光源是影像測量儀的配件之一,下面我們簡述一下影像測量儀之光源的互補增色。
光和物體的顏色
我們知道,在沒有光線的暗室中,或在漆黑的夜里,誰也無法辨認出物體的顏色;只有在光照射下,物體的顏色才能為人眼所見。
所以,物體的顏色是光和眼睛相互作用產(chǎn)生的,是大腦對投射在視網(wǎng)膜上不同波長光線進行辨認的結(jié)果。
我們?nèi)粘Kf物體的顏色是指在日常環(huán)境里太陽光照射時物體所呈現(xiàn)的顏色,稱之為物體的本色。在特殊環(huán)境里物體呈現(xiàn)的顏色,稱之為衍生色。
例如:在陽光照射下樹葉呈綠色,這是其本色,而在紅光照射下,這一"綠色"的樹葉呈現(xiàn)黑色,改用紫外線照射時,它又呈火紅色,這后兩種顏色是衍生色。
一個物體的本色只有一個,而衍生色可有幾個。故我們說物體的顏色時,若不作特殊說明即指物體的本色。
人的色覺特點
不同波長的光照射到人眼視網(wǎng)膜上,將給大腦不同的感覺,這種感覺稱為色覺。人們就是憑自己的色覺來辨別物體的顏色。
一般人的眼睛可分辨120多種顏色,如果在不同顏色的相互補充、相互襯托之下,有經(jīng)驗的人可分辨13000多種顏色。
人眼為什么能分辨這么多種顏色呢?
現(xiàn)代科學研究認為:人眼中的錐狀辨色細胞有三種,每一種細胞擅長接收一種顏色的光,但對可見光內(nèi)所有波長的光也能發(fā)生程度不同的反應(yīng)。
這三種錐狀辨色細胞分別對紅、綠、藍色光最敏感。因此,人們選擇這三種顏色作為光的三原色。彩色電視機也是根據(jù)上述理論制成的彩色顯示過程。
當眼睛接受了混合光之后,三種色覺細胞都按自己的規(guī)律興奮起來,產(chǎn)生三種視覺信號。經(jīng)視神經(jīng)傳到大腦,但是,大腦對每一個單獨信號并不感興趣,而是把它們總合在一起,形成一個綜合的色覺,這就是人們感覺到的所接收混合光的顏色。根據(jù)人的色覺特點當紅、綠、藍三種色光按千變?nèi)f化的比例混合時,就會使人感覺到千差萬別的顏色。
光的色學性質(zhì)
1666年英國科學家牛頓第一個揭示了光的色學性質(zhì)和顏色的秘密。他用實驗說明太陽光是各種顏色的混合光,并發(fā)現(xiàn)光的顏色決定于光的波長。下圖出了在可見光范圍內(nèi)不同波長光的顏色。
物體的顏色:人們感知的物體顏色涉及到色彩學、光學、化學及生理學等不同學科。
主色:紅、黃、藍、綠
不同波長光線的顏色
為對光的色學性質(zhì)研究方便,將可見光譜圍成一個圓環(huán),并分成九個區(qū)域(見圖),稱之為顏色環(huán)。顏色環(huán)上數(shù)字表示對應(yīng)色光的波長,單位為納米(nm),顏色環(huán)上任何兩個對頂位置扇形中的顏色,互稱為補色。
互補色:也稱為對比色,互補色在色環(huán)(右圖)上相互對應(yīng)。
假如兩種色光( 單色光或復(fù)色光 ) 以適當?shù)乇壤旌隙墚a(chǎn)生白色感覺時,則這兩種顏色就稱為“互為補色”;兩種互補色等強度混合可以得到白色。
色彩中的互補色有紅色與青色互補,藍色與黃色互補,綠色與品紅色互補。
例如,波長為 656nm 的紅色光和 492nm 的青色光為互為補色光;又如,品紅與綠、黃與藍,亦即三原色中任—種原色對其余兩種的混合色光都互為補色。補色相減 ( 如顏料配色時,將兩種補色顏料涂在白紙的同一點上 ) 時,就成為黑色。補色并列時,會引起強烈對比的色覺,會感到紅的更紅、綠的更綠。如將補色的飽和度減弱,即能趨向調(diào)和,稱為減色混合。能把白光完全反射的物體叫白體;能完全吸收照射光的物體叫黑體 (絕對黑體)。
可見光的互補原則
可見光波長(400nm~700nm)
光色波長λ(nm)代表波長
紅(Red)780~630700
橙(Orange)630~600620
黃(Yellow)600~570580
綠(Green)570~500550
青(Cyan)500~470500
藍(Blue)470~420470
紫(Violet)420~380420
如果希望更加鮮明地突出某些顏色,則選擇色環(huán)上想對應(yīng)的互補顏色,這樣可以明顯地提高圖像的對比度。
(l)互補色按一定的比例混合得到白光。如藍光和黃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)顏色環(huán)上任何一種顏色都可以用其相鄰兩側(cè)的兩種單色光,甚至可以從次近鄰的兩種單色光混合復(fù)制出來。
如黃光和紅光混合得到橙光。較為典型的是紅光和綠光混合成為黃光
(3)如果在顏色環(huán)上選擇三種獨立的單色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出現(xiàn)的各種色調(diào)。這三種單色光稱為三原色光。光學中的三原色為紅、綠、藍。
這里應(yīng)注意:顏料的三原色為紅、黃、藍。但是,三原色的選擇完全是任意的。
(4)當太陽光照射某物體時,某波長的光被物體吸取了,則物體顯示的顏色(反射光)為該色光的補色。如太陽光照射到物體上時,若物體吸取了波長為400~435nm的紫光,則物體呈現(xiàn)黃綠色。
這里應(yīng)該注意:有人說物體的顏色是物體吸收了其它色光,反射了這種顏色的光。這種說法是不對的。
比如黃綠色的樹葉,實際只吸收了波長為400~435nm的紫光,顯示出的黃綠色是反射的其它色光的混合效果,而不只反射黃綠色光。
提高光源的顯色性
顯色性好的光源可以比較真實的還原物體的真實原色。
物體的顏色決定于它對光線的吸收和反射,實質(zhì)上決定于物質(zhì)的結(jié)構(gòu),不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)對不同波長的光吸收能力不同。
我們知道,光是由光子組成的,不同波長的光由不同能量的光子組成。波長λ和能量E間的關(guān)系為E=hc/λ。公式中普朗克常數(shù)c為光速。當光子射到物體上時,某波長的光子能量與物質(zhì)內(nèi)原子的振動能,或電子發(fā)生躍遷時所需能量相同時,就易被物質(zhì)吸收,其它波長的光就不易被吸收。
物質(zhì)對光的選擇吸收,就造成了各自的顏色。對同一種物質(zhì),改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時,顏色也會改變。
如碘化汞在正方晶系時呈紅色,而加溫到127℃使晶形轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈骄禃r卻成藍色。這主要因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變,對光的選擇吸收也發(fā)生了改變。人們已根據(jù)這一點制成了變色涂料等物質(zhì)。
另外,如溶劑、熒光等也會影物質(zhì)的顏色,這里不再贅述。波長與能量(電子伏特)的關(guān)系經(jīng)過換算可得λ=hc/E=[1239.8/E(eV)]nm
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