结题汇报修改

基于交通安全视觉模型的隧道照明理论应用研究交通工程部汇报人：杨勇交通运输部公路科学研究院

基本科研业务费专项资金项目汇报2011年10月20日汇报目录中间视觉在隧道照明领域的应用研究2特征光谱补偿在隧道照明中的应用研究43335视觉功效法在隧道照明评价领域应用研究国内外研究介绍项目概述31推广应用前景637研究成果第一章项目概述1项目研究背景2主要研究内容3技术路线1.1项目研究背景公路隧道照明特点24h不间断照明；分段式照明设计。公路隧道照明应用现状隧道照明为保障公路运输安全、提高通行安全起到了重要的意义；照明能耗居高不下，建设、运营压力很大；照明系统是公路隧道运营能耗的“大户”，也是节能减排的重要突破口。1.2主要研究内容

本项目来源于中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目，重点研究基于人眼视觉条件的公路隧道照明分析、评价方法，主要研究方向如下：中间视觉条件下公路隧道照明光学指标修正方法；基于视觉功效法的公路隧道照明质量评价方法；隧道照明环境下特征光谱对人眼视亮度的影响。1.3技术路线

本项目研究拟采取的技术路线如右图所示，根据公路隧道照明应用现状及发展趋势，结合人眼视觉理论研究成果开展前面提到的三方面研究。

项目研究技术路线图第二章国内外研究情况1国外研究情况2国内研究情况2.1国外研究情况

中间视觉表征的是人眼介于明视觉和暗视觉状态之间的一种情况，一般认为对应的环境亮度在0.001cd/m2到几个cd/m2之间，比较接近于夜间室外照明的水平。人眼光谱光视效率函数的研究方法主要包括：异色视亮度匹配法闪烁法视觉功效法适用于包括中间视觉条件在内的各种环境亮度条件。适用于明视觉和暗视觉条件。人眼中间视觉研究模型的建立：早期直接计算中间视觉等效亮度的模型Palmer模型及其修正模型通过计算光谱效率函数研究中间视觉特性的模型：Sagawa模型、Ikeda模型、X模型和MOVE模型等2.1国外研究情况模型建立的主要实验数据基础包括反应时间、探测阈值和辨认阈值等，实验方法同属于视觉功效法。视觉功效法2.2国内研究情况

中国计量科学研究院朴大植采用异色视亮度匹配法研究了400至700nm波长范围内中间视觉条件下人眼的光谱效率函数；复旦大学陈大华、邵红、林燕丹运用中间视觉理论对汽车照明光源、道路照明光源的等效光效进行了探讨；重庆大学陈仲林建立了中间视觉光谱视效能最大值的数学模型，运用中间视觉理论进行了建筑物立面泛光照明亮度值确定方法的研究；浙江大学、同济大学和天津大学等亦开展了相关研究工作…第三章中间视觉在隧道照明领域的应用研究1中间视觉等效亮度计算方法2不同类型光源等效亮度分析3白光LED等效亮度研究3.1中间视觉等效亮度计算方法

本项目研究以MOVE模型作为研究基础，该模型是欧盟MOVE项目（MesopicOptimisationofVisualEfficieney）的研究成果，其简化线性模型可表示为在已有研究基础上，通过迭代拟合获得的x取值计算公式：

x代表了明视觉函数在中间视觉函数中所占的权重，是模型建立的重要参数暗视觉光通量明视觉光通量计算顺序公式表示

在求得的基础上，通过测试得到光源辐照强度光谱分布即可得到中间视觉条件下的总光通量由于在其他条件相同的情况下，总光通量与亮度的数值成正比，则可以得到中间视觉相对于明视觉的等效亮度计算公式3.1中间视觉等效亮度计算方法3.2不同类型光源等效亮度分析被试光源：荧光灯（FL）、高压钠灯（HPS）和白光LED测试设备：3m积分球和光谱测试系统测试项目：光源辐照强度光谱分布3.2不同类型光源等效亮度分析被试光源：

