低能见度下人行横道发光标线视认及预警效果研究

城市人行横道在夜间、雾天等低能见度环境下交通事故频发。交通设施视认性能不足、未能提供有效的冲突预警是重要原因。为探究新型发光标线与普通标线相比对于提升驾驶人视认距离、提供交通冲突预警的作用,基于Cinema 4D软件设计夜间及雾天2种低能见度行车场景,开展驾驶模拟实验,获取微观个体驾驶行为数据,使用Wilcoxon符号秩检验方法和Friedman秩和检验方法深入分析标线的发光颜色、发光模式、发光位置因素对于驾驶人视认距离及纵向速度调控行为的影响。实验结果表明:①低能见度场景中驾驶人在发光标线下的视认距离显著大于普通标线,夜间场景中白色、黄色和红色发光标线下驾驶人视认距离分别提升36%,21%,54%,雾天场景中白色、黄色和红色发光标线下驾驶人视认距离分别提升34%,17%,47%;②低能见度环境中,车辆在白色和红色发光标线下的减速幅度较普通标线显著增大,在黄色发光标线下减速幅度变化不显著,夜间场景中白色、红色发光标线下车辆减速幅度较普通标线分别提升了101%,150%,雾天场景中白色、红色发光标线下车辆减速幅度较普通标线分别提升了142%,194%;③发光标线的光源、发光形式与颜色对于驾驶人视认距离的影响具有显著的交互作用,标线不同属性的组合方式对驾驶人视认距离大小的影响有显著差异。

超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验

为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸,提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。设计优于1/12λ(λ=632.8 nm)面形精度的小角度棱镜折转光路,实现照明系统与成像镜头的水平布置,径向尺寸仅为80 mm,在保证不影响系统成像质量的前提下,极大地降低了整个系统的径向尺寸,同时也实现了12°的小角度明场照明。设计放大倍率为0.264的对称混合型光学系统,采用纯球面系统获得较大成像视场,像高为81.92 mm,物像距仅为392.5 mm,极大地降低了整个系统轴向尺寸。设计结果表明,整个成像系统全视场平均光学传递函数优于0.4@100l p/mm,相对畸变优于0.03%,像面照度均匀性全视场优于50%。实际测试结果表明:全视场实际成像分辨率优于18.88μm,达到了系统极限分辨率;全视场像面照度均匀性为43.3%,满足均匀性优于40%的研制要求。研究结果表明本文提出的超薄超短物像距高分辨率检测成像系统合理、有效,解决了12寸晶圆检测成像系统空间尺寸压缩的难题,并降低了研制成本,为后续近距离大尺寸物体检测成像系统的研制提供参考依据。

结合特征增强和多尺度感受野的低照度目标检测

低照度图像普遍存在噪声、颜色失真和低对比度等图像退化问题,不仅影响视觉体验,而且严重影响低照度目标检测精度.为了更好地完成低照度目标检测任务,提出一种结合特征增强和多尺度感受野(feature enhancement and multi-scale receptive field,FEMR)的低照度目标检测算法.首先,像素级高阶映射(pixel-level high-order mapping,PHM)模块学习低照度到正常照度的高阶映射关系,进而提高低照度目标特征显著性,从而获得初步增强的特征信息.然后,关键信息增强(key information enhancement,KIE)模块结合多种注意力机制,突出重要特征并过滤噪声信息,获得进一步增强的特征信息.此外,长距离特征捕获(long distance feature capture,LFC)模块引入多种尺度的条状感受野,捕获低照度场景中孤立区域的长距离关系.实验表明,所提算法在低照度目标检测精度方面具有较好的表现,同时能直接输出正常照度风格图像下的检测结果,实现端到端的低照度目标检测,便于人眼直接评估检测结果的精度.

基于YOLOv5s的盲人出行辅助系统研究

针对传统盲人出行辅助工具灵活性低、交互性差的问题,提出了一个基于目标检测算法YOLOv5s的盲人出行辅助系统。系统采用双目摄像头实时捕获周围环境信息,通过目标检测算法检测出周围的物体,并进行距离测量,然后将检测数据和距离信息相结合并进行分析,最后以语音的形式反馈给盲人。实际测试结果表明,系统在白天或光线较好的场景下,检测准确率在95.5%以上,在夜晚或光线较弱的场景下,通过低照度增强算法,检测准确率在93.7%以上,并且系统使用多线程并行结构,使得处理视频流的平均帧率为31.34 fps。

