ES2765251T3

ES2765251T3 - Procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo

Info

Publication number: ES2765251T3
Application number: ES17776927T
Authority: ES
Inventors: Michael Marutzky; Benedikt Kleinert; Sven Bogdanow
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2020-06-08
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: EP3507589B1; EP3507589A2; WO2018041306A3; JP6941161B2; WO2018041306A2; DE102016116346A1; WO2018041306A9; JP2019535095A; DE112017004378A5

Abstract

Procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo a partir de la característica de radiación de una fuente de luz, con los pasos: - determinación de una dirección de radiación (θ,Φ) y de una intensidad de la luz I(θ, Φ) de uno de los haces luminosos y definición de un vector de radiación k con la dirección (θ, Φ) y el valor I(θ, Φ), - determinación de una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión Imomentum(αmomentum, t) del vector de radiación k en función del tiempo de propagación de la luz y de una densidad de la niebla en el espacio de momentum, - transformación de la distribución de la intensidad de la luz, que depende de la dispersión, en el espacio de momentum Imomentum(αmomentum, t) , en una distribución de la intensidad de la luz, que depende de la dispersión, en el espacio de posición lposición(αposición, t), - determinación de una intensidad de iluminación E(θP, ΦP, rP) de un punto del observador P en el espacio de posición a partir de una intensidad de la luz, que depende del alejamiento IE(θ, Φ, rP) y de la distribución de la intensidad de Ia luz, que depende de la dispersión, en el espacio de posición lposición(αposición, t).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo

[0001] La invención hace referencia a un procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo, así como a un procedimiento para la determinación cuantitativa del alcance visual en una niebla.

Estado de la técnica

[0002] La necesidad de determinar el alcance visual en medios dispersivos, como la niebla, es conocida desde hace largo tiempo ante todo con respecto a una adaptación a un modo de comportamiento de un participante del tráfico por tierra, aéreo o marítimo.

[0003] En el documento DE 68902 877 T2 se describe un procedimiento para medir el alcance visual en la niebla. En este caso, la niebla se expresa mediante el coeficiente de la pérdida de energía de un haz luminoso por unidad de la distancia, en donde la pérdida de energía puede atribuirse al comportamiento de dispersión de las gotitas, lo cual a su vez puede describirse mediante un coeficiente de la dispersión de la luz en función del tamaño de las partículas. El tamaño de las partículas repercute sobre la probabilidad con la cual los fotones se desvían alrededor de un ángulo determinado mediante dispersión. Esa probabilidad de dispersión puede denominarse como función de fase de las gotitas. En el caso de una longitud de onda dada de la luz y de un tamaño definido de las gotitas, según la teoría de Miesch, es posible calcular esa función de fase. Si para cada función de fase individual (para distintas clases de niebla conocidas) para distintas longitudes de onda de la luz emitida, se traslada una curva de retrodispersión en función del ángulo de retrodispersión, puede observarse una "tendencia a mezclarse unas con otras" de las distintas curvas, en el caso de un rango angular limitado. Mediante la detección de la luz retrodispersada, bajo ese ángulo de retrodispersión, es posible realizar una afirmación sobre el alcance visual dentro de la niebla. El alcance visual dentro de una niebla, sin embargo, no solo depende del tamaño de las gotitas, sino también de la densidad de la niebla. Además, la "mezcla de unas con otras" de las curvas de retrodispersión solo se trata de un punto de referencia impreciso y no permite realizar afirmaciones del mismo modo para todas las clases de niebla. Por último, las funciones de fase solo pueden determinarse mediante una inversión relativamente grande, ya que debe generarse y medirse una niebla real.

[0004] En la primera publicación de la solicitud DE 10303046 A1 se sugieren un procedimiento y un dispositivo para la estimación cuantitativa del alcance visual en vehículos. En este caso se fija una cota característica, determinada mediante una evaluación de una imagen detectada, con respecto a valores de referencia. Como cota característica han dado buenos resultados cotas que representan la nitidez, el contraste o la intensidad de la luz retrodispersada. De este modo, la invención se basa en el conocimiento de que con un alcance visual más reducido se reflecta más luz y, con ello, aumenta la intensidad de la señal de retrodispersión. Como cota para la distribución de la intensidad, en el caso de una representación de histograma, ha dado buenos resultados una anchura normalizada de la curva del histograma (por ejemplo la anchura del valor mitad). Ahora, la determinación del alcance visual solo puede ser tan precisa como lo permita la precisión de los valores de referencia, que corresponden a los valores correlacionados entre las cotas características y los alcances visuales asociados. Su determinación, así como su actualización, mediante un sistema de medición de distancia que se encuentra presente en el vehículo, así como mediante condiciones climáticas conocidas, requiere sin embargo una calibración inicial, ciertamente para poder establecer una referenciación.

[0005] El documento de modelo de utilidad DE 68 12 334 U describe un aparato de calibración para medidores de alcance visual que funcionan con retrodispersión (aparatos de retrodispersión), en el cual están dispuestos una ruta luminosa que puede introducirse entre el emisor de luz y el receptor de luz, al menos dos difusores retrodispersivos conectados uno detrás de otro, y un diafragma. Los difusores pueden ser cuerpos de vidrio con superficie rugosa, preferentemente deslustrada o de gránulos finos. Una estructura de ensayo cara de esa clase, para generar valores de referencia, puede posibilitar solo una clasificación indefinida de fenómenos que perjudican el alcance visual, como las gotitas de niebla.

[0006] Un dispositivo similar se sugiere en el documento de patente DE 3601 386 C1. En este caso, un haz luminoso se dirige desde un emisor hacia un objetivo reflectante, y se mide la diferencia de fase del haz luminoso reflectado con respecto al haz luminoso emitido, mediante un receptor dispuesto junto al emisor. Entre el emisor y el objetivo está dispuesto un filtro, cuya distancia desde el emisor es una función del alcance visual predominante en el caso de una densidad de niebla determinada, y mediante la cual pueden regularse el grado de transmisión y el factor de dispersión. También aquí se generan valores de referencia que implican una inversión, mediante los cuales, a través de una comparación, se determina el alcance visual.

[0007] Los procedimientos conocidos en el estado de la técnica para estimar el alcance visual presuponen valores de referencia que solo pueden determinarse (de manera experimental) con una gran inversión y a modo de ejemplo. Puesto que la estimación propiamente dicha del alcance visual, mediante comparación, tiene lugar con valores de referencia clasificados más o menos de forma indefinida, el alcance visual estimado siempre es impreciso y una solución intermedia.

[0008] Además, es conocido el hecho de aplicar los así llamados procedimientos de trazado de rayos, los cuales simulan los recorridos de haces luminosos emitidos de forma individual, con una inversión elevada para los cálculos. De este modo, el documento de patente DE 2004 017 884 B3 describe un procedimiento para la determinación matemática del patrón luminoso de una lámpara. En este caso se utiliza un modelo virtual tridimensional de la lámpara y para cada fuente luminosa se determina el curso, influenciado mediante reflexión, refracción y/o absorción de secciones de la lámpara, de una cantidad deseada de haces emitidos por la fuente luminosa. Mediante los haces que abandonan la lámpara se determina un campo del vector de radiación en la salida de la lámpara. Con la ayuda de ese campo del vector de radiación puede determinarse un patrón luminoso específico del ángulo visual, en función del ángulo visual que puede seleccionarse de forma virtual. Un procedimiento de esa clase para el seguimiento de haces luminosos presupone un modelo de la lámpara, lo cual, para lámparas individuales, puede determinarse por ejemplo mediante mediciones fotogoniométricas. No obstante, el seguimiento de un campo del vector de radiación en un medio dispersivo exige una inversión técnica para los cálculos, la cual hace prácticamente imposible, en todo caso hace que sea inconveniente, una determinación cuantitativa del alcance visual en el caso de distintas condiciones climáticas.

