居住空间照明眩光问题分析

 眩光及其产生原因国际照明委员会(CIE)编辑的《国际照明工程词汇》中对于眩光作了以下的定义:“眩光是一种视觉条件。这种条件的形成是由于亮度分布不适当,或亮度变化的幅度太大,或空间、时间上存在着极端的对比,以致引起不舒适或降低观察重要物体的能力,或同时产生这两种现象。”眩光就是通常所说的“晃眼”,它会使人感到刺眼,引起眼睛酸痛、流泪和视力降低,甚至可因明暗不能适应而丧失明视能力。眩光有两种:直接眩光和反射眩光。由高亮度光源的光线直接进入人眼内所引起的眩光称为直接眩光;光源通过光泽表面,特别是抛光金属如镜面反射进入人眼引起的眩光称为反射眩光。     

某型列车司机室眩光仿真与实验测试

在驾驶舱光环境的工效学研究中眩光对人体的影响是一个重要的因素,对于现代列车而言,其操作任务需要驾驶员更多地关注车内各种仪表的运行,及时发现并处理行车中遇到的各种情况。因此,各种情况下的眩光有可能造成危害驾驶安全等问题,该文通过对某型列车的司机室进行光学仿真,用主成分分析法找出对司机室光环境影响较大的因素。结合物理测试以及TracePro软件仿真得到的结果,说明司机台照明灯对于司机室整体光环境影响最大,并且针对主要的影响因素提出了有利于降低司机室内眩光,增加司机室内视觉舒适性的建议。     

水下双目立体测量系统的建模与误差分析

提出了一种新的基于双目视觉的水下成像模型。在摄像机理想针孔成像模型的基础上,考虑平面防水罩厚度对光线经水、防水罩、空气发生两次折射的影响,建立了摄像机在水下环境中物体的三维重建模型。针对此模型,分析了双目测量系统结构参数以及被测物点位置对测量精度的影响,对进一步优化系统结构设计和提升系统测量精度具有一定的实际指导意义。     

基于菲涅尔偏振反射理论的消眩光分析与实验验证

以菲涅尔偏振反射理论为依据,将入射光进行电矢量分解,推导出影响眩光强度的偏振因子,并分析该因子在眩光消除中所起的主导作用.根据成像检测模型,推导出决定眩光位置和眩光区域大小的位移因子,并分析该因子在眩光消除中起的辅助作用.测量工业上某种工件在相同环境中不同条件下的图像,将所得图像数据进行抽样对比,得到在不同偏振和不同位置情况下的图像灰度变化曲线.分析灰度变化曲线与偏振及位置的关系,并对所提出的理论加以验证.结果表明眩光消除的本质是降低眩光区域与邻域区域之间的光强对比度,对位移因子和偏振因子的联合调动可实现对眩光几乎完全的消除.     

一种应用于LCoS光机的复眼照明系统仿真设计

复眼照明系统利用复眼透镜,可实现高亮度和较好的亮度均匀性,并且有较成熟的偏振处理方法,在投影系统特别是基于偏振光的投影系统中能提供比光棒照明系统更加高的亮度和好的均匀性的画面,使得光能利用率和图像均匀性有了较大的提高。在对复眼照明系统的原理进行分析的基础上,设计了一种用于投影光机的复眼照明系统,并用Matlab对该系统进行了光线追迹的仿真程序设计。对复眼照明系统的光线追迹进行了仿真。实际应用证明,在LCoS中采用本方案设计的照明系统比光棒照明系统具有更高的亮度和更好的均匀性。     

机场跑道临时关闭警示灯的光学设计

针对目前机场跑道临时关闭助航设施的欠缺以及相关标准不统一,导致难以向飞行员在恶劣目视条件下和安全距离内提供醒目、有效的跑道关闭信息,给机场安全运行造成隐患等问题,提出建立基于人眼视觉特性的机场跑道临时关闭警示灯光模型,并采用逐点法对警示灯灯具光强进行了设计与分析,最后对警示灯进行警示这一过程进行了仿真。仿真结果表明,在2 km处飞行员可分辨出警示灯X形,使飞行员能够清晰、准确、快速地辨别出跑道关闭,对飞行员起到了警示作用,为警示灯的研制提供了理论依据。     

