CN104204738A - 眩光测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明能以低成本测量眩光评价中所需的眩光。眩光测量系统(1)具备：摄影机(2)，其以能够在水平面内旋转的方式被进行支撑；以及处理装置(4)，其基于所述摄影机(2)的摄影图像(7)计算出等效光幕亮度，并基于该等效光幕亮度计算出眩光等级(GR)值，所述摄影机(2)安装有超广角镜头(10)，并且在按照与所述超广角镜头(10)的视场角(α)相对应的每个角度在所述水平面内进行旋转的位置上进行摄影，所述处理装置(4)根据摄影图像(7)合成以眩光测量方向(C)作为中心的合成图像(30)，并基于该合成图像(30)计算出等效光幕亮度，并基于该等效光幕亮度计算出所述眩光测量方向(C)的眩光等级(GR)值。

Description

眩光测量系统

技术领域

本发明涉及眩光的测量技术，尤其是涉及适当地测量大范围的照明范围的眩光的技术。

背景技术

关于运动场、比赛场等室外运动设施的眩光评价，例如在JISZ9110(JIS：日本工业标准)中，作为指标值使用将眩光程度在0～100之间进行数值化的眩光等级，并且在室外运动设施中设定该眩光等级的基准值。眩光等级的基准值是通过将室外运动设施的观测点作为中心而规定比赛选手的视线的高度上的水平整个方向的眩光等级中的最大值，以免眩光成为比赛选手的障碍。因而，在进行眩光评价时，工作人员以观测点作为中心在水平面内对视线方向(测量方向)进行各种改变来重复进行眩光等级的测量，并且对这些眩光等级的测量值的最大值和基准值进行比较，从而进行眩光评价。

眩光等级一般通过以下方式进行测量，将称为眩光透镜的特殊光学特性的透镜安装在亮度计上对等效光幕亮度进行测量，并且基于该等效光幕亮度，使用预定的计算公式计算出眩光等级。然而，精度高的眩光透镜非常昂贵，因此，近几年提出了如下技术，基于使用摄影机进行摄影的图像的亮度分布，通过进行图像处理来求出等效光幕亮度(例如，参照专利文献1、专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-087215号公报

专利文献2：日本特开2008-241380号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，如上所述，在室外运动设施的眩光评价中，必须对水平整个方向测量眩光等级。因而，在基于使用摄影机进行摄影的图像求出眩光等级的情况下，需要在各个方向上设置摄影机，因此摄影机的数量增加，由此成为高成本的主要因素。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供能够以低成本测量眩光评价中所需的眩光的眩光测量系统。

用于解决问题的方法

在该说明书中，包括2012年4月5日提出申请的日本专利申请即、特愿2012-086169的全部内容。

为了达到上述目的，本发明提供如下眩光测量系统，所述眩光测量系统具备：摄影单元，其以能够在平面内旋转的方式被进行支撑；以及处理单元，其基于由所述摄影单元进行摄影的图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出眩光值，所述摄影单元安装有广角镜头，并且在按照与所述广角镜头的视场角相对应的每个角度在所述平面内进行旋转的位置上，通过所述广角镜头进行摄影并对平面内整个方向进行摄影，所述处理单元对由所述摄影单元进行摄影的图像进行合成，从而生成以设定在所述平面内的眩光测量方向作为中心的图像，并基于该图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出所述眩光测量方向的眩光值。

另外，本发明具有如下特征，在上述眩光测量系统中，所述处理单元针对每个预定角度依次计算出所述平面内整个方向的眩光值。

另外，本发明具有如下特征，在上述眩光测量系统中，所述处理单元将在运动照明的眩光评价中所使用的眩光等级、在道路照明的眩光评价中所使用的失能眩光、以及不舒适眩光中的至少一种作为所述眩光值进行计算。

发明效果

根据本发明，在摄影单元上安装有广角镜头，在按照与广角镜头的视场角相对应的每个角度在水平面内进行旋转的位置上，通过广角镜头进行摄影并对平面内整个方向进行摄影，因此，与通过视场角狭窄的普通的镜头进行摄影的情况相比，能够减少摄影图像的张数，并且能够实现处理的减少化。另外，使用一台摄影机对平面内整个方向进行摄影，因此，能够抑制成本。

另外，处理单元是如下结构，对由摄影单元进行摄影的图像进行合成，从而生成以测量对象空间中的眩光测量方向作为中心的图像，并基于该图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出所述眩光测量方向的眩光，因此，在测量对象空间内任意地设定眩光测量方向，并且能够简单地求出该方向的眩光等级。此时进行摄影的图像的视场角宽广，因此，能够抑制合成图像时的图像张数，并且能够实现处理的进一步减少化。

