[发明专利]一种模拟人眼感知亮度检测系统与方法

说明书

本发明公开了一种模拟人眼感知亮度检测系统及方法，该系统中其中孔径光阑的中心法线、光电图像传感器的中心法线、光学滤光器的中心法线均与成像镜头的光轴重合；光学滤光器位于光电图像传感器前；光学滤光器的光谱透射比与成像镜头的光谱透射比和光电图像传感器的光谱响应组合后的相对光谱响应与人眼光谱光视效率函数一致；数据处理系统用于获取光电图像传感器测量的图像数据，并将测量图像的像素从视场中心到外围按不等面积分区，分成一系列的视场微分区，分区的面积按照人眼视网膜从中央凹中心至外围的感光细胞密度倒数的比例关系进行分割，每一视场微分区上的亮度值由该视场微分区中心所对应周围像素的亮度计算，即得到图像单元亮度。

技术领域

本发明涉及光度测量技术领域，尤其涉及一种模拟人眼感知亮度检测系统与方法。

背景技术

在照明、显示及工业检测等领域中，亮度测量是非常常见的光度测量技术。随着CCD二维图像传感器的发展，CCD图像传感器广泛用于二维分布的亮度图像测量。每一个图像传感器像素上的信号对应于测量目标上某一点（小区域）的亮度。如采用CCD图像传感器的图像亮度计用来测量显示器屏幕的平均亮度、亮度均匀性、对比度、分辨率等参数。

现有采用CCD图像传感器的亮度图像测量系统通常包括镜头和CCD图像传感器，图像传感器上的像素是均匀排布，某区域的平均亮度是从该区域的每一像素信号累加平均得到。现有亮度测量装置和方法没有考虑人眼的视觉特性，例如:1)人眼是恒定视角的图像亮度感知系统，即正常眼睛聚焦于远、近目标时的视角分辨力恒定，而目标的实际表面最小分辨的线度(尺寸)与距离相关；2) 人眼感光细胞(杆体细胞和锥体细胞)在视网视上分布极不均匀，在中凹中心区域锥体细胞密度高、杆体细胞密度底，在离开中凹中心区域则杆体细胞密度高、锥体细胞密度底；3)人眼对周围环境观看，涉及眼球运动和头部运动，将眼睛中央凹对准需精确分辨的目标。

在头戴虚拟显示设备(如AR、VR眼镜)的图像测量、激光显示视觉散斑测量中，现有方法存在精度差、与实际人眼感知结果差异大等问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种模拟人眼感知亮度检测系统与方法，以解决，现有方法存在精度差、与实际人眼感知结果差异大问题。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

本发明实施例提供一种模拟人眼感知亮度检测系统，包括孔径光阑、成像镜头、光学滤光器、光电图像传感器、基座及数据处理系统；所述孔径光阑的中心法线、光电图像传感器的中心法线、光学滤光器的中心法线均与成像镜头的光轴重合；所述孔径光阑、成像镜头、光学滤光器、光电图像传感器均安装于基座上，所述光学滤光器位于光电图像传感器前；光学滤光器的光谱透射比与成像镜头的光谱透射比和光电图像传感器的光谱响应组合后的相对光谱响应与人眼光谱光视效率函数一致；所述数据处理系统与光电图像传感器相连，用于提取光电图像传感器测量的图像数据，将测量图像的像素从视场中心到外围按不等面积分区，分成一系列的视场微分区，分区的面积按照人眼视网膜从中央凹中心至外围的感光细胞密度倒数的比例关系进行分割，视场中心对应于视网膜中央凹中心，计算每一视场微分区上的亮度值，得到图像单元亮度；其中每一视场微分区上的亮度值由该视场微分区中心所对应周围像素的亮度计算，即得到图像单元亮度。

进一步地，所述孔径光阑位于成像镜头前方焦点上；成像镜头的焦距f与光电图像传感器的像素间距d有关联，焦距f大于。

进一步地，所述成像镜头的焦距f与光电图像传感器测量的总视场范围有关联，焦距f小于，D是光电图像传感器光敏面的短边尺寸，是测量图像的总视场范围。

进一步地，所述基座上还装有测距激光器和平移机构，所述测距激光器的测量光束与成像镜头的光轴平行，并指向测量目标方向；所述测距激光器的测距起点位置与孔径光阑对应的入瞳一致；所述孔径光阑和成像镜头与基座固定连接，光电图像传感器安装在平移机构上，可沿成像镜头光轴方向移动，移动的位置根据测距激光器的距离信息而改变。