配光曲线与马道位置对体育馆照明质量的影响分析

以篮球馆为例,利用DIAlux仿真软件分别对体育馆中不同配光曲线与不同马道位置下的照明质量进行仿真分析,包括平均水平照度、平均垂直照度、水平照度均匀度和垂直照度均匀度,研究配光曲线与马道位置对照明质量的影响并得出相关结论。

连续照明时成像对比度与气象条件的关系

通过同轴激光连续照明成像模型分析了大气后向散射对成像对比度的影响,得出了考虑散射因素时成像对比度的计算公式。基于不同气象条件下大气粒子散射特点,讨论了霾和雾两种不同天气时成像对比度随照明距离的变化规律,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验吻合较好。

照度不均匀图像的快速自适应灰度修正

针对实际应用中近距离成像产生的图像照度不均匀现象,从成像的光照模型出发,提出了一种具有自适应性的灰度修正方法,并与已有的灰度修正方法进行了对比分析。实验表明,该方法快速有效,并特别适用于基于高速图像处理的机器视觉系统。

单颗LED实现远距离均匀照明系统设计

针对现有的LED照明系统体积大、结构复杂、工作距离短的缺点,提出一种轻量化、均匀性好、能够实现远距离照明的单颗LED投影系统的设计方法。从照明设计理论出发,结合非成像设计和成像设计方法,设计了由单颗大功率LED、聚光镜、孔径光阑和投影物镜组成的投影照明系统。聚光镜对LED出射的光线进行匀化并会聚于照明面位置,投影物镜将照明面处的光斑投影到指定距离的接收面上。系统采用全透射式结构,便于加工和装调;单颗大功率LED作为光源能够有效减小系统体积和质量。实验结果表明:系统能在3 m^3km范围内形成均匀度大于90%的照明,成像质量良好,投影面畸变小于5%,能满足远距离均匀照明投影的要求。

不同发散角的LED空间照度仿真分析

鉴于LED光强分布和间距对接收面照度均匀性有直接影响,本文利用Tracepro软件对不同发散角LED空间照度分布进行了仿真分析,给出了接收面中心照度均匀的LED最佳间距,为优化的LED阵列设计提供一定的理论支持。

高速公路隧道群交通事故区段划分

为了进一步加深高速公路隧道群的运营安全设计,需要对隧道群进行区段划分。基于隧道群区别于普通单隧道的特点,提出了基于隧道照明特性对驾驶员视觉的影响以及隧道群在防灾方面的特殊性质,对高速公路隧道群进行了"三区段"划分。隧道群交通事故的区段划分,基于隧道照明特点,研究了隧道群对在其中行驶的驾驶员的心理和生理上的影响,提出了基于驾驶员视觉特性"三过程"的极限距离;另结合隧道群防灾特点,提出了基于防灾特征的隧道群极限距离。根据以上研究,考虑到隧道照明特点,根据驾驶员在隧道群行驶的光线明、暗适应过程的视觉特性,提出了高速公路隧道群交通事故划分的三区段准则,给出了建议值,并将该区段划分应用于工程实际,可为类似工程提供参考。

室内空间LED照明蓝光辐射分布的测量与计算

过量的蓝光辐射会对视网膜造成损伤,损伤程度取决于眼睛接收到蓝光辐射强度。在室内空间照明中,照明距离、视线方向、光源光谱等多种因素与光辐射强度相关。为了得出照明距离和照明强度与蓝光辐射强度的关系,我们测量并计算了5000 K LED照明光源在7种不同照明强度和4种照明距离下的光谱能量分布及蓝光辐射强度。结果表明:照明强度越大或照明距离越小,人眼处的蓝光辐射强度越大;不超过3000 lx的5000 K LED照明,人坐立或站立时眼睛处的蓝光辐射强度在安全限值内。

AFS前照灯弯道旋转的计算模型

提出当车辆在弯道转向时,可以通过车速和前轮转向角度作为输入信号,根据前照灯弯道照明距离应大于安全行驶距离的控制策略,以四轮动态转向模型和ABS制动模型为基础,计算前照灯的旋转角度。经由基于MATLAB/Simulink的数值计算程序和专门设计的采用向心加速度传感器的LabVIEW实车测控系统,对比验证了AFS前照灯弯道旋转计算模型的有效性。

光照度平方反比定律在LED光源中的应用与探讨

根据发光二极管(LED)的封装分析发光芯片的虚像位置,推导出利用光照度平方反比定律测量LED平均光强时被照面与光源实际距离的校正值。测试了不同发散角LED在不同测试距离下的光照度,发散角越小,光照度偏离距离平方反比定律的误差越大。通过数据拟合校正测试距离,与理论分析、仿真结果相吻合,校正后LED的平均发光强度、照度与测试距离符合平方反比定律。结果进一步说明了LED发光强度测量标准中两种距离的设定有待商榷。该实验对光学工程类学科的照度平方反比定律验证实验设计与延伸有一定启发作用。

