[发明专利]基于单像素成像的亮度测量方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于单像素成像的亮度测量方法及装置，其中，方法包括：搭建基于数字微反射镜的单像素成像式亮度测量光路，且对入射CCD感光芯片的光谱响应灵敏度进行修正和与明视觉光视效率函数V(λ)进行匹配；利用单像素传感器采集待测发光装置的一维编码光场信号；根据一维编码光场信号基于单像素成像重建算法获得待测发光装置的二维光强分布；利用光度学与几何光学计算获得待测发光装置亮度信息。本申请实施例的方法不依赖高性能CCD感光芯片的成像式亮度测量方法及装置，能够同时获取发光装置的二维图像信息及亮度信息。

技术领域

本申请涉及光学测量技术领域，特别涉及一种基于单像素成像的亮度测量方法及装置。

背景技术

目前，亮度是重要的光度学测量参量之一，能够定量表征发光装置单位面积在某一方向上的发光强度，单位为坎德拉每平方米(cd/m²)。

相关技术中，亮度测量方法主要采用瞄点式测量方式，通过逐点扫描的方式获得发光装置表面的二维亮度分布图像。近年来，随着各类型面阵式感光芯片的不断发展，基于CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)的成像式亮度计逐渐成为主流测量设备。成像式亮度计的主要结构包括成像物镜、光阑、V(λ)滤波器、CCD感光芯片和微型处理器等。成像物镜收集发光装置发射的光线，光阑约束光束范围，CCD感光芯片以光学成像的方式直接获取发光装置的二维图像，V(λ)滤波器对入射CCD感光芯片的光谱响应灵敏度进行修正并与明视觉光视效率函数V(λ)进行匹配，获得符合人眼视觉响应的亮度信息。

然而，基于CCD的成像式亮度计相较于传统亮度测量方法已明显提升操作便捷性并获得了更高空间分辨率的二维亮度分布图像，但是目前市场上销售的成像式亮度计面临以下两点问题：

(1)制冷型高分辨率CCD感光芯片成本过高。CCD感光芯片在采集过程中温度将随工作时间发生明显升高，导致严重暗电流噪声影响，因此需要使用制冷型高分辨率CCD感光芯片，但该类型CCD感光芯片制作工艺复杂，造价成本高；

(2)常规CCD感光芯片量子效率(某一特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光电子数之比)约为40％-60％，因此光电转换效率较低。背照式CCD的量子转化效率能够达到80-90％，但同样面临工艺复杂，造价成本高的问题。

申请内容

本申请提供一种基于单像素成像的亮度测量方法及装置，以解决传统成像式亮度计对高性能CCD感光芯片的依赖的问题。

本申请第一方面实施例提供一种基于单像素成像的亮度测量方法，包括以下步骤：搭建基于数字微反射镜的单像素成像式亮度测量光路，且对入射CCD感光芯片的光谱响应灵敏度进行修正和与明视觉光视效率函数V(λ)进行匹配；利用单像素传感器采集待测发光装置的一维编码光场信号；根据所述一维编码光场信号基于单像素成像重建算法获得所述待测发光装置的二维光强分布；利用光度学与几何光学计算获得待测发光装置亮度信息。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于单像素成像重建算法获得所述待测发光装置的二维光强分布，包括：根据所述数字微反射镜调制的随机强度图像和所述一维编码光场信号的二阶相关性计算目标图像的估计值。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述估计值的计算公式为：

其中，·表示N次测量的平均值，为所述估计值，P_i(x,y)为所述随机强度图像，S_i为一维强度信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用光度学与几何光学计算获得待测发光装置亮度信息，包括：根据光强分布与照度关系获得虚拟像面照度值；根据所述虚拟像面照度值计算所述待测发光装置表面的亮度分布。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述待测发光装置表面的亮度分布的计算公式为：