LED可变光谱光源的多光谱拟合反演研究
一种基于LED的光谱可调光源
数 （ｏｏ ｅｄｒ ｇＩｄｘ Ｃ ）在 使 用 中 存 在 问 Ｃ ｌｒＲ ｎ ｅｉ ｎ ｅ， ＲＩ ｎ
题 。 Ｃ Ｉ 光 学工 业 中是 一个 经常 被援 引的标 Ｒ在 尺 ，它 常被 用 来定 义 光源 的质 量 。然而 众 所 周 知 ， Ｃ Ｉ 有 一些 缺 点 ，如 过 时 的色 彩 空 间、 Ｒ具 不均 匀 的色 彩 空 间以及 恶劣 和过 时 的色 适应 校 正 ［ ３。此外 ，在极端 相关 色温 、 Ｃ Ｔ失败 的 Ｉ】 － Ｃ
Ａ Ｔｕｎａ ｅ ＬＥＤ － ｓ ｄ Ｌｉ ｈ ｏｕｒ ｅ ｂｌ ｂａ ｅ ｇ ｔ Ｓ ｃ
ＪＡＮＧ Ｓｈ ｉ ｉ ，ＪＡ ｎ ＰＥＮＧ ｅ Ｉ ｕ— ｕ ｘ ｌ Ｎｉ ｇ ２ Ｆｉ
，
．
Ｈ ａ ｇ ｈ ｕ Ｐｏ ｙ ｅ ｈｎ ｃ Ｃｏ ｌ ｇ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ １ ０ ，Ｃｈ ｎａ ｎ ｚ ｏ ｌ ｔ ｃ ｉ ｌ ｅ ｅ ｎ ｚ ｏ ３ ４ ２ １ ｉ ；
ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｅ ｉｌ ｒ ｐ ｒｙ ａ ｄ ｏ ｊｃ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｅ ａ ｓ ｓｅ ．Ｉ ｄ ｉｉｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｅ ｃ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ， ｈ ｔ ｒ ｏ ｅ ｔ ｎ ｂ ｅ ｔ ｒ ｆ ｃ ｉ ｔ ｃ ｎ ｂ ｓｅ ｓｄ ｎ ａ ｄ ｔ ， ｈ ｓ ｙ ｔ ｍ ａ ｉ ａ ｐ ｌ ｖ ｙ ｏ
基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成
所需要的光谱 分布。在原理上实现了对任 意 目标光谱 的最小 二乘拟合 ， 使用 不同峰值波 长的单色 Ｌ Ｄ分别 Ｅ 对 Ｄ ５ 溴钨灯 、 ５ ０Ｋ理想黑体 、 ６、 ５ ０ 日光照 射下 的标 准 白板 的光谱分 布进行 拟合 ， 相关指 数均在 ０ ９ ． ４以上。
最 后 通 过 对数 据 的分 析 ， 总结 出在 工 程 实 践 中必 须 注意 的要 点 。 关 键 词 ： 光 二极 管 ；光谱 分 布 ；光谱 合 成 ；非 负最 小 二 乘 解 发
２ 中国科 学 院 研 究生 院 ，北京 １０ ３ ） ０ ０ ９
１０３ ； ３０ ３
摘要 ： 从实测 的 Ｌ Ｄ Ｅ 光谱分布 出发 ， 于 Ｌ Ｄ光谱可调光源进行 了可行性 验证 。提 出用非对称高斯分布 对基 Ｅ
函数 的数 学 模 型 来 拟 合 单 个 Ｌ Ｄ光 谱 分 布 ， 以该 数 学 模 型 为 基 础 ， 用 多 种 不 同 峰 值 波 长 的 Ｌ Ｄ 来 合 成 Ｅ 并 运 Ｅ
源能 够帮助研 究人员 进行不 同光谱 照射 下生物 生
长 的实验 。在 机 器视 觉 领 域 ， 谱 可 调光 源 能 够 光
外 光谱段 的不 同光 源 ， 为光谱辐 射 、 度和色 度 作 光 计 量 的标 准 ＿ 。本 文使 用一 种改进 的 Ｌ Ｄ光谱 Ｅ 模 型 ， 过求解 超定 方 程 组 的非 负最 小二 乘 解来 通
基 于 Ｌ Ｄ的 光谱 可 调 光 源 的光 谱 分 布 合 成 Ｅ
朱 继 亦 ， 任建 伟 ， 葆 勇 ， 李 万 志 ， 则 洵 ， 刘 李宪圣 ，张艳琪 ，叶 钊 ， ｒ 全先荣 ，
（ ．中 国科 学 院 长 春 光 学精 密 机 械 － 理研 究 所 ，吉林 长 春 １ ７物
基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成
