工程光学 五 光度学和色度学基础PPT课件

.1，工程光学，第5章亮度和色度学基础，2，辐射量和光学量以及单位光波导中光学量的变化规律成像系统图像表面的亮度颜色分类和性能特性颜色混合和grasman颜色混合规律颜色匹配色图学的多种概念颜色附加原理，以及光的原色和物体颜色的三个刺激值CIE标准色度系统均匀颜色空间和色差公式。3，第一节辐射量和光学量及其单位，辐射量：纯物理量；光学量：测量可见光的视觉感受。I .辐射量、辐射能：反射、传输、接收能量、单位线。()2 .发散通量：单位时间辐射能，单位瓦特。3.发散：辐射源单位发射区域发出的辐射通量。4，4。辐射度：辐射照射表面单位是照射区域接收的辐射通量。5.辐射强度：从单位三维角度发射的辐射通量。6.振幅：发散光源的元区域方向的辐射线测量垂直于该方向的平面上相应辐射面的单位投影区域在单位立体角内发射的辐射通量。5，6，2。与辐射量相对应的光学量，包括以下光学量(下标v)光通量、单位流明；人眼刺激程度，(辐射通量)光发射程度；(发散)照明；(辐照度)发光强度；(径向强度)亮度。(径向亮度)，发光强度的单位是坎德拉，是国际单位制的七个基本量之一。也就是说，如果从一个光源发出540*1012Hz频率的单色光和在特定方向的发射强度为1/683W/sr，则该方向的发光强度为1格。7，2。光学量，亮度为1坎的均匀点光源在单位立体角内发出1流明(lm)的光通量。iii .光学度与辐射量的关系，1。光谱光效率函数、光学度量和辐射量的关系取决于人眼的视觉特性。人眼对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数：明视光谱光效率函数；暗视觉光谱光效率函数。8，2。光学度和辐射量的关系在很小的波长范围内：9，在可见光谱范围内：10，2节光电波中光学量的变化规律，1。点光源的强度，根据r到曲面的距离。11，由点光源照射的表面形成的照度与从面到光源的距离的平方成反比-照度平方反比定律。2 .与曲面光源的距离为r的曲面形成的照度。12，3。在单个介质远光源中传输亮度的，13，由两个小截面组成的直纹曲面包围的空间就是圆光管。光在远光灯中传播，没有光损失。因此光在光源管内传播，每个截面的光亮度相同。14，4。光线由截面的反射和折射引起的强度和。15，根据反射定律可以得到。反射光线的强度等于入射光线的强度和界面反射率的乘积。16，根据上图可能：根据折射定律可能：因此：17，光束管理器试图折射时，光亮度发生变化。折射光束的亮度与界面的反射率和界面两侧介质的折射率有关。如果可以忽略界面反射损失：18，5。余弦散热器，发光强度空间分布在每个方向上余弦发射器的亮度相同：19，余弦发射器为发光面或反射体，乳白色玻璃，漫反射面，20，馀弦发射器从平面光圈角度u的立体角范围发出的光通量：馀弦发射器的光线发射度为，21，3节成像系统是表面的光照度，1 .轴上点的光照度，22，轴上点的照度与光圈角正弦的平方成正比，与直线比例的平方成反比。23，2。轴外部图像点的光照度，24，轴外部图像点的光照度随视野角度的增大而减小。25，3。光通过宽系统时的能量损失，透明介质会因界面的光反射、介质的光吸收、反射光的透射和吸收而发生光能损失。1 .两个透明介质界面上的光反射损失，26，1。两个透明介质界面上光的反射损失，在这种情况下，反射率仅与两侧介质的折射率相关。，反射光产生光能损失，在图像上形成散光，减少图像的对比度。减少反射损失的方法是在玻璃构件表面镀ar膜。27，2。介质吸收引起的光能损失，通过厚度为l的介质的光通量：光束通过多元素系统后的光通量：28，3。反射面的光能损失，4 .光学系统的总透射率，29，4节颜色的分类及其表达特征，1 .