[發(fā)明專利]基于數碼相機的圖像亮度計及其測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010238438.5
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN101907488A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 王書曉;張建平;羅濤
• 申請（專利權）人: 中國建筑科學研究院
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;H04N5/232
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;白云

技術領域

本發(fā)明涉及一種圖像亮度計及其測量方法，特別是一種基于數碼相機的圖像亮度計及其測量方法。

背景技術

通過利用照相進行光度學測量并不是一種新方法，早在二十世紀三十年代人們就已經開展了關于通過照相進行光度學測試相關研究工作，這種測試方法通過攝影底片乳膠層光密度或透射率推斷被測光的強度。由于它能夠在較短的時間內獲得非常豐富的信息，從而使它在天文觀測等領域得到廣泛應用。在1941年Meyers.G.I通過這種方法開展了道路亮度測試工作。然而由于這種測試方法需要通過專門的光密度計或特殊的光學儀器如反射式干涉顯微鏡進行量化，且分辨率和精度都相對較低而導致未能得到進一步推廣。

CCD（Charge?coupled?Device?電荷耦合元件）是20世紀70年底發(fā)展起來的新型半導體器件，是在1970年由貝爾實驗室的W.S.?Boyle和G.E.?Smith發(fā)明，并于次年發(fā)表。由于它具有體積小、質量輕、靈敏度高、壽命長、低功耗、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，而在許多領域得到廣泛的應用。通過利用CCD相機迅速的捕捉圖像，并將其轉化為數字化電子圖像，并進行亮度、色度學測試進一步得到廣泛關注，近年來國內外開展了大量相關的研究：其中特別是宇宙觀測等領域中，包括哈勃望遠鏡在內的眾多天文望遠鏡都裝備了CCD成像測量系統(tǒng)，這一方面推動了CCD技術的高速發(fā)展，另一方面也使得在天文學領域很多研究人員很早的開展了利用相機進行觀測夜晚天空光污染等方面的研究，更由于專業(yè)領域對于CCD研究的深入，因此其對于CCD噪聲等方面研究十分深入，都取得了十分好的觀測效果。然而由于天文觀測往往關注的是圖片中的某些要素，而與天文觀測相比，建筑光環(huán)境的亮度變化范圍更大，背景更為復雜，測試條件也更加多樣，因此如何在現(xiàn)場測試中獲得精確的測試結果成為了研究的重要課題。雖然當前市場上也出現(xiàn)了一些商業(yè)化的圖像式亮度及，如由Photoresearch公司研制開發(fā)的PR920,然而由于它的高昂的價格而很難得到廣泛應用，因此當前很多研究人員都試圖使用市場上銷售的相機進行標定，從而用來測試環(huán)境亮度分布。這方面研究得到了廣泛的關注和重視，國內的陳仲林教授、詹慶旋教授、顧冰先生都在這個領域內作出諸多探索工作，而目前近年來主要的研究成果見下表：

研究人員研究單位研究成果發(fā)表日期研究內容Georg?ZottiVienna???University?of?Technology2007.10measuring???light?pollution?with?a?calibrated?high?dynamic?range?all-sky?image???acquisition?system:利用高動態(tài)范圍成像技術測試天空亮度，使用RAW文件格式，從而減少了由于相機白平衡、γ轉化等過程帶來的誤差分析。Helke???GabeleUniversity???of?Applied?Sciences?Cologne2006.2The?usage???of?digital?cameras?as?luminance?meters：按照ISO14524關于光電轉化函數(OECF)的測量要求，利用普通數碼相機進行亮度測量，其中特別是分析了如光圈、曝光時間、數模轉化、噪聲、漸暈以及雜散光等在測量過程中影響測試精度要素。Pietro???FiorentinUniversità???degli?Studi?di?Padova2005.2Characterization???and?calibration?of?a?CCD?detector?for?light?engineering：漸暈效應、雜散光、像素間的相應不均勻性、暗流噪聲、對焦不準等影響測量精度的因素進行了分析。Mehlika???Inanici等Lawrence???Berkeley?National?Laboratory2004.12Evaluation???of?High?Dynamic?Range?Photography?as?a?Luminance、analysis?of?visual?comfort?using???high-dynamic?range?luminance?images:多次曝光形成高動態(tài)范圍圖像精度分析、光譜對于測試精度分析、漸暈效應的影響分析以及提出了點擴散函數對于測試精度影響的分析。沈天行天津大學2002數碼相機在光環(huán)境亮度和顏色測試中的應用：通過測試以及數據分析，從而獲得某一光源照明下的某相機的校正函數,并考慮了鏡頭的漸暈效應。上谷芳昭福山大學2001.5Measurement???of?CIE?Tristimulus?Values?XYZ?by?Color?Video?Images：通過測試以及數據分析，從而獲得某一光源照明下的某相機的校正函數,并考慮了鏡頭的漸暈效應。