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颜色测量的全新手段-----使用光谱仪进行颜色和色彩测量

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一. 颜色测量的需求
随着工农业的发展，人们对颜色测量的需求变得非常急迫。
农业方面：果农或果品贸易商需要对苹果，桔子等水果进行颜色鉴定以确定产品等级；
食品领域：人们渴望通过对食品颜色的测量来确定食品的新鲜程度；
工业领域：印染，印刷，塑料，灯具等诸多产业需要通过对颜色进行精确测量以提供科技支撑.....

二. 测量颜色的什么参数
颜色测量牵涉到的是色度学的知识。实际上，五颜六色的颜色就是光谱信息，不同波长的光对应的色彩是不同的，例如，532nm对应绿色，650nm就是红色。人们感受的物体颜色实际上是物体选择性地吸收一些波长的光，反射其余波长的光，物体的这些反射光被人的大脑认知，就是人们感受到的物体的颜色。

不难发现，人们对颜色的初级认知实际上是一种感觉，与听觉，嗅觉和味觉一样。但是，这种“感觉”显然无法满足人们的科研需求，必须对颜色进行定量测量，于是，现代色度学---通过测量光物理量间接地测量色知觉量进而获得颜色的学科应用而生。

与人们对颜色的感觉不同的是，色度学对颜色的定义比较具体，通过如下三个指标来定量确定颜色：
色调：颜色相互区别的固有性质，例如，可见光中许多波长给人的视觉冲击表现为色调不同，红色，黄色，蓝色等不同色调。如味觉中的“甜”和“苦”类似。
饱和度：指颜色的纯度，单色光的饱和度最高，单色光中掺入白色光（复合光），其饱和度就大为降低。
明度：人感受到的颜色的强度或明亮成都。从黑到白，明度从低变高。
 

以前，人们对颜色的认识没有统一。自1931年开始，国际照明委员会把颜色的测量定义为对颜色刺激的测量，并给出了三刺激值的计算公式，从而为定量测量颜色提供了基础。国际照明委员会于1931年在RGB系统的基础上采用设想的三原色：红(X)''绿(Y)蓝(Z)建立一套色度图，从而确立了CIE1931-XYZ标准色度学系统，这个系统把三原色数据标准化，红色：700nm'' 绿色：546.1nm'' 蓝色：435.8nm.

任何一个颜色都可以使用上图中 x''y 坐标加上刺激值Y表示出来。
 

三.使用光谱仪对颜色进行测量
光谱仪作为分光器件对颜色的测量具有诸多优点。光谱仪测量可见光的光谱数据，颜色测量准确而齐全。
德国Inno-spec公司生产的一种高精度光谱仪专业为颜色测量而设计。现在就以InnoSpec公司的光谱仪测量苹果的颜色为例阐述如何使用光谱仪对颜色进行测量的。

如上图所示，光源发出的光通过光纤传导采样探头处，这些光被采样探头直接照射到苹果表面。光学探头不仅传导光源的光，而且还接收苹果反射的光（反射光），反射光经过探头和带有SMA905接口的光纤传入到光谱仪中。光谱仪采用了Czerny-Turner结构设计，经济而实用。反射光进入光谱仪之后就被光栅分成按照波长大小排列的单色光序列，这些单色光序列就是光谱了，透射到CCD传感器上，就可以通过计算机控制输出探测点的光谱信息。