TWI582331B - 照明系統以及使物體呈現目標視覺感受的方法 - Google Patents

照明系統以及使物體呈現目標視覺感受的方法 Download PDF

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照明系統以及使物體呈現目標視覺感受的方法
本揭露是有關於一種照明系統以及照明方法，且特別是有關於一種可使物體呈現目標視覺感受的照明系統及其控制方法。
不同光源頻譜具有不同的色調。因此，在不同光源頻譜的照射下，被照物會呈現不同的視覺感受。舉例而言，在色調偏紅之光源頻譜的照射下，物體會偏暖色調，而在色調偏藍之光源頻譜的照射下，物體會偏冷色調。在商業應用上，物體所呈現的視覺感受會影響消費者的購物慾望。光源頻譜若能依設計需求而作適當的調整，將有助於提升賣場的買氣。
本揭露提供一種照明系統，其可使物體在照明光束的照射下趨近目標視覺感受。本揭露還提供一種使物體呈現目標視覺感受的方法。
本揭露的一種照明系統，其包括光源裝置以及演算單元。演算單元耦接於光源裝置且依據物體的反射頻譜、視覺配色函數、視覺喜好修正函數或其組合輸出控制訊號至光源裝置。光源裝置依據控制訊號輸出照明光束，使物體在照明光束的照射下趨近目標視覺感受。
在本揭露的一實施例中，上述的光源裝置包括複數個發光元件。發光元件具有不同發光頻譜，且光源裝置依據控制訊號調變發光元件的發光強度。
在本揭露的一實施例中，上述的照明系統更包括輸入單元。輸入單元輸入物體的色彩編碼。演算單元耦接於輸入單元且依據色彩編碼計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述的照明系統更包括標準光源以及取像裝置。取像裝置在物體被標準光源照射下取得物體的反射頻譜。演算單元耦接於取像裝置且自取像裝置取得物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述的照明系統更包括取像裝置。取像裝置取得背景光譜以及物體在背景光譜下所反射的頻譜。演算單元耦接於取像裝置且依據背景光譜以及物體在背景光譜下所反射的頻譜計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述的照明系統更包括色卡以及取像裝置。取像裝置適於取得物體以及色卡在相同背景光譜下所反射的頻譜。演算單元耦接於取像裝置且依據物體以及色卡所反射的頻譜計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述的視覺喜好修正函數指示(indicate)目標視覺感受。演算單元依據視覺喜好修正函數修正控制訊號，以調變照明光束的光強度，使物體在照明光束的照射下落在孟塞爾顏色系統(Munsell Color System)之明度N4至明度N6的範圍內。
在本揭露的一實施例中，上述的視覺喜好修正函數包括多個轉換矩陣。演算單元依據視覺設定條件從轉換矩陣篩選出至少一目標轉換矩陣。演算單元依據所述至少一目標轉換矩陣輸出對應的控制訊號，以調變照明光束的頻譜，從而校正物體在照明光束的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近目標視覺感受。
在本揭露的一實施例中，上述的視覺設定條件指示目標視覺感受。各轉換矩陣對應目標視覺感受分別具有權重值，且所述至少一目標轉換矩陣對應目標視覺感受的權重值高於50%。
在本揭露的一實施例中，上述的演算單元建構在光源裝置中或建構在行動裝置、閘道器或雲端系統。
在本揭露的一實施例中，上述的照明系統更包括儲存單元。儲存單元儲存依使用者喜好或習慣所設定的參數。
本揭露的一種使物體呈現目標視覺感受的方法，包括以下步驟：令演算單元依據物體的反射頻譜、視覺配色函數、視覺喜好修正函數或其組合輸出控制訊號至光源裝置；以及光源裝置依據控制訊號輸出照明光束，使物體在照明光束的照射下趨近目標視覺感受。
在本揭露的一實施例中，上述的光源裝置包括複數個發光元件。發光元件具有不同發光頻譜，且光源裝置依據控制訊號調變發光元件的發光強度。
