CN109990980B - 一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，包括：根据可见光的光谱曲线S(λ)和标准视觉函数曲线V(λ)获得可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η，根据误差修正系数η对可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)进行修正，并获得可见光探测器测得的第二亮度值S′a，第二亮度值S′a相对于在可见光探测器上直接测得的第一亮度值Sa接近于可见光的实际亮度值。可见光探测器的视觉函数与视觉响应曲线V′(λ)相对应。根据误差修正系数η对可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)进行修正，解决了现有技术光探测器对光源进行测量时，通过不同透过率的玻璃片对视觉函数进行叠加修正而带来的修正误差较大的不足之处，也解决了使用光谱仪测量光源的亮度时测量结果不稳定的不足之处。
Description
技术领域
本发明涉及光测量技术领域，特别涉及一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法。
背景技术
目前测量光源的亮度及光通量的方式，一种方式是用可见光探测器对光源进行测量，其不足之处是视觉函数修正误差大，目前光探测器视觉函数修正是通过用不同透过率的玻璃片叠加修正，由于玻璃片的厚度和材质都会影响修正，因此使用可见光探测器测量得到的视觉函数往往误差较大，而精度高、误差小的可见光探测器成本昂贵的，且不易生产；另外一种方式是使用光谱仪测量光源的亮度及光通量，由于光谱仪是通过光纤采集光源，故使用光谱仪采光面小，光源的位置偏差会直接导致测量数据偏差变大，从而测量结果不稳定。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种的基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，包括：根据可见光的光谱曲线S(λ)和标准视觉函数曲线V(λ)获得可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η，根据误差修正系数η对可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)进行修正，并获得可见光探测器测得的第二亮度值S′a，第二亮度值S′a相对于在可见光探测器上直接测得的第一亮度值Sa接近于可见光的实际亮度值。以上技术方案中，可见光探测器视觉函数与可见光探测器的视觉响应曲线S(λ)相对应。根据误差修正系数η对可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)进行修正，解决了现有技术可见光探测器对可见光进行测量时，通过用不同透过率的玻璃片对视觉响应曲线进行叠加修正而带来的修正误差较大的不足之处，也解决了使用光谱仪测量可见光的亮度时测量结果不稳定的不足之处，同时也解决了现有技术的可见光探测器对玻璃片要求高而导致生产投入成本大的不足之处。可见光探测器将采集到的可见光信号直接采样转换为第一亮度值Sa，根据误差修正系数η对第一亮度值Sa进行修正并得到第二亮度值S′a，第二亮度值S′a相对于在可见光探测器上直接测得的第一亮度值Sa更接近于可见光实际的亮度值，从而提供了一种低成本、高精度地获取可见光亮度值的方法。
作为优选，获得可见光的第二亮度值S′a的方法包括以下步骤：
步骤一、对可见光进行测量并获取可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)及在光谱仪上对可见光进行测量并获取光谱曲线S(λ)，以及在可见光探测器上对可见光进行测量并得到可见光的第一亮度值Sa；
步骤二、根据可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)、以及标准视觉函数曲线V(λ)分别得到第一能量值EV和第二能量值E′V，第一能量值EV为可见光在标准视觉函数曲线V(λ)下的能量值，第二能量值E′V为可见光在可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)下的能量值；
步骤三、根据第一能量值EV和第二能量值E′V得到可见光探测器的视觉响应曲线的误差修正系数η；
步骤四、根据可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η得到第二亮度值S′a，第二亮度值S′a为修正后的亮度值，且第二亮度值S′a相对第一亮度值Sa接近与可见光的实际亮度值。
以上技术方案中，本发明利用第一能量值EV和第二能量值E′V之间的线性函数关系得到可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η，并利用误差修正系数η对第一亮度值Sa进行修正从而得到修正后的第二亮度值S′a，从而解决了现有技术可见光探测器对可见光进行测量时，通过用不同透过率的玻璃片对可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)进行叠加修正而带来的修正误差较大的不足之处，同时也解决了使用光谱仪测量可见光的亮度时测量结果不稳定的不足之处。第一能量值EV为标准视觉函数曲线V(λ)和可见光的光谱曲线S(λ)相乘的积分值，第二能量值E′V为可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)和可见光的光谱曲线S(λ)相乘的积分值。本发明的可见光探测器视觉函数修正方法极大地降低了可见光探测器中玻璃片对测量结果的影响，解决了现有技术的可见光探测器对玻璃片要求高而导致生产投入成本大的不足之处。
作为优选，步骤一中，分别获取可见光探测器在波长380nm-780nm之间的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)。以上技术方案中，视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)均是关于可见光波长λ的函数曲线。波长λ在380nm-780nm之间的光谱为可见光，即波λ长在380nm-780nm之间的光谱可以转换为亮度并可通过可见光探测器或光谱仪测量得到波长λ在380nm-780nm之间的光亮度，因此在本发明中分别获取可见光的波长λ在380nm-780nm之间的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)。
作为优选，步骤二中，第一能量值EV的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V(λ)为标准视觉函数曲线。以上技术方案中，
为计算光通量或亮度的标准公式，根据此公式准确计算得到第一能量值EV，从而确保计算得到精确的误差修正系数η，提高光源亮度值的测量精度。
作为优选，步骤二中，第二能量值E′V的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V′(λ)为可见光探测器的视觉响应曲线。以上技术方案中，
为计算光通量或亮度的标准公式，根据此公式准确计算得到第二能量值E′V，从而确保计算得到精确的误差修正系数η，提高可见光亮度值的测量精度。
作为优选，步骤三中，误差修正系数η的计算公式如下：η＝EV/E′V；其中，EV为第一能量值，E′V为第二能量值。以上技术方案中，第一能量值EV为可见光在标准视觉函数曲线V(λ)下的能量值；第二能量值E′V为可见光探测器的视觉函数曲线V′(λ)下的能量值。通过η＝EV/E′V，得到可见光在标准视觉函数曲线下的能量值与可见光在可见光探测器的视觉响应曲线下的能量值的比例，通过此比例可以得出可见光探测器测得的可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)与标准视觉函数曲线V(λ)之间的线性关系，从而根据该线性关系对可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)进行修正，从而得出精准的第二亮度值S′a。
