不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，包括：a)設(shè)定光環(huán)境；b)測(cè)量色溫時(shí)間關(guān)系；c)駕駛員目標(biāo)物視認(rèn)；d)重新設(shè)置光環(huán)境，重復(fù)步驟c)；e）對(duì)于實(shí)驗(yàn)所取得的視認(rèn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境參數(shù)色溫、顯色指數(shù)、亮度參數(shù)的相關(guān)關(guān)系；f）根據(jù)視認(rèn)信息數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行視覺功效分析。本發(fā)明還提供白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法，包括，a）設(shè)定光環(huán)境；b）測(cè)量色溫時(shí)間關(guān)系；c）求取穩(wěn)定色溫段；d）確定色溫標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的方法針對(duì)夜間道路和隧道中間段照明的光環(huán)境設(shè)置對(duì)于駕駛員的視覺影響進(jìn)行視覺功效分析，對(duì)于照明裝置的色溫、顯色指數(shù)、平均亮度的合理、高效設(shè)置提供了很好的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】
不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及公路隧道照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺 功效測(cè)算方法及白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為改善夜間道路和隧道中間段的視覺環(huán)境，使人造光源產(chǎn)生的光環(huán)境能夠滿足駕 駛員在夜間道路和者隧道中間段駕駛車輛時(shí)行車安全、穩(wěn)定和舒適需求，目前如何測(cè)算這 些影響光環(huán)境的參數(shù)包括人造光源的色溫、顯色性、亮度參數(shù)值等影響因素，為達(dá)到道路的 安全舒適駕駛視認(rèn)水平提供光環(huán)境設(shè)置的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，是一直未能夠很好解決的問題。
[0003] 國內(nèi)外關(guān)于夜間道路和隧道中間段光環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)于駕駛員在不 同光源特性下的視覺功效研究，由于在不同光色環(huán)境和不同的時(shí)間段下，駕駛員視覺感受 不同，對(duì)目標(biāo)物視認(rèn)需求存在差異，因此需要尋求能全面、客觀、簡(jiǎn)便的測(cè)算方法和系統(tǒng)，對(duì) 于駕駛員在不同光源特性下的視覺功效進(jìn)行分析，得出不同光環(huán)境下以滿足駕駛員的視認(rèn) 需求的光環(huán)境參數(shù)指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)缺陷，提供了一種依據(jù)可靠，操 作簡(jiǎn)便和滿足駕駛視認(rèn)需求的夜間道路和隧道中間段光環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)算方法，同時(shí)還 提供了一種簡(jiǎn)單可靠、利用率高的實(shí)現(xiàn)基于視認(rèn)安全的夜間道路和隧道中間段不同光環(huán)境 視覺功效的測(cè)算方法的系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有的夜間道路和隧道中間段光環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù) 不可靠、試驗(yàn)復(fù)雜、結(jié)果沒有考慮駕駛員生心理因素的技術(shù)缺陷。通過光環(huán)境的色溫、顯色 性、亮度水平等參數(shù)指標(biāo)綜合分析，得出不同光環(huán)境下以滿足駕駛員的視認(rèn)需求的光環(huán)境 參數(shù)指標(biāo)。
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的第一方面，提出一種不同光環(huán)境下對(duì)目 標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法，包括以下步驟： (a) 配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境的參數(shù)包括色溫，顯色指數(shù)，亮度，設(shè)定一 組包括色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)； (b) 測(cè)量所述目標(biāo)環(huán)境的不同時(shí)段內(nèi)的色溫值，形成色溫時(shí)間關(guān)系，根據(jù)不同時(shí)段內(nèi)的 色溫值求取出平均色溫值作為實(shí)測(cè)色溫； (c) 所述目標(biāo)環(huán)境為隧道中間段，根據(jù)所述色溫時(shí)間關(guān)系中的時(shí)段內(nèi)色溫值，判定在夜 晚區(qū)間段內(nèi)時(shí)，根據(jù)人體生理節(jié)律確定實(shí)施視認(rèn)測(cè)試步驟，所述視認(rèn)測(cè)試步驟包括:cl)在 隧道中間段的目標(biāo)物位置隨機(jī)放置目標(biāo)物，所述目標(biāo)物表面反射系數(shù)為R、邊長(zhǎng)為C; c2)指 定被測(cè)駕駛員于中間段內(nèi)距所述目標(biāo)物位置為D的駕駛員位置，設(shè)定所述被測(cè)駕駛員的視 認(rèn)高度為H，為被測(cè)駕駛員佩戴眼動(dòng)裝置并標(biāo)定，用遮擋物遮擋被測(cè)駕駛員的視認(rèn)方向；c3) 運(yùn)用所述標(biāo)定后的眼動(dòng)裝置錄制眼動(dòng)視頻，去除所述遮擋物，指令所述被測(cè)駕駛員進(jìn)行目 標(biāo)搜索并視認(rèn)所述目標(biāo)物;c4)操作所述眼動(dòng)裝置停止眼動(dòng)視頻錄制，記錄所述被測(cè)駕駛員 的視認(rèn)結(jié)果和所述眼動(dòng)視頻;c5)更換被測(cè)駕駛員，重復(fù)步驟cl至步驟c4獲取多名被測(cè)駕駛 員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻； (d) 重新設(shè)定隧道中間段的一組不同的色溫、顯色指數(shù)、亮度光環(huán)境參數(shù)，并重復(fù)步驟 (b)、（c)，從而獲取多組不同光環(huán)境參數(shù)下多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻； (e) 對(duì)所述眼動(dòng)裝置采集的所述多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻進(jìn)行分析，確 定所述多名被測(cè)駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的注視點(diǎn)幀數(shù)和視認(rèn)結(jié)果的有效性，根據(jù)所述注視點(diǎn)幀 數(shù)求出所述多名被測(cè)駕駛員在不同光環(huán)境下視認(rèn)目標(biāo)物的視認(rèn)時(shí)間，對(duì)視認(rèn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行 相關(guān)性處理，建立視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、平均亮度之間的關(guān)系，得出同 一亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； (f) 通過對(duì)人體生理節(jié)律、視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、亮度之間的關(guān)系 