CN1356536A

CN1356536A - 采用图像处理技术测试光环境的系统

Info

Publication number: CN1356536A
Application number: CN 01143482
Authority: CN
Inventors: 沈天行
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2001-12-29
Filing date: 2001-12-29
Publication date: 2002-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: CN1161591C

Abstract

本发明涉及光环境的研究方法,特别涉及一种采用图像处理技术测试光环境的方法。本发明的目的就是为了克服和解决现有建筑光环境研究、测试过程中出现的形、色、量三者分离;数据因果无法量化提取;信息量少;精度差等问题,提供出一整套基于数字图像处理技术和光环境研究理论的建筑光环境测试研究系统。利用相机将环境中的光信息全部采集下来,输入到计算机中,利用计算机图像上的每一个象素点作为一个测点,找出各点的灰度值、RGB值与目标点亮度及色度的关系,并通过图象处理技术,将所需要的参数一一提取出来。使结果集形、色、量于一体,并能分析、储存。同时提供了相应的测试软件。

Description

采用图像处理技术测试光环境的系统

技术领域

本发明涉及光学测量方法，特别涉及一种采用图像处理技术测试光环境的方法。

背景技术

人的生存环境中光是至关重要的，它将直接影响人的视力、健康、安全、工作效率及心理状况等等。如：在教室中光环境质量直接影响学生的视力和学习效果；室外道路上光环境质量影响行车的安全；体育馆中光环境质量影响运动员技能的发挥、观看及电视转播的效果；城市夜景照明中城市景观的艺术效果。光环境应如何设计才能取得正面的影响？这一直是建筑光学领域内主要的研究内容。为了实现研究目的必须对光环境进行量化，经过量化后的数据才可成为设计及评价光环境的科学依据。以往国内外普遍用光度仪器(照度计、亮度计和色度计等)来进行光环境的评价，例如：在室内用照度计测照度值来评价工作面上光线的好坏；用亮度计测环境光的亮度值来评价环境的明暗；采用色度计来定量颜色等等。但采用这种方法研究建筑光环境时，它的局限性是很大的，主要体现在以下几个方面：(1)研究室内光环境所需的一些特殊的照度指标(如：柱面照度和标量照度)无法用普通的照度计测试出来。(2)研究室内光环境时，照度计测试的照度指标是全部环境光作用的结果，而对于某一部位环境光产生的照度分量测试则无能为力。(3)进行室外景观照明测试和研究时，采用照度计测建筑物表面的照度分布需将其贴在被测面上测试，所以对于测试者无法轻易触及到的部位则无法测试。(4)进行室外景观照明测试和研究时，由于亮度计难以精确定位，所以无法测得目标物的亮度分布状况。(5)用亮度计测试光环境时，因亮度计只能测一定视角范围内的平均亮度，对小视角物体的亮度则无法获取。(6)研究室内和室外光环境时，普通仪器无法对环境的眩光状况进行评价。(7)测试和研究某些光源(如投光灯)的空间配光状况时，必须要远距离设施，所用空间大，而且精度差。(8)在进行天然光环境研究和测试时，天然光环境的不稳定性以及天气的差别造成测试结果的重复性差。(9)测试日照时，很难在某一测试时间观察到其它时间日照状况。(10)用常规的测试方法，一种光参数要有一种专门的仪器。如亮度、平面照度、柱面照度、标量照度、色度等都要有专门设备。无法同时测得所需的全部参数，因此投入大，无法快速、简便的完成测试任务以及存储处理数据。针对以上研究光环境出现的问题，广大的光环境研究者们迫切需要一种能够全面完成测试和研究任务的方法，此方法简单好用，并且其测试结果可以方便的以图形和文本形式存储和调用，并也适合其他光学测试。

发明内容

本发明的目的就是为了克服和解决现有建筑光环境研究、测试过程中出现的形、色、量三者分离；数据因果无法量化提取；信息量少；精度差等问题，提供出一整套基于数字图像处理技术和光环境研究理论的建筑光环境测试研究系统。利用该系统进行测试和研究，不仅能解决以上问题，而且可以获取多种光参数、便携适用于现场使用。

