CN116105977A - 光源参数测量方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光源参数测量技术领域,提供一种光源参数测量方法、装置、电子设备及存储介质,光源参数测量方法包括根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的信号读数值;根据待测光源的信号读数值、以及三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值,获取待测光源的若干光源参数,可以解决传统使用光谱仪检测光源参数成本高、不适合大规模应用的问题,以及使用颜色传感器检测光源参数,检测得到的颜色指标参数不准确,不能满足用户的需求的缺陷,提升颜色指标参数的准确性,满足用户的需求。
Description
技术领域
本实施例涉及光源参数测量技术领域,尤其涉及一种光源参数测量方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
Led照明已经是当下照明的主流方式,对于新兴的智能照明、健康照明领域,对光照环境进行智能感知是非常重要的。对光照环境感知是通过传感器实现的,传感器让智慧照明、健康照明更加便捷,让人们的生活更加多彩。通常采用光谱仪和颜色传感器等对光源参数进行测量。虽然光谱仪能够精确测量光源的光源参数,但是光谱仪价格昂贵,其测量原理复杂,给测量过程带来不便,且光谱仪体积大,因此不适合大规模应用在智能照明中。而颜色传感器由于其通道数量有限,窄带响应的颜色传感器存在测量颜色指标参数存在的测量不准的缺陷,不能满足用户的需求。
发明内容
本发明提供一种光源参数测量方法、装置、电子设备及存储介质,用以解决传统使用光谱仪检测光源参数成本高、不适合大规模应用在智能照明中的问题,以及使用颜色传感器检测光源参数,检测得到的颜色指标参数不准确,不能满足用户的需求的缺陷。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案提供一种光源参数测量方法,包括:
根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
通过所述颜色传感器检测待测光源,获取所述待测光源的信号读数值;
根据所述待测光源的信号读数值以及所述三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取所述待测光源的三刺激值;
根据所述待测光源的三刺激值,获取所述待测光源的若干光源参数。
可选的,所述根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数,包括:
采用光谱仪和所述颜色传感器测量若干基础光源的光谱,得到多个标准三刺激值和所述颜色传感器多个通道对应的信号读数值,任意两个所述基础光源具有不同的光谱;
根据所述多个标准三刺激值和所述多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数。
可选的,所述多个标准三刺激值组成矩阵N,所述多个通道对应的信号读数值Tni组成矩阵M,三刺激值与信号读数值之间的转换系数为Ksensor,所述根据所述多个标准三刺激值和所述多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数矩阵[Ksensor],包括:
[Ksensor]=(M′M)-1(M′N),其中
可选的,所述基础光源的数量大于等于所述颜色传感器的通道数。
可选的,其特征在于,所述若干光源参数包括:照度、色坐标、色温、显色指数以及昼夜节律刺激值与等价褪黑素照度的比值中的至少一种。
可选的,所述显色指数的获取方法包括:
基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型,所述训练数据包括所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和每个信号读数值对应的显色指数值;
将所述待测光源的信号读数值输入所述窄带光谱的显色指数表征模型,得到所述待测光源的显色指数。
可选的,基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型的方法包括:
构造所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和显色指数值之间的映射对;
将所述待测光源的信号读数值输入所述窄带光谱的显色指数表征模型,得到预测显色指数值;
将所述待测光源的信号读数值与所构造的信号读数值和显色指数值之间的映射对进行匹配,得到标准显色指数值;
根据所述预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值构造损失函数;
使用坐标下降法对所述损失函数进行迭代求解,在满足迭代收敛条件后,所述窄带光谱的显色指数表征模型训练完成。
可选的,所述迭代收敛条件包括:
所述预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值小于预设差值阈值,和/或,训练迭代系数达到阈值迭代次数阈值。
可选的,所述标准显色指数值根据待测光源的信号读数值和模型权重系数获取,根据所述预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值,包括:
其中,Cost(W)为损失函数,yi为标准显色指数值,Xj为待测光源的信号读数值,λ为范数调节系数,W为模型权重系数,//w/1为模型权重系数的L1范数,i为通道标识,N为通道总数。
可选的,所述颜色传感器的响应曲线波长范围在可见光380~780nm范围内均匀分布。
本发明的技术方案还提供一种光源参数测量装置,包括:
第一获取模块,用于根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
第二获取模块,用于通过所述颜色传感器检测待测光源,获取所述待测光源的信号读数值;
第三获取模块,用于根据所述待测光源的信号读数值、以及所述三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取所述待测光源的三刺激值;