分析進(jìn)行視覺功效分析，得出色溫、顯色指數(shù)、亮度組合下提高目標(biāo)物視覺功效的光環(huán)境參 數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 本發(fā)明的第二方面，提供了一種白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)算方法，包括， (a) 配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境的參數(shù)包括色溫參數(shù)，顯色指數(shù)，亮度光 環(huán)境參數(shù)，選擇設(shè)定一組包括色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)； (b) 測(cè)量目標(biāo)環(huán)境不同時(shí)刻的色溫值，形成色溫時(shí)間關(guān)系； (c) 根據(jù)所述色溫時(shí)間關(guān)系求取出分布穩(wěn)定的色溫段； (d) 根據(jù)光源與人體生理節(jié)律的褪黑激素抑制的關(guān)系，確定白天環(huán)境下色溫為影響駕 駛安全的主要因素，并根據(jù)人眼對(duì)光色溫的適應(yīng)分析得出將所述分布穩(wěn)定的色溫段作為白 天隧道中間段的色溫標(biāo)準(zhǔn);其中，所述目標(biāo)環(huán)境為白天自然光環(huán)境。
[0007] 本發(fā)明的方法，是根據(jù)人體生理節(jié)律，通過對(duì)所營(yíng)造的不同光環(huán)境下駕駛員視認(rèn) 隧道中間段內(nèi)的駕駛視認(rèn)反應(yīng)和對(duì)小目標(biāo)物的視認(rèn)效果等信息的融合以及篩選，對(duì)駕駛員 對(duì)光環(huán)境的色溫適應(yīng)性分析，綜合提出基于人體生理節(jié)律而滿足駕駛員安全視認(rèn)的隧道中 間段或夜間道路安全視認(rèn)光環(huán)境指導(dǎo)指標(biāo)，從不同時(shí)間段人體生理節(jié)律下駕駛員的角度出 發(fā)，考慮了駕駛員的視覺需求特性，提高了對(duì)隧道中間段或夜間道路光環(huán)境安全性評(píng)價(jià)的 準(zhǔn)確性，同時(shí)操作方法簡(jiǎn)便，為道路交通安全的光環(huán)境研究提供了參考依據(jù)。
【附圖說明】
[0008] 參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明實(shí)施方式的如下 描述得以闡明，其中： 圖1隧道中間段不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法流程圖； 圖2模擬隧道中間段示意圖； 圖3不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法的測(cè)試示意圖； 圖4 1.5cd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖5 2.Ocd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖6 2.5cd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖7 3.Ocd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖8 3.5cd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖9 4.Ocd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖10 4.5cd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)----視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖11 5. Ocd/m2亮度下不同色溫的顯色指數(shù)一一視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； 圖12白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法的測(cè)試示意圖； 圖13白天晴天自然光色溫分布圖； 圖14白天陰天自然光色溫分布圖。
[0009] 附圖標(biāo)記 100隧道中間段 101模擬隧道中間段 102照明裝置 103目標(biāo)物 104被測(cè)駕駛員 105遮擋物。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 由于夜間道路的環(huán)境與隧道中間段的環(huán)境相近似，本發(fā)明的測(cè)試是在隧道中間段 進(jìn)行的，但其結(jié)果同樣可以適用于夜間道路的照明設(shè)置。
[0011] 實(shí)施例一 圖1示出了本發(fā)明測(cè)量隧道中間段不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法的流 程，圖3示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法的測(cè)試示意 圖，通過本發(fā)明提供一種不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法，以測(cè)算出不同光環(huán) 境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的影響因素，確保根據(jù)測(cè)試結(jié)果設(shè)置的光環(huán)境能夠滿足駕駛者的 視認(rèn)安全。
[0012] 參照?qǐng)D1和圖3,根據(jù)本發(fā)明的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，包 括以下步驟： 步驟(a):配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境參數(shù)包括:色溫參數(shù)，顯色指數(shù)，亮 度;在測(cè)算試驗(yàn)中，可以設(shè)置不同色溫參數(shù)，不同的顯色指數(shù)，設(shè)置不同的平均亮度，設(shè)定一 組包括色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)，用以設(shè)定光環(huán)境，由于目標(biāo)環(huán)境中光源的參數(shù) 可以在一定程度上代表目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所以上述設(shè)定一組包括色溫、顯色指數(shù)、亮 度的光環(huán)境參數(shù)可以通過設(shè)定光源的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，為了直接求出目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)， 還可在設(shè)定之后，通過測(cè)量裝置測(cè)出目標(biāo)環(huán)境的實(shí)際色溫、顯色指數(shù)、亮度等參數(shù);對(duì)于亮 度，為了真實(shí)反映目標(biāo)環(huán)境的情況，可以測(cè)量目標(biāo)環(huán)境中多個(gè)點(diǎn)的亮度值，然后求取平均值 來作為目標(biāo)環(huán)境的亮度值。
[0013] 步驟(b):測(cè)量所述目標(biāo)環(huán)境的不同時(shí)刻的色溫值，形成色溫時(shí)間關(guān)系，用于分析 色溫隨時(shí)間變化的關(guān)系，根據(jù)不同時(shí)段內(nèi)的色溫值求取出平均色溫值作為實(shí)測(cè)色溫，這樣 測(cè)量出的色溫充分考慮不同時(shí)間段對(duì)色溫變化的影響，更加真實(shí)地反映目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境 情況，所述不同時(shí)段內(nèi)的色溫值為連續(xù)一段時(shí)間的色溫值，具體時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)考慮每次設(shè)定 光環(huán)境之后的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，采集時(shí)可固定等長(zhǎng)度的時(shí)間間隔進(jìn)行采集也可離散采集，記錄采 集時(shí)間作為色溫時(shí)間關(guān)系中的時(shí)刻值，還可實(shí)時(shí)連續(xù)采集，利用統(tǒng)計(jì)函數(shù)計(jì)算出平均值，將 采集時(shí)間段中間值作為時(shí)刻值。
