一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法技术

本发明专利技术提供一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，包括确定白光LED光源的各光源相关色温以及各单色系物体的主波长；建立基于单色系物体的LED光源喜好度预测模型，包括对于主波长为正值的单色系物体采用二维曲面插值的方式，对于主波长为负值的单色系物体采用一维线性插值的方式，建立LED光源喜好度数学模型；基于LED光源喜好度预测模型进行预测，根据预测结果确定应使用的最佳光源。本发明专利技术面向单色系物体的LED光源喜好度预测模型采用仪器测量和人体主观反映量化统计相结合的研究方法，将客观物理数据与主观感知判断相结合，能够全面、精确的预测观察者对单色系物体的LED光源喜好度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED智能照明领域，涉及一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法。
技术介绍
相对于传统照明光源，LED光源具有色光可变、发光效率高、耐久性强和节能环保等几大优势。近些年来，越来越多的研究人员、工程师、艺术家和设计师开始关注其在艺术设计领域的应用潜力，如室内外照明、展陈照明、家居生活、城市建设等。目前，国内外很多学者对LED光源的主客观评价方法及应用进行了研究，并已提出了多种涉及光源评价及使用的理论方法。然而，在基于物体色彩差异的白光LED照明喜好的相关研究目前尚属空白。因此，亟待提出一种技术方案，更为准确的为人们对于不同色彩物体的照明喜好特性进行表征与预测，进而为不同色彩物体照明场景下的光源的使用提供指导，尤其是在单色系物体照明方面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，填补在物体色彩差异情况下对白光LED照明进行喜好研究的空白，提供一种更为准确的对于不同色彩物体的照明喜好特性进行表征与预测的方法。本专利技术所采用的技术方案是一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，包括以下步骤：步骤1，通过测量不同LED光源光谱功率分布及各单色系物体光谱反射率，确定白光LED光源的各光源相关色温以及各单色系物体的主波长；步骤2，建立基于单色系物体的LED光源喜好度预测模型，实现方式如下，设单色系物体数目为I，设光源色温数目为J，第j种光源相关色温和第i种单色系物体的主波长组合记为照明物体组合Zci,kj；输入若干视觉正常的观察者在标准环境下对各照明物体组合的喜好度评分，进行归一化处理如下，Mci,kj＝Tci,kj÷(Tci,k1+Tci,k2+…+Tci,kJ)其中，Tci,kj为所有观察者在照明物体组合Zci,kj下主观评价得分的总和，Mci,kj为照明物体组合Zci,kj下观察者主观喜好度的归一化得分；对于主波长为正值的单色系物体采用二维曲面插值的方式，对于主波长为负值的单色系物体采用一维线性插值的方式，基于单色系物体的主波长、白光LED光源的相关色温与观察者主观喜好度的归一化得分，建立LED光源喜好度数学模型；步骤3，基于步骤2所得面向单色系物体的LED光源喜好度预测模型，对待观察单色系物体进行LED光源喜好度预测，根据预测结果确定应使用的最佳光源，实现方式为，确定目标LED光源的相关色温，测量计算待观察单色系物体的主波长，根据主波长的正负值，相应运用步骤2所得基于一维线性插值或二维曲面插值的LED光源喜好度预测模型，得到观察者对于LED光源喜好度的预测值。而且，步骤2中，对于主波长为负值的单色系物体采用一维线性插值的方式建立LED光源喜好度数学模型，实现方式如下，对于主波长为负值的各单色系物体，设J种LED光源相关色温记为X1,X2.....XJ，相应归一化得分记为Y1,Y2.....YJ，分别以点(Xj,Yj)为已知的离散点，采用一维线性插值建模得到预测曲线函数。而且，步骤2中，对于主波长为正值的单色系物体采用二维曲面插值的方式建立LED光源喜好度数学模型，实现方式如下，设所求观察者主观喜好度函数为Z(x,y)，设主波长xi在相关色温yi下的归一化得分为Z(xi,yj)，设有K种正的主波长，构造一个简单函数作为Z(x,y)的近似表达式，使得其中，K小于等于I。本专利技术的有益效果是，提供面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，采用仪器测量和人体主观反映量化统计相结合的研究方法，将客观物理数据与主观感知判断相结合，能够全面、精确的预测观察者在单色系物体下的LED光源喜好度，更为准确的为人们对于不同色彩物体的照明喜好特性进行表征与预测，进而为不同色彩物体照明场景下的光源的使用提供理论指导，尤其是在单色系物体照明方面。由于本专利技术技术方案具有重要应用意义，受到多个项目支持：1.国家自然科学基金青年项目(61505149)，2.湖北省自然科学基金面上项目(2015CFB204)，3.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室开放基金(201528)，4.深圳市基础研究项目(JCYJ20150422150029093)对本专利技术技术方案进行保护，将对我国相关行业竞争国际领先地位具有重要意义，具有重要的市场价值。附图说明图1为本专利技术实施例的流程图。图2是本专利技术实施例中实验视觉环境几何条件示意图。