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3.3白光LED等效亮度研究被试光源：

测试设备同3.2中的介绍，光源辐照强度光谱如下图所示：光源编号LED1#LED2#LED3#LED4#色温4868K5549K5853K6924KGaN蓝色发光YAG：Ce黄色发光相同明视觉背景亮度条件（1cd/m2）下，不同色温白光LED对应中间视觉光谱效率函数。LED2#（5549K）在不同明视觉背景亮度条件下对应的中间视觉光谱效率函数。不同色温白光LED的中间视觉光谱效率函数图LED2#在不同背景亮度条件下的中间视觉光谱效率函数3.3白光LED等效亮度研究3.3白光LED等效亮度研究背景亮度，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LED在不同背景亮度条件下的中间视觉等效亮度对照表第四嘱章视觉祝功效好法在缝隧道出照明乔评价穗领域眉应用传研究1基于楼视觉歇功效着法的阶反应刑时间溉测试中系统2反应咐时间园实验扶设计3实验援结果域分析光源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.掩1基于醉视觉叠功效田法的鞭反应检时间杀测试宪系统本项台目研沃究选分择反昌应时办间做权为测组试指与标，榆研究晓了不齐同类柿型光篇源对姜人眼裂视认仇性能酱的影址响。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团选择觉：郎迟道尔怕环标准舅朗道链尔环较示意柱图实验听光源兴：高鹊压钠绿灯、拘金属立卤化尘物灯诊和白孟光LE观D实验崇参量吓：背民景亮缸度、泰视标眯对比胡度和仰视标抵偏心丧角实验幻玉人员视：10人（6男4女，伶矫正愿视力畏均在1.穗0以上夜）4.啊2反应招时间获实验遍设计4.悔3实验届结果弊分析背景亮度，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）反贴应时疗间与朗背景碍亮度维的关绪系亮度厌对比宣度为0.鱼5，视殿标偏宾心角脉为0°；在中硬间视片觉范这围内铸，随豪着背敢景亮绞度减弯小，HP洲S灯、MH灯、LE就D灯的鸽反应垒时间箭都在虽增加择；任何档一种哪背景峡亮度案下LE免D灯的尖反应奶时间发均小泽于HP灰S灯和MH灯。三个盯光源屿在不芹同背股景亮览度下割的反兰应时轰间图0.55cd/m21.01cd/m21.12cd/m24.咳3实验兆结果蓝分析（2）视知标对狼比度闸对反密应时霞间的济影响背景锦亮度叔为2c屯d/险m2，视命标偏宽心角语为0°；在相桥同对祥比度原条件集下，犁白光LE橡D的反买应时摘间优址于HP态S和MH，HP枪S的反妹应时峰间最在长；随着真视标毫对比粥度的冻降低圣，三柿种光摸源的部反应兔时间跃都会圣增加尽，HP兽S和MH的差伯异较足为稳缓定。不同烛光源萝反应益时间裹随视己标对伐比度熟变化视曲线对比度C0.30.50.8HPS，ms504460438MH，ms416371360LED，ms381316308比值(HPS/MH)1.211.241.22比值(HPS/LED)1.321.461.424.完3实验垄结果勇分析（3）视词标偏云心角津对反龄应时悉间的盒影响背景提亮度奸为2c蜡d/罗m2，对比比度坚为0.谦5；在中此间视匆觉范六围内边，随吓着视素标偏立心角锁的增峰大，HP扛S灯、MH灯、LE霞D灯的送反应愿时间忧也在第增加酸，其膏特点慨与明乏视觉约特性电相似领；不同顶光源异的反东应时雨间比保值显慰示金顺卤灯娱在偏狸心角牵增大口的情卡况下点反应警时间每增幅蚊较大横，即闯周边潮视觉柿性能妥较差欢。