一种基于图像处理的亮度测试方法与流程

本申请涉及一种基于图像处理的亮度测试方法，属于光学测量。

背景技术：

1、目前各大中小学教室中的教室光环境欠佳，需对教室光环境进行检测评估，教室统一眩光值(ugr)是考核评估教室光环境的重要参数，也是对教室内学生与教师视力健康影响最大的因素。对统一眩光值(ugr)的数据采集与计算，现存瞄点式亮度计与成像式亮度计，伴随着电子信息技术和数码相机的发展，一种利用计算机图像处理技术求取亮度值的亮度测试系统应运而生，此种测试系统依赖于硬件和软件系统的配合，与传统的亮度计相比，测试时间短、效率高。但由于需要使用数码相机采集图像，由数码相机测亮度的原理决定，图像处理过程依赖于特定型号数码相机的参数，这就导致整个测试系统与特定型号数码相机绑定，在更换了数码相机后，测试系统就无法使用，降低了使用效率。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是现有基于图像处理的亮度测试系统依赖于特定型号数码相机，导致更换数码相机后，测试系统就无法使用，降低了使用效率。

2、为了解决上述技术问题，本申请是提供了一种基于图像处理的亮度测试方法，其特征在于，用于检测教室亮度分布以及统一眩光值，借此参数评估教室光环境，进而改善学生用眼环境；包括以下步骤：

3、步骤一、光学标定，对数码相机进行标定得到该数码相机所拍摄图像中目标物灰度值d与曝光量h的对应数据，计算出灰度值d与曝光量h的拟合数学表达式；

4、步骤二、在教室内采集包含灯具的图像，进行图像处理得到灯具在图像上的平均灰度值；将平均灰度值代入灰度值d与曝光量h的拟合数学表达式得到曝光量；

5、步骤三、计算得到教室光环境中的目标灯具亮度与背景亮度；

6、步骤四、测量得到计算统一眩光值(ugr)所需的灯具位置信息，经过计算便可得到统一眩光值(ugr)。

7、优选的，所述步骤一光学标定的具体过程为：使用亮度计测量目标物亮度l，通过数码相机在特定快门时间和光圈大小下采集含有目标物的图像，进行图像处理得到灰度图以及灰度值d，灰度值d为图像中目标物所有像素点的平均灰度值；已知目标物亮度l，可以通过公式得到图像中目标物的曝光量h，在此快门时间和光圈大小下得到了灰度值d和曝光量h的一组对应数据；改变数码相机的快门时间，拍摄一组同一亮度下的不同快门时间的多张图片；改变亮度源亮度重复以上过程，得到在光圈大小固定下、灰度值d和曝光量h对应关系的多组数据，通过拟合曲线得到图像灰度值d与曝光量h的拟合数学表达式。

8、优选的，所述步骤二图像处理具体过程为：一、进行灰度处理得到灰度图，对得到的灰度图做二值化得到二值图；二、使用基于python-opencv的图像处理技术，使用canny边缘检测算法对二值图进行边缘轮廓检测，在灰度图上标记出灯具轮廓并编号，使用灯具轮廓对灰度图进行灰度提取，canny边缘检测已经将灯具与背景分割，将一个灯具轮廓内的灰度值平均化，将平均灰度值代入光学标定的拟合数学表达式，便可得到其对应的曝光量h。

技术特征：

1.一种基于图像处理的亮度测试方法，其特征在于，用于检测教室亮度分布以及统一眩光值，借此参数评估教室光环境，进而改善学生用眼环境；包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于图像处理的亮度测试方法，其特征在于，所述步骤一光学标定的具体过程为：使用亮度计测量目标物亮度l，通过数码相机在特定快门时间和光圈大小下采集含有目标物的图像，进行图像处理得到灰度图以及灰度值d，灰度值d为图像中目标物所有像素点的平均灰度值；已知目标物亮度l，可以通过公式得到图像中目标物的曝光量h，在此快门时间和光圈大小下得到了灰度值d和曝光量h的一组对应数据；改变数码相机的快门时间，拍摄一组同一亮度下的不同快门时间的多张图片；改变亮度源亮度重复以上过程，得到在光圈大小固定下、灰度值d和曝光量h对应关系的多组数据，通过拟合曲线得到图像灰度值d与曝光量h的拟合数学表达式。

3.如权利要求1所述的一种基于图像处理的亮度测试方法，其特征在于，所述步骤二图像处理具体过程为：一、进行灰度处理得到灰度图，对得到的灰度图做二值化得到二值图；二、使用基于python-opencv的图像处理技术，使用canny边缘检测算法对二值图进行边缘轮廓检测，在灰度图上标记出灯具轮廓并编号，使用灯具轮廓对灰度图进行灰度提取，canny边缘检测已经将灯具与背景分割，将一个灯具轮廓内的灰度值平均化，将平均灰度值代入光学标定的拟合数学表达式，便可得到其对应的曝光量h。

技术总结
本申请公开了一种基于图像处理的亮度测试方法，其特征在于，用于检测教室亮度分布以及统一眩光值，借此参数评估教室光环境，进而改善学生用眼环境；包括以下步骤：步骤一、光学标定，对数码相机进行标定得到该数码相机所拍摄图像中目标物灰度值D与曝光量H的对应数据，计算出灰度值D与曝光量H的拟合数学表达式；步骤二、在教室内采集包含灯具的图像，进行图像处理得到灯具在图像上的平均灰度值；将平均灰度值代入灰度值D与曝光量H的拟合数学表达式得到曝光量；步骤三、计算得到教室光环境中的目标灯具亮度与背景亮度；步骤四、测量得到计算统一眩光值所需的灯具位置信息，经过计算便可得到统一眩光值。

技术研发人员：程敏,郝斌,陈建秋,尹海霞,程安,江魏佳,杨远礼
受保护的技术使用者：中认尚动(上海)检测技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13