在本揭露的一實施例中，上述使物體呈現目標視覺感受的方法更包括以下步驟：藉由輸入單元輸入物體的色彩編碼；以及演算單元耦接於輸入單元且依據色彩編碼計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述使物體呈現目標視覺感受的方法更包括以下步驟：以標準光源照射物體；在物體被標準光源照射下藉由取像裝置取得物體的反射頻譜；以及令演算單元自取像裝置取得物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述使物體呈現目標視覺感受的方法更包括以下步驟：藉由取像裝置取得背景光譜以及物體在背景光譜下所反射的頻譜；以及令演算單元依據背景光譜以及物體在背景光譜下所反射的頻譜計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述使物體呈現目標視覺感受的方法更包括以下步驟：藉由取像裝置取得物體以及色卡在相同背景光譜下所反射的頻譜；以及令演算單元依據物體以及色卡所反射的頻譜計算出物體的反射頻譜。
在本揭露的一實施例中，上述的視覺喜好修正函數指示目標視覺感受。演算單元依據視覺喜好修正函數修正控制訊號，以調變照明光束的光強度，使物體在照明光束的照射下落在孟塞爾顏色系統之明度N4至明度N6的範圍內。
在本揭露的一實施例中，上述視覺喜好修正函數包括多個轉換矩陣。演算單元依據視覺設定條件從轉換矩陣篩選出至少一目標轉換矩陣。演算單元依據所述至少一目標轉換矩陣輸出對應的控制訊號，以調變照明光束的頻譜，從而校正物體在照明光束的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近目標視覺感受。
在本揭露的一實施例中，上述的演算單元以有線或無線的方式傳輸控制訊號至光源裝置。
在本揭露的一實施例中，上述的使物體呈現目標視覺感受的方法更包括令儲存單元儲存依使用者喜好或習慣所設定的參數，所述參數包含照明光束的頻譜、光強度、色溫等照明光束的光特性。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示光源及視覺配色函數對人眼接收到之物體色彩的影響。圖1中各個方框的橫座標代表波長，且波長範圍落在380nm至780nm之間。請參照圖1及式(1)-(4)，物體在光源裝置照射下所反射的頻譜O(λ)是由光源裝置的發光頻譜S(λ)與物體本身的反射頻譜R(λ)相乘後再積分而得。由於人眼對於短(420nm至440nm)、中(530nm至540nm)、長(560nm至580nm)波長之光束的敏感度(sensitivity)不同，因此，人眼接收到的物體色彩(例如由三色刺激值X、Y、Z表示)是由視覺配色函數、、(參見虛線圈起處)分別與物體在光源裝置照射下所反射的頻譜O(λ)相乘後再積分的結果(式2-3中的k為常數)。換句話說，人眼接收到的物體色彩與物體在光源裝置照射下的真實色彩會有差異。另外，人眼對於不同色彩的視覺感受也會受到視覺喜好或主觀認知而有所差異，例如看到藍色的物體會覺得比較涼爽。鑑於上述，本揭露提出一種照明系統及使物體呈現目標視覺感受的方法。此方法應用所述照明系統且依據上述與視覺相關之因子(包括物體的反射頻譜、視覺配色函數以及視覺喜好)調整照明系統之光源裝置所輸出的照明光束，使物體在照明光束的照射下趨近目標視覺感受。(1)(2)(3)(4)
圖2是依照本揭露的一實施例的一種照明系統的示意圖。圖3是依照本揭露的一實施例的一種使物體呈現目標視覺感受的方法的流程示意圖。請參照圖2，照明系統100包括光源裝置110以及演算單元120。光源裝置110適於提供照明物體O用的照明光束IB。舉例而言，光源裝置110可包括複數個發光元件(未繪示)。發光元件可為發光二極體，但不以此為限。發光元件具有不同發光頻譜。具體地，發光元件的發光頻譜可由兩種以上的波段組成，且各波段的發光強度可獨立調變。在本實施例中，發光元件的發光頻譜例如由紅光、綠光以及藍光所組成，且發光元件包括紅光發光二極體、綠光發光二極體以及藍光發光二極體，但不以此為限。在另一實施例中，發光元件的發光頻譜也可具有四種波段。
演算單元120耦接於光源裝置110，其適於輸出控制訊號CS至光源裝置110，使光源裝置110依據控制訊號CS調變不同波段(顏色)之發光元件的發光強度。演算單元120可以有線或無線的方式傳輸控制訊號CS至光源裝置110。在一實施例中，演算單元120可以建構在光源裝置110中或是建構在行動裝置、閘道器或雲端系統等處。