[0014] 步驟(c):根據(jù)所述色溫時(shí)間關(guān)系中的時(shí)刻值，判定在夜晚區(qū)間段內(nèi)時(shí)，根據(jù)人體 生理節(jié)律確定所述目標(biāo)環(huán)境選擇隧道中間段并在所述隧道中間段實(shí)施視認(rèn)測(cè)試步驟，根據(jù) 所述目標(biāo)環(huán)境所在時(shí)區(qū)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間來描述所述時(shí)刻值，例如采用24小時(shí)制時(shí)，采用0至24來 描述上述時(shí)刻值，所述時(shí)刻值在0至6或在20至24時(shí)，判定為在夜晚區(qū)間段內(nèi)，又例如采用12 小時(shí)制時(shí)，采用上午0至12和下午0至12來描述所述時(shí)刻值，所述時(shí)刻值在上午0時(shí)至上午6 時(shí)或者在下午8時(shí)至下午12時(shí)時(shí)，判定為在夜晚區(qū)間段內(nèi)，當(dāng)然采用別的計(jì)時(shí)方法，可以參 照國際間轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所述視認(rèn)測(cè)試步驟包括:c 1)在隧道中間段的目標(biāo)物位置隨機(jī) 放置目標(biāo)物，所述目標(biāo)物表面反射系數(shù)為R、邊長(zhǎng)為C; c2)指定被測(cè)駕駛員于中間段內(nèi)距所 述目標(biāo)物位置為D的駕駛員位置，設(shè)定所述被測(cè)駕駛員的視認(rèn)高度為H，為被測(cè)駕駛員佩戴 眼動(dòng)裝置并標(biāo)定，用遮擋物遮擋被測(cè)駕駛員的視認(rèn)方向；c3)運(yùn)用所述標(biāo)定后的眼動(dòng)裝置錄 制眼動(dòng)視頻，去除所述遮擋物，指令所述被測(cè)駕駛員進(jìn)行目標(biāo)搜索并視認(rèn)所述目標(biāo)物;c4) 操作所述眼動(dòng)裝置停止眼動(dòng)視頻錄制，記錄所述被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和所述眼動(dòng)視頻； c5)更換被測(cè)駕駛員，重復(fù)步驟cl至步驟c4獲取多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻。
[0015] 通過研究發(fā)現(xiàn)，在人的長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，周圍的光環(huán)境會(huì)影響人體的生理節(jié)律，包 括晝夜節(jié)律、激素分泌和警覺程度，人眼的感光細(xì)胞將光信號(hào)傳遞到下丘腦通路，再進(jìn)入到 視神經(jīng)交叉上核和下丘腦旁核等下丘腦核中，視神經(jīng)交叉上核將光信號(hào)傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)的 各個(gè)控制中心，從而調(diào)節(jié)包括皮質(zhì)醇、褪黑激素、胰島素、生產(chǎn)激素等幾乎所有激素的產(chǎn)生， 其中褪黑激素的分泌會(huì)降低人體的注意力，在駕駛環(huán)境中，人體分泌過多的褪黑激素就會(huì) 影響駕駛安全，所以在考量隧道中間段的光環(huán)境是否為安全駕駛環(huán)境，還需引入人體生理 節(jié)律的因素，即在光環(huán)境影響下分泌褪黑激素等的作用效果，即應(yīng)考慮人體生理節(jié)律對(duì)于 安全識(shí)認(rèn)的影響。通過對(duì)人體生理節(jié)律分析可知，從早上6點(diǎn)到晚上8點(diǎn)之間，褪黑激素分泌 趨近于停止，晚上八點(diǎn)到第二天早上6點(diǎn)褪黑激素開始分泌，人體反映開始遲鈍，這時(shí)在夜 間的隧道中，為了保證駕駛安全，應(yīng)采用視認(rèn)測(cè)試，直觀測(cè)試駕駛員在夜間隧道中間段的光 環(huán)境下對(duì)視認(rèn)目標(biāo)物的視認(rèn)結(jié)果，直接反映出人體的反應(yīng)。測(cè)試方法是，在所述隧道中間段 放置目標(biāo)物，可以選擇目標(biāo)物為邊長(zhǎng)為C的立方體，選擇多名被測(cè)駕駛員位于測(cè)試位置分別 進(jìn)行測(cè)試，所述目標(biāo)物放置的位置距中間段隧道被測(cè)駕駛員所在位置的距離D，被測(cè)駕駛員 的視認(rèn)高度為H，被測(cè)駕駛員佩戴好動(dòng)態(tài)眼動(dòng)裝置并標(biāo)定后開始眼動(dòng)視頻錄制，用遮擋物遮 擋被測(cè)駕駛員前方場(chǎng)景，隨機(jī)擺放好視認(rèn)目標(biāo)物后，去除遮擋物，同時(shí)指令被測(cè)駕駛員開始 進(jìn)行目標(biāo)物搜索并視認(rèn)目標(biāo)物，結(jié)束視認(rèn)后停止視頻錄制，記錄被測(cè)駕駛員的相關(guān)測(cè)試信 息和視認(rèn)結(jié)果。
[0016] 在實(shí)際的隧道測(cè)試中，所述視認(rèn)目標(biāo)物放置的位置距隧道中間段起點(diǎn)的距離D通 常不小于所述隧道最高限速下的安全停車視距Do。
[0017] 步驟(d)重新設(shè)定隧道中間段的一組不同的色溫、顯色指數(shù)、亮度光環(huán)境參數(shù)，并 重復(fù)步驟(b)、（c)，從而獲取多組不同光環(huán)境參數(shù)下多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視 頻。
[0018] 步驟(e)對(duì)所述眼動(dòng)裝置采集的所述多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻進(jìn)行 分析，確定所述多名被測(cè)駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的注視點(diǎn)幀數(shù)和視認(rèn)結(jié)果的有效性，根據(jù)所述 注視點(diǎn)幀數(shù)求出所述多名被測(cè)駕駛員在不同光環(huán)境下視認(rèn)目標(biāo)物的視認(rèn)時(shí)間，對(duì)視認(rèn)信息 數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性處理，建立視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、平均亮度之間的關(guān) 系，得出同一亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線。
[0019] 步驟(f)通過對(duì)人體生理節(jié)律、視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、亮度之 間的關(guān)系分析進(jìn)行視覺功效分析，得出色溫、顯色指數(shù)、光源亮度參數(shù)組合下提高目標(biāo)物視 覺功效的光環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]色溫是當(dāng)光源所發(fā)出的顏色與"黑體"在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，"黑體"的 溫度就稱為該光源的色溫，單位是開爾文(K)，不同色溫的光源所散發(fā)出的光線顏色不同， 對(duì)視覺感受不同，光的能量與波長(zhǎng)成反比，當(dāng)光的能量增加時(shí)，光譜成分中短波光線所占的 比例增加，長(zhǎng)波光線所占比例減少，所以光的顏色就逐漸偏藍(lán)，光源色溫大于5300K稱為冷 色光;色溫小于3300K稱之為暖色光。若光源色溫選擇適當(dāng)，可使人的中樞神經(jīng)和自主神經(jīng) 系統(tǒng)功能得到平衡，使緊張的神經(jīng)得以松弛;反之，則可能導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)，甚 至擾亂身體的自然平衡。而不同色溫的光線由于光譜分布功率不同使其在空氣中的穿透能 力不同，都會(huì)影響駕駛員視認(rèn)。如下表所示，不同色溫光色環(huán)境給駕駛員心理和生理上的影 響不同。在不同光源色溫的照明環(huán)境下，駕駛員對(duì)于目標(biāo)物視認(rèn)做出的反應(yīng)和效果不同，因 此夜間道路和隧道中間段的光環(huán)境中的色溫值對(duì)于安全駕駛具有重要的作用，通過對(duì)同一 亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線進(jìn)行分析，可得出色溫與 代表了安全駕駛性能的視認(rèn)時(shí)間關(guān)系，從中得出提高目標(biāo)物視覺功效光環(huán)境參數(shù)指導(dǎo)標(biāo) 準(zhǔn)，保證駕駛員的行車安全。
