视觉及光度色度学基础

1、2022-4-29电子工程系许一波5771392812022-4-29电子工程系许一波5771392822022-4-29电子工程系许一波5771392832022-4-29电子工程系许一波5771392842022-4-29电子工程系许一波5771392852022-4-29电子工程系许一波5771392862022-4-29电子工程系许一波5771392872022-4-29电子工程系许一波5771392882022-4-29电子工程系许一波5771392892022-4-29电子工程系许一波57713928102022-4-29电子工程系许一波5771392811视觉视觉是人类认识世界的

2、开端。根据现代科学研究的资料表明，视觉是人类认识世界的开端。根据现代科学研究的资料表明，一个正常人从外界接受的信息，百分之九十以上是由视觉器官一个正常人从外界接受的信息，百分之九十以上是由视觉器官输入大脑的。输入大脑的。来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及它们的界限和区别都由它们的界限和区别都由色色彩彩和和明明暗暗关系来反映关系来反映色色彩彩是一种视觉感受，是一种视觉感受，色色彩彩在人们的社会活动中具有十分重在人们的社会活动中具有十分重要的意义。要的意义。色色彩彩感感觉觉总包含着色彩的心理和生理作用的反映。总包含着色彩的心理和

3、生理作用的反映。人的人的色色彩彩感觉信息传输途径是感觉信息传输途径是光源光源、彩色物体彩色物体、眼睛眼睛和和大脑大脑，这是人们这是人们色色彩彩感感觉觉形成的四大要素。形成的四大要素。2022-4-29电子工程系许一波57713928122022-4-29电子工程系许一波57713928132022-4-29电子工程系许一波57713928142022-4-29电子工程系许一波57713928152022-4-29电子工程系许一波57713928162022-4-29电子工程系许一波57713928172022-4-29电子工程系许一波57713928182022-4-29电子工程系许一波577

44-29电子工程系许一波57713928202022-4-29电子工程系许一波57713928212022-4-29电子工程系许一波57713928222022-4-29电子工程系许一波57713928232022-4-29电子工程系许一波57713928242022-4-29电子工程系许一波5771392825三个心理学量度三个心理学量度2022-4-29电子工程系许一波57713928262022-4-29电子工程系许一波57713928272022-4-29电子工程系许一波57713928282022-4-29电子工程系许一波57713928292022-4-29

5、电子工程系许一波57713928302022-4-29电子工程系许一波5771392831log(I )2022-4-29电子工程系许一波57713928322022-4-29电子工程系许一波5771392833 2022-4-29电子工程系许一波5771392834 2022-4-29电子工程系许一波57713928352022-4-29电子工程系许一波57713928362022-4-29电子工程系许一波57713928372022-4-29电子工程系许一波57713928382022-4-29电子工程系许一波57713928392022-4-29电子工程系许一波5771392840 20

6、22-4-29电子工程系许一波57713928412022-4-29电子工程系许一波57713928422022-4-29电子工程系许一波57713928432022-4-29电子工程系许一波57713928442022-4-29电子工程系许一波57713928452022-4-29电子工程系许一波57713928462022-4-29电子工程系许一波57713928472022-4-29电子工程系许一波57713928482022-4-29电子工程系许一波5771392849 2022-4-29电子工程系许一波5771392850 2022-4-29电子工程系许一波5771392851202

7、2-4-29电子工程系许一波57713928522022-4-29电子工程系许一波57713928532022-4-29电子工程系许一波57713928542022-4-29电子工程系许一波57713928552022-4-29电子工程系许一波5771392856三种三种锥锥状状体体(Cones)一种一种杆状体杆状体(Rods)夜视觉夜视觉白昼视觉白昼视觉复习复习2022-4-29电子工程系许一波57713928572022-4-29电子工程系许一波57713928582022-4-29电子工程系许一波57713928592022-4-29电子工程系许一波57713928602022-4-29

8、电子工程系许一波57713928612022-4-29电子工程系许一波5771392862二、光学量二、光学量辐射量辐射量瓦特每球面度平方米瓦特每球面度平方米瓦特瓦特瓦特每平方米瓦特每平方米瓦特每平方米瓦特每平方米瓦特每球面度瓦特每球面度1.1.辐通量辐通量 e e 3.3.辐照度辐照度 E Ee e2.2.辐出度辐出度 MeMe4.4.辐射强度辐射强度 I Ie e5.5.辐亮度辐亮度 L Le e1.1.光通量光通量 V V 3.3.光照度光照度 E E V V2.2.光出射度光出射度 M M V V4.4.发光强度发光强度 I I V V5.5.光亮度光亮度 L L V V( lm )