請參照圖2及圖3，使物體O呈現目標視覺感受的方法可包括以下步驟：令演算單元120依據物體O的反射頻譜、視覺配色函數、視覺喜好修正函數或其組合輸出控制訊號CS至光源裝置110(步驟S200)；以及光源裝置110依據控制訊號CS輸出照明光束IB，使物體O在照明光束IB的照射下趨近目標視覺感受(步驟S300)。
進一步而言，演算單元120是依據上述與視覺相關之因子(包括物體的反射頻譜、視覺配色函數以及視覺喜好)的其中一者、其中兩者或全部來調變自光源裝置110輸出之照明光束IB的光源頻譜。舉例而言，若欲使人眼所接收到的物體色彩趨近物體O的真實色彩，則可令演算單元120依據物體O的反射頻譜以及視覺配色函數來修正控制訊號CS，使修正後的光源頻譜足以補償視覺配色函數對於色彩感知的影響。在本揭露中，視覺配色函數可為對應CIE XYZ色彩空間的視覺配色函數、、，也可為對應CIE RGB色彩空間的視覺配色函數、、。若欲進一步校正物體O在照明光束IB的照射下的視覺感受，例如調變物體O的明度(Value)、色相(Hue)以及彩度(Chroma)的其中至少一者，則可令演算單元120進一步依據視覺喜好修正函數來調變自光源裝置110輸出之照明光束IB的光源頻譜。
具體地，視覺喜好修正函數指示目標視覺感受。若欲讓物體O在照明光束IB的照射下呈現色彩鮮豔的視覺感受(即高飽和度)，則可令演算單元120依據視覺喜好修正函數修正控制訊號CS，以調變照明光束IB的光強度，使物體O在照明光束IB的照射下落在孟塞爾顏色系統之明度N4至明度N6的範圍內。在此架構下，視覺喜好修正函數可包括將反射頻譜轉換成CIE La*b*色彩空間的計算矩陣以及在色座標(a*、b*)固定下調整明度值(L)的計算矩陣，以藉由提升各波段發光元件的發光強度，來調變照明光束IB的光強度。
在另一實施例中，視覺喜好修正函數可包括多個轉換矩陣。各轉換矩陣適於調變照明光束IB的光源頻譜，從而校正物體O在照明光束IB的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近目標視覺感受。由於不同的人在相同的光源頻譜以及相同的物體色彩下可能有不同的視覺感受(如溫暖、愉快、舒適、冰冷或恐怖等感受)。藉由多組人因實驗統計分析不同的物體色彩在不同的光源頻譜下所帶給人的視覺感受，則可建構出多個轉換矩陣，其中各轉換矩陣對應每個視覺感受會依據人因實驗結果而有獨立的權重。演算單元120可依據視覺設定條件(例如包括視覺感受及權重大小)從轉換矩陣篩選出至少一目標轉換矩陣。此外，演算單元120依據所述至少一目標轉換矩陣輸出對應的控制訊號CS，以調變照明光束IB的頻譜，從而校正物體O在照明光束IB的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近目標視覺感受。
進一步而言，視覺設定條件指示目標視覺感受。各轉換矩陣對應目標視覺感受分別具有權重值，且所述至少一目標轉換矩陣對應目標視覺感受的權重值高於50%。舉例而言，若視覺設定條件是使物體O在照明光束IB的照射下呈現舒適及冰冷的感受，且目標轉換矩陣對應舒適及冰冷的感受的權重值須高於50%，則演算單元120可依據此視覺設定條件從轉換矩陣篩選出一或複數個目標轉換矩陣，並選擇其中一個目標轉換矩陣作為最適化的目標轉換矩陣或將全部的目標轉換矩陣回饋至光源裝置110，並由使用者去選擇。在一實施例中，照明系統100還可進一步包括儲存單元，以儲存依使用者喜好或習慣所設定的參數，作為統計分析之參考。所述參數可包含照明光束IB的頻譜、光強度或色溫等照明光束IB的光特性，但不以此為限。
在執行步驟S200之前，可先使演算單元120取得物體O的反射頻譜(步驟S100)。以下列舉幾種取得物體O的反射頻譜的方法，但本揭露不以此為限。在本實施例中，照明系統100可進一步包括輸入單元130，以輸入物體O的色彩編碼CI(如供應商提供之色座標)。輸入單元130可以是僅具輸入功能的裝置(如鍵盤或觸控面板)或是具輸入及顯示功能的裝置(如觸控顯示面板)。演算單元120耦接於輸入單元130且依據色彩編碼CI計算出物體O的反射頻譜。
在一實施例中，照明系統100亦可藉由標準光源以及取像裝置的設置取得物體O的反射頻譜。取像裝置用以取得物體O被標準光源照射下的反射頻譜。取像裝置可以是任何適於擷取物體顏色資訊的裝置，如電荷耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)等，但不以此為限。演算單元120耦接於取像裝置且自取像裝置取得物體O的反射頻譜。
