基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，属于风景园林学色彩分析领域。本发明专利技术在提取建成环境要素固有色度数据的基础上，将色度数据转换为人机共享的HSB色彩数据，包括色相值(H)、饱和度值(S)、亮度值(B)，通过颜色三要素数字化的定量描述，分析建成环境中景观构成要素的色彩、色彩变化以及色彩构成，对景观色彩规划设计的颜色比选和组织做出评价。本发明专利技术首次在户外环境色彩分析中，通过物质固有色度的数字化检测和色彩三要素的数字化转换，实现了定量描述建成环境色彩构成的目标，且转换过程中保证了色彩描述的客观、科学、有效、可控，避免了设计师依靠视觉感受描述和判定景观要素色彩所产生的“同色异谱”问题。

Quantitative description of built environment color based on three-factor method

【技术实现步骤摘要】
基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法
本专利技术涉及建筑、城市、风景园林环境的色彩分析
，具体涉及一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法。
技术介绍
色彩是光产生的客观现象，是物质吸收和反射光波的物理过程，波长不同的电磁波决定了人眼感知颜色的类型；同时，色彩也是一种客观感知过程，光波刺激人眼的色感细胞，在大脑中产生了关于颜色类型、构成、效果的意识，并通过联觉过程催生出文化、情感、审美的主观意识。所谓建成环境(builtenvironment)是指包括大型城市环境在内的为人类活动而提供的人造环境。是由城市中已建成的城墙、街道、桥梁、建筑物、构筑物等构成的环境，也包括城市周边风景区中的非自然环境。建成环境中物质构成的景观色彩效果，决定了人眼获得的色彩审美感受。研究表明，优美和谐的色彩能够给人们带来心旷神怡的感受，而杂乱无章的色彩则会使人感到头晕目眩、心绪烦躁。长期生活在眼花缭乱的色彩环境中会对人们的生理、心里造成损害，严重的色彩污染则影响居民的生存质量和居住品质。色彩污染和噪声污染、大气污染一样，正在引起越来越多的关注，人们希望降低色彩污染，美化人居环境，从而产生了色彩构成这样一门基于人的审美标准和目标需求而进行色彩搭配研究的科学。目前国内外色彩设计领域普遍使用孟塞尔颜色系统(MunsellColorSystem)作为色彩科学的分类和标定方法。孟塞尔颜色系统是A.H.Munsell根据颜色的人眼感知特征制定的色彩分类和标定系统，是对歌德《颜色论》的拓展和延伸，它基于色彩视觉感受的色相、明度和纯度(HV/C)三个值，从人类生理和心理角度出发，来表达和计量色彩和色彩构成效果的颜色空间。孟塞尔颜色系统，以及其后的颜色标记体系，都是依靠人眼测量的视觉判定，并基于一定的定性分类模型来标记色彩。这种色彩计量模型仍然是依靠人的主观理解和感受来定义物质颜色的，跟物质本身的色彩属性没有关联。而从环境中物质色彩认知的现实状况来看，不同的人对同一色彩的感受可能并不相同，特别是在不同的光照条件下，人眼视觉认知颜色的不确定性会带来设计效果的偏差。实际上物质的色彩属性是固有的，不以人的感觉、感受为转移，也不以个体对色彩感知的强弱而变化，因此如何对色彩进行定量的计量和描述，使现实环境中物质色彩设计搭配更趋向定量表达，从而摆脱单纯主观认知判断的差异，是当前环境规划设计领域亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，能够对环境要素的色彩和色彩构成效果进行定性定量的计量和评价。技术方案：本专利技术所述的一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，包括以下步骤：S10、基于CIE颜色空间，采用色彩数字化检测设备提取环境要素固有的色度数据并记录；S20、将色度数据转换为基于HSB颜色空间的色相值(H)、饱和度值(S)、亮度值(B)；S30、基于数字化的三要素值定量描述建成环境中景观要素的色彩、色彩变化以及色彩构成。优选地，所述步骤S10包括以下步骤：S11、通过仪器自带白板对分光测色仪和色彩亮度计、色彩照度计进行校正，并使用照度计对取样要素周边环境光强度、照度、色温进行测量，确保采集光照条件满足满足人工模拟光源D65标准，环境光色温为6500K；S12、使用分光测色仪去接触或贴合造景环境要素表面进行接触式取色测量，获取色彩CIElab数据；使用色彩亮度计对环境中不可接触的要素进行色彩非接触式测量，获取色彩CIExyz数据；S13、对所采集的数据进行色样与对象对应的编码，包括：对被测色彩要素种类、名称进行类型分类记录，对建成环境中的单体雕塑、构筑物、小品按材料和数量按单独分类类型记录，对多色彩集合的植物、建筑物的多色彩集合则单独建立记录文档。优选地，所述步骤S13还包括，回到实验室中，对所测得不同要素的色度数值按项目、类型、部分的层级顺序进行分级标号记录归档。