荧光灯（FL）、高压钠灯（HPS）和白光LED0.471.721.993.2不同类型光源等效亮度分析

应用公式推导计算得到不同背景亮度条件下的中间视觉等效亮度，其与明视觉亮度的比值如右图所示：通过数值拟合，拟合曲线如图所示，其函数可表示为：

根据此公式可以方便的计算得到特定光源在中间视觉条件下明视觉亮度与等效亮度的比值关系。

不同光源背景亮度与中间视觉等效亮度比值关系图常数因变量变量3.袭3白光LE怀D等效赶亮度资研究被试时光源即：测试狱设备讽同3.龙2中的健介绍招，光堤源辐锐照强框度光幻玉谱如或下图复所示援：光源编号LED1#LED2#LED3#LED4#色温4868K5549K5853K6924KGa销N蓝色主发光YA悉G：Ce黄色敬发光相同版明视管觉背紧景亮升度条坟件（1c召d/扣m2）下盗，不纹同色听温白腥光LE耗D对应吼中间疏视觉鸭光谱紧效率缎函数构。LE旺D2#（55仇49傍K）在际不同炕明视罩觉背吨景亮习度条下件下锦对应塞的中煎间视冤觉光沃谱效染率函获数。不同夫色温胁白光LE孤D的中袍间视节觉光谱桥效率允函数群图LE照D2#在不摩同背周景亮乎度条质件下燥的中间狐视觉甲光谱股效率欣函数3.疑3白光LE辆D等效莫亮度丸研究3.叮3白光LE单D等效耳亮度歼研究背景亮度，cd/m2中间视觉等效亮度，cd/m2LED1#LED2#LED3#LED4#0.50.640.680.670.7311.221.271.261.351.51.771.841.831.9422.322.392.382.512.52.852.932.913.0633.373.463.443.5944.394.494.474.6355.45.495.475.63不同色温白光LED背景亮度与等效亮度关系曲线图(a:LED1#,b:LED2#,c:LED3#,d:LED4#)

通过数值拟合，拟合曲线如图所示，其函数可表示为：

根据此公式可以方便的计算得到不同色温LED光源在中间视觉条件下明视觉亮度与等效亮度的对应关系。白光LE怕D在不汤同背垫景亮昨度条难件下榴的中毯间视销觉等伏效亮萌度对动照表第四睛章视觉酸功效铸法在救隧道晨照明线评价国领域件应用除研究1基于编视觉醒功效西法的诉反应旗时间砍测试旨系统2反应切时间重实验复设计3实验溜结果铃分析光源1高压钠灯显色指数：19.2光源2金属卤化物灯显色指数：99.2光源3白光LED显色指数：72.44.驱1基于喂视觉挡功效笑法的辨反应疏时间轨测试搞系统本项器目研厘究选援择反追应时游间做取为测鲜试指胡标，咸研究镰了不亿同类忆型光除源对倒人眼绿视认托性能绣的影疼响。视觉反应时间测试系统示意图照明反应时间实验流程图视标雁选择碍：郎鲁道尔予环标准卸朗道糊尔环盾示意狂图实验较光源栋：高森压钠扯灯、吹金属抖卤化才物灯凉和白割光LE仗D实验差参量丑：背端景亮挣度、连视标液对比皇度和胳视标丝式偏心杀角实验敌人员柿：10人（6男4女，食矫正跃视力奋均在1.叔0以上供）4.塘2反应暑时间芝实验丹设计4.尊3实验钥结果延分析背景亮度，cd/m20.51.01.52.02.53.0HPS，ms525422333301297270MH，ms461402325296283260LED，ms410326285275252248比值(HPS/MH)1.141.050.990.961.051.04比值(HPS/LED)1.281.291.171.091.181.09（1）反利应时姐间与愈背景河亮度拔的关浸系亮度概对比糖度为0.把5，视核标偏喊心角豆为0°；在中识间视腔觉范土围内盆，随金着背释景亮凶度减找小，HP蹈S灯、MH灯、LE陪D灯的乞反应悟时间华都在脱增加浊；任何晕一种熄背景看亮度拢下LE诸D灯的甜反应礼时间构均小苏于HP损S灯和MH灯。三个北光源竟在不逆同背作景亮惕度下招的反痛应时棉间图0.55cd/m21.01cd/m21.12cd/m24.寨3实验伸结果域分析（2）视件标对白比度碑对反值应时短间的啦影响背景仁亮度异为2c狠d/幅m2，视源标偏慎心角机为0°；在相笋同对涛比度治条件孙下，既白光LE分D的反丘应时割间优俗于HP丢S和MH，HP部S的反闲应时巷间最伟长；随着滩视标匹对比先度的厌降低农，三池种光脚源的泰反应爱时间痰都会悬增加初，HP惭S和MH的差海异较冷为稳敲定。不同验光源筑反应路时间宴随视岸标对强比度培变化电曲线对比度C0.30.50.8HPS，ms504460438MH，ms416371360LED，ms381316308比值(HPS/MH)1.211.241.22比值(HPS/LED)1.321.461.424.乔3实验忘结果咸分析（3）视耕标偏河心角委对反煤应时弄间的凑影响背景波亮度贪为2c声d/孟m2，对屑比度仅为0.蝴5；在中摊间视捎觉范察围内逢，随莲着视求标偏来心角喉的增爱大，HP穗S灯、MH灯、LE用D灯的燃反应遣时间肌也在贡增加劳，其震特点婆与明秋视觉狮特性声相似告；不同寺光源召的反塑应时皂间比杰值显谁示金依卤灯假在偏饼心角京增大爷的情贡况下颂反应句时间界增幅奴较大棕，即雹周边千视觉瞒性能劝较差免。不同雅光源瞎反应隙时间释随视倦标偏凭心角淡变化纳曲线视标偏心角0°15°30°HPS，ms460488493MH，ms371412452LED，ms316335360比值(HPS/MH)1.241.181.09比值(HPS/LED)1.451.461.40比值(MH/LED)1.171.231.264.锻3实验气结果魄分析光源种类HPSMH白光LED平均显色指数(RA)19.299.271.8显色指数(R1)10.299.768.3显色指数(R2)65.499.675.5显色指数(R3)51.298.880.6显色指数(R4)-12.399.172显色指数(R5)7.799.668.3显色指数(R6)54.999.265.9显色指数(R7)31.198.883.6显色指数(R8)-54.598.460.2显色指数(R9)-211.898.1-22.8显色指数(R10)45.399.141.3显色指数(R11)-38.499.366.8显色指数(R12)30.698.337.4显色指数(R13)1899.869显色指数(R14)68.399.388.9三种虾不同傻类型降光源步的详宿细显包色指永数指图标如竭右表庙所示咳。根据可上述怀实验锯结果塑显示牛：具有拆最佳涛显色支指数璃的金塑卤灯甲的照明明视撒认效世果优旦于高泻压钠崇灯；金卤让灯照差明视宜认效父果低往于显霜色指堡数较堵低的唐白光LE跨D。考虑肾到实凑验设衡计，匠在不剑需分箭辨视始标细姻节（摊如以灶识别紫障碍聚物存崭在与愁否及名其轮尚廓为乡丰基本若要求举的公夸路隧拒道照盯明）日的情拘况下教，显株色指态数不春必作云为照寸明光指源选启择的晚关键暗指标侦。第五阅章特征险光谱结补偿待在公搭路隧识道照缸明的叮应用止研究1特征鼓光谱症补偿顶测试扩方法2特征睬光谱萝提高程等效塔亮度营方法妇研究5.区1特征离光谱假补偿定测试话方法基础产光谱光源怕：高项压钠简灯、LE麦D1#（55犬49挖K）和LE鼠D2#（69更24物K）。特征弄补偿匪光谱峰值才：S1#40觉0n段m、S2#50桨0n坛m、S3#60氧0n横m和S4#70匪0n说m。5.饿1特征举光谱绞补偿谢测试毒方法根据碰光学被相加众性原果理：光度告强度末光谱郊分布辐照筹强度丘光谱谣分布除光谱效率函数5.卷2特征巡寿光谱激提高像等效号亮度速方法腿研究背景亮度，cd/m2等效亮度，cd/m2HPSHPS+S1#HPS+S2#HPS+S3#HPS+S4#0.50.391.560.700.430.3510.822.631.310.890.761.51.283.521.891.371.2021.754.292.451.851.6632.715.613.532.822.61HPS光谱补偿测试背景亮度与等效亮度对照表

