色度学及其进展

颜色是人的感觉器官对外界光刺激的一种反映，是一种知觉量。现代色度学采用心理物理学方法成功地解决了颜色匹配和色差的定量预测。该文对视觉生理、基本匹配实验、三刺激值和色品坐、均匀色空间、色貌预测、颜色信息交流、颜色复现等现代色度学的基本内容和新发展作了简要的介绍。     

天空偏振光时域分布稳定性的实验研究

太阳光在穿过大气层时与大气粒子发生散射作用,形成了稳定的偏振光分布模式,与太阳的位置、观测地点的位置以及不同的大气介质等因素有关。瑞利散射模型描述了偏振光在大气中的分布模式,被广泛的用于研究偏振光与太阳的信息传递关系。本文研究基于瑞利散射模型的天空偏振光时域分布稳定性,设计了一个由偏振图像采集系统和方位对准系统组成的实验平台,实现对天空偏振光分布的长时间测量,解算各时刻的太阳方位角和太阳高度角。以天文学年历计算值为基准,得到太阳方位角误差1.34°(1σ)和太阳高度角误差-2.28°(1σ)作为稳定性参数,结果表明天空偏振光时域分布具有较强的稳定性。本实验拓展学生对天空偏振光和大气散射的认识,激发学生兴趣和创新的精神。     

数字光处理背投电视色度学特性的研究

以色度学的基本理论为基础,结合数字光处理光学引擎的工作原理,探讨了单片式数字光处理光学引擎的彩色显示原理和色温调节原理.提出了单片式数字光处理光学引擎色度学特性的理论计算公式,并利用该公式对夏新DL52HWT型投影电视光学引擎的显示三原色色度坐标、白场平衡的色度坐标和相关色温以及颜色复现误差等色度学特性进行了计算和分析,并对理论计算公式进行了验证.     

大气中目标背景对比度及其影响因素的数值分析

 从辐射传输理论出发，利用离散纵标法软件包（DISORT），计算了典型大气条件下0.55μm波长的目标背景对比度，分析了观察者的天顶角和方位角、水平能见度、垂直高度、太阳的天顶角和方位角以及气溶胶单次散射反照率对目标背景对比度的影响。结果表明：目标背景对比度随着观察者天顶角余弦的增加而增加；随着太阳天顶角余弦的增加而减小；随着观察者和太阳方位角差的增加而增加；随着高度的增加而减小；随着水平能见度的增加而增加；随着单次散射反照率的增加而减小。     

晴朗天气下满月偏振模式的研究

研究晴朗天气条件下满月天空偏振模式,分析并探索太阳光和月光天空偏振特性的分布规律。对夜间光源进行分析,以Rayleigh散射理论为基础对满月天空偏振模式进行了仿真。利用成像式全天空偏振光测试系统对太阳光、暮光和满月月光的天空偏振模式进行了测试,通过偏振模式中的特殊点——中性点和子午线方向进行对比分析。结果表明:晴朗天气下满月偏振模式与仿真结果基本一致,符合Rayleigh散射理论;暮光偏振模式同时受到月光和太阳光的影响;当太阳高度角和月亮高度角相近时,太阳光和月光分布规律是相似的;光强大小并不改变天空光偏振模式的分布规律和偏振度的大小。     

应用MORSE程序计算中子的天空反散射

用中子源模拟粒子加速器，以MORSE程序分析计算由于天空反散射引起的中子剂量当量的变化规律，揭示了天空反散射的实质，计算结果可供加速器或核设施环境评价和防护设计使用．计算模型采用将中子源置于空心圆柱体中，圆柱体分为有顶盖屏蔽和无顶盖屏蔽两种情况．中子源能量分别为2.38MeV、14Mev和巨共振中子．中子源为各向同性．此外，还分析计算了不同的发射立体角和不同散射介质的影响．     

