如何利用光谱法测量颜色？

比色法是一种通过样品吸收、透射或反射光的强度和波长来量化物体颜色的测量方法。通常用RGB(红-绿-蓝)表示，也可以用HEX和L*a*b*表示。

L*a*b*色彩空间最初为国际照明委员会(CIE)定义的，其中L*定义了从黑色(0)到白色(100)的亮度，a*定义了绿色(-128)到红色(+127)的亮度，b*定义了蓝色(-128)到黄色(+127)的亮度。L*a*b*任何值的一个单位变化都对应视觉上感知的颜色变化。

本实验旨在测量13种不同油漆样品的L*a*b*色彩空间值，包括两个紫色类样品(“蓝灰烬色”和“梅林长袍色”)，两个棕色类样品(“土壤深处色”和“贡多拉色”)，三个白色类样品(“极地白色”，“牙白色”和“夏灰色”)和六个绿色类样品(“四叶草色”，“薄荷色”，“冷蓝草色”，“绿水色”，“凤凰泪色”和“薄荷雾色”)。白色参考瓦将被用作白参考材料，测量将在可见(VIS)光谱范围内进行。

实验中使用的光谱仪为Avaspec-ULS2048CL-EVO，作为一款通用光谱仪，它不仅可以用于吸光度测量，反射率测量，也可以用于颜色测量。它采用了我们功能强大的 AS-7010 电路板，提供 USB3.0 通信接口，数据传输速度比 USB2.0 快 10 倍。

实验使用的光源为AvaLight-XE-HP，一种大功率的脉冲氙灯光源，功率为6w。这种光源尺寸迷你，非常适合集成到系统中使用。

本实验使用的其他附件：白色参考瓦(WS-2)，作为反射测量和颜色测量的白参考；200微米纤芯的反射探头(FCR-7UVIR200-2-BX)，用于连接积分球和光谱仪；探头支架(RPH-1)，使探头保持45度角；以及一根特制接口电缆，可以将AvaLight-XE-HP连接到AvaSpec-ULS2048CL-EVO，以控制扫描闪烁并为光源供电。

所有样品皆为五金店中售卖的油漆样品，它们被存放在一个抽屉里，避免颜色因阳光的照射而改变。反射探头被安装在支架上，单独放置在每个油漆样品上方并与样品保持一定的测量距离，我们在测量白色参考瓦时保持了同样的距离以确保实验的一致性。

数据分析模块使用了AVANTES的定制软件包AvaSoft中的两种模式。

第一种模式为颜色测量模式，它包含在AvaSoft-All中或作为单个模块。该模式专为颜色测量而设计，能够测量L*， a*， b*， X，Y，Z等参数，以及dL, da, db和dE。测量图表实时显示样品L*a*b*，还可以为dL, da, db和dE测量配置单独的参考颜色，所有数据都可以保存到Excel或文本文档中。

第二种模式为反射率测量模式。此模式专为反射应用而设计。本实验选用白色参考瓦作为白参考。我们将积分时间设置为50ms，平均次数设为10，光源每次扫描的闪烁次数设为5次（积分时间可以调整以增加或减少一次测量的光量，并影响结果光谱的总体大小。平均次数为10表示得到的光谱值为10个值平均在一起后的结果，可以使光谱结果值更一致。）

下文列出的是样品在Scope模式下的光谱，样品的反射光谱，以及每个样品在颜色测量模式下的数据。

反射率模式提供的光谱信息要丰富得多，白色样品在可见光谱上具有高反射率，绿色样品在可见光谱上的反射率从中到低不等，但在绿色区域反射率升高，紫色样品在蓝紫色区域反射率较高，棕色样品在可见光谱上具有低反射率(图5)。

每个样品的L*a*b*色彩空间值如表1所示。

紫色类油漆样品的L*值相对较低，说明其亮度较暗。a*值为正b*值为负，说明它们是红色和蓝色的混合为紫色。

棕色类油漆样品的L*值更低，说明它们比紫色样品更暗。a*值接近于零表明绿色和红色的混合非常均匀，而正b*值表明样品的黄色多于蓝色，这些都是对典型棕色的准确描述。

绿色类油漆样品的L*值(40.46~ 79.52)和b*值(-0.53 ~16.3)的范围很广，但所有样品的a*值都为负 (-9.77 ~-40.8)。这些负a*值表示每个样品中的绿色多于红色。

最后，白色类油漆样品都显示出接近100的高L*值，表明它具有高亮度，a*和b*值接近于零，表明绿色，红色，蓝色和黄色混合均匀，这与白色是可见光谱中所有颜色的组合这一事实是一致的。牙白色的b*值略高，表明相对其他两种白色油漆样品来说，它略偏黄色。

本实验使用AvaSoft反射率测量模式和颜色测量模式，反射率测量模式给出了样品的广谱概念，颜色测量模式给出了L*a*b*色彩空间的定量值。

实验中使用的光谱仪为AvaSpec-ULS2048CL-EVO，它的应用领域广泛，适用于吸光度和反射率测量以及本实验中所示的颜色测量。实验中光源为AvaLight-XE-HP，适合需要高功率或集成应用。