一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法技術

本發明專利技術公開了一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法，所述正四面體全景照度計包括正四面體、手持式照度計和正四面體固定裝置，正四面體外表面覆蓋黑色絨紙避免光線反射。借助于兩塊異性瓷片就很容易實現手持式照度計與四面體尺的組裝。關于正四面體固定裝置的實現可借助于一透明亞克力圓杯，在圓杯底部開一小孔，用一1\4螺母與三腳架頂部固定。底部具有平坦表面的小型照度計取得正四面體尺的四個平面照度之后，全景照度即為四個測量值的平均。本發明專利技術結構簡單，搭建方便，實用性強，可以實現對光場中測量點360

【技術實現步驟摘要】
一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法


[0001]本專利技術屬于照度計測量
，具體涉及一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法。

技術介紹

[0002]照度作為對被照射物體上接收到的光通量的衡量參數，對該物體的可見度起決定作用。我們周圍的物體反射接收到的光后以亮度分布的形式進入眼睛，被大腦感知，完成視覺感知過程。自照明行業起始以來，照度的計算及測量一直是光度學中的一個重要的研究課題。其中，全景照度是某一測量點在空間中360
°
方向上照度總和的平均。它表征了該點被整體照亮的程度，是一個獨立于觀察者的物理量。它的值可被理解為一個圓形球體位于測量點時其所有表面接受到的照度值的平均，故利用傳統的方法對其進行測量難度較大。

