光度学与色度学基础.ppt

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1、视听信息系统导论1陈健生清华大学电子工程系信息认知与智能系统研究所王东清华大学信息技术研究院语音和语言技术研究中心第二章光度学与色度学基础PhotometryandColorimetry2光度学(Photometry):度量人类视觉系统感知可见光亮度的科学。辐射测量学(Radiometry):度量包括可见光在内的电磁波辐射的科学。色度学(Colorimetry):从物理上量化和描述人类颜色知觉的科学。光谱学(Spectrophotometry):对电磁波谱进行量化研究的科学。3第二章光度学与色度学基础4光

2、的特性与度量空间中的光表面上的光颜色感知与表示表色系统《图像信息系统原理》2.13.1《ComputerVisionamodernapproach》2.12.22.3第二章光度学与色度学基础5光的特性与度量空间中的光表面上的光颜色感知与表示表色系统光的特性与度量什么是光？光是人眼可见的电磁波辐射(Electromagneticradiation,EMR)。对于波长λ的辐射，强度用R(λ)表示，以瓦(watts)为单位。光场(LightField)：描述一个给定场景的光场，需要指定场景中每个点上来自各个方向的

3、光辐射强度。6可见光波长380~780nm，不同波长呈现不同的颜色，随着波长减小依次为：红橙黄黄绿绿青蓝紫单色光：单一波长成分,例555nm黄绿光。复合光：两种以上波长成分。380~780nm的光波给人以白光的综合感觉。如果白光中短波长的光能量较多则呈现偏蓝色调的“冷”白光，而长波长的光能量较多则呈现偏红橙色调的“热”白光。光的特性与度量7光谱颜色波长的范围颜色波长范围（nm）红620~780橙590~620黄560~590黄绿530~560绿500~530青470~500蓝430~470紫380~430

4、光的特性与度量8光源热辐射体：光谱连续太阳辐射功率谱光的特性与度量9光源热辐射体：光谱连续非热辐射体：不以高温为发光基础，光谱不规则。Wavelength(nm)200280360440520600680760SpectralIrradiance光的特性与度量10黑体(blackbody,Kirchhoff1862)辐射理想物体,能吸收外来的全部电磁辐射辐射出的电磁波频率与能量完全取决于温度，由普朗克（Planck）辐射定律以及由其推导出的斯特藩-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmannlaw）描述随

5、黑体温度升高，辐射功率谱向短波方向移动（Wien定律）700K(LordKelvin)以下全黑,700K以上红色→橙色→黄色→白色→蓝色光的特性与度量11普朗克曲线光的特性与度量125780K不同温度黑体辐射光谱光的特性与度量135780K黑体辐射光谱光的特性与度量14色温(colortemperature)：光源的属性，数值等于与光源同色度的黑体的温度。色温≠光源温度（通常：色温≤温度）光谱功率分布曲线不一定相同(同色异谱、相关色温)光源(相关)色温光源(相关)色温火柴1700K演播室照明3400K560

6、0K蜡烛1850K月光4100K白炽灯2700–3300KCRT屏幕9300K光的特性与度量15光的特性与度量16标准光源：国际照明委员会(CIE)规定作为照明光源的标准。A(2854K)B(4800K)C(6770K)D65(6500K)等能白光E光的特性与度量17辐射测量是不限于可见光的辐射物理学参量的客观度量。光度测量是以对人产生“视感度”的可见光波段的辐射量主观度量。两种相应的参量都用同样的字母，只是用脚注加以区分：辐射用e，光度用v。光的特性与度量18辐射测量光度测量名称符号单位名称符号单位辐射能

7、Qe焦耳(J)光量Qv流明·秒(lm·s)辐射通量Φe瓦特(W)光通量Φv流明(lm)辐射强度Ie瓦/球面度(W/sr)光强度Iv坎德拉(cd)流明/球面度(lm/sr)辐射照度Ee瓦/米2(W/m2)照度Ev勒克斯(lx)流明/米2(lm/m2)辐射亮度Le瓦/米2·球面度(W/m2·sr)亮度Lv坎德拉/米2(cd/m2)辐射测量与光度测量单位光的特性与度量19辐射测量光度测量辐射能RadiantEnergy光量LuminousEnergy辐射通量RadiantFlux光通量LuminousFlux辐射

8、强度RadiantIntensity光强度LuminousIntensity辐射照度Irradiance照度Illuminance辐射亮度Radiance亮度Luminance光的特性与度量20人眼对不同波长光具有不同的亮度感。感觉最亮是黄绿色(555nm)，其次是紫、蓝、红。光谱光效率函数(specturalluminousefficiencyfunction)定义：设人眼对某辐射亮度为E0的555nm波长光的