光度学基础学习笔记
LED积分球光度学基础知识培训资料
免费热线:400-0123-212
12 2012-3-3
第三节 色度的基本参数(续)
3、色偏差(Color Shift)
色偏差值duv:即光源的色品点(u,v)离开完全辐射体(黑体)轨迹 的最小距离。因此用CCT±duv值也能准确的表示光源的颜色。
免费热线:400-0123-212
13 2012-3-3
15 2012-3-3
色 度 图 ( 图 4 )
免费热线:400-0123-212 9 2012-3-3
第三节 色度的基本参数(续)
2、色容差
人眼感觉不出颜色变化的范围叫做颜色的宽容度,即色品容差SDCM。
色 容 差 ( 图 5 )
免费热线:400-0123-212
10 2012-3-3
第三节 色度的基本参数(续)
2、色温和相关色温(Color Temperature)
显色性高
免费热线:400-0123-212
显色性低
14 2012-3-3
杭州灵彩科技有限公司 地址:杭州西湖科技园西园一路12号 2F
电话:0571-85851159
传真:0571-86626495
电邮:Sales@ 网站:
免费热线:400-0123-212
单某一种光源的色品与某一温度下的完全辐射体(黑体)的色品完 全相同时,则该完全辐射体(黑体)的温度称为该光源的色温,符 号为T, 单位为(K)。
免费热线:400-0123-212
11 2012-3-3
第三节 色度的基本参数(续)
对于大部分气体放电光源,它发射光的色品与各种温度下 的完全辐射体(黑体)的色品都不可能完全相同,这时就不能 用色温表示。为了便于比较,而采用相关色温(CCT)概念。 也就是当光源与完全辐射(黑体)在某一温度下的色品最接近, 既在1960CIE-UCS色品图上的色品差距最小时,则该完全辐射 体(黑体)的温度称为该光源的相关色温。高色温表示冷色调, 低色温表示暖色调。但两种色温相同的光源,不一定有相同的 颜色。
第一章 光度学基础
顶光/脚光
• 含义:被摄体顶部的光 • 含义:被摄体下方的光 线,高度超过60°以上。 线,光源低于视线。
• 特点:被摄体上亮下暗, • 特点:与顶光形成的照 即水平面亮度高于垂直 明效果相反,能造成人 面的亮度,反差较大, 物的阴险感,因此很少 可以产生浓重阴影。拍 用脚光作为人物拍摄的 摄人物时,头顶、额头、 照明光线。 鼻梁和颧骨发亮,而眼 窝、鼻下、嘴巴等会处 于阴影之中。
几种光计量单位的比较
• 从不同角度表达了物体的光学特性
–照度:指每单位面积所接收的光通量数,用 以描述被摄体受照表面被照的程度。单位为 勒克斯(lux)。光照度表示被照表面接受 的光通量密度,用来衡量被照面的照明情况;
–亮度:指物体发光或反光表面在人眼观察方 向的明亮程度,单位为坎德拉每平方米 (cd/m2)。光亮度则表示发光体单位表面 积上的发光强度,它表明了一个物体的明亮 程度。
顺侧光(前侧光)/正侧光
• 含义:与被摄物的正前 方成45°角左右,常用 于拍摄人和物。 • 特点:投影落在物体的 斜后方,被摄体的受照 面明多暗少,被摄体的 立体感、空间感和质感 得以很好的表现,也形 成了丰富的影调层次。 • 含义:与被摄物的正前 方成90°角。
• 特点:使被摄物体出现 阴阳面:一面受光,另 一面阴暗,反差十分强 烈;物体有明显的横线 投影,有利于表现物体 的立体感和质感,一般 不宜拍摄人像。
• 不发光物体在接受光线后表面呈现的明亮程度 也称为亮度。在电视拍摄时,主要指后者。 • 亮度有两类单位:
–单位面积上的发光强度来表示:尼特;1尼 特=1坎德拉/平方米
–单位面积上发出的光通量来表示:熙提;1 熙提=1流明/平方米 • 物体的亮度既与本身性质有关,也与光源的照 度有关。同一物体,照度越大,亮度越大;不