Objeto de la invención

[0009] El objeto de la presente invención consiste en el perfeccionamiento del estado de la técnica en cuanto a la determinación del curso de la radiación en medios dispersivos, así como en la mejora de la aplicabilidad del curso determinado de la radiación en medios dispersivos.

Descripción de la invención

[0010] El objeto se soluciona mediante un procedimiento para la determinación cuantitativa de distribuciones de radiación temporales y espaciales en un medio dispersivo, a partir de la característica de radiación de una fuente de radiación, en correspondencia con las medidas de la reivindicación 1 independiente. Además, el objeto se soluciona mediante un procedimiento para la determinación cuantitativa del alcance visual en un medio dispersivo, homogéneo, en correspondencia con las medidas de la reivindicación 4 subordinada.

[0011] La invención se basa en el problema técnico de determinar cuantitativamente distribuciones de radiación espaciales y temporales en medios dispersivos, las cuales se necesitan para aplicaciones técnicas y evaluaciones, preferentemente para faros de vehículos.

[0012] La invención hace referencia a un procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo a partir de la característica de radiación de una fuente de luz, en donde la característica de radiación preferentemente está dada por haces luminosos descritos por un cuerpo de distribución de intensidad de la luz (LVK), en donde los haces luminosos se dispersan en elementos (partículas) del medio.

[0013] La luz puede describirse como una onda electromagnética, en donde la parte visible del espectro electromagnético se ubica en longitudes de onda de entre aproximadamente 380nm y 780nm. Además, la luz puede describirse como una corriente de partículas, más precisamente como una corriente de fotones (dualismo onda -partículas). La propagación de luz puede ilustrarse mediante haces rectos, lo cual a continuación se selecciona también como medio de representación. Un vínculo entre la óptica de las ondas y la óptica de los haces es el vector de ondas, cuya dirección coincide con la dirección de la luz. Los haces luminosos se propagan siempre en línea recta hasta que inciden sobre otro cuerpo y modifican su dirección mediante reflexión, refracción o dispersión. En el caso de la dispersión, la modificación de la dirección no tiene lugar de forma dirigida como en el caso de la reflexión, sino de forma difusa.

[0014] Los medios dispersivos se componen de sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, así como de partículas, por ejemplo de moléculas de nitrógeno en la atmósfera. Si la distribución de las partículas que se influencian está distribuida de modo uniforme, como por ejemplo se observa de forma local en la atmósfera, se habla entonces de medios dispersivos homogéneos. A continuación, como un medio dispersivo se entiende sobre todo niebla, así como en sentido amplio una precipitación, sin limitar a este respecto la aplicabilidad de la presente invención. De este modo se produce la así llamada dispersión de volumen, ya que los haces luminosos se dispersan con frecuencia en partículas de niebla, mayormente en gotitas de agua. Debido a esto, y mediante absorción, que puede no considerarse en la aplicación práctica, los haces luminosos se atenúan.

[0015] Tanto el tamaño de las partículas de niebla como también su densidad de distribución, que puede suponerse localmente como homogénea, influyen en el valor de la atenuación de la luz y, con ello, directamente sobre el alcance visual. Este último, junto con el auto-deslumbramiento mediante retrodispersión, así como el deslumbramiento directo o indirecto mediante dispersión hacia delante, es un fenómeno problemático ante todo en el tráfico por tierra, por agua y por aire. Para una presentación más simple a continuación se hace referencia al tráfico terrestre y principalmente al tráfico por carretera de vehículos a motor.

[0016] Cada uno de los fenómenos problemáticos mencionados es causado por el mismo hecho que, observado desde perspectivas respectivamente diferentes, tiene diferentes consecuencias. La causa reside en la distribución temporal y espacial de los haces luminosos en la niebla, que precisamente no tiene lugar de forma lineal. La distribución temporal significa que la distribución se modifica con el transcurso del tiempo. Esto no se refiere al medio en sí mismo, sino a la duración del efecto del medio sobre la radiación, en el caso más simple al tiempo de propagación del haz luminoso a través del medio, por tanto a la expansión de la niebla o a la posición relativa del observador, o bien del observador en comparación con la fuente de los haces luminosos (fuente de luz), que por ejemplo puede ser un faro. La distribución espacial hace referencia a la distribución precisamente no lineal, sino que se presenta de forma aleatoria, de cada haz luminoso mediante dispersión. Como ya se ha mencionado, la distribución temporal tiene lugar de forma difusa, lo que prácticamente excluye un rastreo del haz luminoso, ante todo debido a la pluralidad de los haces luminosos que deben rastrearse mediante trazado de rayos con una inversión viable.

[0017] La determinación cuantitativa de la distribución temporal y espacial de los haces luminosos arroja resultados fundamentados de forma física y que pueden verificarse mediante técnicas de medición. Estos, a diferencia de las distribuciones obtenidas de forma experimental, no presentan rangos de validez concretos, sino continuos, considerando una pluralidad de variables de influencia. El procedimiento se presenta en el ejemplo de la técnica lumínica y, de forma análoga, puede trasladarse a fuentes de radiación, a campos de radiación, así como a los más diversos medios homogéneos y dispersivos.

[0018] La característica de radiación de la fuente de luz describe cómo se distribuye la luz desde la fuente de luz en el espacio, por tanto, de forma tridimensional. Una representación o descripción corriente y preferente de la característica de radiación se basa en el empleo de un cuerpo de distribución de la intensidad de la luz (LVK), que puede detectarse tanto mediante técnicas de medición como también puede construirse de forma dirigida y, como formato prácticamente estandarizado, puede someterse a una pluralidad de ensayos y tratamientos. El LVK describe una distribución de la intensidad de la luz tridimensional I(0, $) en donde dentro de un sistema de referencia se emite o irradia una corriente de luz con la intensidad de la luz I en un ángulo vertical 0 y en un ángulo horizontal $, desde una fuente de luz. El sistema de referencia usualmente se define mediante la fuente de luz. En el presente campo de aplicación preferente, se trata de al menos un faro de un vehículo. El sistema de referencia es por regla general el sistema de coordenadas del vehículo, en donde el punto cero, dependiendo del modo de observación, puede desplazarse hacia uno de los faros o entre varios faros.