[0021 ]表1色溫與照度對(duì)應(yīng)人的舒適感
在夜間環(huán)境下，夜間隧道外環(huán)境黑暗，自然光源極其微弱，亮度幾乎為零。駕駛員在夜 間駛?cè)胨淼罆r(shí)，瞳孔會(huì)迅速收縮，且隧道內(nèi)外亮度、光色差異越大，瞳孔面積的縮小速度越 快。這種情況下隧道內(nèi)光環(huán)境明顯優(yōu)于隧道外，駕駛員在很短的時(shí)間內(nèi)由漆黑的自然環(huán)境 進(jìn)入到隧道人工照明營(yíng)造的明亮的光環(huán)境中，再進(jìn)入黑暗的自然環(huán)境，會(huì)經(jīng)歷入洞時(shí)一個(gè) 明適應(yīng)過程，出洞時(shí)又要經(jīng)歷洞外黑暗環(huán)境的暗適應(yīng)過程。隧道中間段光環(huán)境色溫選擇過 高，光色偏白，洞內(nèi)外光色差異過大，駕駛員會(huì)有刺眼的感覺，形成不良的眩光現(xiàn)象，光源色 溫選擇過低，光色偏黃，駕駛員行駛在長(zhǎng)隧道中間段時(shí)會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞，有昏昏欲睡的感 覺，如果隧道內(nèi)光色環(huán)境選擇的不合理，駕駛員就會(huì)產(chǎn)生心理上的不適，應(yīng)選擇舒適且有覺 醒效果的隧道中間段光色環(huán)境。
[0022]為了提高所述光環(huán)境參數(shù)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的可靠性，所述目標(biāo)物的顏色選擇非彩色，非 彩色是指白、灰、黑等不帶顏色的色彩，白色、灰色和黑色等非彩色物體對(duì)白光光譜各波長(zhǎng) 的光吸收程度均等，反射比在80-90%以上該物體為白色，4%之下為黑色，基于之間的為不同 程度的灰色，灰色介于黑色和白色之間。
[0023] 通過對(duì)自然光光譜成份調(diào)研發(fā)現(xiàn)，接近自然光的色溫分布在5000K-6000K的范圍， 因此為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的有效度普遍性，在本實(shí)施例的測(cè)試中，對(duì)于色溫的選擇可以在上 述數(shù)值范圍進(jìn)行外延，如可以將色溫的取值范圍設(shè)在3000K-6500K之間，從視認(rèn)安全舒適 性及減小運(yùn)營(yíng)成本的角度考慮，可以將顯色指數(shù)的取值范圍設(shè)置在50-100之間，照明環(huán)境 亮度水平是評(píng)價(jià)隧道照明質(zhì)量的重要參數(shù)之一。
[0024] 國外一些國際學(xué)術(shù)團(tuán)體和國家對(duì)中間段照明采用亮度指標(biāo)值的規(guī)定不同，下表是 我國現(xiàn)行《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)細(xì)則KJTG/T D70/2-01-2014)隧道中間段的基本照明 亮度表： 表2中間段基本照明亮度表Lin(cd/m2)
為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的有效度和普遍性，本實(shí)施例的亮度的取值范圍設(shè)置在1.0 cd/m 2一5 cd/m2之間。
[0025] 為了使本發(fā)明的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法更加可靠，且符合 國際標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明中的基于安全視認(rèn)的隧道中間段100的照明標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)算方法的本實(shí)施例 中，采用的目標(biāo)物103為體積為20cm X 20cm X 20cm左右、反射率為20%的的灰色立方體;為了 消除實(shí)驗(yàn)中駕駛員的記憶目標(biāo)物位置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，在測(cè)試中所述視認(rèn)目標(biāo)物在 所述隧道中間段100中的位置設(shè)置是任意的，并在所述視認(rèn)目標(biāo)物的設(shè)置過程中，對(duì)于被測(cè) 駕駛員進(jìn)與視認(rèn)目標(biāo)物之間設(shè)置遮擋，如采用黑色幕布進(jìn)行遮擋。
[0026] 在本實(shí)施例中，光環(huán)境的設(shè)置采用可調(diào)控照明裝置，并采用非彩色目標(biāo)物、分光輻 射測(cè)量裝置、亮度測(cè)量裝置、動(dòng)態(tài)眼動(dòng)測(cè)量裝置、距離測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)試，從而很方便地實(shí) 施本實(shí)施例，為了使測(cè)算結(jié)果更符合客觀現(xiàn)實(shí)，本發(fā)明的不同光環(huán)境下對(duì)非彩色目標(biāo)物的 視覺功效的測(cè)算方法的本實(shí)施例中，還選取了多名駕駛員，為隨機(jī)選取的分布在不同年齡 段、正常視力水平和不同駕齡段的人員。
[0027]通過本實(shí)施例的方法，建立起駕駛員視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的色溫、顯色指數(shù)、亮度參 數(shù)之間的關(guān)系分析，通過實(shí)驗(yàn)和對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，為實(shí)際的夜間道路照明和隧 道中間段的照明提供了有效、合理地符合駕駛員客觀視覺功效的光環(huán)境參數(shù)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。 [0028] 實(shí)施例二 由于在實(shí)際已經(jīng)使用通行的隧道中間段進(jìn)行測(cè)試，由于受通行車輛的影響，難于完成 實(shí)際的測(cè)算實(shí)驗(yàn)，因此，在本實(shí)施例中，采用模擬隧道中間段進(jìn)行本發(fā)明的測(cè)算更為現(xiàn)實(shí)。
[0029] 在本實(shí)施例中，發(fā)明人在一個(gè)庫房的長(zhǎng)條形走廊內(nèi)搭建了一個(gè)長(zhǎng)、寬、高為60X 3.8X3.8m的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為了使實(shí)驗(yàn)環(huán)境的光源可控，不受頂面和側(cè)面材料反射光的影響， 在實(shí)驗(yàn)環(huán)境的頂面和左右側(cè)面采用黑布覆蓋，地面鋪設(shè)與瀝青混凝土路面接近的漫反射系 列材料 改性瀝青防水卷材。
[0030] 為了使照明光源可調(diào)控，方便操作，本實(shí)驗(yàn)選擇多種光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如目前隧道中 應(yīng)用較普遍的LED光源作為實(shí)驗(yàn)光源。通過對(duì)自然光光譜成份調(diào)研發(fā)現(xiàn)，接近自然光的色溫 分布在5000K-6000K的范圍，因此為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的有效度普遍性，本次實(shí)驗(yàn)光源的色溫 參數(shù)選取了3000K，4000K，5000K，5700K，6500K等5類色溫水平作為代表光源。。從視認(rèn)安全 舒適性及減小運(yùn)營(yíng)成本的角度考慮，本次實(shí)驗(yàn)顯色指數(shù)選取了 60,70,80,90等4種顯色指 數(shù)。將5種色溫水平和4種顯色指數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)了 14組不同光源。如下表3所 示 表3 LED光源色溫顯色指數(shù)表