2.6光度学基础
5
3,发光强度
• 发光强度指光源在某方向目的单位立体角dΩ内 dv 发出的光通量dΦv ,即 Iv= 。 d • 发光强度是光度学基本量,也是国际单位制中 七个基本量(长度 m、 质量 kg、 时间 s 、电 流 A 、热力学温度 K 、发光强度 cd 、物质的 量 mol)之一。 • 发光强度的单位是坎德拉,单位符号cd。 • 加反光装置可增加某一方向上的发光强度。
• 光亮度表示光源单位面积上向某方向的发光强度。单位 是cd/m2 。 • 亮度反应了眼睛对物体表面反射光的强弱感觉。
11
常见物体的亮度
12
6、反射比与反射光能损失
• 光垂直照射到两种介质的光滑界面时,在发生折射的同时 ,会须一小部分反射回原介质。没通过界面的反射光,形 成光能损失。 • 反射的光通量与入射的光通量之比称为反射比。
各种场所照度标准参考表——医院
照度(lux) 10000~ 5000 1500~750 场所 视机能检查(眼科明室) 开刀房
750~300
诊疗室,治疗室,制药室,配药室,药局室,解剖室,病理细菌室,急 救室,产房,
院长室,办公室,护士室,会议室
300~150
病房,药品室,病床看书,换药,骨折石膏包扎,婴房,记录室,候诊 室,会诊室
24
25
n n 用ρ表示,ρ= n ' n 反射光能损失与界面两侧的介质 折射率有关。 • 在镜片加工工艺中,通过在镜片的表面镀防反膜,即增透 膜,来降低反射损失。
'
2
13
7,光度学与视觉
7.1光强度与视力
光强度一定时,不同人的视力感觉不同。
14
7.2光照度与视力
• 改善照度的均匀和强弱,能有 效预防和克服视疲劳,降低屈 光不正的发生率。
光度学基础
光 通 量 损 失 :F=(1 )F0
19
d1
d2
dA1
dA2
r
dF1
L1
cosq1dA1d1
L1
cosq1dA1
dA2
cosq2
r2
dF 2
L2
cos q 2 dA2 d 2
L2
cosq2dA2
dA1
cosq1
r2
dF1 dF 2
L1 L2
结论 光在元光管内传播,光束亮度不变
光度学基础
12
四、光束经界面反射和折射后的亮度
dF Lcosi d dA
L sin2 U=
n' 2 n2
L sin2 U
( dA 1
dA' 2
= y' = n sinU )
y n' sinU'
16
二、轴外像点的光照度
出瞳
EM'
n' 2 n2
L
sin
2
U
' M
D’
w’ w’
光度学基础
M’
像面 U’
A’
当UM’ 较小时:
l0’
sinU
' M
tgU
'=
M
D' 2
cos w'
5
二、光学量
光度学基础
1、光通量Fv
流 [明](lm)
标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量。
2、光出射度Mv
流 [明]每平方米(lm/m2)
光源单位发光面积发出的光通量——光源的光出
射度
Mv
dF v dA
3、光照度Ev 勒 [克斯](lx) 1lx=1lm/m2
光度学基础
光度学基础光度学是研究光的流动和光能的传播的科学,也是物理学的一个分支。
它研究光的性质、光的产生、传播、相互作用以及光与物质之间的相互作用等方面的内容。
在光度学中,我们关注的是光的强度、光的波长、光的频率以及光的速度等基本特性。
光的强度是指光的能量在单位时间内通过单位面积的流量,也就是单位时间内光通过的功率。
在国际单位制中,光的强度的单位是瓦特/平方米(W/m²)。
光的强度是光度学中最基本的量度,它可以用来描述光源的亮度。
当光的强度增大时,我们感觉到的亮度也会增加。
光的波长是指光波在传播过程中一个完整波动所需的距离。
在光度学中,我们常用纳米米(nm)来表示光的波长。
不同波长的光会引起不同的视觉效果,例如红光的波长较长,而紫光的波长较短。
