【摘要】：在光度學(xué)系統(tǒng),根據(jù)不同的環(huán)境亮度,將人眼視覺狀態(tài)分為:明視覺、暗視覺和中間視覺。其中明視覺和暗視覺兩種環(huán)境下的光度測量與計算方法早已成熟,但是中間視覺環(huán)境下的相關(guān)計算方法在過去一段時間卻始終都未能確定,直到2010年在國際照明委員會(CIE)發(fā)布的第191號技術(shù)報告中,推薦使用中間視覺光度學(xué)模型MES2。MES2系統(tǒng)是以視覺實驗中的辨認、觀察和反應(yīng)時間作為主要評判的工效學(xué)指標,經(jīng)過大量的視覺實驗CIE提出了該系統(tǒng)作為中間視覺下計算亮度標準。MES2模型中的中視覺亮度計算依賴于光源的明視覺亮度、光源參量比值和適應(yīng)因子。的獲得需要求解一個非線性方程。CIE建議使用定點迭代算法(Fixed-Point iteration)求解非線性方程。但是CIE文件中并沒有探討非線性方程解的存在性和唯一性,以及定點迭代方法的收斂性等問題。本文主要探討這些問題。首先我們發(fā)現(xiàn),MES2系統(tǒng)中的非線性方程有無解和多解的可能,然而實際問題需要解的存在并且唯一。進一步研究發(fā)現(xiàn),非線性方程中的參數(shù)影響解的存在與唯一性,我們還發(fā)現(xiàn)對參數(shù)應(yīng)該滿足兩個方程,通過求解這個方程組,便得到了新的參數(shù)。同時也證明了,在新的參數(shù)下,非線性方程有唯一解。由于新的參數(shù)和原來的參數(shù)相差不大,因此修改后的模型計算出的亮度與原MSE2模型計算出的亮度一致,因此在MSE2模型中應(yīng)該使用我們給出的新參數(shù)。然后我們探討了定點迭代算法的收斂性問題。在使用MES2計算亮度時,CIE推薦使用定點迭代方法求解,然后才能計算出中視覺亮度。數(shù)值結(jié)果表明,對于較大的光源參量時,定點迭代方法存在不收斂的情況。與此同時,我們借用了LED光譜優(yōu)化思想,分別以四基色LED和純理論光譜(即沒有波峰或基色個數(shù)的限制)兩種形式,對光源的光譜功率分布進行優(yōu)化,分別獲得了光源的理論最大值為48.92和71.98。對于迭代方法,我們還嘗試了熟知的二分法(Bisection method)和牛頓迭代方法(Newton's method)。二分法總是收斂,但收斂速度較收斂的定點迭代方法慢。眾所周知,牛頓方法收斂依賴于初值的選取,一旦算法收斂,收斂的速度就很快。結(jié)果發(fā)現(xiàn)牛頓方法對較大的參量時收斂很快,但對較小的時卻不收斂。最后我們提出了一個混合型算法,即將二分法和牛頓法結(jié)合起來,稱為牛頓二分法(Bisection-Newton method),該方法集中了二分法總是收斂的特點,也繼承了牛頓方法收斂速度快的優(yōu)點。最后我們進行了大量的數(shù)值仿真計算,對定點迭代方法、二分法、牛頓法以及牛頓二分法這四種算法進行比較,數(shù)值結(jié)果表明牛頓二分法要優(yōu)于其他方法。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O241.7
【圖文】：

覺系統(tǒng)萬千生物都已熟悉了生活在陽光下的狀態(tài)，人類更是離，人的眼睛就會失去其存在的意義。據(jù)科學(xué)研究表明，人信息占所有感官所能獲取信息的百分之八十。可見，在獲對人類的重要性是其它感官不可比擬的。眼睛在獲取物體類，一種是物體的顏色，如赤、橙、黃、綠、青、藍、紫狀、大小以及運動情況等。造近似球形，位于眼眶內(nèi)。眼球包括眼球壁、眼內(nèi)腔和內(nèi)容3]。其結(jié)構(gòu)如圖 2.1。