基于LED阵列的彩色视觉检测光源色度特性研究

彩色视觉成像是基于色度学理论的三刺激值法, 而光源的色度学特性是彩色成像的关键因素, 因此本文以色度学理论为基础, 计算并分析了用于彩色视觉检测的LED阵列光源的色度学特性, 并通过于标准D65光源进行对比, 研究了LED阵列光源的相关色温调节原理、范围, 以及白场平衡时的色度坐标、相关色温等. LED阵列光源具有相当宽泛的相关色温调节范围, 可调制出的颜色丰富, 色彩的表现能力更强, 色彩饱和度更高, 白场平衡R:G:B=254:237:90时的色度坐标、相关色温甚至比人工D65光源更加接近于白场的标准色度, 其颜色复现能力达到视觉允许的较优颜色复现效果. 因此LED阵列光源的色度学特性更加适用于彩色视觉检测.     

太阳直射光谱和天空光谱的测量与分析

在海拔9600m高空测量并获得了大气上界直射太阳光谱和天空光谱，测量了成都、丽江和玉龙雪山地表直射太阳光谱和天空光谱.结果表明：(西昌段)大气上界直射太阳光谱能量最大峰值对应的波长位于482.1nm，天空光谱能量分布相对于直射太阳光谱能量分布明显紫移，0.41—0.42μm波段成为天空光谱能量第一主峰区；地表晴天天空光谱中的能量分布与直射太阳光谱的能量分布区别很大，而有云时天空光谱中的能量分布和直射太阳光谱能量分布的差别比较小；玉龙雪山山峰积雪雪面在可见光波段对不同波长有不同的反照率. 关键词： 太阳直射光谱 天空光谱 大气上界     

用于煤粉燃烧诊断的火焰颜色计测方法

在使用ＣＩＥ１９３１标准色度学系统定义的色度坐标（ｘ，ｙ）对煤粉燃烧火焰的颜色进行定量试验研究的基础上，本文通过计算比较，提出了可用于锅炉燃烧诊断的煤粉火焰颜色色度坐标近似计算方法。     

电子被HF和HCl分子散射总截面的计算

利用光学势方法计算了能量在１０ｅＶ—１０００ｅＶ范围内电子被Ｈ、Ｆ和Ｃｌ原子散射的总截面，并与已有的实验结果和理论计算进行了比较；又利用可加性规则（ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙｒｕｌｅ）计算得到了电子被ＨＦ和ＨＣｌ分子散射的总截面，计算结果也与已有的实验结果和理论计算进行了比较     

白光干涉的颜色

本文应用三原色原理，经过计算得出，当白光中某一波长光为相长干涉时，由三原色干涉后的强度依照色度学理论所匹配出的颜色．一般并非就是此相长干涉的波长所对应的光波的颜色，从而得出结论：白光干涉呈现的颜色不能简单地认为就是相长干涉的波长所对应的光波颜色．     

白光干涉的颜色

本文应用三原色原理，经过计算得出，当白光中某一波长光为相长干涉时，由三原色干涉后的强度依照色度学理论所匹配出的颜色，一般并非就是此相长干涉的波长所对应的光波的颜色，从而得出．结论：白光干涉呈现的颜色不能简单地认为就是相长干涉的波长所对应的光波颜色．     

基于Rayleigh大气偏振模式的太阳空间位置优化计算

为了满足偏振光导航对空间特征点空间位置信息的需求,提出一种基于Rayleigh大气偏振分布模式的太阳空间位置计算方法.首先,从大气光学的Rayleigh散射理论出发,建立了天空中偏振光的分布模型.然后将由大气偏振模式中的有限的采样点信息确定太阳空间位置的问题转化为非线性最小二乘优化问题,采用Gauss-Newton法简化算法结构,结合对初值的全局搜索以获取精确的太阳空间位置.仿真实验表明,在本文设定的采样方式下,不同时间、不同地点下利用偏振度信息求解,太阳高度角误差均小于10-5度,方位角误差小于10-6度;偏振角度求解时,太阳高度角和方位角求解误差均小于10-6度;并且在不同的采样方式下均保持了良好的优化准确度.实验证实该算法准确度高,对各种采样方式适应性好,可以有效地由偏振模式信息处理得到太阳空间位置.     

