CN104296967B - 不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法及其*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，包括：a)设定光环境；b)放置目标物进行驾驶员目标物视认；c)重新设置光环境，重复步骤b)；d）对于实验所取得的视认信息数据进行处理，建立视认时间与光环境参数色温、显色指数、亮度参数的相关关系；e）根据视认信息数据处理结果进行视觉功效分析。本发明还提供实现不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法的***，所述***包括模拟隧道中间段子***；测试子***；数据处理子***。本发明的方法与***，针对夜间道路和隧道中间段照明的光环境设置对于驾驶员的视觉影响进行视觉功效分析，对于照明装置的色温、显色指数、平均亮度的合理、高效设置提供了很好的指导标准。

Description

不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法及其 ***
技术领域
本发明涉及公路隧道照明技术领域，特别涉及一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法及***。
背景技术
夜间道路照明或者道路隧道中间段的照明，通常是采用人造光源进行照明，几乎不受自然光的影响，驾驶员在夜间道路或者在隧道中间段行驶过程中，相对外部环境，驾驶员视觉和心理上的负荷增大。为改善夜间道路和隧道中间段的视觉环境，要求在人造光源产生的光环境能够满足驾驶员在夜间道路和者隧道中间段以一定的运行速度驾驶车辆时的视觉信息采集和行车安全、稳定和舒适需求，目前如何测算这些影响光环境的参数包括人造光源的色温、显色性、亮度参数值等影响因素，为达到道路的安全舒适驾驶视认水平提供光环境设置的指导标准，是一直未能够很好解决的问题。
国内外关于夜间道路和隧道中间段光环境参数标准的评价，大多是根据驾驶员或者专家主观感受对人造光源产生亮度进行定性评价，或者基于驾驶员的生心理指标评价夜间道路或隧道中间段的安全舒适性，缺乏对于驾驶员在不同光源特性下的视觉功效研究，由于在不同光色环境下，驾驶员视觉感受不同，对目标物视认需求也存在差异，要全面，客观的反映不同光色环境对驾驶员视认性的影响，必须将光环境的色温、显色性、亮度水平等参数指标综合表达和分析，因此需要寻求能全面、客观、简便的反映不同光色环境对驾驶员视认性的影响的测算方法和***，对于驾驶员在不同光源特性下的视觉功效进行分析，得出不同光环境下以满足驾驶员的视认需求的光环境参数指标。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术缺陷，提供了一种依据可靠，操作简便和满足驾驶视认需求的夜间道路和隧道中间段光环境参数标准的测算方法，同时还提供了一种简单可靠、利用率高的实现基于视认安全的夜间道路和隧道中间段不同光环境视觉功效的测算方法的***，以克服现有的夜间道路和隧道中间段光环境参数标准的依据不可靠、试验复杂、结果没有考虑驾驶员生心理因素的技术缺陷。通过光环境的色温、显色性、亮度水平等参数指标综合分析，得出不同光环境下以满足驾驶员的视认需求的光环境参数指标。
为了解决现有技术的上述问题，本发明的第一方面，提出一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法，包括以下步骤：
（a）设定隧道中间段的光环境参数，所述光环境的参数包括色温参数T，显色指数R，平均亮度L光环境参数，选择设定一组色温T、显色指数R、平均亮度L的光环境参数值进行测试；
（b）选择多名被测驾驶员位于隧道中间段的一定位置进行测试，在所述隧道中间段放置非彩色的视认目标物，所述视认目标物为边长为C的立方体，所述目标物放置的位置距隧道中间段被测驾驶员所在位置的距离为D，被测驾驶员的视认高度为H，被测驾驶员佩戴好动态眼动装置并标定后开始眼动视频录制，用遮挡物遮挡被测驾驶员前方场景，随机摆放好视认目标物后，去除遮挡，同时指令被测驾驶员开始进行目标物搜索并视认目标物，结束视认后停止视频录制，记录相关视认信息和视认结果；
（c）重新设定隧道中间段的一组不同的色温、显色指数、平均亮度光环境参数，并重复步骤（b），从而获取多组不同光环境参数下多名被测驾驶员的相关视认信息数据与结果；
（d）对动态眼动装置采集的被测驾驶员动态眼动视频进行分析，确定驾驶员捕捉目标视认物注视点的帧数，用视认目标物帧数测量驾驶员在不同光环境特性条件下视认目标物的视认时间，通过对视认信息数据进行相关性处理，建立视认时间与光环境的色温、显色指数、亮度参数之间的关系；
