一种列车驾驶界面照明的不舒适眩光评价方法技术

本发明专利技术公开一种列车驾驶界面照明的不舒适眩光评价方法，该方法包括如下步骤：建立列车驾驶界面三维模型，通过光学仿真工具得到司机视觉仿真图像及该图像中各像素点的参数；根据设定的判定条件从各像素点中判定出眩光源像素点，并计算图像中非眩光源像素点亮度值的平均值作为背景亮度值；将相邻的眩光源像素点整合为一个眩光源区域，得到多个眩光源区域；按面积大小将各眩光源区域分为一般眩光源区域和小眩光源区域，分别采集各一般眩光源区域和各小眩光源区域的数据；根据评价模型计算图像的UGR值，并对列车驾驶界面照明的不舒适眩光进行评价。本发明专利技术所述技术方案可以在设计初期对列车驾驶界面照明眩光进行评价，以减少成本，缩短设计周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车驾驶界面照明系统领域。更具体地，涉及一种列车驾驶界面照明 的不舒适眩光评价方法。
技术介绍
照明系统设计作为驾驶界面设计的重要组成部分，对司机及时准确的获取视觉信 息、减缓视觉疲劳和保证驾驶安全起到不可忽视的作用。影响驾驶界面照明质量的因素包 括照度水平、亮度分布、照度均匀度、照度稳定性、眩光等，其中眩光是影响照明质量的最主 要因素。驾驶界面设计与照明之间具有密切的匹配关系，例如照明设备与驾驶界面相对位 置关系、风挡玻璃的曲率、形状、倾角、大小、车载仪表及显示装置的布置以及表面材料的选 取不当都可能导致眩光产生。如何对照明眩光进行评价是评判驾驶界面照明质量的前提条 件之一，对于指导列车驾驶界面设计与优化具有十分重要的意义。 传统的眩光评价方法建立实验基础上，国际照明委员会将眩光定义为由于光亮 度的分布或范围不适当，或对比度太强，引起不舒适感或分辨细节物体能力减弱的视觉条 件，并按照视觉状态将其分为不舒适眩光和失能眩光，其中不舒适眩光是指产生不舒适感 但不一定削弱目标可见性的眩光，控制不舒适眩光将同时使得失能眩光得到充分的控制。 不舒适眩光评价模型的研宄始于上世纪20年代，在随后的几十年中，各国通过实验的方 法研宄并建立起表征不舒适眩光影响因素与主观感觉之间关系的模型，并形成如英国的 Petherbridge和Hopkingson建立的BGI模型，美国学者Guth建立的VCP模型等用于室内 照明不舒适眩光的评价模型。文献对包括BGI和VCP在内的几种不舒适眩光的评价模型与 主观感觉的相关性进行了实验研宄，结果表明二者的相关性较差，即以上系统不能较好的 反映眩光的主观不舒适感觉。1983年CIE -度采用了南非学者Einhorn改进的眩光指数 CGI，随后在1995年推出了新的统一眩光评价公式计算统一眩光值UGR。文献通过主观评价 实验得到统一眩光值UGR与眩光的主观不舒适感觉之间的相关系数达到0. 95,因此该公式 被认为是目前为止评价效果最理想的室内照明不舒适眩光的评价模型。不舒适眩光评价模 型的建立，使通过测量UGR不舒适眩光评价模型所需的计算参数来评价驾驶界面的照明眩 光成为可能。 近年来列车驾驶界面中的显示装置出现参数集中化、显示智能化、玻璃化的趋势， 从而导致其照明环境更加复杂，不舒适眩光产生的可能性和复杂性也大大提高。采用主观 实验的方法和现场测量UGR眩光评价模型计算参数的方式进行照明不舒适眩光评价将面 临诸多问题，例如采用客观模型评价眩光时，眩光源的边界难以确定导致模型参数无法确 定，即使边界能够确定但对于亮度不均匀的眩光区域也难以通过测量方式保证模型计算参 数值的准确性，更严重的问题是传统照明眩光评价方法依赖实物模型，因而不能在驾驶界 面设计初期完成，这将导致在样车建成之后若发现问题，再去改进照明环境时可能导致车 体结构、电气设备布置等的一系列改动，势必会增加制造成本，延长设计周期。 因此，需要提供。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有 技术中复杂照明环境下的列车驾驶界面照明产生的眩光源的边界难以界定和传统的实验 评价方法依赖实物模型等问题。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案： ，该方法包括如下步骤： S1、建立列车驾驶界面三维模型，通过光学仿真工具得到司机视觉仿真图像及该 图像中各像素点的坐标值、亮度值和照度值参数； S2、根据设定的判定条件从各像素点中判定出眩光源像素点，并计算图像中非眩 光源像素点亮度值的平均值，作为背景亮度值； S3、将各眩光源像素点中相邻的眩光源像素点整合为一个眩光源区域，得到多个 眩光源区域； S5、按面积大小将各眩光源区域分为一般眩光源区域和小眩光源区域，采集各一 般眩光源区域的亮度值、立体角和几何中心的位置指数，采集各小眩光源区域的发光强度、 几何中心到列车司机眼点的距离和几何中心的位置指数； S6、根据列车驾驶界面照明不舒适眩光评价模型计算图像的统一眩光值UGR，并根 据统一眩光值对列车驾驶界面照明的不舒适眩光进行评价，列车驾驶界面照明不舒适眩光 评价模型的模型公式为： 公式中，H为一般眩光源区域的总数；Q为小眩光源区域的总数；Lh为第h个一般 眩光源区域的亮度值（cd/m2) ;Lb为图像的背景亮度值（cd/m2) h为第h个一般眩光源 区域的立体角（sr) ;Ph为第h个一般眩光源区域几何中心的位置指数；Iq为第q个小眩光 源区域在列车司机视线方向的光强（cd)，rq为第q个小眩光源区域离眼睛的距离（m) ;PqS 第q个小眩光源区域几何中心的位置指数。 