Применение фотокамер с матричными оптическими преобразователями в фотометрии
ОПТИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 535.247.4; 628.987
ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОКАМЕР С МАТРИЧНЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ В ФОТОМЕТРИИ
© 2012 г. В. А. Андрийчук, доктор техн. наук; Я. М. Осадца Тернопольский национальный технический университет им. И. Пулюя, г. Тернополь, Украина Е-mail: kaf_es@tu.edu.te.ua
Приведено описание математической модели системы излучающая поверхность – фотокамера. Разработана методика градуировки матричных оптических преобразователей и фотокамер на их основе. Создано программное обеспечение расчета освещенности и яркости поверхности по полученному изображению. Проведены измерения распределения яркости и освещенности по светящейся поверхности, выполнено сравнение с нормативными параметрами.
Ключевые слова: матричный фотопреобразователь, яркость, освещенность, цифровая фотокамера, RGB-система.
Коды OCIS: 040.1490, 120.5240
Поступила в редакцию 16.05.2011
Появление матричных оптических преобразователей и фотокамер на их основе раскрывает широкие возможности их использования для светотехнических измерений. Такие измерения отличаются от традиционных способов оперативностью, повышенной точностью, возможностью компьютерной обработки и записи информации.
В работах [1–7] рассмотрена эта проблема, но представленные результаты ограничиваются решением лишь прикладных задач. В них не уделено достаточно внимания аналитическим расчетам яркости исследуемого объекта и его изображения. Для проведения таких расчетов необходимо иметь математическую модель системы фотокамера – объект исследования. Кроме этого, возникает необходимость в разработке методики градуировки фотокамер и визуализации результатов измерений. Это важно для определения состояния внешнего освещения улиц, объектов архитектуры, памятников и т. п.
Целью данной работы являлось: построение математической модели системы фотокамера – излучающая поверхность, на ос-
нове которой можно было бы проводить расче-
ты светотехнических параметров,
разработка измерительной установки и ме-
тодики градуировки как матричных прием-
ников, так и фотокамер в целом,
проведение дистанционных измерений рас-
пределения яркости и освещенности светя-
щихся поверхностей и сравнение полученных
результатов с нормативными параметрами.
Построение математической модели. Рассмотрим излучающую поверхность, яркость
которой подчиняется закону Ламберта [8].
На этой поверхности выберем участок площадью S1 (рис. 1) с освещенностью E1. Фотокамеру с матричным фотопреобразователем с фокусным расстоянием объектива F и площадью входного отверстия SВО установим на высоте h1. Расстояние от объектива фотокамеры до поверхности матричного фотопреобразователя равно h2 и близко к фокусному расстоянию объектива F.
Пусть элемент поверхности S1 размещен на расстоянии l1 от точки пересечения оптической оси фотокамеры с поверхностью (точка O1). Его изображение на поверхности матричного
40 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012
l2
2
3
O2 r2
2
S2 N2
h1 h2
2 r1
4
N1 1
I1
1 S1
l1
O1
Рис. 1. Модель системы излучающая поверхность – фотокамера. 1 – излучающая поверхность, 2 – матричный фотопреобразователь, 3 – объектив фотокамеры, 4 – входное отверстие объектива.
оптического преобразователя S2. Согласно законам геометрической оптики [9]
Поскольку
S1 r12 = S2 r22.
(1)
r12 = l12 + h12, r22 = l22 + h22,
то формулу (1) преобразуем к виду
( ) ( )S1 S2 = r12 r22 = l12 + h12 l22 + h22 . (2)
Освещенность EМ поверхности элемента S2 матричного фотопреобразователя равна
EM = M S2 ,
(3)
где М – световой поток, который попадает на участок S2 преобразователя. Световой поток 12, который излучается от элемента S1 и попадает на входное отверстие фотокамеры,
определяется формулой
12 = LS1 cos1SÂÎcos2 r12,
(4)
где L – яркость участка поверхности S1 в направлении к входному отверстию объектива,
1, 2 – углы между направлением силы света и нормалями к элементам S1 и S2, соответственно. Подставив в (4) выражение для r12 из формулы (1), получим
12 = LS2SÂÎ cos1 cos2 r22 .