颜色及其分类，颜色是一种与物理、生理和心理学相关的复杂现象，是不同波长的可见光对人的视觉器官的心理感觉。颜色和非颜色光源颜色、对象颜色、荧光颜色、30，第iv节颜色分类及其表达特征，ii。颜色的外观性质、亮度、色相和彩度。亮度：与亮度、光亮度等有关；色调：什么颜色；饱和度：颜色的淡入度。比色没有色相的区分，饱和度等于0，只有亮度的差异。31、5节颜色混合和grasman颜色混合规则、颜色混合(混合)颜色混合(抖动)、grasman颜色混合规则(颜色光混合):(1)人的视觉只能区分颜色的三个明显特性变化。(2)如果两种颜色混合，并且一种颜色成分连续变化，则混合颜色的外观也会连续变化。互补色(混合产生白色或灰色，混合颜色的色调由两种颜色的比例决定)(3)外观相同的光在颜色混合中是相同的。(4)混合颜色的亮度等于颜色亮度的总和。32，第VI节颜色匹配，1 .通过颜色匹配和颜色匹配实验，更改混合颜色量，以使混合颜色与指定颜色在视觉上达到相同的过程。-颜色匹配，1。颜色转盘方法，简单易量化的实验，33、a)、b)、2。颜色光混合匹配实验，34，2。颜色方程式、r正红色(r)、g正绿色(g)和b正蓝色(b)的混合与颜色(c)完全相符。颜色的数量可以是负数。35，7节色度计的一些概念，2。三原色，产生颜色知觉的可见辐射量-颜色刺激颜色刺激函数(纯物理量):1。颜色刺激，通常选择红色、绿色、蓝色为三原色。(1)几乎可以匹配任何颜色。(2)人眼视网膜的锥体细胞对这三种颜色敏感。36，7节色度计的一些概念，3。3.3刺激值，刺激值：匹配某种颜色所需的3原色的量。颜色方程式的r、g和b是三个刺激值。3个刺激值以色度系统为单位测量，规定与特定标准白光一致的3个刺激值为1个单位。iv .光谱3刺激值和颜色匹配函数、光谱3刺激值：匹配等创建光谱颜色所需的三原色量；波长的函数，也称为颜色匹配函数。等能量谱保证了各波长的辐射能相同，是可比较的，是有意义的。37，5。颜色坐标和颜色，颜色：3个刺激分别在3个刺激中所占的比例。38，5。颜色坐标和颜色，颜色：3个刺激分别在3个刺激中所占的比例。三原色颜色点；麦克斯韦颜色三角形。39，每个光谱颜色点形成马蹄形曲线-光谱颜色跟踪光谱颜色坐标为：40，6。色度学中常用的光度概念，1 .光谱透射率，2 .光谱反射系数和放射测量系数，41，2。光谱反射系数和辐射测量系数、限制方向、指定三维角度内考虑的物体反射的光谱辐射通量是完全扩散体在相同照明、相同方向、相同三维角度内反射的辐射通量的比率。42，2。光谱反射率和发射测量系数，光谱反射率：三维角度0条件光谱反射率-光谱发射亮度系数，完全漫反射是各种波长发射反射率均为1的理想漫反射体，在无损反射入射辐射和所有方向上具有相同的亮度。43，3。光谱反射率，物体反射的光谱辐射光与入射光谱辐射线的比率：在光谱反射率系数定义中。如果三维角度等于2 ，则得到的光谱反射比系数为光谱反射比。44，8节颜色相加原理和光源3刺激值，1。颜色相加原理，混合颜色的3刺激值是每个组对应的3刺激值之和。45，2。光源颜色3刺激值，小波长间隔颜色3刺激值：跨可见光谱范围的色谱和混合颜色3刺激值：46，对于光源颜色，颜色刺激函数为：对于透射目标颜色和漫反射对象，有类似的颜色刺激函数。47，9节CIE标准色度系统、国际光委员会(CIE)确定的颜色测量原理、基本数据和计算方法，由CIE标准色度系统(CIE standard colorimetry system)，CIE为了统一颜色表示方法，还将多个人测量的光谱3刺激值的平均值作为标准数据，即标准色度观测者，为统一测量条件，还对光源、照明条件和观察条件等进行了规定。