基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成朱继亦;任建伟;李葆勇;万志;刘则洵;李宪圣;张艳琪;叶钊;全先荣【摘要】从实测的LED光谱分布出发,对基于LED光谱可调光源进行了可行性验证.提出用非对称高斯分布函数的数学模型来拟合单个LED光谱分布,并以该数学模型为基础,运用多种不同峰值波长的LED来合成所需要的光谱分布.在原理上实现了对任意目标光谱的最小二乘拟合,使用不同峰值波长的单色LED分别对D65、溴钨灯、5 500 K理想黑体、日光照射下的标准白板的光谱分布进行拟合,相关指数均在0.94以上.最后通过对数据的分析,总结出在工程实践中必须注意的要点.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2010(031)006【总页数】6页(P882-887)【关键词】发光二极管;光谱分布;光谱合成;非负最小二乘解【作者】朱继亦;任建伟;李葆勇;万志;刘则洵;李宪圣;张艳琪;叶钊;全先荣【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100039【正文语种】中文【中图分类】O4391 引言理想的光谱可调光源能根据人们的需要产生各种形状的光谱分布。
光谱可调光源的应用非常广泛。
基于LED的标准太阳光谱灯拟合算法
基于LED的标准太阳光谱灯拟合算法张译文;徐林;万松【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2013()5【摘要】在测量领域中需要使具有高稳定性及良好光谱匹配性的人工模拟太阳光谱标准灯.本文提出一种基于多种不同峰值波长LED光源的方法来准确模拟AM1.5的光谱分布.以最小二乘法和高斯分布数学模型为基础,在理论上实现了非均匀间隔峰值波长的光谱拟合,从而指导LED的种类选择及其所需的驱动电流值,并通过实验论证其可行性.结果表明:在300～1100nm的范围内,使用较少LED种类的情况下,此方法光谱失配误差小于±2.76%.此算法可精确地分辨标准太阳光谱AM1.5的吸收谷,且应用于AM0的拟合时获得小于±1.67%的光谱失配度.在工程实践中,该算法对快速、准确获得标准太阳光谱灯具有良好的指导意义.【总页数】5页(P596-600)【关键词】LED太阳模拟器;光谱拟合;最小二乘法;高斯分布;非均匀峰值间隔【作者】张译文;徐林;万松【作者单位】上海交通大学物理系太阳能研究所【正文语种】中文【中图分类】O439;TH74【相关文献】1.LED多光谱循环式太阳能杀虫灯在葡萄园中的应用研究 [J], 涂海华;唐乃雄;康念铅;周坚;林爱红2.基于有效集算法的大功率单色LED太阳光谱模拟仿真 [J], 张玉宝;董礼;张国英3.用多种LED单色光芯片模拟太阳光谱的一种光谱组装算法及相似度评价标准 [J], 汤露瑶;苏成悦;陈少藩;刘木清4.基于LED的植物生长光谱拟合算法 [J], 叶普生;钟炳汉;莫兴波;梁启东;户小超;石智伟5.基于LED光谱匹配方法的任意光谱拟合研究 [J], 张从征;许毅钦;古志良;郭亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LED的光谱分布可调光源的设计
Ｌ Ｄ 的光 谱 分布 可 调 光源 的设计 Ｅ
陈 风， 袁银麟， 郑小兵， 吴浩宇
（ 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 遥感研究室， 安徽 合肥 ２０３） ３０１
摘 要 ： 绍 了 一 种 光谱 分 布可 调 光 源 的 设 计 ， 光 源 由积 分球 和大 量 不 同颜 色 的 Ｌ Ｄ组 成 。在 可 见 波 段 。 种 光 源 能 产 介 该 Ｅ 这 生 不 同 光谱 曲线 ， 以模 拟 很 多 不 同 光 源 的光 谱 分 布 。该 项 设 计 通 过仿 真 使 光 源 的 光 谱 分 布模 拟 目标 光源 的 光 谱 分 布 ， 可 并设 计 了 电源 控 制 箱 精 确 地 控 制 每 个 Ｌ Ｄ 模 块 。光 源 的 面 非 均 匀 性 为 ０ ５ ， 度 特 性 在 ± ｌ。 内 ， 大 偏 差 为 Ｅ ．３ 角 ｏ以 最 ０ ７ 。这 种 新 型 光 源 在 光 辐射 测 量 中可 以作 为 一 种 传 递标 准 。 ．７