（e）通过对于视认时间与光环境的色温、显色指数、亮度参数之间的关系分析进行视觉功效分析，得出色温、显色指数、光源亮度参数组合下提高非彩色目标物视觉功效的光环境参数标准。
本发明的第二方面，提供了一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法的***，所述***包括：模拟隧道中间段子***，所述模拟隧道中间段子***包括安装在隧道中间段中的可调控照明装置，所述模拟隧道的顶面和左右侧面设置有吸光材料，在所述模拟隧道中间段中设置有遮挡视线的遮挡物，所述模拟隧道的地面设置与实际路面接近的漫反射材料，用于营造光环境和测试环境；测试子***，所述测试子***包括非彩色目标物、分光辐射测量装置、亮度测量装置、动态眼动测量装置、距离测量装置，用于进行测试、采集测试数据和结果；数据处理子***，所述数据计算子***包括计算机***，用于对测试数据进行拟合与处理。本发明的方法和***中，通过对照明装置所营造的不同光环境下驾驶员视认隧道中间段内的驾驶视认反应和对小目标物的视认效果等信息的融合以及筛选，综合提出基于满足驾驶员安全视认的中间段安全视认光环境指导指标，从驾驶员的角度出发，考虑了驾驶员的视觉需求特性，提高了对隧道中间段光环境安全性评价的准确性，同时操作方法简便，为道路交通安全的光环境研究提供了参考依据。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1隧道中间段不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法流程图；
图2模拟隧道中间段示意图；
图3不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法的测试示意图；
图4 3000K色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线；
图5 4000K色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线；
图6 5000K色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线；
图7 5700K色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线；
图8 6500K色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线。
附图标记
100 隧道中间段 101 模拟隧道中间段 102照明装置 103目标物
104 被测驾驶员 105 遮挡物 。
具体实施方式
由于夜间道路的环境与隧道中间段的环境相近似，本发明的测试是在隧道中间段进行的，但其结果同样可以适用于夜间道路的照明设置。
实施例一
图1示出了本发明测量隧道中间段不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法的流程，图3示出了实现本发明提供的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法的测试示意图，通过本发明提供一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法，以测算出不同光环境下下对非彩色目标物的视觉功效的影响因素，确保根据测试结果设置的光环境能够满足驾驶者的视认安全。
参照图1和图3，根据本发明的隧道中间段的不同光环境下对非彩色目标物的视觉测算方法，包括以下步骤：
步骤（a）：设定隧道中间段的光环境参数，所述光环境参数包括：色温参数T，显色指数Ra ，平均亮度L；在测算试验中，可以设置不同色温参数Tn，不同的显色指数Ram，设置不同的平均亮度Lp，选择一组色温、显色指数、平均亮度的光环境参数值，用以设定光环境。
步骤（b）：在所述隧道中间段放置非彩色的目标物，所述目标物为边长为C的立方体，选择多名被测驾驶员位于测试位置分别进行测试，所述目标物放置的位置距中间段隧道被测驾驶员所在位置的距离D，被测驾驶员的视认高度为H，被测驾驶员佩戴好动态眼动装置并标定后开始眼动视频录制，用遮挡物遮挡被测驾驶员前方场景，随机摆放好视认目标物后，去除遮挡，同时指令被测驾驶员开始进行目标物搜索并视认目标物，结束视认后停止视频录制，记录被测驾驶员的相关测试信息和视认结果。
在实际的隧道测试中，所述视认目标物放置的位置距隧道中间段起点的距离D通常不小于所述隧道最高限速下的安全停车视距D0。
步骤（c）重新设定隧道中间段的一组不同的色温、显色指数、平均亮度光环境参数，并重复步骤（b），从而获取多组不同光环境参数下多名被测驾驶员的相关测试信息数据与视认结果。
