基于主客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的led照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于LED智能照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)的LED照明質(zhì) 量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] LED光源具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保、光強(qiáng)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，并且具有較好 的顏色渲染效果，因而在普通照明領(lǐng)域應(yīng)用日益普及。其中，如何科學(xué)合理的對(duì)LED光源照 明質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，是現(xiàn)階段照明領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)問(wèn)題。國(guó)際照明委員會(huì)CIE將光源的 顯色性定義為"與參照標(biāo)準(zhǔn)照明體相比較，某一光源對(duì)物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果"，設(shè)定 并推薦將顯色指數(shù)CRI (Color Rendering Index)作為照明業(yè)界的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用以對(duì)光源照 明質(zhì)量進(jìn)行客觀量化表征。然而，由于此類評(píng)價(jià)方法存在計(jì)算所需標(biāo)準(zhǔn)色樣飽和度整體偏 低、計(jì)算色空間均勻差等問(wèn)題，其在現(xiàn)階段光源照明質(zhì)量客觀表征問(wèn)題上存在明顯不足。此 外，鑒于顯色指數(shù)評(píng)價(jià)方法并未考慮新型LED光源的光譜功率分布特性，故該方法在LED光 源照明質(zhì)量表征方面的不合理性尤為明顯。
[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，業(yè)界正試圖對(duì)現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法加以改進(jìn)與優(yōu)化。由于傳統(tǒng)的顯色 指數(shù)CRI僅僅考慮了物體顯色的自然程度，并未考慮其它主觀因素，故現(xiàn)有研究在討論 照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法時(shí)，常綜合考慮顏色偏好度（color preference)、顏色區(qū)分度（color discrimination)、顏色調(diào)和度（color harmony)等因素，并分別提出了色域面積指數(shù) GAI (Gamut Area Index)、全光譜指數(shù) FSCI (Full-spectrum Color Index)以及色彩質(zhì)量指 數(shù)CQS(Color Quality Scale)等評(píng)價(jià)方法，以期更為全面的對(duì)光源的照明質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0004] 參考文獻(xiàn) I. Wendy Davis, Yoshi Ohno. Approaches to color rendering measurement[J]. Journal of Modern Optics, 2009(56):1412 - 1419.
[0005] 參考文獻(xiàn) 2. Rea, M ;Deng，L. ;Wolsey，R. NLPIP Lighting Answers: Lighting Sources and Color ；Rensselaer Polytechnic Institute: Troy, NY, 2004.
[0006] 參考文獻(xiàn) 3. Wendy Davis，Yoshi Ohno. Color quality scale. Optical Engineering 2010 ；49:033602.
[0007] 然而，由于LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題受觀察者主觀差異及照明質(zhì)量評(píng)價(jià)角度等因素 影響較大，故現(xiàn)有方法在目前多元化照明應(yīng)用場(chǎng)合經(jīng)常存在較為嚴(yán)重的不適用性。為此，業(yè) 界普遍認(rèn)為，對(duì)于對(duì)照明質(zhì)量要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，如博物館照明、藝術(shù)館照明等，應(yīng)以具 體問(wèn)題具體分析為原則，提出具有較強(qiáng)針對(duì)性的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是為了解決【背景技術(shù)】中所述問(wèn)題，提出一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，包括 以下步驟：