ａ ｔ ａ ｓ ｅ ｔ ｎｄ ｒ ｏ ａ ｉ ｍ ｅ ｒｃ ａ ｌｃ ｔｏｎ． ｒ ｎ ｆ ｒｓ ａ ａ ｄ ｆ ｒ ｒ ｄ ｏ ｔ ｉ ｐｐ ｉａ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ Ｉｉ ｔＥｍ ｉｔｎｇ Ｄｉ ｄ ＬＥＤ）； ｔ ｎ ｌ ｏｕ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇｈ ｔ ｉ ｏ ｅ（ ｕ ａｂ ｅ ｓ ｒ ｅ；ｒ ｄ ｏ ｅ ｒ ａ ｉ ｍ ｔ ｙ； ｓ ｃ ｒ ｌｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ ｐｅ ｔ ａ ｉｔ ｉ ｔｏ
ｉ ±１。 ｎ ０ ．Ｔｈ ｓ ｎｅ ｔ ｅ ｏ ｏｕ ｃ ａ ｅ ｕｓ ｄ ａ ｉ ｗ ｙｐ ｆｓ ｒ ｅ ｃ ｎ ｂ ｅ ｓ
近 年来 的对地观 测实 践中 ， 对大气 、 针 海洋 、 陆地 、
ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｆｔ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｕ ａ ｌ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ａｐ ｗｅ ｏ ｔ ｏ ｏ ｈ ｏ ｒ ｅｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｏ — ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｎ ｂ ｅ ｓ ｕ ｃ ｎ ｏ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｘ ｉ ｔ ｅ ｓ ｕ ｃ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ｃ ｎ ｂ ｎ
LED灯源模拟光谱分析的研究
LED灯源模拟光谱分析的研究最近，随着LED灯源在照明领域快速普及，研究人员开始关注LED灯源模拟光谱分析方面的问题。
这其中，光谱分析是一个重要的技术手段，在测量LED灯源颜色、发光强度等方面起到了重要作用。
在本文中，我们将探讨LED灯源模拟光谱分析的研究现状、存在的问题以及未来发展趋势。
一、研究现状在LED灯源模拟光谱分析方面，已经有很多相关的研究。
在研究手段上，主要有两种：实验研究和计算模拟。
实验研究的方法，主要是使用光谱仪测量LED灯源的光谱，然后对测量结果进行分析和处理。
这种方法的好处是实验结果更加准确，能够真实地反映出LED 灯源的发光情况。
但是，这种方法工作量较大，需要测量多个样本，且实验设备要求较高，成本也比较高。
计算模拟的方法，主要是使用计算机软件对LED灯源的光学特性进行模拟和计算。
这种方法，可以快速计算出LED灯源的光谱，并进行分析和处理。
但是，由于计算模型是基于理论模型的，所以计算结果可能存在误差，并不能完全反映实际情况。
在研究结果上，实验研究和计算模拟的结果相辅相成。
实验研究可以提供真实的数据和参考，计算模拟可以根据理论模型进行分析和预测。
二、存在的问题目前在LED灯源模拟光谱分析方面，还存在着一些问题。
首先是研究手段限制。
实验研究需要大量的实验设备和手段，成本较高；计算模拟需要高效的计算机和复杂的软件模型。
由于这些限制，研究人员在实践中可能会遇到一些困难。
其次是研究方法的局限性。