(5)
Поскольку фотокамера расположена таким
образом, что излучающая поверхность и по-
верхность матричного фотопреобразователя параллельны, то 1 = 2 = , и формулу (5) можно записать
12 = LS2SÂÎ cos2 r22 . Учитывая, что
(6)
M = 12,
освещенность элемента S2 поверхности матричного преобразователя запишется урав-
нением
EM = 12 S2 ,
(7)
где – коэффициент пропускания оптической системы фотокамеры. Подставляя (6) в (7), получим
EM = LSÂÎcos2 r22 .
(8)
Учитывая (1), (2), уравнение (8) запишем в
виде:
( )EM = LSÂÎh22 l22 + h22 2.
(9)
Из (9) получаем выражение для яркости излу-
чающей поверхности
( ) ( )L = EM l22 + h22 2 SÂÎh22 .
(10)
Для определения освещенности исследуемой поверхности по известной ее яркости используем формулу [8]
L = E1 ,
(11)
где – коэффициент яркости рассеивающей
поверхности, который определяется отноше-
нием яркости данной поверхности к яркости
идеального рассеивателя, находившегося в тех
же условиях освещения.
Из уравнений (10) и (11) получаем выра-
жение для освещенности исследуемой поверх-
ности
( ) ( )E1 = EM
l22 + h22
2
SÂÎh22 .
(12)
Таким образом, согласно (10) и (12), и зная параметры камеры SВО, h2 и l2 мы можем определять яркость и освещенность исследуемого объекта.
Измерение яркости излучающей поверхности. Изображение излучающей поверхности в плоскости матричного оптического преобразователя фотокамеры можно представить в виде функции
“Оптический журнал”, 79, 2, 2012
41
A = f(x, y),
где x, y – координаты пиксела, а f – функция освещенности или яркости исследуемого объекта. Для передачи цвета объекта его изображение в камере формируется комбинацией нескольких монохроматических изображений. В большинстве случаев это происходит в RGBсистеме, базовыми цветами в которой есть красный, зеленый и синий [10, 11].
Согласно закону инвариантности, энергетическая яркость изображения светящего объекта равна его энергетической яркости, умноженной на коэффициент пропускания оптической системы [9, 10]. Для определения яркости излучающей поверхности необходимо ее изображение представить в XYZ-системе. В этой системе координата Y, по определению, соответствует яркости объекта. Такое преобразование является линейным и его можно описать матрицей М(33)
ççççæçççèYXZ ÷÷÷÷÷÷÷÷øö = MçççççççæèGRB÷÷÷÷÷÷÷÷öø.
Матрица преобразования имеет вид:
M = ççèçççççæ000,,,260900806980109600490
0,1735011 0,5865990 0,0660957
010,,,112110640243284448350÷÷÷÷ø÷÷÷÷ö. (13)
Отсюда яркость представленного в RGBсистеме изображения определяется как
Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B.
Большинство изображений в цифровых фотокамерах соответствует стандарту sRGB [12], поэтому более корректной будет формула
Y = 0,21R + 0,72G + 0,07B,
(14)
где R, G и B – координаты цветности. Градуировка фотокамеры с матричным
оптическим преобразователем. Перед тем как проводить светотехнические измерения с помощью фотокамеры с матричным оптическим преобразователем, была проведена ее градуировка. Для этой цели была смонтирована установка, схема которой приведена на рис. 2. В качестве источника света использовали лампу накаливания или светодиод с заданным световым потоком и силой света. Световой поток светодиода дополнительно измеряли
23 14
5 h h1
Рис. 2. Схема установки для градуировки фотокамеры с матричным оптическим преобразователем. 1 – источник света, 2 – диафрагма, 3 – экран, 4 – фотокамера, 5 – фотометрическая скамья.
Y, отн. ед.