本发明是通过下述技术方案实现的：

系统包括相机、计算机、鱼眼镜头；利用标准色卡对系统进行标定，其标定过程为：首先将采集好的标准色板图像调入到标定系统中，并将每幅图像的拍摄参数输入，接着提取标准色板图像中各色卡的图像R、G、B值。根据所得的R、G、B值，系统计算出相应颜色的图像R、G、B值与色坐标(x，y，z)的关系式。色度标定结束后，系统接着对图像的亮度值进行标定，利用亮度计测出各色卡的亮度，同时拍摄各色卡图象输入计算机，接着提取色卡在图象中的灰度值，拟合出灰度值和亮度、曝光量之间的关系曲线，其直线段的公式为定标的公式，直线段的范围为量程。将拟合和定标出来的所有公式(亮度计算和色坐标计算)按标准格式存储到系统指定计算机存储器中以供计算过程调用。

本系统光环境的测量包括以下内容：

(1).亮度、色坐标和眩光的测试方法：将相机拍摄的目标物图像及拍摄参数输入计算机，根据系统定标结果，对图像进行逐幅逐点检测，若目标点不在量程内，则改变拍摄参数重新拍摄图像，输入检测，直至全部通过检测；利用合格的测试图像及拟合公式算出各目标点亮度，可绘制出测试目标的亮度分布图、任意一点的色坐标和亮度值和图像上任意区域的最大、最小、平均亮度及平均色坐标。

眩光测试过程如下：首先按亮度测试程序确定眩光源及背景的亮度；然后调入所用鱼眼镜头成像规律公式，据此公式画定视线方向，确定眩光源的方向与视线方向的夹角；将眩光源在图像上所占据的区域选定出后进行立体角的计算，选定出合适的眩光指标，然后进行眩光评价。

(2).各种照度的测试方法：将相机放在测点拍摄的半球空间的鱼眼图像找出图象上每一象素点的空间位置及所得出的亮度值，根据立体角投影定理，算出该点对被测点所形成的照度值。将图象上每一点象素所形成的照度值累加起来得该被测点的总照度。取某一部分象素点所形成的照度值累加起来得该部分光源(或反射面)对被测点所形成的照度分量。根据立体角投影定理，在平面上投影得平面照度；在柱面上投影得柱面照度；在球面上投影得标量照度。

(3)投光灯的配光的测试方法：在投光灯前枝一屏幕，屏幕材料为完全扩散型，将投光灯投射在一屏幕上，用上述方法读出该屏幕的上光斑的亮度分布，再根据屏幕的反射系数算出该屏幕的照度分布、投光屏幕反射系数、输入投光灯测试距离、就可将亮度最终折算成发光强度，可绘出配得出该投光灯的配光性能

(4)采光系数的测试方法：根据天空模型及鱼眼成像规律作出天空模型图并计算出全天空为光源的照度值。将相机在测点拍摄的鱼眼图像及拍摄参数输入计算机，将系统检测合格的测试图像同系统内部建立好的天空模型图组合在一起确定出采光口亮度和它的位置，然后计算出采光口作为光源产生的测点的照度；将相机拍摄的图像及拍摄参数输入计算机，根据系统定标结果，根据天空模型计算出全天空做为光源产生的测点照度；利用合格的测试图像同系统内部建立好的天空模型组合在一起确定出采光口亮度和它的位置，然后计算出采光口做为光源产生的测点的照度；将上述两照度值相比就可得出采光系数的直接分量。根据测试图像进行测点的照度计算，分别得出在采光口作用下测点照度值(直接照度)及室内各反射面作用下的测点照度值(反射照度)，然后确定出两者的比值。根据上述计算结果利用采光系数的直接分量便可计算出采光系数的反射分量，最后将两分量结合起来就得到总的采光系数。

(5).日照测试的方法：将相机拍摄的鱼眼图像输入计算机，并确定出测试图像的朝向；根据测试地点的地理纬度值调用出相应的太阳轨迹图；根据朝向将太阳轨迹图与所拍鱼眼图象复合在一起就可计算出测点全年日照时间。

