基于高斯函数的光谱叠加信号处理仿真研究

针对重金属离子敏光纤传感器阵列光谱信号叠加引起的多种离子浓度测量误差较大的问题,采用高斯函数对重金属离子敏光纤传感器阵列信号进行建模。在利用Matlab对光纤传感器阵列光谱叠加信号进行分离和相对误差分析的基础上提出了一种误差修正的方法。从仿真结果可知,这种算法可以减小由于重金属离子敏感膜的离子间干扰引起的光谱重叠误差,为实际光纤传感器阵列的制作和光谱信号处理提供了理论依据。

具有高颜色表现能力与低蓝光危害的白光LED光谱优化

随着发光二极管的飞速发展,LED照明越来越多的被用于各个行业,且类似医疗、印刷、纺织、美容等行业对LED灯具的颜色表现能力要求很高;同时LED灯具带来的光生物危害也越来越被人们所重视,其中以LED蓝光危害最被人们所熟知。近年来很多研究者致力于如何降低白光LED的蓝光危害,但大部分工作都是在相对较低色温(CCT)的情况下获得需要的白光光谱,或者在一段色温范围内对进行离散穷举来找出最低蓝光危害的那一个相关色温对应的光谱;能够在不同的目标色温下获得同时拥有高颜色表现能力与低蓝光危害辐射的混合白光LED光谱几乎没有。为此,基于现有的多个LED提出了一种目标函数简单的非线性约束优化方法。在以往的研究中发现蓝光危害加权辐射通量与其相关色温呈现线性关系,随着其相关色温的增大,蓝光加权辐射通量也越来越大。要想获得具有低蓝光危害的白光LED光谱,只需固定其相关色温,就会得到每个目标相关色温对应的蓝光加权辐射通量,根据评价LED光源的蓝光危害辐射效率的计算公式,将其分子固定,只需最大化其分母,其蓝光危害辐射效率就会最小化,所以最大化辐射效率即可。针对其光谱功率分布,通过使用一个滤光片对被选择的多个LED混合后的光谱功率分布进行限制,同时因为实际生产需求要对滤光片的光谱透射率添加一个平滑约束,平滑约束则是使用加权平均的方法来完成。最后通过极大化“RP”方法得到各色LED的辐射量权重。仿真结果证明,该方法最终可以获得符合美国国家标准学会的ANSI/NEMA C78.377-2017标准的2700~6500 K八个目标相关色温,分别为2700、3000、3500、4000、4500、5000、5700和6500 K,各个CCT下的光源光谱其显色指数、色彩保真度、色域指数均在90以上,色偏差值在0.0054以内,蓝光危害辐射效率均在0.1以内的混合LED白光光谱。

基于光谱叠加特性的液晶显示器颜色特征化方法研究

从色光加色混合的基本特性出发,对两台专业级液晶显示器(LCD)进行了光谱辐亮度测量。对测量结果进行计算表明,显示色与三原色光谱辐亮度函数之间存在线性叠加关系,不同数字驱动值下相同波长的三原色光谱辐亮度函数满足三次多项式的关系。利用这两个关系提出了一种根据数字驱动值和对应的三原色光谱辐亮度函数计算任意显示色的算法。实验验证结果表明,这种计算方法的准确度很高,可以作为LCD颜色特征化的方法。

不同环境下移动终端显示色光谱特性研究

目的分析不同环境下移动终端显示器显示色的光谱特性,研究外界环境对移动终端颜色显示的影响。方法分别在暗室和D50光源下测量移动终端显示色的光谱值,利用高斯-马尔科夫线性回归,改进显示色与三原色之间的光谱叠加模型,并根据显示色光谱函数之间存在的线性叠加关系,建立同一显示色在2种环境下的光谱关系模型。结果外界环境对同一显示色的光谱值影响显著,但不影响各通道独立性,2种环境下移动终端都具备良好的通道独立性。模型预测值与实测值之间的光谱均方误差和DE 2000色差的结果表明,改进后的线性叠加模型较原模型的光谱计算精度提高了6倍,色差降低到0.1以下;同一显示色在2种环境下光谱关系模型的光谱预测值与实测值非常接近,色差均值小于1。结论改进后的光谱叠加模型更精确地量化了移动终端的颜色显示特征,并且光谱转换模型的建立,可以有效去除环境对移动终端颜色显示的影响,为研究移动终端显示图像效果的增强提供了方法。

重金属离子敏光纤舌信号处理仿真研究

基于高斯函数与光谱信号的相似性,采用高斯函数来对离子敏光纤传感器阵列—光纤舌信号进行仿真。利用Matlab对光纤舌可能检测到的发生光谱叠加的光谱信号进行分离和相对误差分析。从仿真结果可知,采用相应的算法可以减小由于重金属离子敏感膜的离子间干扰引起的光谱重叠误差。在此基础上,进行了带有光噪声光纤舌光谱叠加信号的信号处理仿真,为实际光纤舌的制作和光谱信号处理提供了理论依据。

按波长分区的LCD颜色特征化模型

为了建立液晶显示器颜色计算模型,分别对EIZO CG19,IBM 19,DELL 19和HP 19LCD显示器进行了通道独立性和颜色叠加性的检验。通过检验单通道和双通道数字驱动值与颜色三刺激值之间的关系可以验证各通道之间的独立性,从而证明了上述显示器的显示色与三原色光谱辐亮度函数之间存在线性叠加关系。实验中发现三原色光谱辐亮度与数字驱动值的关系是波长的非线性函数,提出了一种按波长分区法计算三原色光谱辐亮度函数的方法,用RGB三原色的测量光谱拟合出各波长辐亮度值与数字驱动值之间的三次多项式关系,利用这个关系可计算得到任意数字驱动值对应的三原色光谱辐亮度曲线,然后可按颜色相加关系由三原色光谱辐亮度曲线计算出任意数字驱动值下的显示色。实验结果表明,只需要测量少量几个数字驱动值下的光谱曲线就可以准确计算出任意数字驱动值下的三原色光谱辐亮度曲线,进而计算得到任意混合色的光谱辐亮度曲线,大大减少了测量样品数量。这种计算方法所需的测量样品数量少、计算准确度高,可以满足工业应用的精度要求,能作为LCD显示器颜色特征化的一种方法。