RGB测量中4K数码显微系统的应用
产品颜色的微小差异决定着产品品质。例如，产品颜色因批次而不同，或者一部分外装部件的颜色有差异，这些都会影响外观品质和可靠性。此外，对于功能性薄膜等产品，如果部分颜色不同，或者混入了目视无法识别的不同品种，可能会损害产品原有的功能和性能，导致不良品流出。
下面我们将为您介绍颜色的测量方法和颜色空间的基础知识以及使用4K数码显微系统RGB测量应用案例。
颜色的测量方法
人类在用眼睛看物体时，会因为环境光、亮度、视物角度等对颜色有不同感受。此外，每个人看到颜色的感受也各不相同。但是，在现代工业的大量生产中，人们对颜色的不同感受会使产品、部件、构件及其品质和性能发生偏差，从而降低最终产品的品质。
为防止出现此类不良，准确地测量颜色并根据测量数值确定颜色显得尤为重要。因此，多数生产现场使用“色差计”和“分光测色仪”来测量颜色并转换成数值。下面将介绍其特点及差异。
何谓色差仪
也称为色彩仪。人类在看物体时，视网膜将物体反射的光线（＝可见光：波长为400 nm至700 nm）分成红（R）、绿（G）、蓝（B）三种颜色，并把该刺激传递到大脑，然后判断颜色。色差仪也同样可测量这3种光刺激，并将其数值化，变为X、Y、Z的“三刺激值”。
这种测量方式也称为“刺激值直读式”。这种类型的色差计比较便宜且体积小，操作简单，因此广泛应用于生产现场的颜色检查等。但是，因为数值会随着光源而变化，无法像接下来说明的分光测色仪一样实施高水平的分析。
何谓分光测色仪
使用接收器的多个传感器，将从光源照射并由目标物反射的光线按照波长进行分光，然后测量反射率。不仅可计算三刺激值X、Y、Z，还可使用图表等根据分光反射率分析颜色（波长）。
与刺激值直读式色差计不同，分光测色仪可使用各种照明光源数据，调查各光源下所见颜色的差异（显色性）、特定条件下两种颜色呈相同色的条件等色（Metamerism）、目标物表面状态的差异等。分光测色仪比色差计价格高，但是可实施更高水平的颜色分析，因此主要应用于研发等领域。
CIE颜色空间及其种类
要测量目标物的颜色并定量地进行评价，对于颜色这种模糊的概念，必须有通用的定义。因此，在光与照明的领域内设计过科学技术相关的各种国际标准的国际照明委员会（CIE：Commission Internationale de l‘Eclairage）定义了颜色空间，用以让人们共同准确地识别颜色。它被称为CIE颜色空间，广泛应用于各种工业领域。下面将说明其中具有代表性的颜色空间“RGB颜色空间”、“XYZ颜色空间”、“L*a*b*颜色空间”。
RGB颜色空间
CIE最开始制定的是RGB颜色空间，是通过实际存在的R（红）、G（绿）、B（蓝）三原色（也称作三刺激、原刺激、色刺激）的混合比例（加法混色）来表示颜色的系统。三原色的光谱是R=700 nm、G=546.1 nm、B＝453.8 nm。但是，有些颜色无法用RGB颜色空间的加法混色表现出来。例如，无论三原色按照什么比例混合，实际上都无法调制出鲜艳的青色。
RGB颜色空间的颜色相乘用于液晶显示器等的颜色显示，因此也称作显示器颜色空间。
三原色分别用0至255灰度级的浓淡表示，并可通过组合来表示256的3次方＝16,777,216种颜色。此外，三原色全都重叠时呈白色。
XYZ颜色空间
XYZ颜色空间被广泛应用于多种工业领域之中。为了用数学方法解决RGB颜色空间无法准确表现色域的单色光的问题，在设计的系统中使用X、Y、Z来表示。
R、G、B是实际存在的光谱，被称为全彩色（true color）。而该颜色空间内的X、Y、Z是使用数学方法转换后的光线颜色，因为还包括了实际不存在的颜色，所以被称为伪色（false color）。它不是将人类感知的颜色构建成体系，而是以颜色定量显示为目的使用伪色，用X、Y、Z的值来表现各种颜色。
XYZ颜色空间的三根轴各自分配如下。
X ：红色的量（不带明度）
Y ：绿色的量（唯一带明度的轴）
Z ：蓝色的量（不带明度）
如图，互相存在三维关系的X、Y、Z之中，去除Z后用二维图来表示的图称为“xy色度图”。在将x作为横轴、将y作为纵轴的马蹄形图中，只表示相当于色调的“主波长”和相当于饱和度的“刺激纯度”，不表示明度。
中央附近的点被称为“白色的点”，用白色来显示。此外，从青（C）、品红（M）、黄（Y）的位置来看，印刷油墨和绘画颜料等的颜色，在xy色度图中饱和度低，说明XYZ颜色空间覆盖的范围很广。
L＊a＊b＊颜色空间
L*a*b* 颜色空间是CIE于1976年推荐的颜色空间。L*a*b*读作L星号、a星号、b星号。
下面将结合下图来说明各轴上正负值表示的情况。
L*轴：表示亮度的明度轴。正侧逐渐变白（亮），负侧逐渐变黑（暗）。
a*轴：表示绿色至红色饱和度的轴。负侧绿色逐渐变浓，正侧红色逐渐变浓。
b*轴：表示蓝色至黄色饱和度的轴。负侧蓝色逐渐变浓，正侧黄色逐渐变浓。
将在这3根轴上得到的值代入色差计算公式，求出色差（＝⊿E）。常用于品质检查的色差计也采用这种方法计算色差。
