[發明專利]一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統與測量方法

有效

• 申請號: 201710997138.7
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107884005B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張宇寧;屠彥;李曉華;李帥;儲海龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，其特征在于，包括十字形的支架式導軌、其中一個導軌上設有光譜儀，另一導軌上設有動態響應測試儀和平面亮度計；其中，光環境發出的光線信息通過平面亮度計記錄其亮度分布，通過光譜儀記錄其光譜分布，通過動態響應測試儀測量動態響應；所述光譜儀為非接觸式的，并且至少包含兩路探測系統，一路針對場景中心，采用點亮度計光學系統，一路針對全局視野，采用照度計光學系統，探測最大視角范圍能夠達到水平方向120°，垂直方向90°，能夠全部記錄光環境的光譜信息。

2.根據權利要求1所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，其特征在于，支架式導軌上配備用于在水平和垂直方向調整角度的支架。

3.根據權利要求1所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，其特征在于，所述動態響應測試儀包括數據采集卡，數據采集卡的數據寬度為16-bit，最大采樣率能達到100000points/s；動態響應測試儀的檢測過程為：光環境內的顯示器提供不同分辨率和屏幕刷新率的測試圖像，動態響應測試儀接收信號，利用其內部的光電二極管進行光電轉換，通過低噪聲信號放大器將光電信號放大，利用數據采集卡獲取時變信號，實現對動態響應的檢測。

4.根據權利要求1所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統，其特征在于，所述平面亮度計測量視角可調，能夠達到水平方向120°，垂直方向90°，能夠全部記錄光環境的亮度信息。

5.基于權利要求1所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統的測量方法，其特征在于，通過平面亮度計獲取空間亮度分布，利用該亮度分布計算出當前條件下的瞳孔直徑，進而計算出人眼感知到的空間亮度；通過調整光譜儀的測量視角獲取人眼視野范圍內接收到的光譜輻照度；通過動態響應測試儀測量動態響應信息。

6.根據權利要求5所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統的測量方法，其特征在于，

獲取空間亮度分布feu的方法如下：

其中，為亮度矩陣中對應的亮度值，θ和為亮度矩陣中每個區域對應的各自的位置角度信息，N為亮度矩陣中元素的數量。

7.根據權利要求6所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統的測量方法，其特征在于，

瞳孔直徑a的計算方法為：

a＝0.425ln(feu)+5.3411。

8.根據權利要求7所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統的測量方法，其特征在于，

人眼感知到的空間亮度E的計算公式為：

其中，τ為眼睛的透過率，L為發光面的光亮度，f為眼睛的焦距。

9.根據權利要求5所述的一種模擬人眼對光環境感知的光學測量系統的測量方法，其特征在于，

光譜儀的兩路探測系統測量得到的場景中心、全局視野的光譜信息，對場景中心、全局視野的光譜信息進行處理，從而得出視場中的隨波長變化的輻射功率Φ(λ)，由下面的公式計算出光譜中任意波長的光在人眼處產生的輻照度即光譜輻照度E_λ；

其中λ為波長，A為瞳孔面積，光譜輻照度E_λ的單位為w·m^-2·nm。