不同富光源幸反应动时间撞随视暂标偏贪心角糕变化以曲线视标偏心角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.亦3实验挪结果峡分析光源种类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)68.399.388.9三种番不同罪类型拆光源题的详喇细显柏色指识数指蝇标如克右表抗所示看。根据芦上述醒实验捞结果职显示诊：具有蜘最佳即显色略指数堡的金丧卤灯固的照毕明视批认效夹果优贷于高厦压钠书灯；金卤梨灯照途明视缩慧认效疫果低伟于显苏色指苹数较伍低的疑白光LE香D。考虑介到实视验设伤计，遍在不没需分都辨视澡标细序节（够如以悬识别宇障碍把物存吊在与堆否及涉其轮纤廓为哪基本界要求荣的公圣路隧蜜道照丧明）抛的情竿况下利，显诵色指唇数不街必作抱为照劳明光卸源选作择的盐关键脊指标朴。第五喝章特征女光谱屯补偿遗在公巩路隧腐道照住明的赠应用家研究1特征虏光谱字补偿终测试疗方法2特征舱光谱星提高土等效竖亮度杆方法绒研究5.锯1特征笑光谱背补偿挺测试叙方法基础疲光谱光源珠：高该压钠梅灯、LE倍D1#（55跪49王K）和LE榨D2#（69搜24昌K）。特征求补偿厦光谱峰值愉：S1#40隔0n叶m、S2#50条0n拆m、S3#60选0n得m和S4#70惹0n户m。5.强1特征诸光谱肃补偿套测试娘方法根据轻光学妻相加杰性原盐理：光度晃强度梳光谱签分布辐照捐强度娃光谱渠分布除光谱效率函数5.夹2特征斩光谱叙提高梢等效沫亮度萝方法卖研究背景亮度，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#第六勉章跌研究奖成果提出劝了符籍合公骑路隧先道照合明条暗件下应人眼划视觉耐感知耐的照虹明效铸果评琴价方边法应用飘中间瘦视觉介理论MO壶VE模型错计算衣明视侵觉等容效亮次度应用铃视觉父功效权法通副过反驱应时挑间评规价光锤源照妖明质植量研究撞不同标波长脱光波产补偿讨对光蛋源照看明亮寄度提咱高的尽影响项目竞研究范成果为共发迎表学永术论易文6篇St避ud胜y群on慌t禁he行M配es南op痒ic钢V问is互io返n缓Th蜡eo牺ry葬U清se挖d僵in摄R瓦oa廊d刘Tu乏nn孟el恒L返ig浙ht龄in践g投Me汇as校ur片em晕en践t（20向11亡I药CM兽TM抖A会议姜）第一稳作者Hi池gh栏wa售y秋Tu粘nn跪el突L伴ig域ht科in遣g慎Re行se强ar御ch也B诞as越ed周o烟n杠Me仅so机pi仿c互Vi止si渠on（20笨11细G脉BM帆CE会议炸）第一望作者Pr值op肤er盘ti扒es将o摆f都Li婶gh傍t阵So川ur扛ce喂s垫un抱de说r缘瑞Me蜘so瞎pi馆c伞Vi良si迈on（20足11武I赠CA刮DM说E会议席）第一鹊作者Eq胖ui斧va劲le缠nt把B陆ri揭gh榨tn批es闯s摘Fi鼻tt床in洪g还Ca听lc茂ul肯at序io恋n左Me唇th委od版a比bo灶ut扬W庄hi蓬te芽L斯ED双s（20鸽11叨I支CF佩MD会议俘）第一栗作者A只No腾ve座l胆Re维ac安ti肚on箭T明im帜e故Me习as赴ur海em和en踪蝶t泥un伯de确r页Ro泻ad休A挥rt棕if杯ic此ia包l授Il桑lu粱mi遣na猪ti声on（20校11村I涛CT伯E会议抛）第二冷作者Re址se好ar截ch女o赢n谎Me哭ch歉at他ro姑ni月c势Sy宏st国em策o萍f抓Co疼mp完re螺he皆ns皇io歼n糖Re斯ac积ti秘on烘T令im林e互in安M只es路op丙ic趣V咐is访io室n（20与11固M鞠MS姑E会议棵）第三关作者项目舞研