1.相机性能为：(1)摄像过程中每幅图像的曝光时间、光圈大小及影响数字图像灰度值的相关参数均能显示出来；(2)具有手调拍摄功能，可根据环境实际情况调节图像拍摄参数；(3)为达到测试结果的精度要求，相机应至少有400万像素的分辨率。(4)如遇拍摄环境中的最大亮度超过300000cd/m²，则应匹配相应的经过标定后的中性滤光片；(5)灵敏度高，能够拍摄亮度为0.3cd/m²的环境。(6)能配相应的鱼眼镜头。(7)相机光信息的载体稳定，向计算机输入的方式简便、准确。

目前优选相机为数码照相机。

系统具有以下的功能：(1)测试出环境指定范围中的亮度分布、最大亮度、最小亮度、平均亮度和目标物上任意点的亮度；(2)可以得出测试环境中的亮度分布状况图(按级差)；(3)测试出环境中任意点的色坐标(x，y；u，v)，某一范围内的平均色坐标；(4)对环境眩光状况进行评价；(5)测试出环境中某一点的平面照度、柱面照度、标量照度(球面照度)；(6)测试出环境中某一光源(或反射面)对测点的照度；(7)测试出视野范围内指定区域的照度分布；(8)眩光源与视线的夹角(包括其他点的定位)；(9)可进行建筑中采光系数的实测；(10)可得出环境中遮挡物的遮挡效果(包括挡光及反射)；(11)可测出投光灯的配光特性；(12)建筑物日照时间的实测等等。被测目标物大到整个半球天空，小到数码相机能分辨的基本尺寸都能进行。

本发明与现有的技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)该系统所能获得的很多测试内容是常规仪器无法达到的，如：当光源在变化时测出瞬间的亮度分布；在多光源照射下，能测出某一光源对测点形成的照度值；能在晴天测出全阴天下的采光系数；能在夏天测出冬天的日照情况等等。(2)精度高。一般较好的亮度计所测的最小视角为1°，而本系统的最小视角可达到0。001°。(3)操作简便。目前精度较高的亮度计搬动不方便，常常还要带交流电源，而本系统在现场只要带一个小小的相机。另外测试步骤简单，一般人员均可胜任。(4)测试参数齐全。一般仪器是只测一个或两个参数，而利用本系统几乎能对光环境的全部参数进行测试，而且大部分参数能在一次完整的测试过程中获得。(5)便于存储。测试结果可以以文本形式或图像形式保存在存储介质中，便于调用。(6)经济。目前数码相机及计算机质量提高更新的速度都很快，体积小，而且价格不断下跌。整个系统硬件的价格只是一台较好的亮度计的1/3-1/4，而且功能大大超过较好的亮度计。

附图说明

图1是本发明的建筑光环境测试研究系统结构示意图；

图2是本发明中数码相机经过标定后得出的感光特性曲线示例；

图3是本发明中整个系统软件部分结构流程图；

图4是本发明中系统标定过程流程图；

图5是本发明中亮度和色坐标计算过程流程图；

图6是本发明中照度计算过程流程图；

图7是本发明中眩光计算过程流程图；

图8是本发明中测试投光灯的配光计算过程流程图；

图9是本发明中采光系数计算过程流程图；

图10是本发明中日照测试过程流程图；

具体实施方式下面结合原理及附图对本发明作进一步说明：

(1)标定相机：在进行测试前需要对数码相机进行标定，方法是：用该相机分别拍摄在A光源及D₆₅光源下标准色卡的图像，然后利用标准色板的色坐标来对图像中色板的色坐标进行标定。通过编制好的图像处理软件或利用一些商业化图像处理软件(如PHOTOSHOP等)读取图像的R、G、B值，找出R、G、B值与CIE色刺激值XYZ值的关系式：

X＝a1R+b1G+c1B

Y＝a2R+b2G+c2B

Z＝a3R+b3G+c3B (1)式中a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3为标定的系数。其中，图像灰度值D就等于色坐标Y值，因此有下式：

