[发明专利]嵌入式系统相关色温快速计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统相关色温快速计算方法。

背景技术

光源在温度T时所呈现的颜色与在某一温度Tc时的黑体颜色相同时，则称Tc为该光源的色温度。如果光源在温度T时的相对光谱功率分布所决定的色度坐标，不在色品图的黑体温度轨迹上，而在此轨迹的附近。这时，用色度坐标与其最靠近的黑体温度表示该光源的温度，称之为该光源的相关色温。

光源(相关)色温的计算方法

由光源的三刺激值X、Y、Z，计算光源在CIE1931-XYZ色品图中的x、y：

计算CIE1960UCS均匀色度坐标系中的色坐标u、v值：

在CIE1960UCS均匀色度图中，每种光源对应一个独立的色坐标(u，v)。当黑体的温度从较低的值逐渐升温至∞K，在UCS色度图中，代表黑体光色的色坐标点将会形成一段连续的曲线(如图1所示)，称为黑体色轨迹。在均匀色度图中，等相关色温线是一系列垂直于黑体色轨迹(曲线)的直线簇。

相关色温计算方法较多，主要相关论文如下：

《光源相关色温计算方法的讨论》比较了内插法、三角形垂足法、逐次逼近法计算相关色温的精度；其中逐次逼近法是精度最高的相关色温计算方法；

《光源相关色温算法的比较研究》比较了三角垂足插值法、黑体轨迹的Chebyshev法、模拟黑体轨迹弧线法、McCamy近似公式法计算相关色温的精度；

《光源相关色温计算方法的研究》利用遗传模拟退火算法得到的计算色温和相关色温的经验公式为，是一种近似的计算方法；

《关于光源颜色温度标定方法的讨论》主要关注颜色温度标准灯及其标定和测试方法；

《白光LED光学仿真中的相关色温计算》采用逐点逼近法计算相关色温，重点关注TracePro光学软件对白光LED的模拟仿真；

《LED光源相关色温计算新方法》通过等点间隔和等几何距离间隔，相关色温计算速度较快且精度高；

《二分法优化计算LED光源相关色温》采用多重二分的计算方法快速计算相关色温。

在光源相关色温测量中，积分式测量方法是应用光学滤光片组将探测器的光谱响应曲线匹配成CIE推荐的XYZ光谱三刺激值曲线，探测器可以对被测光源的光谱组成进行快速积分测量。积分式测量仪器特点是系统简易，性价比高，测量速度快，可靠性高。作为相关色温的便携式测量仪器采用积分式测量方法，获得被测光源的XYZ，进而计算相关色温。便携式测量仪器采用嵌入式系统设计，采用单片机、MCU等而不是PC作为核心处理器，因此计算能力受限，对于较为复杂的计算过程，则需要较长的时间，不适用便携式测量仪器的快速测量功能。因此研究适应于嵌入式系统的快速且高精度的相关色温计算方法，具有重要意义和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够快速获得相关色温的嵌入式系统相关色温快速计算方法。为此，本发明采用以下技术方案：

1、嵌入式系统相关色温快速计算方法，其特征在于它包括以下步骤：

1.1建立黑体和标准照明体D在不同色温时的u、v值表

以黑体和标准照明体D为标准光源，计算黑体和标准照明体D在不同色温时的u、v值，并保存为色温的u、v值表。计算过程中将色温分为五种情况，分别为小于1000K，大于等于1000K小于5000K，大于等于5000K小于7000K，大于等于7000K小于等于25000K，大于25000K；由计算机编程计算后获得从1000K到25000K色温的u、v值表，间隔为1K；

1.1.1黑体的u、v值计算包括以下步骤

(1)、由普朗克定律计算得到的黑体发射光的相对光谱功率：

其中：T为黑体的绝对温度(K)；λ为波长(nm)；c₁为第一辐射常数，c₁＝3.741844×10^-12W·cm²；c₂为第二辐射常数，c2＝1.438833cm·K；

(2)、由黑体相对光谱功率分布P(λ)，根据下式计算黑体的三刺激值X、Y、Z：

其中Δλ＝5nm；