【应用案例】佳能助力眩光及光污染评估领域积极发展

日期:2020-08-06

       日常生活里,城市的街道楼宇间布满了各种各样的发光装饰品,夜晚灯火通明烘托了城市热闹的氛围,但大量、集中的光源也容易产生眩光和光污染。人们常说的眩光及光污染主要是指由于视野中存在不适宜亮度分布、极端亮度对比等导致的眼睛不舒适等现象,它们普遍存在于日常生活中,对人的健康、动物生存甚至整个生态系统都有一定危害。长时间受到大量眩光及光污染影响,会导致人眼有不舒适感,进而造成视觉疲劳、近视眼。动物受此影响,会昼夜难分,活动能力、辨位能力等下降,甚至影响繁育。

       伴随光源从无到有且逐渐变亮的发展进程,尤其是近年来发光二极管LED光源的使用,使得人们对于照明舒适、照明健康以及生态环境优质发展等各方面需求逐渐增多,眩光测量行业也应运而生并在近两年快速发展。深圳华萤光电技术有限公司(以下简称“华萤光电”)是行业中起步较早、目前市场占有率及客户认可度较高的企业,成立之初就专注于环境照明的现场眩光及光污染评估系统研发和生产。眩光及光污染评估系统通过对现场亮度分布的捕捉,搭载华萤光电自主研发的软件,可对不同环境进行亮度、眩光、光污染评估,广泛应用于办公室、教室、体育馆、道路等室内、室外不同照明环境的评估。其中,单反相机部分全部使用了佳能(中国)有限公司旗下EOS家族系列产品EOS 6D Mark II配合佳能*1鱼眼变焦镜头EF 8-15mm f/4L USM,目前已完成行业众多项目测量工作,广受业界好评。
使用搭载佳能产品的眩光及光污染评估系统在道路场景中应用
华萤光电的眩光分析软件对户外环境进行亮度、眩光、光污染评估
(软件处理先后对比图)

积极推动眩光测量,大幅提升效率及准确度
       据了解,早在70多年前,行业就制定了最早的眩光测量标准,但早期没有相应设备,只能结合所使用的灯具参数和现场环境空间参数,采用光学设计软件,模拟计算出安装后可能的眩光值作为判断依据,因为环境参数只能简化处理,所以这种仿真测量方式结果往往有偏差。随着技术发展,2016年华萤光电眩光及光污染评估系统自动测量设备正式投入使用,并被广泛应用于诸多场景。在国家大力倡导预防青少年近视,并积极颁布相关政策条令的大背景下,华萤光电眩光及光污染评估系统目前已协助完成广州地区近1,500所学校的教室照明改造工作,各类检测项目也已辐射到全国各地主要地区。同时,行业也在积极推动检测设备的标准制定工作,凭借多年来积累的测量经验以及评估系统稳定出色的表现,华萤光电作为企业代表,与其他6家政府单位共同制定眩光测量设备的检定标准,这对推动眩光测量、眩光普及以及行业发展起到了积极作用。

眩光及光污染系统被应用于教室眩光评估测量(通过软件查看的视角)

       华萤光电眩光及光污染评估系统主要应用于产品质量检验研究院、质量监督检验中心等第三方实验室及部分灯具厂商对室内、室外不同照明环境的评估。据华萤光电总经理黄艳珊介绍:“通常情况下,施工方在完成照明工程安装调试后,需要找有检测资质的第三方实验室,实验室接到检测任务后,派遣专业的检测团队携设备到现场,按照相关标准进行测量并记录,除了测量眩光外,还需要测量光照度、空间尺寸等,最终结合各项测量值出具报告,报告评估符合标准后才可以正式投入使用。除此之外,灯具厂商在第三方实验室测量前也可以使用这套系统先进行测试,确保符合验收标准,同时促进厂商优化产品和设计。”佳能EOS 6D Mark II及鱼眼变焦镜头EF 8-15mm f/4L USM在评估系统中承担核心工作,将拍摄得到的测量现场的影像传递给由华萤光电自主研发的软件系统,经过系统精确计算最终得出结果,全程无人为干预,大幅降低了人工误差,使得测量结果更具参考性;整套系统稳定、易操作,精准的硬件、软件设备相互配合,重复性较好,有效提升了测量效率。
佳能EOS 6D Mark II数码单反相机

