CN112630191A - 逆反射系数测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种逆反射系数测量方法和装置。该方法包括：获取经由光线转换组件折射并入射到测量目标的表面的光线的照度；接收测量组件接收到的来自所述测量目标的表面的反射光并且计算所述反射光的亮度；根据所述测量目标的表面的光线的照度和所述反射光的亮度计算所述测量目标的逆反射系数。本申请实施例通过在检测组件的检测方向上放置光线转换组件，使得测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一平面上，并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°，从而只需要获取测量目标的表面的光线的照度和来自测量目标的反射光的亮度这两个变量，减少了误差来源，提高了计算精度，降低了测量装置的设置难度。

Description

逆反射系数测量方法和装置

技术领域

本申请涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种逆反射系数测量方法和装置。

背景技术

随着人民生活水平的提高，反光材料也得到了越来越广泛的应用，特别是能够将光沿或靠近入射光的反方向返回的逆反射材料在日常生活中得到了广泛的使用。例如在各种交通道路上各种提示标志都使用了逆反射材料以便于驾驶员或行人能够在夜晚等视线不佳的情况下观察到这些标志。这样的逆反射材料通常是通过在材料表面植入高折射率的玻璃微珠或微棱镜结构，从而就使得光线能够按原路反射回光源出，以便于例如打开车灯的驾驶员或手持手电筒的行人能够观察到前方的各种标志。在因此，在这样的应用中，逆反射材料对于入射到其上的光线的逆反射能力就成为使逆反射材料的标志能否真正发挥作用的关键。

因此，需要一种能够准确和便捷测量逆反射系数的技术。

发明内容

本申请实施例提供一种逆反射系数测量方法和装置，以解决现有技术中测量准确度不高且装置调试复杂的缺陷。

为达到上述目的，本申请实施例提供了一种逆反射系数测量方法，用于在由测量组件、光源和光线转换组件构成的测量系统中测量测量目标的逆反射系数，其中，测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一平面上，并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°，该方法包括：

获取经由所述光线转换组件折射并入射到所述测量目标的表面的光线的照度；

接收所述测量组件接收到的来自所述测量目标的表面的反射光并且计算所述反射光的亮度；

根据所述测量目标的表面的光线的照度和所述反射光的亮度计算所述测量目标的逆反射系数。

本申请实施例还提供了一种逆反射系数测量装置，所述装置用于测量测量目标的逆反射系数，所述装置包括：

光线转换组件，所述光线转换组件设置为接收所述装置内部或外部的光源的光线；

测量组件，所述测量组件设置在所述光线转换组件的后方，并且

在所述装置中，所述测量组件接收的逆反射光线、测量目标的中心位置与所述光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴都处于同一平面上。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，所述程序运行时执行本申请实施例提供的逆反射系数测量方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例提供的逆反射系数测量方法。

本申请实施例提供的逆反射系数测量方法和装置，能够通过在检测组件的检测方向上放置光线转换组件，使得所述测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一平面上，并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°，从而只需要获取测量目标的表面的光线的照度和来自测量目标的反射光的亮度这两个变量，不仅减少了误差来源，进一步提高了计算精度，而且由于光线转换组件的体积较小，容易放置，大大降低了测量装置的设置难度。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术的逆反射系数测量方案的示意图；

图2为本申请提供的逆反射系数测量装置实施例的示意图；

图3为本申请提供的逆反射系数测量方法一个实施例的流程图；

图4为本申请提供的电子设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本申请实施例提供的方案可应用于任何具有逆反射系数测量能力的测量系统，例如光学测量系统等等。图1为现有技术的逆反射系数测量方案的示意图。图2为本申请提供的逆反射系数测量装置实施例的示意图，图1所示的装置仅仅是可以应用本申请的技术方案的示例之一。

随着人民生活水平的提高，反光材料也得到了越来越广泛的应用，特别是能够将光沿或靠近入射光的反方向返回的逆反射材料在日常生活中得到了广泛的使用。例如在各种交通道路上各种提示标志都使用了逆反射材料以便于驾驶员或行人能够在夜晚等视线不佳的情况下观察到这些标志。这样的逆反射材料通常是通过在材料表面植入高折射率的玻璃微珠或微棱镜结构，从而就使得光线能够按原路反射回光源出，以便于例如打开车灯的驾驶员或手持手电筒的行人能够观察到前方的各种标志。在因此，在这样的应用中，逆反射材料对于入射到其上的光线的逆反射能力就成为使逆反射材料的标志能否真正发挥作用的关键。

