一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价方法及系统

技术领域

本发明属于LED智能照明技术领域，具体涉及一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价方法及系统。

背景技术

灯具作为一种太阳的照明替代品自发明以来就在人类生活中充当了不可或缺的一部分。灯具的首要目的是创造良好的可见度和舒适愉快的环境。灯具从一开始单纯的夜间照明功能，到后来用于工作、学习、以及特定场景的氛围照明，灯具的功能越来越多样。在另一方面，灯具也通过人眼视觉，对人体心理和节律产生影响。

随着照明行业的不断发展，各种各样的灯具层出不穷，当前人们对照明的需求不仅仅是明亮，在很多方面也提出了更高的要求。随着电子产品的推广和学习任务的加重，青少年人群的近视问题严重性不言而喻,如何保护青少年的视力健康，是一个长期以来具有高度关注度的问题。历年来的多项研究都表明，照明对于视力的影响不容忽视。因此如何得到高质量、健康的照明便成为一个亟待解决的课题。

然而在目前健康照明的行业中，大部分都是对光源客观照明的优化，即仅仅在照明灯具层面进行研究和优化。而这种方法，忽略了人的主体因素。灯光照射在被照物上并反射，反射光进入人眼，光信息被视锥细胞和视杆细胞接受，最后由大脑处理形成人眼视觉。要更科学合理的探究健康照明，就要综合考虑到作为主观因素的人眼视觉。

现阶段，在对于使用者主观因素的探究中，对于光源照明的优化占绝大多数，而对于光源所处环境的研究寥寥无几。在光源环境中，纸张是最常见的光源载体，而针对纸张颜色与护眼灯光源的研究仍然是空白。现阶段，缺乏一种综合考虑光源环境与光源的优化技术方案来填补这片空白。

对于上述问题，急需提出一项技术方案，针对健康照明产品进行优化，在照明层面对人眼提供更好的保护。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所述问题，提出一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价方法及系统。

本发明的技术方案为提供一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价方法，包括以下步骤：

步骤1，测量待评价护眼灯光源的光谱功率分布；

步骤2，在均匀颜色空间S中计算待评价护眼灯光源的色度信息；

步骤3，判断光源色度信息中的相关色温CCT是否在设定的相关色温范围内，即判断K

步骤4，测量所用纸张在D50/2°视场下LAB系统中的Lab值；

步骤5，根据所用纸张的a，b值定量化判断所用纸张颜色深浅，即判断|a|+|b|≤y是否成立，若成立则为浅色，进行下一步骤，若不成立则退出；

步骤6，将步骤2中待评价护眼灯光源的色度信息输入到所构建的两个从不同维度评价光源照明质量的量化模型M

M

m

其中，M

M

m

其中，M

进一步的，步骤1中，对测量得到的待评价护眼灯光源光谱功率分布采用400nm-700nm波段信息。

进一步的，步骤2中，均匀颜色空间S采用CIE1976 UCS均匀颜色空间。

进一步的，步骤3中，K

进一步的，步骤4中，LAB系统采用CIE1976-L*a*b*颜色系统。

进一步的，步骤5中，y＝80。

本发明还提供一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价系统，包括以下模块：

待评价护眼灯光源光谱信息采集模块，用于测量待评价护眼灯光源的光谱功率分布；

待评价护眼灯光源色度信息计算模块，用于在均匀颜色空间S中计算待评价护眼灯光源的色度信息；

CCT范围判断模块，用于判断待评价护眼灯光源CCT是否在设定的相关色温范围内，即判断K

纸张颜色信息采集模块，用于采集纸张在D50/2°视场下LAB系统的Lab值；

纸张颜色判断模块，用于定量化判断纸张的颜色深浅；即判断|a|+|b|是否小于或等于y，若成立则为浅色，进行下一模块，若不成立则退出；

照明质量评价模块，用于采用所构建的两个照明质量估计模型，在不同纸张条件下对待评价护眼灯光源进行喜好度与舒适度的评价，根据输出结果衡量待评价护眼灯光源的照明质量；实现方式为，将待评价护眼灯光源的色度信息输入到所构建的两个照明质量估计模型M

