一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法，将测量得到的天空面元亮度与对应的基于光谱信息计算的色坐标拟合分析，结合太阳高度角和方位角进行参数求解，最终建立可以表示天空颜色分布的模型，本发明专利技术方法建立具有颜色信息的模型以完善天空模型在色度学领域的应用。本发明专利技术提出模型估算实时的天空光谱数据变化规律，为具有光谱选择性玻璃的建筑采光模拟提供理论参考，利用本发明专利技术提出的色坐标比相关色温更加科学准确。的色坐标比相关色温更加科学准确。的色坐标比相关色温更加科学准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法


[0001]本专利技术涉及一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法，属于建筑的天然采光模拟


技术介绍

[0002]天然光不仅能带来亮度和视觉效果，还能提高人们的工作效率和健康水平。此外，其作为绿色建筑的重要组成部分，也具有很大的节能潜力。天然采光的量化通常用静态参数(照度和采光系数)和动态参数(天然采光时间百分比、有效采光度等)。上述参数的计算依赖于数值模拟来实现，而模拟的前提是建立天空亮度分布模型，常用的有阴天天空模型、晴天天空模型和全气象天空模型。
[0003]然而，天然光不仅具有亮度的特性，其还有颜色信息，这对人的视觉、非视觉和感知都有非常显着的影响。颜色研究往往依赖于色度学指标，如显色指数、相关色温和色坐标等。天空的颜色随时间和气象条件而变化，这对颜色的研究具有重要影响，例如评价光谱选择性窗玻璃的性能；增加室外场景渲染的真实性；辅助开发可调光调色的照明控制系统；建造更加真实的人工天穹实验系统等。因此，建立天空颜色模型(能够反映天空颜色变化规律的数学模型)是非常有必要的。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法，将测量得到的天空面元亮度与对应的基于光谱信息计算的色坐标拟合分析，结合太阳高度角和方位角进行参数求解，最终建立表示天空颜色分布的模型，其特征在于：步骤S10，基于测量收集到的光谱数据计算145个天空面元的色坐标值；步骤S20，以亮度的对数为自变量，色坐标为因变量，建立色坐标x和y的线性回归模型；步骤S30，计算模型中的参数a、b、c、d；步骤S40，建立参数a、b、c、d与太阳高度角γ和方位角θ为因变量的多元线性回归模型。2.根据权利要求1所述的一种基于亮度与色坐标关系的天空颜色建模方法，其特征在于，对于一次天空扫描，需要通过光谱测量、光源三刺激值计算、色坐标计算得到每一个天空面源的色坐标，包括以下步骤：步骤1，基于测量的光谱数据计算145个天空面元的色坐标；步骤1.1，利用天空扫描仪得到145个天空面元的亮度值与光谱；步骤1.2，计算每一天空面元的色坐标值，以光谱为计算输入值，按如下公式计算色坐标：计算公式如下所示：计算公式如下所示：式中，K
m
为最大光谱光视效能λ为波长；X，Y，Z为三刺激值；P(λ)为天空测试点的相对光谱功率分布；为CIE通过实验给定的颜色匹配函数，x，y，z为色坐标，x+y+z＝1；步骤2，以亮度值的对数为自变量，以步骤1中得到的色坐标为因变量，建立色坐标x和y的线性回归计算模型；步骤2.1，单个时刻天空面元色坐标与亮度关系呈现较为明显对数关系，因此采用对数关系式进行拟合，得到如下所示计算模型：式中a、c为斜率常数、b、d为截距常数、L为亮度；步骤3，计算步骤2.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，薛鹏，张滨，金玲，王贺，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：