光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法技术

本发明专利技术涉及LED的光谱组成和照明质量评价交叉技术领域，本发明专利技术旨在:建立光源SPD与主观评价结果的直接联系，确定对照明质量评价结果有显著影响的光谱特定波段；为博物馆展陈环境中的多通道LED光源设计提供参考；为博物馆照明标准的修订提供基础；为此，本发明专利技术，光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法，针对博物馆绘画文物样品，首先通过视觉评价实验，建立光谱功率分布SPD与主观评价结果的直接关系，确定对照明质量评价结果有显著影响的光谱特定波段；接着通过数据分析和挖掘，建立基于SPD的博物馆绘画照明质量评价模型，实现绘画照明视觉评价。本发明专利技术主要应用于照明质量评价场合。场合。场合。

【技术实现步骤摘要】
光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法


[0001]本专利技术涉及LED的光谱组成和照明质量评价交叉
，更具体的说，涉及一种与光源光谱功率分布相关的博物馆绘画照明视觉评价效果的获取方法。

技术介绍

[0002]1.背景
[0003]截止2018年中国博物馆总数已达到5136家，其中中国传统绘画藏品70万余件，存量巨大。同时，中国绘画的画面内容丰富、色彩多样，文化和艺术价值都非常高，不仅是中国历史的宝贵组成部分，也是世界文化遗产的重要元素。“全国馆藏文物腐蚀损失调查”显示，我国绘画文物存在不同程度的损坏，这主要与馆内文物保存环境有关，包括温度、湿度、光照、空气污染物、微生物等。馆方通过安装合适的设备，可以将温湿度和空气污染物调节至馆藏文物保存所需的最适宜状态。然而，作为馆藏文物的展示和研究必不可少的因素，任何光照辐射都会对馆藏文物造成照明损伤。为了降低照明带来的损伤，相关规范对馆内光源的照射数量指标(如照度、曝光量等)做出了规定，同时一些学者也开展了针对绘画展品照明损伤的研究。上述针对文物照明损伤的规范和研究有助于制定合适且精准的文保策略，但是与此同时，兼顾提升文物的照明质量也逐渐得到广泛的认可。因此，在加强文物保护的同时，需要开展提升文物的照明质量的相关研究。
[0004]在针对照明质量的主观评价研究中，国内外学者更多地从光源颜色外观和光源质量两个因素来确定观赏评价指标。其中，光源颜色外观一般以相关色温进行表示。但是，考虑到光源存在同色异谱现象，即使是相同的相关色温的光谱也会存在差异，使相关色温难以全面表征光谱特性。而光源质量的常用指标包括显色指数(CRI)，色域面积指数(GAI)，颜色质量量值(CQS)，记忆色显色指数(MCRI)，显色指数CRI
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CAM02
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UCS，IES TM
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30(一种光源颜色质量评价方法)等。由于这些指标之间的适用范围差异和各自的局限性，单个指标难以全面表征光源质量。相比而言，光谱功率分布(Spectral Power Distribution,SPD)是光源光谱构成的根本特性，对其颜色外观和质量具有决定性作用。作为馆藏文物照明的常用光源， LED(Light Emitting Diode)的光谱构成十分灵活，不同制作原理、不同厂家、不同型号的LED 光谱差异巨大，会对文物的照明质量产生显著影响。与此同时，LED作为多通道光源，可以通过调节每个通道的出光强度，获得满足要求的光源SPD，这一特点为设计兼顾照明保护和照明质量的光源提供了可能。因此，随着LED在博物馆照明中的应用越来越广泛，有必要对光源SPD与馆藏文物照明质量之间的规律进行探究，以提升文物照明质量为导向来确定和设计最佳的光源SPD。
[0005]综上所述，在当前照明质量亟待提升的背景下，本专利技术提出一种与光源SPD相关的博物馆绘画照明质量的评价方法。该专利技术可以帮助博物馆提升绘画照明质量，还可以为博物馆照明标准的修订提供一定指导意见。
[0006]2.目前与本申请最接近的现有专利如下：
[0007](1)一种青铜器展陈照明光品质评价方法与系统(专利号：CN201911006731.6)。该
专利技术公开了一种青铜器展陈照明光品质评价方法与系统。对于待评价光源,该专利依据其色度信息,结合照明质量估计模型得到对应估计量值,实现对青铜器展陈光源照明质量的表征。正如前文提到的，SPD作为光源的根本特性，决定了光源颜色外观、光色质量以及其色度坐标，但该专利仅从待测光源的色度信息来评价待测光源照明质量。同时，该专利不是以评价博物馆绘画照明质量为导向的，不能为当前博物馆绘画照明质量提供有益参考。
[0008](2)一种面向国画展陈照明的多级照度色温喜好度预测方法及系统(专利号： CN202011430644.6)。该专利技术公开了一种面向国画展陈照明的多级色温照度喜好度预测方法及系统。该专利主要在筛选满足条件的待展陈国画表面照度(100lux至1000lux之间)和待评价光源色温(2500K至5500K之间)的基础上，结合照明喜好度估计模型来评价光源照明质量，仍是从相关色温和照度这两个指标入手进行的照明质量评价，并未能从光源SPD这一根本特性角度进行研究，也不能据此建立光谱与视觉评价之间的具体影响关系。