为此，现有技术中通常通过测量材料的逆反射系数来评估测量目标的逆反射能力。例如，已经提出了如图1中所示的基于发光强度法的逆反射系数测量方案，在该方案中，光源所发出的光线，即照明轴线方向与测量目标的平面成一定角度，从而光源发射出的光线沿着该照明轴线方向入射到该测量目标的平面上并在与测量目标的平面形成的入射角内形成逆反射，以便于位于光源附近的测量组件能够接收到反射光线并测量接收到的光线的发光强度I(I＝E×d²，E为照度，d为照度检测器到测量目标表面的距离)，从而基于该测量得到的发光强度来确定逆反射系数。

但是如图1中所示的现有技术的测量方案中使用了照度计，特别是弱光照度计作为测量发光强度的装置，而这样的弱光照度计的探头测量的是以探头为圆心的一定范围内的光线而并非直接测量光源的逆反射方向上的光线(的强度)，因此不可避免地受到杂光的干扰，从而其测量结果的误差范围也较大，此外，由于测量组件需要在光源的入射角的范围内接收反射光线，因此在设置测量组件、光源与测量目标之间的位置关系时难度较大，需要反复调试。

本申请提出了一种基于直接亮度法的逆反射系数测量方案，其通过测量逆反射面在观测方向上的光亮度L来直接地检测入射光的反射光线，不仅减少了杂光的干扰，而且提高了计算精度。

具体地，现有技术中基于发光强度法的逆反射系数测量方案由于使用弱光照度计来测量弱光照度，弱光照度计测量弱光照度不确定度较大，准确度较低，例如，如图2中所示的本申请实施例中，根据本申请实施例的逆反射系数测量装置1可以包括光线转换组件11和测量组件12。

光线转换组件11可以设置为接收来自逆反射系数测量装置1的内部或外部的光源的光线，并且光线转换组件11的入射光线与出射光线的方向可以彼此垂直。从而能够使得光线转换组件11的出射光射向前方的测量目标。

特别地，在本申请实施例中，光线转换组件11的光轴与其接收入射光线的光源的光轴一致。

此外，测量组件12可以设置在尺寸较小的光线转换组件11的后方，以便于接收来自测量目标的反射光线。

在本申请实施例中，将光线转换组件11放置在测量组件12的检测方向上来使得光源发出的光线经由光线转换组件11的转换变为在检测方向上投射到测量目标的表面上，从而测量组件12接收到的反射光线与通过光线转换组件12转换而投射到测量目标上的入射光线之间的夹角小于2°，优选等于0.2°，从而可以实现测量沿着入射光线的反方向返回的反射光线的亮度或者照度。

相反地，如图1中所示的现有技术的测量方案中，由于无法将光源与测量组件放置在同一直线上，因此测量组件实际接收到的反射光线与光源发出的光线投射到测量目标上的入射光线之间始终存在着较大的夹角。这样的现有技术的方案尤其在实际测量时对测量组件、光源与测量目标之间的位置关系提出了非常高的要求，而根据本申请实施例的测量方案，则由于光线转换组件通常体积较小，因此在设置时能够较容易地确保光线转换组件的光线出射方向与测量组件接收光线的方向之间的夹角小于2°，优选等于0.2°，从而能够真正按照逆反射测量的原理定义进行测量，更好地保证对于逆反射系数的测量精度。

此外，根据本申请实施例的逆反射系数测量装置可以进一步包括光源13。该光源13可以设置在光线转换组件11的与出射光线方向垂直的方向上。当然，在本申请实施例中，光源13也可以设置在非垂直的方向上，只要光源13发射的光线经由光线转换组件11转换后能够朝向测量目标的方向发射。

此外，根据本申请实施例的逆反射系数测量装置1可以进一步包括第一固定组件14和测量目标夹具15。

第一固定组件14可以设置在光线转换组件11下方或上方并且与光线转换组件11形成固定连接。由于在本领域中，在测量反射光线时可以采用各种光线测量设备，因此，可以利用第一固定组件14来固定光线转换组件11的位置，从而根据现场测量的实际需求而将不同的光线转换组件11固定到第一固定组件14上。为此，根据本申请实施例的第一固定组件14可以进一步包括：固定台141、竖直滑动部件142和旋转部件143。

固定台141可以用于固定连接到光线转换组件11。例如，在本申请实施例中，可以将用于夹持或安装光线转换组件11的夹具设置在固定台141上，从而实现对于光线转换组件11的快速安装和拆卸。

竖直滑动部件142可以设置为在竖直方向上移动固定台141，从而移动光线转换组件11。因此，竖直滑动部件142可以包括竖直轨道和设置为沿着竖直轨道移动的滑块，并且滑块可以与固定台141形成固定连接。

