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1、本科实验报告课程名称：颜色信息工程姓 名：郭庭彪学 部：信息学部系：光电系专 业：光电信息工程学 号：3110103942指导教师：徐海松2014年 1月 6 日装 订 线专业：光电系_姓名：_郭庭彪_学号：3110103942_日期：2014.1.6_地点： 3-301 实验报告课程名称： 颜色信息工程 指导老师： 徐海松 成绩：_实验名称： (1)光源色的光谱测量及色度参数计算 实验类型： 演示性 同组学生姓名：_一、实验目的和要求了解光源色光谱功率分布的测量原理，熟悉相应测量仪器的使用方法，利用光谱辐射计测出光源色的相对光谱功率分布，并掌握光源色CIE三刺激值和色品坐标等色度参数的计算方
2、法。二、实验内容和原理利用光谱辐射计测量光源色的相对光谱功率分布P()，并由下式计算出相应的CIE三刺激值（采用CIE1931标准色度观察者）： （1）式中，、是CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值函数；常数k为归化系数，即把光源色的Y调整为100，即可由式（1）计算出k值，从而进一步得到光源色的X和Z值。光源色的相应色品坐标为 （2）三、主要仪器设备（1）光谱辐射计（Photo Research SpectraScan）PR-6501台（2）专用测试软件1套（3）带冷光罩的卤钨灯1个（4）恒流驱动电源1台（5）积分球1个（6）个人计算机（PC）1套四、操作方法和实验步骤将被测卤钨灯接上恒
3、流驱动电源，打开电源点亮卤钨灯，并调至额定电流和电压值。将卤钨灯的辐射光导入积分球的入射孔，以使积分球出射孔获得均匀光斑，并将PR-650对准积分球的出射孔（调焦PR-650的望远物镜使视场中的球壁成清晰像）。然后，利用PR-650的专用测试软件SpectroWin测得卤钨灯辐射光的相对光谱功率分布。P.2实验名称： 光源色的光谱测量及色度参数计算 姓名：_学号：_装 订 线五、实验数据记录和处理卤钨灯的相对光谱功率分布P()列于表1中，利用式（1）计算卤钨灯光源色的CIE1931三刺激值X、Y、Z，再由式（2）计算其相应的CIE1931色品坐标x、y。六、实验结果与分析表1 光源色（卤钨灯）
4、的相对光谱功率分布及其CIE色度参数计算波长卤钨灯CIE1931 标准色度观察者乘积3801.50.00140.00000.00650.002100.009753841.70.00200.00010.00940.00340.000170.015983882.00.00330.00010.01560.00660.00020.03123922.40.00530.00020.02520.012720.000480.060483962.60.00880.00020.04140.022880.000520.107644002.90.01430.00040.06790.041470.001160.1969
5、14043.30.02070.00060.09850.068310.001980.325054083.80.03390.00090.16130.128820.003420.612944124.30.05500.00150.26260.23650.006451.129184165.00.08700.00250.41620.4350.01252.0814205.70.13440.00400.64560.766080.02283.679924246.30.19860.00650.95941.251180.040956.044224287.10.25880.00981.25811.837480.069
6、588.932514327.80.30490.01361.49482.378220.1060811.659444368.80.33440.01801.65642.942720.158414.576324409.90.34830.02301.74713.448170.227717.2962944410.90.34930.02841.78043.807370.3095619.4063644812.20.34180.03451.77924.169960.420921.7062445213.50.33000.04181.76404.4550.564323.81445614.80.31400.05021
7、.73364.64720.7429625.6572846016.50.29080.06001.66924.79820.9927.541846418.10.26040.07091.56454.713241.2832928.3174546819.90.21840.08371.38994.346161.6656327.6590147221.70.17330.09901.18783.760612.148325.7752647623.70.13220.11750.99423.133142.7847523.5625448025.70.09560.13900.81302.456923.572320.8941
8、48427.90.06460.16270.65211.802344.5393318.1935948830.30.04120.19130.52031.248365.7963915.7650949233.10.02410.22670.41620.797717.5037713.7762249636.00.01220.27020.33490.43929.727212.056450039.00.00490.32300.27200.191112.59710.60850441.90.00220.38930.22350.0921816.311679.3646550845.20.00520.46340.1792
9、0.2350420.945688.09984P.3实验名称： 光源色的光谱测量及色度参数计算 姓名：_学号：_（续表）装 订 线波长卤钨灯CIE1931 标准色度观察者乘积51248.30.01550.54450.13840.7486526.299356.6847251651.70.03480.62930.10391.7991632.534815.3716352055.30.06330.71000.07823.5004939.2634.3244652459.00.09950.77780.06085.870545.89023.587252862.90.14240.83630.04788.9569