将⊿E作为管理指标，可使各工业领域内的色差管理实现数值化，并与基准色进行比较判定，为提高品质提供帮助。
用4K数码显微系统实现高效地测量颜色的案例
在生产现场进行品质管理时，虽然手持式的色差计能轻松确保N数，但是不适合用于高精度的测量。分光测色仪可进行准确测量，适用于大范围的测量。但是，在产品研发和品质保证方面，当测量位置太小而不得不用显微镜放大，或者测量目标或测量位置的空间很狭窄时，这些仪器都不适合用于颜色判断。
只要采用基恩士的高精细4K数码显微系统“VHX系列”，就可获取4K的高分辨率放大图像，并测出准确的RGB值。实现对微小目标物和测量位置的颜色管理。
“VHX系列”采用目前在以电子领域为中心的各行各业中得到广泛应用的sRGB（standard RGB）*。测量值可通过使用Excel表单，轻松地转换成XYZ值。此外，“VHX系列”上还可直接安装Excel。
- 小提示何谓sRGB
- 国际电气技术委员会（IEC）于1999年制定的国际标准规格。以显示器、打印机、数码相机等为中心，现代有各种各样的产品都符合该规格。此外，它还高度兼容显示器以及其它颜色模式，具有较好的通用性。因为它可简化高水平的颜色管理，所以在图像拍摄、编辑、印刷等领域也得到了应用。
薄膜RGB测量的色差评价
4K数码显微系统“VHX系列”配备了兼具大景深和高分辨率的先进光学系统和4K CMOS，以及用简单操作就可使用丰富功能的观察系统。
“VHX系列”可简单快速地获取具有各种表面状态薄膜的清晰放大图像。例如，表面的凹凸也可以大景深在整个视野内自动对焦。此外，即使是难以设定照明条件的光泽薄膜，也可使用“多方位多功能照明”功能，只需一个按钮就可自动获取使用了多方位照明的多张图像，使条件设定变得更加轻松。
使用通过简单操作获取的高分辨率4K图像，可实施高精度的RGB测量和色差评价。除此之外，只需要通过选择过去的图像就可复制当时的条件，对于相同品种的不同个体，也可以同样条件快速完成RGB测量，并进行定量的色差评价。
RGB测量对不同品种薄膜的辨识
4K数码显微系统“VHX系列”可通过清晰的4K图像和高精度的RGB测量，有助于对凭借目视无法识别的不同品种薄膜进行辨识。
使用“VHX系列”，不仅可准确地找出RGB测量值的差别，还可清晰捕捉到通常因为对比度低而难以确认的、由不同的材质和加工工艺造成的、细微的纹理差异。
此外，在为忠实地表现目标物而专门设计的27英寸大型彩色液晶显示器上排列图像并比较，可轻松辨识薄膜品种。
高水平的基本性能，使测量薄膜的RGB值、检查色差、识别品种变得简单，连高水平地观察和分析薄膜表面细微缺陷及不良这种难以实现的操作也变得更易上手。
RGB值、XYZ值的转换和自动制作报告
下面是将符合sRGB的RGB测量值转换为XYZ值的示例。另外，W.P.是指白色的点。
| RGB的方式 | 三原色和W.P. | XYZ ← RGB | RGB ← XYZ |
|---|---|---|---|
| sRGB（D65） | R (0.64, 0.33） | X = 0.4124R + 0.3576G + 0.1805B | R = 3.2410X - 1.5374Y - 0.4986Z |
| G（0.30, 0.60） | Y = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B | G = -0.9692X + 1.8760Y + 0.0416Z | |
| B（0.15, 0.06） | Z = 0.0193R + 0.1192G + 0.9505B | B = 0.0556X - 0.2040Y + 1.0507Z | |
| W（0.3127, 0.3290） |
4K数码显微系统“VHX系列”可直接在主机上安装Excel。这样仅用1台设备就可轻松转换测量值和自动制作报告。
用“VHX系列”进行RGB测量、转换为XYZ值、自动制作报告
- 由于可复制过去图像的拍摄设定，照明和相机的拍摄条件可简单地完成统一。
- 尽量抑制环境光，只需正确设定白平衡，就可获取准确的sRGB值。
- “VHX系列”可直接安装Excel，因此使用1台设备就可进行sRGB测量或转换为XYZ值，然后自动制作报告。
以RGB测量为首，仅用1台就可使需要显微系统完成的各种工作变得高效
除了案例中的薄膜以外，4K数码显微系统“VHX系列”还可用于对各类目标物实施定量的RGB测量。此外，该产品可直接安装Excel，仅需1台就可输出模板，自动转换为XYZ值，自动制作报告，大幅提高一系列作业的效率。
而且，自动控制功能可帮助不熟悉显微系统的新手轻松操作，不必配置专门的操作人员。
支持“VHX系列”实施准确的RGB测量的，是显微系统的高性能和高功能。因此，在各行各业的研发、品质保证等阶段，仅用1台设备就可完成观察、二维测量、三维测量以及自动面积测量、计数等多种工作。
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