基于中间视觉的行人区域道路照明评价方法

发布时间：2018-11-20 09:34

【摘要】：本论文的研究内容是国家高技术研究发展计划(863计划)(《LED光度、色度和健康照明研究》(编号：2011AA03A113)和国家重点基础研究发展计划(973计划)《民机驾驶舱人机工效综合仿真理论与方法研究》(编号：2010CB734102)的子课题。道路照明保障了夜间的交通安全,提高交通运输效率,降低夜间的犯罪率,为车辆(包括汽车、摩托车和非机动车辆)以及行人的安全出行提供帮助。随着交通路网建设的发展,道路照明的能源需求和消耗在不断增大。道路照明属于中间视觉范畴,本文旨在提出一种基于中间视觉系统的道路照明评价方法,一则更符合夜间道路环境下人眼的视觉特征,二则更有利于道路照明的节能设计。本文首先叙述了我国交通路网建设快速发展、前期设计不合理等原因造成的道路照明能源消耗不断增大的现状,认识到道路照明节能的紧迫性。然后,对道路照明所属的中间视觉及国际照明委员会CIE于2010年提出的MES-2系统进行了简要介绍。在照度水平较低且辨别需求较高的行人区域的照明,选择合适的光源进行照明,其照明标准可适当降低。为了将中间视觉应用于道路照明的评价,首先需要证明光源的SPD确实会给夜间道路使用者的视觉表现带来积极的影响。本文通过系统的文献总结,分别提取了车辆驾驶员及行人的关键视觉任务。然后,逐项分析光源的光谱功率分布(SPD)对驾驶员及行人的关键视觉任务带来的影响。在总结光源的光谱特性(SPD)对行人关键视觉任务的影响时,我们发现了行人面部识别实验结果的不一致：部分实验结果认为光源的SPD对面部识别实验的结果具有显著性影响,而另一部分实验结果表明光源的SPD不会对面部识别带来显著影响。另一方面,将中间视觉理论用于指导机动车道路照明的评价,一个关键问题是车辆驾驶员视觉适应区域(Visual adaptation field)的定义。CIE的技术委员会目前还未能得出公认的结论,此时还不适合将中间视觉系统应用于机动车道路照明评价。因此,本论文重点考察将MES-2中间视觉系统应用于行人区域道路照明的评价方法。在将中间视觉应用于行人区域的道路照明评价之前,最急需解决的问题是行人面部识别能力是否受到光源SPD的影响。对此,我们设计了实际道路下的面部识别实验,实验中采用了三种照明光源、两种实验任务、两个观察时长,以期论证光源SPD是否会影响面部识别能力,并且分析此前的实验得到相反结论的原因。实验结果体现了作业难度的影响：当作业难度较低时,光源SPD的影响不具有显著性：反之,作业难度较高时,光源SPD的影响确实觉有显著性。在这部分实验中,作业难度涉及的变量包括观察时长和观察距离。为了进一步研究面部识别相关作业难度涉及的变量,我们设计了实验室实验,采用了两种识别任务、三个目标亮度及五个目标呈现时间。实验结果表明,观察时长、目标亮度、识别任务、观察距离都是影响面部识别作业难度的关键变量。由此,通过视觉工效实验,论证了光源的SPD对行人的面部识别能力具有显著的影响。最后,基于MES-2中间视觉系统及我国现行的人行道路照明标准,建立了中间视觉条件下光谱、亮度和道路类型等多约束条件下的道路照明评价方法。应用此评价方法,可在不降低行人夜间视觉表现的前提下,下调行人区域道路照明的照度要求,这可为道路照明节能提供理论依据。
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【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U491.53

【参考文献】