D＝a2R+b2G+c2B (2)采用选好的相机在不同的光圈及曝光时间下对已知亮度的点进行拍摄，记下各幅图像拍摄时所用的光圈及曝光时间并将该图像输入计算机。读取已知亮度各点在图像上的R、G、B值，用(2)式得出该点灰度值D(X、Y)。根据该点已知的亮度L(X、Y)、光圈F及曝光时间T计算出相应的曝光量H(X、Y)，此处曝光量公式为：

H(X、Y)＝L(X、Y)×T/F² (3)将每幅图像中各点的灰度值D(X、Y)及相应曝光量H(X、Y)的对数值一一记录下来，利用统计分析工具拟合出它们之间的关系(图2)，其中直线段为测试的应用段，直线段的公式如下，为进一步计算的依据。

D(X，Y)＝f[H(X，Y)] (4)

(2)测亮度值和色坐标：采用标定好的数码相机拍摄光环境图像，并记录下拍摄时的光圈及曝光时间。将图像输入图像处理系统，系统根据图像的R、G、B值及(1)式计算出色坐标(x，y)与(u，v)，计算公式如下：

x＝X/(X+Y+Z)，

y＝Y/(X+Y+Z)，

u＝4X/(X+15Y+3Z)，

v＝6X/(X+15Y+3Z) (5)根据图像的R、G、B值及(2)式，系统计算出图像灰度D，有了D利用(4)式便可计算出曝光量H，最后根据(3)式及拍摄时记录的光圈F及曝光时间T，根据图(2)判断是在直线段则根据公式(4)求出测点亮度值，否则应变换光圈或曝光时间重新拍摄图像。

(3)测眩光：首先按步骤(2)测出指定光源及其周围背景的亮度。其次对所采用与相机匹配的鱼眼镜头的成像位置进行定标，方法是：利用鱼眼镜头拍摄已知角度的空间，根据鱼眼图像找出该镜头的成像规律。用已标定过的鱼眼镜头放在测点，向上拍摄360度鱼眼图象，确定视线方向根据标定值确定指定光源与视线方向的相对位置。眩光源亮度值及位置确定后，就可根据选定的眩光计算公式进行眩光评价。

(4)测照度及照度分量：把标定好的数码相机放在被照面上，用鱼眼镜头拍摄半球空间的图象。找出图象上任一象素点的空间位置及所其亮度值，根据立体角投影定理(式6)，算出该点对被测点所形成的照度值。

E＝Lwcos(θ) (6)

式中E为测点照度值，L为光源亮度，W为光源立体角，θ为入射光与被照面法线夹角。将图象上每一点象素所形成的照度值累加起来得该被测点的总照度。取某一部分象素点所形成的照度值累加起来得该部分光源(或反射面)对被测点所形成的照度分量。根据立体角投影定理，在平面上投影得平面照度；在柱面上投影得柱面照度；在球面上投影得标量照度。

(5)测采光系数：根据CIE规定的晴天空、全阴天等天空模型，按鱼眼镜头成像位置，在计算机上画出来，要测室内某一点的采光系数时，将相机放在该点用鱼眼镜头拍摄半球空间的图象，把拍好的图象按朝向重叠在天空模型上。从图象中采光口位置上读出天空模型对该点所形成的照度值，将该点的照度值与全天空对该点所形成的照度值相比，得出该点在该天气情况下的采光系数的直接分量。从拍好的图象中根据公式(6)找出反射分量与直接分量的比值，从而得到采光系数的反射分量及总采光系数值。

(6)测日照时间：将某一纬度、各个季节、各个时间太阳的高度角和方位角按鱼眼镜头成像位置，在计算机上画出太阳全年的轨迹图来，要测某一点的日照状况时，将相机放在该点，用鱼眼镜头拍摄半球空间的图象，把拍好的图象按朝向重叠在该纬度太阳全年的轨迹图上，从重叠的图上便可得出周围遮挡物将阳光遮挡住的时间及日照时间。

