用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法技术

本发明专利技术涉及文物保护和色度学测量交叉技术领域，为实现通过得到的视觉色差数据证明中国彩绘文物显色性评价方法的可靠性和必要性。为此，本发明专利技术采取的技术方案是，用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，步骤如下：采用不同的光源和色样对所述文物进行照射，由测试者对照射情况进行打分，得到每位被试对每种色样在不同光源下的还原效果的排序，得到最好与最坏还原效果下的视觉色差，作为色差变化的边界，通过获得各中间排序光源之间的色差变化幅度，得到中间排序光源的视觉色差值；利用皮尔森相关系数r得到各理论色差与视觉色差之间的相关性，以此评判各颜色空间的优劣。本发明专利技术主要应用于文物保护和色度学测量场合。明主要应用于文物保护和色度学测量场合。明主要应用于文物保护和色度学测量场合。

【技术实现步骤摘要】
用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法


[0001]本专利技术涉及文物保护和色度学测量交叉
，更具体的说，涉及一种馆藏文物显色性的评价方法及系统。

技术介绍

[0002]1.背景
[0003]在所有的建筑类型中，博物馆因其独特的使用功能和厚重的历史底蕴而极具特殊性。在博物馆中保存和展陈的中国彩绘文物是世界文化遗产的重要组成部分，是中华文明的实物鉴证，具有艺术和历史价值，具备代表性，因此以中国馆藏文物为例进行博物馆照明光源的研究是可行且必要的。
[0004]虽然目前已有多种可以表征光谱对物体颜色呈现效果的方法，即显色性评价方法。但是，一方面，博物馆环境中灯光照度较低，人眼对颜色的分辨能力降低，对光源显色性的要求也会发生相应的变化；另一方面，中国馆藏文物颜色样本与目前几种显色性评价方法中所使用的通用颜色样本的差距较大。所以，理论上，目前的几种显色性评价方法并不适用于评价光源对中国彩绘文物的显色性，需要结合博物馆的特殊环境和中国彩绘文物的特殊颜色组成，得到具有针对性的显色性评价方法。
[0005]2.目前与本申请最接近的现有专利如下：
[0006](1)适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法(专利号：CN201811190394.6)该专利技术公开了一种适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法。为得到不同类型中国脆弱文物照明分别所应采用的最低损伤光谱，提出适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节技术。在满足观赏要求的前提下,实现不同脆弱文物的最低照明损伤。为此,采取的技术方案是,适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法,首先根据被照物的材料特点选择该类文物的最适宜光谱功率分布SPD,进而在LED控制器中输入该SPD；当更换照明对象时,根据新被照物材料特点选择其最适宜SPD,进而在LED控制器中将光谱调节为新的SPD,满足观赏要求的条件下实现对于新被照物的最低照明损伤。
[0007]该专利技术旨在使用现有CIE显色性评价方法，运用显色指数CRI对光谱进行筛选，并未对显色性评价方法做进一步研究。然而CIE具有检验色样饱和度不高、不具代表性，表达颜色空间不够均匀等问题，不能有效评价光源的显色性，尤其是评价光谱不连续的光源。
[0008](2)照明光源显色性评价方法和装置(专利号：CN201811483507.1)该专利技术公开了照明光源显色性评价方法和装置,包括：获取色样的光谱数据和色度值；将色样的光谱数据和色度值通过色貌模型,得到色貌参数；将色貌参数通过聚类算法,得到初始聚类色样集；对初始聚类色样集内的所有色样进行光谱数据降维,得到降维光谱数据；对降维光谱数据进行光谱聚类, 得到降维光谱聚类集；将降维光谱聚类集中心作为代表色样,得到优化色样集；根据优化色样集得到光源显色指数；该照明光源显色性评价方法和装置是针对印刷品照明光源建立的典型颜色样本集,色样代表性强,同时降低了计算量,可以普遍适用于印刷品照明光源显色性评价。
[0009]该专利技术适用于印刷品照明光源，色样选自印刷色彩管理中的标准色标，且色样优化是针对于不同型号的印刷机，不适用于中国馆藏文物的显色性评价。
[0010]3.目前与本申请最接近的研究如下：
[0011](1)《古建筑彩画照明用光源显色性评价方法研究》(王文亚，天津大学天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室)提出高显色指数的光源有时也并不能营造出彩画夜景的良好效果,很大程度上是由于CRI
‑
Ra在计算显色性时采用了代表颜色的色彩表现来衡量光源的显色能力,使评价结果不是特别准确；此外,CRI
‑
Ra在计算时仅考虑了色彩保真,即在显色能力评价上也不全面。为此,对现有显色性评价方法进行了梳理,并根据古建筑彩画夜景设计要求,从中选出了适用于彩画照明的评价方法,最后根据彩画标准色样的颜色特征进一步选出了能准确评价彩画照明用光源的方法,为彩画照明设计选用光源提供了科学依据。
[0012]该研究仅对现有显色性评价方法进行了梳理，并选择了相对较适合彩画照明用光源显色性的评价方法，没有对其进行改进创新。
[0013]综上所述，目前尚未发现有关于“中国馆藏文物的显色性评价”方面的成果。在此背景下，本专利技术提出一种能够用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法。

