眩光

眩光测量

本文介绍了一种采用影像式亮度计计算街道照明、室内以及室外眩光的评价方法，通过一次性捕获整个视场的亮度图像，获得眩光源的亮度信息、空间位置以及立体角信息。通过软件处理得到不同的加权图像得到不同环境下的眩光参数。

一、引言

人眼在观察景物时会被视场中的高亮的部分的散射光干扰，这种现象受每个人的生理、心理特征而不同。所有这些现象称之为眩光（glare)。

人眼是一个高度复杂的结构，视觉分析必须考虑不同的视觉条件对眩光感觉，在不同的光源、不同的环境条件下，都会有差别，因此根据具体的环境，眩光的评价采用不同的参数和测试方法：

1.用于室内照明的光进入区域的照度（LAI, Länderausschuss für Immissionsschutz）

2.室外眩光源的最大可忍受亮度（LAI）

3.室外眩光参数的等效光幕亮度

4.街道照明的阈值增量TI

5.室内眩光参数的UGR

6.室外眩光参数的DGI

眩光参数的测量都以观测者视野中的眩光亮度值L(θ，φ)为基础，亮度值是与空间位置（(θ，φ)相关的量，此外发光体的面积（立体角Ω）、观察者所处的环境——背景亮度都是影响眩光参数的重要因素，眩光指数的公式表示为：

Glare=f L lightθ，φ；Ω；θ；φ；L field]

L lightθ，φ:光源亮度

L field：环境亮度

Ω：光源的立体角

θ，φ：光源的空间位置

因此只要获得光源的亮度、环境光亮度、光源的立体角以及光源的空间位置就可以得到不同应用环境下的眩光指数。传统的获得眩光指数的方法是采用点式亮度计逐点扫描，由于在具体的应用环境中，光源形状的不规则以及发光面的不均匀很难实现对光源亮度和背景光

亮度的精确测量，而对立体角的测量需要经纬仪的辅助才能实现，因此，要得到精确的眩光指数而采用传统的测量方式很难满足要求。

目前，德国TechnoTeam公司提出了一种基于成像式亮度计测量眩光的解决方案。二．成像式亮度计测量眩光的工作原理

2.1 获取光源的亮度和背景光的亮度：

LMK成像式亮度计可一次性捕获整个场景的亮度分布图像，因此可以同时获得不同光源的亮度和背景光的亮度。通过LabSoft软件里提供的算法，可以分离出光源和背景进行单独计算得到光源的平均亮度和背景的平均亮度。

2.2 获取眩光源的空间立体角信息

LMK成像式亮度计视场中的亮度L(i，j)具有空间位置信息，亮度图像中的像素坐标（i，j）分别对应LMK光轴相关的角度信息：

θ=fθi,j

φ=fφ(i,j)

因此亮度图像中每一个像素点（i，j）不仅提供了视场中的亮度信息L(i,j)还提供了相关的空间位置信息（θ，φ）以及相对应的立体角信息（Ω

）。

pixel

LMK成像式亮度计的测量方式虽然与标准光度计相似，但是它一次测量能实现对视场中

的眩光源亮度、环境亮度以及每个像素点对应空间位置和立体角的捕获。通过相应的

Labsoft软件可以直接实现不同应用条件下眩光指数的测量。

三、成像式亮度计测量眩光指数案例

3.1 垂直面照度测试（Vertical illuminance at the observers eye）

观察者眼睛位置形成的垂直照度值公式为：

E vert=L(i，j）∙∆Ω（i,j)∙cosθ(i,j)

(i,j)∈light

i，j

∆Ωi,j=Ω°∙k∙cos3θ(i,j)

Factor(i,j)=k∙cos4θ(i,j)

由公式可知，实际测量时需要对现场的多个光源分别计算测量，每个光源贡献的照度值加在一起就是该位置的垂直面照度。由公式可见，我们需要亮度和立体角2个基本参数，其中的立体角是计算系数（Faktor德文），该系数乘以亮度值就是该光源产生的垂直面照度。

首先使用LMK98-4 或LMK Advanced Mobile亮度测试仪捕获一幅二维的亮度分布图像，即下图中的luminance Image，测试时遵循相应的取样条件。完成图像捕获以后利用Labsoft 软件对图像进行处理分析。

其次，对亮度图像进行第一次计算处理，即乘以前面公式中的系数，该系数通过校正LMK亮度计所用的镜头的参数获得，并形成一个该系数的加权图像存储在软件的校正文件中（注：每一个相同或不同规格的镜头都有一个唯一的校正参数）。这样得到了一个处理后的图像，即图中的weighted image,该图像已经不是前面的亮度图像了，而是包含了立体角信息和其它公式计算所需要的信息。

第三步，获得光源的亮度值，根据得到的亮度图像，通过Labsoft软件提供的阈值算法，可以直接获得光源的亮度值，如detected light source图示，红色选取的图像中的背

景，蓝色为分离出来的光源。通过这种方法，无论光源、灯具多么复杂，都可以得到精确的光源发光区域。

3.2 街道照明眩光参数阈值增量（TI）

阈值增量TI表明街道、道路照明对能见度的提高程度，也是DIN EN 13201-3；2003规定的测试项目（该规范同时对如平均亮度、整体均匀性、纵向均匀性等作了要求）。由于灯泡、灯管类型差别，以及几何条件因素，仍然有可能会产生眩光效应

CIE推荐的阈值增量的可接受值为：非常用路段10%，繁忙路段15%。

根据该公式可知，测试TI主要有2个参量：行驶方向车道的平均亮度，以及光幕亮度Ls。以下图的路段为例，说明道路阈值增量的计算方法：

首先，通过我们的LMK98-4得到如下亮度分布图（伪彩色表示亮度值）

其次，选取2个区域进行亮度分析，并对其中的2号区域（行驶方向车道）进行TI阈

=226.9 cd/m2

值增量的测试。利用Labsoft软件计算出该区域的平均亮度值为： L

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