10、652.603273.0066253266.90.18910.88500.036912.6507959.20652.4686153670.80.23830.92370.027716.8716465.397961.9611654075.00.29040.95400.020321.7871.551.522554479.50.34550.97600.014627.4672577.5921.160754884.30.40340.99030.010434.0066283.482290.8767255289.30.46430.99810.007441.4619989.130330.6608255694.4
11、0.52830.99990.005349.8715294.390560.50032560100.00.59450.99500.003959.4599.50.39564105.30.66160.98270.002969.66648103.47830.30537568111.20.72880.96390.002381.04256107.18570.25576572116.90.79480.93850.001992.91212109.71070.22211576122.50.85790.90700.0018105.0928111.10750.2205580128.70.91630.87000.001
12、7117.9278111.9690.21879584134.60.96720.82760.0015130.1851111.3950.2019588141.31.00910.78120.0012142.5858110.38360.16956592147.21.04100.73240.0010153.2352107.80930.1472596153.11.05980.68220.0010162.2554104.44480.1531600159.31.06220.63100.0008169.2085100.51830.12744604165.71.05100.57960.0006174.150796
13、.039720.09942608172.51.02270.52840.0004176.415891.1490.069612178.40.97930.47800.0003174.707185.27520.05352616184.60.92320.42910.0002170.422779.211860.03692620189.90.85440.38100.0002162.250672.35190.03798624196.40.77300.33280.0001151.817265.361920.01964628202.30.68560.28660.0001138.696957.979180.0202
14、3632208.20.60110.24490.0000125.14950.988180636214.00.52260.20820.0000111.836444.55480640219.70.44790.17500.000098.4036338.44750644225.00.37750.14510.000084.937532.64750648230.60.31300.11880.000072.177827.395280652235.40.25610.09620.000060.2859422.645480656238.80.20710.07710.000049.4554818.4114806602
15、40.50.16490.06100.000039.6584514.67050664241.00.12910.04750.000031.113111.44750P.4实验名称： 光源色的光谱测量及色度参数计算 姓名：_学号：_（续表）装 订 线波长卤钨灯CIE1931 标准色度观察者乘积668239.90.09970.03660.000023.918038.780340672236.50.07680.02810.000018.16326.645650676232.00.05980.02180.000013.87365.05760680225.00.04680.01700.000010.533.8
16、250684219.40.03540.01280.00007.766762.808320688216.60.02630.00950.00005.696582.05770692218.00.01960.00710.00004.27281.54780696222.80.01480.00530.00003.297441.180840700230.30.01140.00410.00002.625420.944230704237.40.00870.00310.00002.065380.735940708241.30.00660.00240.00001.592580.579120712241.30.005
17、10.00180.00001.230630.434340716236.80.00380.00140.00000.899840.331520720228.90.00290.00100.00000.663810.22890724215.70.00220.00080.00000.474540.172560728199.20.00170.00060.00000.338640.119520732178.40.00120.00050.00000.214080.08920736159.30.00090.00030.00000.143370.047790740141.00.00070.00020.00000.
18、09870.02820744125.30.00050.00020.00000.062650.025060748115.50.00040.00010.00000.04620.011550752112.60.00030.00010.00000.033780.011260756115.70.00020.00010.00000.023140.011570760123.90.00020.00010.00000.024780.012390764133.40.00010.00000.00000.0133400768141.60.00010.00000.00000.0141600772148.90.00010