由于LED灯源具有多种类型、多种颜色和不同的发光强度，对LED灯源模拟光谱分析的要求也很高。
这就需要研究人员在方法上不断创新，提高准确度和可靠性。
三、未来发展趋势未来，LED灯源模拟光谱分析的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先是多因素考虑。
在LED灯源模拟光谱分析中，需要考虑多种因素对最终结果的影响。
例如，光源的类型、颜色、发光强度等因素，都可能对LED灯源模拟光谱分析产生影响。
因此，未来的研究应该更加全面地考虑这些因素，并建立更加精细的模型来分析研究。
基于led的光谱可调光源的光谱分布合成
基于led的光谱可调光源的光谱分布合成近年来，随着LED技术的快速发展，光谱可调光源也因其灵活性和高光效性在照明应用中受到越来越多的关注。
光谱可调光源不仅能够模拟自然光的色温和颜色，而且还能够产生特定的光谱组合，用于不同的照明需求，如医疗、植物生长、工业生产等。
本文将介绍一种基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成方法。
该方法可以实现多种光谱分布的可编程组合，包括单色光和连续光谱，从而产生不同的色温和颜色。
首先，我们需要了解光谱分布的概念。
光谱分布是指光的能量在不同波长范围内的分布情况。
光的波长范围是从紫色（400 nm）到红色（700 nm），而不同光源在光谱分布上的能量分布差异会导致它们产生不同的颜色和色温。
通过调节光源的光谱分布，我们可以控制光源的色温和颜色。
基于LED的光谱可调光源的光谱分布是通过组合不同波长的LED光源来实现的。
通常，光源的光谱分布是由一组LED光源组成的，这些光源用于产生不同波长范围内的光。
例如，我们可以使用蓝光和红光LED组合来产生紫色和粉红色的光。
为了实现光谱分布的可编程组合，我们需要对LED光源进行精确的控制和调试。
这可以通过计算机控制系统实现，该系统可以控制每个LED的亮度和波长。
通过在计算机程序中编写算法，可以实现各种光谱分布的合成，包括日光、白炽灯、荧光灯等。
在实际应用中，基于LED的光谱可调光源的光谱分布可以与智能控制系统相结合，以实现更加智能化的照明控制。
例如，我们可以根据环境光强度的变化自动调节光源的亮度和色温。
在植物培育和鱼类养殖等领域中，我们可以根据不同的生长阶段来调节光源的光谱分布，以提高植物和鱼类的生长效率和品质。
总之，基于LED的光谱可调光源的光谱分布合成方法可以实现多种光谱分布的可编程组合，从而产生不同的色温和颜色，并且可以与智能控制系统相结合，以实现更加智能化的照明控制。
通过不断地改进和发展，基于LED的光谱可调光源将在未来的照明领域中发挥越来越重要的作用。
LED灯的光谱分析和发光效能研究
LED灯的光谱分析和发光效能研究前言随着LED技术的发展，LED灯在照明领域中逐渐取代了传统白炽灯和荧光灯。
然而，LED灯的光谱分析和发光效能对于其性能和质量的评价具有至关重要的作用。
本文将围绕LED灯的光谱分析和发光效能研究展开，从理论和实践两个方面进行探讨。
第一章光谱分析的理论基础1. 光谱的定义和分类光谱是指光线在经过光学系统后，经过某种装置或方法将其分离成不同波长的分光现象。
光谱可以分为连续谱和线谱两种。
连续谱是指所有波长的光都均匀连续地分布在一定范围内，例如太阳光，火焰光。
线谱是指只含有某些离散波长的光，例如气体放电光。
2. 光谱分析的方法和意义光谱分析的方法可以分为吸收光谱、发射光谱和散射光谱三种。
其中，发射光谱是应用最为广泛的一种。
光谱分析可以提供物质的结构、成分、浓度等信息，因此在材料科学、生物化学、天文学等领域具有重要的应用价值。
第二章 LED灯的光谱分析方法1. LED光谱仪的原理和构造LED光谱仪主要由光学系统、光电转换系统和数据采集系统三部分构成。
光学系统通过色散和放大，将不同波长的光分离出来并聚焦于探测器上，使得光电转换系统可以将光信号转换为电信号。
数据采集系统则将电信号转换为光强随波长变化的光谱。