优选地，所述步骤S10中采集的时间为：在一天中取样时间设置为10:00-12:00与14:00-16:00之间，一年中取样时间设置为每个季度或每个月份的指定时段内。优选地，所述步骤S20中将色度数据转换为HSB色彩三要素数据包括以下步骤：S21、基于CIExyz值与Lab值的数学换算公式编写计算机程序，实现CIExyz数据到Lab数据的转化；S22、运用Adobephotoshop软件实现Lab数据与HSB数据的相互转换，以及HSB数据与RGB数据的相互转化。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的基于三要素数字化定量描述景观色彩的方法，具备以下优势：1、首次通过色彩三要素的数字化检测和转换实现了定量描述建成环境色彩构成，保证建成环境构成要素色彩“识别-选取-比选-应用”不受人为识色的主观影响，景观色彩客观、科学、准确计量，为人工景观营造过程中色彩“识别-评价-构成-实施”提供了定量分析的依据。2、三要素数值基于数字化分光测色设备测量，从景观要素物理光谱检测的色度数据转化而来，使建成环境的色彩采集可以在定量分析光照环境的条件下，参照标准照度值、色温值，使用CIE颜色空间的数字化标准模型，量化环境要素固有的物质光谱属性，获得数字化的色彩计量效果。通过对色彩效果定性定量的客观分析，可以避免人眼视觉机能和主观感性认知带来的色彩偏差，即“同色异谱”现象。3、三要素数值的转换方法和HSB数据人机共享的操作特征为景观设计师进行色彩规划设计提供了客观的依据，能通过数字化操作，对色彩构成设计进行数据的比选分析，决定景观要素组织，初步实现了景观色彩规划设计的数字化。附图说明图1是根据本专利技术方法的流程框图；图2是根据本专利技术实施例的环境要素色度数据采集现场工作流程；；图3是根据本专利技术实施例的色彩亮度计最佳观察者视角示意图；图4是根据本专利技术实施例的使用软件进行色度数据转换的示意图；图5是根据本专利技术实施例的对某景区进行色彩分析的过程示意图；图6是根据本专利技术实施例的对某广场的建成环境景观进行色彩分析的结果示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。客观而言，建成环境的色彩是具有特定地域环境、特定的建构场所的制约，而唯一共有的属性是，所有建成环境中要素的色彩，在白昼都受到太阳光的照射，并呈现出来色彩。对于人眼观赏而言，每一个视觉界面内的色彩，都是环境要素定时定点的光谱集合，光变则色变，因此，依靠人眼识色、辩色都是不准确的。要想从本质上认知这些客观存在的色彩，必须运用色度学的测量理论，以光谱曲线的拟合原理为基础，使用分光测色仪器提取每一种环境要素的光谱数据。换言之，环境中呈现的景观色彩构成效果，需要用客观物理量化的色度值来计量，而色度数据只与物质的光谱波长有关，而与人眼视觉无关。而这种色度数据可以通过数字化的方法转换为色彩分类的定性描述数据，从而解释描述环境要素给人眼带来的颜色效果。参照图1，一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，包括以下步骤：S10、在室外光照度接近D65标准环境光照标准的情况下，使用分光测色设备提取建成环境中各类要素的光谱色度数据，以CIE颜色空间的LAB/XYZ数据计量。CIE颜色空间是绝对计量的色彩计量空间，以可见光波的波长为依据，以色彩的光谱全阈值定义这一数学计量模型，是最标准、最科学的单一色本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、基于CIE颜色空间定义，采用色彩数字化检测设备提取环境要素固有的色度数据并记录；S20、将色度数据转换为基于HSB颜色空间定义的色相值、饱和度值、亮度值；S30、基于数字化的三要素值定量描述建成环境中景观构成要素的色彩、色彩变化以及色彩构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、基于CIE颜色空间定义，采用色彩数字化检测设备提取环境要素固有的色度数据并记录；S20、将色度数据转换为基于HSB颜色空间定义的色相值、饱和度值、亮度值；S30、基于数字化的三要素值定量描述建成环境中景观构成要素的色彩、色彩变化以及色彩构成。2.根据权利要求1所述的基于三要素法定量描述建成环境色彩的方法，其特征在于，所述步骤S10包括以下步骤：S11、通过仪器自带白板对分光测色仪和色彩亮度计、色彩照度计进行校正，并使用照度计对取样要素周边环境光强度、照度、色温进行测量，确保光照条件满足人工模拟光源D65标准，环境光色温为6500K；S12、使用分光测色仪去接触或贴合环境要素表面进行接触式测量，获取色彩CIElab数据；使用色彩亮度计对环境中不可接触的要素进行非接触式测量，获取色彩CIExyz数据；S13、对所采集的数据进行色样与对象对应的编码，包括：对被测色彩要素种类、名称进行分类记录，...

【专利技术属性】
技术研发人员：成玉宁，谭明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32