/0的照明和观察双向几何条件下，可能,22,（3）垂直/漫射（符号为0/d）,照明光束的光轴和样品法线之间的夹角不超过,10,，从样品反射的辐通量用积分球收集。照明光束的任一光线与其光轴的夹角不超过,5,，积分球的直径可以任意旋转，但其开孔的总面积不应大于积分球总面积的,10%,。,（3）垂直/漫射（符号为0/d）照明光束的光轴和样品法线之间,23,（4）漫射/垂直（符号为d /0）,通过积分球漫射照明样品，样品法线和测量光束的光轴之间的夹角不超过,10,。积分球的直径可以任意旋转，但其开孔的总面积不应大于积分球总面积的,10%,。从样品反射的辐通量用积分球收集。照明光束的任一光线与其光轴的夹角不超过,5,（4）漫射/垂直（符号为d /0）通过积分球漫射照明样品，样,24,CIE还规定,，当照明和观察几何条件为0/45，45/0及d/0时所测得的数值称为,光谱辐亮度因数,，记作，及，而在0/d条件下测得的数值称为,光谱反射比,。,为了便于选择，可将各种不同的照明和观察条件减少成三种最普遍的几何条件，即,漫射照明、8观察角、包括镜面反射成分（缩写为,d/8:i,）,漫射照明、8观察角、消除镜面反射成分（缩写为,d/8:e,）,45环形照明、垂直观察（缩写为,45/0:c,）,CIE还规定，当照明和观察几何条件为0/45，45/0及d/,25,d/8:i,几何条件对应于完全漫射照明，在此条件下不会观察到任何镜面反射和纹理，即不会看到光泽试样的镜象。即使旋转样品，反射仍然总是由目视均匀的白光组成。,d/8:e,几何条件对应于完全漫射照明，但是它不含镜面反射。在大多数照明条件下，可以看到镜面反射，所以必须旋转样品以便从目视评估中除去镜面反射成分。同时，在这种条件下将能够观察到样品的纹理。,45/0:c,几何条件对应于环形照明并且从轴向观察样品，因此消除了镜面反射。如果样品在其自己的平面内高速旋转并观察，这种情况下与环形几何条件相同，因此观察不到样品的纹理。,d/8:i几何条件对应于完全漫射照明，在此条件下不会观察到任,26,11.3.2 透射测量,对于透射样品的颜色测量，CIE推荐了三种照明和观察几何条件 :,垂直/垂直（符号位0/0）,垂直/漫射（符号位0/d）,漫射/漫射（符号位d/d）,11.3.2 透射测量 对于透射样品的颜色测量，CIE推荐,27,（1）垂直/垂直（符号位0/0）,照明光束的光轴与样品法线的夹角不应超过,5,，照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不应超过,5,，测量光束的几何结构与照明光束相同。放置样品时，只让规则部分的光辐射进入探测器，在该条件下测得的透射比称为规则透射比,（1）垂直/垂直（符号位0/0）照明光束的光轴与样品法线的夹,28,（2）垂直/漫射（符号位0/d）,照明光束的光轴与样品法线的夹角不应超过,5,，照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不应超过,5,。用积分球收集半球形透射的光辐射通量，积分球内壁的反射比应该一致，此时获得的测量值称为全透射比；如果在积分球上设置光轴陷阱，可以消除规则透射部分光辐射通量的影响，在该条件下测得的透射比为漫透射比，此时对所设置的光轴陷阱的尺寸、形状和位置应作详细说明。如果探测器与光源的位置互换，则其照明与观察几何条件为d/0。,（2）垂直/漫射（符号位0/d）照明光束的光轴与样品法线的夹,29,（3）漫射/漫射（符号位d/d）,用积分球对样品进行漫射照明，并用另一个积分球收集透过样品的光辐射通量，在该条件下测得的透射比为双漫透射比。,在0/0照明和观察几何条件下测得的数值为光谱透过率因数，而当几何条件为0/d或d/0时测得的结果为光谱透射比。,（3）漫射/漫射（符号位d/d）用积分球对样品进行漫射照明，,30,4.2 多角条件,4.2 多角条件,31,颜色测量解析ppt课件,32,11.4 分光光度测色仪器,采用分光光度测色的过程主要包括：,物体反射或透射的,光度特性测定,以及由此根据CIE标准色度观察者光谱三刺激值函数,计算,出样品的三刺激值X、Y、Z等色度参数,11.4 分光光度测色仪器采用分光光度测色的过程主要包括：,33,分光光度测色仪器分类,按照光路组成,单光束,双光束,按照色散元件,棱镜,光栅,棱镜棱镜,光栅光栅,棱镜光栅,按照光探测器,目视分光光度仪,自动分光光度测色仪,双单色仪色散系统,分光光度测色仪器分类双单色仪色散系统,34,物理分光光度测色方法分为：,常规的光谱扫描,利用分光色散系统（单色器）对被测光谱进行扫描，逐点测出各个波长对应的辐射能量，由此达到光谱功率分布的测定。属于机械扫描式分光光度法，,精度很高,，但,速度慢,。