[0019] El procedimiento según la invención comprende el paso de la determinación de una dirección de radiación (0, $) y de una intensidad de la luz I(0, $) de uno de los haces luminosos en función de un ángulo vertical 0 y de un ángulo horizontal $ de un sistema de referencia y la definición de un vector de radiación k con la dirección (0, $) y el valor I(0, $). La determinación de la dirección de radiación y de la intensidad de la luz tiene lugar mediante la lectura o la deducción a partir de la característica de radiación, preferentemente desde el LVK, para respectivamente un ángulo vertical y un ángulo horizontal. Puesto que los haces luminosos, en correspondencia con la óptica de los haces, se propagan desde la fuente de luz en forma de haces, para la determinación o la definición de la dirección de radiación es apropiada la utilización de un ángulo vertical y de un ángulo horizontal en el sistema de referencia, preferentemente en un sistema de coordenadas, por ejemplo un sistema de coordenadas polar, con el origen en la fuente de luz, ya que mediante la selección de dos ángulos pueden determinarse de forma unívoca, así como pueden describirse, todas las direcciones espaciales (tridimensionales). Naturalmente puede aplicarse cualquier otro método de referencia que sea adecuado para el establecimiento unívoco de una dirección espacial.

[0020] En el caso de un LVK continuo pueden seleccionarse infinitas direcciones espaciales y, con ello, infinitos haces luminosos. Naturalmente, la selección de un haz luminoso individual no es adecuada para generar, explicar o representar una característica de radiación, así como efectos positivos o negativos de la iluminación. En el procedimiento de trazado de rayos, condicionado por el principio, se considera siempre una cantidad finita de haces luminosos, lo que de por sí vuelve impreciso el procedimiento. Para sacar conclusiones con una seguridad o validez de las afirmaciones suficiente, debe considerarse una gran cantidad de haces luminosos. Éste es el caso también en el presente procedimiento. Sin embargo, no se realiza el seguimiento de haces luminosos individuales, sino que preferentemente pueden integrarse direcciones espaciales que se agregan a los ángulos espaciales. Si a continuación se habla de haces luminosos seleccionados individuales, se considera la luz de una dirección espacial definida por los dos ángulos, que puede integrarse en un ángulo espacial con la luz de otras direcciones espaciales, formando una distribución de la luz continua. Lo singular sirve solamente para una mejor comprensión.

[0021] Al igual que la distribución continua del LVK mediante un ángulo espacial, también la distribución de las longitudes de onda de la luz emitida desde una dirección espacial puede estar registrada de forma continua en el LVK.

Si se determina ahora la intensidad de la luz I de una dirección espacial desde el LVK, entonces esa intensidad de la luz puede estar registrada en el LVK en función de la longitud de onda. Si es ese el caso, la determinación de la intensidad de la luz I(0, $) tiene lugar mediante la integración de la distribución espectral del haz luminoso de una dirección de radiación (0, $) con respecto a la intensidad de la luz I(0, $) de uno de los haces luminosos.

[0022] Mediante la dirección de radiación (0, $) y la intensidad de la luz I(0, $) puede definirse ahora un vector de radiación k, con la dirección (0, $) de la dirección de radiación (0, $) y el valor I(0, $) de la intensidad de la luz I(0, $). Con ello se posibilita la representación de la realidad con instrumentos matemáticos, observando la cadena de reacción causal.

[0023] Otro paso del procedimiento según la invención consiste en la determinación de una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión Imomentum(amomentum, t) del vector de radiación k en función del tiempo de propagación de la luz y de una densidad de la niebla en el espacio de momentum.

[0024] La dispersión es el componente esencial o la causa de la atenuación de la luz causada por la niebla y, por lo tanto, debe considerarse de forma aislada o debe determinarse de forma cuantitativa. Los inventores han detectado ahora que el haz luminoso que se irradia en una dirección de radiación, se encuentra en el espacio de momentum en un punto inicial, a saber, primero sin dispersión y absorción por todos los tiempos t. Si comienza ahora una dispersión, partes del haz luminoso se dispersan desde la dirección de movimiento original (dirección de radiación). Sin embargo, el valor del vector de radiación k no se modifica. Todos los haces luminosos se encuentran en una esfera con el radio k. Los haces luminosos se difunden con el tiempo en el espacio de momentum desde el punto original sobre toda la superficie de la esfera y se distribuyen.

[0025] Con las partes del haz luminoso pueden considerarse diferentes longitudes de onda. Cada longitud de onda debería considerarse de forma individual, de forma físicamente exacta. Esto se debe a la dependencia de la longitud de onda de la velocidad de la luz material y a la densidad de la niebla o a las constantes de difusión, de lo que en conjunto da como resultado una dispersión, es decir, una dependencia de la longitud de onda de la dispersión de la niebla. Sin embargo, esto prácticamente es imperceptible para el ojo humano, puesto que en definitiva todas las longitudes de onda se dispersan mezcladas. En la técnica lumínica, en donde este fenómeno es conocido, del modo antes explicado, todas las longitudes de onda se integran en una función de ponderación, de manera que la dependencia de la longitud de onda se suprime de forma explícita y puede emplearse una longitud de onda a modo de centro de gravedad para el cálculo posterior. En el presente procedimiento, matemáticamente, sin más, es posible considerar la luz compuesta por diferentes longitudes de onda. En efecto, esto aumentaría la inversión para los cálculos, pero el procedimiento en principio podría aún implementarse de forma conveniente, a diferencia del procedimiento de trazado de rayos. Otra ventaja de la utilización del espacio de momentum reside también en el hecho de que puede dispersarse parcialmente una radiación compuesta por una longitud de onda.

[0026] Para someter el vector de radiación k antes definido a una dispersión que se determina de forma matemáticamente sencilla, y poder describir el fenómeno natural de la dispersión de forma adecuada a la realidad, los inventores han observado además que la dispersión de un haz luminoso en partículas de niebla, cuando el haz luminoso se considera como momentum en el espacio de momentum, es análoga con respecto a la difusión de una sustancia en un medio que aparentemente es impulsada por el gradiente de concentración, pero microscópicamente es causada por la dispersión entre moléculas. Lo mismo aplica por lo demás para la difusión de calor en un medio, que aparentemente es impulsada por el gradiente de temperatura, pero microscópicamente puede aclararse mediante la dispersión de las cuasipartículas en el cuerpo sólido. Por lo tanto, puesto que en la dispersión de la niebla en el espacio de momentum tiene lugar el mismo efecto que en la difusión en el espacio de posición, puede aceptarse de forma análoga la ecuación de difusión o la ecuación de conductividad térmica (Segunda Ley de Fick). Por lo tanto, procesos físicos conocidos se trasladan al fenómeno de la dispersión, para poder determinarlo de forma técnica.

[0027] El espacio de posición es el espacio euclídeo tridimensional habitual, en el cual también está dispuesto el sistema de referencia utilizado. En comparación con esas tres dimensiones (grados de libertad de posición), un sistema físico puede presentar otros grados de libertad, como por ejemplo velocidad, momentum o espín, que se describen en otros espacios adicionales, como por ejemplo el momentum en el espacio de momentum. Ambos espacios son equivalentes en el caso del presente problema, pero el tratamiento técnico de determinadas cuestiones es más sencillo en uno de los dos espacios. Con el ejemplo de la dispersión de la luz esto puede explicarse de forma sencilla. En el espacio de posición, la luz es una corriente de fotones que incide sobre una partícula (por ejemplo una partícula de niebla). Cada fotón, desde la misma dirección original, se desvía en otra dirección en cada caso. Una determinación técnica de la dirección de cada fotón es prácticamente imposible. En el espacio de momentum, en cambio, la determinación técnica de la dirección de dispersión es posible con una inversión relativamente reducida, mediante la aplicación de la ecuación de difusión. No obstante, el proceso físico es el mismo.

