顏色是光作用于人眼所產(chǎn)生的一種視覺上的反應，在色度學中，顏色可以用明度、色相和彩度三個要素來描述。長期以來對顏色表征僅限于主觀的形容詞匯，更談不上定量的測量。隨著色度學的不斷完善及顏色測量理論的發(fā)展，市面上出現(xiàn)了各類測色儀器，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量？顏色三刺激值有哪些計算方法？本文為大家做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

顏色三刺激值測量原理：

根據(jù)CIE的定義，任意顏色的光可以認為是由不同波長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，故對于待測色光如果已知其光譜分布φ（λ），并且我們已知標準顏色空間中的光譜三刺激值x（λ），y（λ），z（λ），則待測色光的三刺激值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算公式，也即是自發(fā)光體的色度計算公式。

對于非自發(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）為光源的相對光譜功率分布。在待測物體分別透射物體，受激輻射體及反射物體時φ（λ）分別應用上式中不同的表達式來代入上面色光三刺激值計算公式中計算三刺激值，一般式色光三刺激值計算公式中S（λ）采用 CIE規(guī)定的標準照明體，如D65等。

按照CIE1931的規(guī)定，對發(fā)光體，要求三刺激值計算中將Y值歸一化為100，而對于非自發(fā)光體，將所選標準光源的Y值調(diào)整到100，即在ρ（λ）=1或者β（λ）=1或者τ（λ）=1時的Y值調(diào)整到100，則K為：

實際計算中我們一般用分段求和的方法來代替積分的計算，故上面色光三刺激值公式可以替換為：

計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）計算出物體的色品坐標x，y，z。

顏色三刺激值測量方法：

1.三刺激值法

三刺激值法是通過分別測量光源和物體，分別得到光源的相對光譜功率分布P（λ）（其中入為波長，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），通過下列公式計算物體顏色的CIE三刺激值X、Y、Z：

其中，x（λ）、y（λ）、z（λ）為符合CIE標準的，2°視場或者10°視場下進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行計算：

其中k的目的是將光源的Y設(shè)置為100，可以通過以下式子得到：

2.分光光譜分析法

分光光譜分析法，又稱為分光光度法，通過選擇特定波長或者一定范圍內(nèi)的波長，計算物體的透射和反射特性，進一步計算物體顏色的三刺激值。

按照所測波段范圍的不同，分光光度測色方法可以分為兩種。第一種稱為機械掃描式分光光度法，它是對于被測物體的光譜，分別測量每個波長下的輻射能量，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，它可以將各個波長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，實現(xiàn)像素點間顏色的構(gòu)成，很少用于實際生產(chǎn)應用中顏色的測量及表述。而XYZ三刺激值多用于描述物體的真實顏色，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，對于產(chǎn)品顏色參數(shù)的測量都基于XYZ三刺激值進行。

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

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

式中S（λ）為照明光源相對光譜功率分布，ρ（λ）為待測物光譜反射比。

在實際應用的過程中對于顏色三刺激值計算式的使用一般采用近似求和的方式來計算，其計算過程如下式所示。

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

式中，λ積分的范圍一般為380-780nm的可見光。而在實際工業(yè)應用中，取400～700nm即可，對于△λ的選取，根據(jù)CIE標準測試實驗，選擇取樣區(qū)間△λ為10nm時已能夠給出較準確結(jié)果；若取樣區(qū)間△λ為5nm，則在多數(shù)實際生產(chǎn)測量的環(huán)境下都能得到準確的測量結(jié)果。在得到顏色三刺激值后根據(jù)下式計算得到顏色色品坐標。