眩光測量系統的製作方法
2023-09-21 20:00:20
眩光測量系統的製作方法
【專利摘要】本發明能以低成本測量眩光評價中所需的眩光。眩光測量系統(1)具備：攝影機(2)，其以能夠在水平面內旋轉的方式被進行支撐；以及處理裝置(4)，其基於所述攝影機(2)的攝影圖像(7)計算出等效光幕亮度，並基於該等效光幕亮度計算出眩光等級(GR)值，所述攝影機(2)安裝有超廣角鏡頭(10)，並且在按照與所述超廣角鏡頭(10)的視場角(α)相對應的每個角度在所述水平面內進行旋轉的位置上進行攝影，所述處理裝置(4)根據攝影圖像(7)合成以眩光測量方向(C)作為中心的合成圖像(30)，並基於該合成圖像(30)計算出等效光幕亮度，並基於該等效光幕亮度計算出所述眩光測量方向(C)的眩光等級(GR)值。
【專利說明】眩光測量系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及眩光的測量技術，尤其是涉及適當地測量大範圍的照明範圍的眩光的技術。
【背景技術】
[0002]關於運動場、比賽場等室外運動設施的眩光評價，例如在JISZ9110 (JIS:日本工業標準)中，作為指標值使用將眩光程度在O?100之間進行數值化的眩光等級，並且在室外運動設施中設定該眩光等級的基準值。眩光等級的基準值是通過將室外運動設施的觀測點作為中心而規定比賽選手的視線的高度上的水平整個方向的眩光等級中的最大值，以免眩光成為比賽選手的障礙。因而，在進行眩光評價時，工作人員以觀測點作為中心在水平面內對視線方向(測量方向)進行各種改變來重複進行眩光等級的測量，並且對這些眩光等級的測量值的最大值和基準值進行比較，從而進行眩光評價。
[0003]眩光等級一般通過以下方式進行測量，將稱為眩光透鏡的特殊光學特性的透鏡安裝在亮度計上對等效光幕亮度進行測量，並且基於該等效光幕亮度，使用預定的計算公式計算出眩光等級。然而，精度高的眩光透鏡非常昂貴，因此，近幾年提出了如下技術，基於使用攝影機進行攝影的圖像的亮度分布，通過進行圖像處理來求出等效光幕亮度(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2004-087215號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2008-241380號公報
【發明內容】
[0008]本發明要解決的問題
[0009]然而，如上所述，在室外運動設施的眩光評價中，必須對水平整個方向測量眩光等級。因而，在基於使用攝影機進行攝影的圖像求出眩光等級的情況下，需要在各個方向上設置攝影機，因此攝影機的數量增加，由此成為高成本的主要因素。
[0010]本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的是提供能夠以低成本測量眩光評價中所需的眩光的眩光測量系統。
[0011]用於解決問題的方法
[0012]在該說明書中，包括2012年4月5日提出申請的日本專利申請即、特願2012-086169的全部內容。
[0013]為了達到上述目的，本發明提供如下眩光測量系統，所述眩光測量系統具備:攝影單元，其以能夠在平面內旋轉的方式被進行支撐；以及處理單元，其基於由所述攝影單元進行攝影的圖像計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出眩光值，所述攝影單元安裝有廣角鏡頭，並且在按照與所述廣角鏡頭的視場角相對應的每個角度在所述平面內進行旋轉的位置上，通過所述廣角鏡頭進行攝影並對平面內整個方向進行攝影，所述處理單元對由所述攝影單元進行攝影的圖像進行合成，從而生成以設定在所述平面內的眩光測量方向作為中心的圖像，並基於該圖像計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出所述眩光測量方向的眩光值。
