一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法

摘要

本发明提供一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，包括：在不同光照条件下测量目标和背景表面的光谱功率分布曲线；选择合适的中间视觉光度计算模型，计算光谱光视效率函数，再根据测量得到的光谱功率分布曲线计算得出中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度；基于计算的亮度，计算中间视觉特性范畴内的目标对比度，根据目标对比度计算结果，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明中。本发明技术方案能够比较不同色温和显色性LED照明光源在考虑中间视觉亮度时计算的目标对比度，为隧道照明选择合适的照明光源，为照明节能和驾驶安全提供了保障。

说明书

技术领域

本发明涉及中间视觉、隧道照明技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法。

背景技术

近几年来，LED光源由于其具有更低的能耗和更长的寿命而代替隧道内传统的光源。且LED光源的色温和显色性的数值都是可以由生产厂家设定的。色温和显色性不同的LED光源提供相同的环境亮度时，人眼感到的目标对比度是不同的，因为人眼对于不同波长的光的敏感度不同，相同的环境亮度也可能导致目标具有不同的对比度。而目标对比度又是隧道内光源对人眼视觉特性的直接体现，它影响人眼的反应时间，而人眼反应时间的长短直接影响隧道内发生事故的概率。所以，选择色温和显色性合适的LED光源对于隧道内安全驾驶具有重要的意义。但是，LED光源的可选色温和显色性范围较广，不同色温的LED灯具提供的照明效果也不同。目前为止，在隧道内选择哪种LED照明灯具能提供最佳的照明效果没有明确的结果。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法。本发明方法根据计算得到的目标和背景的亮度以及中间视觉特性范畴内的目标对比度，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明中，能够保证在相同的亮度环境下，达到最大的目标对比度，实现节能和保证行驶安全。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，包括如下步骤：

S1、在不同光照条件下，测量目标和背景表面的光谱功率分布曲线；

S2、选择合适的中间视觉光度计算模型，计算光谱光视效率函数，再根据步骤S1测量得到的光谱功率分布曲线计算得出中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度；

S3、基于步骤S2计算得到的感知亮度，计算中间视觉特性范畴内的目标对比度，根据目标对比度计算结果，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明中。

进一步地，所述步骤S1具体包括：使用分光辐射仪分别测量目标和背景表面在不同光色条件下的光谱功率分布曲线，在测量过程中要保证环境亮度相同。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

S21、根据隧道内部的亮度，考虑到不同中间视觉光度计算模型的亮度适用范围，选择MES2中间视觉光度计算模型。

S22、基于步骤S1测量的所述光谱功率分布曲线与步骤S21中选择的所述MES2中间视觉光度计算模型计算中间视觉光谱光视效率曲线；

S23、基于步骤S1测量的所述光谱功率分布曲线与步骤S22中计算的所述中间视觉光谱光视效率曲线，计算目标和背景的感知亮度。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31、将步骤S2中得到的所述中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度带入到对比度计算公式中，计算中间视觉特性下的目标对比度；

S32、根据步骤S31得到的中间视觉特性下的目标对比度，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明根据对中间视觉的照明特点的分析，考虑到隧道内部的照明环境提出了一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，为隧道照明光源的选择提供了理论依据。

2、本发明提供的一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，通过计算目标和背景的亮度以及中间视觉特性范畴内的目标对比度，同时选择使目标对比度达到最大的照明灯具，保证在相同的亮度环境下，达到最大的目标对比度，实现节能和保证行驶安全。

3、本发明提供的一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，适用隧道照明领域，其照明亮度在1～10cd/m

基于上述理由本发明可在中间视觉、隧道照明等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图。

图2为本发明实施例提供的选择3种色温，4种显色性的LED光源分别在沥青色背景和灰色目标的光谱辐亮度分布示意图。

图3为本发明实施例提供的中间视觉特性范畴内的对比度计算过程示意图。

图4为本发明实施例提供的对比度计算结果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明的技术方案：

如图1所示，本发明提供一种用于中间视觉特性范畴内的目标对比度计算方法，本实施例中，该方法包括如下步骤：

S1、在不同光照条件下，测量目标和背景表面的光谱功率分布曲线；如图2所示，为目标在3种色温、4种光源显色性的LED光源的辐射下的光谱功率分布曲线。本步骤所测量的光谱功率分布曲线，主要测量的是可见光部分的光谱分布曲线，即380nm-780nm部分的光谱功率分布曲线。测量的目标和背景光谱功率分布曲线分别为L

S2、选择合适的中间视觉光度计算模型，计算光谱光视效率函数，再根据步骤S1测量得到的光谱功率分布曲线计算得出中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度；如图3所示为中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度的计算过程。具体包括：

S21、根据隧道内部的亮度，考虑到不同中间视觉光度计算模型的亮度适用范围和国际照明委员会的推荐，选择MES2中间视觉光度计算模型。MES2模型的计算公式如下：

L

m

式中，V

S22、基于步骤S1测量的所述光谱功率分布曲线L

S23、基于步骤S1测量的所述光谱功率分布曲线与步骤S22中计算的所述中间视觉光谱光视效率曲线V

L

L

S3、基于步骤S2计算得到的感知亮度，计算中间视觉特性范畴内的目标对比度，根据目标对比度计算结果，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明中。所述步骤S3具体包括：

S31、将步骤S2中得到的所述中间视觉特性范畴内的目标和背景的感知亮度带入到对比度计算公式中，计算中间视觉特性下的目标对比度；其中，对比度的计算公式如下：

S32、根据步骤S31得到的中间视觉特性下的目标对比度，选择使目标对比度达到最大的照明灯具，应用于隧道照明。对比度描述的是目标和背景的亮度差异，这个差值越大，则目标越容易被人眼识别，所以要选择使目标对比度相对较大的光源作为隧道内照明灯具。如图4所示，给出了根据公式(9)所计算出的目标对比度计算结果。在隧道照明环境中，可以根据图4所示的结果来选择照明灯具，选择使目标对比度达到最大的照明光源。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。