附图说明

图1是模式化地表示本发明的实施方式涉及的眩光测量系统的功能性结构的图。

图2是眩光评价对象的棒球场的示意图。

图3是摄影图像的视线轴转换、以及图像合成的说明图。

图4是表示眩光测量系统的动作的流程图。

图5是表示摄影图像的视线轴转换处理、以及图像合成处理的一例的图。

图6是表示本发明的摄影动作的变形例的图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

在该实施方式中，举例说明作为运动比赛场的一例的棒球场的运动照明中的眩光评价。

图1是模式化地表示本实施方式涉及的眩光测量系统1的功能性结构的图，图2是眩光评价对象的棒球场的示意图。

如图1所示，眩光测量系统1具备一台摄影机2和处理装置4。

如图2所示，在棒球场F的球场J内的观测点P中，例如使用三脚等支撑部件6，在从球场J的地面Ja离预定的高度H的位置上配置摄影机2，对摄影机2指向的方向进行摄影而生成摄影图像7(图1)。高度H一般是作为使用球场J的主体的比赛选手的视线的高度。

使用配置在球场J的周围的多个照明器具8从多个方向对棒球场F进行照明，因此在眩光评价中，在球场J内的多个部位分散设定观测点P，并且在各个观测点P上进行眩光评价。

处理装置4是基于摄影机2的摄影图像7求出观测点P上的水平整个方向的眩光等级GR值的装置，工作人员通过对该眩光等级GR值和在棒球场F中预先设定的基准值进行对比，对棒球场F的观测点P上的眩光进行评价。

在这里，关于观测点P上的水平整个方向的眩光等级GR值的测量，最简单的结构可以考虑将摄影方向互相不同的多个摄影机配置在观测点P上。然而，如果将多个摄影机配置在观测点P上，则成为高成本的主要因素。

于是，在本实施方式中，由支撑部件6支撑摄影机2，使得该摄影机2能够在水平面内的360度范围内进行旋转，并且能够使用一台摄影机2对水平全周围进行摄影。但是，如果是仅使一台摄影机2进行旋转来对整个周围进行摄影的结构，则需要进行多次摄影，并且摄影图像7也变多，因此图像处理变得繁琐。因此，在本实施方式中，为了减少整个周围的摄影所需的摄影次数及摄影图像7的张数，在摄影机2上安装超广角镜头10，摄影机2是通过超广角镜头10进行摄影的结构。

超广角镜头10是视场角α(图2)至少为120度以上、优选接近180度的镜头(在本实施方式中是120度)。由此，如图2所示，在各个观测点P上，使摄影机2在水平面内每次旋转视场角α(＝120度)来进行摄影，从而能够获得水平整个周围的图像。

此外，也能够代替超广角镜头10，使用如下结构，将具有180度或其以上的视场角α的所谓的全周鱼眼镜头安装在摄影机2上进行摄影，从而进一步减少摄影次数。

处理装置4为了基于使用摄影机2进行摄影的包罗整个周围的多张摄影图像7，而依次求出水平整个方向的眩光等级GR值并输出，如上述图1所示，具备图像获取部20、图像合成部22、以及眩光计算部24。该处理装置4例如能够通过使个人计算机等通用计算机执行实现上述的各个部分的功能的软件程序来实施。

图像获取部20获取摄影机2的摄影图像7，并输出到图像合成部22。该图像获取部20例如通过有线通信或无线通讯从摄影机2中获取图像，或者，通过读取记录有由摄影机2进行摄影的图像的记录介质(例如光盘、半导体存储器等)来获取图像。

图像合成部22根据计算眩光等级GR的眩光测量方向(比赛选手的视线方向)对摄影图像7进行合成，并输出到眩光计算部24。眩光计算部24基于所合成的合成图像30(参照图5)计算出等效光幕亮度，并基于该等效光幕亮度计算出眩光测量方向的眩光等级GR。

进一步详细而言，已知根据图像处理的等效光幕亮度能够按照如下方法来计算，例如如日本特开2008-241380号公报记载，以处理对象的图像的各个像素中的图像中心作为基准，并且基于从该图像中心的铅垂角、以及每一像素的立体角来计算等效光幕亮度。

换句话说，为了计算出眩光测量方向的等效光幕亮度，需要以该眩光测量方向作为中心的图像。于是，图像合成部22通过针对每个视场角α的几个摄影图像7进行合成，生成等效光幕亮度计算用的合成图像30。