2. 光谱分析的步骤和注意事项在进行LED灯光谱分析时，应注意以下几个方面：（1）根据测量目的和样品特性选择合适的测量模式。
（2）对LED灯进行预处理，如进行白平衡校准。
（3）对光谱数据进行处理，如去除基线漂移和噪声。
（4）根据测量结果进行质量评价和优化设计。
第三章 LED灯的发光效能研究1. 发光效能的定义和测量方法发光效能是指LED灯将电能转换为光能的能效比，即光效。
其计算公式为：光效=LED灯发光功率/LED灯消耗电功率。
发光功率可以通过光功率计测量，消耗电功率可以通过电功率计测量。
2. 发光效能的影响因素影响LED灯发光效能的因素有很多，例如：LED芯片的制造工艺和材料、散热系统的设计、驱动电源的选择和设计等。
基于LED的光谱可调光源结构研究
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ Ｌ Ｅ Ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｔ ｕ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｌ ｉ ｈ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ － ｐ ｇ
１ Ｊ Ｉ Ａ Ｎ ｉ ｎ Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ ｉ ｘ ｉ ｕ２ ｇ ，
图 １ 光谱模拟仿真结果图 Ｆ ｉ ． １ Ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｇ ｐ
２ 结构设计
该光源主要有成千上万个高功率 Ｌ 具 体 结 构 分 为 三 个 模 块： 光谱匹配模块以及 Ｅ Ｄ 组 成， Ｌ Ｅ Ｄ 屏 体、 其结构示意图如图 ２ 所 示 。 计 算 机 通 过 匹 配 算 法 得 出 与 目 标 光 源 光 谱 匹 配 的 Ｌ Ｌ Ｅ Ｄ 控制驱动模块 ， Ｅ Ｄ 的配置 ， 然后将此配置数据通过 Ｄ Ｖ Ｉ接 口 送 出 去 。 数 据 发 送 卡 负 责 将 通 过 Ｄ Ｖ Ｉ接 口 的 显 示 数 据 打 包 通 过网口发送出去 。 分控器负责将从网络 口 接 收 到 的 视 频 数 据 进 行 分 析 ， 转 换 为 多 路 串 行 数 据， 通过控制 总线发往 Ｌ 并驱动 Ｌ Ｅ Ｄ 显示屏体 。Ｌ Ｅ Ｄ 显示屏体负责将接收到的显示数据 进 行 分 配， Ｅ Ｄ 通过控制显 示， 实现目标光源 。 再将目标光源的光谱反馈给计算机 ， 进行进一步匹配 ， 直至达到预期效果 。 ２． １ Ｌ Ｅ Ｄ 屏体 将一定数量的 Ｌ 而多个模块构成整体的 Ｌ Ｅ Ｄ 屏体采用模块化设计 ， Ｅ Ｄ 按照排列规律组成一个模块 ， 否 则 会 引 起 交 叠 阴 影。 每 个 模 块 由 若 干 个 电 路 板 构 成， 每 Ｌ Ｅ Ｄ 屏体 。 各个模块组装时最好不要有间隔 ， 块电路板上有若干个 Ｌ 通过驱动电流控制而改变各小组上 Ｌ 此结构 Ｅ Ｄ 小组 ， Ｅ Ｄ 的亮灭和灰度等 。 同时 ， 应具有可扩展性 ， 模块数目可以增加 ， 以便今后照明规模的扩展 ； 并且每个模块的 Ｌ 有 Ｅ Ｄ 数目可以 增 加 ， 适当的留空 ， 以便在新峰值波长的 Ｌ Ｅ Ｄ 出现时可以进行升级 。
LED的光谱分布可调光源的设计
作为ＬＥＤ的光谱分布曲线。在３８０ ７８０ ｎｍ，选
择峰值波长间隔为５，ｌｏ，２０ ｎｍ。这样就分别需
要８０，４０，２０个ＬＥＤ来模拟目标光谱分布曲线。
本文提出一种优化算法，这种算法通过模拟，计算 得出每～种颜色ＬＥＤ相应的电流值。
７８０
ｎ
≠（Ｊ：ｌ，丽ｉ）＝∑（ｓＴ（Ａ）一鬲’ＦＫｉ．ｓ。（Ａ））２一ｍｉｎ，
０．７７％。这种新型光源在光辐射测量中可以作为一种传递标准。
关键词：发光二极管；可调光源；光辐射测量；光谱分布
中图分类号：ＴＮ３１２．８