[0010] 步驟1，輸入針對(duì)發(fā)光樣本采用預(yù)設(shè)LED照明評(píng)價(jià)角度所得的主觀心理物理學(xué)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)有M組發(fā)光樣本，主觀心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括P個(gè)觀察者分別對(duì)M組發(fā)光樣本 的主觀得分；所述發(fā)光樣本的生成方式為，利用預(yù)設(shè)的LED光源發(fā)光控制方式驅(qū)動(dòng)LED光源 發(fā)光，調(diào)節(jié)出M種光源，投射到代表性色彩樣本上；
[0011] 步驟2,根據(jù)步驟1中輸入的主觀心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)每組發(fā)光樣本中各觀察 者的主觀得分均值S進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；
[0012] 步驟3,對(duì)于步驟1中各組發(fā)光樣本，以光譜輻射度計(jì)測(cè)量光譜功率分布，截取可 見波長(zhǎng)范圍的數(shù)據(jù)；發(fā)光樣本的光譜功率分布測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量距離和步驟1中LED光源與 代表性色彩樣本間距離一致；
[0013] 步驟4,以步驟3中測(cè)量整理所得各發(fā)光樣本光譜功率分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別計(jì)算 各發(fā)光樣本所對(duì)應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，所述客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)包括色域面積指數(shù)GAI、全光譜指數(shù) FSCI以及色彩質(zhì)量指數(shù)CQS ;
[0014] 步驟5,通過(guò)多元非線性擬合方法，構(gòu)建步驟2中不同發(fā)光樣本條件下主觀得分均 值S與步驟4中對(duì)應(yīng)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性模型如下，
[0015] S = C^C2In(CQS)+C3In (GAI)+C4In (FSCI)
[0016] 其中，C1, C2, C3, C4為擬合系數(shù)，InO表示取對(duì)數(shù)；
[0017] 步驟6,對(duì)于任意待評(píng)價(jià)的發(fā)光樣本，以光譜輻射度計(jì)測(cè)量其光譜功率分布，截取 可見波長(zhǎng)范圍的數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的色域面積指數(shù)GAI、全光譜指數(shù)FSCI以及色彩質(zhì)量指數(shù) CQS，依據(jù)步驟5中構(gòu)建的關(guān)聯(lián)性模型，得到其對(duì)應(yīng)主觀心理物理學(xué)得分估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)光源 照明質(zhì)量的表征。
[0018] 而且，所述代表性色彩樣本中包含赤橙黃綠青藍(lán)紫各色樣本，代表性色彩樣本設(shè) 于暗室環(huán)境中，環(huán)境內(nèi)除典型色彩樣本外，避免其他彩色物體存在；以色彩偏好為照明評(píng)價(jià) 角度，要求各觀察者從色彩偏好角度對(duì)不同發(fā)光樣本進(jìn)行評(píng)分。
[0019] 而且，M的取值應(yīng)不小于5, P的取值不小于60。
[0020] 而且，所述利用預(yù)設(shè)的LED光源發(fā)光控制方式驅(qū)動(dòng)LED光源發(fā)光，調(diào)節(jié)出M種光 源，實(shí)現(xiàn)方式為，通過(guò)驅(qū)動(dòng)保持照度不變，分別調(diào)節(jié)出M種光源，各種光源的色溫不同。
[0021] 本發(fā)明還提供一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括以下模 塊：
[0022] 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)輸入模塊，用于輸入針對(duì)發(fā)光樣本采用預(yù)設(shè)LED照明評(píng)價(jià)角度所得的主 觀心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)有M組發(fā)光樣本，主觀心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括P個(gè)觀察者分別 對(duì)M組發(fā)光樣本的主觀得分；所述發(fā)光樣本的生成方式為，利用預(yù)設(shè)的LED光源發(fā)光控制方 式驅(qū)動(dòng)LED光源發(fā)光，調(diào)節(jié)出M種光源，投射到代表性色彩樣本上；
[0023] 主觀得分均值統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)輸入模塊中輸入的主觀心理物理學(xué)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)每組發(fā)光樣本中各觀察者的主觀得分均值S進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；
[0024] 光譜功率分布測(cè)量模塊，用于對(duì)于各組發(fā)光樣本，以光譜輻射度計(jì)測(cè)量光譜功率 分布，截取可見波長(zhǎng)范圍的數(shù)據(jù)；發(fā)光樣本的光譜功率分布測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量距離和LED光 源與代表性色彩樣本間距離一致；
