一种调节灯具色温线性感知的方法及其应用与流程

1.本发明涉及led灯具应用技术领域，具体涉及一种调节灯具色温线性感知的方法及其应用。


背景技术：

2.色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。而相关色温cct(correlated color temperature)是用于描述位于普朗克轨迹附近的光的颜色的度量。例如黄色光的色温为3000k，阳光下的白天色温为6500k。
3.色彩与生活密切相关，用灯具调节不同的色温，给人营造不同的氛围。某些场景下需要做色温渐变调节，例如在设定的时间内把色温从3000k均匀地变化到6500k，现有技术的调节方式为线性调节。然而，人眼对色温变化的感知并非简单的线性关系，这种调节方式会让人眼感觉到不自然的色温突变。
4.其次，现有技术通过手动实验方法逐一试验并测定得到每个相关色温cct与之对应的rgb基色的配比关系，逐一映射成cct-rgb查表数据，这种方法费时费力效率低下。
5.另外，现有技术得到的cct-rgb查表数据，每组数据之间不能保证亮度的统一。因为色温cct只表征色彩，不表征亮度。这就导致色温在渐变调节时，亮度在忽明忽暗地闪烁变化。
6.因此，亟待能够解决上述技术问题的调节灯具色温线性感知的方法及其应用。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种调节灯具色温线性感知的方法及其应用。
8.为了实现上述发明第一个目的，本发明采用了以下技术方案：一种调节灯具色温线性感知的方法基于相关色温cct曲线，包括以下步骤：s000、获取灯具的设定参数，其中，该设定参数包括当前色温值、目标色温值、相关色温曲线的弯曲系数及调节级数，该弯曲系数为符合人眼感觉的数值；s100、依据设定参数分别计算出初始值和调节步长；s200、依据弯曲系数、目标调节级数、初始值及调节步长得出曲线公式，以该曲线公式作为该灯具的调节曲线，其中目标调节级数为调节级数中的任一级别。
9.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术能够根据每个灯具单独设置曲线公式，尤其是利用符合人眼感觉数值的弯曲系数，该曲线公式并非现有技术的线性变化，而是更符合人眼感觉的曲线变化，因此能够解决下现有技术中存在的会让人眼感觉到不自然的色温突变的问题。
10.进一步地，步骤s100中，将当前色温值作为调节级数中的初始级色温，初始值=弯曲系数/初始级色温。
11.进一步地，步骤s100中，将目标色温值作为调节级数中的最高级色温，调节步长=
弯曲系数*（最高级色温-初始级色温）/（调节最大级数*初始级色温*最高级色温）。
12.进一步地，步骤200中，调节曲线=弯曲系数/（初始值-调节步长*目标调节级数）。
13.进一步地，弯曲系数的取值范围为105~106。
14.为了实现上述发明第二个目的，本发明采用了以下技术方案：一种调节灯具色温线性感知的配比方法，基于上述的一种调节灯具色温线性感知的方法，包括以下步骤：s300、将每一级色温转换成对应的色坐标；s400、获取该灯具光色参数，其中该光色参数包括该灯具的各基色最大亮度以及各基色对应的色坐标，其中，灯具至少包括两种基色；s500、依据基色对应的色坐标以及该灯具的光色参数，通过线性规划模型依次求得每一级色温中各基色的目标亮度，以此作为该灯具的目标亮度集合，并根据该目标亮度集合得到该灯具的目标总亮度集合。
15.工作原理及有益效果：2、与现有技术通过手动实验方法逐一试验并测定得到每个相关色温cct与之对应的rgb基色的配比关系，逐一映射成cct-rgb查表数据相比，本技术转为基于本技术的一种调节灯具色温线性感知的方法，将每一级别的色温转换成对应的色坐标，然后获取该灯具各基色的最大亮度和对应的色坐标，如此通过现有的线性规划模型就能够得到该灯具的目标亮度集合以及该灯具的目标总亮度集合，如此完成了配比关系，相比现有技术无需多次实验测试，操作方便且精准高效。
16.为了实现上述发明第三个目的，本发明采用了以下技术方案：一种调节灯具色温线性感知的亮度统一方法，基于上述的一种调节灯具色温线性感知的配比方法，还包括以下步骤：s600、依据目标总亮度集合计算得出亮度调节系数，并根据该亮度调节系数计算得出目标亮度校正后的集合；s700、依据该目标亮度校正后的集合得到pwm的占空比。
17.工作原理及有益效果：3、与现有技术得到的cct-rgb查表数据，每组数据之间不能保证亮度的统一，导致色温在渐变调节时，亮度在忽明忽暗地闪烁变化相比，本技术通过对上述的一种调节灯具色温线性感知的配比方法中的目标总亮度集合计算得出亮度调节系数，然后根据亮度调节系数来得出目标亮度校正后的集合，依据该目标亮度校正后的集合得到pwm的占空比，从而实现对灯具调节色温时的亮度进行修正，保证其全局统一，达到稳定精准效果。
18.一种调节灯具色温线性感知系统，包括：色温调节模块，用于上述的一种调节灯具色温线性感知的方法中的调节曲线调节灯具的色温；色温转换模块，用于把调节曲线中的色温转换转成cie 1931色度坐标；颜色配比运算模块，用于把色度坐标根据灯具固有的光色参数，转换成基色配比，其中光色参数包括该灯具的各基色最大亮度以及各基色对应的色坐标；亮度统一模块，用于把基色配比的混光进行亮度统一；信号转换模块，用于把统一亮度后的基色配比，转换成对应的pwm信号，输出到光源驱动器再驱动光源，产生目标色温和目标亮度。