旋转部件143可以固定连接到固定台141并设置为围绕旋转部件143的旋转轴旋转。

由于在实际测量中，可能需要根据光源和/或测量组件12调整光线转换组件的位置和角度，因此，在该情况下，就可以利用竖直滑动部件142来在竖直方向上上下移动已经固定在固定台141上的光线转换组件11和/或利用旋转部件143来旋转固定在固定台141上的光线转换组件11，从而实现对于光线转换组件11的位置和角度的调整。此外，也可以通过竖直滑动部件142和旋转部件143来对固定在固定台141上的光线转换组件11进行位置和角度的调整。

此外，本申请实施例的逆反射系数测量装置1可以进一步包括测量目标夹具15。测量目标夹具15可以用于夹持测量目标，因此，可以设置在光路转换组件11的出射光线方向上，并且与光路转换组件11相距预定距离。例如，在本申请实施例中，测量目标夹具15可以设置为与光路转换组件11距离10米。

此外，由于测量目标的位置和角度对于测量逆反射系数都是需要考虑的，因此，在本申请实施例中，逆反射系数测量装置1可以进一步包括：入射角调节器16和观测角调节器17。

入射角调节器16可以固定连接到测量目标夹具15并且可以设置为可在竖直方向上移动或围绕其旋转轴旋转，从而可以以与第一固定组件14类似的方式对固定在测量目标夹具15上的测量目标进行位置和/或角度的调整。

观测角调节器17可以固定连接到测量组件12，并且被设置为可在竖直方向上移动或围绕其旋转轴旋转，从而可以以与第一固定组件14类似的方式对固定测量组件12进行位置和/或角度的调整。

例如，在本申请实施例中，可以通过观测角调节器17来对测量组件12的位置和角度进行调整以实现0.2°至2.0°的范围内的观测角的调整。

因此，根据本申请实施例，将光线转换组件设置在测量组件接收反射光线的光路上，使得所述测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一水平线上，并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于0.2°，从而由于测量组件处能够接收到沿着入射光线的逆反射路线返回的反射光线，从而可以使用直接亮度方法来基于接收到的反射光线的亮度来计算测量目标的逆反射系数，从而可以用于对测量目标的逆反射性能进行评估。

上述实施例是对本申请实施例的技术原理和示例性的应用框架的说明，下面通过多个实施例来进一步对本申请实施例具体技术方案进行详细描述。

实施例二

图3为本申请提供的逆反射系数测量方法一个实施例的流程图，该方法的执行主体可以为具有逆反射系数测量能力的各种终端或服务器设备，也可以为集成在这些设备上的装置或芯片，并且该方法可以用于在例如图2中所示的由测量组件、光源和光线转换组件构成的测量系统中测量测量目标的逆反射系数。特别地，如图2中所示，所述测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一水平线上，并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°，并且优选等于0.2°。如图3中所示，该逆反射系数测量方法包括如下步骤：

S301，获取经由光线转换组件折射并入射到测量目标的表面的光线的照度。

S302，接收测量组件接收到的来自测量目标的表面的反射光并且计算反射光的亮度。

在本申请实施例中，在利用例如如图2中所示的测量装置对测量目标的逆反射系统进行测量时，光线转换组件可以将光源发射到其上的光线转换为在朝向测量目标前进的光线，之后，可以在步骤S201中获取入射到测量目标的表面的光线的照度，并且由于光线入射到测量目标的表面之后形成反射，因此可以在步骤S202中接收测量组件所接收到的来自测量目标的表面的反射光并且从而确定反射光的亮度。

S303，根据测量目标的表面的光线的照度和反射光的亮度计算测量目标的逆反射系数。

在本申请实施例中，由于光线转换组件可以代替光源处于测量组件与测量目标之间的光路上并且与光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于0.2°，因此，可以在步骤S201和S202中只获取入射到测量目标的表面的照度以及测量组件在逆反射方向上接收到的反射光的亮度，就可以直接计算逆反射系数，因此与现有技术需要弱光照度头到被测样品表面几何中心距离、样品表面垂直照度和有效反光面积等4个变量来进行计算相比，根据本申请实施例的逆反射系数测量方案，只需要获取测量目标的表面亮度和垂直照度2个变量，因此与现有技术的方案相比，本申请的方案在计算时去除了检测组件到样品表面距离和有效反光面积两个参数，从而减少了误差来源，进一步提高了计算精度。

