CN101187592A - 一种汽车前照灯照度分布测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车前照灯照度分布测量方法，采用透射式屏幕，在透射式屏幕的背面(放置CCD摄像机一面)画有等间距的正方形网格。将汽车前照灯与CCD摄像机分置于透射式屏幕的两侧，并且使透射式屏幕的几何中心、汽车前照灯中心和CCD摄像机中心在一条轴线上。根据正交表用CCD摄像机摄取透射式屏幕图像，将照度计感光元件置于透射式屏幕上适当点处，测取透射式屏幕上该点处的照度值，利用图像处理方法获取透射式屏幕图像上适当点处的灰度值。用最小二乘法拟和得到照度－灰度关系曲线，并绘制等照度曲线。具有测量方便快捷、测量精度高等优点，适用于汽车前照灯照度分布的测量。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种汽车前照灯照度分布的测量方法，尤其是涉及一种利用CCD摄像机和透射式屏幕的汽车前照灯照度分布的测量方法。
背景技术
传统的汽车前照灯照度分布测量方法有两种：一种为关键点测量法，另一种为分布测量法。这两种测量方法均具有测量设备简单，测量原理直观等特点，在实际中得到了较为广泛的应用。
关键点测量法是利用照度计对各个关键点进行测量，获得各点的照度值，再通过适当的数据处理建立光场分布图，然后将该光场分布图与国家标准进行比较，从而判断该汽车前照灯的光场分布是否符合国家标准。分布测量法是将灯具放在一个旋转的平台上，在适当距离处由光探测器接收光信号，平台每改变一个角度，产生一个光信号，光探测器记录这个光信号的照度值，通过改变平台的水平角度和俯仰角度，即可测出各个关键点的照度值，从而建立汽车前照灯的光场分布图。但是，从测量过程可以看出，这两种方法尽管在测量设备和原理的简单性上具有一定的优势，但都存在着测量效率低、精度差等缺点，因而其应用范围受到了一定的限制。
目前采用的一种较为先进的测量方法是用CCD摄像机摄取测试屏幕上的光场分布图像，图像数据经测量系统软件处理后转化为确定的照度值，从而较快地获得被测对象上的光场分布情况。这种测量方法在效率上较前两种方法有了很大的提高，但是由于这种测量方法中采用的是反射屏，汽车前照灯和CCD摄像机放置在屏幕的同一侧，容易造成CCD摄像机遮住汽车前照灯灯光、汽车前照灯灯光不经反射屏而直接进入CCD等问题，给测量造成困难和误差。如果为了避免上述情况的发生而将CCD摄像机移至屏幕的侧面(偏左或偏右)，则又会造成图像的畸变，从而给后期的图像处理造成了一定的困难，也会给测量引入一定的误差。
发明内容
本发明提供了一种能够较好地解决上述测量效率低、精度差以及光线不经反射屏而直接进入CCD摄像机、图像畸变造成测量误差等问题的汽车前照灯照度分布测量方法。
本发明解决上述技术问题所采用的步骤如下：
A、建立一张包含曝光时间、焦距和背景照度等因素的正交表；
B、固定透射式屏幕，在透射式屏幕的背面(放置CCD摄像机一面)画有等间距的正方形网格；
C、将汽车前照灯与CCD摄像机分置于透射式屏幕的两侧，并且使透射式屏幕的几何中心、汽车前照灯中心和CCD摄像机中心在一条轴线上；
D、根据正交表上的曝光时间、焦距和背景照度等因素进行测量，用CCD摄像机摄取透射式屏幕图像，同时记录CCD摄像机的焦距、曝光时间、背景照度等参数，然后进行数据处理，得到最佳的曝光时间、焦距和背景照度等因素；
E、将照度计感光元件置于透射式屏幕上适当点处，测取透射式屏幕上该点处的照度值；
F、利用图像处理方法获取透射式屏幕图像上适当点处的灰度值；
G、以照度值为横坐标，以灰度值为纵坐标，将测量得到的透射式屏幕上适当点处的照度值和利用图像处理方法获取的透射式屏幕图像上的对应点的灰度值用最小二乘法拟和得到照度-灰度关系曲线；
H、绘制等照度曲线。
将普通的反射式屏幕替换成透射式屏幕，透射式屏幕是一种新型的投影屏幕，它有别于一般的反射式屏幕。一般的反射式屏幕是通过漫反射来成像的，而透射式屏幕则是利用较为复杂的光学原理来成像的。它一般由菲涅尔透镜和双凸透镜组成，菲涅尔透镜具有将来自光源的光线汇集到一定角度范围内的功能，双凸透镜具有将通过菲涅尔透镜的光线扩展到适当角度范围内的功能。
为了提高测量的准确性，测量时，除了要考虑各点的照度值和灰度值之外，还应考虑CCD摄像机的曝光时间、焦距和背景照度等因素。但是将这些因素都考虑在内之后，会大大地增加实验量，给测量带来一定的困难。因此，可以采用正交实验法来减少实验的数量，提高测量效率。正交实验法能够大幅度地减少实验次数而不会降低实验的可行度。