人眼之所以能夠感受到圖像的存在，是可以概括.感光過程：當有光線射入人眼時，光線會透過角膜、瞳孔人眼光學(xué)系統(tǒng)，最終落在人眼視網(wǎng)膜上并形成物象。2.視網(wǎng)膜接收到光線的到來時，會將物象的信息轉(zhuǎn)換成神經(jīng)沖神經(jīng)沖動傳導(dǎo)到大腦視覺中樞，完成人眼視覺的整體功能視覺感受（明暗色彩等）是視網(wǎng)膜中的視桿細胞和視錐細細胞不能分辨顏色，但它對光線較為敏感，且敏感程度所以在明亮程度較低的環(huán)境人眼視覺由視桿細胞起作用；及物體細節(jié)，但這要在明亮程度較高的情況下；在明亮程桿細胞與視錐細胞一同起作用。在中央凹處，視錐細胞分的很少甚至沒有。然而在視網(wǎng)膜邊緣，有較多的視桿細胞少。聯(lián)系生活中的動物（如雞），之所以它在較暗條件下視網(wǎng)膜內(nèi)視桿細胞分布較少。還有一些動物（如貓頭鷹）原因是，它的視網(wǎng)膜內(nèi)有大量的視桿細胞分布。

神經(jīng)連接組織層和光感受器細胞層，其結(jié)構(gòu)如圖2.3。視網(wǎng)膜是連接感光功能和信號處理功能的重要樞紐。光線在進入人眼視網(wǎng)膜過程中要經(jīng)過其第一層和第二層組織結(jié)構(gòu)，最后到達感光細胞層。圖 2.3 視網(wǎng)膜的組成結(jié)構(gòu)Fig. 2.3 Structure of the retina2.1.3 人眼的視覺狀態(tài)人眼可以在一個相對較大的范圍內(nèi)適應(yīng)視場亮度。當環(huán)境亮度改變時，人眼的視覺狀態(tài)可分為以下三種：1) 明視覺狀態(tài)（Photopic vision）：在亮度大于 的情況下，人眼視覺主要由視錐細胞起作用。人眼瞳孔會收縮的比較小，能分辨物體的細節(jié)（如色彩等）。明視覺的視場較小，一般認為是 2°2) 暗視覺狀態(tài)（Scotopic vision）：在亮度小于 的情況下，人眼視覺主要由視桿細胞起作用。人眼的瞳孔會放大，不能分辨顏色，也不能分辨物體細節(jié)，只能看出物體的大概輪廓。暗視覺的視場較大，一般認為是 4°3) 中間視覺狀態(tài)（ Mesopic vision）：亮度大小在區(qū)間 或之間。在中間視覺狀態(tài)下，視錐細胞與視桿細胞共同參與作用。夜間照明大多處于中間視覺狀態(tài)范疇。2.2 光度學(xué)基礎(chǔ)光度學(xué)（Photometry）是指在可見光光譜波長范圍內(nèi)，總結(jié)了人眼視覺光譜

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 胡艷鵬;姚其;衡濤;施世濤;田野;趙海天;;居住區(qū)道路照明光源的明暗視覺光譜光視效率比值應(yīng)用分析[J];光源與照明;2013年02期

2 莊鵬;;CIE中間視覺光度學(xué)模型的分析和應(yīng)用[J];照明工程學(xué)報;2012年03期

3 曹陽;袁宗杰;林燕丹;陳文成;陳大華;;視覺功能法在道路照明中的應(yīng)用[J];照明工程學(xué)報;2005年04期

4 陳仲林,楊春宇,何正軍;光譜光視效能最大值研究[J];照明工程學(xué)報;2003年03期

5 樸大植,陳遐舉,王強,周豐昆,陳淑芳,焦書蘭;中國人眼對物體色的視覺特性研究[J];照明工程學(xué)報;1993年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳文成;中間視覺S光度學(xué)模型的建立及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 楊武;可調(diào)色溫LED白光的光譜最優(yōu)化研究[D];東華大學(xué);2013年

2 劉蓓;中間視覺條件下弱對比、暗景觀的初步研究[D];天津大學(xué);2006年

本文編號：2744623