[0028] En el espacio de momentum, el vector de radiación presenta un sistema de referencia propio. Para explicar este hecho, el ángulo de dispersión se denomina por tanto como amomentum. El ángulo de dispersión generalmente está definido como el ángulo en el que se desvía la partícula dispersada. El ángulo de dispersión en el espacio de momentum es el ángulo entre la dirección de radiación original y la nueva dirección de radiación, por tanto la dirección de radiación dispersada, partiendo desde un punto inicial en el espacio de momentum. Esto da como resultado una distribución de la intensidad de la luz lmomentum(amomentum, t), que asocia una intensidad de la luz a cada ángulo de dispersión amomentum posible y a cada tiempo t transcurrido.

[0029] La solución de la ecuación de difusión corresponde a una distribución de Gauss en dos dimensiones:

[0030] El tiempo t, con el que se difunde k, es el tiempo de propagación de la luz. En un recorrido, a modo de ejemplo, de 100 m y a una velocidad de la luz redondeada de 3*109m/s da como resultado un tiempo de 3,3*10-7s. Para la aplicación de la ecuación de difusión se necesita además una constante de difusión a. Esta es una medida para la densidad de la niebla, que a su vez depende del tamaño de las partículas de niebla y de la densidad de la distribución. La normalización tiene lugar mediante la cantidad de luz I, la cual en suma debe permanecer constante con o sin niebla. Al momento t=0 la cantidad de luz se denomina como Iq.

[0031] Los sistemas de referencia formados por espacio de momentum y espacio de posición deben armonizarse de forma matemática. Para ello, en el siguiente paso en el procedimiento según la invención tiene lugar la transformación de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión, en el espacio de momentum Imomentum(amomentum, t), en una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión, en el espacio de posición lposición(aposición, t); preferentemente la transformación de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de momentum Imomentum(amomentum, t), en una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión, en el espacio de posición Iposición(aposición, t) tiene lugar mediante una transformación de Fourier del ángulo de dispersión amomentum en el espacio de momentum, en un ángulo de dispersión aposición en el espacio de posición. El ángulo de dispersión aposición en el espacio de posición no puede definirse como el ángulo entre la dirección de radiación original y la nueva dirección de radiación desviada porque, como se deduce de lo anterior, la dirección de radiación desviada no está determinada de forma unívoca, ya que la dispersión tiene lugar aparentemente de forma difusa. No obstante, mediante la determinación técnica de la dispersión en el espacio de momentum puede realizarse una afirmación unívoca sobre la intensidad de la luz que depende de la dispersión, en una dirección espacial seleccionada. Esa dirección espacial está caracterizada por un punto del observador P que en el sistema de referencia de posición está definido por un ángulo vertical 0p, por un ángulo horizontal y por una distancia rp desde el origen del sistema de referencia de posición. Por lo tanto, se determina la intensidad de la luz que incide en el punto del observador. El ángulo de dispersión aposición en el espacio de posición, de este modo, está definido como el ángulo entre la dirección de radiación original (0, $) y la dirección del observador (0p, $p) y también puede expresarse como a(0P, $p, 0, $).

[0032] La vinculación del espacio de posición y el espacio de momentum mediante la transformación de Fourier tiene lugar mediante los vectores de unidad de la dirección de dispersión en el espacio de momentum, lo que matemáticamente no solo puede determinarse de forma sencilla, sino que también describe la realidad de forma técnicamente causal y como resultado refleja la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de posición Iposición(aposición, t).

[0033] Por último, la determinación de una intensidad de iluminación E(0p, $p, rp) de un punto del observador P en el espacio de posición tiene lugar en función del ángulo de observación a(0p, $p, 0, $) y del alejamiento rp a partir de una intensidad de la luz que depende del alejamiento Ie(0, $, rp) y de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de posición lposición(aposición, t). La intensidad de iluminación es la corriente de luz que incide sobre una superficie, en donde la superficie puede definirse mediante un ángulo espacial y, en un caso especial, mediante una dirección espacial. La intensidad de iluminación depende esencialmente de dos factores, a saber, de la intensidad de la luz emitida originalmente (corriente de luz emitida por ángulo espacial) y del alejamiento del punto del observador de la fuente de luz. En este caso, la intensidad de la luz emitida en una dirección espacial ya es conocida. El alejamiento con respecto a la fuente de luz está dado igualmente mediante el punto del observador, que precisamente está definido por dos ángulos espaciales y un alejamiento. El alejamiento tiene una doble influencia: debido a la ley de la inversa del cuadrado fotométrica, la intensidad de iluminación se reduce proporcionalmente con respecto al cuadrado del alejamiento, lo que naturalmente se aplica también a la luz dispersada, y la dispersión aumenta proporcionalmente con respecto al alejamiento. El primer factor de influencia se expresa mediante la intensidad de la luz que depende del alejamiento Ie(0, $, rp), y el segundo factor de influencia mediante la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de posición lposición(aposición, t).

[0034] La combinación de los dos factores de influencia proporciona la siguiente intensidad de iluminación:

E(0p, $p, rp) = J/e$ l(9$) * lposiciones(a(0p, $p, 0, ^),t)d0d^ (2 ), rr2 p

en donde el tiempo t se determina en función del alejamiento rp y de la velocidad de la luz c.

[0035] Como resultado, la invención proporciona una afirmación cuantitativa sobre la atenuación de la luz en medios dispersivos, homogéneos. El resultado, en órdenes de magnitud, es más preciso que en el estado de la técnica con, simultáneamente, una inversión para los cálculos o una utilización de recursos esencialmente reducidas. Además, esa afirmación cuantitativa puede presentarse como valor de función que depende de factores de influencia continuos, independientes unos de otros que no solo sirven como referencia para diversos procedimientos en el estado de la técnica, sino que también pueden determinarse en línea para la utilización concreta.

[0036] Mediante la determinación de la intensidad de iluminación en base a los dos componentes esenciales de la atenuación de la luz en medios dispersivos y homogéneos, el procedimiento según la invención permite incluir efectos de superposición, como la intensificación y la atenuación de los haces luminosos de direcciones espaciales individuales.

[0037] La relación causal sorprendentemente simple, pero no evidente, entre la dispersión de la niebla de luz en el espacio de momentum y la difusión de diferentes medios en el espacio de posición posibilita en primer lugar la determinación cuantitativa funcional de la distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo dentro de un marco viable. Puesto que tiene lugar una determinación cuantitativa, no se necesita una calibración con datos comparativos o la determinación experimental de datos de referencia.

[0038] Otra ventaja reside en el hecho de que en la niebla puede determinarse también el deslumbramiento, por ejemplo de otros participantes del tráfico. Mediante la dispersión de la luz que se produce en la niebla y la desviación, asociada a ello, de los haces luminosos, una distribución de la luz original ya no puede cumplir con su objetivo propiamente dicho. Como ejemplo puede mencionarse una distribución de luz de la luz corta de un faro de un vehículo. Mediante la dispersión de la distribución de la luz puede producirse un deslumbramiento de los conductores de vehículos que se aproximan en sentido contrario. El punto del observador también puede ubicarse en contra de la dirección de radiación propiamente dicha. De este modo puede determinarse un auto-deslumbramiento.