照明系统中点光源的光照度分布分析

简要分析了照明光学系统与成像光学系统的区别。介绍了目前光学设计软件的分类。运用一个具体的照明光学系统分析了点光源的光照度分布分析软件的特性。     

用特殊眼模型研究人眼像差与色差对视觉的影响

在光轴和视轴不重合的眼球模型中,设计了一种仅消轴向色差(LCA)而保持横向色差(TCA)不变的元件,建立了仅有TCA的眼模型。进而将实测的人眼高阶像差数据沿视轴方向引入眼模型,用以研究色差和高阶像差的相互作用。建立了三款个性化眼球模型,研究了明视觉状态下高阶像差、色差(LCA+TCA)、LCA和TCA对视觉的影响以及它们之间的相互作用。结果表明:对于多数人眼,色差对视觉的影响远大于高阶像差的影响,并且色差的存在进一步抑制了高阶像差的影响。在色差对视觉的影响中,LCA是具有统治地位的因素;对于多数人眼,TCA的影响可以忽略。     

人眼视觉的传递特性及模型

介绍了国内外对人眼视觉特性及其调制传递函数的研究 ,对几种典型的人眼视觉模型进行了分析。较之以往采用的具有低通特性的指数型和高斯型 ,及具有带通特性的Barten模型和复合模型更符合人眼视觉传递特性。在此基础上将两种带通模型和国内外一些典型的试验数据进行了比较研究 ,得出 :Barten模型参数简单 ,计算方便 ,但实用的范围较复合模型小。复合模型综合考虑了人眼瞳孔、显示器亮度、视场角、量子效率、积分时间等因素的影响 ,是一种更全面的反映人眼传递特性的视觉模型     

高均匀低眩光LED台灯配光设计及仿真分析

市场上的节能台灯普遍存在光效低、亮度不均匀、眩光较严重的缺点,以改善这些缺点作为出发点,设计了一款高均匀低眩光的LED护眼台灯.设计加入非球面反光杯灯罩来收集LED光源发出的大角度光线,提高了光能的利用率并改善了眩光.加入配光透镜消除接受平面存在的中心亮斑,解决了均匀照明问题.通过ProE三维设计软件进行实体建模,导入TracePro进行光线模拟和仿真分析,结果表明这一LED台灯配光设计可在工作距离为450 mm、直径为700 mm的接收面内实现低眩光高均匀照明,平均照度可达497.1 lx,平均度达到0.9左右.这一高均匀低眩光LED护眼台灯的设计方案有着广阔的实际应用前景.     

基于人眼视觉的对不良照明图像的二值化方法

提出一种新的基于视觉特性的自适应阈值分割方法.利用人眼视觉对比敏感度特性把图像块分成两类,分别借助OTSU算法和模拟人眼识别过程的多尺度模糊隶属方法实现对这两类具有不同灰度特性图像块的自动阈值分割.实验结果表明,使用该方法能够有效的克服不良照明的影响,还原图像的原本特征信息,二值化效果较好.     

一种改进的微光夜视系统视距探测方程

视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展,经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差,特别是在10-3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想,这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题,从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正：考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正;基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正;考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响,在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据,验证了改进视距模型的有效性和实用性,这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。     

Wolter显微镜成像系统的光线追踪模拟研究

利用光学设计软件ZEMAX模拟Wolter显微镜对点光源成像。在只考虑几何光学成像的条件下,分三种情况讨论：两曲面同轴共焦点,两曲面不同轴,两曲面同轴不共焦点,对点源通过Wolter系统成像分别进行了光线追踪模拟。通过模拟,定量给出了Wolter显微镜的焦深和景深,分析了处于不同视场点源所成的像,以及两个曲面不同轴时和不共焦点的情况下点源所成的像, 得知Wolter显微镜对物像距的要求很严格,两曲面的不同轴度和两曲面的不共焦点对成像影响非常大,这些模拟结果为Wolter显微镜的成像分析提供了依据。     