19、.00000.00000.0148900776152.80.00010.00000.00000.0152800780154.20.00000.00000.00000003486.8152851.661433.83060.035067122.27315.2130.5040.421P.5实验名称： 光源色的光谱测量及色度参数计算 姓名：_学号：_装 订 线七、讨论、心得（1）根据实验数据绘出被测卤钨灯的相对光谱功率分布，观察光谱组成及变化趋势相对光谱功率分布如上，由图可知，可见该光源在长波段功率较大，主要集中在600nm-720nm，从380nm-660nm平滑上升，690nm左右的功率有一个明显
20、的下凹。（2）当分别为4nm，8nm和12nm时，计算结果是否有差异，为什么？答：有差异，光谱三刺激值的标准算法应该是求积分，但实际上无法用积分来求，故可以用求和来代替积分，因此，取之间隔越小，求和越接近积分值，结果越精确。总体来说，波长间隔越小，计算精度越高。（3）如分别采用CIE1931（2）标准色度观察者和CIE1964（10）补充标准色度观察者进行计算，则其结果将有何变化？CIE1964的在400nm-500nm内值高于CIE1931视场相应值，颜色匹配精度更高，所以结果会有一定变化。装 订 线专业：_光电系_姓名：_郭庭彪_学号：3110103942_日期：2014.1.6_地点：
21、3-301 实验报告课程名称： 颜色信息工程 指导老师： 徐海松 成绩：_实验名称： (2)物体色的光谱测量及色度学评价 实验类型： 演示性 同组学生姓名：_一、实验目的和要求了解物体色光谱光度特性的测量原理，熟悉相应测量仪器的使用方法，利用分光光度计测出物体色的光谱反射比，并掌握物体色在CIE标准照明体下的色度学评价方法。二、实验内容和原理利用分光光度计测量物体色的光谱反射比()，并由下式计算其在CIE标准照明体D65下的CIE三刺激值（采用CIE1964补充标准色度观察者）： （1）式中，、是CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值函数，P() 为CIE标准照明体D65的相对光谱功率分
22、布；常数k为归化系数，将标准照明体的Y调整为100，通过式（1）即可确定k值，并由此计算出物体色的CIE三刺激值。物体色的色品坐标为 （2）三、主要仪器设备（1）分光光度计（X-Rite）SP641台（2）专用测试软件1套装 订 线（3）标准色卡IT8.7/21套（4）个人计算机（PC）1套四、操作方法和实验步骤打开分光光度计SP64的电源，根据操作规程对系统进行零点和标准白板的光谱光度校正，然后对作为被测物体色的标准色卡IT8.7/2中的色样进行测量，并通过相应的专用软件获得其光谱反射比数据。五、实验数据记录和处理标准色卡IT8.7/2中一个色样的光谱反射比()列于表1，按照式（1）和（2）
23、分别计算其在标准照明体D65下的CIE1964三刺激值和色品坐标以及该色样的反射因数。P.2实验名称： 物体色的光谱测量及色度学评价 姓名：_学号：_装 订 线六、实验结果与分析表1 物体色的光谱反射比及其CIE色度学评价结果波长(nm)IT8.7/2标准色卡()标准照明体D65CIE1964补充色度系统乘积4006.116082.75490.01910.00200.08600.0966710.0101230.4352710.165514106.833091.48600.08470.00880.38940.529480.0550112.4342320.8050774206.841093.431
24、80.20450.02140.97251.3070960.1367826.2158991.9994414306.606086.68230.31470.03871.55351.8020450.2216058.8957033.3546054406.3290104.86500.38370.06211.96732.5465810.41215213.056786.5121174506.2630117.00800.37070.08951.99482.7165680.65587514.6183210.472224606.4410117.81200.30230.12821.74542.2939340.9728
25、1613.2445715.10354706.7780114.86100.19560.18521.31761.52281.44183410.2578821.272264807.2780115.92300.08050.25360.77210.6791692.1395926.51411229.398074907.5830108.81100.01620.33910.41530.1336682.7979613.42669836.897815007.5410109.35400.00380.46080.21850.0313363.7999341.80183550.390325107.0160107.8020
26、0.03750.60670.11200.2836274.5887080.84709965.403475206.4580104.79000.11770.76180.06070.7965165.1553580.41077779.829025306.0630107.68900.23650.87520.03051.5441525.7143420.1991494.249415405.7260104.40500.37680.96200.01372.2525975.7510580.081902100.43765505.5780104.04600.52980.99180.00403.0747935.75609
27、60.023215103.19285605.7400100.00000.70520.99730.00004.0478485.724502099.735706.303095.33420.87870.95560.00005.2800335.742119091.101365807.408095.78801.01420.86890.00007.1967386.165693083.230195908.415088.68561.11850.77740.00008.3472465.801653068.944196008.701090.00621.12400.65830.00008.8025385.15543