[0039] En un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento según la invención, una distribución de la intensidad de iluminación E(0p, $p, dp) se determina para una pluralidad de puntos del observador P, respectivamente, de una distancia dp idéntica y se evalúa como distribución coherente, mediante criterios visuales. Una distribución de la intensidad de iluminación corresponde a una imagen de iluminación o patrón de iluminación que irradia sobre una superficie inferior. Una distribución de la intensidad de iluminación indica la intensidad de iluminación que depende de la posición y está generada por un faro sobre un plano. Las distribuciones de la intensidad de iluminación se emplean por ejemplo para evaluar faros de vehículos. Estas pueden determinarse directamente en la pantalla de medición o en la carretera así como en la superficie inferior de forma paralela con respecto al piso del vehículo mediante una cámara de luminancia. El perfeccionamiento del procedimiento según la invención posibilita ahora la determinación cuantitativa de la distribución de la intensidad de iluminación en la pantalla de medición con cualquier densidad de la niebla, lo que en particular mediante la comparación con la distribución de la intensidad de iluminación sin niebla posibilita realizar afirmaciones sobre la percepción visual, por ejemplo en cuanto al contraste aún perceptible y a luminosidades, o en cuanto a la iluminación que aún se encuentra presente en el ambiente, por ejemplo de la calzada. De manera ventajosa, debido a ello, los faros pueden evaluarse antes de su instalación en el vehículo, ya en la fase de construcción, en cuanto a sus propiedades en la niebla, y pueden optimizarse de forma conveniente en cuanto a los costes.

[0040] En otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, una pluralidad de intensidades de iluminación E(0p, $p, vp) para al menos un punto del observador P o para un entorno limitado alrededor del punto del observador P se determina con distancias vp diferentes o con ángulos de observación a(0p, $p, 0, $) respectivamente diferentes y se evalúan de forma individual o como una secuencia mediante criterios visuales. Con esto, a diferencia de la evaluación estandarizada del faro en la pantalla de medición, es posible evaluar situaciones concretas de la percepción de la luz emitida desde la fuente de luz que no tiene lugar en una gran superficie, sino más bien de forma puntual. De manera especialmente ventajosa, mediante las distintas distancias de los puntos del observador o mediante las distintas distancias en combinación con distintos ángulos del observador, de forma individual y ante todo en una secuencia, pueden evaluarse situaciones dinámicas mediante criterios visuales. Por ejemplo, puede evaluarse cómo el conductor de un vehículo que se aproxima en sentido contrario y/o que circula delante percibe la luz en la niebla. En ese caso serán interesantes ante todo las intensidades de iluminación absolutas en el sentido de luminosidades. Esto posibilita igualmente una evaluación del faro en cuanto a situaciones que se producen regularmente, aún durante la fase de construcción, y una optimización, en base a ello, conveniente en cuanto a los costes.

[0041] La idea según la invención de la analogía de la evaluación técnica de la dispersión de un haz luminoso en partículas de niebla, cuando el haz luminoso se considera como momentum en el espacio de momentum, para la difusión de una sustancia en un medio, o para la difusión de calor en un medio, en correspondencia con el procedimiento según la reivindicación 1, puede usarse también en el orden inverso. De este modo, a partir de una dispersión detectada se recalcula una densidad de la niebla o una distribución de niebla y, con ello, puede determinarse de forma cuantitativa. Debido al mismo principio activo técnico se toman e incluyen aquí los fundamentos físicos y, con ello, también las conceptualizaciones de la descripción del primer procedimiento según la invención, de forma explícitamente completa, para el segundo procedimiento según la invención.

[0042] De este modo, esto da como resultado otro procedimiento según la invención para la determinación cuantitativa del alcance visual en un medio dispersivo, homogéneo. El alcance visual se define usualmente mediante la diferencia de contraste precisamente aún perceptible entre un objeto oscuro, delante de un fondo claro. La limitación de la determinación del alcance visual cuantitativo a la determinación en medios dispersivos homogéneos, por una parte, oculta limitaciones del alcance visual mediante proyecciones de sombras (por ejemplo absorción total en un muro) y, por otra parte, refleja los casos de limitaciones del alcance visual, los que en realidad son con mucho los casos que se producen con más frecuencia. Ciertamente, estos se basan mayormente en efectos atmosféricos, cuya homogeneidad localmente supuesta corresponde por completo a la realidad. De este modo, en principio es igual si la dispersión de la luz es causada por hidrometeoros, litometeoros o aerosoles. También el efecto de dispersión diferente de esas partículas es irrelevante, ya que bajo las condiciones antes mencionadas, el alcance visual (en sentido estricto) depende únicamente de la atenuación de la luz y, con ello, principalmente de la dispersión de la luz.

[0043] De este modo se registran datos de imagen de al menos una fuente de luz desde el entorno de al menos un medio de detección del entorno, en donde se determina la intensidad de iluminación de al menos una fuente de luz. Los medios de detección del entorno para el registro de datos de imagen pueden ser por ejemplo cámaras. Estas pueden ser monocámaras y cámaras estéreo. En los datos de imagen se identifica al menos una fuente de luz. Esto tiene lugar mediante procedimientos conocidos para la evaluación de imágenes, por ejemplo mediante el contraste, la luminosidad o gradientes de luminosidad. La determinación de la intensidad de iluminación, de manera preferente, tiene lugar mediante una integración unidimensional o bidimensional de la corriente de luz que ingresa.

[0044] Se determina además el tiempo de propagación de la luz (ttiempo de propagación) de al menos una fuente de luz entre la fuente de luz y al menos un medio de detección del entorno, en base a datos de imagen de al menos un medio de detección del entorno y/o en base a datos de al menos otro medio de detección del entorno. El tiempo de propagación de la luz puede equipararse al alejamiento entre al menos una fuente de luz y al menos un medio de detección del entorno, puesto que la relación de ambas variables está definida de forma fija mediante la velocidad de la luz ampliamente constante. La determinación del tiempo de propagación en sí mismo o el alejamiento pueden tener lugar de diversas formas. Una posibilidad consiste en la determinación directa mediante al menos un medio de detección del entorno en sí mismo, cuando el mismo está diseñado para ello, lo cual sería el caso por ejemplo en una cámara estéreo. Otra posibilidad consiste en la determinación indirecta mediante al menos un medio de detección del entorno, por ejemplo mediante las distancias de dos fuentes de luz, la cual puede tener lugar de forma aproximada mediante una tabla de comparación almacenada. Además, el alojamiento puede medirse directamente mediante otros medios de detección del entorno, lo cual puede implementarse por ejemplo mediante un aparato RADAR. Si se encuentran presentes varios medios de detección del entorno, los tiempos de propagación determinados de forma individual pueden validarse o plausibilizarse de forma recíproca.