(7)测配光特性：在暗室中投光灯前放置一屏幕，屏幕采用完全扩散型材料制成。屏幕应垂直于投光灯光轴，且其与投光灯的距离至少应大于灯直径的五倍。将投光灯投射在一屏幕上，用方法(2)读出该屏幕的亮度分布，再根据屏幕的反射系数及式(7)就可得出该屏幕的照度分布。

E＝(Lπ)/ρ (7)式中E为照度值，L为亮度值，ρ为屏幕材料反射系数。量出屏幕与投光灯的距离就可得出该投光灯的空间配光性能。

根据测试的基本原理，我们采用了以下的技术软件：

如图1所示，目前本测试研究系统主要包括相机、计算机、系统软件、应用软件(图像处理软件)、输出设备等。

其中的相机可采用任何具有以下性能的型号：(1)摄像过程中每幅图像的曝光时间、光圈大小及影响数字图像灰度值的相关参数均能显示出来；(2)具有手调拍摄功能，可根据环境实际调节图像拍摄参数；(3)为达到测试结果的精度要求，相机应至少有300万像素的分辨率。(4)如遇拍摄环境中的最大亮度超过300000cd/m²，则应匹配相应的经过标定后的中性滤光片；(5)灵敏度高，能够拍摄亮度为0.3cd/m²的环境。(6)能配相应的鱼眼镜头。

系统软件应采用WINDOWS98或以上版本，计算机可采用能运行上述系统软件的任何机型。

应用软件是在WINDOWS98下利用Visual Basic 6.0版本开发的图像处理软件，能够完成整个系统的数据处理和计算工作。

图2为相机经过标定后得出的感光特性曲线示例。图中纵座标D为图像的灰度，横座标lgH为曝光量H的对数值。图中曲线分三段，AB段是曝光不足段或叫趾部，CD段为曝光过亮段或称肩部。直线段AB是摄像主要的利用段，也是图像处理系统的主要使用段，该直线段的斜率γ称反差系数，它是感光材料的主要特性指标。直线段横座标的差值即lgHC-lgHB一般用L来表示称作宽容量，它是像测系统曝光量的使用范围。图中纵座标D为图像的灰度，横座标lgH为曝光量H的对数值。一般在图像处理过程中只取特性曲线的直线段部分，假使找出的相应曝光量H落在曲线的宽容度之外，则应改变拍摄时所用的光圈F及曝光时间T后重新取像，直至曝光量H落在宽容度内为止。

整个系统软件(图像处理系统)部分的结构流程见图3。测试任务完成后，相机测得数字图像可直接存入计算机相关位置以供处理。运行系统，如果系统已将标定结果嵌入，就可直接进行后续的子系统运行来获得相关测试参数。若没进行上述操作，就要求系统进行标定子过程的操作，操作过程见图4。

在系统的标定过程中，首先将采集好的标准色卡图像调入到标定系统中，并将每幅图像的拍摄参数输入，接着提取标准色卡图像中各部分颜色的图像R、G、B值。根据所得的灰度值，系统计算出相应颜色的图像亮度值与色坐标(x，y，z)。系统将图像色坐标同标准色坐标进行比较，若符合误差要求，就直接进行下一步操作；若不合乎要求，系统将结果反馈到色卡图像色度计算的原始公式，并对此公式进行修正后重复色坐标计算过程，直至计算出在误差允许范围内的结果。色卡图像色度标定结束后，系统接着对图像的亮度值进行标定，根据最后的标定结果系统采用相应的算法对最终的计算公式进行拟合。最后将拟合和定标出来的所有公式(亮度计算和色坐标计算)按标准格式存储到系统指定位置以供计算过程调用。