图3是本专利技术实施例中负数主波长下的主观得分预测模型图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示实施例的流程图提供的一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，通过测量不同LED光源光谱功率分布及各类具有代表性的单色系物体光谱反射率，确定白光LED光源的各光源相关色温以及各单色系物体的主波长。实施例采用光谱辐射度计对白光LED光源光谱功率分布和单色系物体的光谱反射率信息进行采集；根据所得数据，可以确定LED光源的相关色温及代表单色系物体颜色特征的主波长。实施例具体实施方式如下：1)设单色系物体数目为I，本实施例采集市售仿真卡纸纸花为实验样本，即8种不同颜色花束，分别是紫色、蓝色、薄荷绿色、绿色、黄色、橙色、粉红色和红色，I＝8，每种颜色花束各有五朵。2)设光源色温数目为J，本实施例为便于后续建模起见，选用Philips Hue智能LED作为实验光源，通过Hue Light混合驱光软件调节智能LED光源发光，并保持照度200勒克斯不变(采用testo545照度计测量)，调节出5种光源的相关色温依次为2500K、3500K、4500K、5500K、6500K，J＝5。第j种光源的相关色温可视为第j种光源，j＝1,2,…J。3)在暗室中对光源及实验样本光谱信息进行采集，本实施例中，采集光源光谱信息时，将标准白板放置在标准灯箱Macbeth SpectralⅢX-rite内(60cm×66cm×89cm，灯箱四周和底部均为中性灰)，LED光源垂直放置于标准白板上方40cm，并以0°/60°照明和观察条件进行测量，由此可获得5种光源的光谱功率分布及相关色温；采集实验样本光谱信息时，将标准白板换成彩色花束，其他测量条件不变，通过光谱扫描辐射度计PR705测得各彩色花束380nm-780nm的光谱反射率曲线，为避免长短波区域测量噪声对实验结果的影响，截取400-700nm波长范围的数据用于后续分析，然后在CIE1931XYZ系统标准色度观察者下以10nm间隔计算得到各颜色花束的色品坐标，最后在色品坐标的基础上运用色度学公式计算得到各颜色花束的主波长，具体实施时上述计算过程也可采用MATLAB软件实现，各颜色花束的主波长如表1所示。表1各色花束主波长步骤2，输入人体主观反映量化统计结果，包括预先依据心理物理学，得到观察者对“照明--物体”组合的不同喜好度得分，并将喜好度得分进行归一化的结果，结合步骤1所得的各光源相关色温以及各单色系物体主波长建立基于单色系物体的LED光源喜好度预测模型。本专利技术提出，将各个LED光源的相关色温和各单色系物体的主波长分别进行组合，得到不同的“照明--物体”组合，第j种光源相关色温kj和第i种单色系物体ci的主波长的组合可记为照明物体组合Zci,kj；具体实施时，可以预先邀请不少于50位视觉正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过测量不同LED光源光谱功率分布及各单色系物体光谱反射率，确定白光LED光源的各光源相关色温以及各单色系物体的主波长；步骤2，建立基于单色系物体的LED光源喜好度预测模型，实现方式如下，设单色系物体数目为I，设光源色温数目为J，第j种光源相关色温和第i种单色系物体的主波长组合记为照明物体组合Zci，kj；输入若干视觉正常的观察者在标准环境下对各照明物体组合的喜好度评分，进行归一化处理如下，Mci,kj＝Tci,kj÷(Tci,k1+Tci,k2+…+Tci,kJ)其中，Tci,kj为所有观察者在照明物体组合Zci,kj下主观评价得分的总和，Mci,kj为照明物体组合Zci,kj下观察者主观喜好度的归一化得分；对于主波长为正值的单色系物体采用二维曲面插值的方式，对于主波长为负值的单色系物体采用一维线性插值的方式，基于单色系物体的主波长、白光LED光源的相关色温与观察者主观喜好度的归一化得分，建立LED光源喜好度数学模型；步骤3，基于步骤2所得面向单色系物体的LED光源喜好度预测模型，对待观察单色系物体进行LED光源喜好度预测，根据预测结果确定应使用的最佳光源，实现方式为，确定目标LED光源的相关色温，测量计算待观察单色系物体的主波长，根据主波长的正负值，相应运用步骤2所得基于一维线性插值或二维曲面插值的LED光源喜好度预测模型，得到观察者对于LED光源喜好度的预测值。...

【技术特征摘要】
1.一种面向单色系物体的LED光源喜好度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过测量不同LED光源光谱功率分布及各单色系物体光谱反射率，确定白光LED光源的各光源相关色温以及各单色系物体的主波长；步骤2，建立基于单色系物体的LED光源喜好度预测模型，实现方式如下，设单色系物体数目为I，设光源色温数目为J，第j种光源相关色温和第i种单色系物体的主波长组合记为照明物体组合Zci，kj；输入若干视觉正常的观察者在标准环境下对各照明物体组合的喜好度评分，进行归一化处理如下，Mci,kj＝Tci,kj÷(Tci,k1+Tci,k2+…+Tci,kJ)其中，Tci,kj为所有观察者在照明物体组合Zci,kj下主观评价得分的总和，Mci,kj为照明物体组合Zci,kj下观察者主观喜好度的归一化得分；对于主波长为正值的单色系物体采用二维曲面插值的方式，对于主波长为负值的单色系物体采用一维线性插值的方式，基于单色系物体的主波长、白光LED光源的相关色温与观察者主观喜好度的归一化得分，建立LED光源喜好度数学模型；步骤3，基于步骤2所得面向单色系物体的LED光源喜好度预测模型，对待观察单色系物体进行LED光源喜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，黄政，万晓霞，彭小曼，荀益静，梁金星，曹前，徐宏平，朱文凤，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42