分析光源还原性能力的标准色块实验方法与流程

本发明涉及光源显色能力分析领域，具体的说是基于颜色相似度分析光源还原性能力的标准色块实验方法。

背景技术：

现行评价光源质量的显色指数CRI在评价光源显色性存在的问题的日益凸显，CRI存在的问题具体有：

一、采用的颜色测试样本有限且计算一般显色指数Ra的8个色块都是中等饱和度颜色样本色差的简单平均，对于LED新型光源需要考虑各色高饱和度的问题；

二、CRI并没有考虑相关色温过高或过低产生的影响，对于诸如2000k黑体或20000k昼光的Ra为100,但显色性并不好；

三、CRI没有考虑色位移的方向影响；

四、目前，CRI所采用的色差公式和色适应公式已经过时，已有大量证据表明显色指数并不能很好的表示人眼的视觉感受。

近十几年来，国内外对光源质量的分析做了大量的研究与改进方案，以期找到一个更合适的评价指标。在这个过程中一个简单有效的实验方法对推动光源评价指标工作有极大的作用。

为此，本发明人积极加以研究创新，以期从光源还原性能力这个角度出发，考虑人眼颜色分辨阈值的影响，创设了一个简单有效且更贴近人眼视觉感受的分析光源还原性能力的标准色块实验方法。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提出分析光源还原性能力的标准色块实验方法，通过标准色块实验测得待测光源在标准色块的反射光谱并计算其颜色相似度，依据颜色相似度快速准确的分析出光源的还原性能力，简单有效且更贴近人眼视觉感受。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

分析光源还原性能力的标准色块实验方法，包括以下步骤：

a.分别测量各标准色块在参考光源下反射光谱；

b.分别测量各标准色块在待测光源下反射光谱；

C.根据信号相关性原理和人眼颜色分辨力的贡献因子构造颜色相似度函数，如下：

式中C_1i(λ)为颜色样本i在光源1照射下的反射光谱，C_2i(λ)为颜色样本i在光源2照射下的反射光谱，μ₁＝∫C₁(λ)dλ；μ₂＝∫C₁(λ)dλ；g(λ)为人眼颜色分辨力的贡献因子；

d.将步骤a和b中测量的反射光谱带入颜色相似度函数进行计算，得到各标准色块在待测光源照射下与参考光源照射下反射光谱的颜色相似度；

e.分析各标准色块颜色相似度的分布，根据各标准色块的颜色相似度的大小来判断待测光源在各个色块上的还原性能力大小。

所述标准色块采用CRI标准色块，且选用其中的R1～R8色块。

所述步骤a和b测量反射光谱符合CIE测量标准，其中参考光源为自然光源，采用海洋光谱仪USB4000测量自然光照射下标准色样的反射光谱；待测光源为白炽灯、三基色荧光灯、白光LED或自然光型LED中的一种。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：通过标准色块实验得出颜色相似度，依据基于颜色相似度分析光源的还原性能力，其中，颜色相似度的计算考虑人眼颜色分辨阈值的影响，将人眼颜色分辨力的贡献因子代入函数中，颜色相似性更符合人眼视觉感受，本发明判断光源的还原性能力也更简单有效。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明分析光源还原性能力的标准色块实验方法的流程简图；

图2是CRI标准色块图；

图3是待测光源的相对光谱功率曲线；

图4是各色块在不同光源照射下的颜色相似度。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的分析光源还原性能力的标准色块实验方法，包括以下步骤：

a.分别测量各标准色块在参考光源下反射光谱；

b.分别测量各标准色块在待测光源下反射光谱；其中标准色块采用CRI标准色块，如图2所示，本实施例选用其中的R1～R8色块；

C.根据信号相关性原理和人眼颜色分辨力的贡献因子构造颜色相似度函数，如下：

式中C_1i(λ)为颜色样本i在光源1照射下的反射光谱，C_2i(λ)为颜色样本i在光源2照射下的反射光谱，μ₁＝∫C₁(λ)dλ；μ₂＝∫C₁(λ)dλ；g(λ)为人眼颜色分辨力的贡献因子，且其中min(Δλ_th)为可见光波长颜色分辨阈值最低值，Δλ_th(λ)为可见光波长λ处的颜色分辨阈值；将参考光源与待测光源的反射光谱带入函数计算时，光源1即指参考光源，光源2即待测光源；

d.将步骤a和b中测量的反射光谱带入颜色相似度函数进行计算，得到各标准色块在待测光源照射下与参考光源照射下反射光谱的颜色相似度；

e.分析各标准色块颜色相似度的分布，根据各标准色块的颜色相似度的大小来判断待测光源在各个色块上的还原性能力大小；具体规则是颜色相似度越高，待测光源对于该色块的显色能力越强。

步骤a和b测量反射光谱符合CIE测量标准，其中参考光源为自然光源，采用海洋光谱仪USB4000测量自然光照射下标准色样的反射光谱；待测光源为白炽灯(Incandescent lamp)、三基色荧光灯(Fluorescent lamp)、白光LED(White-light LED)或自然光型LED(Nature-light LED)中的一种。为了更好的说明标准色块实验方法的有效性，本发明实例将各种光源照照同一张图片上，被照明效果的对比图如图3所示，在该图片上的各种待测光源的相对光谱功率曲线如图3所示。

表1.不同光源照明下标准色块颜色相似度r_ci对比(自然光为参考光源)

将表1数据进行分析，如图4的折线图所示自然光型LED灯照明下的R1～R8色块与标准光源照明下的颜色相似度最高，平均值为0.847，并且每一种色块的颜色相似度都较高；其次是白光LED灯，颜色相似度平均值为0.525，但紫红色块R7的颜色相似度较差，为0.252，另外青色色块R6、粉红色块R8的颜色相似度也不高，分析其原因，从光谱曲线图(图3(a))可以看到主要是白光LED发光光谱中缺少紫色光，红色光和青色光相对较弱造成的；再者是白炽灯，颜色相似度平均值为0.478，其中蓝绿色块R4～R6的颜色相似度较差，尤其是天蓝色色块R5的颜色相似度只有0.021，接近完全不相似，其主要原因也是白炽灯光谱中蓝绿光成分少，特别是蓝光很少造成的；最差的是荧光灯照明下的颜色相似度，平均值只有0.351，几乎每个色块的相似度都很低，造成荧光灯照明色样颜色相似度低的原因是荧光灯的线光谱，其光源本身的颜色成分少，照明色样时虽然视觉上能感觉到颜色的多样性，但与样品本色相比必然存在差异，如图3(c)与图3(a)的颜色差异可一目了然。

图4所反映的各色块在不同光源照射下的颜色相似度情况与图3人眼感受的视觉效果一致，可见，平均颜色相似度越高，待测光源还原性越好，本发明还能有效分析出待测光源在哪个色块的还原性能力大小，进而能有效评价光源的质量。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。