[0014]另外，本發明具有如下特徵，在上述眩光測量系統中，所述處理單元針對每個預定角度依次計算出所述平面內整個方向的眩光值。
[0015]另外，本發明具有如下特徵，在上述眩光測量系統中，所述處理單元將在運動照明的眩光評價中所使用的眩光等級、在道路照明的眩光評價中所使用的失能眩光、以及不舒適眩光中的至少一種作為所述眩光值進行計算。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，在攝影單元上安裝有廣角鏡頭，在按照與廣角鏡頭的視場角相對應的每個角度在水平面內進行旋轉的位置上，通過廣角鏡頭進行攝影並對平面內整個方向進行攝影，因此，與通過視場角狹窄的普通的鏡頭進行攝影的情況相比，能夠減少攝影圖像的張數，並且能夠實現處理的減少化。另外，使用一臺攝影機對平面內整個方向進行攝影，因此，能夠抑制成本。
[0018]另外，處理單元是如下結構，對由攝影單元進行攝影的圖像進行合成，從而生成以測量對象空間中的眩光測量方向作為中心的圖像，並基於該圖像計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出所述眩光測量方向的眩光，因此，在測量對象空間內任意地設定眩光測量方向，並且能夠簡單地求出該方向的眩光等級。此時進行攝影的圖像的視場角寬廣，因此，能夠抑制合成圖像時的圖像張數，並且能夠實現處理的進一步減少化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是模式化地表示本發明的實施方式涉及的眩光測量系統的功能性結構的圖。
[0020]圖2是眩光評價對象的棒球場的示意圖。
[0021]圖3是攝影圖像的視線軸轉換、以及圖像合成的說明圖。
[0022]圖4是表示眩光測量系統的動作的流程圖。
[0023]圖5是表示攝影圖像的視線軸轉換處理、以及圖像合成處理的一例的圖。
[0024]圖6是表示本發明的攝影動作的變形例的圖。
【具體實施方式】
[0025]以下參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。
[0026]在該實施方式中,舉例說明作為運動比賽場的一例的棒球場的運動照明中的眩光評價。
[0027]圖1是模式化地表示本實施方式涉及的眩光測量系統I的功能性結構的圖，圖2是眩光評價對象的棒球場的示意圖。
[0028]如圖1所示，眩光測量系統I具備一臺攝影機2和處理裝置4。
[0029]如圖2所示，在棒球場F的球場J內的觀測點P中，例如使用三腳等支撐部件6，在從球場J的地面Ja離預定的高度H的位置上配置攝影機2，對攝影機2指向的方向進行攝影而生成攝影圖像7 (圖1)。高度H —般是作為使用球場J的主體的比賽選手的視線的高度。
[0030]使用配置在球場J的周圍的多個照明器具8從多個方向對棒球場F進行照明，因此在眩光評價中，在球場J內的多個部位分散設定觀測點P，並且在各個觀測點P上進行眩光評價。
[0031]處理裝置4是基於攝影機2的攝影圖像7求出觀測點P上的水平整個方向的眩光等級GR值的裝置，工作人員通過對該眩光等級GR值和在棒球場F中預先設定的基準值進行對比，對棒球場F的觀測點P上的眩光進行評價。
