均匀空间对相关色温的影响研究

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目前国际照明委员会(CIE,International Commission on Illumination)的色度学体系是基于CIE配色函数的三刺激值XYZ空间发展起来的。常用的基于三刺激值XYZ空间导出的色品空间有:CIE 1931-xy空间、CIE 1964-uv空间和CIE 1976-u’v’空间。尽管在一般应用领域,CIE已经不推荐使用色品坐标(u,v)空间,但在计算相关色温时仍采用色品坐标(u,v)空间。但是随着广泛的应用,人们发现基于配色函数XYZ的颜色描述体系存在着众多与视觉现象违背的难题。因此,CIE于2020年提出了10个重点研究方向,其中第6个方向是基于CIE2015年的视锥感光响应光谱曲线的色度学体系及其应用的研究。同时,CIE成立了技术委员会CIE TC1-98,研究基于CIE 2015年的视锥感光响应光谱曲线建立色度学体系的相关课题。这充分说明了基于视锥感光空间建立色度学体系的可行性和必要性。因此在不久的将来,基于视锥感光响应三刺激值LMS发展起来的色度学体系将取代基于三刺激值XYZ空间发展的色度学体系。本文探索基于新空间下视锥感光响应三刺激值LMS导出的不同色品坐标空间,以及不同比例因子对计算光源相关色温的影响,比较与目前标准相关色温的差异。其中包含3种比例因子,13个不同的色品坐标空间。色品坐标空间包括可从LMS直接导出的10个色品坐标空间和通过LMS转换到XF,YF,ZF导出的3个色品坐标空间。本文的实验数据采用Houser等人收集的401个光源光谱(SPD)集为测试数据集进行测试,这组光源光谱数据集包含所有传统光源光谱并涉及新型LED光源光谱。通过光源光谱集对不同色品坐标空间的相关色温进行预测,并与目前在标准(u,v)空间计算出的相关色温进行比较,统计出平均,中值和最大相关色温绝对误差。基于从LMS直接导出的10个色品坐标空间的比较结果表明,比例因子的选取对计算光源相关色温有较大影响。研究发现采用比例因子均为1时计算的LMS直接导出的(uc,vc)空间表现最好,与目前标准相关色温相比,其中绝对色温差异的均值,中值,和最大值分别为48K,31K,和851K;基于从LMS转换到相应的由配色函数定义的三刺激值空间XFYFZF导出的3个色品坐标空间的比较结果表明,(u F,v F)空间表现最好,与目前标准相关色温的平均误差为42K,中值误差为21K,最大误差为540K。本文的比较结果为CIE确定计算光源相关色温的标准色品坐标空间和计算三刺激值LMS的比例因子提供重要的参考信息。
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