城镇道路照明计算方法探讨

基于城镇道路及其照明的现状,依据照度的定义,讨论了适合城镇道路照明的照度及亮度计算方法。     

平均天空采光计算

本文在平均天空模式条件下首先研究了到达采光口的光通量,建议了估算采光口面积的采光修正系数法,该方法简单易行.本文还根据平均天空亮度模式,利用电子计算机进行了平均天空采光计算,证实了上述方法是合理的,并可在工程上应用.     

利用采光修正系数进行平均天空采光计算

本文在平均天空模式条件下探讨了到达采光口的光通量,提出了估算采光口面积的采光修正系数法;还根据平均天空亮度模式,利用电子计算机进行了平均天空采光计算,证实了方法的合理性.     

天空亮度分布研究

本文提出了似阴天空亮度分布表达式,经验证表明,它与天空亮度实测结果吻合较好。在本文中还采用一个式子表示了各类天空亮度分布,这对于垂直面照度计算等无疑是方便的。     

基于人眼亮度感知的S型函数图像对比度增强算法

为了克服传统变换函数在低照度情况下的局限性,在间接对比度增强领域,提出了一种基于人眼亮度感知对比度灵敏性的S型函数。对于不同的图像亮度,存在不同的视网膜响应值,因此将人眼视网膜的对比度灵敏性建模为对数参数的指数函数。该方法以灵敏度模型作为Steven幂律的指数,推导出一个感知亮度的转换函数。同时还提出了一种参数优化方法,在保持输入图像的平均亮度和直方图的同时,保持信息损失最小。实验结果表明,该方法在保持输入图像平均亮度的情况下,具有更少的信息损失和更低的计算复杂度。在对比度增强、平均亮度保持和细节保持方面具有优势。     

平均天空亮度模式初探

本文从光气候要素出发,根据CIE晴朗天空和全云天空的亮度分布公式,建议采用一种平均天空亮度计算式,并提出了在平均天空亮度模式条件下进行天然采光设计的一种简单易行的新方法。     

夜景亮度及建筑材料光反射特性与照明节能

为了实现城市夜景照明节能,研究了城市夜间区域亮度变化所需的能耗变化。根据功率密度值8．9w／m^2的能耗指标,计算出夜景亮度每提高1cd／m^2将多耗电能0．84W,夜间城市区域亮度提高1～2cd／m^2,在城市亮背景下人的视觉功能难以分辨其效果,但由此增加的电能耗费巨大。在照明条件相同的情况下,建筑饰面材料的光反射特性直接影响景物亮度,通过实验研究了不同建筑饰面材料的光反射特性,并在CIE推荐的漫反射材料照度计算公式的基础上,建立了建筑物照度计算模型。     

对阿基米德设想的探讨

运用光学中几何光学和光度学的理论,对阿基米德的设想进行了分析。首先得出了像的亮度与物的亮度的关系,进而导出像的照度与物的亮度的关系。利用此关系,并基于太阳亮度、透镜孔径和敌船位置可能的取值,从而得出结论,像的照度不足以烧毁敌船,该设想不能实现。     

建筑物夜景亮度计算模型及修正系数

为了解决国际照明委员会（CIE）推荐的照明计算公式不适合具有混合光反射性质的现代建筑饰面材料的问题,寻找一个能符合现代建筑饰面材料的亮度计算方法,达到建筑节能与城市夜景亮度控制目的。在光度学实验室对30种常用建筑饰面材料不同方向的亮度进行了测量,用测量获得的不同方向亮度值计算出亮度修正系数K（i,β）,还分析了光在传播过程中受大气影响衰减与反射亮度的关系。将K（i,β）值与视看距离、光源种类、灯具利用、材料清洁程度、照明系统维护等作为修正系数补充CIE计算公式,建立一个新的计算模型。通过计算比对,新模型计算的照度值仅为传统公式计算的1/3。     

一种道路照明照度测试方法和数据处理系统

提出了一种改进的道路照明照度测试方法,对实际道路的照度值进行布点和测量,并使用Lab-VIEW软件编写程序对平均照度、照度均匀度、纵向照度均匀度、环境比、照度维护系数、照明功率密度和应用光效等参数进行了计算和处理。根据这些参数对所测LED路灯铺设路段进行了评价,结果表明,本方法可节省数据计算和处理的时间,提高道路照明照度测试的工作效率。     

