CN102183301B - 便携式统一眩光测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明主要对统一眩光指数进行测量，属于光电检测与仪器设计领域，适用于检测建筑照明的统一眩光值。本发明由光学成像系统、图像传输接口，图像处理模块、校正模块、计算与传输系统、CPU、显示系统、电源模块组成。配有超广角镜头的光学成像系统负责在预测位置采集引起统一眩光物体的图像并通过图像传输接口把图像传递给图像处理模块，图像处理模块对其进行滤波、增强等处理。校正模块会根据预先确定的校正参数对处理后的图像的亮度进行修正，使图像中物体的表观亮度与实际物体的表观亮度相当。计算与传输系统对修正后的图像计算统一眩光指数，然后将其值传递给CPU，CPU控制液晶屏显示相关信息。该仪器检测速度快，误差小、便携。

Description

便携式统一眩光测量仪

技术领域

本发明主要对建筑照明的统一眩光指数进行测量，属于光电检测与仪器设计领域。

背景技术

影响建筑照明质量的因素有很多，其中最主要的是眩光。眩光评价是建筑照明质量评价中重要而复杂的一环。目前，统一眩光指数测量没有统一的标准，基本每个国家都有自己的测量方法。日本、加拿大等国采用视觉舒适率法，而英国应用的是眩光指数法，德国应用的是亮度曲线法(LC)法。中国早些年代采用的是亮度曲线法。但是，这个方法对于大面积、多灯具的建筑照明统一眩光评价显得太复杂，需要大量的亮度曲线来判定。关于统一眩光指数测量的仪器，国内未见报道，美国曾有一公司研制了眩光指数测量装置，但采用的是积分球技术，装置体积庞大，更不便携。本发明避免了上述种种缺点，能够在十几秒之内，即可测出建造物内指定位置的统一眩光指数。

发明内容

便携式统一眩光测量仪由光学成像系统(A)、图像传输接口(B)、图像处理模块(C)、校正模块(D)、计算与传输系统(E)、CPU(F)、显示系统(G)、电源模块(H)组成。其结构如图1所示。

光学成像系统由超广角镜头(1)、反光镜(2)、CCD(3)、接收目镜(4)、取景窗口(5)、四棱镜(6)、凸透镜(7)、快门屏(8)组成。其结构如图2所示。

统一眩光指数的测量首先是用配有超广角镜头的光学成像系统采集建筑照明下的图像并通过图像传输接口把所采集的图像传递给图像处理模块。图像处理模块对光学成像系统采集图像进行处理。由于统一眩光主要取决于进入人眼视线(超广角镜头)的物体表面亮度，所以校正模块会根据校正参数对处理后的图像的亮度进行修正，使图像中物体的表观亮度与实际物体的表观亮度相当。计算与传输系统对修正后的图像计算统一眩光指数，然后将其值传递给CPU，CPU控制液晶屏显示相关信息。

