顏色是光作用于人眼所產(chǎn)生的一種視覺(jué)上的反應(yīng)，在色度學(xué)中，顏色可以用明度、色相和彩度三個(gè)要素來(lái)描述。長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)顏色表征僅限于主觀的形容詞匯，更談不上定量的測(cè)量。隨著色度學(xué)的不斷完善及顏色測(cè)量理論的發(fā)展，市面上出現(xiàn)了各類測(cè)色儀器，這些儀器獲取三刺激值方式是不同的。那么，顏色三刺激值怎么測(cè)量？顏色三刺激值有哪些計(jì)算方法？本文為大家做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

顏色三刺激值測(cè)量原理：

根據(jù)CIE的定義，任意顏色的光可以認(rèn)為是由不同波長(zhǎng)的單色光按照一定比例混合而成的，而兩種三刺激值分別為X1，Y1，Z1與X2，Y2，Z2的色光相加，則得到的光三刺激值為X1+X2，Y1+Y2，Z1+Z2，故對(duì)于待測(cè)色光如果已知其光譜分布φ（λ），并且我們已知標(biāo)準(zhǔn)顏色空間中的光譜三刺激值x（λ），y（λ），z（λ），則待測(cè)色光的三刺激值X，Y，Z根據(jù)混色原理可以由以下公式得到：

上式即色光的三刺激值計(jì)算公式，也即是自發(fā)光體的色度計(jì)算公式。

對(duì)于非自發(fā)發(fā)光體，主要分為反射物體，透射物體及受激輻射體，人眼感覺(jué)到的光線分布：

式中τ（λ）為物體的光譜透射比；β（λ）為物體的光輻射亮度系數(shù)；ρ（λ）為物體的光譜反射比：S（λ）為光源的相對(duì)光譜功率分布。在待測(cè)物體分別透射物體，受激輻射體及反射物體時(shí)φ（λ）分別應(yīng)用上式中不同的表達(dá)式來(lái)代入上面色光三刺激值計(jì)算公式中計(jì)算三刺激值，一般式色光三刺激值計(jì)算公式中S（λ）采用 CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體，如D65等。

按照CIE1931的規(guī)定，對(duì)發(fā)光體，要求三刺激值計(jì)算中將Y值歸一化為100，而對(duì)于非自發(fā)光體，將所選標(biāo)準(zhǔn)光源的Y值調(diào)整到100，即在ρ（λ）=1或者β（λ）=1或者τ（λ）=1時(shí)的Y值調(diào)整到100，則K為：

實(shí)際計(jì)算中我們一般用分段求和的方法來(lái)代替積分的計(jì)算，故上面色光三刺激值公式可以替換為：

計(jì)算出顏色的三刺激值后，我們可以由x=X/（X+Y+Z）；y=Y/（X+Y+Z）；z=Z/（X+Y+Z）計(jì)算出物體的色品坐標(biāo)x，y，z。

顏色三刺激值測(cè)量方法：

1.三刺激值法

三刺激值法是通過(guò)分別測(cè)量光源和物體，分別得到光源的相對(duì)光譜功率分布P（λ）（其中入為波長(zhǎng)，下同）和物體的光譜光度特性。其中，令反射物體的光譜幅亮度因數(shù)為β（λ），光譜反射比為ρ（λ），投射物體的光譜透射比為τ（λ）。由此可以得到色刺激函數(shù)

φ（λ），通過(guò)下列公式計(jì)算物體顏色的CIE三刺激值X、Y、Z：

其中，x（λ）、y（λ）、z（λ）為符合CIE標(biāo)準(zhǔn)的，2°視場(chǎng)或者10°視場(chǎng)下進(jìn)行人眼觀察得到的光譜色三刺激值。

一般將積分的方程轉(zhuǎn)化為以下求和的方式進(jìn)行計(jì)算：

其中k的目的是將光源的Y設(shè)置為100，可以通過(guò)以下式子得到：

2.分光光譜分析法

分光光譜分析法，又稱為分光光度法，通過(guò)選擇特定波長(zhǎng)或者一定范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，計(jì)算物體的透射和反射特性，進(jìn)一步計(jì)算物體顏色的三刺激值。

按照所測(cè)波段范圍的不同，分光光度測(cè)色方法可以分為兩種。第一種稱為機(jī)械掃描式分光光度法，它是對(duì)于被測(cè)物體的光譜，分別測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)下的輻射能量，從而得到該物體完整的光譜功率分布。第二種稱為電子掃描式分光光度法，它可以將各個(gè)波長(zhǎng)下的輻射能量一起得到，從而直接得到物體完整的光譜功率分布。第二種方法比第一種方法更快速，但精度有所損失。

顏色三刺激值計(jì)算方法：

根據(jù)CIE規(guī)定的色度系統(tǒng)，顏色的三刺激值可分為基于RGB色度系統(tǒng)的三刺激值與基于XYZ色度系統(tǒng)的三刺激值，RGB三刺激值主要表示數(shù)字設(shè)備上的顏色，實(shí)現(xiàn)像素點(diǎn)間顏色的構(gòu)成，很少用于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中顏色的測(cè)量及表述。而XYZ三刺激值多用于描述物體的真實(shí)顏色，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于產(chǎn)品顏色參數(shù)的測(cè)量都基于XYZ三刺激值進(jìn)行。

以CIE1964XYZ色度系統(tǒng)為基準(zhǔn)，在4°～10°觀測(cè)條件下，人眼感知到的顏色三刺激值計(jì)算公式如下式所示。

式中，φ（λ）代表為人眼視覺(jué)感知到的顏色光的相對(duì)光譜功率分布，x10，y10，z10為CIE1964XYZ光譜三刺激值。對(duì)于非發(fā)光物體而言，其相對(duì)光譜功率 φ（λ）的計(jì)算公式如下式所示。

式中S（λ）為照明光源相對(duì)光譜功率分布，ρ（λ）為待測(cè)物光譜反射比。

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)于顏色三刺激值計(jì)算式的使用一般采用近似求和的方式來(lái)計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程如下式所示。

式中，k10為歸一化系數(shù)，代表將測(cè)量所用標(biāo)準(zhǔn)光源三刺激值中Y的數(shù)值調(diào)整至100，其計(jì)算方法如下式所示。

式中，λ積分的范圍一般為380-780nm的可見(jiàn)光。而在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，取400～700nm即可，對(duì)于△λ的選取，根據(jù)CIE標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，選擇取樣區(qū)間△λ為10nm時(shí)已能夠給出較準(zhǔn)確結(jié)果；若取樣區(qū)間△λ為5nm，則在多數(shù)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)量的環(huán)境下都能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在得到顏色三刺激值后根據(jù)下式計(jì)算得到顏色色品坐標(biāo)。