[0032]在這裡，關於觀測點P上的水平整個方向的眩光等級GR值的測量，最簡單的結構可以考慮將攝影方向互相不同的多個攝影機配置在觀測點P上。然而，如果將多個攝影機配置在觀測點P上，則成為高成本的主要因素。
[0033]於是，在本實施方式中，由支撐部件6支撐攝影機2，使得該攝影機2能夠在水平面內的360度範圍內進行旋轉，並且能夠使用一臺攝影機2對水平全周圍進行攝影。但是，如果是僅使一臺攝影機2進行旋轉來對整個周圍進行攝影的結構，則需要進行多次攝影，並且攝影圖像7也變多，因此圖像處理變得繁瑣。因此，在本實施方式中，為了減少整個周圍的攝影所需的攝影次數及攝影圖像7的張數，在攝影機2上安裝超廣角鏡頭10，攝影機2是通過超廣角鏡頭10進行攝影的結構。
[0034]超廣角鏡頭10是視場角α (圖2)至少為120度以上、優選接近180度的鏡頭(在本實施方式中是120度)。由此，如圖2所示，在各個觀測點P上，使攝影機2在水平面內每次旋轉視場角α ( = 120度)來進行攝影，從而能夠獲得水平整個周圍的圖像。
[0035]此外，也能夠代替超廣角鏡頭10，使用如下結構，將具有180度或其以上的視場角α的所謂的全周魚眼鏡頭安裝在攝影機2上進行攝影，從而進一步減少攝影次數。
[0036]處理裝置4為了基於使用攝影機2進行攝影的包羅整個周圍的多張攝影圖像7，而依次求出水平整個方向的眩光等級GR值並輸出，如上述圖1所示，具備圖像獲取部20、圖像合成部22、以及眩光計算部24。該處理裝置4例如能夠通過使個人計算機等通用計算機執行實現上述的各個部分的功能的軟體程序來實施。
[0037]圖像獲取部20獲取攝影機2的攝影圖像7，並輸出到圖像合成部22。該圖像獲取部20例如通過有線通信或無線通訊從攝影機2中獲取圖像，或者，通過讀取記錄有由攝影機2進行攝影的圖像的記錄介質(例如光碟、半導體存儲器等)來獲取圖像。
[0038]圖像合成部22根據計算眩光等級GR的眩光測量方向(比賽選手的視線方向)對攝影圖像7進行合成，並輸出到眩光計算部24。眩光計算部24基於所合成的合成圖像30(參照圖5)計算出等效光幕亮度，並基於該等效光幕亮度計算出眩光測量方向的眩光等級GR。
[0039]進一步詳細而言，已知根據圖像處理的等效光幕亮度能夠按照如下方法來計算，例如如日本特開2008-241380號公報記載，以處理對象的圖像的各個像素中的圖像中心作為基準，並且基於從該圖像中心的鉛垂角、以及每一像素的立體角來計算等效光幕亮度。
[0040]換句話說，為了計算出眩光測量方向的等效光幕亮度，需要以該眩光測量方向作為中心的圖像。於是，圖像合成部22通過針對每個視場角α的幾個攝影圖像7進行合成，生成等效光幕亮度計算用的合成圖像30。
[0041]例如在攝影機2的視場角α為120度的情況下，如果在觀測點P上對水平整個方向進行攝影，則如圖3所示，能夠獲得第一攝影圖像7A?第三攝影圖像7C這三張攝影圖像。在這裡，如果將等效光幕亮度計算用的合成圖像30所需要的攝影範圍設定為β (> α:在圖3的例子中為β = α)，則如圖3所示，在眩光測量方向C處於第一攝影圖像7Α的範圍內的情況下，生成合成圖像30時使用對以眩光測量方向C作為中心的攝影範圍β的一部分進行攝影的第一攝影圖像7Α、以及第二攝影圖像7Β。