[0009](3)一种基于照度和相关色温的展陈照明光品质评价方法及系统(专利号： CN202010334650.5)本专利技术专利公开了一种基于照度和相关色温的展陈照明光品质评价方法及系统,从光源白度与颜色喜好出发实现对展陈光源品质的表征，进而判断待测光源的照度和色温是否在设定的照度和色温范围内。该专利技术仅从照度和相关色温角度入手来评价展陈照明光品质，具有一定局限性，并未以博物馆绘画照明为研究对象。
[0010]3.目前与本申请最接近的研究如下：
[0011](1)基于多通道LED光源的光谱优化设计及颜色质量评价方法研究[D].浙江大学的章夫正博士在450lx照度下设置了四个相关色温水平，每个色温使用多通道LED光源获得限定 Rf(颜色保真度指标)和Rg(色域面积指标)取值的同色异谱光谱，将其作为实验工况。在房间天花板装配多通道LED光源，放置各种颜色的物品及Macbeth色卡，观察者对每种工况下这些物体的喜好性、自然性和鲜艳性进行评分。通过统计学分析，可以得出相关色温不会对颜色质量评价产生显著影响，而现有的颜色质量评价指标对光源的表征作用也比较有限，从而建立了基于R
f
、R
g
及R
cs,h1
三个参数组合的颜色质量预测模型。
[0012]该研究仅在光色质量中挑选了三个指标来评价光源的照明质量，具有一定的局限性。
[0013](2)光环境评价及相关LED光谱研究[D].华侨大学周孟欣硕士通过对光源光谱的优化，实现了保持光源色温不变的情况下降低其蓝光危害或增大其色域面积，并进行了光源色域面积变化后的光谱匹配和其照明下的主观色彩鲜艳度与偏好的视觉实验，以及对不同色域面积的同色点、同色温的6个不同光谱结构光源进行了主观评价实验，并对光源影响主观评价结果进行了统计分析。
[0014]该研究证明光谱结构与色块颜色均对主观评价有显著性影响，但在此基础上并未建立光谱和色块与主观评价之间的数学面模型，也未能量化三者之间的具体关系。
[0015](3)商业建筑照明质量综合评价方法研究[D].天津大学的卜艳慧硕士通过对北京两个大型商业综合体进行实地调研,选取照度、一般显色指数、相关色温等物理量进行实测,同时进行视觉舒适度主观评价，最终得到色温对视锐度的影响规律、照度对色觉的影响规律、照明参数对照明质量的影响规律。
[0016]该研究仍是从照度和色温的角度来对照明质量进行评价，没能实现光谱与照明质量之间影响规律的探究，并且该研究不是以评价博物馆绘画照明质量为导向的，不能为当
前博物馆绘画照明质量提供有益参考。
[0017]4.目前与本申请相关的国家标准为《博物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法，其特征是，针对博物馆绘画文物样品，首先通过视觉评价实验，建立光谱功率分布SPD与主观评价结果的直接关系，确定对照明质量评价结果有显著影响的光谱特定波段；接着通过数据分析和挖掘，建立基于SPD的博物馆绘画照明质量评价模型，实现绘画照明视觉评价。2.如权利要求1所述的光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法，其特征是，具体步骤如下：1)、使用LEDcube作为照明光源，通过电脑端软件LEDNavigatorV6.3.7 0606进行操作；2)、使用十个窄带光谱进行光谱构造与迭代来得到最终的40条目标光谱，十个窄带光谱的参数如下：对十种窄带光谱赋予不同的辐照度取值并进行叠加，构造出不同形状的光谱，其叠加原理见公式如下：其中n＝1，2，3，
…
，10，表示10种窄带光源，i＝1,2,3,
…
,6,表示每种窄带光源的6个辐照度取值，S(λ)为叠加后得到的光谱功率分布，Sn(λ)为每条窄带光源的辐照度1W/m2时的光谱功率分布，A
i
为每条窄带光谱的辐照度取值，初始辐照度设定为0W/m2，终止辐照度设定为10W/m2，以2W/m2为辐照度递增的步长，共获得6个辐照度取值；筛选符合目标光谱的筛选方式：筛选步骤一：相关色温的取值范围为2650K≤CCT≤4150K，Ra≥90，R9≥0，︱Duv︱≤0.0054；筛选步骤二：以光谱的辐照度值为横轴，以其对应的相关色温为纵轴，得到相同辐照度取值的光谱集合的相关色温分布情况，取等辐照度的光谱的相关色温分布最均匀部分；筛选步骤三：将相关色温范围划分为若干个合适区间，每个区间选择6
‑
7条光谱，得到最终光谱，目标光谱需取遍每种窄带光源的所有辐照度取值：3)、任一窄带光谱面积的获取：对每种窄带光谱均选取4个出光百分比25％、50％、75％、100％，测量其实际辐照度，拟合其辐照度与出光百分比的函数，其中，横轴表示出光百分比，纵轴表示实际辐照度与出光百分比为100％时辐照度的比值，通过这一函数，计算任一工况下任一窄带光谱的面积；4)、由实验数据建立不同峰值波长的窄带光谱的面积与评价得分的二维图形，进而通过相关性分析确定对该评价有影响的具体光谱波段，建立不同颜色与评价得分的二维图形，进而通过相关性分析确定对该评价有影响的具体颜色；5)、数据处理和数据挖掘，通过相关性分析使变量数目降为三个维度，并通过使用支持向量机(support vector machine,SVM)中的函数MinMaxScaler实现对自变量的归一化处理；基于因变量转化为标签变量，进而将模型建立转化为三类问题，通过数据划分和模型训
练建立舒适度评价模型、清晰度评价模型、鲜艳度评价模型。3.如权利要求1所述的光源光谱功率分布相关的绘画照明视觉评价方法，其特征是，通过数据划分和模型训练建...

【专利技术属性】
技术研发人员：党睿，康亚芳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：