在另一實施例中，照明系統100也可省略標準光源的設置，且藉由取像裝置取得背景光譜以及物體O在背景光譜下所反射的頻譜。再由耦接於取像裝置的演算單元120依據背景光譜以及物體O在背景光譜下所反射的頻譜去進行歸一化計算，而獲得物體O的反射頻譜。
在又一實施例中，照明系統100可藉由色卡以及取像裝置的設置取得物體O的反射頻譜。具體地，藉由取像裝置取得物體O以及色卡在相同背景光譜下所反射的頻譜。再由耦接於取像裝置的演算單元120依據物體O以及色卡所反射的頻譜計算出物體O的反射頻譜。舉例而言，若色卡在所述背景光譜下所反射的頻譜不同於其原有的反射頻譜，則可藉由對比色卡的反射頻譜與色卡在所述光譜下反射的頻譜，去獲得可計算出物體O之反射頻譜的逆矩陣(inverse matrix)。
綜上所述，本揭露提出一種照明系統及使物體呈現目標視覺感受的方法，其依據物體的反射頻譜、視覺配色函數、視覺喜好修正函數或其組合調整光源裝置所輸出之照明光束，使物體在照明光束的照射下趨近目標視覺感受。在商業應用上，藉由照明系統提供所需之照明效果，有助於提升消費慾望以及營造消費氣氛。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧照明系統
110‧‧‧光源裝置
120‧‧‧演算單元
130‧‧‧輸入單元
CI‧‧‧色彩編碼
CS‧‧‧控制訊號
IB‧‧‧照明光束
O‧‧‧物體
O(λ)‧‧‧頻譜
R(λ)‧‧‧反射頻譜
S(λ)‧‧‧發光頻譜
S100、S200、S300‧‧‧步驟
X、Y、Z‧‧‧三色刺激值
、、‧‧‧視覺配色函數
圖1繪示光源及視覺配色函數對人眼接收到之物體色彩的影響。 圖2是依照本揭露的一實施例的一種照明系統的示意圖。 圖3是依照本揭露的一實施例的一種使物體呈現目標視覺感受的方法的流程示意圖。
100‧‧‧照明系統
110‧‧‧光源裝置
120‧‧‧演算單元
130‧‧‧輸入單元
CI‧‧‧色彩編碼
CS‧‧‧控制訊號
IB‧‧‧照明光束
O‧‧‧物體

Claims (21)

  1. 一種照明系統，包括： 一光源裝置；以及 一演算單元，耦接於該光源裝置，該演算單元依據一物體的反射頻譜、一視覺配色函數、一視覺喜好修正函數或其組合輸出一控制訊號至該光源裝置，該光源裝置依據該控制訊號輸出一照明光束，使該物體在該照明光束的照射下趨近一目標視覺感受。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該光源裝置包括複數個發光元件，該複數個發光元件具有不同發光頻譜，且該光源裝置依據該控制訊號調變該複數個發光元件的發光強度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括： 一輸入單元，輸入該物體的一色彩編碼，該演算單元耦接於該輸入單元且依據該色彩編碼計算出該物體的反射頻譜。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括： 一標準光源；以及 一取像裝置，在該物體被該標準光源照射下取得該物體的反射頻譜，該演算單元耦接於該取像裝置且自該取像裝置取得該物體的反射頻譜。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括： 一取像裝置，取得一背景光譜以及該物體在該背景光譜下所反射的頻譜，該演算單元耦接於該取像裝置且依據該背景光譜以及該物體在該背景光譜下所反射的頻譜計算出該物體的反射頻譜。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括： 一色卡；以及 一取像裝置，適於取得該物體以及該色卡在相同背景光譜下所反射的頻譜，該演算單元耦接於該取像裝置且依據該物體以及該色卡所反射的頻譜計算出該物體的反射頻譜。