在执行标定过程后，系统转入各个功能参数计算子过程。整个大系统包括5大部分子系统。选择系统#1，可进行亮度、色坐标计算如图5和眩光的计算如图7。

亮度、色度测试过程如下：

将测试过程中采集的图像及拍摄参数输入系统，如果在此之前标定系统执行过新的定标过程，系统就得先将定标出来的结果(计算公式)进行嵌入操作。系统对图像进行逐幅扫描，在此过程中同时计算出相应光参数(亮度及色坐标)。根据所得的参数的状况，系统对测试结果进行检测，逐点检查图像中各点曝光量是否在线性段(见图2)，若未得到符合测试要求的结果，系统则返回上述过程对补测图像进行扫描，直至所若未得到符合测试要求的结果，系统则返回上过程对补测图像进行扫描，直至结果通过检测。选择整体对测试结果进行描述并将扫描合格结果中的亮度参数进行分级，把每一级参数同一固定色标联系就可绘制出测试目标的亮度分布图。选择局部描述测试结果，若将扫描合格结果中的光参数与相应位置对应，就可得出图像中任意一点的色坐标和亮度值；将扫描合格结果中的光参数同在图像上选取的任意区域位置相对应，就可得出图像上任意区域的最大、最小、平均亮度及平均色坐标。

眩光测试过程如下：

首先按亮度计算程序如图5确定眩光源的亮度；然后输入测试过程中所用鱼眼镜头成像规律公式，据此公式用鼠标画定视线方向，有了视线方向为基准就可确定眩光源的位置(高度角、方位角)；将眩光源在图像上所占据的区域选定出后进行立体角的计算。利用上述三方面参数根据具体要求选定出合适的眩光模型，然后进行眩光测试。

选择系统#2，可进行照度指标的计算如图6，照度测试过程如下：

将测试过程中采集的图像及拍摄参数输入系统，如果在此之前标定系统执行过新的定标过程，系统就得先将定标出来的结果(计算公式)进行嵌入操作。系统对图像进行逐幅扫描，并计算出相应光参数。根据所得参数的状况，系统逐点检测图像中各点曝光量是否在线性段(见图2)，若未得到符合测试要求的结果，系统则返回上述过程对补测图像进行扫描，直至所需各点都通过检测。将符合要求的结果输入照度计算系统，就可按要求进行照度计算。选择计算某测点位置的照度，若采用全部扫描数据进行计算，可得到一般照度指标(水平照度、垂直照度、柱面照度和标量照度)；若采用特定部分的扫描数据进行计算，可得到由此部分产生的照度指标(水平照度、垂直照度、柱面照度和标量照度)的分量。选择计算某一区域的照度状况，首先需对扫描合格的光参数按测试场景的反光状况进行折算，然后用鼠标在图像上选择任意区域，可就该区域进行照度最大、最小和平均值的计算；对选定区域照度分级，就可将照度分布图绘制出。

选择系统#3，可进行投光灯的配光测试如图8，配光测试过程如下：

将测试过程中采集的图像及拍摄参数输入系统，按照投光灯空间配光分布状况进行图像扫描。对扫描结果(亮度)进行检查，若合格(扫描点曝光量均在线形段)就可进行下步计算，若不合格(存在扫描点曝光量不在线形段)则需重新采集图像。输入投光灯测试距离、投光屏幕反射系数，就可将亮度最终折算成发光强度。有了发光强度，最后便可将配光曲线绘出。

择系统#4，可进行采光系数的测试如图9，采光系数测试过程如下：

将测试过程中采集的图像及拍摄参数输入系统。根据天空模型计算出全天空做为光源产生的测点照度；利用合格的测试图像同系统内部建立好的天空模型组合在一起确定出采光口亮度和它的位置，然后计算出采光口做为光源产生的测点的照度；将上述两照度值相比就可得出采光系数的直接分量。根据测试图像进行测点的照度计算，分别得出在采光口作用下测点照度值(直接照度)及室内各反射面作用下的测点照度值(反射照度)，然后确定出两者的比值。根据上述计算结果利用采光系数的直接分量便可计算出采光系数的反射分量，最后将两分量结合起来就得到总的采光系数。

选择系统#5，可进行日照测试计算如图10，日照测试过程如下：

将测试过程中采集的图像输入系统。根据测试图像确定出建筑物的朝向；根据测试地点的地理纬度值调用出相应的当地的太阳轨迹图；将太阳轨迹同朝向数据结合在一起就可计算出测点全年日照时间。