照明環(huán)境亮度水平是評(píng)價(jià)隧道照明質(zhì)量的重要參數(shù)之一，本次實(shí)驗(yàn)選取的設(shè)計(jì)速度為 80km/h，安全視認(rèn)距離為110m，根據(jù)隧道照明設(shè)計(jì)要求(見表1所示），隧道中間段亮度取值 多為1.5cd/m2-3.5cd/m 2,因此為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的有效度普遍性本實(shí)施例中選取了 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種亮度水平進(jìn)行測(cè)算。
[0031] 本實(shí)施例涉及人的認(rèn)知，為了避免不同性別、年齡和性格等駕駛員對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的 差異性影響，本實(shí)驗(yàn)選取男性10人，在26-50歲平均分布;女性2人，在26-50歲平均分布。具 體如下面表3所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，本?shí)驗(yàn)隨機(jī)選擇了 12名身體健康、無心血管病史、心臟病 等重大疾病的被測(cè)駕駛員，要求被測(cè)駕駛員兩眼裸視力達(dá)到4.9以上，無色盲色弱等眼部疾 病。實(shí)驗(yàn)時(shí)要求休息良好、反應(yīng)正常。實(shí)驗(yàn)期內(nèi)無飲酒/用藥等不良情況。
[0032]表4被測(cè)駕駛員概況
在實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)駕駛員視認(rèn)高度即"目高"H，是指駕駛員眼睛距地面的高度。中國的相 應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)目高的規(guī)定是以車體較低的小客車為標(biāo)準(zhǔn)，采用的標(biāo)準(zhǔn)目高Ho是1.2m。
[0033]在隧道照明中，目標(biāo)物的對(duì)比度是人眼識(shí)別障礙物實(shí)質(zhì)性因素。目標(biāo)物的亮度和 背景亮度構(gòu)成目標(biāo)物對(duì)比度，如果目標(biāo)物亮度接近背景亮度，則無論保持多高的路面亮度， 其可見度低，給行車安全帶來風(fēng)險(xiǎn)，是不利的情況。如果目標(biāo)物對(duì)比度較大，則人眼很容易 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物。由于灰色物體與隧道內(nèi)常采用的瀝青混凝土路面對(duì)比度較低，按視認(rèn)最不利 原則，采用灰色立方體作為視認(rèn)目標(biāo)物。
[0034]鑒于道路上的障礙物大多由不規(guī)則的多面體組成，汽車底盤離地最小高度變化在 0.10~0.20m之間。道路上引起車輛傾覆的最大障礙物高度為18cm，當(dāng)高度大于18cm時(shí)駕駛 員必須采取躲閃措施。在本實(shí)施例中選擇的視認(rèn)目標(biāo)物是按照國際照明協(xié)會(huì)CIE推薦的尺 寸為體積20cm X 20cm X 20cm，表面反射系數(shù)為0.2的灰色立方體作為評(píng)價(jià)駕駛?cè)税踩曊J(rèn) 評(píng)估測(cè)量的參照物，盡管實(shí)際的交通障礙物也許顏色或形體大小不一，但研究表明，以此為 標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)物將適用于各種不同的照明環(huán)境測(cè)量評(píng)估。因此，在本實(shí)施例中，最終采用的是 上述20cm X 20cm X 20cm的灰色立方體，即視認(rèn)目標(biāo)物的標(biāo)準(zhǔn)邊長(zhǎng)Co為20cm，作為評(píng)價(jià)隧道 照明可見度因素的標(biāo)準(zhǔn)視認(rèn)目標(biāo)物。
[0035]本實(shí)施例選取的隧道設(shè)計(jì)最高限速是80km/h，其安全停車視距Do為110m，鑒于實(shí) 驗(yàn)場(chǎng)地實(shí)際有效距離D為45m，不能提供足夠的觀測(cè)距離，根據(jù)視網(wǎng)膜成像原理，目標(biāo)物尺寸 與被試駕駛員視認(rèn)目高進(jìn)行等比例縮減計(jì)算，得到具體實(shí)驗(yàn)中駕駛員的實(shí)際目高與目標(biāo)物 的尺寸，如表5所示。
[0036]表5實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物尺寸與視認(rèn)目高換算
如表5所示，當(dāng)在模擬隧道中間段的視認(rèn)距離D為45m時(shí)，駕駛員的視認(rèn)高度為0.49m，視 認(rèn)目標(biāo)物的大小為8.2cm X 8.2cm X 8.2cm在測(cè)試過程中，采用駕駛員半坐躺在地面的方式 進(jìn)行測(cè)試。
[0037] 在如圖2所示的模擬隧道中間段中，通過上述的對(duì)于模擬隧道中間段的光環(huán)境和 測(cè)試環(huán)境的設(shè)置，使得模擬隧道中間段的光環(huán)境與實(shí)際的隧道中間段的光環(huán)境十分相似。
[0038] 為了對(duì)于模擬隧道中間段滿足在不同光環(huán)境參數(shù)下進(jìn)行測(cè)試，在所述模擬隧道中 間段安裝有可使用多種光源特性的照明裝置，如可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇安裝十幾種不同的 照明光源中的一種，通過色溫、顯色指數(shù)、亮度的測(cè)試裝置測(cè)量所設(shè)置的光環(huán)境的色溫、顯 色指數(shù)、平均亮度的參數(shù)值，如采用分光輻射照度計(jì)、色彩亮度計(jì)對(duì)于照明的顯色指數(shù)、照 度、色度、相關(guān)色溫等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過對(duì)于照明裝置調(diào)試，使之產(chǎn)生均勻的光色環(huán)境，達(dá) 到實(shí)驗(yàn)所要求的光環(huán)境參數(shù)值。確定駕駛員及目標(biāo)物所在位置，調(diào)整駕駛員目高為〇.49m， 并用照度計(jì)測(cè)量目標(biāo)物放置處的色溫、顯色性指數(shù)(根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件而定），用亮度計(jì)測(cè) 試目標(biāo)物放置處的亮度，為被測(cè)駕駛員佩戴ETG眼動(dòng)儀，并進(jìn)行ETG眼動(dòng)儀校準(zhǔn)（五點(diǎn)校準(zhǔn) 法）眼動(dòng)儀校準(zhǔn)后，開始錄制視頻，工作人員用黑色幕布遮擋被試駕駛員前方場(chǎng)景，擺放視 認(rèn)目標(biāo)物，工作人員放下黑色幕布，同時(shí)被測(cè)駕駛員開始進(jìn)行視認(rèn)目標(biāo)物，結(jié)束視認(rèn)后停止 視頻錄制，讓被試駕駛員回答以下問題：（1)是否存在目標(biāo)物；（2)目標(biāo)物的形狀;（3)目標(biāo)物 的顏色，獲得視認(rèn)結(jié)果，根據(jù)所述視認(rèn)結(jié)果與所述目標(biāo)物的形狀、顏色比對(duì)，如果視認(rèn)結(jié)果 與所述目標(biāo)物的形狀、顏色不匹配，則判定所述視認(rèn)結(jié)果為無效的視認(rèn)結(jié)果。然后重復(fù)上述 實(shí)驗(yàn)過程，直至全部駕駛員視認(rèn)完畢，然后，安裝下一組光源，重新設(shè)置光環(huán)境參數(shù)值，重復(fù) 上述實(shí)驗(yàn)過程，直至所設(shè)計(jì)的14組光源全部測(cè)試完畢。
