[发明专利]用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法

权利要求书

1.一种用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，其特征是，步骤如下：采用不同的光源和色样对所述文物进行照射，由测试者对照射情况进行打分，得到每位被试对每种色样在不同光源下的还原效果的排序，得到最好与最坏还原效果下的视觉色差，作为色差变化的边界，通过获得各中间排序光源之间的色差变化幅度，得到中间排序光源的视觉色差值；

以获得的视觉色差值作为标准，比较几种既有颜色空间的均匀性，利用皮尔森相关系数r得到各理论色差与视觉色差之间的相关性，以此评判各颜色空间的优劣；

利用光源对颜色的还原性表征光源的显色性，用Rfc指标表征，由于博物馆中光源照度和色温较低，所以参照光源采用传统的普朗克辐射体；根据评判各颜色空间的结果选择颜色空间，在其中利用各颜色的欧式距离作为颜色的色差；色适应变换公式采用所选择的颜色空间配套的色适应变换公式；评价色样选择具有代表性的检验色样；最后根据可接受色差变化范围，得到公式(2)，将色差值转化为显色指标Rfc值：

R_fc＝100-6.29ΔE_c        (2)

式中，ΔEC为计算色差值。

2.如权利要求1所述的用于中国彩绘文物照明光源的显色指数计算方法，其特征是，具体步骤如下：

1)、实验装置为两个紧邻的灯箱，左侧可生成相关色温在2000K-20000K之间，显色指数CIE Ra在0-100之间，Duv在-0.02-0.02之间的任意光源光谱，且可保证在颜色质量不变的基础上亮度可调；右侧内置2856K的卤钨灯作为CIE A标准光源，灯箱功率可调，在灯箱被照面上实现不同的照度分布，选用灰色吸光布粘贴在两灯箱内壁，保证两边灯箱的颜色一致，在标准光源下L*a*b*色坐标为(39.7,2.7,1.1)，同时吸光材质可以有效的避免反射光对照射效果的影响；

2)、选择标准A光源作为参照光源，标准光源灯箱中的参照光源实测为2886K，样品位置照度被设置为48.5lx；在光谱可调灯箱中模拟了一个标准A照明体，利用光谱可调灯箱生成了色温和照度与参照光源一致，显色性Rf分别为96、89、86、81、75、70、66的七种光源作为待比较光源；

3)、从红、黄、青三个色系中选取具有代表性的中国彩绘文物样本，共八种：红色系中选择赭石、朱砂、胭脂三种颜色，黄色系中选择石黄、雄黄、绢三种颜色，青色系中选择石绿、石黄两种颜色，采用打印宣纸对所选色彩进行打印，对打印出的色样利用PR670光谱辐射度计进行色样颜色信息的测试，最后在标准A光源下测得八种色样的Jab色坐标，为了让人眼更容易适应颜色的变化，用灰色背景布对色样进行覆盖，每种颜色留半径为2cm的圆形进行视看，保证观察者从视看位置看到色样处的视角为4°；

4)、根据每种检验色样的色坐标各准备一组待选择色样，利用RGB体系，分别以R或G或B一个维度每次增加或减少1个单位，每个方向共变化20个单位生成新的周边颜色，不同的颜色由于RGB三刺激值所处位置不同，每个维度的变化程度也不同，所以它们的变化单位并没有完全相同，但都在20个单位左右，把生成的颜色打印在宣纸上，用PR670测量生成颜色的CIEXYZ三刺激值，并转化为CIECAM02空间中的Jab色坐标，在CIECAM02这一较为均匀的色空间中进行选择排布，以每个检验色样为中心，在其附近选择六个颜色方向：一个方向上的颜色混合后仍可生成该方向上的颜色，每个方向上按照CIECAM02色差从小到大的顺序选取四个颜色得到待选择色样，打印获得的色样颜色坐标存在偏差，所以在每个方向上选取的四个颜色与检验色样的色差并不是等距分布的，需在后期进行转化，每种检验色样对应一个待选择色样样板，每个样板上有6*4＝24种色样，根据颜色变化方向、色差变化从小到大的顺序排布在一张A4大小的白纸上，待选择色样样板也由灰色背景布进行覆盖，每个色样处减制半径为2cm的圆口进行4°视角的视看；

5)、为获取各检验色样在不同光源下相比于标准光源的有效视觉色差数据，实验分为三步：

(1)在光谱可调灯箱中比较1-7号待评价光源下各色样相比较于0号标准光源的变化程度，采用两两循环比较的方式，为判断每名被试结果的准确性，每种色样的排序结束，选择出三种光源进行重复实验，根据被试的实验结果和实验时的感受选择重复实验光源，对8种色样比较结束后，第一步实验完成；

(2)第二步实验旨在找到每个被试者认为排序最好和最差的光源下相比于标准光源下每种色样的色差值，采用两个灯箱，左侧为光谱可调灯箱，右侧为标准A光源灯箱，将检验色样放置于光谱可调灯箱下，对应检验色样的待选择色样放置在标准光源灯箱下，安排被试坐在两灯箱中间，对两侧的色样进行同时视看，在待选择色样中找到待评价光源下色样的位置，可以选择两色样之间的位置，由此获得每种色样的偏色范围；

(3)第三步获得中间色差值：首先划定5个色差变化幅度，色差变化幅度单位分别为1、2、3、4、5；接下来按照被试的排序对光源进行播放，要求被试对感受到的幅度尺度进行1-5分的评分，6组打分结果为相加为最好、最坏还原性色差的差值，用实验中所获差值对幅度单位赋予量值，即可得到各中间排序光源的色差值；

6)、以实验中获得的视觉色差值作为标准，比较几种既有颜色空间的均匀性，包括CIEU*V*W*色空间、CIELAB色空间、CIELUV色空间、CIECAM02均匀色空间，根据各色样的光谱反射率计算出各光源下，各颜色在这几种颜色空间中的色坐标，从而计算出7种光源下相对于标准光源下颜色的计算色差值，色差值用欧氏距离表征，并且计算出7种光源下色差值的平均值，利用皮尔森相关系数r得到各理论色差与视觉色差之间的相关性，以此评判各颜色空间的优劣，皮尔森相关系数的结果如表8所示：

表8各颜色空间与视觉色差的相关性

根据表中的结果可知，CIECAM02空间中用欧式距离计算出的色差值与视觉色差值相关性是最大的，也就说明使用CIECAM02空间对人眼感知的色差的预测效果是最好的，所以颜色空间选择CIECAM02色空间，在其中利用各颜色的欧式距离作为颜色的色差；色适应变换公式采用CIECAM02空间配套的CAT02色适应变换公式；评价色样选择实验中使用的8种具有代表性的检验色样；最后根据可接受色差变化范围，得到下式，将色差值转化为显色指标Rfc值：

R_fc＝100-6.29ΔE_c

式中，ΔEC为计算色差值。