城市LED照明系统远程监控平台设计与开发

针对城市中大规模LED路灯照明系统,设计和开发了一种基于C/S结构的城市LED照明系统远程监控平台;对系统组成结构和工作原理进行了分析,并对软件平台的关键模块、传输协议、数据库服务器及GIS系统进行了研究;提出了一种综合IOCP完成端口、多线程、GIS、数据库以及无线网络通信技术等集成一体的LED照明系统的远程监控平台设计方案,在整体技术上具有一定的集成创新特色;为了解决大量客户端并发访问导致的网络通信问题,将IOCP模型技术和多线程机制应用到通信服务器网络通信模块中;同时,基于MapX在Visual C++平台上进行了地图开发,并利用MYSQL数据库保存和管理运行数据;实验结果表明,该系统具有良好的可靠性与伸缩性。     

视觉掩盖效应下的无参考图像信噪比评价

针对噪声图像,提出一种视觉掩盖效应下的无参考图像信噪比评价方法。采用Hosaka分块思想,利用四叉树分解,取消了Hosaka分块对图像尺寸的限制,分块的大小体现出块内图像的主要频率成分;然后检测各个子块噪声,根据图像的污染程度,计算NRPSNR值。利用LIVE Database Release2图像库中的WN的174幅图像检验NRPSNR与DMOS的相关度,并与MSE、PSNR以及HVSNR比较分析。实验结果表明,该方法总体评价效果优于其他3种评价方法,CC为-0.895 0,SROCC为-0.923 6,OR为0.042 9,主客观评价比较吻合,且对于其他噪声类型同样适用,体现了人的视觉掩盖效应,可以满足对无参考噪声图像进行准确可靠的质量评价要求。     

x射线激光传输过程中的折射和饱和效应

以类镍银139nm(4d→4p，J=0→1)的x射线激光为例，采用二维光线追踪的方法，研究了x射线激光在等离子体介质中的折射及增益饱和效应，计算了x射线激光输出强度随焦线长度的变化和饱和输出光强.计算结果表明折射对光线在等离子体中的传输和放大有重要影响.利用实验参数对类镍银x射线激光的输出强度和增益系数进行了模拟，得到与实验相符的结果. 关键词： x射线激光 光线追踪 折射和饱和效应 激光等离子体     

基于人眼视觉系统的假彩色融合图像质量的评价方法

随着图像融合技术的发展,各种融合算法层出不穷,而很多情况下最终的融合图像是由人眼观察的,因此基于人眼视觉系统的图像融合质量评价显得尤为重要.为了能够模拟人眼对于融合图像的感知,得到融合后图像质量的客观评价,本文提出了一种基于色差理论的假彩色融合图像质量的评价方法.首先将源图像和融合图像转化到CIE L*a*b*均匀色空间,在频域对图像进行对比度敏感函数滤波,通过计算滤波后融合图像的色差判断图像的细节信息,在一定程度上色差越大信息越丰富;通过计算融合图像与源图像的色差判断融合图像与源图像的相关性,相关性越高,融合算法越好.通过融合图像的色差大小以及与源图像的相关性两个参量,得出融合算法的优劣.实验表明,与其他评价方法相比,本文提出的评价方法与人眼观察的结果较为一致.     

制冷型红外焦平面系统冷反射效应的分析与控制

利用光学不变量对焦平面系统进行近轴分析,得到了量化焦平面系统冷反射集中程度和变化率的两个一阶参量。以热辐射理论为基础,推导并总结了冷反射引入温差(NITD)和成像系统参数及环境参数的关系式。以焦距为90mm,视场角4°,F数2.75的中波焦平面成像系统为例,在CODE V软件中对其冷反射效应进行了定量分析,并以一阶参量为约束,实光线追迹辅助验证的方式进行了冷反射优化,优化后光学系统的冷反射降低了70%。在杂光分析软件(ASAP)中根据系统的实际参数对冷反射分布进行了模拟,结果表明对冷反射进行优化控制后,系统的NITD减小到了预设值之下,冷反射效应得到了很好的控制。