基于视觉功效法的公路照明光源性能分析

中间视觉条件下人眼光谱效率函数表现为一系列的曲线,其峰值波长和强度受光源光谱、背景亮度等多方面的影响,光源对照明视认性的影响无法通过单一的光学参量进行表征。试验以视认反应时间作为评价指标,应用视觉功效法测试了不同速度条件下,人眼在不同照明环境中的视认性能,所选择光源包括高压钠灯、无极荧光灯和三种色温的白光LED,光源色温范围1 958~5 537 K,背景亮度取值针对公路隧道基本段照明和一般室外道路照明,范围为1~5 cd·m-2,均在人眼中间视觉亮度范围内。统计试验结果显示：在相同速度、亮度条件下,高色温光源对应的视认反应时间小于低色温光源;相同亮度条件下高速视标对应的反应时间小于低速视标,但测试截止时刻,低速视标在观察者视场内的张角较高速视标更大。应用MOVE模型计算得到测试光源所形成不同发射光谱、不同背景亮度条件下的人眼中间视觉等效亮度,与明视觉亮度测试结果比较,中间视觉等效亮度对应的反应时间曲线标准差系数CV更小,显示中间视觉条件下不同光源等效亮度与明视觉亮度的差异是造成视认性差异的原因之一,由于白光LED光源的GaN芯片发射光谱峰值与中间视觉光谱效率函数的峰值波长较为接近,高色温白光LED的照明视认效果优于低色温白光LED和无极荧光灯,峰值位于Na+特征谱线附近的高压钠灯照明视认效果较差。     

一种光源的蓝光危害与节律效应可视化评估方法

为了使基层质检人员经济快速的评估光源蓝光危害与节律效应,测量了六种常见人工照明和三种显示器的光谱分布,结合QB5型钴蓝玻璃片的透射率,对九种光源透过QB5型钴蓝玻璃片的光谱分布进行计算分析,研究了光源蓝光危害因子和节律因子与1931 CIE-XYZ色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的关系;以人眼对波长及亮度变化的分辨力为依据,验证了以烛光为参照,根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃片观察到的光源亮度,对光源蓝光危害与节律效应进行可视化评估的可行性。结果表明：九种光源的蓝光危害因子和节律因子均随色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的增大而增加;该可视化评估方法可行。研究方法与结果可为光生物安全评估与相关仪器设备开发提供参考。     

色关联噪声对林木Logistic生长模型的影响

在林木生长Logistic模型中, 引入加性和乘性关联色噪声, 运用统一色噪声近似、刘维方程以及诺维科夫原理, 推导了近似福克-普朗克方程, 分析了相关参数对稳态概率分布函数的影响. 结果表明: 改变乘性色噪声强度D和加性色噪声强度Q均能导致稳态概率分布曲线峰值高度的改变以及峰位置的移动, 对概率密度分布呈现出漂移作用. 但是在D和Q增大的过程中, 稳态概率分布曲线峰位置的移动方向是不同的: D增大时, 峰的位置向左移动; Q增大时, 峰的位置向右移动. 另外, 当λ >0时, 随着|λ|的增大, 稳态概率分布函数峰的位置向右移动, 且峰值的高度变大; 而λ<0时, 随着|λ|的增大, 稳态概率分布函数峰值的高度也变大, 而峰的位置却向左移动. 关键词： 林木生长 Logistic模型 色噪声 稳态概率分布     

与观察时间相关的人眼对比度敏感特性研究

研究了人眼在不同观察时间下的亮度对比度敏感函数。从CIE规定的颜色中心中分别选取中性灰和橙色作为图片背景,并得到不同空间频率的矩形条纹图片。根据心理物理学的极限法进行视觉评价,测得在两个背景三种典型适应观察时间下人眼的亮度对比度敏感函数。比较了中性灰和橙色背景下人眼亮度对比度敏感函数数据,并拟合得到在不同背景及对比度适应时间下的亮度对比度敏感特性曲线。结果表明,当观察时间相同时,橙色背景的亮度对比敏感函数值比中性灰背景的亮度对比度敏感函数值小;随着人眼对条纹观察时间的延长,人眼亮度对比度敏感函数的峰值及其对应的空间频率也随之增大,与背景颜色无关。     

