结构色是材料本身纳米级的微小结构使光发生衍射、折射、干涉等现象而产生的颜色,其颜色饱和度高、亮度好、不褪色、绿色环保,在各行各业中得到了广泛的应用。其中薄膜结构色以结构简单、颜色可控等优点在日常生活中最为常见。薄膜结构色由于其随角度变化而产生颜色变化的原因,测量方法不同于一般颜色测量。目前颜色测量在工业领域使用基于ASTM2539标准的8个角度测量方法,但是这种测量仍然不能完全的表征颜色,因此学术界目前主要进行如何尽可能的减少测量角度来进行颜色表征、如何提高颜色表征的精度两个方面的研究,但是表征精度都还有待提高。磁性结构色是指在设计时加入磁性材料,磁性材料碎片会在磁场的作用下重新排列,获得除颜色变化之外的“3D”图案效果,目前已经广泛的应用在了防伪等领域,如人民币、欧元、英镑等货币上。但是目前对于磁性结构色的测量是缺失的,所以研究磁定向方法、磁性碎片排布规律以及颜色标定,对于磁性薄膜结构色的发展具有重要的意义。针对薄膜结构色的颜色测量,本论文对该研究领域的测量方法进行了详细研究,在此基础上提出了基于反射光谱的颜色测量和实时黑白校准的基本方法原理;设计制造了一套薄膜结构色颜色测量系统,使用与爱色丽和彩谱的多角度测色仪的对比实验来验证系统的可靠性,同时使用该系统对基于F-P结构的薄膜结构色材料进行颜色测量,得到颜色的基本变化规律;为了更好地进行任意角度的颜色预测,使用基于分段测量的高精度颜色标定方法对薄膜结构色材料进行颜色预测,并且与实际测量结果进行对比,色差达到2.8381满足颜色行业对薄膜结构色的色差要求。针对磁性结构色材料,本论文对磁性结构色的测量方法进行研究,在这个基础上提出一种实现滚动条效果的磁铁;设计制造了一种自动在线三维磁定向装置,使用该装置对基于F-P结构的薄膜结构色材料进行磁定向,得到滚动条的“3D”效果;为了更好的对磁定结构色碎片排布进行预测,使用基于CIE1976（L*a*b*）均匀颜色空间内三参数的碎片排布推导方法的测量原理进行碎片角度预测,并且与实际角度进行对比,预测角度误差在2°左右,达到了较高的预测水平。本论文系统性地研究了薄膜结构色的颜色测量及磁定向,提出薄膜结构色测量的颜色表征系统和颜色标定方法,在颜色的高精度表征方面有着较好的应用前景。同时对磁性薄膜结构色提出了一种自动在线三维磁定向装置和碎片排布推导方法,对于磁性结构色的磁定向量化有着重要的推动作用,对于薄膜生产工艺的提高起到促进作用。