28、7059.251086108.239089.59911.03050.52800.00007.6072233.897733047.308326207.727087.69870.85630.39810.00005.8026992.697716034.912856307.597083.28860.64750.28350.00004.0970141.793828023.612326408.156083.69920.43160.17980.00002.946321.227406015.049126509.500080.02680.26830.10760.00002.0397630.81803408.61
29、088466011.724080.21460.15260.06030.00001.4351050.56708304.8369467014.600082.27780.08130.03180.00000.9766210.38199902.61643468018.116078.28420.04090.01590.00000.5800420.22549301.24471969022.000069.72130.01990.00770.00000.305240.11810800.53685470025.896071.60910.00960.00370.00000.1780210.06861200.2649
30、5481.2534979.9946682.463431160.733P.3实验名称： 物体色的光谱测量及色度学评价 姓名：_学号：_（续表）装 订 线CIE1964三刺激值：CIE1964色品坐标：0.086157.00026.89157.10420.33330.3286反射因数=0.06815七、讨论、心得（1）物体色的三刺激值由哪几个方面的因素决定？由物体的反射比或光谱辐亮度因数、观察视角和照明体的相对光谱功率分布等三方面因素决定。（2）若不进行零点和标准白板的定标校正，测量结果是否会有问题，为什么？会有问题，反射因数标尺仍需要用标准白板进行零点校正，否则测量精度会产生一定的误差。（3）能
31、否利用分光光度计SP64测量光源的颜色，请说出具体理由。不能，因为分光光度计是利用自身光源，通过分光装置产生特定波长的光照射物体。主要用来测量物体反射或者透射光度特性。光源自身能发光，不满足分光光度计的测量需求，故无法使用SP64测量光源的颜色。装 订 线专业：_光电系_姓名：_郭庭彪_学号：3110103942_日期：2014.1.6_地点： 3-301 实验报告课程名称： 颜色信息工程 指导老师： 徐海松 成绩：_实验名称： (3)CRT与LCD之间的传输色差评价 实验类型： 演示性 同组学生姓名：_一、实验目的和要求（1）理解具有相同RGB值的颜色在阴极射线管（CRT）显示器和液晶显示器
32、（LCD）上显示时色差产生的原因；（2）熟悉采用光谱辐射计PR-650测量光源色的操作规程；（3）掌握四种典型色差公式及其计算方法。二、实验内容和原理（1）色差公式在CIELAB均匀颜色空间中，明度坐标L*和色品坐标a*、b*的定义为 （1）其中 （2）式中，Xn、Yn、Zn为CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到标准观察者眼中的三刺激值，其中Yn=100。用柱坐标形式表示CIELAB颜色空间中的颜色，可以得到一组与心理量近似对应的感知属性，即明度L*、彩度C*ab和色调角hab，其中彩度和色调角与色品坐标的关系为 （3）CIELAB颜色空间内两个颜色（L1*，a1*，b1*）和（L
33、2*，a2*，b2*）之间的CIELAB色差为 （4）或 （5）式中，、和分别表示明度差、彩度差和色调差。CMC(l:c)色差公式为P.2实验名称： CRT与LCD之间的传输色差评价 姓名：_学号：_装 订 线 （6）其中 （7）式中，、和均为标准色样的色度参数。明度权重因子l和彩度权重因子c用来调整明度和彩度对总色差的影响程度，对于数字系统的色度校正以及涂料或者塑料等行业一般采用CMC(1:1)公式。CIE94色差公式为 （8）其中 （9）式中，Cab*为标准色样的彩度；kL、kC、kH为参数因子，当观测条件和应用场合与CIE推荐的该公式参照条件相符合时，kL = kC = kH = 1，否
34、则需要用参数因子调节明度、彩度和色调分色差在总色差中的相对权重。最新色差公式CIEDE2000色差的计算步骤如下：第1步按常规计算CIELAB空间中的L*、a*、b*和。第2步计算、和： （10）P.3实验名称： CRT与LCD之间的传输色差评价 姓名：_学号：_装 订 线式中 （11）其中是样品对中两个色样值的算术平均值。第3步计算、和： （12）式中 （13）其中下标b表示样品对中的试样，下标s则表示标样。第4步计算CIEDE2000色差： （14）式中 （15）其中、和分别是样品对中两个色样的、和（以度为单位）值的算术平均值。在计算时，如果两个颜色的色调角处于不同的象限，那么需要加以特别
35、的注意，以免出错。例如，某样品对中标样与试样的色调角分别90和300，则直接计算出来的算术平均值为195，但正确的结果P.4实验名称： CRT与LCD之间的传输色差评价 姓名：_学号：_装 订 线应该是15。实际计算时，可以从两个色调角之间的绝对差值来检查，如果该差值小于180，那么应该直接采用算术平均值；否则（该差值大于180），需要先从较大的色调角中减去360，然后再计算其算术平均值。因此，在上面的例子中， 对于试样先计算，然后可以进一步计算出该样品对中两个颜色的色调角的算术平均值为。CIEDE2000色差公式中的参数因子kL、kC、kH仍用于修正实际观测实验条件的变化，因此可以根据具体的
36、色差评价环境条件，采用与前述相关色差公式中类似的方法进行分析和定义。（2）实验装置图1 实验装置，屏幕有效高度为h，屏幕和测量仪器之间的距离为L, 待测色块大小为DD三、主要仪器设备（1）阴极射线管（CRT）显示器1台（2）液晶显示器（LCD）1台（3）光谱辐射计PR-6501台（4）专用测试软件1套（5）个人计算机（PC）1套四、操作方法和实验步骤（1）打开PC机和CRT显示器，预热十分钟。（2）将光谱辐射计PR-650放置在CRT显示屏幕前1米处。（3）在显示器屏幕中央显示4848 mm的十字架，调整好PR-650光轴使与十字架交叉点相交并与屏幕平面垂直，如图1所示。（4）分别在屏幕中央显示白（R = G = B = 255）、红（R = 255, G = B =0）、绿（G =255, R = B =0）、蓝（B =255, G= R = 0）四种颜色的色块，大小均为4848 mm，每个色块显示的稳定时间为10秒。（5）用