此外，根据本申请实施例，在步骤S303中计算逆反射系数时，可以具体地计算测量目标的反射光的亮度除以表面光线的照度之商作为逆反射系数。

此外，根据本申请实施例的逆反射系数测量方法虽然消除了使用弱光照度的需要，但是在本申请的一个实施例中，也可以在使用亮度计作为测量组件的基础上，额外采用照度计来以现有技术中类似的方式测量测量组件为中心的范围光的照度，来为步骤S303中的逆反射系数计算提供辅助参考。例如，本申请的方法可以进一步包括：获取测量组件预定范围内的由照度计或光电探测器测量到的反射光照度；根据反射光照度与测量目标的表面的光线的光强计算参考值；根据参考值对逆反射系数进行修正。特别地，在使用反射光照度进系数计算时，可以根据反射光照度和照度计的探头到测量目标的表面的距离计算测量目标的在所述逆反射方向上的发光强度；计算发光强度与测量目标的表面的光线的光强的第一商值；将第一商值与测量目标的被照射面积的第二商值作为参考值。从而根据本申请实施例的方案，能够进一步基于使用照度计的测量结果来对步骤S303中计算获得的逆反射系数进行修正或者在步骤S303中进行计算时参考，从而能够进一步提高计算精度。此外，本申请的测量方案由于可以同时获得使用反射光照度计的测量结果以及使用直接亮度法的测量结果，因此还可以通过该方案来对测量装置进行校准和调整。

实施例三

以上描述了逆反射系数测量装置的内部功能和结构，该装置可实现为一种电子设备。图4为本申请提供的电子设备实施例的结构示意图。如图4所示，该电子设备包括存储器41和处理器42。

存储器41，用于存储程序。除上述程序之外，存储器41还可被配置为存储其它各种数据以支持在电子设备上的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。

存储器41可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

处理器42，不仅仅局限于中央处理器(CPU)，还可能为图形处理器(GPU)、现场可编辑门阵列(FPGA)、嵌入式神经网络处理器(NPU)或人工智能(AI)芯片等处理芯片。处理器42，与存储器41耦合，执行存储器41所存储的程序，该程序运行时执行上述实施例二的逆反射系数测量方法。

进一步，如图4所示，电子设备还可以包括：通信组件43、电源组件44、音频组件45、显示器46等其它组件。图4中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图4所示组件。

通信组件43被配置为便于电子设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，3G、4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件43经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件43还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

电源组件44，为电子设备的各种组件提供电力。电源组件44可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

音频组件45被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件45包括一个麦克风(MIC)，当电子设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器41或经由通信组件43发送。在一些实施例中，音频组件45还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

显示器46包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种逆反射系数测量方法，其特征在于，用于在由测量组件、光源和光线转换组件构成的测量系统中测量测量目标的逆反射系数，其中，所述测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一平面上，并且与所述光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°，所述方法包括：

获取经由所述光线转换组件折射并入射到所述测量目标的表面的光线的照度；

接收所述测量组件接收到的来自所述测量目标的表面的反射光并且计算所述反射光的亮度；

根据所述测量目标的表面的光线的照度和所述反射光的亮度计算所述测量目标的逆反射系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量组件接收的逆反射光线与所述光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角等于0.2°。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述测量目标的表面的光线的照度和所述反射光的亮度计算所述测量目标的逆反射系数，包括：

计算所述测量目标的反射光的亮度除以所述表面的光线的照度之商作为所述逆反射系数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

获取所述测量组件预定范围内的由照度计测量到的反射光照度；

根据所述反射光照度与所述测量目标的表面的光线的照度计算参考值；

根据所述参考值对所述逆反射系数进行修正。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射光照度与所述测量目标的表面的光线的照度计算参考值包括：

根据所述反射光照度和所述照度计的探头到所述测量目标的所述表面的距离计算所述测量目标的在所述逆反射方向上的发光强度；

计算所述发光强度与所述测量目标的表面的光线的照度的第一商值；

将所述第一商值与所述测量目标的被照射面积的第二商值作为所述参考值。

6.一种逆反射系数测量装置，其特征在于，所述装置用于测量测量目标的逆反射系数，所述装置包括：

光线转换组件，所述光线转换组件设置为接收所述装置内部或外部的光源的光线；

测量组件，所述测量组件设置在所述光线转换组件的后方，并且

在所述装置中，所述测量组件接收的逆反射光线与测量目标的中心位置处于同一平面上，并且与所述光线转换组件发射到测量目标的入射光线的光轴之间的夹角小于2°。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

光源，所述光源设置在所述光线转换组件的与所述出射光线方向垂直的方向上。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

第一固定组件，所述第一固定组件设置在所述光线转换组件下方或上方并且与所述光线转换组件固定连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一固定组件包括：

固定台，所述固定台用于固定连接到所述光线转换组件；

旋转部件，所述旋转部件固定连接到所述固定台并设置为围绕所述旋转部件的旋转轴旋转。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

测量目标夹具，所述测量目标夹具设置在所述光路转换组件的出射光线方向上，并且与所述光路转换组件相距预定距离。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

入射角调节器，所述入射角调节器固定连接到所述测量目标夹具并且设置为可在竖直方向上移动或围绕其旋转轴旋转；

观测角调节器，所述观测角调节器固定连接到所述测量组件，并且被设置为围绕其旋转轴旋转。

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