200
100
0 1000 2000 3000
L, кд/м2
Рис. 3. Зависимость Y-координаты изображения экрана от яркости его излучающей поверхности в направлении объектива камеры.
с помощью интегрального фотометра с диаметром фотометрического шара 0,35 м.
В качестве экрана использовали пластину из матового стекла. Световой поток, прошедший сквозь пластину, диффузно рассеивался, что позволяло считать излучающую поверхность равнояркостной. С помощью люксметра измерялась освещенность его поверхности. Изменение освещенности и соответственно яркости излучающей поверхности производили путем изменения расстояния h от источника света до экрана, тогда как расстояние между экраном и фотокамерой оставалось без изменений и равнялось h1 = 1 м. Яркость излучающей поверхности в направлении объектива фотокамеры определялась по формуле (11). По результатам измерений и расчетов строили градуировочную кривую зависимости яркости изображения или Y-координаты от яркости экрана в сторону объектива фотокамеры при SВО = const (рис. 3).
42 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012
1 3 h1 2
–l1 l1
l
Рис. 4. Схема установки для измерения распределения освещенности (или яркости) диффузно отражающей поверхности. 1 – источник света, 2 – исследуемая поверхность, 3 – фотокамера.
32
1
Рис. 5. Распределение освещенности поверхности экрана, полученное с помощью цифровой фотокамеры OLYMPUS Е-420. 1 – более 400 лк, 2 – от 400 до 300 лк, 3 – менее 300 лк.
Измерение распределения яркости и ос-
1. Вводим изображение в компьютер.
вещенности исследуемой поверхности. Для
2. По формуле (14) вычисляем яркость изо-
измерения распределения яркости по иссле- бражения исследуемого объекта.
дуемой поверхности использовали установку,
3. Согласно экспериментальной зависимости
схема которой приведена на рис. 4. Источни- Y(L) определяем яркость L поверхности объек-
ком света служил светодиод. Экраном служи- та исследования.
ла белая бумага с коэффициентом диффузного
4. По формуле (12) рассчитываем его осве-
отражения 0,87, который измеряли шаровым фотометром ФМШ-56. Освещенность поверхности экрана измерялась люксметром Ю-116,
щенность E1. 5. Проводим сравнение E1 с ранее введен-
ными нормативными значениями освещен-
через каждые 5 см от –l1 до +l1. Источник света 1 размещали на высоте h = 1,0, 1,5, 2,0 м.
ности. 6. Для визуализации распределения осве-
Измерения проводили при постоянном вход- щенности выделяем заданные границы норма-
ном отверстии (диафрагме) и постоянном вре- тивных значений соответствующим цветом.
мени засветки матричного преобразователя
7. Выводим изображение на экран ком-
фотокамеры.
пьютера.
Полученные изображения исследуемой по-
верхности представлялись в виде цифровых матриц в пакете MATLAB. Эти матрицы с по-
Выводы
мощью формул (13) и (14) представлялись в
1. Построена математическая модель систе-
виде Y-компоненты XYZ-системы в относитель- мы излучающая поверхность – фотокамера с
ных единицах, которые после этого пересчи- матричным оптическим преобразователем для
тывались в яркость или освещенность иссле- измерения яркости и освещенности поверх-
дуемой поверхности согласно градуировочных ности.
кривых.
2. Разработана методика градуировки ма-
На рис. 5 приведены результаты изме- тричных оптических преобразователей и фото-
рения распределения освещенности по по- камер.
верхности экрана, построенные по изображе-
3. Выполнено измерение распределения
нию, полученному цифровой фотокамерой освещенности и яркости излучающей поверх-
OLYMPUS E-420. Для обработки результатов ности и проведено сравнение полученных ре-
измерений яркости и освещенности поверхно- зультатов с нормативными параметрами.
сти исследуемых объектов была создана про-
4. Разработано программное обеспечение для
грамма, алгоритм которой заключается в сле- расчета освещенности и яркости исследуемых
дующем:
объектов и визуализации их распределения.