例如在摄影机2的视场角α为120度的情况下，如果在观测点P上对水平整个方向进行摄影，则如图3所示，能够获得第一摄影图像7A～第三摄影图像7C这三张摄影图像。在这里，如果将等效光幕亮度计算用的合成图像30所需要的摄影范围设定为β(≥α：在图3的例子中为β＝α)，则如图3所示，在眩光测量方向C处于第一摄影图像7A的范围内的情况下，生成合成图像30时使用对以眩光测量方向C作为中心的摄影范围β的一部分进行摄影的第一摄影图像7A、以及第二摄影图像7B。

在生成合成图像30时，如果将第一摄影图像7A、以及第二摄影图像7B简单地连接来进行合成，则合成图像30的中心与眩光测量方向C不一致，并且摄影范围β也不同。于是，在对第一摄影图像7A及第二摄影图像7B进行合成时，分别对作为合成对象的摄影图像7的第一摄影图像7A及第二摄影图像7B，转换为以眩光测量方向C作为摄影方向来观察的图像、即实施所谓的视线轴转换处理。由此，如图3所示，关于合成对象的第一摄影图像7A及第二摄影图像7B，以眩光测量方向C作为中心，抽出与等效光幕亮度计算用的合成图像30的视场角β相对应的范围M1、M2。通过连接该范围M1的第一摄影图像7A及范围M2的第二摄影图像7B来进行合成，能够获得以眩光测量方向C作为中心的视场角β的合成图像30。

由图像合成部22进行该合成图像30的生成。即，如上述图1所示，图像合成部22具备：测量方向决定部40，其决定眩光测量方向C；视线轴转换部42，其对构成以所述眩光测量方向C作为中心的合成图像30的各个摄影图像7实施上述视线轴转换处理；以及图像生成部44，其将视线轴转换处理后的各个摄影图像7连接在一起进行合成，从而获得等效光幕亮度计算用的合成图像30。在本实施方式中，为了测量观测点P的水平整个方向的眩光等级GR，图像合成部22使眩光测量方向C绕观测点P以每预定的角度依次发生改变，同时在各个角度上，生成以眩光测量方向C作为中心的视场角β的合成图像30，并且输出到眩光计算部24。

如上述图1所示，眩光计算部24具备等效光幕亮度计算部46和眩光等级计算部48。等效光幕亮度计算部46在每次由图像合成部22生成合成图像30时，基于合成图像30的各个像素的灰度值求出各个像素的亮度值，并且根据各个像素的亮度值计算出在眩光测量方向C上的等效光幕亮度。另外，眩光等级计算部48基于等效光幕亮度计算出眩光等级GR并输出。由此，测量以观测点P作为中心的水平整个方向的眩光等级。

此外，基于合成图像30的等效光幕亮度的计算方法及基于等效光幕亮度的眩光等级GR的计算方法，能够使用任意的方法。

下面，对棒球场F的眩光评价中的眩光测量系统1的动作进行说明。

图4是表示眩光测量系统1的动作的流程图。

工作人员首先在球场J中，在评价眩光的观测点P上设置安装有超广角镜头10的摄影机2。然后，通过重复进行由摄影机2进行的摄影(步骤S1)和视场角α的摄影机2的旋转(步骤S2)，以包罗水平360度的方式获取多张摄影图像7的数据(步骤S3：是)。将这些摄影图像7输入到处理装置4中并且计算出眩光等级GR值。

即，在处理装置4中，当指定对眩光等级GR进行测量的眩光测量方向C时(步骤S4)，读取该眩光测量方向C的眩光等级GR的计算中所需的合成图像30的范围的摄影图像7(步骤S5)。例如如图5所示，关于某个眩光测量方向C，以该眩光测量方向C作为中心的合成图像30的生成中所需的摄影图像7为第一摄影图像7A及第二摄影图像7B的情况下，读取这些图像。然后，通过处理装置4对这些各个摄影图像7实施视线轴转换处理(步骤S6)，例如如图5所示，转换成以眩光测量方向C作为摄影方向(视线轴)的图像。然后，处理装置4通过将这些图像连接在一起进行合成(步骤S7)，例如如图5所示，生成以眩光测量方向C作为中心的合成图像30。重复进行该步骤S5～S7的处理，直到包罗等效光幕亮度计算用的合成图像30的范围β为止(步骤S8：是)。

然后，处理装置4基于合成图像30计算出等效光幕亮度，并基于该等效光幕亮度计算出眩光等级GR(步骤S9)。处理装置4在将眩光测量方向C在水平方向上每次错开预定角度的同时，直到对整个方向求出眩光等级GR为止(步骤S10：否)，重复进行步骤S5～步骤S9的处理，然后结束处理(步骤S10：是)。