步骤（d）对动态眼动装置采集的被测驾驶员动态眼动视频信息进行分析，确定驾驶员捕捉目标视认物注视点的帧数，用视认目标物帧数测量驾驶员在不同光环境特性条件下观测视认目标物的视认时间，通过对视认信息数据进行相关性处理，建立视认时间与光环境的色温、显色指数、亮度参数之间的关系分析。
步骤（e）通过对于视认时间与光环境的色温、显色指数、亮度参数之间的关系分析进行视觉功效分析，得出色温、显色指数、光源亮度参数组合下提高非彩色目标物视觉功效的光环境参数指导标准。视认时间，通过对实验数据进行处理，得到同一色温下不同亮度的显色指数对应的视认时间的数据关系曲线。
视觉研究表明，在不同光源下，光源的显色性是衡量光源颜色品质的重要参数，光源显色性是颜色真实再现程度的表征，以其数值化的表征显色指数CRI作为定量评价指标，它表示物体在该光源照射下表现的颜色与标准光源（太阳光）照射下所表现颜色的相符程度，CIE把正午时太阳光的显色指数规定为100。光源的光谱辐射能量分布决定了光源的显色性，具有连续光谱分布，同时光谱覆盖范围较宽，并且光谱能量特性接近自然光的光源会具有较为理想的显色性。在国内外现有的研究标准中，显色指数一直作为评价颜色表现真实程度的重要指标，显色性好的的光源增加了对彩色目标物的视觉可靠性，对于非彩色目标物的视觉功效影响没有研究。非彩色是指白、灰、黑等不带颜色的色彩，白色、灰色和黑色等非彩色物体对白光光谱各波长的光吸收程度均等，反射比在80-90%以上该物体为白色，4%之下为黑色，基于之间的为不同程度的灰色，灰色介于黑色和白色之间。
通过对自然光光谱成份调研发现，接近自然光的色温分布在5000K-6000K的范围，因此为了提高测量数据的有效度普遍性，在本实施例的测试中，对于色温的选择可以在上述数值范围进行外延，如可以将色温的取值范围设在3000K—6500K之间，从视认安全舒适性及减小运营成本的角度考虑，可以将显色指数的取值范围设置在50—100之间，照明环境亮度水平是评价隧道照明质量的重要参数之一。
国外一些国际学术团体和国家对中间段照明采用亮度指标值的规定不同，下表是我国现行《公路隧道通风照明设计细则》（JTG/T D70/2-01--2014）隧道中间段的基本照明亮度表：
表 1中间段基本照明亮度表Lin(cd/m²)
为了提高测量数据的有效度和普遍性，本实施例的亮度的取值范围设置在1.0cd/m²—5 cd/m²之间。
为了使本发明的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法更加可靠，且符合国际标准，本发明中的基于安全视认的隧道中间段100的照明标准的测算方法的本实施例中，采用的目标物103为体积为20cm×20cm×20cm左右、反射率为20%的的灰色立方体；为了消除实验中驾驶员的记忆目标物位置对实验结果产生的影响，在测试中所述视认目标物在所述隧道中间段100中的位置设置是任意的，并在所述视认目标物的设置过程中，对于被测驾驶员进与视认目标物之间设置遮挡，如采用黑色幕布进行遮挡。
在本实施例中，光环境的设置采用可调控照明装置，并采用非彩色目标物、分光辐射测量装置、亮度测量装置、动态眼动测量装置、距离测量装置进行测试，从而很方便地实施本实施例，为了使测算结果更符合客观现实，本发明的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法的本实施例中，还选取了多名驾驶员，为随机选取的分布在不同年龄段、正常视力水平和不同驾龄段的人员。
通过本实施例的方法，建立起驾驶员视认时间与光环境的色温、显色指数、亮度参数之间的关系分析，通过实验和对于实验数据的分析和处理，为实际的夜间道路照明和隧道中间段的照明提供了有效、合理地符合驾驶员客观视觉功效的光环境参数指导标准。
实施例二
由于在实际已经使用通行的隧道中间段进行测试，由于受通行车辆的影响，难于完成实际的测算实验，因此，在本实施例中，采用模拟隧道中间段进行本发明的测算更为现实。
在本实施例中，发明人在一个库房的长条形走廊内搭建了一个长、宽、高为60×3.8×3.8m的实验环境，为了使实验环境的光源可控，不受顶面和侧面材料反射光的影响，在实验环境的顶面和左右侧面采用黑布覆盖，地面铺设与沥青混凝土路面接近的漫反射系列材料——改性沥青防水卷材。
为了使照明光源可调控，方便操作，本实验选择多种光源进行实验，如目前隧道中应用较普遍的LED光源作为实验光源。通过对自然光光谱成份调研发现，接近自然光的色温分布在5000K-6000K的范围，因此为了提高测量数据的有效度普遍性，本次实验光源的色温参数选取了3000K，4000K，5000K，5700K，6500K等5类色温水平作为代表光源。。从视认安全舒适性及减小运营成本的角度考虑，本次实验显色指数选取了60，70，80，90等4种显色指数。将5种色温水平和4种显色指数进行实验方案设计，共设计了14组不同光源。如下表2所示
表2 LED光源色温显色指数表