* ****
“Оптический журнал”, 79, 2, 2012
43
ЛИТЕРАТУРА
1. Вольф С., Стефанов Е., Риман М. Измерение яркости с помощью камеры на приборе с зарядовой связью // Светотехника. 1995. № 8. С. 8–14.
2. Шмидт Ф. Динамический метод измерения яркостей на дорогах и в туннелях // Светотехника. 2005. № 3. С. 13–16.
3. Вольф Ш., Крюгер У., Шмидт Ф. Применение высокого разрешения в световых и цветовых измерениях // Светотехника. 2005. № 5. С. 57–63.
4. Флодина Т. Л., Черняк А.Ш. Измерения светотехнических параметров установок наружного освещения с помощью мобильной лаборатории // Светотехника. 2007. № 1. С. 20–23.
5. Накамура Й., Симазаки В., Хасимото Т. Метод оценки блескости средств освещения произвольных размеров по их яркостному изображению // Светотехника. 2008. № 1. С. 49–51.
6. Гуо Л., Халонен Л., Экриас А., Элохолма М. Интеллектуальное управление дорожным освещением при различных погодных условиях // Светотехника. 2008. № 2. С. 54–58.
7. Буленгез П., Каре С., Перродо М., Пиранда Б. Новый метод фотометрии ближнего поля // Светотехника. 2008. № 2. С. 34–38.
8. Гуревич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). 2-е изд. Л.: Энергоатомиздат, 1983. 272 с. 9. Мешков В.В. Основы светотехники: Пособие для вузов. М.: Энергия, 1979. 368 с. 10. Jèahne B. Practical handbook on image processing for scientific and technical applications. University of
Heidelberg, 2004. 585 p. 11. Гонсалес Р., Вудс Р., Еддинс С. Цифровая обработка изображения в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006.
616 с. 12. Игнатенко А. Откуда берется формула Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B для преобразования из цветного RGB-
изображения в черно-белое (монохромное)? // Компьютерная графика и мультимедиа. Сетевой журнал. 07.10.2010. Режим доступа http://cgm.computergraphics.ru/node/2203.
44 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012
УДК 535.247.4; 628.987
ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОКАМЕР С МАТРИЧНЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ В ФОТОМЕТРИИ
© 2012 г. В. А. Андрийчук, доктор техн. наук; Я. М. Осадца Тернопольский национальный технический университет им. И. Пулюя, г. Тернополь, Украина Е-mail: kaf_es@tu.edu.te.ua
Приведено описание математической модели системы излучающая поверхность – фотокамера. Разработана методика градуировки матричных оптических преобразователей и фотокамер на их основе. Создано программное обеспечение расчета освещенности и яркости поверхности по полученному изображению. Проведены измерения распределения яркости и освещенности по светящейся поверхности, выполнено сравнение с нормативными параметрами.
Ключевые слова: матричный фотопреобразователь, яркость, освещенность, цифровая фотокамера, RGB-система.
Коды OCIS: 040.1490, 120.5240
Поступила в редакцию 16.05.2011
Появление матричных оптических преобразователей и фотокамер на их основе раскрывает широкие возможности их использования для светотехнических измерений. Такие измерения отличаются от традиционных способов оперативностью, повышенной точностью, возможностью компьютерной обработки и записи информации.
В работах [1–7] рассмотрена эта проблема, но представленные результаты ограничиваются решением лишь прикладных задач. В них не уделено достаточно внимания аналитическим расчетам яркости исследуемого объекта и его изображения. Для проведения таких расчетов необходимо иметь математическую модель системы фотокамера – объект исследования. Кроме этого, возникает необходимость в разработке методики градуировки фотокамер и визуализации результатов измерений. Это важно для определения состояния внешнего освещения улиц, объектов архитектуры, памятников и т. п.
Целью данной работы являлось: построение математической модели системы фотокамера – излучающая поверхность, на ос-
нове которой можно было бы проводить расче-
ты светотехнических параметров,
разработка измерительной установки и ме-
тодики градуировки как матричных прием-
ников, так и фотокамер в целом,
проведение дистанционных измерений рас-
пределения яркости и освещенности светя-
щихся поверхностей и сравнение полученных
результатов с нормативными параметрами.