光的波长还与光的颜色有关,我们常见的七彩光谱就是由不同波长的光组成的。
光的频率是指单位时间内光波的震动次数。
光的频率与光的波长有关系,它们之间的关系可以用光速来计算。
光速是光在真空中传播的速度,它是一个常数,约为每秒30万公里。
光的频率和波长满足一个简单的关系,即频率乘以波长等于光速。
因此,当光的波长变长时,光的频率会相应变小。
光的速度是光度学中非常重要的一个特性。
光的速度是自然界中最快的速度,它在真空中的数值约为每秒30万公里。
光的速度在不同介质中会发生变化,通常情况下,光在介质中的传播速度会比在真空中的传播速度慢。
这是因为光在介质中会与介质中的原子或分子相互作用,导致传播速度减小。
除了以上几个基本特性外,光度学还研究光与物质之间的相互作用。
光与物质之间的相互作用可以分为吸收、反射、折射和散射等几种形式。
当光通过物质时,物质会吸收光的能量,这就是光的吸收现象。
当光遇到物体表面时,一部分光会被物体表面反射回来,这就是光的反射现象。
当光从一种介质传播到另一种介质时,光的传播方向会发生改变,这就是光的折射现象。
当光通过物质时,光与物质中的微粒相互作用,导致光的传播方向发生随机改变,这就是光的散射现象。
光度学,色度学基础知识
光度学基本知识
即得
I cosα I ' cosα ' + 2 R R '2 4 I = 60cd , cosα = ; I ' = 48cd 6 12 cosα ' = 122 + 62 − 42 E=
(
R = 6, R' = 122 + 62 − 42
(
)
)
最后得
60 × 4 48 × 12 E= + = 1.385lx 3 3 6 164
其中 :[C]——某一特定颜色 , 即被匹配的颜色 ; [R]、[G] 、[B]——红、绿、蓝三原色 ; r 、 g 、 b ——红、绿、蓝二原色的比例系数 , 以表示相对刺激量 ; ≡——表示匹配关系 , 即在视觉上颜色相同 , 而不是指能量或光谱成分相同
三原色系数相加等于 1, 即 r+g+b=1
饱和度= 单色光流明数/(单色光流明数+白光流明数)
明度 用它来标志颜色的明亮程度。用颜色的总流明数表示。 色调和饱和度合称色品,是颜色的色度学特征;亮度是颜色的光度学 特征。色调、饱和度和明度这三个感觉量一起决定了颜色的特征。
色度学基本知识
四、表色系统
表色系统可分为两大类。一类是以彩色的三个特性为依据 , 即按色 调、明度和饱和度来分类 ; 另一类是以三原色说为依据 , 即任一给定 的颜色可以用三种原色按一定比例混合而成。在此 , 简单介绍一下后 一类表色系统——三色分类系统。该系统是以进行光的等色实验结果 为依据、由三刺激表示的体系。用的最广泛的是 CIE 表色系统。 视觉器官对剌激具有特殊的综合能力 , 即无论受单一波长的单色光刺 激还是受一束包含各种波长的复合光剌激 , 眼睛都只产生一种颜色感 受。研究证明 , 光谱的全部颜色可用红、绿、蓝三种光谱波长的光按 不同比例混合而成。用不同比例的上述三种原色相加混合成一种颜 色 , 用颜色方程可表达为 [C]≡r[R]+g[G]+b[B]
视觉航标理论基础(光度学)
第二章 航标光学
对比度术语定义是指觉察到目标与不一致的 背景之间亮度差的能力,是基本的视觉要求。 对比度用下列方程表示:
C L0 LB LB
式中 L0—背景的亮(2); —目标的亮度(2)
第二章 航标光学
第二章 航标光学
2.3 光的衰减 从理论,真空中传播的由直线光源(激光)
对航海者来说,视觉航标无论在白天或夜 间都受到气象和地理环境的综合影响,产生 各种观察因素。
第二章 航标光学
2.6.1气象能见度
气象能见度(V)定义为:日间,水平方 向,适当尺寸的黑色目标能被看见和识别的 最大距离;或者,夜间,当总照度达到正常 日间水平时,适当尺寸的黑色目标能被看见 的最大距离。它通常以千米或者海里表示。