文献标识码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｔｕｎａｂｌｅ ＬＥＤ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ
ＣＨＥＮ Ｆｅｎｇ，ＹＵＡＮ Ｙｉｎ—ｌｉｎ。ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｏ—ｂｉｎｇ，ＷＵ Ｈａｏ—ｙｕ
定标光源［２１和目标光源光谱匹配问题对于 测量仪器的测量精度影响很大。因此，定标光源 和目标光源的光谱分布应尽可能的相似，这样测 量误差口］会减小，测量精度会提高。现在普遍使 用的定标光源积分球［４］中的发光介质是标准灯， 其光谱分布相当于ＣＩＥ标准照明体Ａ。光源峰 值波长在近红外，大约为９５０ ｎｍ，而在蓝色和紫 外波段范围内，标准灯的能量相对较弱，这样的光 谱能量分布会使对这个波段的仪器定标产生误 差。因此，需要一种新型的光源可以作为传统光 源的补充。本文介绍了一种基于发光二极管 （ＬＥＤ）为介质的光谱分布可调的光源，这种光源 光谱覆盖整个可见波段，可以模拟太阳光谱分布， 弥补了标准灯在可见波段能量较弱的缺点。此 外，它还可以模拟不同光源的光谱分布，如显示的 红色，绿色，蓝色和白色；此外，还能模拟信号灯， 放电灯等。因此，在定标时，使用这种光源会非常 有效和方便。本文主要就光源的没计做了较详细 的论述。
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１ 多光谱拟合
目前 ，进行光谱 拟合 的主要方法是 迭代算 法。成熟 的迭
代算法有很多种 ，如美 国 ＮＩＴ发 表的最 速梯度 法ｌ ，以及 Ｓ 在光谱研究领域常用 的最小二乘法等 ，因最小二乘 法具有运 算效 率高 ， 对矩阵操作方便等优点 ，故选用 最小二乘 法进行 拟合计算 。 最小 二乘 拟合 算法 ： 首先 根据光谱 叠加 原理得 到 Ｌ Ｄ的光谱 合成模 型＿ Ｅ ３
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７ １３ 和科技部质检公益行业科研专项基金项 目（ ０ ８ ０ ０ ） １ ７４ ４ ） ２ ０ １ ０ ８ 资助
作 者 简 介 ： 俊 雄 ，１ ８ 倪 ９ ４年 生 ，北 京 理 一 学 光 电学 院博 士 研 究 生 大 ＊通 讯联 系 人 ｅｍａｌ ｚ ｂ ｉ ｂｔｅｕ ｃ ￣ ｉ ｈ ａ＠ ｉ ｄ ．ｎ ：ｔ ． ｅｍａｌ － ｉ ：￣ｘ ｊ２ １＠ １３ ｃｒ ｎｘ ０ ０ ６ ．ｏ ｎ
波 长间 隔 ５ｎｎ的 Ｌ Ｄ单 元 ，同 时其 耗 费 也很 大 。 ｉ Ｅ
一
Ｌ 一∑ｋ ，） （ ） （ Ｓ
（） １光谱离散采样 ，构造 目标光谱矩 阵 ｓ ｆ 一 Ｅｌ ｙ ， ３ （） ｙ ， ｚ Ｙ ，… ， ］
式 中， 为 日标光谱的离散采样 点个 数。 ｔ （ ） 造 Ｌ Ｄ光谱 矩阵 Ｓ （） Ｌ Ｄ单元 Ｎ ￡ ２构 Ｅ ｌ 和 Ｅ （）
倪俊 雄 ，白廷柱 ， 英莹 徐
１ 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室 ， ． 北京 １０ ８ ００ １
２ ．中 国计 量 科 学 研 究 院 光 学所 ，北 京 １ ０ １ ００ ３
摘
要
利用多个不 同光谱的 Ｌ Ｄ单元成功拟合出几种 特征 明显 的常 见标准光源光谱 。重点研究 了如何通 Ｅ
过 目标光谱 的特性反 向找到所需要的 Ｌ Ｄ的频 带分 布和最小使用 的 Ｌ Ｄ数 目， 而利用所 得结果对 原有 Ｅ Ｅ 进
拟合模型进行条件判别和改进 。 对一些实测 的目标光谱进行 模拟仿真 ， 取得 了较为理想的结果 。 关键词 Ｌ Ｄ单元 ；最小 二乘 拟合 ； Ｅ 光谱反演