[0042]在生成合成圖像30時，如果將第一攝影圖像7Α、以及第二攝影圖像7Β簡單地連接來進行合成，則合成圖像30的中心與眩光測量方向C不一致，並且攝影範圍β也不同。於是，在對第一攝影圖像7Α及第二攝影圖像7Β進行合成時，分別對作為合成對象的攝影圖像7的第一攝影圖像7Α及第二攝影圖像7Β，轉換為以眩光測量方向C作為攝影方向來觀察的圖像、即實施所謂的視線軸轉換處理。由此，如圖3所示，關於合成對象的第一攝影圖像7Α及第二攝影圖像7Β，以眩光測量方向C作為中心，抽出與等效光幕亮度計算用的合成圖像30的視場角β相對應的範圍Μ1、Μ2。通過連接該範圍Ml的第一攝影圖像7Α及範圍M2的第二攝影圖像7Β來進行合成，能夠獲得以眩光測量方向C作為中心的視場角β的合成圖像30。
[0043]由圖像合成部22進行該合成圖像30的生成。S卩，如上述圖1所示，圖像合成部22具備:測量方向決定部40，其決定眩光測量方向C ;視線軸轉換部42，其對構成以所述眩光測量方向C作為中心的合成圖像30的各個攝影圖像7實施上述視線軸轉換處理；以及圖像生成部44，其將視線軸轉換處理後的各個攝影圖像7連接在一起進行合成，從而獲得等效光幕亮度計算用的合成圖像30。在本實施方式中，為了測量觀測點P的水平整個方向的眩光等級GR，圖像合成部22使眩光測量方向C繞觀測點P以每預定的角度依次發生改變，同時在各個角度上，生成以眩光測量方向C作為中心的視場角β的合成圖像30，並且輸出到眩光計算部24。
[0044]如上述圖1所示，眩光計算部24具備等效光幕亮度計算部46和眩光等級計算部48。等效光幕亮度計算部46在每次由圖像合成部22生成合成圖像30時，基於合成圖像30的各個像素的灰度值求出各個像素的亮度值，並且根據各個像素的亮度值計算出在眩光測量方向C上的等效光幕亮度。另外，眩光等級計算部48基於等效光幕亮度計算出眩光等級GR並輸出。由此，測量以觀測點P作為中心的水平整個方向的眩光等級。
[0045]此外，基於合成圖像30的等效光幕亮度的計算方法及基於等效光幕亮度的眩光等級GR的計算方法，能夠使用任意的方法。
[0046]下面，對棒球場F的眩光評價中的眩光測量系統I的動作進行說明。
[0047]圖4是表示眩光測量系統I的動作的流程圖。
[0048]工作人員首先在球場J中，在評價眩光的觀測點P上設置安裝有超廣角鏡頭10的攝影機2。然後，通過重複進行由攝影機2進行的攝影(步驟SI)和視場角α的攝影機2的旋轉(步驟S2)，以包羅水平360度的方式獲取多張攝影圖像7的數據(步驟S3:是)。將這些攝影圖像7輸入到處理裝置4中並且計算出眩光等級GR值。
[0049]S卩，在處理裝置4中，當指定對眩光等級GR進行測量的眩光測量方向C時(步驟S4)，讀取該眩光測量方向C的眩光等級GR的計算中所需的合成圖像30的範圍的攝影圖像7(步驟S5)。例如如圖5所示，關於某個眩光測量方向C，以該眩光測量方向C作為中心的合成圖像30的生成中所需的攝影圖像7為第一攝影圖像7Α及第二攝影圖像7Β的情況下，讀取這些圖像。然後，通過處理裝置4對這些各個攝影圖像7實施視線軸轉換處理(步驟S6)，例如如圖5所示，轉換成以眩光測量方向C作為攝影方向(視線軸)的圖像。然後，處理裝置4通過將這些圖像連接在一起進行合成(步驟S7)，例如如圖5所示，生成以眩光測量方向C作為中心的合成圖像30。重複進行該步驟S5?S7的處理，直到包羅等效光幕亮度計算用的合成圖像30的範圍β為止(步驟S8:是)。
[0050]然後，處理裝置4基於合成圖像30計算出等效光幕亮度，並基於該等效光幕亮度計算出眩光等級GR(步驟S9)。處理裝置4在將眩光測量方向C在水平方向上每次錯開預定角度的同時，直到對整個方向求出眩光等級GR為止(步驟SlO:否)，重複進行步驟S5?步驟S9的處理，然後結束處理(步驟SlO:是)。