,同时探测全波段光谱,基于列阵光电探测器的多通道检测技术，通过探测器内部的电子自动扫描来实现全波段光谱能量分布的同时探测，也称为电子扫描式分光光度法。,测量速度快,。,物理分光光度测色方法分为：,35,11.4.1 机械扫描式分光光度测色仪,11.4.1 机械扫描式分光光度测色仪,36,颜色测量解析ppt课件,37,颜色测量解析ppt课件,38,颜色测量解析ppt课件,39,11.4.2 电子扫描式分光光度测色仪,快速分光光度测色仪的出现和光电探测半导体技术是分不开的，是随着固体图像传感器的发展而产生的。,固体图像传感器(Solid State imaging Sensor)有三类：,电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD),自扫描光电二级管阵列(Self-scanning Photodiode Array, SPD), 属于MOS图像传感器，应用最普遍,电荷注入器件(Charge Injection Device, CID),11.4.2 电子扫描式分光光度测色仪快速分光光度测色仪的出,40,电子扫描式多通道的有点（与常规的单色器分光相比 ）：,快速,高效,大大降低了对测量对象和照明光源的时间稳定性要求,应用快速存取和分组处理等技术，在时间分辨率和光谱分辨率之间实现了兼顾,电子扫描式多通道的有点（与常规的单色器分光相比 ）：,41,颜色测量解析ppt课件,42,颜色测量解析ppt课件,43,颜色测量解析ppt课件,44,11.5 光电式积分测色仪器,光电式积分测色仪不是测量各个波长的颜色刺激，而是在整个测量波长范围内对被颜色的光谱能量进行一次性积分测量。,光探测器一般是硅光电二级管，在仪器具有较高灵敏度的情况下也可采用光电倍增管。,11.5 光电式积分测色仪器光电式积分测色仪不是测量各个波长,45,11.5.1 光电积分式色度计,如果能利用有色玻璃等材料覆盖在光探测器上的方法，把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的标准色度观察者光谱三刺激值函数 ，则用这三个光探测器接收颜色刺激()时，通过一次积分就能够测量出颜色的三刺激值X、Y、Z,11.5.1 光电积分式色度计如果能利用有色玻璃等材料覆盖在,46,常数,匹配光探测器有色玻璃的光谱透射比,满足：,或,卢瑟条件,即,常数匹配光探测器有色玻璃的光谱透射比满足：或卢瑟条件即,47,实现卢瑟条件的方法,模板法,光学滤色片法,实现卢瑟条件的方法,48,模板法,结构复杂、成本高，不常用,模板法,49,光学滤色片法,该方法不采用色散系统和光谱模板，而是利用有色玻璃的组合来实现卢瑟条件,吸收滤色片透射比的计算,滤色片的匹配方法,分离全滤色片法,密接全滤色片法,部分滤色片法,光学滤色片法,50,颜色测量解析ppt课件,51,光学滤色片法匹配CIE1931光谱三刺激值函数实例,光学滤色片法匹配CIE1931光谱三刺激值函数实例,52,颜色测量解析ppt课件,53,11.5.3 色差计,结构：,照明光源,光电探测器,信号放大,数据处理单元,结果显示单元,打印单元,11.5.3 色差计结构：,54,(1) 基本概念和定义,11.6,物体色的测量方法,标准白板,是用来传递反射比和色度单位量值、校准测色仪器、进行颜色测量的计量器具。可分为传递标准白板、工作标准白板和参比白板。,传递标准白板,工作标准白板,参考白板,(1) 基本概念和定义 11.6 物体色的测量方法 标准白板,55,(1) 基本概念和定义,11.6,物体色的测量方法,标准白板,传递标准白板,光谱反射比以完全反射漫射体为标准进行校准的漫反射白板。作为光谱反射比量值传递或测量时定标用的基础标准。,工作标准白板,参考白板,(1) 基本概念和定义 11.6 物体色的测量方法 标准白板,56,(1) 基本概念和定义,11.6,物体色的测量方法,标准白板,传递标准白板,工作标准白板,工作标准白板为仪器专用附件，其光谱反射比由传递标准白板标定。工作标准白板要求光谱反射比量值稳定，经久耐用，是用作日常校准测色仪器的反射白板。,参考白板,(1) 基本概念和定义 11.6 物体色的测量方法 标准白板,57,(1) 基本概念和定义,11.6,物体色的测量方法,标准白板,传递标准白板,工作标准白板,参考白板,是装置在参考光束窗口，作为定标或测量时的参考标准。,(1) 基本概念和定义 11.6 物体色的测量方法 标准白板,58,(2) 物体色的测量方法分类,11.6,物体色的测量方法,光谱光度测色法,色度计法,(2) 物体色的测量方法分类 11.6 物体色的测量方法 光,59,(3) 标准白板的技术条件,11.6,物体色的测量方法,传递标准白板应满足以下条件,具有很好的漫反射特性，尽可能接近完全反射漫射体；,在380nm780nm波长范围内的光谱反射比在95以上，并且光谱选择性小；,具有一定的机械强度和光学稳定性；,当反射比值变化超过0.5时，必须重新校准。