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該視覺喜好修正函數指示該目標視覺感受，該演算單元依據該視覺喜好修正函數修正該控制訊號，以調變該照明光束的光強度，使該物體在該照明光束的照射下落在孟塞爾顏色系統之明度N4至明度N6的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該視覺喜好修正函數包括多個轉換矩陣，該演算單元依據一視覺設定條件從該些轉換矩陣篩選出至少一目標轉換矩陣，該演算單元依據該至少一目標轉換矩陣輸出對應的控制訊號，以調變該照明光束的頻譜，從而校正該物體在該照明光束的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近該目標視覺感受。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的照明系統，其中該視覺設定條件指示該目標視覺感受，各該轉換矩陣對應該目標視覺感受分別具有一權重值，且該至少一目標轉換矩陣對應該目標視覺感受的權重值高於50%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該演算單元建構在該光源裝置中或建構在一行動裝置、一閘道器或一雲端系統。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括： 一儲存單元，儲存依使用者喜好或習慣所設定的參數。
  12. 一種使物體呈現目標視覺感受的方法，包括： 令一演算單元依據該物體的反射頻譜、一視覺配色函數、一視覺喜好修正函數或其組合輸出一控制訊號至一光源裝置；以及 該光源裝置依據該控制訊號輸出一照明光束，使該物體在該照明光束的照射下趨近該目標視覺感受。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，其中該光源裝置包括複數個發光元件，該複數個發光元件具有不同發光頻譜，且該光源裝置依據該控制訊號調變該複數個發光元件的發光強度。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，更包括： 藉由一輸入單元輸入該物體的一色彩編碼；以及 該演算單元耦接於該輸入單元且依據該色彩編碼計算出該物體的反射頻譜。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，更包括： 以一標準光源照射該物體； 在該物體被該標準光源照射下藉由一取像裝置取得該物體的反射頻譜；以及 令該演算單元自該取像裝置取得該物體的反射頻譜。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，更包括： 藉由一取像裝置取得一背景光譜以及該物體在該背景光譜下所反射的頻譜；以及 令該演算單元依據該背景光譜以及該物體在該背景光譜下所反射的頻譜計算出該物體的反射頻譜。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，更包括： 藉由一取像裝置取得該物體以及一色卡在相同背景光譜下所反射的頻譜；以及 令該演算單元依據該物體以及該色卡所反射的頻譜計算出該物體的反射頻譜。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，其中該視覺喜好修正函數指示該目標視覺感受，該演算單元依據該視覺喜好修正函數修正該控制訊號，以調變該照明光束的光強度，使該物體在該照明光束的照射下落在孟塞爾顏色系統之明度N4至明度N6的範圍內。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，其中該視覺喜好修正函數包括多個轉換矩陣，該演算單元依據一視覺設定條件從該些轉換矩陣篩選出至少一目標轉換矩陣，該演算單元依據該至少一目標轉換矩陣輸出對應的控制訊號，以調變該照明光束的頻譜，從而校正該物體在該照明光束的照射下的明度、色相以及彩度的其中至少一者而趨近該目標視覺感受。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，其中該演算單元以有線或無線的方式傳輸該控制訊號至該光源裝置。
  21. 如申請專利範圍第12項所述的使物體呈現目標視覺感受的方法，更包括： 令一儲存單元儲存依使用者喜好或習慣所設定的參數，該參數包含該照明光束的頻譜、光強度或色溫。
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