技術實現思路

[0003]專利技術目的：針對以上問題，本專利技術提出一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法，所述正四面體全景照度計結構簡單、搭建方便、實用性強、測量結果準確。
[0004]技術方案：為實現本專利技術的目的，本專利技術首先提出一種正四面體全景照度計，包括：
[0005]正四面體、手持式照度計和正四面體固定裝置；
[0006]所述正四面體的四個表面的中心位置均設有一塊磁片，所述正四面體包括磁片在內的四個表面均覆有黑色絨紙；
[0007]以所述手持式照度計的測量面為正面，其背面中心位置設有一塊磁片；
[0008]所述正四面體四個表面的磁片磁性相同，所述正四面體四個表面的磁片與所述手持式照度計背面的磁片磁性相反；<br/>[0009]所述手持式照度計通過磁片與所述正四面體任意表面連接。
[0010]所述正四面體任一頂角朝下，垂直于地面，固定于正四面體固定裝置。
[0011]進一步地，所述正四面體固定裝置包括三腳架和透明圓柱杯；
[0012]所述透明圓柱杯的底部固定于三腳架頂部，所述正四面體任一頂角朝向所述透明圓柱杯的底部中心固定于透明圓柱杯上部。
[0013]進一步地，所述透明圓柱杯的底部中心與所述三腳架頂部均有一1\4小孔，1\4螺母穿過透明圓柱杯的底部中心與所述三腳架頂部，使透明圓柱杯的底部固定于三腳架頂部。
[0014]進一步地，本專利技術還提出一種基于正四面體全景照度計的全景照度測量方法，所述方法如下：
[0015]調整正四面體全景照度計位置，使正四面體位于待測量點位置，然后依次將手持式照度計與所述正四面體的四個表面連接，讀取每個表面的平面照度數值；
[0016]所述正四面體四個表面的平面照度數值的平均，即為該測量點在空間360
°
方向上
照度總和的平均，即該測量點的全景照度值。
[0017]進一步地，所述調整正四面體全景照度計位置，使正四面體位于待測量點位置，方法如下：
[0018]將所述透明圓柱杯的底部固定于三腳架頂部，將正四面體任一頂角朝向所述透明圓柱杯的底部中心放置于透明圓柱杯上部并固定，調整三腳架位置，使正四面體位于測量點位置。
[0019]有益效果：與現有技術相比，本專利技術技術方案具有以下有益技術效果：
[0020]本專利技術提出一種正四面體全景照度計及全景照度測量方法，通過計算機模擬發現，利用正四面體上四個平面照度的測量值可對全景照度進行近似估計，具有較高的精確度。利用正四面體照度計對全景照度進行測量的可行性與準確性是通過使用自然場景的高動態范圍(HDR)全景圖來驗證的。同時也證明了該正四面體全景照度計在真實復雜光環境下的準確性與魯棒性。本專利技術提供的基于正四面體全景照度計測量全景照度的方法，結構簡單、搭建方便、實用性強，可以實現對光場中測量點360
°
方向上平均照度
?
全景照度進行測量的目的。
附圖說明
[0021]圖1是一種實施例下一種正四面體全景照度計示意圖；
[0022]圖2是一種實施例下正四面體結構示意圖；
[0023]圖3是一種實施例下三維空間中天頂角ψ和方位角θ的示意圖；
[0024]圖4是一種實施例下HDR全景圖球諧函數分解中對應的零階，一階和二階基函數示意圖；
[0025]圖5是一種實施例下基于本專利技術所述的一種正四面體全景照度計的測量值與真實值比值的直方圖分布圖；
[0026]圖6是一種實施例下HDR全景圖的分位數擬合結果圖。
具體實施方式
[0027]下面結合附圖和實施例對本專利技術的技術方案作進一步的說明。
[0028]本專利技術所述的一種正四面體全景照度計，具體如下：
[0029]參考圖1所示，本專利技術設計的正四面體全景照度計需要的部件容易采購，安裝簡便。主要部件包括一個正四面體，一個有平坦底面的小型手持式照度計(例：云之光燈光捕手)，一塊陽(陰)極磁片，四塊陰(陽)極瓷片，黑色吸光絨紙，一個透明亞克力圓杯，一個1\4螺母。
[0030]在正四面體的四個表面中央用萬能膠粘貼一塊瓷片，并覆蓋黑色絨紙。把另一極性的瓷片粘貼于手持式照度計背面。在透明亞克力圓杯底部打一1\4小孔，用一個1\4螺母固定于三腳架之上。正四面體，參考圖2所示，市場購買途徑廣，借助3D打印技術也很容易自行制作。正四面體照度計外表面覆蓋黑色絨紙避免光線反射。借助于兩塊異性瓷片就很容易實現手持式照度計與四面體尺的組裝。
[0031]測量時，把正四面體以一個尖頂朝下的姿態放置于圓形亞克力圓杯上部，然后依次把背面貼有磁片的手持式照度計置于帶有異性瓷片的正四面體四個表面之上讀取四個
表面的平面照度數值，這四個數值的平均即為該測量點在空間中360
°
方向上照度總和的平均，即全景照度。為了防止更換測量表面時正四面體尺擺放姿態發生變化，可在圓形亞克力杯與正四面體尺的三條接觸棱處用回形針對位置進行限位。
[0032]實驗驗證：
[0033]為驗證基于正四面體照度計測量及計算全景照度的準確性及魯棒性，在計算機中模擬了基于正四面體照度計測量值計算全景照度的全過程，具體如下：
[0034]在基于matlab的模擬計算中利用了自然場景的高動態范圍(HDR)全景圖來模擬真實復雜的光環境，并照射置于全景圖中心的一個模擬正四面體的四個表面。隨機采集890張不同時間、不同場景的HDR全景圖，包括城市、室內、室外、傍晚、森林、天空、海洋、工作室等。使用CIE1931
?
XYZ系統中的Y通道分量來計算HDR圖像每個像素的亮度值，如下公式所示：
[0035]L＝179*(0.2127R+0.7151G+0.0722B)cd/m2????
(1)
[0036]式中，L表示HDR圖像每個像素的亮度值，R為圖像中紅色分量的數值；G圖像中綠色分量的數值；B為圖像中藍色分量的數值；
[0037]為了研究該四面體全景照度計測量全景照度的魯棒性，在每一幅HDR全景圖下，參考圖3所示，全景照度計在空間中沿天頂角ψ和方位角θ逐漸改變角度，每隔20
°
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種正四面體全景照度計，其特征在于，包括：正四面體、手持式照度計和正四面體固定裝置；所述正四面體的四個表面的中心位置均設有一塊磁片，所述正四面體包括磁片在內的四個表面均覆有黑色絨紙；以所述手持式照度計的測量面為正面，其背面中心位置設有一塊磁片；所述正四面體四個表面的磁片磁性相同，所述正四面體四個表面的磁片與所述手持式照度計背面的磁片磁性相反；所述手持式照度計通過磁片與所述正四面體任意表面連接；所述正四面體任一頂角朝下，垂直于地面，固定于正四面體固定裝置。2.根據權利要求1所述的一種正四面體全景照度計，其特征在于，所述正四面體固定裝置包括三腳架和透明圓柱杯；所述透明圓柱杯的底部固定于三腳架頂部，所述正四面體任一頂角朝向所述透明圓柱杯的底部中心，固定于透明圓柱杯上部。3.根據權利要求2所述的一種正四面體全景照度計，其特征在于，所述透明圓柱杯的底部中心與所述三腳架頂部均有一1\4小孔，1\4螺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏嶺，劉小峰，張婷婷，許瑞鵬，顧永輝，李凡，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：