[0039] 為擴(kuò)大樣本量以提高測(cè)量數(shù)據(jù)精確度、有效度，實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)不同駕駛員在同一 實(shí)驗(yàn)環(huán)境下重復(fù)進(jìn)行，以剔除駕駛員個(gè)體差異。實(shí)驗(yàn)樣本量總計(jì)1308個(gè)。
[0040] 在本實(shí)施例中，選用的動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀的數(shù)據(jù)采集頻率為30Hz，即每隔20ms采集一次 眼動(dòng)數(shù)據(jù);眼動(dòng)捕捉范圍為水平方向±35°，垂直方向±27.5°;眼動(dòng)追蹤解析度0.1°;視線 焦點(diǎn)精確度〇. 5°-1.0° (在所有距離上）?？蓜?dòng)態(tài)記錄駕駛員視認(rèn)過程中注視點(diǎn)等信息。通過 眼動(dòng)儀采集到的駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的信息，可以分析確定駕駛員捕捉目標(biāo)物注視點(diǎn)的幀數(shù) 從而換算得出視認(rèn)時(shí)間。
[0041] 實(shí)驗(yàn)還采用數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等設(shè)備，拍攝實(shí)驗(yàn)過程中的必要場(chǎng)景，為后期 數(shù)據(jù)分析提供必要的信息支持。
[0042] 通過對(duì)眼動(dòng)儀采集的視頻信息進(jìn)行分析，確定駕駛員捕捉目標(biāo)視認(rèn)物注視點(diǎn)的幀 數(shù)(視認(rèn)時(shí)間），用視認(rèn)目標(biāo)物幀數(shù)測(cè)量駕駛員在不同光環(huán)境特性條件下下觀測(cè)視認(rèn)目標(biāo)物 的視認(rèn)時(shí)間。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、整理，用MATLAB軟件進(jìn)行處理，得到同一亮度下不同實(shí) 測(cè)色溫的顯色指數(shù)--視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線，如圖4至圖7所示的，分別是在亮度為 1.5cd/m 2,2.0 cd/m2,2.5 cd/m2,3.0 cd/m2,3.5 cd/m2,4.0 cd/m2,4.5 cd/m2,5cd/m2數(shù) 值下，視認(rèn)時(shí)間、顯色指數(shù)和平均亮度之間的關(guān)系曲線。
[0043] 從圖4至圖11所示的關(guān)系曲線可見，對(duì)于本實(shí)施例數(shù)據(jù)關(guān)系曲線變化趨勢(shì)可知，光 源的色溫分別是30001(、40001(、50001(、57001(、65001(時(shí)，隨著色溫的增大，即光色由黃光向白 光的變化過程中，駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的時(shí)間隨之增加。駕駛員在低色溫3000K、4000K兩組光 源下對(duì)目標(biāo)物的視認(rèn)時(shí)間相對(duì)較短，視覺功效較好。因此，在一定的亮度水平情況下，低色 溫3000Κ、4000Κ黃色光源較高色溫的白色光源增加了視認(rèn)目標(biāo)物與背景環(huán)境的光色對(duì)比 度，增加了駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的視覺敏銳度，提高了駕駛視認(rèn)的視覺功效，有利于駕駛員對(duì) 目標(biāo)物的視認(rèn)。夜間隧道中間段光色選擇低色溫光源會(huì)使駕駛員感覺舒適，提高視認(rèn)效率。 根據(jù)不同光源特性條件下對(duì)目標(biāo)物視認(rèn)視覺功效研究結(jié)論，照明光源的輻射光譜中藍(lán)色光 譜會(huì)刺激人眼的瞳孔收縮，具有較好的視覺功效，夜間隧道中間段光源光譜中添加少許藍(lán) 光增加駕駛員覺醒水平，提高視敏度，所以色溫取值范圍為3500~3700Κ，滿足駕駛員視覺舒 適性且有覺醒效果。
[0044] 實(shí)施例三 本發(fā)明還提供了一種白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法，參照?qǐng)D12,包括步驟如下： (a))配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境的參數(shù)包括色溫，顯色指數(shù)，亮度光環(huán) 境參數(shù)，選擇設(shè)定一組色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)值，上述配置過程可人工調(diào)節(jié)光 源的參數(shù)來模擬目標(biāo)光環(huán)境，為了使所述測(cè)算方法更加可靠，可隨機(jī)設(shè)定光環(huán)境參數(shù)，當(dāng)然 也可直接將測(cè)量?jī)x器放置在隨機(jī)的目標(biāo)環(huán)境中。
[0045] (b)運(yùn)用色溫測(cè)量?jī)x器，如分光輻射照度計(jì)，測(cè)量目標(biāo)環(huán)境不同時(shí)刻的色溫值，形 成色溫時(shí)間關(guān)系，測(cè)量時(shí)可采用連續(xù)測(cè)量不同時(shí)刻的色溫值，實(shí)驗(yàn)時(shí)，隨機(jī)設(shè)定目標(biāo)環(huán)境的 光環(huán)境參數(shù)，具有代表性的隨機(jī)目標(biāo)環(huán)境可為隨機(jī)一天的白天自然光環(huán)境，這時(shí)可為陰天 也可為晴天，測(cè)量時(shí)連續(xù)測(cè)量或者不同日期測(cè)量，記錄下對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，最終形成統(tǒng)計(jì)表格， 表征白天自然光的色溫與時(shí)刻的關(guān)系。如表6和表7所示，為本實(shí)施例測(cè)量到的白天晴天和 陰天的自然光色溫值。
[0046]表6白天晴天自然光色溫值


(C)根據(jù)上述色溫和時(shí)間的關(guān)系建立分布圖，求出分布穩(wěn)定的色溫段，如圖13所示為白 天晴天色溫的分布圖，從圖中可得出，晴天8:00之前天空色溫較高，且隨時(shí)間由高變低，8: 00-17:00色溫基本不變，維持在4500-5000K之間，分布穩(wěn)定，如圖14所示為白天陰天色溫的 分布圖，從圖中可得出，陰天全天色溫穩(wěn)定在6000-7000K之間。
[0047] (d)根據(jù)上述光源與人體生理節(jié)律的褪黑激素抑制的關(guān)系，確定白天環(huán)境下色溫 為影響駕駛安全的主要因素，并根據(jù)人眼對(duì)光色溫的適應(yīng)分析得出將所述分布穩(wěn)定的色溫 段作為白天隧道中間段的色溫標(biāo)準(zhǔn);其中，所述目標(biāo)環(huán)境為白天自然光環(huán)境。
[0048]研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物視網(wǎng)膜上存在有視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)感光細(xì)胞（ipRGCs)，其將光信 號(hào)傳遞到下丘腦通路(RHT)，再進(jìn)入到視神經(jīng)交叉上核（SCN)和下丘腦室旁核(PVN)等下丘 腦胞核中，視神經(jīng)交叉上核將光和非光信息傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)的各個(gè)控制中心，從而調(diào)節(jié)包 括皮質(zhì)醇、褪黑激素、胰島素、生長(zhǎng)激素等幾乎所有激素的產(chǎn)生。白天抑制分泌褪黑激素使 人保持清醒，分泌過多的褪黑激素容易造成人入睡，從而影響駕駛安全，而不同的感光細(xì)胞 (ipRGCs)對(duì)不同波長(zhǎng)的光的敏感度不同，就會(huì)促使分泌不同數(shù)量的褪黑激素，而采用光環(huán) 境的色溫值可以體現(xiàn)出白天環(huán)境中有不同波長(zhǎng)的光的成分，所以確定白天環(huán)境的色溫為影 響駕駛安全的主要因素。