该仪器检测速度快，误差小，便携。

附图说明

图1系统组成框图

(A)光学成像系统

(B)图像传输接口

(C)图像处理模块

(D)校正模块

(E)计算与传输系统

(F)CPU

(G)显示系统

(H)电源模块

图2光学成像系统

(1)超广角镜头

(2)反光镜

(3)CCD

(4)接收目镜

(5)取景窗口

(6)四棱镜

(7)凸透镜

(8)快门屏

具体实施方式

光学成像系统(A)采集建筑照明下的图像，采集图像时镜头的光轴与视线要重合。光线通过超广角镜头(1)被反光镜(2)反射到接收目镜(4)，并通过凸透镜(7)在四棱镜(6)中发生全反射，最终所要采集的图像出现在取景窗口(5)，当在取景窗口(5)确定好要采集的图像时，让反光镜(2)顺时针旋转至水平，同时快门屏(8)也打开，要采集的图像呈在CCD上，图像传输接口(B)负责把采集的图像传递给图像处理模块(C)。图像处理模块(C)采用DSP6000芯片，VC编程，对光学成像系统(A)获取的图像进行滤波、增强、边缘处理操作。通过多次试验，统计CCD曝光量、图像亮度、实物亮度之间的关系获得矫正参数。校正模块(D)会根据校正参数对DSP处理后的图像的亮度进行修正，获得修正图像。计算与传输系统(E)对修正后的图像计算统一眩光指数，具体计算方法是：从修正图像中读取环境的背景亮度L_b与引起眩光物体(光源)的亮度La，并根据光源在图中的位置、大小，来读取其立体角ω，镜头到画面中心的距离和灯具偏离视线的角度有关，而通过偏离视线的角度就可以定出位置指数P。根据公式(1)计算统一眩光指数：

$\mathrm{UGR}=81g\frac{0.25}{L_b}\mathrm{\Σ}\frac{{L_a}^2\mathrm{\ω}}{P^2}$ 公式(1)

URG一统一眩光指数

L_a一观察者方向眩光源亮度(cd/m²)

L_b一背景亮度(cd/m²)

ω一眩光源的表观立体角

P一眩光源的位置指数

最后计算与传输系统(E)将URG值传递给CPU(F)，CPU(F)采用ATMEGA128集成芯片，由CPU控制液晶屏显示相关信息。

Claims (1)

1.一种便携式统一眩光测量仪，其特征在于：该测量仪由光学成像系统(A)、图像传输接口(B)、图像处理模块(C)、校正模块(D)、计算与传输系统(E)、CPU(F)、显示系统(G)、电源模块(H)所组成；所述的光学成像系统(A)由超广角镜头(1)、反光镜(2)、CCD(3)、接收目镜(4)、取景窗口(5)、四棱镜(6)、凸透镜(7)、快门屏(8)所组成，光通过超广角镜头被反光镜反射到接收目镜，并通过凸透镜在四棱镜中发生全反射，最终所要采集的图像出现在取景窗口，当在取景窗口确定好要采集的图像时，让反光镜顺时针旋转至水平，同时快门屏也打开，要采集的图像被摄在CCD上，图像传输接口负责把采集的图像传递给图像处理模块；光学成像系统(A)采集建筑照明下的图像，采集图像时镜头的光轴与视线要重合，光线通过超广角镜头(1)被反光镜(2)反射到接收目镜(4)，并通过凸透镜(7)在四棱镜(6)中发生全反射，最终所要采集的图像出现在取景窗口(5)，当在取景窗口(5)确定好要采集的图像时，让反光镜(2)顺时针旋转至水平，同时快门屏(8)也打开，要采集的图像呈在CCD上，图像传输接口(B)负责把采集的图像传递给图像处理模块(C)；图像处理模块(C)采用DSP6000芯片，VC编程，对光学成像系统(A)获取的图像进行滤波、增强、边缘处理操作；通过多次试验，统计CCD曝光量、图像亮度、实物亮度之间的关系获得矫正参数；校正模块(D)会根据校正参数对DSP处理后的图像的亮度进行修正，获得修正图像；计算与传输系统(E)对修正后的图像计算统一眩光指数，具体计算方法是：从修正图像中读取环境的背景亮度Lb与引起眩光物体(光源)的亮度La，并根据光源在图中的位置、大小，来读取其立体角ω，镜头到画面中心的距离和灯具偏离视线的角度有关，而通过偏离视线的角度定出位置指数P；根据公式(1)计算统一眩光指数：

$\mathrm{UGR}=81g\frac{0.25}{L_b}\mathrm{\Σ}\frac{L_a^2\mathrm{\ω}}{P^2}$ 公式(1)

其中，

URG一统一眩光指数

L_a一观察者方向眩光源亮度(cd/m²)

L_b一背景亮度(cd/m²)

ω一眩光源的表观立体角

P一眩光源的位置指数

最后计算与传输系统(E)将URG值传递给CPU(F)，CPU(F)采用ATMEGA128集成芯片，由CPU控制液晶屏显示相关信息。

Images