颜色测量 分光机
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• 所谓1931CIE-xyz系统，就是在RGB系统
的基础上，用数学方法，选用三个理想的 原色来代替实际的三原色，从而将CIERGB系统中的光谱三刺激值 和色度坐标r、 g、b均变为正值。
• 两组颜色空间的三刺激值有以下关系：
X=0.490R+0.310G+0.200B Y=0.177R+0.812G+0.011B Z= 0.010G+0.990B
颜色计算
匹配物体反射色光所需要红、 绿、蓝三原色的数量为物体色 三刺激值，即X、Y、Z，也是物 体色的色度值。物体色彩感觉 形成了四大要素是光源、颜色 物体、眼睛和大脑，物体色三 刺激值的计算涉及到光源能量 分布S(λ)、物体表面反射性能 ρ(λ)和人眼的颜色视 觉 、 、 三方面的特征参 数，即：
➢ 1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独
立地发现它
➢ 根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、
吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同方面提 供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。
光谱学初步
• 发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状
颜色与光谱
✓ 紫外光的波长范围为4-400nm。(200-400
为近紫外区，4-200nm为远紫外区。)
✓ 可见光范围380－780nm
✓ 近红外区域按ASTM定义是指波长在780～
2526nm范围内的电磁波。
✓ 对于不发光物体的颜色，主要采用反射
颜色测量；而对于光源、LED等发光源 的颜色，主要采用发射颜色测量。
Ｘ＝Ｋ
Ｙ＝Ｋ
Ｚ＝Ｋ
对于照明光源而言，光源三刺 激值（Ｘ0、Y0、Z0）的计算仅 涉及到光源的相对光谱能量分 布S(λ)和人眼的颜色视觉特征 参数，因此光源的三刺激值可 以表示为：
式中： K=100/
由物体三刺激值计算Yxy的公式为 Y=Y x=X/（X+Y+Z） y=Y/（X+Y+Z）
颜色测量光谱仪和测量系统
颜色测量初步 CIE1976 L*a*b* 色度空间
• CIE1976L a b 空间由CIEXYZ系统通过
数学方法转换得到，转换公式为：
其中X、Y、Z是物体的三刺激值； X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值； L* 表示心理明度；a* 、b *为心理色度。
明度差： △L =L 1-L 2 色度差： △a =a 1-a 2
SpectraSuite测量界面
颜色测量应用
工业应用
✓ 印染 ✓ 造纸 ✓ 油漆 ✓ 印刷
……
农业生产
✓ 水果色度 ✓ 面粉白度 ✓ 棉花分级
……
环境监测
✓ 草皮颜色 ✓ 海水颜色
……
更多应用：医学、生物学、化学……
颜色测量实例应用－LED分光机系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
LED分光机系统
项目说明：在流水线 上自动对LED进行分 类，主要监测参数为 发光强度和颜色。颜 色检测部分采用 CIE1931色度系统， 计算x，y值。
玻璃镜片 光线部分反 射部分透射
LED光线
反射光用于 测量颜色
滤光片进行 衰减
颜色测量实例应用－LED分光机系统
LED自动分类（左上图） 和人工检测（右图）
Thanks！ 谢谢！
海洋光学亚太分公司
颜色测量初步
CIE1931RGB 真实三原色表色系统
颜色方程表示： C=R（R）+G（G）+B（B）
• 式中C 表示待配色光；（R）、
（G）、（B）代表产生混合色 的红、绿、蓝三原色的单位量； R、G、B分别为匹配待配色所 需要的红、绿、蓝三原色的数 量，称为三刺激值
• 国际照明委员会（CIE）规定
△b =b 1-b 2
总色差：
颜色测量初步
CIE1931XYZ标准色度系统 vs CIE1976 L*a*b* 色度空间
CIE1931XYZ标准色度系统
CIE1976 L*a*b* 色度空间
光谱学初步
➢ 光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产
生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列， 根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。
➢ 通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级
寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等 多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具， 在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。
➢ 1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的
各种颜色的光谱
红、绿、蓝三原色的波长分别 为700nm、546.1nm、 435.8nm
颜色测量初步
CIE1931RGB 真实三原色表色系统
• 在颜色匹配实验中，为了
表示R、G、B三原色各自 在R+G+B总量中的相对 比例，我们引入色度坐标 r、g、b。
式中 r+g+b=1
颜色测量初步
1931CIE-XYZ标准色度系统
光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要 产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。
• 吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程
度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。
• 在散射光谱学中，喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当
光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的 散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射 和廷德耳散射)，还包括一些新的频率。这种产生新频率的散 射称为喇曼散射，其光谱称为喇曼光谱。
整个流水线构成为： LED进料盘->LED进 料导轨->LED光谱采 集并计算光强和x、y 值->LED分拣。
颜色测量实例应用－LED分光机系统
LED进料盘
LED进料导轨
LED光谱采集头
LED分拣轨道
颜色测量实例应用－LED分光机系统
透射光用于 测光强
凸透镜用于 聚光
光 纤 至 USB4000 光谱仪，用于颜 色测量
• 两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为
x=（0.490r+0.310g+0.200b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）
y=（0.117r+0.812g+0.010b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）