Построение математической модели. Рассмотрим излучающую поверхность, яркость
которой подчиняется закону Ламберта [8].
На этой поверхности выберем участок площадью S1 (рис. 1) с освещенностью E1. Фотокамеру с матричным фотопреобразователем с фокусным расстоянием объектива F и площадью входного отверстия SВО установим на высоте h1. Расстояние от объектива фотокамеры до поверхности матричного фотопреобразователя равно h2 и близко к фокусному расстоянию объектива F.
Пусть элемент поверхности S1 размещен на расстоянии l1 от точки пересечения оптической оси фотокамеры с поверхностью (точка O1). Его изображение на поверхности матричного
40 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012
l2
2
3
O2 r2
2
S2 N2
h1 h2
2 r1
4
N1 1
I1
1 S1
l1
O1
Рис. 1. Модель системы излучающая поверхность – фотокамера. 1 – излучающая поверхность, 2 – матричный фотопреобразователь, 3 – объектив фотокамеры, 4 – входное отверстие объектива.
оптического преобразователя S2. Согласно законам геометрической оптики [9]
Поскольку
S1 r12 = S2 r22.
(1)
r12 = l12 + h12, r22 = l22 + h22,
то формулу (1) преобразуем к виду
( ) ( )S1 S2 = r12 r22 = l12 + h12 l22 + h22 . (2)
Освещенность EМ поверхности элемента S2 матричного фотопреобразователя равна
EM = M S2 ,
(3)
где М – световой поток, который попадает на участок S2 преобразователя. Световой поток 12, который излучается от элемента S1 и попадает на входное отверстие фотокамеры,
определяется формулой
12 = LS1 cos1SÂÎcos2 r12,
(4)
где L – яркость участка поверхности S1 в направлении к входному отверстию объектива,
1, 2 – углы между направлением силы света и нормалями к элементам S1 и S2, соответственно. Подставив в (4) выражение для r12 из формулы (1), получим
12 = LS2SÂÎ cos1 cos2 r22 .
(5)
Поскольку фотокамера расположена таким
образом, что излучающая поверхность и по-
верхность матричного фотопреобразователя параллельны, то 1 = 2 = , и формулу (5) можно записать
12 = LS2SÂÎ cos2 r22 . Учитывая, что
(6)
M = 12,
освещенность элемента S2 поверхности матричного преобразователя запишется урав-
нением
EM = 12 S2 ,
(7)
где – коэффициент пропускания оптической системы фотокамеры. Подставляя (6) в (7), получим
EM = LSÂÎcos2 r22 .
(8)
Учитывая (1), (2), уравнение (8) запишем в
виде:
( )EM = LSÂÎh22 l22 + h22 2.
(9)
Из (9) получаем выражение для яркости излу-
чающей поверхности
( ) ( )L = EM l22 + h22 2 SÂÎh22 .
(10)
Для определения освещенности исследуемой поверхности по известной ее яркости используем формулу [8]
L = E1 ,
(11)
где – коэффициент яркости рассеивающей
поверхности, который определяется отноше-
нием яркости данной поверхности к яркости
идеального рассеивателя, находившегося в тех
же условиях освещения.
Из уравнений (10) и (11) получаем выра-
жение для освещенности исследуемой поверх-
ности
( ) ( )E1 = EM
l22 + h22
2
SÂÎh22 .
(12)
Таким образом, согласно (10) и (12), и зная параметры камеры SВО, h2 и l2 мы можем определять яркость и освещенность исследуемого объекта.
Измерение яркости излучающей поверхности. Изображение излучающей поверхности в плоскости матричного оптического преобразователя фотокамеры можно представить в виде функции
“Оптический журнал”, 79, 2, 2012
41
A = f(x, y),
где x, y – координаты пиксела, а f – функция освещенности или яркости исследуемого объекта. Для передачи цвета объекта его изображение в камере формируется комбинацией нескольких монохроматических изображений. В большинстве случаев это происходит в RGBсистеме, базовыми цветами в которой есть красный, зеленый и синий [10, 11].