9、( lm ) 流明流明( lm/m( lm/m2 2) )流明每平方米流明每平方米( lx )( lx )勒克斯勒克斯= = 流明每平方米流明每平方米( cd( cd ) )坎德拉坎德拉= =流明每球面度流明每球面度（cd/mcd/m2 2 ）坎德拉每平方米坎德拉每平方米 v （流明流明） e （瓦瓦）2022-4-29电子工程系许一波57713928632022-4-29电子工程系许一波57713928642022-4-29电子工程系许一波5771392865 2022-4-29电子工程系许一波5771392866 2022-4-29电子工程系许一波5771392867明视觉时明视觉时辐通量

10、与光通量之间的关系辐通量与光通量之间的关系683V( ) (lm/W)明视觉光谱光效率函数明视觉光谱光效率函数V(V() )V(555nm)= 1V(555nm)= 1复习复习辐通量辐通量 e e（瓦瓦）光通量光通量 v (lm)(流明流明）2022-4-29电子工程系许一波5771392868 2022-4-29电子工程系许一波5771392869 2022-4-29电子工程系许一波5771392870 2022-4-29电子工程系许一波5771392871 2022-4-29电子工程系许一波57713928722022-4-29电子工程系许一波57713928732022-4-29电子工程

11、系许一波57713928742022-4-29电子工程系许一波57713928752022-4-29电子工程系许一波57713928762022-4-29电子工程系许一波5771392877 2022-4-29电子工程系许一波57713928782022-4-29电子工程系许一波5771392879 2022-4-29电子工程系许一波57713928802022-4-29电子工程系许一波57713928812022-4-29电子工程系许一波57713928822022-4-29电子工程系许一波57713928832022-4-29电子工程系许一波5771392884同色同色颜色方程表示：颜色方

12、程表示：C = R（R）+ G（G）+ B（B） 归一化归一化 颜色方程表示：颜色方程表示： C R R+G+B= =R+G+B（R R）+ +（G G）+ +R+G+BG（B B）R+G+BB( 3,3,3,)( 3,3,3,)为白色为白色, (1,1,1), (1,1,1)也为白色也为白色, , (1/3,1/3,1/3) (1/3,1/3,1/3) 为归一化后的色表达为归一化后的色表达, ,色度坐标色度坐标: :2022-4-29电子工程系许一波5771392885在颜色匹配实验中，为了表示在颜色匹配实验中，为了表示R、G、B三原色各自在三原色各自在R+G+B总量中的相对比例，我们引入色

13、度坐标总量中的相对比例，我们引入色度坐标r、g、b。可得可得 r + g + b = 1r = R /(R+G+B)g = G /(R+G+B)b= B /(R+G+B)rgb = 1 - （r + g）任意色任意色 C 与与 r g 座标中一点对应座标中一点对应（三）、（三）、 色度坐标色度坐标颜色方程：颜色方程：C = R（R）+ G（G）+ B（B） 0.30.30.30.3b =0.4b =0.42022-4-29电子工程系许一波5771392886r ( ) =r ( ) /(r ( ) + g ( ) + b ( ) )g ( ) =g ( ) /(r ( ) + g ( ) +

14、b ( ) )b ( ) =b ( ) /(r ( ) + g ( ) + b ( ) )利用利用CIE-RGB光谱三刺激值光谱三刺激值r ( )、g ( )、b ( )波长为波长为 的光的的光的光谱色度坐标光谱色度坐标 r( )、g( )、b( )C（ ）匹配波长为匹配波长为 的等能光谱色的等能光谱色C（ ）的颜色方程为）的颜色方程为r ( ) (R) +g ( ) (G) + b ( ) (B)2022-4-29电子工程系许一波5771392887rg在在CIE rg色度图中色度图中色度坐标反映的是色度坐标反映的是三原色各自在三刺三原色各自在三刺激值总量中的相对激值总量中的相对比例比例;一

15、组色度坐标只表一组色度坐标只表示了色相和饱和度示了色相和饱和度,并不反映颜色亮度并不反映颜色亮度的不同，的不同，色度图的色度图的轮廓表达出了颜色轮廓表达出了颜色的色域范围。的色域范围。CIE rg色度图b = 1 - （r + g）2022-4-29电子工程系许一波57713928882022-4-29电子工程系许一波57713928892022-4-29电子工程系许一波57713928902022-4-29电子工程系许一波57713928911931CIE-RGB系统的系统的 光谱三刺激值是从实验光谱三刺激值是从实验得出来的，本来可以用于颜色测量和标定以及得出来的，本来可以用于颜色测量和标定以及色度学计算，但是实验结果得到的用来标定光色度学计算，但是实验结果得到的用来标定光谱色的谱色的原色出现了负值原色出现了负值，正负交替十分不便，正负交替十分不便，不宜理解，不宜理解，因此，因此，1931年年CIE推荐了一个新的国际色度学推荐了一个新的国际色度学系统系统 1931CIE-XYZ系统系统2022-4-29电子工程系许一波57713928922022-4-29电子工程系许一波57713928932022-4-29电子工程系许一波577139289