光谱技术 | 颜色测量

爱蛙科技

2024.1.16

作者爱蛙科技

TA的动态

置身于一个缤纷的光彩世界之中。只需出去走走，便可发现园圃里五颜六色的花朵；抬头眺望，灿烂的朝霞应和着碧蓝的天空亦或是绚丽的晚霞将云朵染成赤红，构成了一幅幅梦幻般的绝美画卷。

一、颜色

人眼看到颜色的前提——可见光（看得到的光线）：人眼有颜色感觉（能看得到）的光线称为可见光。波长范围：380nm～780nm。

人类眼睛有对于短波段敏感(blue)、中波段敏感(green)和长波段敏感(red)的细胞，称为视锥细胞cones -感知色彩；同时，人类还有单色的夜视光感测器---视杆细胞rods-感知明暗（其最敏感的感知频谱范围约在490-495nm）。

看到颜色的三要素：光源、反射物体、眼睛。颜色是人对特定光线到达眼睛后的一种生理感觉。

由于特定的吸收和反射，球是红色的！此外，还有不同的颜色。

同样的颜色，个体的感知千差万别！颜色仅靠目视有大量不确定性：

不同的光源、方向、背景下目视效果不同；

不同的质检员评判尺度不一；

质检员长时间工作，或由于身体不适、心情不佳而误判；

合格的产品也可能被故意退货……

光源不同

观察方向不同

大小背景不同

观察者不同

二、颜色测量

国际照明委员会CIE(International Commission on Illumination)是1913成立的，是国际权威的机构，它制订了基础标准和度量程序(光源、照明、颜色、色度空间)。

里程碑事件：

CIE XYZ color space(1931)

Standard Illuminants A, B, C(1931).

Standard Illuminants D series(1976)

CIELAB and CIELUV color space(1976)

Measurement of LEDs (1997)

颜色测量的优势：

光谱测量比目视检查要复杂得多；

所获得的数据可用于计算多项颜色参数；

非接触式：可以远距离进行测量，防止损坏样品并提高灵活性；

可同时测量亮度、功率输出和颜色等参数。

1、RGB 色彩空间：RGB色彩空间是一种基于加色法的颜色模型，它使用红、绿、蓝三个基本颜色分量来表示颜色。RGB 色彩空间的表示方法有很多种，如 sRGB、Adobe RGB、ProPhoto RGB 等，它们的区别在于颜色的精度和范围。RGB 色彩空间适用于计算机图形学和图像处理中的颜色表示和处理。RGB 常用于显示器、摄像头等设备的颜色表示。

我们都知道红绿蓝组合可以混合所有颜色，但是红是什么样的红呢？绿是什么样的绿呢？蓝是什么样的蓝呢？CIE规定：红色是625nm的红，绿色是545nm的绿，蓝色是435nm的蓝。

2、XYZ 色彩空间：XYZ 是一种基于三刺激值的颜色模型，它是由国际照明委员会（CIE）制定的。在 XYZ 颜色空间中，颜色是用 X、Y、Z 三个坐标轴上的数值来表示的。这三个坐标轴分别对应着颜色的三种特性：X 代表红色与绿色之间的差异，Y 代表黄色与蓝色之间的差异，Z 代表亮度。XYZ 颜色空间可以表示人眼所能看到的所有颜色。常见的YUV、YCbCr 和 CIELAB 色彩空间都是基于 CIE XYZ 颜色模型的表示方法。

3、xyY色彩空间：xyY 是一种基于 CIE XYZ 颜色空间的色彩表示方法，其中 x 和 y 是 CIE XYZ 色彩空间中的两个坐标轴，而 Y 是亮度。xyY 颜色空间主要用于描述颜色的色度信息，而不包括亮度。在 xyY 颜色空间中，每个颜色都有一个唯一的坐标点，可以通过 x 和 y 的值来区分不同的颜色。

把x,y放到直角坐标系上，就是下面CIExy色拼图：

那白色、灰色、黑色的点在哪里呢？我们分解一下：

4、UVW色彩空间1960：UVW 是一种基于 CIE XYZ 颜色空间的色彩表示方法，其中 U 和 V 是 CIE XYZ 色彩空间中的两个坐标轴，而 W 是亮度。UVW 颜色空间主要用于描述颜色的色度信息，而不包括亮度。在 UVW 颜色空间中，每个颜色都有一个唯一的坐标点，可以通过 U 和 V 的值来区分不同的颜色。