如以上说明，根据本实施方式，在摄影机2上安装超广角镜头10，在按照与该超广角镜头10的视场角α相对应的每个角度在水平面内进行旋转的位置上，通过超广角镜头10进行摄影并且对水平面内整个方向进行摄影。

由此，与通过视场角α狭窄的普通的镜头进行摄影的情况相比，能够减少摄影图像7的摄影张数，并且能够实现处理的减少化。另外使用一台摄影机2对水平面内整个方向进行摄影，从而能够抑制成本。

另外，处理装置4是进行如下处理的结构，作为等效光幕亮度计算用的图像，对摄影机2的摄影图像7进行合成从而生成以眩光测量方向C作为中心的合成图像30，并基于该合成图像30计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出眩光测量方向C上的眩光，因此，将眩光测量方向C设定为任意的方向，简单地求出该方向的眩光等级GR值。尤其是摄影图像7的视场角α宽广，因此能够抑制合成图像时的图像张数，并且能够实现处理的进一步减少化。

另外根据本实施方式，处理装置4是进行如下处理的结构，针对每个预定角度依次计算出在观测点P上的水平面内整个方向的眩光等级GR值，因此，工作人员能够简单且快速地进行在观测点P上的眩光评价。

上述的实施方式终归是举例表示本发明的一个方案，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行任意的变形及应用。

例如，在上述的实施方式中，举例说明了以室外运动设施作为测量对象空间在眩光评价中使用眩光测量系统1的情况，但是不限于此，能够在以任意的场所作为测量对象空间的眩光测量中使用。另外，也可以使用眩光测量系统1仅对用户所指定的眩光测量方向C求出眩光等级GR值，而不是求出水平面内整个方向的眩光等级GR值。

另外，例如在上述的实施方式中，举例说明了分体设置作为摄影单元的摄影机2和作为处理单元的处理装置4的眩光测量系统1，但是也能够将这些装置作为一体型的装置来构成。

例如在上述的实施方式中，作为眩光测量系统1的处理装置4基于等效光幕亮度计算出的眩光举例了眩光等级GR，但是不限于此，也可以是计算出根据等效光幕亮度求出的任意的眩光的结构。

作为这种眩光，可以列举例如在道路照明的眩光评价中使用的失能眩光TI及不舒适眩光G。

详细而言，在道路照明中，失能眩光TI及不舒适眩光G用于从车辆驾驶员的立场对眩光进行评价，已知失能眩光TI与平均路面亮度及等效光幕亮度相关，并基于这些亮度求出失能眩光TI。另外，还已知不舒适眩光G基于等效光幕亮度进行计算。

于是，由摄影机2对路面进行摄影从而获取路面的摄影图像7，并且由处理装置4将摄影图像7的各个像素的灰度值转换成亮度值并求出平均，从而计算出平均路面亮度，并且基于摄影图像7的亮度分布而计算出等效光幕亮度，并基于这些平均路面亮度及等效光幕亮度计算出失能眩光TI，并且基于等效光幕亮度计算出不舒适眩光G。此外，关于根据平均路面亮度及等效光幕亮度求出失能眩光TI的方法、及根据等效光幕亮度求出不舒适眩光G的方法，能够使用任意的方法。此外，在由于存在于摄影机2的摄影范围的亮度物体而在摄影图像7中产生褪色的情况下，在摄影机2上安装超广角镜头10和减光滤光器，从而抑制褪色。

由此，根据摄影图像7简单且正确地同时获得道路照明的眩光评价中所需的失能眩光TI及不舒适眩光G，因此，不需要安装有眩光透镜的亮度计，能够低成本且正确地求出。

另外，在以往的测量中，测量平均路面亮度来求出失能眩光TI，并且与上述测量分开而另行测量等效光幕亮度来求出不舒适眩光G，因此测量比较繁琐，但是根据本变形例，能够同时求出失能眩光TI及不舒适眩光G，从而能够在更短时间内进行高精度的测量。

而且，处理装置4能够按照眩光测量方向C对观测点P的水平整个方向的摄影图像7进行视线轴转换处理及图像合成处理，获得该眩光测量方向C的眩光，从而将路面的任意方向设定为车辆驾驶员的视线方向，能够简单地求出该视线方向的失能眩光TI及不舒适眩光G。

此外，在道路照明的眩光评价中，眩光测量系统1当然也可以是只计算失能眩光TI及不舒适眩光G中的任一眩光的结构。

另外，例如在上述的实施方式中，作成使摄影机2在水平面内旋转360度的结构。在这种情况下，如图6所示，如果将XYZ三维空间的XY平面设定为水平面，则根据摄影机2的视场角α，在作为铅垂方向的Z轴方向的一部分产生不能进行摄影的缺损区域Q。摄影机2的视场角α越狭窄该缺损区域Q越大，并且影响眩光的值。