软X射线-真空紫外波段光谱光源研究

介绍长春光学精密机械与物理研究所进行的软X射线-真空紫外波段光谱光源研究工作。研制成功的壁稳氩弧光源光谱辐射稳定性和重复性达±0.3%,可作标准辐射源,用于真空紫外波段仪器光谱强度绝对辐射定标。研制成功的潘宁(Penning)光源、双等离子体光源和空心阴极光源,可以覆盖从十几个nm至几十nm波段范围,光谱辐射稳定性和重复性达±1.0%,提供不同工作气体在该波段的原子和离子线谱,用于光谱仪器的波长定标。所研制的激光等离子体光源,尤其是近期研制成功的无污染微液滴喷射靶激光等离子体光源,可以提供较高亮度的软X射线辐射,13.0 nm处激光-软X射线转换效率达0.75%／2π·sr／2%带宽,适合于光刻和该波段辐射计量研究。     

基于反应时间的中间视觉道路照明功率密度分析及显色性能研究

给出了一种在人眼中间视觉条件下道路照明光源安全节能性能分析的研究方法.通过构建基于中间视觉行车行为反应时间模拟测试系统,建立了人眼中间视觉条件下的光视光效模型,获得了中间视觉下的光视光效曲线.并通过该模型,给出了基于照明功率密度LPD的光源节能性评价方法.从色度学理论出发,选用Luv均匀颜色空间,基于显色指数的光源显色性评价分析计算方法,探讨了不同主波长光源的相对光谱功率分布变化对光源颜色的影响,建立了光源主波长与显色指数的函数关系表达式,可计算获得人眼敏感度与光源颜色各个波长点的关系.对上述方法进行了反应时间模拟测试实验和道路照明图像清晰度计算实验验证,数据分析与计算结果表明,在中间视觉条件下,以540～ 550 nm为主波长的白绿色照明光源的功率密度和显色性最佳.     

一种人眼感知驱动的成分分解色调映射算法

从人眼亮度感知特性出发,提出了一种人眼感知驱动的成分分解色调映射算法。通过非线性全局亮度校正函数调整整体亮度;通过引导滤波将图像分解为基本层与细节层,并在基本层结合人眼感知特性进行动态范围压缩;对Stevens效应下的细节层进行效果增强,使映射后的图像细节更加丰富。对比传统算法,不同场景的实验结果显示,该算法的主观质量与客观指标均有所提高,在主观质量上能体现HDR图像高亮度光源照射的场景特点,细节表现更加清晰,图像层次感有所提高;在客观指标上,信息熵平均提高0.2291,TMQI值平均提高0.0889。     

多基色混合白光LED显色性优化研究

为优化多基色混合白光LED的显色性,得到色彩生动的白光LED照明效果,以评价饱和红色的特殊显色指数R₉为研究对象,通过多基色光源混合白光LED的光谱功率分布的高斯数学模型,选取峰值波长λ_m、半波宽Δλ和幅值A为基色光源光谱功率分布的主要参量,并以“蓝光芯片+YAG黄色荧光粉”和“红、绿和蓝基色LED”为分析模型分别进行二基色和三基色混合白光LED显色性研究,讨论两种基色混合情况下三个参量对混色白光LED的显色性R₉贡献。结果表明：为使多基色混合白光LED的显色性更好,首先确定光源S1的峰值波长λ_m1、半波宽Δλ₁及幅值A₁;然后设定其他基色光源幅值A_i以求此条件下峰值波长λ_mi和半波长Δλ_i取值范围;最后在求得的峰值波长λ_mi和半波长Δλ_i取值范围,反求基色光源的最佳幅值A_iopt,从而使多基色混合白光LED的显色性达到最佳效果。该方法对分析基色混合白光LED的显色性具有理论参考价值。     

油砂混合水体后向散射系数光谱贡献分离算法Ⅰ: 实验理论

在石油类污染水体中,油会吸附在悬浮颗粒物表面而形成一个双层结构,影响水体后向散射系数光谱特征, 分离水体石油类物质与悬浮颗粒物对后向散射系数光谱的贡献, 能提高水体石油类污染后向散射理论模型的准确性。将美国Wyatt公司生产DAWN HELEOS Ⅱ18角度散射测量仪、美国SEQUOIA公司生产的LISST-100x B粒径仪和美国Hobilabs公司的后向散射仪HydroScat-6 Sprctral Backscattering Sensor(HS6)联动观测,构成后向散射系数光谱测量系统,分别测量不同水样的散射强度电压值、粒径分布及粒径浓度、后向散射系数等参数,提出了利用Mie散射理论计算未知折射系数物质的体散射函数β(λ,θ)的新思路及分离后向散射系数光谱的算法。选择已知折射系数m的石英砂作为颗粒物与采自不同油田区域的油污水进行配比,获取不同特性水样,测定相关数据。首先, 根据Mie散射理论计算出各样本对应的水体体积散射函数β(λ,θ);其次,建立的DAWN HELEOS Ⅱ 18角度激光散射仪测定散射强度对应的电压值V(θ)转化为体积散射函数β(λ,θ)的关系式;再次,根据最优化方法估算出油砂混合的等效折射系数m_os以及油的折射系数m_o;最后,利用β(λ,θ)和估算的m_os值及m_o计算出各类样本的后向散射系数b_b(λ),分别建立油污水b_b,o(λ)和石英砂b_b,s(λ)与油砂混合总b_b,os(λ)的分离算法。分离算法的建立一方面提高了水体石油类污染后向散射理论模型的准确性,另外一方面拓展了米散射理论在海洋水色遥感中的应用。     