技术实现思路

[0014]为克服现有技术的不足，本专利技术旨在获得光源光谱对中国馆藏文物代表性色样的还原特性，提出适用于中国馆藏文物的显色性评价方法，并且采用一种较为客观的视觉色差获取方法，通过得到的视觉色差数据证明中国彩绘文物显色性评价方法的可靠性和必要性。为此，本专利技术采取的技术方案是，用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，步骤如下：采用不同的光源和色样对所述文物进行照射，由测试者对照射情况进行打分，得到每位被试对每种色样在不同光源下的还原效果的排序，得到最好与最坏还原效果下的视觉色差，作为色差变化的边界，通过获得各中间排序光源之间的色差变化幅度，得到中间排序光源的视觉色差值；
[0015]以获得的视觉色差值作为标准，比较几种既有颜色空间的均匀性，利用皮尔森相关系数 r得到各理论色差与视觉色差之间的相关性，以此评判各颜色空间的优劣；
[0016]利用光源对颜色的还原性表征光源的显色性，用Rfc指标表征，由于博物馆中光源照度和色温较低，所以参照光源采用传统的普朗克辐射体；根据评判各颜色空间的结果选择颜色空间，在其中利用各颜色的欧式距离作为颜色的色差；色适应变换公式采用所选择的颜色空间配套的色适应变换公式；评价色样选择具有代表性的检验色样；最后根据可接受色差变化范围，得到公式(2)，将色差值转化为显色指标Rfc值：
[0017]R
fc
＝100
‑
6.29ΔE
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0018]式中，ΔEC为计算色差值。
[0019]具体步骤如下：
[0020]1)、实验装置为两个紧邻的灯箱，左侧可生成相关色温在2000K
‑
20000K之间，显色指数CIE Ra在0
‑
100之间，Duv在
‑
0.02
‑
0.02之间的任意光源光谱，且可保证在颜色质量不变的基础上亮度可调；右侧内置2856K的卤钨灯作为CIE A标准光源，灯箱功率可调，在灯箱被照面上实现不同的照度分布，选用灰色吸光布粘贴在两灯箱内壁，保证两边灯箱的颜色
一致，在标准光源下L*a*b*色坐标为(39.7,2.7,1.1)，同时吸光材质可以有效的避免反射光对照射效果的影响；
[0021]2)、选择标准A光源作为参照光源，标准光源灯箱中的参照光源实测为2886K，样品位置照度被设置为48.5lx；在光谱可调灯箱中模拟了一个标准A照明体，利用光谱可调灯箱生成了色温和照度与参照光源一致，显色性Rf分别为96、89、86、81、75、70、66的七种光源作为待比较光源；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，其特征是，步骤如下：采用不同的光源和色样对所述文物进行照射，由测试者对照射情况进行打分，得到每位被试对每种色样在不同光源下的还原效果的排序，得到最好与最坏还原效果下的视觉色差，作为色差变化的边界，通过获得各中间排序光源之间的色差变化幅度，得到中间排序光源的视觉色差值；以获得的视觉色差值作为标准，比较几种既有颜色空间的均匀性，利用皮尔森相关系数r得到各理论色差与视觉色差之间的相关性，以此评判各颜色空间的优劣；利用光源对颜色的还原性表征光源的显色性，用Rfc指标表征，由于博物馆中光源照度和色温较低，所以参照光源采用传统的普朗克辐射体；根据评判各颜色空间的结果选择颜色空间，在其中利用各颜色的欧式距离作为颜色的色差；色适应变换公式采用所选择的颜色空间配套的色适应变换公式；评价色样选择具有代表性的检验色样；最后根据可接受色差变化范围，得到公式(2)，将色差值转化为显色指标Rfc值：R
fc
＝100
‑
6.29ΔE
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，ΔEC为计算色差值。2.如权利要求1所述的用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，其特征是，具体步骤如下：1)、实验装置为两个紧邻的灯箱，左侧可生成相关色温在2000K
‑
20000K之间，显色指数CIE Ra在0
‑
100之间，Duv在
‑
0.02
‑
0.02之间的任意光源光谱，且可保证在颜色质量不变的基础上亮度可调；右侧内置2856K的卤钨灯作为CIE A标准光源，灯箱功率可调，在灯箱被照面上实现不同的照度分布，选用灰色吸光布粘贴在两灯箱内壁，保证两边灯箱的颜色一致，在标准光源下L*a*b*色坐标为(39.7,2.7,1.1)，同时吸光材质可以有效的避免反射光对照射效果的影响；2)、选择标准A光源作为参照光源，标准光源灯箱中的参照光源实测为2886K，样品位置照度被设置为48.5lx；在光谱可调灯箱中模拟了一个标准A照明体，利用光谱可调灯箱生成了色温和照度与参照光源一致，显色性Rf分别为96、89、86、81、75、70、66的七种光源作为待比较光源；3)、从红、黄、青三个色系中选取具有代表性的中国彩绘文物样本，共八种：红色系中选择赭石、朱砂、胭脂三种颜色，黄色系中选择石黄、雄黄、绢三种颜色，青色系中选择石绿、石黄两种颜色，采用打印宣纸对所选色彩进行打印，对打印出的色样利用PR670光谱辐射度计进行色样颜色信息的测试，最后在标准A光源下测得八种色样的Jab色坐标，为了让人眼更容易适应颜色的变化，用灰色背景布对色样进行覆盖，每种颜色留半径为2cm的圆形进行视看，保证观察者从视看位置看到色样处的视角为4
°
；4)、根据每种检验色样的色坐标各准备一组待选择色样，利用RGB体系，分别以R或G或B一个维度每次增加或减少1个单位，每个方向共变化20个单位生成新的周边颜色，不同的颜色由于RGB三刺激值所处位置不同，每个维度的变化程度也不同，所以它们的变化单位并没有完全相同，但都在20个单位左右，把生成的颜色打印在宣纸上，用PR670测量生成颜色的CIEXYZ三刺激值，并转化为C...

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