于是，如图6所示，也可以是如下结构，在摄影方向的垂直方向上，在以摄影范围包含因摄影机2的视场角α而产生的缺损区域Q的方式，使摄影机2相对于水平面向俯角方向(铅垂向下方向：Z轴负方向)及仰角方向(铅垂向上方向：Z轴正方向)倾斜的各个状态下，在360度的整个周围范围内进行摄影，并且由处理装置4对各个摄影图像7进行合成，生成使用俯角方向的摄影图像7及仰角方向的摄影图像7补全缺损区域Q的合成图像30，并且基于该合成图像30计算出眩光。

另外在上述的实施方式中，作成使摄影机2在水平面内旋转并对周围进行摄影的结构，但是摄影机2只要在平面内旋转以对周围进行摄影即可，没有必要一定在水平面内进行旋转。

附图标记说明

1：眩光测量系统，2：摄影机(摄影单元)，4：处理单元，7：摄影图像，8：照明器具，10：超广角镜头(广角镜头)，22：图像合成部，24：眩光计算部，30：合成图像，40：测量方向决定部，42：视线轴转换部，44：图像生成部，46：等效光幕亮度计算部，48：眩光等级计算部，C：眩光测量方向，G：不舒适眩光(眩光)，GR：眩光等级(眩光)，P：观测点，TI：失能眩光(眩光)。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种眩光测量系统，其特征在于，具备：

摄影单元，其以能够在平面内旋转的方式被进行支撑；以及

处理单元，其基于由所述摄影单元进行摄影的摄影图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出眩光值，

所述摄影单元安装有广角镜头，并且在按照与所述广角镜头的视场角相对应的每个角度在所述平面内进行旋转的位置上，通过所述广角镜头进行摄影并对平面内整个方向进行摄影，

所述处理单元将包括设定在所述平面内的眩光测量方向的各个摄影图像转换成以该眩光测量方向作为摄影方向的图像，并对转换后的图像进行合成，从而生成以所述眩光测量方向作为中心的图像，并基于该图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出所述眩光测量方向的眩光值。

2.根据权利要求1所述的眩光测量系统，其特征在于，

所述处理单元针对每个预定角度依次计算出所述平面内整个方向的眩光值。

3.根据权利要求1或2所述的眩光测量系统，其特征在于，

所述处理单元将在运动照明的眩光评价中所使用的眩光等级、在道路照明的眩光评价中所使用的失能眩光、以及不舒适眩光中的至少一种作为所述眩光值进行计算。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

基于条约第19条(1)的说明

权利要求1明确了本发明具有“将包括设定在所述平面内的眩光测量方向的各个摄影图像转换成以该眩光测量方向作为摄影方向的图像，并对转换后的图像进行合成，从而生成以所述眩光测量方向作为中心的图像”的结构的特征。

引用文献中没有记载具备该结构的特征。

尤其是“转换成以该眩光测量方向作为摄影方向的图像”的特征及“并对转换后的图像进行合成，从而生成以所述眩光测量方向作为中心的图像”的特征，与国际检索报告中所引用的文献2中的范围和方位的抽出方式完全不同。

本申请发明通过具备该结构，第一次取得了能够使用一台摄影装置来测量等效光幕亮度的效果。

Claims (3)

1.一种眩光测量系统，其特征在于，具备：

摄影单元，其以能够在平面内旋转的方式被进行支撑；以及

处理单元，其基于由所述摄影单元进行摄影的图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出眩光值，

所述摄影单元安装有广角镜头，并且在按照与所述广角镜头的视场角相对应的每个角度在所述平面内进行旋转的位置上，通过所述广角镜头进行摄影并对平面内整个方向进行摄影，

所述处理单元对由所述摄影单元进行摄影的图像进行合成，从而生成以设定在所述平面内的眩光测量方向作为中心的图像，并基于该图像计算出等效光幕亮度，并且基于该等效光幕亮度计算出所述眩光测量方向的眩光值。

2.根据权利要求1所述的眩光测量系统，其特征在于，

所述处理单元针对每个预定角度依次计算出所述平面内整个方向的眩光值。

3.根据权利要求1或2所述的眩光测量系统，其特征在于，

所述处理单元将在运动照明的眩光评价中所使用的眩光等级、在道路照明的眩光评价中所使用的失能眩光、以及不舒适眩光中的至少一种作为所述眩光值进行计算。