地表反射太阳辐射的参数化计算方法

 从能量守恒定律出发，建立了朗伯地表对下行辐射的反射作用引起天空亮度变化的解析计算模型。利用射线追踪原理，提出了地表与大气之间多次反射作用的理论模型。引入了一个多次散射的影响因子，并对附加的天空亮度进行了修正。利用混合修正的d-Eddington近似和互易性原理计算了大气的透射率、反照率以及半球平均反照率。最后计算了地表反照率分别为0.15，0.25和0.35情形下的天空亮度增量，实验测量数据证实了这些结果。结果表明：当地表的反照率不为0时，存在“临边增亮”效应，并且随着地表反照率的增大，这种效应更加明显。     

相对折射率趋近于1的颗粒Mie散射与反常衍射的分析比较

利用Ｍｉｅ散射与反常衍射理论的数值计算，对球形颗粒Ｍｉｅ散射和反常衍射作了大量详细的计算和分析比较，提出了相对折射率趋近于１的颗粒的反常衍射近似替代Ｍｉｅ散射的判据。     

符合人眼视觉特性的颜色亮度模型

从色度学基本理论出发,对颜色变量Ｙ进行了深分析,提出了由孟塞尔（Ｍｕｎｓｅｌｌ）颜色体系进行颜色视亮度主观匹配的新方法。实验和理论分析指出孟塞尔色立体的等明度面并非在视觉上是等明度的,建立了人眼主观亮度与孟 明度值Ｉ之间满足线性关系的色亮度模型。     

Mie理论在生物组织散射特性分析中的应用

根据等效颗粒散射模型，运用经典的Mie理论，对生物组织的散射相函数、各向异性因子及散射系数进行了数值计算.计算结果表明：可见光照射生物组织时，各向异性因子、散射系数随等效颗粒直径增大而增大；等效颗粒直径较小时，各向异性因子、散射系数随入射光波长增大而单调减小；随着等效颗粒直径增大，各向异性因子、散射系数随入射光波长变化不再具有单调性.上述计算结果可合理解释公布的实验结果. 关键词： 生物组织 散射 Mie理论 等效颗粒     

形体细胞的MCEM模型及其光散射分布特征

针对光散射细胞微粒测量中真实形体细胞的取向对测量结果的影响问题，基于Rayleigh-Debye-Gans理论和双椭球核式(CEM)模型在应用中的差异，建立了CEM的修正模型(MCEM)，根据此模型系统讨论了细胞在不同入射角变化情况下其光散射强度分布所产生的变化，得到了不同入射角下有核细胞光散射强度分布与有核细胞相关物理特征量的动态响应关系；此外，对有核细胞光散射强度分布进行拟合，得到了有核细胞光散射强度分布函数。误差分析表明：拟合结果可有效地应用于真实细胞光散射测量中的数值反演计算。     

利用大气偏振模式确定姿态参数的方法

为了满足无人飞行器自主导航对姿态参数提取的需求,提出一种利用大气偏振模式稳定性分布的特征提取飞行器俯仰角和滚转角的方法.从刻画大气光学传输特性的Rayleigh散射理论出发,建立了天空偏振光分布的理论和实测两种模式.利用优化算法,从偏振信息中提取出导航用的天空特征点——太阳空间位置,并利用太阳和天顶固定的时空关系,获取天顶点位置信息.利用天顶点坐标建立姿态变换矩阵,解算俯仰角和滚转角大小.通过模拟飞行器控制台,利用理论和实测两种偏振模式数据分析验证,解算的俯仰角均方根误差分别为0.002°和0.0031°,滚转角均方根误差分别为0.0236°和0.0227°.该偏振方法获取姿态参数时计算简单,解算精确度高.     

天空为什么是蓝的，而不是紫的？

天空的色调并不仅仅是由物理定律来决定，同时它还要考虑到人类视觉系统对颜色的接收和识别．在晴朗的天空，太阳在地平线以上，我们感觉到的天空色调是白光与蓝色的混合．