或者灯光的海拔高度等因素的限制时,目标
或者光源能被看到的最大距离。表中的值可 用下式得出:
2.08 ( ho Hm)
第二章 航标光学
第二章 航标光学
2.7白天特性 2.7.1标志颜色 视觉标志几乎全部加上颜色,这有两个目 的。一是提高这一标志在白天的吸引力、能 见度,使航海者容易辨别位置,例如在岬角、 孤岛上面的白色大型灯塔等,即使从远方也 十分显眼。二是为传送航海信息而在视觉标
如果一闪光在某种条件下刚好被观测到,
而光强为的定光在相同距离、相同大气状况
下也刚好被观测到,那么,我们就说闪光具
第一章 光度学基本知识
二、的光通量与照度和光强的关系
第二章 航标光学
2.1阈值概念 在航标领域,依据某种信息识别出视觉航
标存在的最低界限,称为阈值。视觉航标中 常用的有照度阈值和对比度阈值。
第二章 航标光学
5光度学基础
[光出射度、光照度同样量级,不同:发射/接收] 光出射度、光照度同样量级,不同:发射/接收]
发光强度
IV
点光源向各方向发出可见光,在某一方向, 点光源向各方向发出可见光,在某一方向, 元立体角d 元立体角dΩ内发出的光通量为dΦ V 单位cd(坎德拉) 单位cd(坎德拉) cd
dΦ V IV = dΩ
MV = dΦ V dA
微发光面积dA发出的光通量为 微发光面积dA发出的光通量为 dΦ V dA
单位受照面积的光通量,单位lx 勒克司) lx( 光照度 EV 单位受照面积的光通量,单位lx(勒克司)=lm/m2
EV = dΦ V dA
光照面微面积dA接收的光通量为 光照面微面积dA接收的光通量为 dΦ V dA
V(λ V(λ):明视觉光谱光效率函数, 明视觉光谱光效率函数, 光谱光效率函数 观察场所为亮环境; 观察场所为亮环境;峰值点 5.55*10-7m 暗视觉光谱光效率函数 光谱光效率函数, V’(λ):暗视觉光谱光效率函数, ( 观察场所为暗环境; 观察场所为暗环境;峰值点 5.07*10-7m 结论: 结论:环境不同也影响对波长的 敏感
辐亮度
Le
表征具有有限尺寸辐射源辐通量的空间分布; 表征具有有限尺寸辐射源辐通量的空间分布;元面 dA的辐射面 在和表面法线N 的辐射面, 角方向, 积dA的辐射面,在和表面法线N成θ角方向,元 立体角d 立体角dΩ内发出的辐通量为 dΦ e
Le =
dΦ e cosθ ⋅ dA ⋅ dΩ
单位W/(sr m 单位W/(sr•m2) W/(sr
dA2 cosθ 2 r2 dA cos θ dΦ 2 = L2 cos θ 2 dA2 1 2 1 r dΦ 1 = L1 cosθ1 dA1
照明光学基本知识-光度学
点光源在某一方向上所张的立体角元为
d I d
N
d sin dd
得出整个空间的立体角为
dΩ
V
θ
dSi
如果是各向均匀发光体,则总光通为
4
三.发光强度
对于余弦辐射体(朗伯光源),
I I n cos
d I d I n cos sin dd
/2
2
0
I n cos sin d d I n
0
LED发光特性一般为近似余弦辐射体,所以可依LED光通量大致算出中心光强。
四.光照度
受照面单位面积接收的光通量,单位为勒克斯(lux)
E
d dS
照度与光强的平方反比定律:
d Id
对于各向发光均匀的点光源, d I cos EI dS R2 dS A dΩ I R O N θ dΦ
一.辐射与光谱
眼睛的灵敏度与波长的依赖关系, 称为光谱光视效率(或称视见函数)V(λ)。 因人眼有明视觉和暗视觉二重功能,光 谱光视效率也有两种。人眼对黄绿光最 为敏感;对红色和紫色光较差;而对红 外光和紫外光则无视觉反应。在引起强 度相等的视觉情况下,若所需的某一单 色光的辐射通量愈小,则说明人眼对该 单色光的视觉灵敏度愈高。 比如一块烧得很烫但没有发红的 铁,辐射能量很强,但因为它只发出红 外线,所以我们看它也是“黑”的。