照明环境亮度水平是评价隧道照明质量的重要参数之一，本次实验选取的设计速度为80km/h，安全视认距离为110m，根据隧道照明设计要求（见表1所示），隧道中间段亮度取值多为1.5cd/m²-3.5cd/m²，因此为了提高测量数据的有效度普遍性本实施例中选取了1.5cd/m²，2.0 cd/m²，2.5 cd/m²，3.0 cd/m²，3.5 cd/m²，4.0 cd/m²，4.5 cd/m²，5cd/m²等8种亮度水平进行测算。
本实验涉及人的认知，为了避免不同性别、年龄和性格等驾驶员对实验结果的差异性影响，本实验选取男性10人，在26-50岁平均分布；女性2人，在26-50岁平均分布。具体如下面表3所示。根据实验目的，本实验随机选择了12名身体健康、无心血管病史、心脏病等重大疾病的被测驾驶员，要求被测驾驶员两眼裸视力达到4.9以上，无色盲色弱等眼部疾病。实验时要求休息良好、反应正常。实验期内无饮酒/用药等不良情况。
表3 被测驾驶员概况
在实验中，被测驾驶员视认高度即“目高”H，是指驾驶员眼睛距地面的高度。中国的相应标准中，对目高的规定是以车体较低的小客车为标准，采用的标准目高H0是1.2m。
在隧道照明中，目标物的对比度是人眼识别障碍物实质性因素。目标物的亮度和背景亮度构成目标物对比度，如果目标物亮度接近背景亮度，则无论保持多高的路面亮度，其可见度低，给行车安全带来风险，是不利的情况。如果目标物对比度较大，则人眼很容易发现目标物。由于灰色物体与隧道内常采用的沥青混凝土路面对比度较低，按视认最不利原则，采用灰色立方体作为视认目标物。
鉴于道路上的障碍物大多由不规则的多面体组成，汽车底盘离地最小高度变化在0.10~0.20m之间。道路上引起车辆倾覆的最大障碍物高度为18cm，当高度大于18cm时驾驶员必须采取躲闪措施。在本实施例中选择的视认目标物是按照国际照明协会CIE推荐的尺寸为体积20cm×20cm×20cm，表面反射系数为0.2的灰色立方体作为评价驾驶人安全视认评估测量的参照物，尽管实际的交通障碍物也许颜色或形体大小不一，但研究表明，以此为标准的目标物将适用于各种不同的照明环境测量评估。因此，在本实施例中，最终采用的是上述20cm×20cm×20cm的灰色立方体，即视认目标物的标准边长C0为20cm，作为评价隧道照明可见度因素的标准视认目标物。
本实施例选取的隧道设计最高限速是80km/h，其安全停车视距D0为110m，鉴于实验场地实际有效距离D为45m，不能提供足够的观测距离，根据视网膜成像原理，目标物尺寸与被试驾驶员视认目高进行等比例缩减计算，得到具体实验中驾驶员的实际目高与目标物的尺寸，如表4所示。
表4实验目标物尺寸与视认目高换算
视认距离 目标物尺寸cm 视认目高
80km/h停车视距 110m 20cm×20cm×20cm 1.2m
换算后尺寸 45m 8.2×8.2×8.2cm 0.49m
如表4所示，当在模拟隧道中间段的视认距离D为45m时，驾驶员的视认高度为0.49m，视认目标物的大小为8.2cm×8.2cm×8.2cm在测试过程中，采用驾驶员半坐躺在地面的方式进行测试。
在如图2所示的模拟隧道中间段中，通过上述的对于模拟隧道中间段的光环境和测试环境的设置，使得模拟隧道中间段的光环境与实际的隧道中间段的光环境十分相似。
为了对于模拟隧道中间段满足在不同光环境参数下进行测试，在所述模拟隧道中间段安装有可使用多种光源特性的照明装置，如可以根据实验需要选择安装十几种不同的照明光源中的一种，通过色温、显色指数、亮度的测试装置测量所设置的光环境的色温、显色指数、平均亮度的参数值，如采用分光辐射照度计、色彩亮度计对于照明的显色指数、照度、色度、相关色温等参数进行测量，通过对于照明装置调试，使之产生均匀的光色环境，达到实验所要求的光环境参数值。确定驾驶员及目标物所在位置，调整驾驶员目高为0.49m，并用照度计测量目标物放置处的色温、显色性指数（根据实际实验条件而定），用亮度计测试目标物放置处的亮度，为被测驾驶员佩戴ETG眼动仪，并进行ETG眼动仪校准(五点校准法) 眼动仪校准后，开始录制视频，工作人员用黑色幕布遮挡被试驾驶员前方场景，摆放视认目标物，工作人员放下黑色幕布，同时被测驾驶员开始进行视认目标物，结束视认后停止视频录制，让被试驾驶员回答以下问题：（1）是否存在目标物；（2）目标物的形状；（3）目标物的颜色。然后重复上述实验过程，直至全部驾驶员视认完毕，然后，安装下一组光源，重新设置光环境参数值，重复上述实验过程，直至所设计的14组光源全部测试完毕。
为扩大样本量以提高测量数据精确度、有效度，实验过程中对不同驾驶员在同一实验环境下重复进行，以剔除驾驶员个体差异。实验样本量总计1308个。