优选地，步骤S3之后且步骤S5之前还包括如下步骤： S4、筛除不超过2-10个眩光源像素点构成的眩光源区域。 优选地，步骤S2中眩光源像素点的判定条件为：亮度值超过图像中所有像素点平 均亮度值4倍以上的像素点作为眩光源像素点。 优选地，步骤S5中按面积大小将各眩光源区域分为一般眩光源区域和小眩光源 区域的方法为：将投影面积大于等于0. 005m2的眩光源区域作为一般眩光源区域，将投影面 积小于0. 005m2的眩光源区域作为小眩光源区域。 本专利技术的有益效果如下： 本专利技术所述技术方案明确了复杂照明环境下的列车驾驶界面照明产生的眩光源 的边界，基于数字模型仿真，不依赖实物模型，因而可以在设计初期对列车驾驶界面照明眩 光进行评价，以减少成本，缩短设计周期。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。 图1示出列车驾驶界面照明的不舒适眩光评价方法流程图。图2示出模型计算参数中的位置指数表达式的坐标定义。【具体实施方式】 为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。 如图1所示，本实施例提供的列车驾驶界面照明的不舒适眩光评价方法包括如下 步骤： Stepl、建立列车驾驶界面三维模型，通过光学仿真工具得到司机视觉仿真图像及 该图像内各像素点的在图像中的坐标值、亮度值、照度等参数； Step2、设定眩光源像素点的判定条件，遍历视觉仿真图像中的各像素点，根据眩 光源像素点的判定条件从各像素点中判定出眩光源像素点，并采集图像中被判定为眩光源 像素点之外所有其他像素点的亮度值，计算其平均值作为背景亮度值； Step3、将彼此独立的各眩光源像素点按是否相邻进行整合，将各眩光源像素点中 相邻的眩光源像素点整合为一个眩光源区域，得到若干块眩光源区域， Step4、设定筛除条件，按照筛除条件将整合后满足筛除条件的眩光源区域进行筛 除，步骤Step4为可选步骤； Step5、判断各眩光源区域的面积大小，被判为一般眩光源区域（投影面积大于等 于0. 005m2)的眩光源区域依据UGR模型采集计算参数一一一般眩光源区域的亮度值、立体 角和几何中心的位置指数，被判为小眩光源区域（投影面积小于0.005m 2)的眩光源区域依 据小光源UGR修正模型采集计算参数一一小眩光源区域的发光强度、几何中心到列车司机 眼点的距离和几何中心的位置指数； Step6、将上述过程采集到的参数输入列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车驾驶界面照明的不舒适眩光评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、建立列车驾驶界面三维模型，通过光学仿真工具得到司机视觉仿真图像及该图像中各像素点的坐标值、亮度值和照度值参数；S2、根据设定的判定条件从各像素点中判定出眩光源像素点，并计算图像中非眩光源像素点亮度值的平均值，作为背景亮度值；S3、将各眩光源像素点中相邻的眩光源像素点整合为一个眩光源区域，得到多个眩光源区域；S5、按面积大小将各眩光源区域分为一般眩光源区域和小眩光源区域，采集各一般眩光源区域的亮度值、立体角和几何中心的位置指数，采集各小眩光源区域的发光强度、几何中心到列车司机眼点的距离和几何中心的位置指数；S6、根据列车驾驶界面照明不舒适眩光评价模型计算图像的统一眩光值UGR，并根据统一眩光值对列车驾驶界面照明的不舒适眩光进行评价，列车驾驶界面照明不舒适眩光评价模型的模型公式为：UGR=8log0.25Lb(Σh=1HLh2ωhPh2+Σq=1Q200Iq2rq2Pq2)]]>公式中，H为一般眩光源区域的总数；Q为小眩光源区域的总数；Lh为第h个一般眩光源区域的亮度值(cd/m2)；Lb为图像的背景亮度值(cd/m2)；ωh为第h个一般眩光源区域的立体角(sr)；Ph为第h个一般眩光源区域几何中心的位置指数；Iq为第q个小眩光源区域在列车司机视线方向的光强(cd)，rq为第q个小眩光源区域离眼睛的距离(m)；Pq为第q个小眩光源区域几何中心的位置指数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭北苑，詹自翔，方卫宁，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11