在执行完某个功能参数计算子过程后，若想要继续计算其它参数，可返回进行重新选择。若不想继续，则可退出。

Claims

1.一种采用图像处理技术测试光环境的系统，其特征是系统包括相机、计算机、鱼眼镜头；经标定后采集光环境信息，按标准格式存储到计算机的存储器，经处理后得所需参量，本系统光环境的测量包括以下内容：

(1).亮度、色坐标和眩光的测试方法：将相机拍摄的图像及拍摄参数输入计算机，根据系统定标公式，对所拍图像逐点逐幅检测，直至各目标点都在量程内，则图象合格；利用合格的测试图像，可算出测试目标的各点亮度及色坐标；

眩光测试过程如下：首先按亮度计算程序确定眩光源及背景的亮度；然后输入鱼眼镜头成像规律公式，画定视线方向，据此公式确定眩光源相对于视线的位置；将眩光源在图像上所占据的区域选定出后进行立体角的计算，选定出合适的眩光指标，然后进行眩光计算；

(2).照度的测试方法：用鱼眼镜头拍摄半球空间的图象，找出图象上每一象素点的空间位置及所得出的亮度值，根据立体角投影定理，算出该点对被测点所形成的照度值；将图象上每一点象素所形成的照度值累加起来得该被测点的总照度；取某一部分象素点所形成的照度值累加起来得该部分光源(或反射面)对被测点所形成的照度分量；根据立体角投影定理，在平面上投影得平面照度；在柱面上投影得柱面照度；在球面上投影得标量照度；

(3)投光灯配光的测试方法：在投光灯前枝一屏幕，屏幕材料为完全扩散型，将投光灯投射在一屏幕上，用上述方法读出该屏幕的上光斑的亮度分布，再根据屏幕的反射系数算出该屏幕的照度分布，量出屏幕与投光灯的距离得出该投光灯的配光性能；

(4).采光系数的测试方法：根据天空模型及鱼眼成像规律作出天空模型图并计算出全天空为光源的照度值。将相机在测点拍摄的鱼眼图像及拍摄参数输入计算机，将系统检测合格的测试图像同系统内部建立好的天空模型图组合在一起确定出采光口亮度和它的位置，然后计算出采光口作为光源产生的测点的照度；将上述两照度值相比就可得出采光系数的直接分量；根据测试图像进行测点的照度计算，分别得出在采光口作用下测点照度值(直接照度)及室内各反射面作用下的测点照度值(反射照度)，然后确定出两者的比值；根据上述计算结果利用采光系数的直接分量便可计算出采光系数的反射分量，最后将两分量结合起来就得到总的采光系数；

(5).日照测试的方法：将相机拍摄的鱼眼图像输入计算机，并确定出测试图像的朝向；根据测试地点的地理纬度值调用出相应的太阳轨迹图；根据朝向将太阳轨迹图与所拍鱼眼图象复合在一起就可计算出测点全年日照时间；

2.如权利要求1所述的一种采用图像处理技术测试光环境的系统，其特征是利用标准色卡对系统进行标定是这样实现的：在系统的标定过程中，首先将采集好的标准色卡图像调入到标定系统中，并将每幅图像的拍摄参数输入，接着提取各标准色卡图像的R、G、B值，并用亮度分别机读出各色卡的亮度；根据所得的R、G、B值，计算出R、G、B值与色坐标(x、y、z)的关系式，并拟合出图象灰度值与目标物的亮度及曝光量的关系式及量程范围。

3.如权利要求1所述的一种采用图像处理技术测试光环境的系统，其特征为所述的相机性能为：(1)摄像过程中每幅图像的曝光时间、光圈大小及影响数字图像灰度值的相关参数均能显示出来；(2)具有手调拍摄功能，可根据环境实际调节图像拍摄参数；(3)为达到测试结果的精度要求，相机应至少有400万像素的分辨率；(4)如遇拍摄环境中的最大亮度超过300000cd/m²，则应匹配相应的经过标定后的中性滤光片；(5)灵敏度高，能够拍摄亮度为0.3cd/m²的环境；(6)能配相应的鱼眼镜头；(7)其光信息的载体稳定，向计算机输入的方式简便、准确。