文献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ ０ ３ ６／．ｓｎ １０ —５ ３ ２ １ ）６１０ —５ Ｏ ：１． ９ ４ｊｉ ． ０ ００ ９ （０ ２ ０—６ ６０ ｓ
按照传统理论分析和 国内外 的实验结果 ，峰值波长 间隔
采用 ２ ｒ Ｏｎｎ分布 的 Ｌ Ｄ灯组无 法仿 真很 多光 谱 ，所仿 真出 Ｅ 的光 谱曲线失真严重 。只有 峰值 波长间隔在 １ ｍ 或 １ ｍ ０ｎ ０ｎ 以下 的 Ｌ Ｄ单元才 能较 好 的仿 真 出常见 的标准 等光谱 和其 Ｅ 他 多种 光 谱 ｅ 。就 目 前 市 场 上 Ｌ Ｄ 的 产 品 而 言 ，在 ３ ０ Ｅ ８ ～ ７ ０ｎ 呵见光波段峰值波长 间隔 １ ｍ 的 ４ 或者 ５ ８ ｍ ０ｎ Ｏ个 Ｏ多 个 Ｌ Ｄ单元还 是可以找到 的，但却基本无法找齐 ８ Ｅ ０个峰值
以大 大 简 化 基 于 Ｌ Ｄ 的 光 源 设 计 ， 短 光 源 的 设 计 时 问 和 Ｅ 缩 节约研制成本 。
本工作将从 目标光谱人手 ， 过对 目标光谱进行 拆分并 通
进行 主成分分 析得 到 Ｌ Ｄ光谱分 布 ，并通过最 小二 乘法拟 Ｅ 合仿真 目标光谱 ， 进而通过相关系数分析获得 实现 【标光 谱 ＿ Ｊ
中 图分 类号 ： ４ ３ ４ ０ ３ ．
及能产生 符合 日标 光谱要 求的最 小 Ｌ Ｄ的个数 ，这样将 可 Ｅ
引 言
目前 ， 于 Ｌ Ｄ的光谱 呵调 光源正在 进入光谱 测量仪 基 Ｅ 器设备行列 ，如美 国国家标 准和技 术协会 （ Ｓ 和 波 兰的 ＮＩＴ） 比岖威斯托 克工业大学 （ ｉｙ ｔｋＵｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｂａ ｓｏ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌ ） ｜ ｔ Ｔ ｇ 于 ２０ ０ ６年研制出了 Ｌ Ｄ光谱可调的积分 球光源ｌ ， 将之 Ｅ １ 并 ］ 应用 于辐射度 、 光度以及色度的光学 计量 ＿ 。在环境光 照明 卜 ｌ 上，荷兰的飞利浦于 ２ ０ 年成功做 出光谱 可调 Ｌ Ｄ显示展 ０９ Ｅ 板 ， 以研究不 同光谱 照 明条件下 人体 的感知度 和舒 适度 。 用 在这 基 于 Ｌ Ｄ的光谱合成 系统 中 ， Ｅ 都是 首先在 不同光谱 频带 Ｌ 确定 Ｌ Ｄ分布 ，然后是确定 Ｌ Ｄ的个数 ，通过数 目 Ｅ Ｅ 较多和小同光谱分布的 Ｌ Ｄ单元 ，以及通过对 单个 Ｌ Ｄ的 Ｅ Ｅ 电流控制改变能量 ，实现光谱 可调ｌ 。 ２ ］
第３卷 ， ６ ２ 第 期 ２０ １２年 ６月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ １ ２Ｎ ． ，Ｐ ６６１１ ｏ． ， ｏ６Ｐ １０－６ ０ ３
Ｊ ｎ ，２ １ ｕｅ ０ ２
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒｌＡｎ ｌｓｓ ｐ ｃｒｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ 的 多 光 谱 拟 合 反 演 研 究 Ｅ
性光谱曲线 。因此 ，可以考虑通过给定 的 目标光谱 进行光谱 反演 ，反 向推得工程 实际 中所 需要 的 Ｌ Ｄ光谱 频带分 布 以 Ｅ
收 稿 日期 ： ０ １１—３ ２ １ ０２ ，修 订 日期 ： ０ ２Ｏ—０ ２ １一１２
定拟合矩 阵的大小以及仿 真的精 度 ， Ｅ Ｌ Ｄ单元越多仿真的精 度越高 。
Ｓ Ｅ（）一 Ｉ （） Ｎ２ ，… ， （） Ｌ Ｄ － ￡ ， （） Ｎ１ Ｎ ￡］
（ １ ）
（） ２
般 的工程 ， 需要 的是符合工程 实际要求 的最简 单 、 最
（） ３
低 成 本 的 实 用 型 照 明 光 源 ， 个 光 源 必 须 满 足 工 程 需 要 的特 这
式中 ， 为 Ｌ Ｄ单 元离散采 样点个 数 ， 为拟合 单元个 数决 ｔ Ｅ ｉ