阴极射线管显示器亮度范围内对人眼视觉特性的实验研究

用CRT显示器显示5种频率的目标光栅,通过改变矩形波光栅的平均亮度,测量了9名男性青年在不同平均亮度条件下的对比度觉察阈值,并得出亮度与对比度觉察阈值间的关系曲线,从而探讨人眼在显示器亮度范围内的亮度视觉特性.实验结果表明,不同人眼对频率f＝3.79和4.97cpd(周/度)的目标光栅的对比度觉察阈值非常相近,而对频率f＝1.23,1.97和9.86cpd的目标光栅的对比度觉察阈值相差甚远;提高显示器亮度可以降低对比度觉察阈值,提高显示器显示图像分辨力,但是随着亮度的增加(达到Weber区域),亮度对分辨力的提高达到一定限度,而且,当亮度在60cd/m²左右时,显示信息效果与人眼视觉特性最匹配.基于对人眼在显示器亮度范围内的亮度视觉特性的研究,为在显示器上进行图像处理、显示器制造、摄影、印刷、配色等研究和应用奠定基础. 关键词： 人眼视觉特性 对比度觉察阈值 视角 空间频率     

基于人眼视觉特性的LED照明技术

介绍了人眼的视觉特性和中间视觉的特点,提出通过选择合适的s／p值LED可提高中间视觉下LED照明的光效,并结合基于人眼视觉转换特性的动态调节技术和LED背光源照明技术,实现了真正意义的节能、舒适、人性化的LED照明。     

Change of Color Appearance in Photopic,Mesopic and Scotopic Vision

Mesopic vision describes a range of light levels where vision is mediated by both cones and rods. The appearance of color in mesopic vision differs drastically from that in photopic vision, where only cones mediate visual information. We used a haploscopic color matching technique to investigate the color appearance under various illuminance levels, ranging from photopic to scotopic via mesopic levels. The observers did color matching between a test color chip under various illuminance levels and a matching color stimulus presented on the Cathode-Ray Tube (CRT) display under the photopic illuminance condition. The results showed that not only chroma and lightness but hue of most color chips changed with illuminance. The manner of the hue changed depended on the color of the test chip, while matching points approached a neutral gray with decrease in illuminance level for all test chips. Chroma reduced continuously with decrease of the illuminance level until 0.1 lx for reddish and yellowish color chips or until 1 lx for greenish and bluish ones. Beyond those illuminance levels, chroma was approximately constant. Lightness decreased with decreasing illuminance level for all test chips except bluish color chips, for which lightness did not decrease much in general and even increased in some cases as predicted by the Purkinje shift. The experimental results obtained in the present study provide critical features that should be considered in predicting the appearance of color at low light levels.     

A Color Appearance Model Applicable in Mesopic Vision

We propose a color vision model that can be used to predict color appearance in mesopic vision as well as photopic and scotopic vision. It is based on a two-stage model which consists of the cone and opponent stages and it assumes rod intrusion at the opponent stage. The model has the following features to describe the color appearance in mesopic vision. First, it includes a gradual and nonlinear shift in spectral luminous efficiency from V (LD) to V (LD) to cope with the spectral sensitivity difference between photopic and scotopic vision and the nonlinearity of rod influence on the luminance channel. Second, the model assumes decrease of the chromatic component with decreasing illuminance to explain the reduction of saturation at low illuminance levels. Third, it assumes that red/green and yellow/blue components change with illuminance levels independently, thus explaining hue shifts with decreasing illuminance. We applied the model for color appearance simulation of natural scenes in a mesopic visual environment.     

