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系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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系统，所述系统包括模拟隧道中间段子系统；测试子系统；数据处理子系统。本发明专利技术的方法与系统，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路隧道照明
，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系统。
技术介绍
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系统，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。
技术实现思路
本专利技术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系统，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，本专利技术的第一方面，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。本专利技术的第二方面，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系统，所述系统包括：模拟隧道中间段子系统，所述模拟隧道中间段子系统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；测试子系统，所述测试子系统包括非彩色目标物、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；数据处理子系统，所述数据计算子系统包括计算机系统，用于对测试数据进行拟合与处理。本专利技术的方法和系统中，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，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术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，本专利技术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示出了本专利技术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示出了实现本专利技术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，通过本专利技术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，根据本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；（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；（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、亮度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、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。...

【技术特征摘要】
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；
（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；
（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、亮度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、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。
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（b）中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；
步骤（d） 中，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，得出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。
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1.0 cd/m2—10 cd/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：选取色温参数值为3000K、4000K、5000K、5700K、6500K，显色指数的值为60、70、80、90，亮度参数值为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡江碧，张晓芹，张元峰，李晓宇，管桂平，王维利，马文倩，郭达，王猛，刘峰，高小娟，高林熹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11