[0045] Además, el ángulo de valor mitad avalor mitad de la distribución de la luminosidad de la luz dispersada de al menos una fuente de luz se determina a partir de los datos de imagen de al menos un medio de detección del entorno y se determina el tiempo de propagación de la luz ttiempo de propagación de al menos una fuente de luz, en donde el ángulo de valor mitad avalor mitad es el ángulo espacial horizontal y/o vertical que, partiendo desde la fuente de luz como punto central, divide la intensidad de iluminación determinada en una relación definida. El ángulo de valor mitad divide toda la intensidad de iluminación determinada (cantidad de luz total) en una parte de cantidad de luz de evaluación y una cantidad de luz residual. El ángulo de valor mitad es el ángulo plano entre las dos caras del mismo tamaño del triángulo equilátero, entre al menos un medio de detección del entorno y los dos bordes horizontales o verticales de una sección concéntrica de la fuente de luz, el cual corresponde con ello a una relación definida de toda la cantidad de luz de la fuente de luz. El ángulo de valor mitad puede determinarse también como ángulo espacial con extensión horizontal y vertical, en donde el ángulo espacial se representa por ejemplo como un cono con superficie circular, concéntricamente recto, cuyo vértice en el medio de detección del entorno se sitúa en el punto central proyectado de la fuente de luz. La determinación de la cantidad de luz detectada puede tener lugar sobre toda la superficie de la fuente de luz detectada (en el caso del ángulo espacial) o sobre una línea a través del punto central de la fuente de luz detectada (en el caso del ángulo plano como ángulo espacial especial), mediante la integración bidimensional o unidimensional de la intensidad de iluminación. Con la suposición, acorde a la realidad, de que toda la cantidad de luz irradiada de una fuente de luz se atenúa mediante dispersión, pero de forma que puede no considerarse se reduce mediante absorción, la cantidad de luz detectada puede equipararse con la cantidad de luz I⁰irradiada en el momento =0.

[0046] A diferencia de lo que sugiere la denominación ángulo de valor mitad, el ángulo de valor mitad debe dividir la cantidad de luz en correspondencia con la intensidad de iluminación determinada, no en la relación 1: 1 (cantidad de luz de evaluación con respecto a la cantidad de luz residual), por tanto en partes del 50% (50% de la cantidad de luz detectada se emplea para la observación de la determinación del ángulo determinante, a saber, el ángulo de valor mitad). El procedimiento según la invención funciona también en la relación 1:4 (20%) o 4:1 (80%), e inclusive por debajo o por encima de ello, en donde en el caso de una relación inferior al 20% de la cantidad de luz total (intensidad de iluminación determinada total), se dificulta la delimitación unívoca con respecto a la fuente de luz en sí misma, puesto que ésta en la práctica no es una fuente de luz puntual, sino un emisor de radiación de superficies grandes. A diferencia de ello, en el caso de una parte superior al 80%, el gradiente de contraste de la luz dispersada es reducido de manera que una diferencia de contraste mínima significa una diferencia angular sobreproporcionalmente grande, en donde las diferencias de contraste reducidas de esa clase en la práctica son difíciles de medir. Por lo tanto, desde puntos de vista prácticos se establece un ángulo de valor mitad que divide la cantidad de luz detectada preferentemente en la relación 2:3 (40%) o 3:2 (60%), y de modo especialmente preferente en la relación 1:1 (50%).

[0047] El ángulo de valor mitad avalor mitad, en el caso de una distribución de luz conocida de la fuente de luz, así como de la distancia con respecto al observador, ya sería una medida cuantitativa para el alcance visual. En efecto, la mayoría de las veces la distribución de la luz de una fuente de luz no es conocida, pero el desarrollo de la luminosidad puede detectarse de forma cuantitativa. En el estado de la técnica, el comportamiento de dispersión, por ejemplo mediante conjuntos de datos de referencia, se correlaciona aproximadamente con el alcance visual. Estos, sin embargo, deben determinarse con una gran inversión y prácticamente excluyen una posibilidad de comparación de los alcances visuales determinados de ese modo, entre diferentes sistemas.

[0048] A diferencia de ello, mediante la relación causal según la invención, entre la dispersión de la niebla de luz en el espacio de momentum y la difusión de diferentes medios en el espacio de posición, lo que corresponde a la misma relación recíproca técnica que en el caso de la determinación cuantitativa de la distribución de haces luminosos en un medio dispersivo, el alcance visual puede determinarse de forma cuantitativa. En el siguiente paso, esto tiene lugar mediante la selección de la relación definida correspondiente al ángulo de valor mitad avalor mitad de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de momentum Imomentumcon respecto a la cantidad de luz lü. Esa relación, mediante la transformación de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de momentum Imomentum(amomentum, t) en una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de posición lposición(aposición, t), (o la re-transformación del espacio de posición en el espacio de momentum), en correspondencia con el primer procedimiento según la invención, está vinculada proporcionalmente a la parte de la cantidad de la luz de evaluación con respecto a la cantidad de luz total. En el caso de un ángulo de valor mitad verdadero, por tanto cuando la cantidad de luz total está dividida a la mitad (50%), da como resultado la siguiente relación entre el tiempo de propagación de la luz y la constante de difusión a (medida para la densidad de la niebla):

amitad = -^ln 2 * ⁴* ü * ttiem.p0 de propagación (3).

[0049] Después de la resolución de la ecuación (3) según la constante de difusión a, en función del ángulo de valor mitad a y del tiempo de propagación, se obtiene

[0050] Finalmente, la densidad de niebla se determina a partir del ángulo de valor mitad avalor mitad y del tiempo de propagación de la luz de al menos una fuente de luz y se deduce el alcance visual cuantitativo. Como resultado se obtiene una medida para la densidad de niebla, a saber la constante de difusión a. Esto ya es una medida para el alcance visual.

[0051] Además, el procedimiento según la invención, de manera ventajosa, posibilita la determinación cuantitativa del alcance visual independientemente de la intensidad de la luz emitida de forma efectiva, especialmente porque esta en general no es conocida. Además, el otro procedimiento puede aplicarse tanto en el caso de fuentes de luz que se aproximan en la dirección contraria (faro que se aproxima en dirección contraria) como también en el caso de fuentes de luz que se encuentran delante (luces traseras que se encuentran delante). Los procedimientos conocidos en el estado de la técnica para la determinación del alcance visual se mejoran marcadamente en cuanto a la precisión. Además, pueden compararse entre sí densidades de nieblas y, con ello, alcances visuales que fueron determinados por sistemas diferentes. Esto se debe a que fue hallada una medida para el alcance visual que, fundamentada de forma física, se determina mediante la utilización de la característica especial según la invención.

[0052] Naturalmente, la interpretación cualitativa de la densidad de niebla puede tener lugar de forma específica en cuanto a la aplicación o a fenómenos climáticos. Un alcance visual de 200 m en el tráfico de carretera corresponde por ejemplo a condiciones suficientemente buenas, en donde en el tráfico aéreo o marítimo ese alcance visual sería absolutamente insuficiente. También la interpretación de diferentes tipos de precipitación, como niebla, lluvia o nevadas puede tener un resultado diferente, si bien el alcance visual técnico en realidad sería el mismo.

Ejemplo de realización

[0053] Otras características, posibilidades de aplicación y ventajas de la invención se deducen de la siguiente descripción de ejemplos de realización de la invención que están representados de forma esquemática en las figuras. De este modo, todas las características descritas o representadas, en sí mismas o en cualquier combinación, constituyen el objeto de la invención, independientemente de su resumen en las reivindicaciones o de su referencia a lo anterior, así como independientemente de su formulación o representación en la descripción o en las figuras.

