基于高动态范围图像技术的光环境参数提取方法研究

• 作 者: 陈燕男
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 高动态范围图像 光环境测试 精度研究

本研究是国家自然科学基金“基于高动态图像技术的城市立交桥照明安全研究”的基础研究。通过对现有道路光环境测量方法的研究发现：传统的道路光环境测量方法存在工作量大、耗时长、对道路光环境进行测试危险性高等缺点；而采用低动态数字图像测量光环境光度色度参数，也存在无法记录完整亮度信息的缺陷。因此，本文提出采用高动态范围图像进行光环境参数的提取。论文通过对高动态范围图像技术及其在光学领域的应用动态研究，确定论文研究方向及思路；通过文献分析，结合研究对象的特点与要求，选择获取高动态范围图像方法及图像存储格式。文章从数码相机的感光特性及成像原理出发，结合光学、色度学原理确定从高动态范围图像中提取光环境参数信息的原理和方法，并根据该原理进行软件编制。分别采用传统方法和高动态范围图像的方法对实验对象进行光环境参数提取，对实验数据进行SPSS数据相关性分析以及误差分析，以研究高动态范围图像方法的精确性。精度实验研究表明：在亮度信息提取方面各测点的误差均不大于10%，对路面平均亮度测量效果更好，误差在2%以下。而采用路面材料反射法测量路面照度，在路面材料反射系数可靠的情况下，路面照度的误差不超过10%；采用亮度系数法，能较好反应路面平均照度的状况，误差在2%以下。结果表明：采用该方法对光源在人眼处形成的照度进行计算，比直接采用照度计测量更为可靠。最后，论文采用高动态范围图像获取光环境参数的方法，分别对天津市的主干路（鞍山西道）、立交桥道路（宾悦桥、北营门立交桥）光环境参数进行了实际测量，研究其可操作性。实践表明，采用高动态范围图像获取光环境参数的方法是高效的、可操作的。与其它测量方法相比，该方法具有操作方便、耗时短、安全性高，亮度信息记录更全面，便于普及等优点。