Согласно закону инвариантности, энергетическая яркость изображения светящего объекта равна его энергетической яркости, умноженной на коэффициент пропускания оптической системы [9, 10]. Для определения яркости излучающей поверхности необходимо ее изображение представить в XYZ-системе. В этой системе координата Y, по определению, соответствует яркости объекта. Такое преобразование является линейным и его можно описать матрицей М(33)
ççççæçççèYXZ ÷÷÷÷÷÷÷÷øö = MçççççççæèGRB÷÷÷÷÷÷÷÷öø.
Матрица преобразования имеет вид:
M = ççèçççççæ000,,,260900806980109600490
0,1735011 0,5865990 0,0660957
010,,,112110640243284448350÷÷÷÷ø÷÷÷÷ö. (13)
Отсюда яркость представленного в RGBсистеме изображения определяется как
Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B.
Большинство изображений в цифровых фотокамерах соответствует стандарту sRGB [12], поэтому более корректной будет формула
Y = 0,21R + 0,72G + 0,07B,
(14)
где R, G и B – координаты цветности. Градуировка фотокамеры с матричным
оптическим преобразователем. Перед тем как проводить светотехнические измерения с помощью фотокамеры с матричным оптическим преобразователем, была проведена ее градуировка. Для этой цели была смонтирована установка, схема которой приведена на рис. 2. В качестве источника света использовали лампу накаливания или светодиод с заданным световым потоком и силой света. Световой поток светодиода дополнительно измеряли
23 14
5 h h1
Рис. 2. Схема установки для градуировки фотокамеры с матричным оптическим преобразователем. 1 – источник света, 2 – диафрагма, 3 – экран, 4 – фотокамера, 5 – фотометрическая скамья.
Y, отн. ед.
200
100
0 1000 2000 3000
L, кд/м2
Рис. 3. Зависимость Y-координаты изображения экрана от яркости его излучающей поверхности в направлении объектива камеры.
с помощью интегрального фотометра с диаметром фотометрического шара 0,35 м.
В качестве экрана использовали пластину из матового стекла. Световой поток, прошедший сквозь пластину, диффузно рассеивался, что позволяло считать излучающую поверхность равнояркостной. С помощью люксметра измерялась освещенность его поверхности. Изменение освещенности и соответственно яркости излучающей поверхности производили путем изменения расстояния h от источника света до экрана, тогда как расстояние между экраном и фотокамерой оставалось без изменений и равнялось h1 = 1 м. Яркость излучающей поверхности в направлении объектива фотокамеры определялась по формуле (11). По результатам измерений и расчетов строили градуировочную кривую зависимости яркости изображения или Y-координаты от яркости экрана в сторону объектива фотокамеры при SВО = const (рис. 3).
42 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012
1 3 h1 2
–l1 l1
l
Рис. 4. Схема установки для измерения распределения освещенности (или яркости) диффузно отражающей поверхности. 1 – источник света, 2 – исследуемая поверхность, 3 – фотокамера.
32
1
Рис. 5. Распределение освещенности поверхности экрана, полученное с помощью цифровой фотокамеры OLYMPUS Е-420. 1 – более 400 лк, 2 – от 400 до 300 лк, 3 – менее 300 лк.
Измерение распределения яркости и ос-
1. Вводим изображение в компьютер.
вещенности исследуемой поверхности. Для
2. По формуле (14) вычисляем яркость изо-
измерения распределения яркости по иссле- бражения исследуемого объекта.
дуемой поверхности использовали установку,
3. Согласно экспериментальной зависимости
схема которой приведена на рис. 4. Источни- Y(L) определяем яркость L поверхности объек-
ком света служил светодиод. Экраном служи- та исследования.