第四获取模块,用于根据所述待测光源的三刺激值,获取所述待测光源的若干光源参数。
本发明的技术方案还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述的光源参数测量方法的步骤。
本发明的技术方案还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的光源参数测量方法的步骤。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案提供的一种光源参数测量方法、装置、电子设备及存储介质,通过根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的信号读数值;根据待测光源的信号读数值、以及三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值,获取待测光源的若干光源参数,由于未使用光谱仪,可以降低测量成本,并且,适合大规模应用在智能照明中,根据转换系数计算待测光源的三刺激值可以提升颜色指标参数的准确性,满足用户的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的光源参数测量方法的流程示意图之一;
图2是本发明实施例提供的光源参数测量方法的流程示意图之二;
图3是本发明实施例提供的光源参数测量方法的流程示意图之三;
图4是本发明实施例提供的光源参数测量装置的结构示意图之一;
图5是本发明实施例提供的光源参数测量装置的结构示意图之二;
图6是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记:
401:第一获取模块;402:第二获取模块;403:第一计算模块;404:第二计算模块。
具体实施方式
为使本实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实施例中的附图,对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实施例中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实施例保护的范围。
图1为本发明实施例提供的光源参数测量方法的流程图,如图1所示,所述光源参数测量方法包括:
步骤101、根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
步骤102、通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的信号读数值;
在本实施例中,颜色传感器的响应曲线波长范围在可见光380~780nm范围内均匀分布。
颜色传感器的通道数量例如为11路。在可见光380~780nm的波长范围内一共提供了8个通道。
步骤103、根据待测光源的信号读数值以及三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取待测光源的三刺激值;
步骤104、根据待测光源的三刺激值,获取待测光源的若干光源参数。
传统光源参数测量通常采用光谱仪和颜色传感器等对光源参数进行测量。虽然光谱仪能够精确测量光源的光源参数,但是光谱仪价格昂贵,其测量原理复杂,给测量过程带来不便,且光谱仪体积大,因此不适合大规模应用在智能照明中。而颜色传感器由于其通道数量有限,窄带响应的颜色传感器存在测量颜色指标参数存在的测量不准的缺陷,不能满足用户的需求。
本实施例提供的一种光源参数测量方法,通过根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的信号读数值;根据待测光源的信号读数值、以及三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值,获取待测光源的若干光源参数,由于未使用光谱仪,可以降低测量成本,并且,适合大规模应用在智能照明中,根据转换系数计算待测光源的三刺激值可以提升颜色指标参数的准确性,满足用户的需求。
基于上述任一实施例,如图2所示,根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数,包括:
步骤201、采用光谱仪和所述颜色传感器测量若干基础光源的光谱,得到多个标准三刺激值和所述颜色传感器多个通道对应的信号读数值,任意两个基础光源具有不同的光谱;
在本实施例中,不同光谱的光源的数量大于等于所述颜色传感器的通道数。
例如,不同光谱的光源例如为不同光谱不同色温的LED灯。把灯和含颜色传感器的设备同时放置在积分球内,LED小板放置在积分球中心,器件放置在积分球内切面,且传感器主感光方向正对积分球中心。不同色温的LED小板点亮稳定后,用光谱仪和传感器测量同一个LED小板的光谱,得到三刺激值{Xn,Yn,Zn}和传感器读数{Tn1,Tn2,Tn3…Tni},n表示第n个灯,i表示传感器通道数。
步骤202、根据多个标准三刺激值和所述多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数。
在本发明实施例中,多个标准三刺激值组成矩阵N,多个通道对应的信号读数值Tni组成矩阵M,三刺激值与信号读数值之间的转换系数为Ksensor,根据所述多个标准三刺激值和多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数矩阵[Ksensor],包括:
[Ksensor]=(M′M)-1(M′N),其中
测试待测光源,计算待测光源三刺激值为:
在本实施例中,多种光源参数,包括但不限于:照度、色坐标、色温、显色指数与昼夜节律刺激值与等价褪黑素照度的比值等。
根据待测光源的三刺激值计算待测光源的色坐标(x,y)公式为:x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z);
根据待测光源的三刺激值计算待测光源的色温(Correlated colortemperature,CCT)公式为:
CCT=437*(x-0.3320)/(0.1858-y)^3+3601*(x-0.3320)/(0.1858-y)^2+6861*(x-0.3320)/(0.1858-y)+5517;
