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。     

机器视觉中均匀照明成像的LED环形阵列设计

提出一种用于机器视觉的能获得高质量图像的发光二极管(LED)环形阵列结构的优化照明设计方法。所提方法由成像理论和Taguchi方法组成,以获得均匀的照明分布。根据成像理论,推导出图像对比度与照度均匀度之间的关系。在此基础上,获得了影响照度分布的主要参数,并在直交表中设计模拟实验的参数组合,利用TracePro软件进行仿真模拟。然后,得到各参数对均匀性的最佳参数组合和影响程度,在模拟实验中优化后的参数组合的照度均匀度达89.31%。最后,设计了一种性能良好的机器视觉光源,相关实验证明,该灯具可以满足机器视觉的光照需求,均匀度可达80.35%。所提方法可有效解决关于机器视觉的光学设计问题。     

基于微分几何的矩形照度分布自由曲面反射器设计

在LED照明应用中为实现矩形均匀照度分布要求,提出了一种基于一阶线性偏微分方程的自由曲面反射器设计方法。基于微分几何理论和折射定律描述了光线与自由曲面的相互作用。根据LED光源特性建立了朗伯光源与矩形被照面之间的能量拓扑关系,推导了自由曲面反射器的一阶线性偏微分方程和边界条件。分别使用Runge-Kutta法和有限差分法对边界条件和偏微分方程进行数值计算,并对计算结果进行光线追迹仿真。仿真结果表明自由曲面反射器光通利用率达到了94%,矩形被照面横向照度均匀度达到了0.9,纵向照度均匀度达到了0.8。程序计算时间少于1s。     

基于光-电-热-寿命理论的LED寿命预测模型

LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命之间互相影响、紧密联系。在设计、使用LED时需要综合考虑各个参数才能使LED工作在最佳状态。针对LED提出了光-电-热-寿命理论,该理论揭示了LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命这4个参数之间的内在联系。使用该理论可以建立LED寿命预测模型,找到LED的输出光通量和寿命之间的关系式,根据该关系式可以预测LED的寿命,评估LED的可靠性。由此可以找到合适的LED工作点,兼顾LED输出光通量和LED寿命,实现LED在全生命周期内输出光通量最大,从而达到优化LED工作状态的目的。     

基于图像色貌和梯度特征的图像质量客观评价

图像质量评价(IQA)方法需要考虑如何从主观视觉度量结果出发,设计出符合该结果的客观图像质量评价方法,应用到相关实际问题中.本文从视觉感知特性出发,量化色度和结构特征信息,提出了基于色貌和梯度两个图像特征的图像质量客观评价模型.两个色貌新指标(vividness和depth)是色度特征信息提取算子;梯度算子用来提取结构特征信息.其中, vividness相似图一方面作为特征提取算子计算失真图像局部质量分数,另一方面作为图像全局权重系数反应每个像素的重要程度.为了量化所提模型的主要参数,根据通用模型性能评价指标,使用Taguchi实验设计方法进行优化.为了验证该模型的性能,使用4个常用图像质量数据库中的94幅参考图像和4830幅失真图像进行对比测试,从预测精度、计算复杂度和泛化性进行分析.结果表明,所提模型的精度PLCC值在4给数据库中最低实现0.8455,最高可以达到0.9640,综合性能优于10个典型和近期发表的图像质量评估(IQA)模型.研究结果表明,所提模型是有效的、可行的,是一个性能优异的IQA模型.