色差宝是怎么测色差值的？影响色差宝色差值精度的因素有哪些？

色差宝是怎么测色差值的？色差宝作为一种“标准眼”，它根据国际照明委员会（CIE）推荐的测色原理，采用标准的照明条件和观察条件，排除了人为因素和外界因素的干扰，能做到“铁眼无私”，从而客观、准确地测量颜色的色度，以及相近颜色之间微小的差别。那么，影响色差宝色差值的因素有哪些？本文为大家做了介绍。

色差宝测色差值的原理：

色差宝是一种通过计算颜色差值来识别和比较颜色的光学设备，其工作机制实际上是对人眼识别颜色过程的部分模拟。在人眼视觉系统中，颜色判断是依据进入眼睛可见光的进行的，这种光线来自物体表面辐射、反射或者物体内部的透射，类似的在一个测色系统中，实际需要分析检测的就是进入仪器检测窗口的可见光。与人类视觉系统使用生物组织视网膜来识别光谱类似；在机器中这种颜色识别功能通常通过感光器件来完成的。人类比对颜色是在大脑中完成的，是对不同颜色信号的比较；色差宝则是在获得样本颜色数值后与记忆体中的颜色数值进行比较。

对色差宝而言，要获得待测可见光的首要条件是必须有能够反映待测样本颜色特征的光线。在颜色恒常性的部分阐述我们知道，特定环境中观察物体颜色时，依赖于当前光照条件的颜色谱系分布是确定的，但是一旦改变光照背景，机器传感器获得的颜色感应值发生变化，那么颜色的判断就不是恒常的了，这也就是机器视觉不具备颜色恒常性的原因。要解决这个问题，需要在一个和测量环境无关的颜色谱系空间中获取样本的反射光线，所以测色仪器中都会使用统一的内置光源来刺激物体表面，这样就相当于将所有待测物体都置于一个跟机器相关的系统光照条件下，而这系统光照条件下的颜色谱系分布也是确定的了。

在色差宝内有一个光源，每次测量时，光源使用单色白光多次照射样本，或者使用单色LED分组多次照射样本，在照射的同时使用CMOS感光阵列获得反射可见光的信息，然后经过后期的去噪、平均后获得样本颜色的系统颜色空间坐标值。需要补充的是在色差宝能够测色之前需要将标准颜色库信息装载到色差宝当中，并且使用纯黑或纯白色的系统颜色空间参考点同标准颜色库的标准颜色空间进行比对计算，从而求出两个颜色空间的映射关系，当标准照明体选定时，其是一个常数。

在颜色空间映射参数确定的条件下，一旦测得的系统样本颜色值被计算出来后，就可以在与映射参数计算从而得出和具体机器、硬件系统、光照条件无关的L*a*b*值。所以当系统要测量未知颜色时，这个样本L*a*b*空间坐标值就可以用来寻找最接近的标准颜色；反之，如果查看样本颜色是否符合落在期望颜色偏差的阈值内，则将样本的L*a*b*值与期望颜色的L*a*b*值作为选定色差公式的输入来计算色差距离△E，从而进行色差判断。

影响色差宝测量精度的因素：

色差宝是由照明系统、探测系统和数据处理系统3大部分组成的。其中照明系统是由光源、透镜、隔热玻璃和导光筒组成的，探测系统是由积分球、挡板、滤色片和光电池组成的，数据处理系统是由数据采集、放大电路构成，由单片机处理实现液晶显示、打印输出等。依据色差宝的结构组成，影响其测量精度的因素主要有以下几个方法面：

1.照明系统影响

测色色差宝内部照明光源通常是标准A光源，而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光源下的色度值，所以要模拟出D65光源，只要使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件即可。在照明系统中影响测量精度的因素有：

（1）照明光源

在设计光源的供电电路时要保证电源输出电压的稳定性，这样才能保证光源发光稳定；其次仪器一定要预热足够长的时间，使光源光谱稳定，才能进行测量。

（2）凸透镜

作用是把光源发出的光变成均匀得“平行光”。但是实际上这是不可能的，因为我们的光源不是点光源，所以只能得到近似的平行光。由此它对虑色器光谱透射比的影响如下：

其中，α为光线与虑色器法线的夹角；φ为光束最大倾斜角；d为有色玻璃厚度。上式表明斜光束使得能量增强，因此虑色器的滤色片应该适当的加厚，以校正由斜光束带来的影响。

（3）隔热玻璃

因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应，这是色差宝所不需要的，也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响，所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃，用来消除紫外和红外部分。无隔热玻璃和隔热玻璃的测量结果往往是存在差异的。

（4）导光筒

为了保证光线照射到待测样品上时，光线与透镜轴线的夹角不超过10°，需要把一些倾斜角较大的光线去处掉，这样消除去杂散光。

2.探测系统的影响

光照射在被测物体上，然后反射到下半积分球内，经隔板漫反射进入上半积分球，最后经滤色片选择性吸收后被光电池吸收转变成电信号。

（1）隔板

在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板，使光线形成漫反射，在积分球内漫反射积分计算，以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。

（2）积分球

积分球是一个中空的球腔，球腔上开有入孔和出孔，腔壁一般为具有漫反射性质的涂层。当积分球用于激光功率与能量测量时，被测激光束从入孔射入，经过腔壁复杂的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余从入孔和出孔射出。通过特殊的设计，可使出射光能量比入射光低几个数量级，将强激光衰减，用弱光探测器测量取样出孔处的光功率、波形和能量，换算后即可得到原入射光束的相应参数。在0/d条件下当量光谱反射比（经过多次反射的综合作用结果）ρs（λ）的计算公式如下：

ρ（λ）为积分球内壁材料的光谱反射比；D为积分球内腔直径；f为积分球开口面积和总面积之比；s为样品被照射面积。

从上面的公式可以分析出，光谱反射比经过积分球后损失较大，这就大大减小了仪器的信噪比。传统的内壁材料一般是BaSO4喷涂，它容易老化和脱落，所以经过一段时间，仪器的精度会有很大变化。

（3)滤色片

当选定照明光源和光电池的型号后，滤色片的透过特性决定了仪器满足卢瑟条件的程度，也决定仪器的精度。滤色片的匹配原理是当滤色片叠加时，总透过率是各片透过率的乘积，某一型号的滤色片的透过率是其厚度的指数函数。在配制滤色片时，应该同一批的滤色片厚度相同，不同批的应该重新配制厚度。因为不同批次的同厚度同型号的滤色片由于加工条件和其它因素的影响，其透射率不是完全一样的。

3.数据处理系统影响

计算结果的因素有很多主要如下：

(1)黑筒

仪器测量之前必需进行调零、调白，用黑筒调零。理想的黑筒是把光源照射的光全部吸收，实际上是不能实现的，所以要选择吸光性特别好的材料放在黑筒底部，同时黑筒内壁应车成螺纹以增强光漫反射。

(2)接地

接地是抑止噪声和防止干扰的重要方法。在电信号传输的过程中，用电缆屏蔽层接地，采用并联式一点接地方式，各自的地电位由各自的地电阻和地电流决定，不存在共用阻抗耦合产生的干扰。

(3)放大倍数

光电流经过放大，然后连接电阻变成电压信号。放大倍数要适中，否则严重影响测量结果。这是因为A/D转换的基准电压是一定值，所采集信号经放大处理后一定要小于这个数值。