基础光源与补偿光源在不同背景亮度条件下等效亮度与背景亮度对比图

HPSLED1#LED2#第六锈章晨研究使成果提出看了符悼合公弟路隧府道照序明条裙件下有人眼键视觉躲感知王的照烧明效杂果评仗价方丧法应用振中间叔视觉遭理论MO茫VE模型薄计算屑明视赌觉等丘效亮挥度应用售视觉柏功效水法通用过反无应时解间评晌价光饿源照昆明质甲量研究栽不同破波长矩光波棵补偿已对光绿源照朴明亮端度提耻高的葵影响项目钳研究必成果烟共发乞表学欺术论棕文6篇St店ud概y纯on薯t陪he语M愤es腹op米ic丑V轧is凤io柔n滚Th气eo易ry通U握se纺d扇in养R穗oa积d匀Tu鬼nn廊el予L军ig流ht跃in池g想Me谷as挡ur易em龄en左t（20忍11害I判CM雾TM届A会议灾）第一笋作者Hi摔gh营wa顿y误Tu眨nn柳el止L纷ig跳ht粉in甘g局Re利se庆ar壳ch李B晶as性ed鹿o去n删Me酿so零pi杯c服Vi汉si肾on（20朵11饼G雅BM躲CE会议篇）第一患作者Pr日op毕er班ti扎es莲o讲f唯Li类gh锐t席So史ur吗ce蒙s映un辆de偶r眠Me巧so遥pi涝c颂Vi变si姐on（20崇11肿I耗CA突DM逼E会议纠）第一笑作者Eq躺ui启va良le作nt吉B讽ri耻gh乳tn教es们s循Fi忘tt宏in棍g溉Ca泊lc顺ul绒at门io渣n拣Me释th阳od卵a叠bo懒ut落W宰hi兔te饶L铃ED葛s（20墓11南I雁CF梦MD会议归）第一乡丰作者A吸No些ve炒l觉Re勺ac平ti晌on蛙T席im忘e妹Me摇as皂ur修em康en滩t布un同de搂r泼Ro蜓ad株A管rt娘if象ic圣ia来l匹Il催lu姻mi怕na包ti立on（20肯11轮I号CT温E会议辞）第二邪作者Re东se拳ar赞ch剪o蜡n逗Me轰ch每at惠ro泻ni若c表Sy血st蔬em眠o烛f孔Co议mp蹲re阴he阴ns准io策n梳Re爬ac狸ti赶on在T陡im谨e隐in谁M攻es恳op贿ic部V童is味io鞭n（20浮11兆M稍M