z=（0.000r+0.010g+0.990b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）
的基础上，用数学方法，选用三个理想的 原色来代替实际的三原色，从而将CIERGB系统中的光谱三刺激值 和色度坐标r、 g、b均变为正值。
• 两组颜色空间的三刺激值有以下关系：
X=0.490R+0.310G+0.200B Y=0.177R+0.812G+0.011B Z= 0.010G+0.990B
颜色计算
匹配物体反射色光所需要红、 绿、蓝三原色的数量为物体色 三刺激值，即X、Y、Z，也是物 体色的色度值。物体色彩感觉 形成了四大要素是光源、颜色 物体、眼睛和大脑，物体色三 刺激值的计算涉及到光源能量 分布S(λ)、物体表面反射性能 ρ(λ)和人眼的颜色视 觉 、 、 三方面的特征参 数，即：
➢ 1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独
立地发现它
➢ 根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、
吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同方面提 供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。
光谱学初步
• 发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状
颜色与光谱
✓ 紫外光的波长范围为4-400nm。(200-400
为近紫外区，4-200nm为远紫外区。)
✓ 可见光范围380－780nm
✓ 近红外区域按ASTM定义是指波长在780～
2526nm范围内的电磁波。
✓ 对于不发光物体的颜色，主要采用反射
颜色测量；而对于光源、LED等发光源 的颜色，主要采用发射颜色测量。
Ｘ＝Ｋ
Ｙ＝Ｋ
Ｚ＝Ｋ
对于照明光源而言，光源三刺 激值（Ｘ0、Y0、Z0）的计算仅 涉及到光源的相对光谱能量分 布S(λ)和人眼的颜色视觉特征 参数，因此光源的三刺激值可 以表示为：
式中： K=100/
由物体三刺激值计算Yxy的公式为 Y=Y x=X/（X+Y+Z） y=Y/（X+Y+Z）
颜色测量光谱仪和测量系统
颜色测量初步 CIE1976 L*a*b* 色度空间
• CIE1976L a b 空间由CIEXYZ系统通过
数学方法转换得到，转换公式为：
其中X、Y、Z是物体的三刺激值； X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值； L* 表示心理明度；a* 、b *为心理色度。
明度差： △L =L 1-L 2 色度差： △a =a 1-a 2
SpectraSuite测量界面
颜色测量应用
工业应用
✓ 印染 ✓ 造纸 ✓ 油漆 ✓ 印刷
……
农业生产
✓ 水果色度 ✓ 面粉白度 ✓ 棉花分级
……
环境监测
✓ 草皮颜色 ✓ 海水颜色
……
更多应用：医学、生物学、化学……
颜色测量实例应用－LED分光机系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
LED分光机系统
项目说明：在流水线 上自动对LED进行分 类，主要监测参数为 发光强度和颜色。颜 色检测部分采用 CIE1931色度系统， 计算x，y值。
玻璃镜片 光线部分反 射部分透射
LED光线
反射光用于 测量颜色
滤光片进行 衰减
颜色测量实例应用－LED分光机系统
LED自动分类（左上图） 和人工检测（右图）
Thanks！ 谢谢！
海洋光学亚太分公司
颜色测量初步
CIE1931RGB 真实三原色表色系统
颜色方程表示： C=R（R）+G（G）+B（B）
• 式中C 表示待配色光；（R）、
（G）、（B）代表产生混合色 的红、绿、蓝三原色的单位量； R、G、B分别为匹配待配色所 需要的红、绿、蓝三原色的数 量，称为三刺激值
• 国际照明委员会（CIE）规定
△b =b 1-b 2
总色差：
颜色测量初步
CIE1931XYZ标准色度系统 vs CIE1976 L*a*b* 色度空间
CIE1931XYZ标准色度系统
CIE1976 L*a*b* 色度空间
光谱学初步
➢ 光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产
生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列， 根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。
➢ 通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级
寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等 多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具， 在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。
➢ 1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的
各种颜色的光谱
红、绿、蓝三原色的波长分别 为700nm、546.1nm、 435.8nm
颜色测量初步
CIE1931RGB 真实三原色表色系统
• 在颜色匹配实验中，为了
表示R、G、B三原色各自 在R+G+B总量中的相对 比例，我们引入色度坐标 r、g、b。
式中 r+g+b=1
颜色测量初步
1931CIE-XYZ标准色度系统
光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要 产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。
• 吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程
度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。
• 在散射光谱学中，喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当
光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的 散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射 和廷德耳散射)，还包括一些新的频率。这种产生新频率的散 射称为喇曼散射，其光谱称为喇曼光谱。
整个流水线构成为： LED进料盘->LED进 料导轨->LED光谱采 集并计算光强和x、y 值->LED分拣。
颜色测量实例应用－LED分光机系统
LED进料盘
LED进料导轨
LED光谱采集头
LED分拣轨道
颜色测量实例应用－LED分光机系统
透射光用于 测光强
凸透镜用于 聚光
光 纤 至 USB4000 光谱仪，用于颜 色测量
• 两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为
x=（0.490r+0.310g+0.200b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）
y=（0.117r+0.812g+0.010b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）
z=（0.000r+0.010g+0.990b）/ （0.667r+1.132g+1.200b）