19.一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的一种调节灯具色温线性感知的方法。
20.一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的一种调节灯具色温线性感知的方法。
附图说明
21.图1是本发明的实施例1的流程图；图2是本发明的实施例2的流程图；图3是本发明的实施例3的流程图；图4是调节级数n与色温cct的变化关系图；图5是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
24.实施例1，如图1所示，本调节灯具色温线性感知的方法，基于相关色温cct曲线，包括以下步骤：s000、获取灯具的设定参数，其中，该设定参数包括当前色温值、目标色温值、相关色温曲线的弯曲系数及调节级数，该弯曲系数为符合人眼感觉的数值；其中该弯曲系数的取值范围为105~106，调节总级数可以是100、200、256、65536等，一般总级数设为256级，当前色温值和目标色温值可以是2000k、3000k、4000k、8000k等。
25.s100、依据设定参数分别计算出初始值和调节步长；其中，将当前色温值作为调节级数中的初始级色温，初始值=弯曲系数/初始级色温；将目标色温值作为调节级数中的最高级色温，调节步长=弯曲系数*（最高级色温-初始级色温）/（调节最大级数*初始级色温*最高级色温）；s200、依据弯曲系数、目标调节级数、初始值及调节步长得出曲线公式，以该曲线公式作为该灯具的调节曲线，其中目标调节级数为调节级数中的任一级别。
26.其中，调节曲线=弯曲系数/（初始值-调节步长*目标调节级数）。
27.如此符合人眼感知规律，使色温渐变过渡自然舒过渡。
28.实施例2，
如图2所示，本实施例2为一种调节灯具色温线性感知的配比方法，基于实施例1的一种调节灯具色温线性感知的方法，包括以下步骤：s300、将每一级色温转换成对应的色坐标；s400、获取该灯具光色参数，其中该光色参数包括该灯具的各基色最大亮度以及各基色对应的色坐标，其中，灯具至少包括两种基色；如把初始级色温3000k，使用现有技术转换后对应的色坐标为=（0.4370,0.4039）；s500、依据基色对应的色坐标以及该灯具的光色参数，通过线性规划模型依次求得每一级色温中各基色的目标亮度，以此作为该灯具的目标亮度集合，并根据该目标亮度集合得到该灯具的目标总亮度集合。
29.如此，使用实施例2的方法自动转换数据，精准高效。
30.实施例3，如图3所示，本实施例3为一种调节灯具色温线性感知的亮度统一方法，基于实施例3的一种调节灯具色温线性感知的配比方法，还包括以下步骤：s600、依据目标总亮度集合计算得出亮度调节系数，并根据该亮度调节系数计算得出目标亮度校正后的集合；s700、依据该目标亮度校正后的集合得到pwm的占空比。
31.如此，实现对灯具调节色温时的亮度进行修正，保证其全局统一，达到稳定精准效果。
32.实施例4,本实施例4结合实施例1-3，作为实际应用方法。本实施例中，某灯具需要实现色温3000k至8000k的色温渐变调节，调节总级数为256级，即n=0～255，则有第0级色温t(0)=3000，第n级即第255级色温t(n)=8000。通常地，调节级数n可取n=99或255或65535，本实施例优选n=255。弯曲系数k的取值范围在105到106之间，本实施例优选106。
33.如此，初始值；调节步长；而；其中，t(n)为相关色温cct曲线也就是实施例1中的调节曲线，k为曲线弯曲系数，n为调节级数，n为最大级数，d为调节步长，a0为初始值，t(0)为设定的第0级色温也就是实施例1中的初始级色温，n为设定的调节级数的最大值，t(n)为设定的第n级色温。
34.如此得到的如图4所示的调节级数n与色温cct的变化关系图，图中虚线是现有技术，cct数值为线性变化，但灯具表现出的色温变化让人眼感觉非线性。图中实线是本发明的调节曲线，cct数值为曲线变化，使用本发明的曲率k数值，经过验证灯具表现出的色温变化让人眼感觉为线性的舒适变化。
35.通过确定色温cct（调节曲线）的分布后，需要一步步地转换成可控制光源的电信号，也就是对于实施例2和3的结合应用。
36.首先是把色温转换成色坐标，例如把第n=0级（初始级色温）的色温3000k，使用现有技术的计算方法或算法转换后对应的色坐标为=（0.4370,0.4039）。
37.接着是测定灯具固有的光色参数。例如，把某台四基色rgbw的彩色灯置于黑房中，测定各基色rgbw的最大亮度，用下标1、2、3、4分别代表r、g、b、w，则各基色最高亮度分别记为l1=1755;l2=2530;l3=1310;l4=2020。
38.然后再测定该灯具的各基色rgbw的色坐标，同样用下标1、2、3、4分别代表r、g、b、w，则各基色的色坐标分别记为：x1=0.713;y1=0.295;x2=0.152;y2=0.715;x3=0.141;y3=0.044;x4=0.241;y4=0.253;把上述的数据都带入到下式的线性规划模型中：目标函数：；约束条件：；其中，下标m为不少于2的正整数表示基色数量；l'1、l'2、...、l'm是各基色待定的目标亮度，属于决策变量；是待定的混色总亮度；l1、l2、...、lm是各基色固有的最大亮度；是目标混色的色坐标；（x1,y1）、（x2,y2）、...、（xm,ym）是各基色固有的色坐标。