在本实施例中，选用的动态眼动仪的数据采集频率为30Hz，即每隔20ms采集一次眼动数据；眼动捕捉范围为水平方向±35°，垂直方向±27.5°；眼动追踪解析度0.1°；视线焦点精确度0.5°-1.0°（在所有距离上）。可动态记录驾驶员视认过程中注视点等信息。通过眼动仪采集到的驾驶员视认目标物的信息，可以分析确定驾驶员捕捉目标物注视点的帧数从而换算得出视认时间。
实验还采用数码照相机、数码摄像机等设备，拍摄实验过程中的必要场景，为后期数据分析提供必要的信息支持。
通过对眼动仪采集的视频信息进行分析，确定驾驶员捕捉目标视认物注视点的帧数（视认时间），用视认目标物帧数测量驾驶员在不同光环境特性条件下下观测视认目标物的视认时间。通过对实验数据统计、整理，用MATLAB软件进行处理，得到同一色温下不同亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线，如图4至图7所示的，分别是在色温为3000K、4000K、5000K、5700K、6500K数值下，视认时间、显色指数和平均亮度之间的关系曲线。
从图4至图7所示的关系曲线可见，对于本实施例数据关系曲线变化趋势可知，光源的色温分别是3000K、4000K、5000K、5700K、6500K时，随着显色指数的增加，由70、80向90变化，视认目标物的时间也变短，显色指数高的光源能提高对灰色目标物的视觉功效。分析表明，在光源的亮度水平不变，色温不变，提高光源显色性，可以提高非彩色目标物的视觉功效，即提高了非彩色目标物的视亮度。
实施例三
本发明还提供了一种实现不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法的***，所述***包括：模拟隧道中间段子***，所述模拟隧道中间段子***包括安装在隧道中间段中的可调控照明装置，所述模拟隧道的顶面和左右侧面设置有吸光材料，在所述模拟隧道的中设置有遮挡视觉的遮挡物，所述模拟隧道的地面设置与实际路面接近的漫反射材料，用于营造隧道中间段光环境和测试环境；测试子***，所述测试子***包括非彩色目标物、分光辐射测量装置、亮度测量装置、动态眼动测量装置、距离测量装置，用于进行测试、采集测试数据和结果；数据处理子***，所述数据计算子***包括计算机***，用于对测试数据进行拟合与处理。
所述模拟隧道中间段子***的所述可调控照明装置为功率可调照明光源，设置在所述模拟隧道的顶部，所述模拟隧道的顶面和左右侧面设置吸光材料为黑色装饰材料，所述遮挡物为黑色幕布，所述地面设置与实际路面接近的漫反射材料为改性沥青防水卷材；所述测试子***中，所述非彩色目标物为反射率为20%的灰色立方体，分光辐射测量装置为分光辐射照度计，所述亮度测量装置为色彩亮度计，动态眼动测量装置为动态眼动仪。所述动态眼动仪数据采集频率为30Hz，即每隔20ms采集一次眼动数据；眼动捕捉范围为水平方向±35°，垂直方向±27.5°；眼动追踪解析度0.1°；视线焦点精确度0.5°-1.0°，可动态记录驾驶员视认目标物的信息，用于分析确定驾驶员捕捉目标物注视点的时间，所述立方体目标物的边长小于或等于20cm。
本实施例中的所述***中的照明装置为色温、显色指数、亮度可控的照明装置，在光环境设置上灵活方便。在对于光环境参数值的测量中，为了测量方便，所述色温测量装置和显色指数测量装置都为同一个，为分光辐射照度计。***中的亮度测量装置可为彩色亮度计，也可为照度仪，可通过照度与亮度的关系求出亮度值，如先测量路面平均亮度值和平均照度值，再计算出路面平均照度换算系数，此系数就可用于照度与亮度的换算关系中，通过测量照度就可求出亮度。
通过本发明的一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效测算方法和***，对于夜间道路和隧道中间段的照明的光环境设置对于驾驶员的视觉影响给出了对于其照明装置的色温、显色指数、平均亮度的合理、高效设置提供了很好的指导标准。

Claims (10)

1.一种不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，包括以下步骤，
(a)设定隧道中间段的光环境参数，所述光环境参数包括色温T，显色指数R，平均亮度L光环境参数，选择设定一组色温T、显色指数R、平均亮度L的光环境参数值；
(b)在所述隧道中间段放置非彩色的目标物，所述目标物为边长为C的立方体，选择多名被测驾驶员位于中间段一定位置进行测试，所述目标物放置的中间段位置距被测驾驶员所在位置的距离为D，被测驾驶员的视认高度为H，被测驾驶员戴好动态眼动装置并标定后开始眼动视频录制，用遮挡物遮挡被测驾驶员前方场景，随机摆放好视认目标物后，去除遮挡，同时指令被测驾驶员开始进行目标物搜索并视认目标物，视认完成后停止眼动视频录制，记录被驾驶员的视认结果，并且所述视认目标物为表面反射系数为0.2的灰色立方体，在隧道最高限速下的安全停车视距为D0情况下，取视认目标物的边长为标准边长C0＝20cm，取被测驾驶员的视认高度为小轿车驾驶员标准坐视高H0＝1.2m，则所述视认目标物与被测驾驶员所在的起点位置的距离D、所述视认目标物的边长C、被测驾驶员的视认高度H与安全停车视距D0、目标物标准边长C0、标准视高H0应满足D：C：H＝D0：C0：H0的换算比例关系；