[0049] 人眼對(duì)色溫的適應(yīng)分析如下：隧道中間段光環(huán)境相比隧道出入口段是一個(gè)較穩(wěn)定 的光環(huán)境，隧道中間段光環(huán)境色溫選擇過高，光色偏白，洞內(nèi)外光色差異過大，駕駛員會(huì)有 刺眼的感覺，形成不良的眩光現(xiàn)象，光源色溫選擇過低，光色偏黃，駕駛員行駛在長(zhǎng)隧道中 間段時(shí)會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞，有昏昏欲睡的感覺。人眼在自然光源下比在人工光源下有更高的 視覺靈敏度，視覺是長(zhǎng)期在自然光照射下演變進(jìn)化的，人類經(jīng)過長(zhǎng)年的進(jìn)化也適應(yīng)了自然 光源的光色，所以人眼對(duì)于自然光的光色更敏感，越能抑制褪黑激素的分泌。隧道中間段選 擇與外界自然光光源接近的光色環(huán)境，可以緩解駕駛員駛?cè)搿Ⅰ偝鏊淼罆r(shí)因光源光色差異 對(duì)視覺產(chǎn)生的影響，從而達(dá)到相同亮度情況下提高駕駛員視認(rèn)效率，增加駕駛安全舒適性； 相同視認(rèn)效率情況下降低安全環(huán)境亮度，節(jié)約資源消耗，上述將所述分布穩(wěn)定的色溫段作 為所述白天隧道中間段的色溫標(biāo)準(zhǔn)的步驟的包含但不限于直接將穩(wěn)定的色溫段作為標(biāo)準(zhǔn)， 還應(yīng)考慮實(shí)際因素，如考慮節(jié)約能耗的因素。
[0050] 白天隧道中間段光源光色選擇接近自然光光色會(huì)使駕駛員感覺舒適，能夠達(dá)到提 高視認(rèn)效率、增加駕駛安全舒適性、節(jié)約資源消耗的目的，由于高色溫的光源能耗較高，且 易造成眩光，因此，由上述測(cè)算方法確定隧道中間段光環(huán)境色溫選取4500~5000K相對(duì)較好。 [0051 ]實(shí)施例四 本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法和白天隧道 中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:模擬隧道中間段子系統(tǒng)，所述模擬隧道中 間段子系統(tǒng)包括安裝在隧道中間段中的可調(diào)控照明裝置，所述模擬隧道的頂面和左右側(cè)面 設(shè)置有吸光材料，在所述模擬隧道的中設(shè)置有遮擋視覺的遮擋物，所述模擬隧道的地面設(shè) 置與實(shí)際路面接近的漫反射材料，用于營(yíng)造隧道中間段光環(huán)境和測(cè)試環(huán)境;測(cè)試子系統(tǒng)，所 述測(cè)試子系統(tǒng)包括非彩色目標(biāo)物、分光輻射測(cè)量裝置、亮度測(cè)量裝置、動(dòng)態(tài)眼動(dòng)測(cè)量裝置、 距離測(cè)量裝置，用于進(jìn)行測(cè)試、采集測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果;數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)計(jì)算子系 統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合與處理。
[0052] 所述模擬隧道中間段子系統(tǒng)的所述可調(diào)控照明裝置為功率可調(diào)照明光源，設(shè)置在 所述模擬隧道的頂部，所述模擬隧道的頂面和左右側(cè)面設(shè)置吸光材料為黑色裝飾材料，所 述遮擋物為黑色幕布，所述地面設(shè)置與實(shí)際路面接近的漫反射材料為改性瀝青防水卷材； 所述測(cè)試子系統(tǒng)中，所述非彩色目標(biāo)物為反射率為20%的灰色立方體，分光輻射測(cè)量裝置為 分光輻射照度計(jì)，所述亮度測(cè)量裝置為色彩亮度計(jì)，動(dòng)態(tài)眼動(dòng)測(cè)量裝置為動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀。所述 動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)采集頻率為30Hz，即每隔20ms采集一次眼動(dòng)數(shù)據(jù);眼動(dòng)捕捉范圍為水平方 向±35°，垂直方向±27.5° ;眼動(dòng)追蹤解析度0.1° ;視線焦點(diǎn)精確度0.5°-1.0°，可動(dòng)態(tài)記錄 駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的信息，用于分析確定駕駛員捕捉目標(biāo)物注視點(diǎn)的時(shí)間，所述立方體目 標(biāo)物的邊長(zhǎng)小于或等于20cm〇
[0053] 本實(shí)施例中的所述系統(tǒng)中的照明裝置為色溫、顯色指數(shù)、亮度可控的照明裝置，在 光環(huán)境設(shè)置上靈活方便。在對(duì)于光環(huán)境參數(shù)值的測(cè)量中，為了測(cè)量方便，所述色溫測(cè)量裝置 和顯色指數(shù)測(cè)量裝置都為同一個(gè)，為分光輻射照度計(jì)。系統(tǒng)中的亮度測(cè)量裝置可為彩色亮 度計(jì)，也可為照度儀，可通過照度與亮度的關(guān)系求出亮度值，如先測(cè)量路面平均亮度值和平 均照度值，再計(jì)算出路面平均照度換算系數(shù)，此系數(shù)就可用于照度與亮度的換算關(guān)系中，通 過測(cè)量照度就可求出亮度。
[0054]通過本發(fā)明的一種不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效測(cè)算方法和白天隧道中間 段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法，對(duì)于夜間道路和隧道中間段的照明的光環(huán)境設(shè)置對(duì)于駕駛員的視覺 影響給出了對(duì)于其照明裝置的色溫、顯色指數(shù)、亮度的合理、高效設(shè)置提供了很好的指導(dǎo)標(biāo) 準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，包括以下步驟， (a) 配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境的參數(shù)包括色溫、顯色指數(shù)、亮度，設(shè)定 一組包括色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)； (b) 測(cè)量所述目標(biāo)環(huán)境的不同時(shí)段內(nèi)的色溫值，形成色溫時(shí)間關(guān)系，根據(jù)不同時(shí)段內(nèi)的 色溫值求取出平均色溫值作為實(shí)測(cè)色溫； (c) 根據(jù)所述色溫時(shí)間關(guān)系中的時(shí)刻值，判定在夜晚區(qū)間段內(nèi)時(shí)，根據(jù)人體生理節(jié)律確 定所述目標(biāo)環(huán)境選擇隧道中間段，并在所述隧道中間段實(shí)施視認(rèn)測(cè)試步驟，所述視認(rèn)測(cè)試 步驟包括:cl)在隧道中間段的目標(biāo)物位置隨機(jī)放置目標(biāo)物，所述目標(biāo)物表面反射系數(shù)為R、 邊長(zhǎng)為C; c2)指定被測(cè)駕駛員于中間段內(nèi)距所述目標(biāo)物位置為D的駕駛員位置，設(shè)定所述 被測(cè)駕駛員的視認(rèn)高度為H，為被測(cè)駕駛員佩戴眼動(dòng)裝置并標(biāo)定，用遮擋物遮擋被測(cè)駕駛員 的視認(rèn)方向；c3)運(yùn)用所述標(biāo)定后的眼動(dòng)裝置錄制眼動(dòng)視頻，去除所述遮擋物，指令所述被 測(cè)駕駛員進(jìn)行目標(biāo)搜索并視認(rèn)所述目標(biāo)物;c4)操作所述眼動(dòng)裝置停止眼動(dòng)視頻錄制，記錄 所述被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和所述眼動(dòng)視頻;c5)更換被測(cè)駕駛員，重復(fù)步驟cl至步驟c4獲 取多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻； (d) 重新設(shè)定隧道中間段的一組不同的色溫、顯色指數(shù)、亮度光環(huán)境參數(shù)，并重復(fù)步驟 (b)、（c)，從而獲取多組不同光環(huán)境參數(shù)下多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻； (e) 對(duì)所述眼動(dòng)裝置采集的所述多名被測(cè)駕駛員的視認(rèn)結(jié)果和眼動(dòng)視頻進(jìn)行分析，確 定所述多名被測(cè)駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的注視點(diǎn)幀數(shù)和視認(rèn)結(jié)果的有效性，根據(jù)所述注視點(diǎn)幀 數(shù)求出所述多名被測(cè)駕駛員在不同光環(huán)境下視認(rèn)目標(biāo)物的視認(rèn)時(shí)間，對(duì)視認(rèn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行 相關(guān)性處理，建立視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、平均亮度之間的關(guān)系，得出同 一亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線； (f) 通過對(duì)人體生理節(jié)律、視認(rèn)時(shí)間與光環(huán)境的實(shí)測(cè)色溫、顯色指數(shù)、亮度之間的關(guān)系 分析進(jìn)行視覺功效分析，得出色溫、顯色指數(shù)、亮度組合下提高目標(biāo)物視覺功效的光環(huán)境參 數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在于： 步驟(a)中所述隧道為模擬隧道； 步驟(c)中所述人體生理節(jié)律包括，夜晚時(shí)人體抑制褪黑激素分泌的機(jī)能變?nèi)酰捎靡?認(rèn)測(cè)試步驟能夠直觀體現(xiàn)出駕駛安全性； 步驟(c)中所述視認(rèn)目標(biāo)物為灰色立方體，在隧道最高限速下的安全停車視距為Do情況 下，取視認(rèn)目標(biāo)物的邊長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)邊長(zhǎng)Co,取被測(cè)駕駛員的視認(rèn)高度為小轎車駕駛員標(biāo)準(zhǔn)坐 視高為Ho,則所述視認(rèn)目標(biāo)物與所述被測(cè)駕駛員的距離D、所述視認(rèn)目標(biāo)物的邊長(zhǎng)C、被測(cè)駕 駛員的視認(rèn)高度Η與安全停車視距Do、目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)邊長(zhǎng)Co、標(biāo)準(zhǔn)視高Ho應(yīng)滿足D:C:H = D〇:C0: Ho的換算比例關(guān)系。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在 于:所述光環(huán)境參數(shù)值取值范圍為:色溫的取值范圍為3000K-6500K，顯色指數(shù)的取值范圍 為50-100,亮度的取值范圍為1.0 cd/m2-10 cd/m2;所述視認(rèn)目標(biāo)物與所述被測(cè)駕駛員 之間的距離D為安全視認(rèn)距離，所述目標(biāo)物的邊長(zhǎng)C=20cm，所述視認(rèn)高度Η為1.2m，所述目標(biāo) 物的表面反射系數(shù)為0.2。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在 于:所述色溫的值為30001(、40001(、50001(、57001(、65001(，所述顯色指數(shù)的值為60、70、80、90， 所述亮度的值為 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/m 2、5cd/m 2〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在 于，所述視認(rèn)目標(biāo)物在所述隧道中間段中的位置為任意的，用黑色幕布遮擋被測(cè)駕駛員前 方場(chǎng)景，擺放視認(rèn)目標(biāo)物后放下黑色幕布，同時(shí)指令被測(cè)駕駛員開始進(jìn)行視認(rèn)目標(biāo)物，結(jié)束 視認(rèn)后停止眼動(dòng)視頻錄制，讓被測(cè)駕駛員對(duì)于（1)是否存在目標(biāo)物；（2)目標(biāo)物的形狀；（3) 目標(biāo)物的顏色，給出視認(rèn)結(jié)果，并根據(jù)所述視認(rèn)結(jié)果與所述目標(biāo)物的形狀、顏色比對(duì)，如果 視認(rèn)結(jié)果與所述目標(biāo)物的形狀、顏色不匹配，則判定所述視認(rèn)結(jié)果為無效的視認(rèn)結(jié)果。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在 于:所述多名被測(cè)駕駛員為隨機(jī)選取的分布在不同年齡段、不同正常視力段和不同駕齡段 的多名人員，在測(cè)試過程中對(duì)不同駕駛員在同一實(shí)驗(yàn)環(huán)境下重復(fù)進(jìn)行，以剔除駕駛員個(gè)體 差異。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在于； 根據(jù)所述同一亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線得出在光 環(huán)境的亮度水平不變，顯色指數(shù)不變，降低色溫，能夠提高目標(biāo)物的視覺功效的結(jié)論。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的不同光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)物的視覺功效的測(cè)算方法，其特征在于， 根據(jù)所述同一亮度下不同實(shí)測(cè)色溫的顯色指數(shù)對(duì)應(yīng)的視認(rèn)時(shí)間的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線得出夜間 隧道中間段色溫設(shè)定范圍為3500~3700K時(shí)，能夠提高目標(biāo)物的視覺功效的結(jié)論。9. 一種白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法，包括， (a) 配置目標(biāo)環(huán)境的光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境的參數(shù)包括色溫參數(shù)，顯色指數(shù)，亮度光 環(huán)境參數(shù)，選擇設(shè)定一組包括色溫、顯色指數(shù)、亮度的光環(huán)境參數(shù)； (b) 測(cè)量目標(biāo)環(huán)境不同時(shí)段內(nèi)的色溫值，形成色溫時(shí)間關(guān)系； (c) 根據(jù)所述色溫時(shí)間關(guān)系求取出分布穩(wěn)定的色溫段； (d) 根據(jù)光源與人體生理節(jié)律的褪黑激素抑制的關(guān)系，確定白天環(huán)境下色溫為影響駕 駛安全的主要因素，并根據(jù)人眼對(duì)光色溫的適應(yīng)分析得出將所述分布穩(wěn)定的色溫段作為白 天隧道中間段的色溫標(biāo)準(zhǔn);其中，所述目標(biāo)環(huán)境為白天自然光環(huán)境。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種白天隧道中間段色溫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法，其特征在于，所述 色溫標(biāo)準(zhǔn)為4500~5000K。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105868570SQ201610249223
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】胡江碧, 李曉宇, 高小娟, 張曉芹, 管桂平, 王建民, 劉峰, 高林熹, 張?jiān)? 劉佳美, 徐鵬飛, 陳建龍, 陳杰超, 王榮華
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)