基于梯度稀疏和多尺度变分约束的图像增强算法

针对低照度条件下采集到的图像存在亮度偏低、细节模糊等问题,通过分析传统Retinex理论在增强图像过程中的缺陷,提出了一种基于梯度稀疏和多尺度变分约束的图像增强算法。该算法首先将输入图像由RGB空间转换到HSV空间,提取亮度分量,实现三个通道的解耦合。然后根据零范数的梯度全局显著特性,定义了一个新的相对全变分正则项。接着在HSV空间下惩罚亮度分量,构建一种具有梯度稀疏的变分模型对亮度通道进行约束,并通过将控制因子扩张为多个尺度,形成多尺度变分约束,提升照度估计的准确度,使之更加符合光照分布特性。根据Retinex理论进行映射,获取亮度通道对应的反射图像。进而利用亮度通道不同尺度下的约束所对应的不同照度结果,分别提取图像的粗略细节、中等细节和精细细节,通过多尺度细节加权,对反射图像进行细节增强。最后,对照度图像进行伽马校正,与经细节提升后的反射图像重组并进行颜色空间转换得到输出的增强图像。通过实验对比表明,所提算法的增强图像有着更高的色彩丰富度和更低的色差水平,能够保持图像的自然度,提升图像的视觉效果。在均值、平均梯度和信息熵的表现上,相比原图均有大幅度提升,与现有的先进算法相比,平均定量指标在不同类型低照度图像的增强图像上均产生了较优的效果,且有着较快的运算效率。     

基于加权引导滤波的Retinex刑侦图像增强

为提高低照度刑事侦查图像的质量,提出一种基于加权引导滤波的Retinex刑事侦查图像增强算法。首先,提取刑事侦查图像的亮度;其次,利用加权引导滤波估计光照信息,并用对数图像处理模型增强光照信息;再次,在对数域计算反射层图像;最后,恢复图像彩色,获得最终的增强图像。选取不同场景下的低照度刑事侦查图像进行实验,实验结果表明,与单尺度Retinex算法、多尺度Retinex算法、直方图均衡化算法和引导滤波算法相比,采用提出算法增强后图像的信息熵提高了15%～70%,结构相似性提高了1%～10%,平均梯度提高了3%～11%。提出的算法可以提高低照度刑事侦查图像的质量。     

平均园柱形照度的测量及其新型接收器

在建筑照明技术中,平均园柱形照度E_z是照明设计的质量指标之一,需要考虑对E_z测量的可能性,同时研制精密的E_z接收器,本文描述了E_z的测量及新型接收器的研制结果。     

结合人眼视觉特性和模糊集理论的彩色图像增强

针对不均匀光照或低照度的彩色图像对比度低的问题,提出一种结合人眼视觉特性的全局亮度调节和局部对比度增强的方法. 首先,将已有的RGB图像转换到HSV彩色空间,根据人眼视觉特性,自适应生成算法参数,非线性调节图像全局亮度和动态范围,提高图像亮度的整体水平; 然后,结合模糊集理论增强算法特性,建立局部对比度隶属度函数,非线性调整图像的局部对比度细节信息; 最后,将增强后的图像由HSV空间转换回RGB空间,完成彩色空间恢复. 实验表明,该方法能够有效地增强低照度图像的全局亮度和局部对比度,提升低照度图像的视见度.     

照明环境对交互阅读视觉和认知的影响

视觉显示终端（visual display terminal,VDT）和纸质文稿共同成为人们生活和学习中不可或缺的阅读媒介,提供适宜的VDT与纸质交互阅读照明环境是提升室内照明环境质量、满足人民健康需求的重要发展方向。为探讨照明环境对交互阅读的视觉和认知的影响,采用主观评价、视觉任务绩效和生理指标测量相结合的方法,开展照明环境主客观评价实验。搭建了交互阅读照明环境实验平台,研究了水平照度、照度配比、色温、屏幕亮度4项照明参数对交互阅读视觉舒适、视觉功效、视觉疲劳3种视觉感知,认知效率和情绪唤醒2种认知表现的影响。实验结果显示,水平照度对视觉疲劳影响最大;照度配比主效应对交互阅读的视觉感知和认知表现均有显著影响;光源色温对交互阅读视觉舒适和视觉功效影响最大;VDT屏幕亮度对交互阅读视觉疲劳、认知效率和情绪唤醒影响最大。根据各相关要素对评价指标的影响分析,得出高视觉舒适且高情绪唤醒的交互阅读最佳照明环境参数为水平照度750 lx、垂直照度300 lx（照度配比2.5）、色温4 000 K,最佳屏幕亮度为100 cd/m²;高视觉功效以及高认知效率、低视觉疲劳的交互阅读最佳照明环境参数为:水平照度300 lx、垂直照度200 lx（照度配比1.5）、色温5 000 K,且屏幕亮度建议为100 cd/m²。研究结果为交互阅读的照明设计和优化提供依据。     