[0025] 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模塊，用于以光譜功率分布測(cè)量模塊中測(cè)量整理所得各發(fā)光樣 本光譜功率分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別計(jì)算各發(fā)光樣本所對(duì)應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，所述客觀評(píng)價(jià) 指標(biāo)包括色域面積指數(shù)GAI、全光譜指數(shù)FSCI以及色彩質(zhì)量指數(shù)CQS ;
[0026] 多元非線性擬合模塊，用于通過(guò)多元非線性擬合方法，構(gòu)建不同發(fā)光樣本條件下 主觀得分均值S與對(duì)應(yīng)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性模型如下，
[0027] S = C^C2In(CQS)+C3In (GAI)+C4In (FSCI)
[0028] 其中，C1, C2, C3, C4為擬合系數(shù)，In()表示取對(duì)數(shù)；
[0029] LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊，用于對(duì)于任意待評(píng)價(jià)的發(fā)光樣本，以光譜輻射度計(jì)測(cè)量其 光譜功率分布，截取可見波長(zhǎng)范圍的數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的色域面積指數(shù)GAI、全光譜指數(shù)FSCI 以及色彩質(zhì)量指數(shù)CQS，依據(jù)多元非線性擬合模塊中構(gòu)建的關(guān)聯(lián)性模型，得到其對(duì)應(yīng)主觀心 理物理學(xué)得分估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)光源照明質(zhì)量的表征。
[0030] 而且，所述代表性色彩樣本中包含赤橙黃綠青藍(lán)紫各色樣本，代表性色彩樣本設(shè) 于暗室環(huán)境中，環(huán)境內(nèi)除典型色彩樣本外，避免其他彩色物體存在；以色彩偏好為照明評(píng)價(jià) 角度，要求各觀察者從色彩偏好角度對(duì)不同發(fā)光樣本進(jìn)行評(píng)分。
[0031] 而且，M的取值應(yīng)不小于5, P的取值不小于60。
[0032] 而且，所述利用預(yù)設(shè)的LED光源發(fā)光控制方式驅(qū)動(dòng)LED光源發(fā)光，調(diào)節(jié)出M種光 源，實(shí)現(xiàn)方式為，通過(guò)驅(qū)動(dòng)保持照度不變，分別調(diào)節(jié)出M種光源，各種光源的色溫不同。
[0033] 本發(fā)明提出的一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)方案，利用多元非線 性擬合方式實(shí)現(xiàn)了觀察者主觀照明質(zhì)量評(píng)價(jià)與照明質(zhì)量評(píng)價(jià)典型客觀指標(biāo)間關(guān)聯(lián)性模型 的構(gòu)建，進(jìn)而為本領(lǐng)域提供了一種具有使用靈活且具有針對(duì)性的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。 本發(fā)明可保證LED光源照明質(zhì)量評(píng)價(jià)的科學(xué)性，從而保障評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率，且實(shí)施方便。由于 本發(fā)明技術(shù)方案具有重要應(yīng)用意義，受到多個(gè)項(xiàng)目支持：1.湖北省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 2015CFB204, 2.中國(guó)博士后面上基金2014M5606253. 3.國(guó)家文物局文物保護(hù)領(lǐng)域科學(xué)和技 術(shù)研究一般課題2013-YB-HT-034. 4.中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)2042015kf0035。對(duì)本發(fā) 明技術(shù)方案進(jìn)行保護(hù)，將對(duì)我國(guó)相關(guān)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際領(lǐng)先地位具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 結(jié)合附圖，提供本發(fā)明實(shí)施例具體描述如下。
[0036] 如圖1所示實(shí)施例提供的一種基于主客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的LED照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，較 為科學(xué)準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)了 LED光源照明質(zhì)量量化表征，從而為L(zhǎng)ED智能照明領(lǐng)域的應(yīng)用提供了 有效的評(píng)價(jià)方法與手段。實(shí)施例以Philips Hue智能LED光源配合Hue