[0054] En este caso, las Figuras 1-4 muestran respectivamente una distribución de la intensidad de iluminación en una pantalla de 25m, en función de la densidad de la niebla. Las Figuras 5 y 6 muestran la determinación del ángulo de valor mitad para la determinación de la densidad de la niebla.

[0055] La Figura 1 muestra una distribución de la intensidad de iluminación de un faro de un vehículo en el sistema de coordenadas del faro sin niebla. Las distribuciones de la intensidad de iluminación de esa clase se utilizan para verificar o ajustar los faros de vehículos durante la construcción, la habilitación o la verificación técnica regular real en una distancia de 25m en una pantalla de medición. De este modo puede evaluarse el estado de la distribución de la intensidad de iluminación con respecto a las disposiciones legales. La distribución de la intensidad de la iluminación está marcada mediante líneas Iso-Lux, por tanto mediante curvas con la misma intensidad de iluminación. En las curvas está marcada respectivamente la intensidad de iluminación en Lux, para representar las relaciones de luminosidad. La línea 1- Lux en la parte superior de la distribución de la intensidad de luminosidad indica el desarrollo más indefinido del límite claro-oscuro (símbolo de referencia 1). Por debajo del límite de claro-oscuro 1 la intensidad de iluminación aumenta en alto grado, por encima del mismo se reduce rápidamente. Esas diferencias de luminosidad generan un contraste elevado en la pantalla de medición y posteriormente en la carretera, debido a lo cual se produce el límite de claro-oscuro mencionado. Este igualmente se encuentra prescrito legalmente y, debido a su desarrollo característico, debe iluminar la carretera directamente antes del vehículo y además el borde de la carretera, y debe iluminar el centro de la carretera en una longitud menor en la dirección del tráfico en sentido contrario, para no deslumbrar al tráfico que circula en sentido contrario.

Ejemplo 1: Simulación de niebla

[0056] Si la distribución de la intensidad de iluminación debe evaluarse bajo la influencia de la niebla, la niebla debe generarse de forma artificial, lo cual no es posible con la precisión necesaria ni puede repetirse. De manera alternativa, mediante un procedimiento de trazado de rayos, la niebla puede calcularse para cada haz luminoso individual, lo que de hecho no puede implementarse con una inversión conveniente, o la dispersión de la luz emitida y, con ello, la distribución de la intensidad de luminosidad en cualquier niebla densa se determina técnicamente de forma cuantitativa mediante la analogía con respecto a la difusión de los medios. Si debe llevarse a cabo esto último, puede aplicarse el primer procedimiento según la invención.

[0057] Para ello deben seleccionarse como variables el tiempo de propagación de la luz o el alejamiento con respecto al punto del observador (aquí 25 m con respecto a la pantalla de medición), así como la densidad de la niebla. Como variante de entrada se necesitan los haces luminosos que deben dispersarse en forma del cuerpo de distribución de la intensidad de la luz. Este puede haber sido generado de forma virtual o mediante mediciones fotogoniométricas de faros reales.

[0058] De ese modo, en el presente ejemplo, la distancia o el alejamiento con respecto a la pantalla de medición se dejan en 25m. Las Figuras 2-4 muestran la distribución de la intensidad de iluminación de la Figura 1 con densidades de niebla respectivamente diferentes, expresado mediante la constante de difusión en la ecuación de difusión que debe aplicarse, comenzando con niebla leve (Figura 2, a = 133), pasando por niebla moderada (Figura 3, a = 1803), hasta niebla muy densa (Figura 4, a = 18030). En el caso de nieblas extremas, los alcances visuales se reducen hasta en 10m, lo que en la pantalla de medición de 25m, en el caso del efecto luminoso de los faros de vehículos tradicionales, ya no produciría ningún resultado utilizable.

[0059] En la Figura 2 puede apreciarse ahora que el límite claro-oscuro 1 comienza a desaparecer. En la Figura 3 el límite de claro-oscuro tan solo puede entreverse y en la Figura 4 está completamente dispersado. El motivo para ello es la dispersión que permite hacer desaparecer las zonas arriba y abajo de la línea 1-Lux, debido a lo cual los gradientes de intensidad de luminosidad así como de iluminación se vuelven cada vez más reducidos y ya no puede observarse ningún límite definido. Sin embargo, esto significa también que más luz se irradia o se desvía sobre el límite de claro-oscuro 1, que lo previsto originalmente. Debido a esto puede producirse un deslumbramiento del tráfico que se aproxima en dirección contraria. Mediante la evaluación según la invención de los faros, ahora el recorrido óptico del faro puede adecuarse de manera que el límite de claro-oscuro 1 y la iluminación de la carretera sin niebla se mantienen conforme a lo requerido, y al mismo tiempo se reduce el deslumbramiento en la niebla.

Ejemplo 2: Determinación del alcance visual

[0060] El otro procedimiento según la invención hace referencia a la determinación del alcance visual mediante la utilización de la idea, según la invención, de la analogía entre la dispersión de la luz en el espacio de momentum y la difusión de medios en el espacio de posición. Para ello, en primer lugar, se detecta la intensidad de iluminación de una fuente de luz alejada, por ejemplo del faro de un vehículo que se aproxima en sentido contrario, mediante una cámara. Esta se presenta como las distribuciones de intensidad de iluminación anteriores mostradas en las Figuras 5 y 6. El eje horizontal en las dos Figuras 5 y 6 (eje x) es el eje de la abscisa del sistema de coordenadas de la cámara.

[0061] Ahora se determina la intensidad de iluminación recibida Ev (respectivamente diagrama central de las Figuras 5 y 6), por ejemplo, a lo largo del corte horizontal de la distribución de la intensidad de iluminación mediante la intensidad de iluminación máxima. La distribución de la intensidad de iluminación debe contenerse mediante límites izquierdos y derechos que se extienden perpendicularmente con respecto a la abscisa, seleccionados de forma arbitraria. En el presente ejemplo, esto sucede mediante la línea 0,1-Lux, aclarado mediante las dos líneas discontinuas externas en la Figuras 5 y 6. Prácticamente, el límite se selecciona en función de la sensibilidad de la cámara o de la distribución de la intensidad de iluminación detectada.

[0062] A partir de la distribución de la intensidad de iluminación horizontal, en correspondencia con el diagrama central de las Figuras 5 y 6, puede formarse ahora la cantidad de luz recibida Qv como integral de la intensidad de iluminación Ev (diagrama inferior Figuras 5 y 6). La cantidad de luz en el límite izquierdo (línea discontinua izquierda respectivamente externa en las Figuras 5 y 6), conforme a la definición, asciende a 0, y en el límite derecho (línea discontinua derecha respectivamente externa en las Figuras 5 y 6), conforme a la definición, asciende a 1o a 0% y a 100%.

[0063] A continuación se determina el ángulo de valor mitad avalor mitad. Para ello se determinan los límites que incluyen el 50% de la cantidad de luz. Ese 50% Qv, según la definición, se ubica entre 0,25 Qvy 0,75 Qv. El límite izquierdo y derecho del 50 % de la cantidad de luz, que está representado en la Figura 5 y la Figura 6 respectivamente por las dos líneas discontinuas internas, delimitan en la abscisa un trayecto (Ax-ien la Figura 5, Ax²en la Figura 6). Mediante ese trayecto y el alejamiento con respecto a la fuente de luz, que se determina mediante cámara estéreo o un aparato de radar, puede determinarse el ángulo de valor mitad avalor mitad. De manera alternativa puede determinarse el ángulo de valor mitad avalor mitad también a partir de la relación de Ax y del trayecto entre 0 Qv y 1 Qv(Axges), la cual, mediante una especificación de asociación, se asocia a un ángulo.

