彩色相机成像测量光污染方法研究

论文摘要

照明技术的发展对提高人类生活质量做出了突出贡献，但是人类无序、过度地开发和滥用，导致有些光成为了多余的、有害的污染源，也成为继水、大气、噪声等污染后又一新的物理污染—光环境污染。光污染会对人的身心健康、动植物的生长发育造成不同程度的影响。近年来，这一在经济发展中被广泛忽略的问题已成为“最迅速增加的改变自然环境的问题之一”，可见度良好、舒适、安全并且具有艺术魅力的光环境是人们提高生活质量的迫切需要。因此，应尽快着手研究光污染测量技术方法和实施手段，制定我国防治光污染的技术规范，实施城市光环境监测。本课题研究分析了国内外光污染防治相关技术出版物和测量技术方法，并通过污染产生原理分析、光污染现状调查、测量参数分析和实验室模拟等科学方法，深入研究城市光污染中最典型、危害最严重的几种典型光污染形式产生的原因机理、需要测量的物理参数、典型光污染的测量原理和评价方法。本文的主要研究成果如下：1.对光污染主要形式进行理论分析，调查城市光污染现状，并分析眩光污染、天空辉光、光入侵和过度照明等典型光污染类型的产生原因、测量内容、测量方法和评价方法。2.研究分析现有的光污染测量方法，对比分析各种方法的优势与不足，在此基础上探索光污染综合测量系统方案，研究光度量的基本测量原理，提出适合测量典型光污染的新方法，并搭建光污染测量系统。3.对系统进行色彩校正、亮度标定和相机内部参数标定，并对实验结果进行精度分析。通过实验室模拟眩光环境，测量眩光值GR，检验系统原理的正确性和可行性，并评价系统性能。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光污染的主要类型
• 1.3 光污染的主要危害
• 1.4 光污染防治研究情况
• 1.4.1 光污染的立法现状
• 1.4.2 光污染的研究组织和主要成果
• 1.4.3 光污染测量方法研究现状
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 课题研究的内容
• 第二章 典型光污染测量内容分析
• 2.1 光污染的主要特点
• 2.2 光污染测量内容分析
• 2.3 城市光污染现状调查分析
• 2.3.1 城市光环境照度实测分析
• 2.3.2 城市光污染现状问卷调查
• 2.4 典型光污染测量系统设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 彩色相机测量光污染原理
• 3.1 光度学与色度学基本原理
• 3.1.1 光度学基础
• 3.1.2 色度学基础
• 3.2 相机的成像模型
• 3.2.1 相机成像原理
• 3.2.2 相机模型与坐标系的定义
• 3.3 彩色相机测量亮度的原理
• 3.3.1 成像式亮度计原理
• 3.3.2 数码相机测量亮度原理
• 3.3.3 图像灰度-RGB 三刺激值的关系
• 3.4 彩色相机测量照度的原理
• 3.5 方位角和立体角的测量原理
• 3.5.1 方位角的测量原理
• 3.5.2 立体角的测量原理
• 3.6 本章小结
• 第四章 光污染测量系统标定与实验
• 4.1 实验设备
• 4.2 亮度测量标定
• 4.2.1 相机色彩校正
• 4.2.2 亮度标定
• 4.3 相机内部参数标定
• 4.3.1 标定方法
• 4.3.2 标定实验与结果
• 4.4 眩光测量实验
• 4.4.1 眩光污染评价方法
• 4.4.2 模拟眩光测量实验
• 4.5 误差来源分析
• 4.5.1 相机光圈和曝光时间
• 4.5.2 ISO 设置
• 4.5.3 曝光的稳定性
• 4.5.4 A/D 转换
• 4.5.5 噪声
• 4.5.6 颜色转换
• 4.5.7 渐晕现象
• 4.5.8 杂散光
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录 城市光污染现状调查问卷
• 致谢