48，第9节CIE标准色度系统，CIE1931-RGB系统3原色：红色(波长，7 * 10-7m)；绿色(波长，5.461 * 10-7m)；蓝色(波长，4.358 * 10-7m)；i. CIE1931标准色度学系统，法规匹配等白光3刺激值相等-单位刺激量1；此时，r，g，b强度因子：1.000: 4.5907: 0.0601。49，光谱3刺激值曲线，50，系统颜色映射，51，2.CIE1931-XYZ系统，1 .CIE1931标准色度学系统，a. 3印刷色晶体(虚拟3印刷色):(1)匹配等光谱颜色，3刺激值不是负值。(2)实际上不存在的颜色在颜色映射中占用的面积应尽可能小。(3)Y刺激值为亮度、色度、x和z刺激值，仅限色度(方便)，52，a. 3印刷色的决定(虚拟3印刷色):3印刷色(x)，(y)，(z)的RGB颜色方案中的位置。53，b .光谱3刺激值曲线，从RGB系统转换而来的非实际匹配结果。54，c.XYZ颜色映射，55，说明：(1)光谱颜色的饱和度最高，白光饱和度最低；色斑接近乐谱，饱和度高，接近白点，饱和度低。(2)两种颜色的混合颜色点位于两种颜色的连接上。(3)混合两种颜色会产生白光，两种颜色为互补色，两种颜色的颜色点连接到白光点。(4)马蹄形的开放直线不是乐谱，而是红紫色的混合体。(。56，d .光源颜色和物体颜色的三种刺激值，57，d .对光源颜色和物体颜色的3个刺激值，k对调整系数，3个刺激值值有调整效果。CIE规定光源的y冲量值为100，以便均匀缩放，因此透射对象颜色和反射对象颜色冲量值的计算与上述类似。58，e .颜色的主要波长和颜色的纯度，59，e .颜色的主波长和颜色的纯度，颜色的主波长是与参考白光以一定比例混合该颜色的光谱颜色的波长。颜色(m)的主波长为：不是所有颜色都具有主波长，定义补色波长颜色(n)的补色波长为：颜色(q)具有主波长，也具有补色波长。60，颜色的纯度指示颜色与主波长光谱颜色的接近程度。刺激纯度和亮度纯度。刺激纯度：认为一种颜色是由某种光谱颜色和基准白光以一定比例混合而成的。61，亮度纯度：表示颜色纯度，作为该颜色中包含的光谱颜色的亮度与该颜色的总光亮度的比率。颜色的纯度和颜色的饱和度大约为，62，2。cie14是标准色度系统的补充，CIE1931仅适用于较小视角的颜色校正。1964年，形成了适合大视角情况的补充色度系统。63，3。CIE标准光源和标准光源，灯光是颜色的物理基础，灯光照明是表示颜色的不可缺少的条件。必须有照明光源的统一条款。CIE建议使用5种颜色盗用标准光源和标准光源。标准光源a:热力学温度为2586K的黑链光谱功率分布(色温为2586K的溴钨灯，a光源)。标准照明B:关联颜色温度为4874K的正午直射太阳光的光谱功率分布(a光源液体过滤器- B光源)。，64，标准光源c:平均日光的光谱功率分布，关联颜色温度为6774K，是接近阴暗天空空间的颜色。(a光源液体过滤器- C光源)。标准光源D65:典型日光的光谱功率分配(相对颜色温度为6504K)可以更好地表示日光。CIE推荐的标准光源。除标准灯光d: D65以外的所有常规日光。65，4。CIE照明和观测条件的规定、不透明采样的四种照明和观测条件。66，5。CIE色度学颜色表达方法，1 .用三个刺激值表示颜色，x、y、z；2.颜色坐标x、y、y冲量值表示颜色，67，10统一的色彩空间和色差公式，统一的色彩空间：在色彩空间中的某个点通过该点的任何一侧向上移动，意味着在与该点相同的距离上，颜色变化的感觉相同。(x，y，y)颜色空间是非均匀颜色空间，并且颜色的亮度值和y冲量值之间的非线性关系，因此视觉上不均匀。2.CIE颜色也不是统一的颜色平面。宽广的色彩容量，68，69，70，几乎均匀的色彩空间：(1)CIE1964均匀色彩空间；(2)CIE1976均匀色彩空间；(3)CIE1976均匀色彩空间；71，摘要(1)辐射量：辐射能、辐射通量、发散、