[0064] Finalmente, con la ayuda del ángulo de valor mitad avalor mitad y del tiempo de propagación t de la luz o del alejamiento con respecto a la fuente de luz, se determina la constante de difusión o la densidad de la niebla y, con ello, una medida para el alcance visual.

[0065] En las Figuras 5 y 6 está representada una distribución de intensidad de iluminación sin niebla (Figura 5) y en el caso de una niebla muy densa (Figura 6). Las distribuciones de la intensidad de iluminación en el corte horizontal de ambas variantes están representadas aquí de forma simétrica, lo que no debe corresponder a la realidad. Además, las cantidades de luz integradas Qv son las dos de la misma magnitud, lo que es factible como suposición, porque la cantidad de luz emitida en ambos casos es idéntica, pero en el caso de niebla puede atenuarse más luz mediante retrodispersión o absorción. Para una ilustración básica de la idea inventiva, sin embargo, esta esquematización es suficiente y ha resultado como acorde a la realidad.

[0066] En la Figura 5, la mitad de la cantidad de luz está dispuesta en un área estrechamente limitada alrededor del eje de la ordenada, por tanto del origen o el punto cero del eje de la abscisa del sistema de coordenadas del faro, por lo que el ángulo de valor mitad avalor mitad es relativamente reducido. De ello se deduce también una constante de difusión relativamente reducida, lo que a su vez corresponde a un alcance visual elevado. En la Figura 6, en cambio, puede apreciarse una distribución de la intensidad de iluminación muy dispersada que da como resultado un desarrollo más plano de la intensidad de iluminación Ev en el corte, y en un desarrollo casi lineal de la cantidad de luz Qv. De ello se deduce nuevamente un ángulo de valor mitad avalor mitad relativamente grande y un alcance visual reducido de forma correspondiente.

[0067] De este modo pueden determinarse alcances visuales por ejemplo en el tráfico de carretera, con una precisión elevada. De manera ventajosa, el alcance visual puede determinarse con una precisión elevada también para grandes distancias, por ejemplo en el tráfico marítimo o aéreo, y también para otras aplicaciones, por ejemplo para mediciones estacionarias, permitiendo además la posibilidad de una comparación de los valores determinados entre sí.

Lista de símbolos de referencia

[0068]

1 límite claro-oscuro en la línea 1-Lux

(9, <M dirección de radiación ángulo de radiación/ángulo espacial

(0p, 4>p) dirección del observador

9 ángulo vertical entre la dirección de radiación y el eje de coordenadas

<t> ángulo horizontal entre la dirección de radiación y el eje de coordenadas

I intensidad de la luz o corriente de luz referida a la dirección espacial

k vector de un haz luminoso

P punto del observador

amomentum ángulo de dispersión en el espacio de momentum

Aposición ángulo de dispersión en el espacio de posición (a(0p, >p, 0, >))

Ie(0, <|>, rp) intensidad de la luz que depende del alejamiento

|momentum(amomentum, t) distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de momentum

I posición(aposición, t) distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de posición avalor mitad ángulo de valor mitad de la distribución de luminosidad de la luz dispersada

a constante de difusión; densidad de la niebla cuantitativa

Ev distribución de la intensidad de luminosidad horizontal

Qv cantidad de luz integrada

rP distancia del punto del observador con respecto al origen del sistema de referencia de posición

dP distancia idéntica del punto del observador con respecto al origen del sistema de referencia de posición de una pluralidad de puntos del observador

vp distancia diferente del punto del observador con respecto al origen del sistema de referencia de posición de una pluralidad de puntos del observador

E(0p, >p, rp) intensidad de iluminación en el punto del observador

c velocidad de la luz

t tiempo

ttiempo de propagación tiempo de propagación de la luz

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la determinación cuantitativa de una distribución temporal y espacial de haces luminosos en un medio dispersivo a partir de la característica de radiación de una fuente de luz, con los pasos:

- determinación de una dirección de radiación (0, $) y de una intensidad de la luz I(0, $) de uno de los haces luminosos y definición de un vector de radiación k con la dirección (0, $) y el valor I(0, $),

- determinación de una distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión Imomentum(amomentum, t) del vector de radiación k en función del tiempo de propagación de la luz y de una densidad de la niebla en el espacio de momentum,

- transformación de la distribución de la intensidad de la luz, que depende de la dispersión, en el espacio de momentum Imomentum(amomentum, t) , en una distribución de la intensidad de la luz, que depende de la dispersión, en el espacio de posición lposición(aposición, t),

- determinación de una intensidad de iluminación E(0p, $p, rp) de un punto del observador P en el espacio de posición a partir de una intensidad de la luz, que depende del alejamiento Ie(0, $, rp) y de la distribución de la intensidad de la luz, que depende de la dispersión, en el espacio de posición lposición(aposición, t).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde una distribución de la intensidad de iluminación E(0p, $p, dp) para una pluralidad de puntos del observador P determina respectivamente una distancia idéntica dpy se evalúa como una distribución coherente mediante criterios visuales.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde una pluralidad de intensidades de iluminación E(0p, $p, vp) para al menos un punto del observador t P (o para un entorno limitado alrededor del punto del observador P), se determina con distancias vp respectivamente diferentes o con ángulos del observador d(0p, $p, 0, $) respectivamente diferentes y distancias vp, y se evalúan de forma individual o como una secuencia mediante criterios visuales.

4. Procedimiento para la determinación cuantitativa del alcance visual en un medio homogéneo, dispersivo, con los pasos

- detección de datos de imagen de al menos una fuente de luz desde el entorno mediante al menos un medio de detección del entorno,

- determinación del tiempo de propagación de la luz ttiempo de propagación de al menos una fuente de luz entre la fuente de luz y al menos un medio de detección del entorno en base a los datos de imagen de al menos un medio de detección del entorno y/o de datos de al menos otro medio de detección del entorno,

- determinación del ángulo del valor mitad avalor mitad de la distribución de la luminosidad de la luz dispersada de al menos una fuente de luz a partir de los datos de imagen de al menos un medio de detección del entorno y del tiempo de propagación de la luz de al menos una fuente de luz, en donde el ángulo de valor mitad avalor mitad es el ángulo horizontal y/o vertical que, desde la fuente de luz como punto central, divide la intensidad de luminosidad detectada en una relación definida,

- selección de la relación definida, correspondiente al ángulo de valor mitad avalor mitad, de la distribución de la intensidad de la luz que depende de la dispersión en el espacio de momentum Imomentum con respecto a la cantidad de luz lo,

- determinación de la densidad de la niebla a partir del ángulo de valor mitad avalor mitad y del tiempo de propagación de al menos una fuente de luz y deducción del alcance visual cuantitativo.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en donde el ángulo de valor mitad avalor mitad divide la intensidad de la luz detectada aproximadamente en la relación 1: 1.