根据待测光源的三刺激值计算待测光源的照度公式为:
照度=K照度×Y,K照度是在标准光源相同位置上测试,经校准后得到的一个常数。
基于上述任一实施例,如图3所示,显色指数的获取方法包括:
步骤301、基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型,训练数据包括所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和每个信号读数值对应的显色指数值;
步骤302、将待测光源的信号读数值输入窄带光谱的显色指数表征模型,得到待测光源的显色指数。
在本发明实施例中,步骤301中基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型的方法包括:
步骤3011、构造颜色传感器每个通道获取的信号读数值和显色指数值之间的映射对;
步骤3012、将待测光源的信号读数值输入窄带光谱的显色指数表征模型,得到预测显色指数值;
步骤3013、将待测光源的信号读数值与所构造的信号读数值和显色指数值之间的映射对进行匹配,得到标准显色指数值;
步骤3014、根据预测显色指数值与标准显色指数值的差值构造损失函数;
步骤3015、使用坐标下降法对损失函数进行迭代求解,在满足迭代收敛条件后,窄带光谱的显色指数表征模型训练完成。
在本发明实施例中,迭代收敛条件包括:
预测显色指数值与标准显色指数值的差值小于预设差值阈值,和/或,训练迭代系数达到阈值迭代次数阈值。
在本发明实施例中,标准显色指数值根据待测光源的信号读数值和模型权重系数获取,根据预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值,包括:
其中,Cost(w)为损失函数,yi为标准显色指数值,xi为待测光源的信号读数值,λ为范数调节系数,W为模型权重系数,//w//1为模型权重系数的L1范数,i为通道标识,N为通道总数。
坐标下降法具体步骤包括:
步骤1、初始化权重系数w,例如初始化为零向量;
步骤2、遍历所有权重系数,依次将其中一个权重系数当作变量,并将其他权重系数固定为上一次计算的结果当作常量,求出当前条件下只有一个权重系数变量的情况下的最优解。
在第k次迭代时,更新权重系数的方法如下:
其他光源参数如昼夜节律刺激值与等价褪黑素照度的比值(cs/eml)的获取方法与显色指数的获取方法类似,通过构建对应参数表征模型及其对应损失函数,使用坐标下降法对损失函数进行迭代求解得到训练好的参数表征模型,将颜色传感器获取的信号读数值输入训练好的参数表征模型得到对应光源参数。
本实施例提供的光源参数测量方法,解决了普通XYZ照度计不能测量复杂光学指标的缺陷,同时解决了窄带响应的传感器(通道数6~12)测量颜色指标参数存在的测量不准的缺陷,本实施例应用了多通道窄带颜色表征法,能够比较准确地测量各种颜色指标。
本发明的实施例还提供一种光源参数测量装置,下面对所述光源参数测量装置进行描述,所述光源参数测量装置与本发明实施例中的光源参数测量方法可相互对应参照,因此,相关名词解释不在赘述。
如图4所示,所述光源参数测量装置包括:
第一获取模块401,用于根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
第二获取模块402,用于通过颜色传感器检测待测光源,获取所述待测光源的信号读数值;
第三获取模块403,用于根据待测光源的信号读数值、以及所述三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取待测光源的三刺激值;
第四获取模块404,用于根据待测光源的三刺激值,获取待测光源的若干光源参数。
在一些实施例中,如图5所示,光源参数测量装置还包括颜色传感器、透镜、驱动电路和电源等,透镜用于对待测光源进行匀光处理;驱动电路执行光源参数测量的控制指令,光源参数测量的控制指令例如为第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块的中涉及的指令。
需要说明的是,该光源参数测量装置可以供照明工程师、照明设计师和一般用户测量颜色参数;可以单独作为测量器具使用,也可以整合在更大的照明系统中。
本实施例提供的一种光源参数测量装置,通过获取三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的传感器读数值;根据待测光源的传感器信号值和三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数,计算待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值计算待测光源的多种光源参数,由于未使用光谱仪,可以降低测量成本,并且,适合大规模应用在智能照明中,根据转换系数计算待测光源的三刺激值可以提升颜色指标参数的准确性,满足用户的需求。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图,如图6所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)610、通信接口(CommunicationsInterface)620、存储器(memory)630和通信总线640,其中,处理器610,通信接口620,存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令,以执行光源参数测量方法,该方法包括:获取三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的传感器读数值;根据待测光源的传感器信号值和三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数,计算待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值计算待测光源的多种光源参数。