四.光照度
四.光照度
五.光出射度
光源的光出射度是光源上每单位面积向半个空间(2π)内发出的光通量,单 位为lm/m2
d M dS
对于受照后成为面光源的表面,光出射度与光照度成正比
M E
(ρ称为漫反射率,值小于1)
FPD第一章光度学和色度学基础
亮度第一章光度学和色度学基础1亮度可见度2可见度3 光通量光通量是按人眼的光感觉来度量的辐射功率,用符号3相对视见函数视见函数3相对视见函数暗适应双重视觉论锥体细胞明视觉杆体细胞暗视觉4各种亮度的实例5颜色的基本特性什么是颜色视觉系统能感觉的波长范围为纯颜色用光的波长定义,称为光谱色用不同波长的光进行组合时可产生相同的颜色感觉显示器件的多色性可大大增加显示的信息和功能。
颜色是可以定量表示的。
5颜色的基本特性5颜色的基本特性颜色消色和彩色光谱色和混合色5颜色的基本特性CIE(国际照明委员会)表色体系孟塞尔表色体系色调、明度、饱和度6CIE 1931标准色度系统定量表示颜色的体系称为色坐标,发光的颜色可由色坐标中的点来表示。
6CIE 1931标准色度系统7三基色标准的光谱分布-光谱三刺激值8CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值x y z x y z单色光复合光9CIE 色度图10 色坐标计算=450nm的单色光,由表得x y zx x+y+zy x+y+zz x+y+z自然界中任何一种可能的颜色都在舌形及其下端连线之内,此范围外的点均为不存在的颜色。
xyz10 单色光色坐标计算x(λ)、y(λ) 、z(λ)x(λ)y(λ)z(λ)11色差椭圆图向各个方向的辐射线11恰可察觉色差椭圆图12主波长和色纯度颜色S 1的主波长颜色S 2的补色波长13等色调波长线和等饱和度线等色调波长线:等饱和度线14 电视的色域15 色域(Color Gamut)计算公式15 色域(Color Gamut)计算公式16 色域与显示效果40045050055060065070017LCD Backlightand Color Gamut CFs, CCFL, LED CIE 1976 Chromaticity CCFL LEDMost NB & LCD monitorsuse LED BLU R. Lu et al, Opt. Express 14, 6243 (2006)18 孟塞尔表色体系 用色调、饱和度和明色调用角度标定,红饱和度的深浅用半径明度用垂直轴表示采用色调H、明度V。
光度学基本知识-1
发光强度
发光强度I表示在指定方 向上光源发光的强弱,它 可用点光源在单位立体角 (dΩ)中发出的光通量(dΦ) 数值来量度, I= dΦ/ dΩ 发光强度I的单位为坎德 拉 (cd)。
立体角
• 立体角(Ω)是指顶 点在球心的一个锥体 所包围的那部分空间 的大小 .Ω=A/r2 锥 面在圆球上截得的面 积A与球半径r的平方 之比.单位是球面度 (Sr) .
光度学名词图解
光度学的基本知识
光的本质
• 光是指由光源发出的辐射能中的一部分,即能 产生视觉的辐射能,所以又称为“可见光”.光 是一种电磁波.将各种电磁波按波长依次展布起 来,就成为电磁波谱
太阳电磁波谱
• 电磁波谱 中可见光 段曲线俗 称为光谱 分布曲线
光度学
光度学是研究人眼感知光强弱的学科
光视效率函数
• 人眼能看见的可见光部分只是电磁波的一小段 (波长380nm~780nm) • 各个波长的光给人眼带来的“明亮”的感觉并 不一致 .CIE(国际照明委员会) 总结出了光视效 率函数
辐射通量
单位时间内通过某 一截面的辐射能即 为辐射通量,又称 辐射功率(Φe), 单位为瓦(W).
