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影像测量仪视觉集成之---光源的互补增色
  1. [ 日期:2017-07-14 查看次数:217 ]

光源是影像测量仪的配件之一,下面我们简述一下影像测量仪之光源的互补增色。

光和物体的颜色

我们知道在没有光线的暗室中或在漆黑的夜里谁也无法辨认出物体的颜色只有在光照射下物体的颜色才能为人眼所见。

所以物体的颜色是光和眼睛相互作用产生的是大脑对投射在视网膜上不同波长光线进行辨认的结果。

 

我们日常所说物体的颜色是指在日常环境里太阳光照射时物体所呈现的颜色称之为物体的本色在特殊环境里物体呈现的颜色称之为衍生色。

例如在阳光照射下树叶呈绿色这是其本色而在红光照射下这一"绿色"的树叶呈现黑色改用紫外线照射时它又呈火红色这后两种颜色是衍生色。

一个物体的本色只有一个而衍生色可有几个故我们说物体的颜色时若不作特殊说明即指物体的本色。

 

人的色觉特点

不同波长的光照射到人眼视网膜上将给大脑不同的感觉这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来辨别物体的颜色

 

一般人的眼睛可分辨120多种颜色如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下有经验的人可分辨13000多种颜色。

人眼为什么能分辨这么多种颜色呢?

现代科学研究认为人眼中的锥状辨色细胞有三种每一种细胞擅长接收一种颜色的光但对可见光内所有波长的光也能发生程度不同的反应。

这三种锥状辨色细胞分别对红、绿、蓝色光最敏感。因此人们选择这三种颜色作为光的三原色。彩色电视机也是根据上述理论制成的彩色显示过程。

 

当眼睛接受了混合光之后三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来产生三种视觉信号。经视神经传到大脑但是大脑对每一个单独信号并不感兴趣而是把它们总合在一起形成一个综合的色觉这就是人们感觉到的所接收混合光的颜色。根据人的色觉特点当红、绿、蓝三种色光按千变万化的比例混合时就会使人感觉到千差万别的颜色。

  

光的色学性质

1666年英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用实验说明太阳光是各种颜色的混合光并发现光的颜色决定于光的波长。下图出了在可见光范围内不同波长光的颜色。

 

物体的颜色人们感知的物体颜色涉及到色彩学、光学、化学及生理学等不同学科。

 

主色:红、黄、蓝、绿

 

不同波长光线的颜色

为对光的色学性质研究方便将可见光谱围成一个圆环并分成九个区域(见图)称之为颜色环。颜色环上数字表示对应色光的波长单位为纳米(nm)颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色互称为补色。

 

互补色:也称为对比色,互补色在色环(右图)上相互对应。

假如两种色光( 单色光或复色光 ) 以适当地比例混合而能产生白色感觉时,则这两种颜色就称为“互为补色”两种互补色等强度混合可以得到白色。

色彩中的互补色有红色与青色互补,蓝色与黄色互补,绿色与品红色互补。

 

例如,波长为 656nm 的红色光和 492nm 的青色光为互为补色光;又如,品红与绿、黄与蓝,亦即三原色中任—种原色对其余两种的混合色光都互为补色。补色相减 ( 如颜料配色时,将两种补色颜料涂在白纸的同一点上 ) 时,就成为黑色。补色并列时,会引起强烈对比的色觉,会感到红的更红、绿的更绿。如将补色的饱和度减弱,即能趋向调和,称为减色混合。能把白光完全反射的物体叫白体;能完全吸收照射光的物体叫黑体 (绝对黑体)。

 

 

可见光的互补原则

  

可见光波长(400nm~700nm)

光色波长λ(nm)代表波长

(Red)780~630700

(Orange)630~600620

(Yellow)600~570580

绿(Green)570~500550

(Cyan)500~470500

(Blue)470~420470

(Violet)420~380420

 

如果希望更加鲜明地突出某些颜色,则选择色环上想对应的互补颜色,这样可以明显地提高图像的对比度。

(l)互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理青光和橙光混合得到的也是白光

(2)颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。

如黄光和红光混合得到橙光。较为典型的是红光和绿光混合成为黄光

(3)如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。光学中的三原色为红、绿、蓝。

这里应注意颜料的三原色为红、黄、蓝。但是三原色的选择完全是任意的

(4)当太阳光照射某物体时某波长的光被物体吸取了则物体显示的颜色(反射光)为该色光的补色。如太阳光照射到物体上时,若物体吸取了波长为400~435nm的紫光则物体呈现黄绿色。

这里应该注意有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。

比如黄绿色的树叶实际只吸收了波长为400~435nm的紫光显示出的黄绿色是反射的其它色光的混合效果而不只反射黄绿色光。

  

提高光源的显色性

显色性好的光源可以比较真实的还原物体的真实原色。

 


物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射实质上决定于物质的结构不同的物质结构对不同波长的光吸收能力不同。

我们知道光是由光子组成的不同波长的光由不同能量的光子组成。波长λ和能量E间的关系为E=hc/λ。公式中普朗克常数c为光速。当光子射到物体上时某波长的光子能量与物质内原子的振动能或电子发生跃迁时所需能量相同时就易被物质吸收其它波长的光就不易被吸收。

 

物质对光的选择吸收就造成了各自的颜色。对同一种物质改变其内部结构时颜色也会改变。

如碘化汞在正方晶系时呈红色而加温到127℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质结构的改变对光的选择吸收也发生了改变。人们已根据这一点制成了变色涂料等物质。

 

另外如溶剂、荧光等也会影物质的颜色这里不再赘述。波长与能量(电子伏特)的关系经过换算可得λ=hc/E=[1239.8/E(eV)]nm

  

广东源兴光学,致力于光学影像测量事业,因为专注,所以专业;广东源兴,您身边的影像测量专家。

 

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