ла белая бумага с коэффициентом диффузного
4. По формуле (12) рассчитываем его осве-
отражения 0,87, который измеряли шаровым фотометром ФМШ-56. Освещенность поверхности экрана измерялась люксметром Ю-116,
щенность E1. 5. Проводим сравнение E1 с ранее введен-
ными нормативными значениями освещен-
через каждые 5 см от –l1 до +l1. Источник света 1 размещали на высоте h = 1,0, 1,5, 2,0 м.
ности. 6. Для визуализации распределения осве-
Измерения проводили при постоянном вход- щенности выделяем заданные границы норма-
ном отверстии (диафрагме) и постоянном вре- тивных значений соответствующим цветом.
мени засветки матричного преобразователя
7. Выводим изображение на экран ком-
фотокамеры.
пьютера.
Полученные изображения исследуемой по-
верхности представлялись в виде цифровых матриц в пакете MATLAB. Эти матрицы с по-
Выводы
мощью формул (13) и (14) представлялись в
1. Построена математическая модель систе-
виде Y-компоненты XYZ-системы в относитель- мы излучающая поверхность – фотокамера с
ных единицах, которые после этого пересчи- матричным оптическим преобразователем для
тывались в яркость или освещенность иссле- измерения яркости и освещенности поверх-
дуемой поверхности согласно градуировочных ности.
кривых.
2. Разработана методика градуировки ма-
На рис. 5 приведены результаты изме- тричных оптических преобразователей и фото-
рения распределения освещенности по по- камер.
верхности экрана, построенные по изображе-
3. Выполнено измерение распределения
нию, полученному цифровой фотокамерой освещенности и яркости излучающей поверх-
OLYMPUS E-420. Для обработки результатов ности и проведено сравнение полученных ре-
измерений яркости и освещенности поверхно- зультатов с нормативными параметрами.
сти исследуемых объектов была создана про-
4. Разработано программное обеспечение для
грамма, алгоритм которой заключается в сле- расчета освещенности и яркости исследуемых
дующем:
объектов и визуализации их распределения.
* ****
“Оптический журнал”, 79, 2, 2012
43
ЛИТЕРАТУРА
1. Вольф С., Стефанов Е., Риман М. Измерение яркости с помощью камеры на приборе с зарядовой связью // Светотехника. 1995. № 8. С. 8–14.
2. Шмидт Ф. Динамический метод измерения яркостей на дорогах и в туннелях // Светотехника. 2005. № 3. С. 13–16.
3. Вольф Ш., Крюгер У., Шмидт Ф. Применение высокого разрешения в световых и цветовых измерениях // Светотехника. 2005. № 5. С. 57–63.
4. Флодина Т. Л., Черняк А.Ш. Измерения светотехнических параметров установок наружного освещения с помощью мобильной лаборатории // Светотехника. 2007. № 1. С. 20–23.
5. Накамура Й., Симазаки В., Хасимото Т. Метод оценки блескости средств освещения произвольных размеров по их яркостному изображению // Светотехника. 2008. № 1. С. 49–51.
6. Гуо Л., Халонен Л., Экриас А., Элохолма М. Интеллектуальное управление дорожным освещением при различных погодных условиях // Светотехника. 2008. № 2. С. 54–58.
7. Буленгез П., Каре С., Перродо М., Пиранда Б. Новый метод фотометрии ближнего поля // Светотехника. 2008. № 2. С. 34–38.
8. Гуревич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). 2-е изд. Л.: Энергоатомиздат, 1983. 272 с. 9. Мешков В.В. Основы светотехники: Пособие для вузов. М.: Энергия, 1979. 368 с. 10. Jèahne B. Practical handbook on image processing for scientific and technical applications. University of
Heidelberg, 2004. 585 p. 11. Гонсалес Р., Вудс Р., Еддинс С. Цифровая обработка изображения в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006.
616 с. 12. Игнатенко А. Откуда берется формула Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B для преобразования из цветного RGB-
изображения в черно-белое (монохромное)? // Компьютерная графика и мультимедиа. Сетевой журнал. 07.10.2010. Режим доступа http://cgm.computergraphics.ru/node/2203.
44 “Оптический журнал”, 79, 2, 2012