关于颜色测量

定义颜色

可见光是一种波长为0.4至0.7微米的电磁波。在整个波长范围内具有连续波长的电磁波(光),如普通光(太阳光、照明),是无色透明的。
可见光的颜色分布取决于波长。


事实上,当具有一定波长分布的可见光向大脑发出刺激,大脑对眼睛视网膜中的三种光(红、蓝、绿)做出反应,大脑将其解释为颜色时,人类就会感知到颜色。我们通过识别来感知颜色。
从视网膜发出的红、蓝、绿三种刺激值称为三刺激值“X(λ)、Y(λ)、Z(λ)”。
X、Y、Z 与波长之间的关系称为“颜色匹配函数”。

三色刺激和等色函数

下面是对人眼敏感的光谱灵敏度图 (等色函数图) 。


这里,X(λ)代表我们感知红色的程度,Y(λ)代表绿色,Z(λ)代表我们感知蓝色的程度。
人们实际感受到的三刺激值是从物体反射(或透射)进来的具有波长分布(颜色特性)的光,以及这个配色函数(波长)的积分值,你就可以感受到颜色将每种颜色的 X(λ)、Y(λ) 和 Z(λ) 的乘积相加。

监视器RGB值和三色刺激值的关系

从上一页的等色函数图中可以清楚地看出,人们感知到的红色、绿色和蓝色与 RGB 波长区域(R=400~500nm,G=500~600nm,B=600~700nm)不同,它们的波长区域相互重叠和干扰。
因此,例如,当将色差计的测量数据显示显示器时,需要执行操作将其转换为显示器的 RGB 值(R=0~255,G=0~255,B=0~255)。
转换公式如下所示。

  • R=Rr・λ1-Rg・λ2-Rb・λ3
  • G=-Gr・λ1+Gg・λ2+Gb・λ3
  • B=Br・λ1-Bg・λ2+Bb・λ3

λ1~λ3 ・・・色差 (Color) 计使用的波长过滤器的测量值

  • (λ1・・R滤波器波长数据 (0~1.000) )
  • (λ2 ...G滤波器波长数据 (0~1.000) )
  • (λ3・・・B滤波器波长数据 (0~1.000) )

另外,本公司的色差 (Color) 计 (可视、红外混合型传感器) 的RGB用滤光片特性、光源灯特性、受光元件灵敏度、元件预切滤光片、其他光学系统特性时的修正参数编入Rr~Bb的各系数中,可更加接近人的色感度特性。

传感器光学特性修正后的RGB演算式

  • R’=Rr’・λ1-Rg’・λ2-Rb’・λ3
  • G’=-Gr’・λ1+Gg’・λ2+Gb’・λ3
  • B’=Br’・λ1-Bg’・λ2+Bb’・λ3

对于这个参数(9个常数),有几种模式可以使颜色彼此更接近,但根据过去的测试数据,通过切换几种类型的参数,可以再现更接近人类感觉的颜色。

关于各种“颜色”的表示方法、表色系的种类

XYZ表色系

当看到从物体反射 (或透射) 进入的光时,对眼睛视网膜中的红色,蓝色和绿色三种光作出反应的细胞反应并将信号 (刺激) 发送到大脑,大脑通过将其识别为颜色来感知颜色。来自该视网膜的红色,蓝色和绿色的三个刺激值称为三个刺激值“X (λ)、Y (λ)、Z (λ)”,表示X, Y, Z和波长之间关系的值称为“等色函数”。

RGB表色系

RGB 也称为显示器颜色系统,主要用于显示显示器上的颜色。
有三种颜色:R(红色)、G(绿色)和 B(蓝色),每一种都代表“0~255”阴影的阴影。
因此,RGB 组合可以表示总共 256^3 = 16,777,216 种颜色。

L*a*b*表色系 (CIE1976L*a*b*色彩空间

L*a*b*表色系是日本工业色彩管理中最常用的色差测量系统。

  • L*值:Brightness(亮度)显示L=0(黑)到100(白)
  • a*值;红色↔绿色颜色变化显示a值=-边(绿色)到+边(红色)
  • b* 值;偏蓝 ↔ 偏黄颜色变化显示b 值 = - 侧(蓝色)至 +(黄色)

