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生的,是大腦對投射在視網膜上不同波長光線進行辨認的結果。
我們日常所說物體的顏色是指在日常環境里太陽光照射時物體所呈現的顏色,稱之為物體的本色。在特殊環境里物體呈現的顏色,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,但對可見光內所有波長的光也能發生程度不同的反應。
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律興奮起來,產生三種視覺信號。經視神經傳到大腦,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。根據人的色覺特點當紅、綠、藍三種色光按千變萬化的比例混合時,就會使人感覺到千差萬別的顏色。
光的色學性質
1666年英國科學家牛頓第一個揭示了光的色學性質和顏色的秘密。他用實驗說明太陽光是各種顏色的混合光,并發現光的顏色決定于光的波長。下圖出了在可見光范圍內不同波長光的顏色。
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
為對光的色學性質研究方便,將可見光譜圍成一個圓環,并分成九個區域(見圖),稱之為顏色環。顏色環上數字表示對應色光的波長,單位為納米(nm),顏色環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(右圖)上相互對應。
假如兩種色光( 單色光或復色光 ) 以適當地比例混合而能產生白色感覺時,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,則選擇色環上想對應的互補顏色,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)顏色環上任何一種顏色都可以用其相鄰兩側的兩種單色光,甚至可以從次近鄰的兩種單色光混合復制出來。
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的各種色調。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,則物體呈現黃綠色。
這里應該注意: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,實質上決定于物質的結構,不同的物質結構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間的關系為E=hc/λ。公式中普朗克常數c為光速。當光子射到物體上時,某波長的光子能量與物質內原子的振動能,或電子發生躍遷時所需能量相同時,就易被物質吸收,其它波長的光就不易被吸收。
物質對光的選擇吸收,就造成了各自的顏色。對同一種物質,改變其內部結構時,顏色也會改變。
如碘化汞在正方晶系時呈紅色,而加溫到127℃使晶形轉變為斜方晶系時卻成藍色。這主要因物質結構的改變,對光的選擇吸收也發生了改變。人們已根據這一點制成了變色涂料等物質。
另外,如溶劑、熒光等也會影物質的顏色,這里不再贅述。波長與能量(電子伏特)的關系經過換算可得λ=hc/E=[1239.8/E(eV)]nm
廣東源興光學,致力于光學影像測量事業,因為專注,所以專業;廣東源興,您身邊的影像測量專家。