一种大尺寸光环境动态模拟平台及实现方法与流程

本发明涉及一种大尺寸光环境动态模拟平台及实现方法，属于光环境模拟领域。

背景技术：

1、随着科技水平的不断进步及生活水平的提高，人们对于光环境的要求不再只局限于简单的“亮”。近几年来，建筑照明设计领域越来越重视灯光照明设计对人的心理及生理影响方面的研究工作，越来越多的研究结果证明，科学的灯光环境可以有效地提高人们的工作、学习效率，提高睡眠质量，让人们的心理得到进一步放松。

2、光环境模拟涉及到各个领域，以往针对不同场景人群的研究工作，需要在该场景的实际环境中进行，如需要研究不同的光环境对人心里的影响，可能需要搭建多个不同光环境的场所，才能取得精确的研究数据，但是这种研究方式成本高，周期长。

3、目前一些光环境模拟舱，采用把灯具放入舱内，采用调光的方式模拟各种光环境。例如专利申请号为202010350850.x：一种高动态范围光源模拟系统，该发明主要针对消费类电子产品和光环境传感器模块，如手机显示屏，电脑显示屏等等，测量不同照明环境下显示屏的显示效果、光环境传感器测量精度的测试和评估，但是该设备尺寸较小，应用场景有限。

4、目前市场上的光模拟舱体，尺寸小，人体无法进入，无法具体、直观的感受某种光环境，为此设计一种大尺寸光环境动态模拟平台，该平台尺寸大，色温调节范围宽，可用于各种光环境的模拟，始终是本领域技术人员研究的课题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的状况及存在的设备尺寸小，人体无法进入，无法具体、直观的感受某种光环境的不足，本发明提供了一种大尺寸光环境动态模拟平台及实现方法，该平台是一种多功能，多应用场景的光环境模拟平台，可以精确的提供各种动态或者静态光环境，使空间光环境设计更为快捷和准确，也可以让设计者直观的看到自己的设计结果，进一步改善设计。

2、本发明采用的技术方案是，一种大尺寸光环境动态模拟平台，包括电脑，还包括处理器和设置在舱体内的数面发光单元、温湿度数据采集模块、摄像机和数个光学数据采集模块；

3、所述电脑分别与处理器、温湿度数据采集模块、摄像机及数个光学数据采集模块连接，所述处理器与数面发光单元连接，每面所述发光单元由若干led模组组成；

4、所述电脑用于安装控制软件，设置发光单元的运行参数，读取温湿度数据采集模块、摄像机和光学数据采集模块的返回数据；

5、所述处理器用于接受电脑的命令，对命令经过处理，然后传递给发光单元；

6、所述发光单元用于接收处理器发送的信号，进行图像显示；

7、所述led模组用于组成发光单元，led模组由若干rgbw像素点构成；

8、所述摄像机用于采集舱体内部的实验运行状况；

9、所述温湿度数据采集模块用于采集舱体内部的温度、湿度数据；

10、所述光学数据采集模块用于发光单元运行时，采集舱体地面的照度，色温，显色指数光学数据。

11、一种大尺寸光环境动态模拟平台的实现方法，步骤如下：

12、步骤1、在舱体内左墙面、前墙面、顶面、后墙面、右墙面、地面和舱体门上分别安装一面发光单元，在舱体顶面位置安装摄像机、温湿度数据采集模块，在舱体地面的发光单元上安装数个光学数据采集模块；

13、步骤2、在电脑上设置舱体内六面发光单元显示的运行参数；

14、步骤3、电脑将发光单元设置的运行参数发送给处理器，处理器根据设定运行参数生成像素数据，然后输出到发光单元，发光单元根据接收到的像素数据显示图像，同时光学数据采集模块、摄像机和温湿度数据采集模块，分别采集舱体内画面、温湿度数据和光学数据返回电脑，通过电脑读取舱体内发光单元画面、温湿度数据和光学数据，判断是否符合设置要求，如不符合要求，重新在电脑设置运行参数，直到返回的数据符合要求，舱体根据设置参数显示真实的光学环境。

15、步骤2中所述设置舱体内六面发光单元显示的运行参数为：设定发光单元中每个led模组的光通量，色温，波长，色温的设定范围为2500-10000k，单色光波长的设定范围为380-780nm。

16、步骤3中所述的处理器根据设定参数生成像素数据的方法为：在控制软件上完成参数设置后，软件会自动对每个像素点进行数据采集，每个像素点均按照红色r为8比特，绿色g为8比特，蓝色b为8比特，白色w为8比特，生成一个32比特的数据，软件会自动通过usb接口将数据串行传输至处理器；处理器usb接口芯片将接收的数据传送至存储数据控制单元，然后会返回是否传送成功的信号，晶振会生成数据时钟信号“data_clk”，利用数据时钟信号“data_clk”，通过数据写地址计数器生成数据写入地址“address”，利用“address”将数据data存入图像数据存储器，图像生成控制器利用晶振生成数据同步信号“pclk”及行同步信号“hsy”，通过数据读地址计数器生成读地址，将图像数据存储器内的数据读出，图像生成控制器同时产生场同步信号“vsy”，图像生成控制器将读取的数据p_data、数据同步信号“pclk”、行同步信号“hsy”和场同步信号“vsy”，生成像素数据，通过标准hdmi接口芯片将像素数据编写成标准hdmi信号，通过hdmi接口输出至led发光单元。

17、步骤3中所述电脑读取舱体内发光单元画面、温湿度数据和光学数据，判断是否符合设置要求的方法为：通过电脑观察舱体内的画面，发光单元没有闪烁、黑屏，能正常显示设置的画面，舱体工作正常；数个光学数据采集模块采集的光学数据返回电脑后，经过分析，在电脑上分别显示照度的最大值、最小值、平均值和均匀度值，色温的最大值、最小值和平均值，显色指数的最大值和最小值；用照度期望值减去电脑显示的照度平均值得到差值，再取差值的绝对值，如果绝对值与照度期望值之比小于10%，并且照度均匀度值大于0.5，认为照度数据符合期望值；用色温期望值减去电脑显示的色温平均值得到差值，再取差值的绝对值，如果绝对值与色温期望值之比小于5%，认为色温数据符合期望值；如果电脑显示值的最小值大于显色指数期望值，认为显色指数数据符合期望值；采集的温湿度数据用于记录舱体内的试验条件，温度数据超过40℃，电脑发出警告，不建议人员进入舱体。

18、本发明产生的技术效果是：一种大尺寸光环境动态模拟平台，该平台尺寸大，色温调节范围宽，可用于各种光环境的模拟，该平台可以对每个led模组输出的光参数的波长、色温、光通量进行精确的控制，以实现各种光环境的模拟。该平台可输出380-780nm的单色光，以及色温在2500k-10000k的白光，实现宽波长，宽色温范围的光输出，可用于各种光环境的模拟。相比现有的模拟平台，该平台尺寸大，实验人员可进入舱体，实地感受光环境。处理器可处理软件设置的参数，生成点对点的成像数据，显示在发光单元上。软件内置多种素材库，方便用户设置。该平台可提供各种动态或者静态光环境，适用于教学，科研，拍摄等领域。本发明可以为建筑光环境设计，室内照明设计，环境光污染研究，光环境与人类心里研究，光生物安全研究等提供理想的试验平台。