(c)重新设定隧道中间段的一组不同的色温、显色指数、平均亮度光环境参数，并重复步骤(b)，从而获取多组不同光环境参数下多名被测驾驶员的相关测试信息数据与结果；
(d)对动态眼动装置采集的被测驾驶员动态眼动视频进行分析，确定驾驶员捕捉目标视认物注视点的帧数，用视认目标物帧数测量驾驶员在不同光环境特性条件下视认目标物的视认识时间，通过对视认信息数据进行相关性处理，建立视认时间与光环境的色温、显色指数、平均亮度的参数之间的关系分析；
(e)通过对于视认时间与光环境的色温、显色指数、平均亮度的参数之间的关系分析进行视觉功效分析，得出色温、显色指数、平均亮度的参数组合下提高非彩色目标物视觉功效的光环境参数标准。
2.根据权利要求1所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于：
步骤(a)中所述隧道为模拟隧道；
步骤(d)中，建立视认时间与光环境的色温、显色指数、平均亮度的参数之间的关系，得出同一色温下不同平均亮度的显色指数对应的视认时间的数据关系曲线。
3.根据权利要求1或2所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于：所述光环境参数值取值范围为：色温的取值范围为3000K—6500K，显色指数的取值范围为50—100，亮度的取值范围为1.0cd/m2—10cd/m2。
4.根据权利要求1或2所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于：选取色温值为3000K、4000K、5000K、5700K、6500K，显色指数的值为60、70、80、90，平均亮度值为1.5cd/m2、2.0cd/m2、2.5cd/m2、3.0cd/m2、3.5cd/m2、4.0cd/m2、4.5cd/m2、5cd/m2。
5.根据权利要求1或2所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于，所述视认目标物在所述隧道中间段中的位置为任意的，用黑色幕布遮挡被测驾驶员前方场景，摆放视认目标物后放下黑色幕布，同时指令被测驾驶员开始进行视认目标物，结束视认后停止眼动视频录制，让被测驾驶员对于(1)是否存在目标物；(2)目标物的形状；(3)目标物的颜色给出视认结果。
6.根据权利要求1或2所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于：所述被测驾驶员为随机选取的分布在不同年龄段、不同正常视力段和不同驾龄段的多名人员，在测试过程中对不同驾驶员在同一实验环境下重复进行，以剔除驾驶员个体差异。
7.根据权利要求6所述的不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法，其特征在于；对实验数据与结果进行处理分析，得出同一色温下不同平均亮度的显色指数----视认时间的数据关系曲线，得出在光环境的平均亮度水平不变，色温不变，提高光源显色性，能够提高非彩色目标物的视觉功效的结论。
8.一种实现不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法的***，其特征在于所述***包括：
模拟隧道中间段子***，所述模拟隧道中间段子***包括安装在隧道中间段中的可调控照明装置，所述模拟隧道的顶面和左右侧面设置有吸光材料，在所述模拟中间段隧道中设置有遮挡视觉的遮挡物，所述模拟隧道的地面设置与实际路面接近的漫反射材料，用于营造光环境和测试环境；
测试子***，所述测试子***包括非彩色目标物、分光辐射测量装置、亮度测量装置、动态眼动测量装置、距离测量装置，用于进行测试、采集测试数据和结果；
数据处理子***，所述数据计算子***包括计算机***，用于对测试数据进行拟合与处理。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于：所述模拟隧道中间段子***的所述可调控照明装置为功率可调照明光源，设置在所述模拟隧道的顶部，所述模拟隧道的顶面和左右侧面设置吸光材料为黑色装饰材料，所述遮挡物为黑色幕布，所述地面设置与实际路面接近的漫反射材料为改性沥青防水卷材；所述测试子***中，所述非彩色目标物为反射率为20％的灰色立方体，分光辐射测量装置为分光辐射照度计，所述亮度测量装置为色彩亮度计，动态眼动测量装置为动态眼动仪。