低照度全景图像增强处理研究进展

概述了低照度全景图像增强算法及其相关研究现状,以典型的低照度全景图像增强算法为例,进行了算法仿真实验。从主观和客观指标评价两个方面分别对各类典型算法仿真结果进行了比较分析,总结了各类算法的优缺点。指出在兼顾低照度全景图像亮度提升、图像去噪以及细节增强的同时,提高算法的有效性、实时性与自适应性是未来低照度全景图像增强算法发展方向。     

日光感知的LED照明系统节能特性

基于闭环控制原理,研制了日光感知的LED照明系统,能在日光不足时动态控制LED光源的亮度,使得室内照度保持恒定。给出了一种计算日光感知照明节能指标的方法,指出在纯日光照明下室内照度低于临界值的时间越长,则日光感知照明节能越多。选择晴朗的中秋与深秋在傍晚测量了纯日光照明下的室内照度,通过功率补偿实验确定了不同时刻的光源功率,再经拟合与积分得到中秋和深秋傍晚日光条件下节能率分别为46.3%与48.5%。日光结合自主式LED调光照明具有较为显著的节能效果。     

城市道路人行横道处照明指标的确定

为了合理确定城市道路人行横道处的照明指标,保证驾驶人对过街行人的有效视认,进行了驾驶人夜间视认距离试验研究。分析了过街行人数量、状态(静止或运动)及衣服颜色对驾驶人夜间识别距离的影响,以及不同车速条件下驾驶人夜间视认距离随平均照度的变化规律,构建了驾驶人夜间视认距离-平均照度-车速关系模型。基于驾驶人夜间视认距离与反应制动距离间的安全行驶判别条件,提出了城市道路人行横道处平均照度的计算方法,并给出了实际案例。研究结果表明:当单个过街行人静止且衣服颜色较深时,驾驶人夜间对其进行视认最为困难;驾驶人夜间视认距离与平均照度呈正对数相关,与行驶速度呈负线性相关。     

基于GIF滤波分解的低照度图像增强算法

针对常见的对比度增强方法在处理低照度图像时不能兼顾提升图像亮度、对比度,和增强细节的问题,提出基于引导滤波器(guided image filter,GIF)的低照度图像增强算法。首先将输入图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间;再利用GIF滤波器对图像进行图像分解,得到一个基本层和一个细节层;然后对基本层进行自适应Gamma校正,提高图像的整体亮度和对比度;再对细节层进行S型曲线增强,突出图像的局部细节;最后合成并恢复颜色,得到增强图像。将本文算法、全局Gamma校正、MSRCR 3种算法分别对低照度Bridge和Street图像进行处理,实验结果表明:本文算法能够在有效提升对比度的同时增强图像细节,提升了低照度图像的视觉效果。     

结合MCA与Retinex算法的低照度图像增强方法

针对低照度条件下获取的图像存在可见光照度低、噪声大等问题,提出了一种基于形态成分分析(MCA)和Retinex算法结合的低照度图像增强方法。首先,将低照度图像转换到HSV色彩空间,接着采用MCA将V分量分解为纹理和平滑部分;其次对平滑部分采用基于改进的多尺度Retinex算法和自适应全局色调映射进行增强,对纹理部分进行维纳滤波去噪后再进行Laplace算子锐化;然后MCA重建得到亮度增强图像,将其与H、S分量合并且转换到RGB色彩空间;最后采用自适应函数恢复色彩得到最终增强图像。实验结果表明,该算法能够有效改善低照度图像质量,提高图像亮度,更好地保留边缘、细节纹理和抑制噪声。