作为优选，步骤四中，第二亮度值S′a的计算公式如下：S′a＝ηSa；其中η为可见光探测器视觉函数的误差修正系数，Sa为可见光探测器测得的可见光的第一亮度值。以上技术方案中，通过公式S′a＝ηSa得到相对于第一亮度值Sa更加接近于可见光的实际亮度值的第二亮度值S′a，从而提供了一种低成本、高精度地获取可见光亮度值的方法。
本发明具有的有益效果是：
1、提供一种降低可见光探测器测量得到的视觉函数修正误差的可见光探测器视觉函数修正方法；
2、基于本发明的可见光探测器视觉函数修正方法提供了一种低成本、高精度地获取可见光亮度值的方法。
附图说明
图1是本发明一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法的步骤流程示意图；
图2是本发明一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法的V(λ)、S(λ)的曲线图；
图3是本发明一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法的V′(λ)、S(λ)的曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示，本实施例的一种基于光谱仪的可见光探测器的视觉函数修正方法，包括：根据可见光的光谱曲线S(λ)和标准视觉函数曲线V(λ)获得可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η，根据误差修正系数η对可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)进行修正，并获得可见光探测器测得的第二亮度值S′a，第二亮度值S′a相对于在可见光探测器上直接测得的第一亮度值Sa接近于可见光的实际亮度值。标准视觉函数曲线V(λ)和可见光的光谱曲线S(λ)的曲线图如图2所示，可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)和可见光的光谱曲线S(λ)的曲线图如图3所示。
本实施例中，获得可见光的第二亮度值S′a的方法包括以下步骤：
步骤一、对可见光进行测量并获取可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)及在光谱仪上对可见光进行测量并获取光谱曲线S(λ)，以及在可见光探测器上对可见光进行测量并得到可见光的第一亮度值Sa；
步骤二、根据可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)、以及标准视觉函数曲线V(λ)分别得到第一能量值EV和第二能量值E′V，第一能量值EV为可见光在标准视觉函数曲线V(λ)下的能量值，第二能量值E′V为可见光在可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)下的能量值；
步骤三、根据第一能量值EV和第二能量值E′V得到可见光探测器的视觉响应曲线的误差修正系数η；
步骤四、根据可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η得到第二亮度值S′a，第二亮度值S′a为修正后的亮度值，且第二亮度值S′a相对第一亮度值Sa接近与可见光的实际亮度值。
本实施例中，步骤一中，分别获取可见光探测器在波长380nm-780nm之间的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)。
本实施例中，步骤二中，第一能量值EV的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V(λ)为标准视觉函数曲线。
本实施例中，步骤二中，第二能量值E′V的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V′(λ)为可见光探测器的视觉响应曲线。
本实施例中，步骤三中，误差修正系数η的计算公式如下：η＝EV/E′V；其中，EV为第一能量值，E′V为第二能量值。
本实施例中，步骤四中，第二亮度值S′a的计算公式如下：S′a＝ηSa；其中η为可见光探测器视觉函数的误差修正系数，Sa为可见光探测器测得的可见光的第一亮度值。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：包括：根据可见光的光谱曲线S(λ)和标准视觉函数曲线V(λ)获得可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η，根据误差修正系数η对可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)进行修正，并获得可见光探测器测得的第二亮度值S′a，第二亮度值S′a相对于在可见光探测器上直接测得的第一亮度值Sa接近于可见光的实际亮度值；
获得可见光的第二亮度值S′a的方法包括以下步骤：
步骤一、对可见光进行测量并获取可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)及在光谱仪上对可见光进行测量并获取光谱曲线S(λ)，以及在可见光探测器上对可见光进行测量并得到可见光的第一亮度值Sa；
步骤二、根据可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)、以及标准视觉函数曲线V(λ)分别得到第一能量值EV和第二能量值E′V，第一能量值EV为可见光在标准视觉函数曲线V(λ)下的能量值，第二能量值E′V为可见光在可见光探测器的视觉响应曲线V′(λ)下的能量值；
步骤三、根据第一能量值EV和第二能量值E′V得到可见光探测器的视觉响应曲线的误差修正系数η；
步骤四、根据可见光探测器视觉响应曲线V′(λ)的误差修正系数η得到第二亮度值S′a，第二亮度值S′a为修正后的亮度值，且第二亮度值S′a相对第一亮度值Sa接近与可见光的实际亮度值。
2.根据权利要求1所述的一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：步骤一中，分别获取可见光探测器在波长380nm-780nm之间的视觉响应曲线V′(λ)和光谱曲线S(λ)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：步骤二中，第一能量值EV的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V(λ)为标准视觉函数曲线。
4.根据权利要求3所述的一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：步骤二中，第二能量值E′V的计算公式如下：
其中，S(λ)为可见光的光谱曲线，V′(λ)为可见光探测器的视觉响应曲线。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：步骤三中，误差修正系数η的计算公式如下：η＝EV/E′V；其中，EV为第一能量值，E′V为第二能量值。
6.根据权利要求5所述的一种基于光谱仪的可见光探测器视觉函数修正方法，其特征在于：步骤四中，第二亮度值S′a的计算公式如下：S′a＝ηSa；其中η为可见光探测器视觉函数的误差修正系数，Sa为可见光探测器测得的可见光的第一亮度值。
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