光通量
• 光通量Φ是辐射通量以光 谱光视函数V(λ)为权 重因子的对应量。设波长 为λ的光的辐射通量为 Φe(λ)。则对应波长 的光通量Φ(λ)为: • 光通量(Φ)是每个波长光 通量的积分:
单位是流明(lm)
照度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 照度是指受照面被照 明的程度,用落在受 照物体单位面积上的 光通量数值来量度。 如果照射在物体面元 dA上的光通量为dΦ, 照度 E = dΦ/ dA 照度的单位为勒克斯 lx • 若光源光强为I与受 照面的距离为r, 则 E= I /r2 .
光度学基础与光源
激光,是一种崭新的光源,是由激光器产生的一种光。激光是20 世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。
13
三、光电测试系统常用光源
1、光源的基本参数
1)发光效率
在给定的波长范围内,某光源发出的光通量v与 产生该光通量所需的功率P之比
η Φv
λ2 Φ(λ)dλ λ1
P
P
1~2为该光电测量系统的光谱范围
应用:采用发光效率高的光源以节省能源
14
2)光谱功率分布
光源输出的功率与光谱(光的波长)有关 典型分布
9
4)光亮度(Lv)
--- 光强度dIv与面元dS在垂直于发光强度方向平面上的投影面积之比
单位:cd·m-2 或者 lm/sr·m2
光源上某点处的面元
10
dS在给定方向的光强度
11
5)出射度(Mv)
--- 单位面积光源所辐射的光通量
单位:lm·m-2 小结 --- 光源向外发射光的特征参量(5个):
峰值波长700nm左右, 半宽度约100nm; P-N结温度上升 --峰值波长向长波方向漂移 (正温度系数)
30
③ 发光亮度特性 --- 正比于电流密度
电流密度增加 --- 发光亮度趋于饱和 脉冲驱动方式 --- 更高的亮度 (平均电流与直流相等)
31
④ 温度特性 --- 对P-N结复合电流有影响 P-N结温度升高到一定程度 --- 电流变小 --- 发光亮度减弱
2.1 光度学的基本概念
本节结束 物理科学与信息工程学院 18
五、亮度
亮度是用来表示面光源上某面元沿某方向的发光强度。 设发光面上的面元ds发出的光,包 围在一个立体角d内,这束光的轴线 与ds的法线成一个角度,在光束轴线 方向上的ds的投影面积为dscos。从 立体角d中发出的光通量为d,则光 源的亮度定义为:
d
ds
n ˆ
s
d dI L dds cos ds cos
第二章 光度学与光阑
( Photometry and Light Diaphragm) 2.1 光度学的基本概念 Photometry Basic Comcention
研究光的强弱的学科称为光度学。
光度计量技术在照明、摄影、光电及激光等生产 技术领域有广泛的应用。它是一门单独的学科。
本节主要介绍光度学的基本概念。
物理科学与信息工程学院 10
则复色光的光通量可写为:
d 683 V( ) e( ) d
0
电光源发出的总光通量与电光源的耗电功率P之 比,称为电光源的遍计发光效率,简称为发光效 率。
P
电光源的发光效率都是不高的,这是因为输入光 源的电功率不能全部转化为电磁辐射通量,而电磁 辐射通量中仅有一部分在可见光区域。
也就是说,人的视觉对600nm的红光的敏感程度只 有555nm黄绿光的0.63。 红外光和紫外光无论具有多大的辐射通量都不能 引起人眼的视觉反应,其视见函数值为零,所以称 为不可见光。 对大量正常眼的测量值统计平均后得到视见函数 曲线如图。
物理科学与信息工程学院 6
实线为白天光照下的曲线,称为明视见函数; 虚线为夜间光照下的曲线,称为暗视见函数。 由图可见,暗视见函数曲线的峰值向短波方向移动 了约50nm。
光度学与色度学 1 光度学基础
发光效率 102 lm/W 发光效率 54 lm/W 发光效率 95 lm/W
发光效率(luminous efficiency):光源发出的光通量÷光源输入效率 发光效能(luminous efficacy):系统发出的光通量÷系统输入效率 引申:对植物的光效……
2. 光度量:发光强度
一个电珠,光通量一样,装于手电筒后,“效果”不同
最常见物体的颜色给人们的记忆以深刻的印象这个颜色变成了印象的固定特征一切人们经验所知的东西都是通过记忆颜色的眼睛去观察颜色恒常性是与物体的物理属性以及记忆色有一定的关系
光度学与色度学 第一章 光度学基础
物理与光电工程学院
黄曦
1. 辐射度量
为了对光辐射进行定量描述,需要引入计量光辐射的物理量。
对于光辐射的探测和计量,存在着辐射度单位和光度单位两套不同的体系。
即人眼对不同波长的辐射产生光感觉的效率。
K ( ) e
光谱光视效率
2. 光度量:光通量
平均人眼是什么意思?