[0051]如以上說明，根據本實施方式，在攝影機2上安裝超廣角鏡頭10，在按照與該超廣角鏡頭10的視場角α相對應的每個角度在水平面內進行旋轉的位置上，通過超廣角鏡頭10進行攝影並且對水平面內整個方向進行攝影。
[0052]由此，與通過視場角α狹窄的普通的鏡頭進行攝影的情況相比，能夠減少攝影圖像7的攝影張數，並且能夠實現處理的減少化。另外使用一臺攝影機2對水平面內整個方向進行攝影，從而能夠抑制成本。
[0053]另外，處理裝置4是進行如下處理的結構，作為等效光幕亮度計算用的圖像，對攝影機2的攝影圖像7進行合成從而生成以眩光測量方向C作為中心的合成圖像30，並基於該合成圖像30計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出眩光測量方向C上的眩光，因此，將眩光測量方向C設定為任意的方向，簡單地求出該方向的眩光等級GR值。尤其是攝影圖像7的視場角α寬廣，因此能夠抑制合成圖像時的圖像張數，並且能夠實現處理的進一步減少化。
[0054]另外根據本實施方式，處理裝置4是進行如下處理的結構，針對每個預定角度依次計算出在觀測點P上的水平面內整個方向的眩光等級GR值，因此，工作人員能夠簡單且快速地進行在觀測點P上的眩光評價。
[0055]上述的實施方式終歸是舉例表示本發明的一個方案，在不脫離本發明的宗旨的範圍內能夠進行任意的變形及應用。
[0056]例如，在上述的實施方式中，舉例說明了以室外運動設施作為測量對象空間在眩光評價中使用眩光測量系統I的情況，但是不限於此，能夠在以任意的場所作為測量對象空間的眩光測量中使用。另外，也可以使用眩光測量系統I僅對用戶所指定的眩光測量方向C求出眩光等級GR值，而不是求出水平面內整個方向的眩光等級GR值。
[0057]另外，例如在上述的實施方式中，舉例說明了分體設置作為攝影單元的攝影機2和作為處理單元的處理裝置4的眩光測量系統1，但是也能夠將這些裝置作為一體型的裝置來構成。
[0058]例如在上述的實施方式中，作為眩光測量系統I的處理裝置4基於等效光幕亮度計算出的眩光舉例了眩光等級GR，但是不限於此，也可以是計算出根據等效光幕亮度求出的任意的眩光的結構。
[0059]作為這種眩光，可以列舉例如在道路照明的眩光評價中使用的失能眩光TI及不舒適眩光G。
[0060]詳細而言，在道路照明中，失能眩光TI及不舒適眩光G用於從車輛駕駛員的立場對眩光進行評價，已知失能眩光TI與平均路面亮度及等效光幕亮度相關，並基於這些亮度求出失能眩光TI。另外，還已知不舒適眩光G基於等效光幕亮度進行計算。
[0061]於是，由攝影機2對路面進行攝影從而獲取路面的攝影圖像7，並且由處理裝置4將攝影圖像7的各個像素的灰度值轉換成亮度值並求出平均，從而計算出平均路面亮度，並且基於攝影圖像7的亮度分布而計算出等效光幕亮度，並基於這些平均路面亮度及等效光幕亮度計算出失能眩光TI，並且基於等效光幕亮度計算出不舒適眩光G。此外，關於根據平均路面亮度及等效光幕亮度求出失能眩光TI的方法、及根據等效光幕亮度求出不舒適眩光G的方法，能夠使用任意的方法。此外，在由於存在於攝影機2的攝影範圍的亮度物體而在攝影圖像7中產生褪色的情況下，在攝影機2上安裝超廣角鏡頭10和減光濾光器，從而抑制褪色。
[0062]由此，根據攝影圖像7簡單且正確地同時獲得道路照明的眩光評價中所需的失能眩光TI及不舒適眩光G，因此，不需要安裝有眩光透鏡的亮度計，能夠低成本且正確地求出。
[0063]另外，在以往的測量中，測量平均路面亮度來求出失能眩光TI，並且與上述測量分開而另行測量等效光幕亮度來求出不舒適眩光G，因此測量比較繁瑣，但是根據本變形例，能夠同時求出失能眩光TI及不舒適眩光G，從而能夠在更短時間內進行高精度的測量。