室内LED射灯光生物安全分析

针对LED射灯在室内环境下的潜在光生物安全风险,通过模拟室内LED射灯的实际照明,分别测量了定距离不同功率和等功率不同距离下LED射灯的蓝光危害值(LB)及辐照度.根据GB/T20145—2006《灯和灯系统的光生物安全》的要求,对LED射灯的光生物安全性进行了评价.结果表明,在定距离1.0m的室内使用情况下,实测功率4W以上的LED射灯,其蓝光危害值都超过了安全阈值100W·m-2·sr-1,存在不同程度的视网膜蓝光危害,危害程度与灯功率和辐照时间呈线性相关.LED射灯的辐照度伤害与蓝光危害有着相似的规律.在一般室内(辐照距离一定)情况下,LED射灯的功率是影响视网膜蓝光危害和辐照度危害的主要因素,随着灯功率增大,危害程度也随之增大.在特殊室内环境下(辐照距离不定),辐照距离也是影响视网膜蓝光危害和辐照度危害的重要因素.

光诱渔业中光强分布的理论研究及其应用

集鱼灯合理配置是光诱渔业中重要的研究课题之一,需要从理论和实践两个方面加以分析和研究,以探讨灯光配置包括种类、布局等是否合理。根据光学理论和集鱼灯的发光特点,使用面光源积分计算方法建立了集鱼灯光强计算的公式,该方法比以往的线光源以及点光源计算方法更为精确。通过理论数据和实测数据相比较,检验了方法的正确性,并且分析了产生理论数据和实测数据一定误差的原因。以此为依据,通过M athem atica4软件计算了8154鱿钓船在海面上的光强分布,研究了8154鱿钓船合适间距的问题,认为在适宜照度0.005 lx下的合适作业间距为0.64 nm.。

外部车灯智能控制系统的设计及试验

针对现有外部车灯手动和自动操控装置存在的诸多不足,研制了根据前景视距、近光照距、停车视距、制动和超车等多种信息进行综合控制的手动和自动互补式前照灯变光器.同时实现了手/自动互补式开关灯、急减速自动远光+后雾灯、大雨自动小+前雾灯、离车延时照明、转向弯道照明、断路故障提醒、灯光应急替补、自复位式组合开关等附加功能.该系统以某中级轿车作为试验对象,对控制算法、原理电路和功能结构进行了具体设计.经样机试制、装车调试和长期试用后,证明该系统具备可行性、有效性和耐久性.

8154型鱿钓渔船合适作业间距的研究

根据头足类对光反应的最低背景照度0.01 lx,使用叠加法海面照度计算方法,对鱿钓渔船不产生灯光干扰的合适照度间距进行分析,建立鱿钓渔船抛锚位置与相邻渔船的合适作业间距计算公式:L′Z=0.04×[Ln(P1)+Ln(P2)]+0.14。根据该公式,集鱼灯总功率均为120 kW的2艘8154型鱿钓渔船的合适作业间距为0.68 n mile。

如何正确选择投影机投影的尺寸和亮度

多媒体教学中 ,如何正确地选择投影机的投影尺寸和亮度是必须解决的一个实际问题。本文就两者的关系及其对投影效果的影响进行了研究 ,并根据理论计算结合实际经验 。

近场照度均匀的LED阵列设计

通过分析多颗LED组成的各种阵列在近场平面上的照度分布,来设计可实现近场照度均匀的LED排列方式和距离。基于LED的光强分布,构建单颗LED的光强分布模型(并非朗伯分布),给出了方程和等式用于计算不同排列方式下的LED分布距离和封装密度,以实现近场平面上的照度均匀。

基于BP网络的驾驶员黄昏空间距离判识规律

为研究黄昏时段行车时,驾驶员对空间距离判识随环境照度的变化规律,进行实际道路试验.选用32名男性驾驶员,在不同自然环境照度下,判识不同空间深度距离时红、绿色障碍物的绝对距离和相对距离.统计分析被试判识结果,分析距离判识差异,获得空间距离判识特征值.运用BP神经网络,模拟距离判识结果,分析距离判识变化规律.结果表明:红、绿色障碍物黄昏时距离判识差异显著,BP网络可以很好拟合距离判识变化规律.绝对距离和相对距离判识结果,均随环境照度降低而增加;判识距离随深度距离增加也增加,相对距离增加较小.