,传递标准白板要求用高纯度硫酸钡(BaSO4)，氧化镁(MgO)或聚四氟乙烯(海伦，Halon)等粉末材料压制而成。,(3) 标准白板的技术条件 11.6 物体色的测量方法 传递,60,(3) 标准白板的技术条件,11.6,物体色的测量方法,传递标准白板应满足以下条件,工作标准白板应满足以下条件,：,具有较好的机械强度和光学稳定性；,有足够好的漫反射特性；,在380nm780nm波长范围内光谱反射比应在80以上，且光谱选择性小；易于清洁。,工作标准白板可用陶瓷白板、搪瓷白板或乳白玻璃等材料制作。,(3) 标准白板的技术条件 11.6 物体色的测量方法 传递,61,(3) 标准白板的技术条件,11.6,物体色的测量方法,传递标准白板应满足以下条件,工作标准白板应满足以下条件：,参比白板和技术条件和使用材料和传递标准白板相同。,(3) 标准白板的技术条件 11.6 物体色的测量方法 传递,62,(4) 光谱光度测色法,11.6,物体色的测量方法,用于测色的光谱光度计必须满足以下条件：,波长范围一般为380nm780nm，至少为400nm700nm；,通带半宽度：光谱光度计出射狭缝发出的辐射的通带半宽度一般不超过10nm；,测光精度应在测光范围内满刻度时的0.5以内；,标称波长与实际仪器波长的偏离不超过0.5nm。,(4) 光谱光度测色法 11.6 物体色的测量方法 用于测色,63,(4) 光谱光度测色法,11.6,物体色的测量方法,反射色的测量方法,：,双光路测量法,单光路测量法,透射色的测量方法,(4) 光谱光度测色法 11.6 物体色的测量方法 反射色的,64,(4) 光谱光度测色法,11.6,物体色的测量方法,反射色的测量方法,：,双光路测量法,单光路测量法,透射色的测量方法,(4) 光谱光度测色法 11.6 物体色的测量方法 反射色的,65,(5) 光谱光度测色法,11.6,物体色的测量方法,色度计必须满足以下条件：,用光电积分元件探测，系统的光谱灵敏度满足标准色度学系统中的色度函数，并能直接测量物体的三刺激值或三色坐标；,对选择中灰的测量重复性应满足色差Eab*0.4。色差按GB/T 7921 规定进行计算。,(5) 光谱光度测色法 11.6 物体色的测量方法 色度计必,66,(6)测量结果的表示方法,11.6,物体色的测量方法,测定值的表示应符合GB/T 3977中第4章的规定。还应该包含附加记录：测量方法、标准光源类型、照明和探测的几何条件、样品的放置状态等内容。,(6)测量结果的表示方法 11.6 物体色的测量方法 测定值,67,(6)测量结果的表示方法,11.6,物体色的测量方法,项目,种类,符号,测量方法,光谱光度测色法,反射色,单光路法,I,双光路法,II,透射色,S,色度计法,P,照明和探测的几何条件,反射色,垂直/漫射,0/d,漫射/垂直,d/0,垂直/45,0/45,45/垂直,45/0,透射色,垂直/垂直,0/0,垂直/漫射,0/d,漫射/漫射,d/d,(6)测量结果的表示方法 11.6 物体色的测量方法 项目种,68,11.7 三彩色密度的测量原理及其测量条件,密度测量是印刷出版行业中应用最多的一种测量方法，无论是在印前设计表面，还是在印刷车间，已经在样品质量的分析过程中，都离不开密度测量。,11.7 三彩色密度的测量原理及其测量条件密度测量是印刷出版,69,密度计是分色、制版和印刷中的主要仪器，这种测量方式一直是印刷工业最常用的客观评价质量的形式，密度计,价格便宜，应用广泛,。密度计测量颜色表面时，,只能获得印刷中某一原色油墨的相对量，它不能指示被测颜色的色相,。密度计测量值,不与各种表色系统相联系,，因而不能用色彩语言描述被测颜色。在颜色测量和评价中，密度计具有一定的局限性，它不是标准的颜色测量仪器。,密度计是分色、制版和印刷中的主要仪器，这种测量,70,(1) 测量原理,45,1.23,滤色片,() ,红、绿、蓝,光电管 s(,),密度显示,透镜,光源S(,),纸张,油墨,(,),0.50,0.14,(1) 测量原理45 1.23滤色片() 红、绿、,71,(1) 测量原理,可以得出三色油墨的各种密度：,色别,R滤色片密度,G滤色片密度,B滤色片密度,C,D,CR,=,D,CG,=,D,CB,=,M,D,MR,=,D,MG,=,D,MB,=,Y,D,YR,=,D,YG,=,D,YB,=,(1) 测量原理可以得出三色油墨的各种密度：色别R滤色片密,72,作业,P182 第1,、2题,作业P182 第1、2题,73,