39.求解模型得，在n=0级的色温3000k，即目标色温=（0.4370,0.4039）时，混合亮度有最大值=l'1+l'2+l'3+l'4=5032.258，此时rgbw各基色的亮度分别为：l'1=1723.075l'2=2530.000l'3=0.000000
l'4=779.1828；此时对应n=0，进一步可把结果记作：=5032.258l'
01
=1723.075l'
02
=2530.000l'
03
=0.000000l'
04
=779.1828；当n=255时，色温8000k，用现有技术得到目标色温=（0.2953,0.3047）时，用同样的方法求解式得：=5803.085l'
2551
=1083.732l'
2552
=2530.000l'
2553
=169.3525l'
2554
=2020.000；同理，重复上述步骤，可得n=0～n时，cct色温对应的全部各基色待定的目标亮度集合：；其中m表示该灯具的基色数量。
40.以及全部混色待定目标总亮度集合：；根据上述两个集合计算出亮度调节系数：，其中（n=0,1，
…
，n）,min指取tab
mix
中的最小值；如此，在本实施例中该灯具有256种混色，则其中混色亮度最小的一组为min
(tab
mix
)=5000，则当n=0时，对应的亮度调节系数：；不断计算所有级别的亮度系数，计算出n组各基色待定的目标亮度校正后的集合：；于是依据该目标亮度校正后的集合就能够得到pwm的占空比d集合：；其中，下标n表示第n组数据，下标m表示第m种基色；根据上述集合，当n=0时（初始级色温3000k），灯具对应的rgbw占空比：；综合上述过程，该灯要实现输出色温3000k，只需要把rgbw各基色的pwm信号占空比输出为{0.98,0.99,0,0.38}至驱动器，驱动光源各基色按所需发光并混色。而要实现输出色温8000k（最高级色温），也只需要利用上述公式计算得出rgbw各基色的pwm信号占空比输出为{0.53,0.86,0,0.86}至驱动器，驱动光源各基色按所需发光并混色即可。
41.如此，能够自动转换数据，精准高效，且自动修正亮度，保证其全局统一，达到稳定精准效果。
42.实施例5，
本实施例基于实施例1-4，如图5所示，本实施例为一种调节灯具色温线性感知系统，包括：色温调节模块，用于实施例1中的调节曲线调节灯具的色温；色温转换模块，采用实施例2的方法，用于把调节曲线中的色温转换转成cie 1931色度坐标；颜色配比运算模块，采用实施例2的方法，用于把色度坐标根据灯具固有的光色参数，转换成基色配比，其中光色参数包括该灯具的各基色最大亮度以及各基色对应的色坐标；亮度统一模块，采用实施例3的方法，用于把基色配比的混光进行亮度统一；信号转换模块，采用实施例3的方法，用于把统一亮度后的基色配比，转换成对应的pwm信号，输出到光源驱动器再驱动光源，产生目标色温和目标亮度；还包括控制单元，用于接收用户输入参数，以控制各模块。
43.如此，整个过程是控制单元接收用户输入的色温渐变持续时间、色温区间，并根据所述cct曲线及各模块，输出当前色温对应的当前pwm占空比至驱动器，以使光源根据所述当前pwm占空比发亮并混色。
44.实施例6，本实施例基于实施例1-4，本实施例为一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的一种调节灯具色温线性感知的方法。
45.实施例7，本实施例基于实施例1-4，本实施例为一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的一种调节灯具色温线性感知的方法。
46.本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
47.用于实现本方案实施例方法的服务器的计算机系统包括中央处理单元（cpu)，其可以根据存储在只读存储器（rom）中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器（ram）中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。 cpu、rom以及ram 通过总线彼此相连。输入/输出（i/o）接口也连接至总线。
48.以下部件连接至i/o接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管（crt)、液晶显示器（lcd）等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。
49.特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元（cpu）执行时，执行本发明的系统中限定的上
述功能。
50.需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质地更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
51.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
52.描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的模块也可以设置在处理器中。
53.作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备执行以下方法所对应过的流程步骤。
54.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。