单顶角结构LED背光模组的设计与优化

由于LED（发光二极管）具有寿命长、色域宽、功耗低和环保（传统的光源CCFL含有汞气）等特性,在背光模组中采用LED代替CCFL（冷阴极荧光灯）是一种趋势。采用单光源顶角入射结构设计一个5.08cm(2inch)液晶背光模组。针对LED作为点光源带来的亮度不均匀的问题,采用旋转LED的入射角度和区域分割设计的方法,有效地解决了LED液晶背光模组中存在亮斑和暗区等不良的现象。通过模拟实验,可以得到光源出射均匀度为80.06%的导光板。     

基于闪烁光度法测量人眼视见函数的研究

基于闪烁光度法,设计并搭建了一种新的测量人眼视见函数的实验系统,得到了人眼视见函数曲线。利用人眼对间断光的响应特性,有效地避开了白光和单色光的颜色差异对亮度的干扰,通过对比两束光视亮度的方式,使系统达到光度平衡,进而度量辐亮度得到人眼视见函数曲线,并与CIE推荐的标准视见函数进行差异比较,分析了差异原因和改进方法,从而深入了解光电探测器的光响应与人眼的差异,为今后的新型光电探测器的研究与应用打下基础。结果表明,实验系统可用于测量人眼视见函数,与CIE推荐的标准视见函数曲线吻合程度较高。     

Low temperature self-ion implantation into granular aluminium films

Radiation induced effects in glass-rods and fiberoptics have been studied to determine parameters affecting the application of these materials in nuclear technology, i.e. as fiberscopes for visual inspection in severe radiation environments. Different glass and fibertypes have been exposed to fission product gamma radiation. The radiation induced transmission loss was measured with a spectrophotometer and then different annealing methods were examined to improve the transmission properties again. Especially the changes in glass and fiber recovery vs. time as a function of radiation dose and annealing temperature were investigated. Annealing experiments were performed exposing the samples either to temperature treatment or to various light sources such as quartz lamp, arc lamp or UV-laser for optical annealing. The transmission recovery was then investigated either as a function of annealing temperature or of exposure time to the light sources. The results allow conclusions on the design and composition of optical fiber endoscopes to be used in severe radiation environment where image transmission is required in the presence of high level nuclear radiation.     

常温和0.1～1 400 MPa条件下黄铜矿的拉曼光谱研究

实验利用金刚石压腔装置研究了常温和0.1～1 400 MPa范围内黄铜矿A₁振动模式的原位拉曼光谱特征。结果显示在实验条件范围内,该拉曼振动峰的强度和形态保持稳定,表明晶格内Cu-S和Fe-S间的相互作用没有发生质变。实验发现黄铜矿该拉曼振动的波数随着压力升高连续向高频方向移动,两者的线性关系为：ν₂₉₀＝0.031 2p+290.60(0.1≤p<58.8 MPa)和ν₂₉₀＝0.005 72p+292.10(58.8≤p<1 400 MPa)dν/dp。常温下58.8 MPa是黄铜矿该拉曼波数随压力变化率的一个突变点,低于和高于该压力时分别为31.2和5.72 cm-1·GPa-1,显著的差异表明黄铜矿的结构可能发生了某种改变。     

全色彩RGB灯电控光源设计研究

介绍星敏感器和星模拟器在航空器空间姿态确定中的作用和地位及其基本工作原理。依据色度学理论与公式,分析如何使用红、绿、蓝三原色合成各种颜色的光源,并推导三原色色品坐标和亮度与合成光源色品坐标之间的数学方程式。在理论研究的基础上,设计一种以全色彩RGB灯作为发光器件的静态多路星模拟器电控光源。在实验室条件下,对电控光源系统输出光功率和峰值波长的稳定性进行测试实验,并给出实验结果。实验结果表明:单个光源的短期稳定性均优于1/1 000。     

High signal-to-noise ratio sensing with Shack–Hartmann wavefront sensor based on auto gain control of electron multiplying CCD

High signal-to-noise ratio can be achieved with the electron multiplying charge-coupled-device(EMCCD) applied in the Shack–Hartmann wavefront sensor(S–H WFS) in adaptive optics(AO).However,when the brightness of the target changes in a large scale,the fixed electron multiplying(EM) gain will not be suited to the sensing limitation.Therefore an auto-gain-control method based on the brightness of light-spots array in S–H WFS is proposed in this paper.The control value is the average of the maximum signals of every light spot in an array,which has been demonstrated to be kept stable even under the influence of some noise and turbulence,and sensitive enough to the change of target brightness.A goal value is needed in the control process and it is predetermined based on the characters of EMCCD.Simulations and experiments have demonstrated that this auto-gain-control method is valid and robust,the sensing SNR reaches the maximum for the corresponding signal level,and especially is greatly improved for those dim targets from 6 to 4 magnitude in the visual band.