平均人脸(●’◡’●)
2. 光度量:发光强度
相同功率,不同光源发出的光通量不同:
400 W 高压钠灯 光通量 48000 lm 400 W 高压汞灯 光通量 21600 lm 400 W 金卤灯 光通量 38000 lm
3. 人眼视觉特性:人眼构造
思考:上帝的眼睛 VS 达尔文的眼睛
/article-412311.html
科学知识 科学思维
3. 人眼视觉特性:黑白视觉特性
3.2.1 成像功能:自调焦的成像系统
3. 人眼视觉特性:黑白视觉特性
光度学基础
单位:坎德拉(Candela)
简写:坎(cd)
1坎德拉表示在单位立体角
内辐射出1流明的光通量。
第3页
第二章 光度学基础
2-3 照度
照度 表征受照面被照明程度的物理量,用落在受
照物体单位面积上的光通量数值来量度。 单位:勒克斯(lux) 简写:勒(lx) 1勒克斯表示:1流明的光通量均匀分布在
常见发光体的亮度(尼特):
太阳表面
2,000,000,000
白炽灯灯丝
10,000,000
阳光下的洁净雪面和白纸 30,000
在单位立体角中发出的光
07 无月夜空,
单位:坎德拉(Candela) 1平方米的表面上所产生的照度。 手持式测光表进行反射光测量的方法。
入射光测光表从被 摄物体处指向照像机。
第二章 光度学基础
2-1 光通量
光通量 表示光源表面的客观辐射通量,
对人眼引起的视觉刺激强度。 单位:流明(lumen),
简写:流 (lm)
第2页
第二章 光度学基础
2-2 光强度
光强度
表征光源在一定方向范 围内发出的光通量的空间
分布的物理量, 用点光源
在单位立体角中发出的光
通量的数值来量度。
2-4 亮度
常见发光体的亮度(尼特):
太阳表面
2,000,000,000
白炽灯灯丝
10,000,000
阳光下的洁净雪面和白纸Fra bibliotek30,000
人眼能习惯的亮度
3,000
满月表面
2,500
人眼能比较好的分辨出颜色的亮度 1
满月下的白纸 无月夜空,
0.07
与人眼最小灵敏度相对应的物体
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
光度学基础学习笔
记——Photometry principles
简介
光度学是1760年由朗伯建立的,且定义了光通量、发光强度、照度、亮度等主要光学光度学参量,并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律,如照度的叠加性定律、距离平方比定律、照度的余弦定律等,这些定律一直沿用至今,实践已证明是正确的。
在可见光波段内,考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。
▪
参量定义
光度学(Photometry )的核心定义是光通量Φ,单位是流明,可以理解为光能的功率。
其他定义与其的关系如下:
光通量Φ 单位
lm
发光强度I 单位lm/sr
I=d Φ/d ω= r 2*d Φ/(cos θ*d A)辅照度E 单位lm/m 2
E= d Φ/*d A
其中d ω=cos θ*d A/r 2辅射度L
单位lm/(sr*m 2)
L= d 2Φ/(cos θ*d A*d ω)
单位方向角内的光通量=单位圆上
单位透视缩小面积上的光通量
单位面积接受的光通量
单位透视缩小面积单位辐射角接受
/发出的光通量
BRDF=L/E
dI=r 2Ld ω
▪双向反射分布函数
BRDF被定义为物体表面处辐射度和辐照度的比值(单位sr-1):
f(x,ωi,ωo)=L0(x,ωo)
E i(x,ωi)
=
L0(x,ωo)
d∅
dA
=
L0(x,ωo)
I i(x,ωi)
dω
dA
=
L0(x,ωo)
I i(x,ωi)cosθi/r2
整理后得到点光源情况下辐射度的公式:
L0(x,ωo)=I i(x,ωi)cosθi f(x,ωi,ωo)
r2
因:dI i(x,ωi)=r2L i(x,ωi)dω带入上式,得到光源不是点光源情况下,如光源区域在Ω内,辐射度的公式:
L0(x,ωo)=∫L i(x,ωi)cosθi f(x,ωi,ωo)dω
Ω
▪典型反射模型
Lambert:f(x,ωi,ωo)=const
I0=kI i〈l,n〉——l:light norm,n:surface norm 描述:理想漫反射模型
Lommel-Seelinger:f(x,ωi,ωo)=const
一般p(α)=1
——μ0=cosϖi,μ=cosϖo,ϖ:single scattering albedo单次照射散射率描述:月球天体模型
Lunar-Lambert:
描述:月球天体模型
Phong:I0=k a I a+k d I i〈l,n〉+k s I i〈r,v〉s
——r:perfect ref norm,v:view norm,
——I a:envirument light,s:surface smoothness 描述:漫反射与镜面反射综合模型
Oren–Nayar
The surface roughness model used in the derivation of the Oren-Nayar model is the microfacet model, proposed by Torrance and Sparrow,[2] which assumes the surface to be composed of long symmetric V-cavities. Each cavity consists of two planar facets. The roughness of the surface is specified using a probability function for the distribution of facet slopes. In particular, the Gaussian distribution is often
