[发明专利]基于人眼视觉的前照灯近光明暗截止线及HV点计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及前照灯近光明暗截止线及HV点计算方法。

背景技术

国家公布了GB7454-87《机动车前照灯使用和光束调整技术规划》、GB4599-2007《汽车前照灯配光性能》和GB 4660-2007《汽车用灯丝灯泡前雾灯》，以及GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》对机动车的远光照明、近光照明和雾灯的发光强度和照射方向提出了明确的要求。特别是在进WTO后，这一要求会逐渐强化，以便和国际接轨。

国标对前照灯的远光和近光的照射方向都有明确的规定，按照交通法规的要求，会车时车辆应当打开近光照明。因此实际上近光的照射方向对安全的影响更大，而远光主要负责在无照明的路面行驶时为远处的景物提供照明。因此提出角度调整以近光为主，而光强度的要求是针对远光。

国家标准对前照灯的远光和近光的照射方向、强度都有明确的规定。按照相关法规的要求，会车和有辅助照明光源时车辆应当打开近光照明，近光的照射方向对安全的影响更大，而远光主要用于在无照明的路面行驶时为远处的景物提供照明。因此在机动车前照灯的性能参数测量中，近光的照射的偏角是重要的被测指标。典型的前照灯近光配光特性是有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方有一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方有一个比较亮的亮区。明暗截止线在左边是一个较为水平，而右侧的明暗截至线的斜率明显增大。

GB4599-2007《汽车前照灯配光性能》对前照灯的配光特性有明确的规定，图1为其规定的25m距离屏幕上的配光特性要求。图1中所示的III区（上半部分区域）中的所有位置的照度不大于0.7lx，III区和较亮的II区之间有一个明显的明暗截止线，左边是一个水平的明暗截止线，而右侧的明暗截为15°或45°的明暗截止线。近光测量的目的就是要找到水平明暗截至线和斜线的交点,即图1中的HV点。

一个设计良好的前照灯近光图形如图2、3所示。其明暗截止线非常清晰，其分布也非常规则，和配光要求非常一致。

车灯设计通常不能保证明暗截止线呈理想的直线（参见图4），对拐点的判读在明暗截止线呈圆滑过渡或有局部的凸起或其它不规则形变时，如何模仿人眼的判断，合理选择HV点的位置，是一个较为复杂的问题。

发明内容

为了根据相关标准的要求，本发明的目的是提供一种基于人眼视觉的前照灯近光明暗截止线及HV点计算方法，对涉及行车安全的机动车前照近光的照射方向进行检测，为了实现仪器的小型化，降低对场地的要求，采用透镜将灯光在10m距离屏幕上的光强分布情况成像到较近距离处，并按照GB4599-2007《汽车前照灯配光性能》定义的远、近光以及雾灯的光强分布特点对图像进行分析，确定灯光照射方向。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

基于人眼视觉的前照灯近光明暗截止线及HV点计算方法，该方法包括以下的步骤：

1）首先对图像整体明暗程度进行分析，由于人眼对光强的响应不是线性的，算法首先参考人眼在响应光强时的gamma特性，对图像进行光强度的非线性变换，以原始的图片的灰级进行变换，定义输出像素的灰级为原始像素灰级的0.45次方，假定图像像素数值最大时为最亮，最小时为最暗；

2）进行图像的灰级统计，当图像有10%以上的像素灰级大于最大灰级的30%时，认为图像为有效图像，并作直方图统计，定义灰级为255×30%＝76的像素为有效像素；

3）找到图像最亮的区域，所谓图像中最亮的区域以有效像素中的最亮的20%或者刚刚超过20%像素区域确定，按照近光灯的配光曲线定义，HV位于此区域附近；

4）计算图像中最亮区域抽取每列的图像像素，得到图像中每个竖直方向的子区域的光强变化；然后根据人眼的视觉特点，按照比例划分得到截止的位置，并分析不同位置的变化速度，分段进行直线拟合，得到明暗截至线水平线和上扬线的拐点，具体步骤如下：

①通过视频采集单元采集视频图像，并计算出图像亮度分布；

②按照图像的亮度分布对CCD芯片进行积分时间设置，保证图像亮度在指定范围；

③图像拍摄，并计算出图像亮度分布；

④按照亮度分布对视频芯片进行亮度和灰度设置，拍摄图像并存储，确保图像亮度在一定范围内；

⑤求取图像亮度最强分布区域，截取出一定区域范围并保存区域分界象素坐标；

⑥计算区域亮度中心并保存象素坐标；

⑦对图像在竖直方向的明暗截止线，并进行多次拟合，得出明暗截止线；

⑧逐一求出明暗截止线上各点的曲率，并排出序列：