M

m

其中，M

M

m

其中，M

进一步的，待评价护眼灯光源光谱信息采集模块中，对测量得到的待评价护眼灯光源光谱功率分布采用400nm-700nm波段信息；

待评价护眼灯光源光谱信息采集模块中，对均匀颜色空间S采用CIE1976 UCS均匀颜色空间。

进一步的，CCT范围判断模块中，K

进一步的，纸张颜色信息采集模块中，LAB系统采用CIE1976-L*a*b*颜色系统；

纸张颜色判断模块中，y＝80。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提出的一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价技术方案，以不同的纸张下不同护眼灯光源的色彩特性为基础，以两个照明质量估计模型为手段，实现了对不同纸张下不同护眼灯光源质量准确而全面的表征，进而为本领域提供了一种具有针对性的、全面的护眼灯光源的评价方法。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明实施例中实验视觉环境实拍图。

图3为本发明实施例中使用的13种常见纸张和3种课本报纸示意图。

图4为本发明实施例采用的主观打分表示意图。

具体实施方式

结合附图，提供本发明实施例具体描述如下。

如图1所示实施例提供的一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价技术方案，以不同纸张的颜色特性为依托，以两个照明质量估计模型为手段，实现对护眼灯光源照明质量的表征，进而为本领域提供了一种全面且具有针对性的护眼灯光源评价方法。

实施例采用某公司所提供的专业护眼灯，其具有三种不同CCT特性的LED光源；以市面上专用的13种常见纸张和3种课本报纸作为评价物体，以心理物理学实验结果为模型检验依据，对本文提出的一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价方法准确性进行说明。需要说明的是，本发明并不局限上述光源与物体，对于其他LED光源或其他纸张，本方法同样适用。

本发明技术方案具体实施时可由本领域技术人员采用计算机软件技术实现自动运行。实施例提供的方法流程包括以下步骤：

1)测量待评价护眼灯光源的光谱功率分布，采用400nm-700nm波段信息；

在实施例中，采用远方照度计测量待测护眼灯的三种档位即三种不同特性的LED光源，波长范围为400nm-700nm。

2)在均匀颜色空间S中计算待评价护眼灯光源的色度信息；

在实施例中，采用CIE1976 UCS颜色空间，计算所有待评价光源的CCT以及其它相关色度信息。

3)判断光源色度信息中的相关色温CCT是否在本发明所使用的CCT范围内，即判断K

在实施例中，K

护眼灯光源：一档：3129K二档：3956K三档：5196K。

4)测量所用纸张在D50/2°视场下LAB系统中的Lab值；

在实施例中，采用SpectroEye分光密度仪测量13种常见纸张和3种课本报纸，如图3所示，它们分别为：

#1淡绿，#2米白，#3米黄，#4道林米黄，#5浅红，#6浅黄，#7浅蓝，#8浅绿，#9黄绿，#10深红，#11深黄，#12靛蓝，#13橙色，#14英语报，#15语文报，#16语文书

上述16种纸张的Lab值如表1所示：

表1 16种纸张的Lab值

5)根据所用纸张的a，b值定量化判断所用纸张颜色深浅，即判断|a|+|b|小于或等于y是否成立，若不成立则为深色，不适用于本发明，若成立则为浅色，进行下一步骤；在实施例中，y＝80。

6)将5)中所得的待评价光源色度信息输入到本发明所构建的两个从不同维度评价光源照明质量的量化模型M

M

m

其中，M

M

m

其中，M

为进一步证实本发明所述方法在不同纸张条件下护眼灯光源照明质量评价方面所具有的技术优势，采用主观对比实验，通过相关系数R之方法，计算主观实验所获得的观察者对于护眼灯光源条件下纸张的主观评价值与6)中两类照明质量估计量值M

1)每隔半分钟测量单台护眼灯的光谱功率分布，得出该款护眼灯在持续工作20分钟后光谱功率分布趋于稳定。将所有待评价护眼灯同时接通电源保持同功率工作状态。20分钟后依次将每台护眼灯移至暗室测量光谱功率分布(移至暗室后先使护眼灯工作两分钟保证护眼灯光谱功率分布稳定)。