used, and thus the variance of the Gaussian distribution, , is a measure of the roughness of the surfaces. The standard deviation of the facet slopes (gradient of the surface elevation), ranges in .
In the Oren–Nayar reflectance model, each facet is assumed to be Lambertian in reflectance. As shown in the image at right, given the radiance of the incoming light
, the radiance of the reflected light , according to the Oren-Nayar model, is
Where
and is the albedo of the surface, and is the roughness of the surface. In the case of (i.e., all facets in the same plane), we have , and , and thus the Oren-Nayar model simplifies to the Lambertian model:
Minnaert function
From Wikipedia, the free encyclopedia
The Minnaert function is a photometric function used to interpret astronomical observations [1][2] and remote sensing data for the Earth.[3] This function expresses the radiance factor (RADF) as a function the phase angle () and the photometric latitude () and the photometric longitude ().
where is the Minnaert albedo, is an empirical parameter, is the
scattered radiance in the direction , ,is the incident radiance, and
The phase angle is the angle between the light source and the observer with the object as the center.
The assumptions made are:
the surface is illuminated by a distant point source.
the surface is isotropic and flat.
Minnaert's contribution is the introduction of the parameter , having a value between 0 and 1,[4] originally for a better interpretation of observations of the Moon. In remote sensing the use of this function is referred to as Minnaert topographic correction, a necessity when interpreting images of rough terrain.
参考文献:
[1]. 维基百科:/wiki/光度学
[2]. 维基百科:/wiki/Oren–Nayar_reflectance_model
[3]. 维基百科:/wiki/Phong_reflection_model
[4]. 维基百科:
/wiki/Bidirectional_reflectance_distribution_function
[5]. 维基百科:/wiki/Minnaert_function
[6]. http://space.unibe.ch/staff/thomas/07_Photometry_Rev.pdf
[7]. http://www.astro.uvic.ca/~tatum/plphot/plphot03.pdf,Chapter 3. A Brief History of the Lommel-Seeliger Law.
[8].郑作勇, 基于图像的带高光物体的形状和反射属性建模技术研究, 2009, 上海交通大学.
[9].杨磊, 韩九强, 王国珲,基于Shape - from - Shading 的月球表面三维形状
恢复算法研究,宇航学报,2008.11,29(6),1995~2000
[10].Maxwell B.Fairbairn,Planetary Photometry:The Lommel-Seeliger Law,The Royal Astronomical Society of Canada,NASA Astrophysics Data System。