此外,上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本实施例各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面,本实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的光源参数测量方法,该方法包括:获取三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数;通过颜色传感器检测待测光源,获取待测光源的传感器读数值;根据待测光源的传感器信号值和三刺激值与颜色传感器读数值之间的转换系数,计算待测光源的三刺激值;根据待测光源的三刺激值计算待测光源的多种光源参数。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (17)
1.一种光源参数测量方法,其特征在于,包括:
根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
通过所述颜色传感器检测待测光源,获取所述待测光源的信号读数值;
根据所述待测光源的信号读数值以及所述三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取所述待测光源的三刺激值;
根据所述待测光源的三刺激值,获取所述待测光源的若干光源参数。
2.根据权利要求1所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数,包括:
采用光谱仪和所述颜色传感器测量若干基础光源的光谱,得到多个标准三刺激值和所述颜色传感器多个通道对应的信号读数值,任意两个所述基础光源具有不同的光谱;
根据所述多个标准三刺激值和所述多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数。
5.根据权利要求2所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述基础光源的数量大于等于所述颜色传感器的通道数。
6.根据权利要求1至5中任一所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述若干光源参数包括:照度、色坐标、色温、显色指数以及昼夜节律刺激值与等价褪黑素照度的比值中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述显色指数的获取方法包括:
基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型,所述训练数据包括所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和每个信号读数值对应的显色指数值;
将所述待测光源的信号读数值输入所述窄带光谱的显色指数表征模型,得到所述待测光源的显色指数。
8.根据权利要求7所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,基于训练数据进行训练,构建窄带光谱的显色指数表征模型的方法包括:
构造所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和显色指数值之间的映射对;
将所述待测光源的信号读数值输入所述窄带光谱的显色指数表征模型,得到预测显色指数值;
将所述待测光源的信号读数值与所构造的信号读数值和显色指数值之间的映射对进行匹配,得到标准显色指数值;
根据所述预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值构造损失函数;
使用坐标下降法对所述损失函数进行迭代求解,在满足迭代收敛条件后,所述窄带光谱的显色指数表征模型训练完成。
9.根据权利要求8所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述迭代收敛条件包括:
所述预测显色指数值与所述标准显色指数值的差值小于预设差值阈值,和/或,训练迭代系数达到阈值迭代次数阈值。
11.根据权利要求1~5任一项所述的一种光源参数测量方法,其特征在于,所述颜色传感器的响应曲线波长范围在可见光380~780nm范围内均匀分布。
12.一种光源参数测量装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于根据光谱仪获取的三刺激值与颜色传感器获取的信号读数值获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数;
第二获取模块,用于通过所述颜色传感器检测待测光源,获取所述待测光源的信号读数值;
第三获取模块,用于根据所述待测光源的信号读数值、以及所述三刺激值与信号读数值之间的转换系数,获取所述待测光源的三刺激值;
第四获取模块,用于根据所述待测光源的三刺激值,获取所述待测光源的若干光源参数。
13.根据权利要求12所述的一种光源参数测量装置,其特征在于,所述第一获取模块,包括:
测量单元,用于采用光谱仪和所述颜色传感器测量若干基础光源的光谱,得到多个标准三刺激值和所述颜色传感器多个通道对应的信号读数值,任意两个所述基础光源具有不同的光谱;
获取单元,用于根据所述多个标准三刺激值和所述多个通道对应的信号读数值,获取三刺激值与信号读数值之间的转换系数。
14.根据权利要求12所述的一种光源参数测量装置,其特征在于,所述若干光源参数包括:照度、色坐标、色温、显色指数以及昼夜节律刺激值与等价褪黑素照度的比值中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的一种光源参数测量装置,其特征在于,所述第四获取模块包括窄带光谱的显色指数表征模型,所述窄带光谱的显色指数表征模型的训练数据包括:
所述颜色传感器每个通道获取的信号读数值和每个信号读数值对应的显色指数值。
16.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至11任一项所述的光源参数测量方法的步骤。
17.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至11任一项所述的光源参数测量方法的步骤。
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