为了测量的方便，在透射式屏幕的背面(放置CCD摄像机的一面)画上等间距的正方形网格，正方形网格的边长应接近照度计感光元件的直径。测量时，将照度计感光元件放置在每一个正方形网格的中央，读出的照度值即为网格中心点的实际照度值。当然由于圆形感光元件不能近似为一个点，因此这样测出的照度值与实际值有一定的误差，但由于光场变化的连续性和光场的缓变性，这一误差在允许的范围之内。另外，由于利用上述方法测量得出的照度值为网格中心点照度值，而网格中心点处没有作任何标记，因此该网格线不会对后期的图像处理造成任何影响。
测量时，使汽车前照灯中心和透射式屏幕的几何中心之间的距离固定在一个适当的范围之内，这个距离的选择应使透射式屏幕的背面具有足够的亮度，以便于利用CCD摄像机获取透射式屏幕的光场分布；同时，使CCD摄像机和透射式屏幕的几何中心之间的距离固定在一个适当的范围之内，这个距离的选择应使透射式屏幕充满CCD摄像机的整个视野，以便于后期的图像处理。汽车前照灯光场分布的建立除了要用照度计测取透射式屏幕上适当点处的照度值和利用CCD摄像机摄取透射式屏幕上的光场分布之外，还应记录CCD摄像机的焦距、曝光时间、背景照度等参数。点的数量依精度要求而定，可以在50到200点之间自由选择，测量点的数量越多精度越高；反之则越低。透射式屏幕应充满CCD摄像机的整个视野，以便后期的图像处理。获取透射式屏幕各点的照度值和光场图像之后，就可利用图像处理方法将各点的照度值和灰度值一一对应起来，从而建立灰度值与照度值的关系曲线。
另外，由于CCD摄像机通过图像采集卡与计算机相连，因此，CCD摄像机可以即时地将图像传输到计算机内，再通过计算机内的相关软件处理之后即可在计算机上显示汽车前照灯的光场分布图。
本发明的有益效果是：由于采用透射式屏幕，将汽车前照灯与CCD摄像机分置于透射式屏幕的两侧，可以方便快捷地建立汽车前照灯的光场分布图，而且测量精度高。
附图说明
图1是本发明的测量流程图；
图2是本发明的透射式屏幕网格布置示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明的结构俯视示意图；
图5是本发明的照度-灰度关系曲线图。
图中，1.透射式屏幕，2.汽车前照灯，3.CCD摄像机，4.照度计感光元件，5.计算机，6.电源，7.透射式屏幕几何中心点，8.照度-灰度关系曲线。
具体实施方式
A、建立一张包含曝光时间、焦距和背景照度等因素的正交表；
B、固定透射式屏幕1，在透射式屏幕1的背面(放置CCD摄像机3的一面)画有等间距的正方形网格；
C、将汽车前照灯2与CCD摄像机3分置于透射式屏幕1的两侧，并且使透射式屏幕1的几何中心、汽车前照灯2中心和CCD摄像机3中心在一条轴线上；
D、根据正交表上的曝光时间、焦距和背景照度等因素进行测量，用CCD摄像机3摄取透射式屏幕1图像，同时记录CCD摄像机1的焦距、曝光时间、背景照度等参数，然后进行数据处理，得到最佳的曝光时间、焦距和背景照度等因素；
E、将照度计感光元件4置于透射式屏幕1上适当点处，测取透射式屏幕1上该点处的照度值；
F、利用图像处理方法获取透射式屏幕图像1上适当点处的灰度值；
G、以照度值为横坐标，以灰度值为纵坐标，将测量得到的透射式屏幕1上适当点处的照度值和利用图像处理方法获取的透射式屏幕1图像上的对应点的灰度值用最小二乘法拟和得到照度-灰度关系曲线；
H、绘制等照度曲线。
Claims (1)
1.一种汽车前照灯照度分布测量方法，其步骤如下：
A、建立一张包含曝光时间、焦距和背景照度等因素的正交表；
B、固定透射式屏幕(1)，在透射式屏幕(1)的背面(放置CCD摄像机(3)的一面)画有等间距的正方形网格；
C、将汽车前照灯(2)与CCD摄像机(3)分置于透射式屏幕(1)的两侧，并且使透射式屏幕(1)的几何中心、汽车前照灯(2)中心和CCD摄像机(3)中心在一条轴线上；
D、根据正交表上的曝光时间、焦距和背景照度等因素进行测量，用CCD摄像机(3)摄取透射式屏幕(1)图像，同时记录CCD摄像机(1)的焦距、曝光时间、背景照度等参数，然后进行数据处理，得到最佳的曝光时间、焦距和背景照度等因素；
E、将照度计感光元件(4)置于透射式屏幕(1)上适当点处，测取透射式屏幕(1)上该点处的照度值；
F、利用图像处理方法获取透射式屏幕图像(1)上适当点处的灰度值；
G、以照度值为横坐标，以灰度值为纵坐标，将测量得到的透射式屏幕(1)上适当点处的照度值和利用图像处理方法获取的透射式屏幕(1)图像上的对应点的灰度值用最小二乘法拟和得到照度-灰度关系曲线；
H、绘制等照度曲线。
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