2)实验过程中，对于不同颜色纸张实验，每组实验包含颜色相同的3张纸，每张纸上对应有不同内容的阅读任务。实验要求，阅读第一张纸上的阅读任务时，须在第一档光源最高照度下进行阅读，阅读完之后，在纸张下方的照明环境喜好度和照明环境舒适度尺度表上进行打分，打分结束，将光源调至第二档最高照度后，再开始进行第二张纸张上的阅读任务，阅读完进行打分，同样，打分结束，再将光源调至第三档最高照度后，开始进行第三张纸张上的阅读任务，阅读完进行打分，至此，一组实验结束。

对于英语报、语文报、语文书，实验流程略有不同，实验问卷指定阅读英语报、语文报、语文书中的选定内容，每组实验包含三项小的阅读任务，与纸张实验类似，阅读第一项小的阅读任务时，须在第一档光源最高照度下进行阅读，阅读完之后，在问卷对应处进行照明环境喜好度和照明环境舒适度尺度表上进行打分，打分结束，将光源调至第二档最高照度，阅读问卷指定第二项阅读任务，阅读完进行打分，接着将光源调至第三档最高照度，阅读问卷指定第三项阅读任务，阅读完进行打分，实验结束。

3)实验采取36名具有正常视力的观察者，均为大一学生，年龄17-20，平均年龄18.08岁。

4)每张纸张承载内容包括，实验过程简单说明、被试者个人信息填写位置、用于诱发疲劳的不同的阅读内容、喜好度和舒适度的主观打分表，其中一张如图4所示。

其中主观打分使用李克特量表(Likert scale)。照明环境喜好度打分中，+3代表非常喜欢，+2代表比较喜欢，+1代表一点点喜欢，0代表既不喜欢也不讨厌，-1代表一点点讨厌，-2代表比较讨厌，-3代表非常讨厌。照明环境舒适度打分中，+3代表非常舒适，+2代表比较舒适，+1代表一点点舒适，0代表既不舒适也不疲劳，-1代表一点点疲劳，-2代表比较疲劳，-3代表非常疲劳。

5)统计所有纸张上的主观评价数据，剔除掉无效数据后，简单处理，得到如表2所示的打分。

表2观察者有效的主观打分结果

通过上述主观实验可获得观察者对于不同纸张下护眼灯的喜好度与舒适度的主观评价值，并进一步计算其与本发明所构建的两类照明质量估计量值M

表3主观评价值与模型估计值之间的相关系数

本发明还提供一种基于纸张颜色分析的护眼灯光源照明质量评价系统，包括以下模块：

待评价护眼灯光源光谱信息采集模块，用于测量待评价护眼灯光源的光谱功率分布；

待评价护眼灯光源色度信息计算模块，用于在均匀颜色空间S中计算待评价护眼灯光源的色度信息；

CCT范围判断模块，用于判断待评价护眼灯光源CCT是否在本发明所适用的相关色温范围内，即判断K

纸张颜色信息采集模块，用于采集纸张在D50/2°视场下LAB系统的Lab值；

纸张颜色判断模块，用于定量化判断纸张的颜色深浅；即|a|+|b|小于或等于y时为浅色，大于y时深色，判断为浅色时进入下一个模块；

照明质量评价模块，用于采用本发明所构建的两个照明质量估计模型，在不同纸张条件下对待评价护眼灯光源进行喜好度与舒适度的评价，根据输出结果衡量待评价护眼灯光源的照明质量。实现方式为，将待评价护眼灯光源的色度信息输入到本发明所构建的两个照明质量估计模型M

M

m

其中，M

M

m

其中，M

而且，待评价护眼灯光源光谱信息采集模块中，对测量得到的待评价护眼灯光源光谱功率分布采用400nm-700nm波段信息。

而且，待评价护眼灯光源光谱信息采集模块中，对均匀颜色空间S采用CIE1976UCS均匀颜色空间。

而且，CCT范围判断模块中，K

而且，纸张颜色信息采集模块中；LAB系统采用CIE1976-L*a*b*颜色系统。

而且，纸张颜色判断模块中，y＝80。

各模块具体实现和各步骤相应，本发明不予赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。