用excel给定的CIE1931-xyz-三刺激值数据,使用MATLAB绘制出三刺激值曲线和光谱曲线。 求出给定光谱的XYZ 和光谱的xyz色坐标; 给出rgb与xyz的转换矩阵、 uv坐 标的计算公式, 计算出rgb和uv色坐标。
时间: 2023-05-27 09:06:01 浏览: 198
基于MATLAB和excel数值分析
由于题目中没有给定具体的CIE1931-xyz三刺激值数据和光谱曲线,因此无法进行具体的绘制和计算。以下是一些可能用到的代码和公式,供参考。
1. 绘制三刺激值曲线和光谱曲线
假设给定的CIE1931-xyz三刺激值数据保存在Excel表格中的A1:Cn单元格中,其中第一列为波长(nm),第二列为x,第三列为y,第四列为z。可以使用以下代码将数据导入MATLAB并进行绘制。
```matlab
data = xlsread('data.xlsx'); % 读取Excel表格中的数据
lambda = data(:,1); % 波长(nm)
x = data(:,2); % x分量
y = data(:,3); % y分量
z = data(:,4); % z分量
figure;
subplot(2,1,1); % 绘制三刺激值曲线
plot(lambda,x,'r-',lambda,y,'g-',lambda,z,'b-');
xlabel('Wavelength (nm)');
ylabel('Tristimulus values');
legend('x','y','z');
subplot(2,1,2); % 绘制光谱曲线
plot(lambda,x+y+z,'k-');
xlabel('Wavelength (nm)');
ylabel('Spectral power distribution');
```
2. 求出给定光谱的XYZ和光谱的xyz色坐标
根据CIE1931标准,光谱的XYZ色坐标可以通过以下公式计算:
$$
X=\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{x}_iS_i \\
Y=\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{y}_iS_i \\
Z=\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{z}_iS_i
$$
其中,$\Delta\lambda$为波长间隔(nm),$n$为波长数,$\bar{x}_i,\bar{y}_i,\bar{z}_i$为CIE1931标准观察者对于波长为$\lambda_i$的光的相对色值,$S_i$为光源在波长为$\lambda_i$处的辐射功率(W/nm)。由于光源的辐射功率并不是给定的,我们可以假定光源辐射功率在整个波长范围内相等,即$S_i=S_0$。此时,上述公式可以简化为:
$$
X=S_0\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{x}_i \\
Y=S_0\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{y}_i \\
Z=S_0\Delta\lambda\sum_{i=1}^n\bar{z}_i
$$
xyz色坐标可以通过以下公式计算:
$$
x=\frac{X}{X+Y+Z} \\
y=\frac{Y}{X+Y+Z} \\
z=\frac{Z}{X+Y+Z}
$$
可以使用以下代码计算给定光谱的XYZ和xyz色坐标。
```matlab
lambda_min = min(lambda); % 波长范围
lambda_max = max(lambda);
delta_lambda = lambda(2)-lambda(1); % 波长间隔
x_bar = load('cie1931_x.txt'); % CIE1931标准观察者对应的相对色值
y_bar = load('cie1931_y.txt');
z_bar = load('cie1931_z.txt');
S0 = 1; % 假定光源辐射功率在整个波长范围内相等
X = S0*delta_lambda*sum(x.*x_bar); % 计算XYZ色坐标
Y = S0*delta_lambda*sum(y.*y_bar);
Z = S0*delta_lambda*sum(z.*z_bar);
x = X/(X+Y+Z); % 计算xyz色坐标
y = Y/(X+Y+Z);
z = Z/(X+Y+Z);
```
3. 给出rgb与xyz的转换矩阵、uv坐标的计算公式,计算出rgb和uv色坐标
RGB与XYZ之间的转换矩阵可以表示为:
$$
\begin{bmatrix}X \\ Y \\ Z\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}R_{x} & G_{x} & B_{x} \\ R_{y} & G_{y} & B_{y} \\ R_{z} & G_{z} & B_{z}\end{bmatrix}\begin{bmatrix}R \\ G \\ B\end{bmatrix}
$$
其中,$R_x,R_y,R_z,G_x,G_y,G_z,B_x,B_y,B_z$为RGB三原色对应的CIE1931色匹配函数。可以使用以下代码计算转换矩阵。
```matlab
x_bar = load('cie1931_x.txt'); % CIE1931标准观察者对应的相对色值
y_bar = load('cie1931_y.txt');
z_bar = load('cie1931_z.txt');
R_x = sum(x_bar.*load('sRGB_R.txt')); % RGB与XYZ之间的转换矩阵
R_y = sum(y_bar.*load('sRGB_R.txt'));
R_z = sum(z_bar.*load('sRGB_R.txt'));
G_x = sum(x_bar.*load('sRGB_G.txt'));
G_y = sum(y_bar.*load('sRGB_G.txt'));
G_z = sum(z_bar.*load('sRGB_G.txt'));
B_x = sum(x_bar.*load('sRGB_B.txt'));
B_y = sum(y_bar.*load('sRGB_B.txt'));
B_z = sum(z_bar.*load('sRGB_B.txt'));
M = [R_x G_x B_x; R_y G_y B_y; R_z G_z B_z];
```
UV坐标可以表示为:
$$
u=\frac{4X}{-2X+12Y+3Z+0.2} \\
v=\frac{9Y}{-2X+12Y+3Z+0.2}
$$
可以使用以下代码计算给定光谱的UV坐标和RGB色坐标。
```matlab
u = (4*X)/(-2*X+12*Y+3*Z+0.2); % 计算UV坐标
v = (9*Y)/(-2*X+12*Y+3*Z+0.2);
RGB = M\[X; Y; Z]; % 计算RGB色坐标
```
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