[0064]而且，處理裝置4能夠按照眩光測量方向C對觀測點P的水平整個方向的攝影圖像7進行視線軸轉換處理及圖像合成處理，獲得該眩光測量方向C的眩光，從而將路面的任意方向設定為車輛駕駛員的視線方向，能夠簡單地求出該視線方向的失能眩光TI及不舒適眩光G。
[0065]此外，在道路照明的眩光評價中，眩光測量系統I當然也可以是只計算失能眩光TI及不舒適眩光G中的任一眩光的結構。
[0066]另外，例如在上述的實施方式中，作成使攝影機2在水平面內旋轉360度的結構。在這種情況下，如圖6所示，如果將XYZ三維空間的XY平面設定為水平面，則根據攝影機2的視場角α，在作為鉛垂方向的Z軸方向的一部分產生不能進行攝影的缺損區域Q。攝影機2的視場角α越狹窄該缺損區域Q越大，並且影響眩光的值。
[0067]於是，如圖6所示，也可以是如下結構，在攝影方向的垂直方向上，在以攝影範圍包含因攝影機2的視場角α而產生的缺損區域Q的方式，使攝影機2相對於水平面向俯角方向(鉛垂向下方向=Z軸負方向)及仰角方向(鉛垂向上方向:Ζ軸正方向)傾斜的各個狀態下，在360度的整個周圍範圍內進行攝影，並且由處理裝置4對各個攝影圖像7進行合成，生成使用俯角方向的攝影圖像7及仰角方向的攝影圖像7補全缺損區域Q的合成圖像30，並且基於該合成圖像30計算出眩光。
[0068]另外在上述的實施方式中，作成使攝影機2在水平面內旋轉並對周圍進行攝影的結構，但是攝影機2隻要在平面內旋轉以對周圍進行攝影即可，沒有必要一定在水平面內進行旋轉。
[0069]附圖標記說明
[0070]1:眩光測量系統，2:攝影機(攝影單元)，4:處理單元，7:攝影圖像，8:照明器具，10:超廣角鏡頭(廣角鏡頭)，22:圖像合成部，24:眩光計算部，30:合成圖像，40:測量方向決定部，42:視線軸轉換部，44:圖像生成部，46:等效光幕亮度計算部，48:眩光等級計算部，C:眩光測量方向，G:不舒適眩光(眩光)，GR:眩光等級(眩光)，P:觀測點，T1:失能眩光(眩光)。
【權利要求】
1.一種眩光測量系統，其特徵在於，具備: 攝影單元，其以能夠在平面內旋轉的方式被進行支撐；以及 處理單元，其基於由所述攝影單元進行攝影的圖像計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出眩光值， 所述攝影單元安裝有廣角鏡頭，並且在按照與所述廣角鏡頭的視場角相對應的每個角度在所述平面內進行旋轉的位置上，通過所述廣角鏡頭進行攝影並對平面內整個方向進行攝影， 所述處理單元對由所述攝影單元進行攝影的圖像進行合成，從而生成以設定在所述平面內的眩光測量方向作為中心的圖像，並基於該圖像計算出等效光幕亮度，並且基於該等效光幕亮度計算出所述眩光測量方向的眩光值。
2.根據權利要求1所述的眩光測量系統，其特徵在於， 所述處理單元針對每個預定角度依次計算出所述平面內整個方向的眩光值。
3.根據權利要求1或2所述的眩光測量系統，其特徵在於， 所述處理單元將在運動照明的眩光評價中所使用的眩光等級、在道路照明的眩光評價中所使用的失能眩光、以及不舒適眩光中的至少一種作為所述眩光值進行計算。
【文檔編號】G01J1/42GK104204738SQ201380017603
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月25日 優先權日:2012年4月5日
【發明者】山田哲司, 大島航介 申請人:巖崎電氣株式會社