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于：在所述测试子***中，所述动态眼动仪数据采集频率为30Hz，即每隔20ms采集一次眼动数据；眼动捕捉范围为水平方向±35°，垂直方向±27.5°；眼动追踪解析度0.1°；视线焦点精确度0.5°-1.0°，可动态记录驾驶员视认目标物的信息，用于分析确定驾驶员捕捉目标物注视点的时间，所述立方体目标物的边长小于或等于20cm。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104266823B (zh) 2014-10-26 2018-06-05 北京工业大学 基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法及其***
CN104296967B (zh) * 2014-11-18 2017-03-22 北京工业大学 不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法及其***
CN105868570A (zh) * 2016-04-20 2016-08-17 北京工业大学 不同光环境下对目标物的视觉功效的测算方法
FR3053790B1 (fr) * 2016-07-07 2019-07-19 Rcp Design Global Dispositif destine a analyser la perception d'objets en fonction de son eclairage notamment
US10675955B2 (en) * 2016-11-14 2020-06-09 Google Llc Adaptive glare removal and/or color correction
EP3404620A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-21 Ecole Nationale de l'Aviation Civile Selective display in an environment defined by a data set
CN106951100A (zh) * 2017-05-27 2017-07-14 珠海市魅族科技有限公司 颜色显示方法、装置、终端和计算机可读存储介质
CN109214080A (zh) * 2018-08-31 2019-01-15 重庆交通大学 公路隧道照明动态暗适应仿真实验方法及装置
CN110285947B (zh) * 2019-02-20 2020-11-27 北京工业大学 一种隧道照明的交通安全眩光的测算方法
CN112489185B (zh) * 2019-08-20 2023-12-12 黎欧思照明(上海)有限公司 一种基于空间数据采集的集成灯光建模方法
CN111076896B (zh) * 2019-12-31 2022-02-08 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道出口低角度日光瞬间致盲效应的测试方法及***
CN111680431B (zh) * 2020-07-08 2022-04-26 吉林大学 一种基于平均照度的道路照明***设计方法
CN113158398A (zh) * 2020-12-12 2021-07-23 北京工业大学 一种基于驾驶安全舒适性的特长隧道中间段照明光环境色温设置方法
CN113655030B (zh) * 2021-07-27 2022-11-01 浙江大学 一种湿润路面反射系数检测装置及方法
US11509836B1 (en) 2021-12-29 2022-11-22 Insight Direct Usa, Inc. Dynamically configured processing of a region of interest dependent upon published video data selected by a runtime configuration file
US11704891B1 (en) 2021-12-29 2023-07-18 Insight Direct Usa, Inc. Dynamically configured extraction, preprocessing, and publishing of a region of interest that is a subset of streaming video data
CN114501743B (zh) * 2022-01-06 2024-05-28 中铁长江交通设计集团有限公司 基于相对运动的隧道照明效果评估试验方法及***