通常使用猎人于1948年提出的比L*a*b表色系更早的“猎人实验室”。

*关于色差
作为表达作为参考的标准颜色与要比较的测量目标的颜色之间的色差(色差)的方式,L值、a值和b值的各差(⊿L、⊿a、⊿ b) 计算 的均方根并表示为色差(=⊿E)。
这是标准颜色(L,a,b)的坐标和将Lab的每个值视为三维坐标空间(x,y,z→L,a,b)时要比较的颜色的坐标两点 (L',a',b') 之间的距离 L 定义为两种颜色之间的色差 (=⊿E)。
通过使用该色差⊿E作为控制指标,在各个工业领域中量化了色差管理,使得可以与标准颜色进行比较,从而提高质量。

洛比邦德表色系

Lovibond颜色系统用于食品油脂、化工厂的化学产品、石油产品和许多其他市场,长期以来主要用于控制液体的颜色。 将样品液体放入特殊的玻璃池中,设置在设备中,用特殊的滤波目视比较样品的颜色,并手动在黄色 Y 和红色 R滤波之间切换,使它们看起来颜色相同,从而测量颜色。颜色。

彩色滤波组合示例

  • Y=0.1~99.9 (淡黄至深黄)
  • Y (0位);0.1~0.9 (9色)
  • Y (一位);1~9 (9色)
  • Y (10位);10~90 (9色)

→Y=9^3=729色

  • R=0.1~99.9 (淡红至深红)
  • R (0位);0.1~0.9 (9色)
  • R (一位);1~9 (9色)

→YR组合颜色=729×81=59,049色

当使用我们的色差计测量 Lovibond 时,我们创建了所使用颜色范围的所有滤波组合数据的数据库,并且通过将滤波测量数据与人类颜色感知特征相匹配,我们能够测量 Lovibond 颜色。你做吧。

从YR滤镜特性图可以看出,每次切换滤镜时测量数据都会发生很大变化,从而导致不连续特性。这是由于光的透过率根据各滤镜单体及其组合张数的不同而发生变化。然而,另一方面,当用人眼测量时,人眼具有自动校正亮度的功能,因此测量时没有不协调感 (不感觉不连续) 。因此,这样的话人的感觉和测量数据不一致,会产生测量误差。作为对策,使用特殊计算算法可以大大减少光的透射率 (亮度) 的波动,可以创建Robbond滤波器的专用校准曲线,并且可以执行Robbond颜色的自动测量。

可视 (色) 测量和红外成分的复合混合测量

可视红外混合形成分仪是可视色差测量和红外成分测量同时进行的传感器。通过高速旋转可视RGB滤光片和红外成分滤光片切换来自光源灯的光来照射测量对象样品,并捕获反射光并进行测量。测量可见光、红外线的检测元件使用可视光用Si光电元件、红外用PbS或PbSe等光导电元件封装在一个封装内的混合 (复合) 元件,检测各自的光,通过前置放大器进行波形放大,通过信号处理进行运算、输出。

测量实例介绍

1.薄膜的颜色测定和涂布剂残留成分浓度测定

在薄膜生产线上,通过红外吸光度最多测量干燥后的各种成分(膜厚、水分、残留溶剂、等)的三种成分,同时使用可见光实时测量薄膜的颜色和透明度,进行质量控制和制造条件的优化。

2.液体色差测量和成分浓度测量

将液体测量单元安装在各种液体的旁路管道上,同时实时测量可见光引起的液体色差,颜色浓度和红外吸光度引起的液体成分浓度。实时测量食品生产线中的Robbond Color、Lab色差、液晶和半导体生产线中的蚀刻液、剥离液、清洗液等药液的成分浓度和污渍 (浊度),进行品质管理、安全管理 (防止起火)、操作条件管理 (通过监视液体污渍优化液体交换) 等。

3.粉体色差、红外组分浓度测定

测量所有类型粉末的颜色和红外成分,包括食品、化学品、沙子和砾石。
通过使用可见光测量和监控各种色差(Lab),可以实时管理后续混合比例等操作条件并优化参考色彩管理。
此外,例如,在食品中,可以测量水、脂肪和蛋白质等成分的浓度,在化学中,可以使用红外吸光度和多重测量来测量水分、残留溶剂和其他污染物的浓度可以与可见颜色测量同时实时进行。


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