CN114549798A (zh) * 2022-02-22 2022-05-27 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 一种不同比例木质装饰空间视觉感知智能化方法
US11778167B1 (en) 2022-07-26 2023-10-03 Insight Direct Usa, Inc. Method and system for preprocessing optimization of streaming video data
CN116522694B (zh) * 2023-07-05 2023-11-10 科大乾延科技有限公司 一种基于三维模型的轨道照明设计方法
CN116956416B (zh) * 2023-07-24 2024-03-15 重庆交通大学 一种基于人眼适应曲线的遮阳棚透光率渐变过渡及长度设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203686893U (zh) * 2014-01-23 2014-07-02 重庆交通大学 隧道内照明环境模拟装置
CN203789936U (zh) * 2014-03-21 2014-08-27 重庆交通大学 道路照明环境模拟实验用感光反应时间测量装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7580545B2 (en) * 2005-10-03 2009-08-25 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method and system for determining gaze direction in a pupil detection system
WO2008029802A1 (fr) * 2006-09-04 2008-03-13 Panasonic Corporation Dispositif fournissant des informations de voyage
WO2011019241A2 (ko) * 2009-08-14 2011-02-17 웰컨트롤(주) 터널등의 색온도 제어장치 및 색온도 조절용 터널등기구
CN103218484A (zh) * 2013-04-02 2013-07-24 长安大学 高速公路长隧道出口段昼间照明优化方法
TWI476383B (zh) * 2013-04-17 2015-03-11 Nat Univ Tsing Hua 以黑體輻射光譜相似性分析光源品質之方法
CN103383708A (zh) * 2013-07-04 2013-11-06 长安大学 高速公路长隧道入口段昼间照明优化方法
CN103383746A (zh) * 2013-07-04 2013-11-06 长安大学 高速公路长隧道出口段夜间照明优化方法
CN103400198A (zh) * 2013-07-04 2013-11-20 长安大学 高速公路长隧道入口段夜间照明优化方法
CN104296967B (zh) * 2014-11-18 2017-03-22 北京工业大学 不同光环境下对非彩色目标物的视觉功效的测算方法及其***

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203686893U (zh) * 2014-01-23 2014-07-02 重庆交通大学 隧道内照明环境模拟装置
CN203789936U (zh) * 2014-03-21 2014-08-27 重庆交通大学 道路照明环境模拟实验用感光反应时间测量装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《LED光源色温对隧道照明入口段和中间段的影响》;刘英婴 等;《照明工程学报》;20130430;第24卷(第2期);第30-34页 *
《基于生理和心理效应的公路隧道入口段照明质量检测方》;张青文 等;《照明工程学报》;20120430;第23卷(第2期);第8-14页 *
《用视觉功效法探究适用于道路照明的新型光源》;张青文 等;《同济大学学报（自然科学版）》;20090630;第37卷(第6期);第781-785页 *
《道路和隧道照明视觉功效测量***的研制及应用》;张青文 等;《灯与照明》;20121231;第36卷(第4期);第9-13页 *
《隧道照明光源的光色及可见度研究》;崔璐璐 等;《灯与照明》;20080630;第32卷(第2期);第8-12页 *
《隧道照明光源的显色性评价》;崔璐璐 等;《灯与照明》;20071231;第31卷(第4期);第28-32页 *

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