技术出色,稳定适配,为测量打下坚实基础
       自眩光及光污染评估系统正式使用至今,华萤光电一直选择使用佳能的设备,谈及背后的原因,黄艳珊总经理表示:“选择佳能首先是基于多年来的品牌效应,我们对佳能的品质和服务非常放心;最重要的还是佳能硬件本身的技术和表现力在应用中非常出色。一方面,我们整套评估系统正式使用前,会做大量测试工作,调整技术参数,对相机进行线性度、亮度标定,对传感器的感光均匀度和镜头成像畸变进行校准,使得硬件与软件能够适配,进而确保测量准确性。另一方面,我们的测量需要模拟人的双眼视角(120°),同时需要画质稳定、清晰,这对传感器和配置的镜头有很高要求,只有综合条件满足,才能配合我们准确完成眩光及光污染评估。”


       佳能EOS 6D Mark II搭载了约2,620万有效像素的全画幅CMOS图像感应器,进一步满足了用户对全画幅机型的高像素需求,同时这枚图像感应器有着出色的动态范围表现力,从而实现优秀的细节表现。与其搭配的DIGIC 7影像处理器,可高效处理CMOS图像感应器高速输出的最高14位图像信号数据,因此可兼顾高画质还原与高速连拍性能。同时,EOS 6D Mark II的标准感光度范围达到ISO 100-40,000的宽广空间,最低可扩展到ISO 50,最高更可扩展到ISO 102,400,聚光率和信噪比的提高,不仅能满足华萤光电对单反相机硬件技术测试且适配的需求,更能在隧道等夜间相对较暗的场景中发挥高像素优势,使得捕捉到的画面成像精细。在照明环境评估中,现场会受到诸多不同种类光源、光线干扰,为确保评估准确性,硬件设备需快速、准确对焦,采集优质图像,尽可能还原现场真实环境。佳能EOS 6D Mark II同时配备了取景器拍摄下强效应对动态被摄体的全45点十字型自动对焦和实时显示拍摄下自动对焦范围广的全像素双核对焦(全像素双核CMOS AF)双自动对焦系统,两个系统都采用了支持高速、高精度自动对焦的相差检测方式,对焦范围可覆盖画面约80%×80%的宽广范围,即使被拍摄物体在有效范围的边缘也能直接对焦,能很好地应对拍摄环境光线复杂、干扰源多的情况下对快速对焦和画质的要求。佳能EOS 6D Mark II基于综合技术优势和佳能完善的服务体系,成为了华萤光电眩光及光污染评估系统得力搭档。

       镜头方面,EF 8-15mm f/4L USM 鱼眼变焦镜头搭配全画幅机型,焦距8mm时可以在水平、垂直及对角线方向上都获得约180°视角的圆周鱼眼效果,焦距15mm时可获得对角线方向上约180°视角的对角线鱼眼效果,大大超过了人眼120°的视角,能确保最大范围捕捉现场信息。EF 8-15mm f/4L USM 鱼眼变焦镜头是佳能众多相机产品线中代表高技术水准的L级镜头,使用UD镜片和非球面镜片,其低色散光学特性使镜头成像基本实现无色像差,从而提高镜头的成像品质,带来鲜艳、细腻而锐利的成像表现,应用于眩光及光污染评估系统,可确保在室内、室外不同光线、环境中均能捕获高画质影像。作为超广角鱼眼镜头,其镜片的曲率较高,但是采用了可抑制反射光发生的SWC亚波长结构镀膜并且优化了镜片配置,无论是在评估照明光源较多、光线杂乱的场景,还是在道路等照明强度高的夜景场景中,都能使眩光和鬼影得到很好的抑制,保证稳定拍摄的同时传递给软件系统的画面质量也是最佳水准。配合佳能EOS 6D Mark II可充分满足系统配置及采集优质成像的需求,为测量打下了坚实基础。
佳能鱼眼变焦镜头EF 8-15mm f/4L USM
使用佳能鱼眼变焦镜头EF 8-15mm f/4L USM拍摄的样张,可满足模拟人双眼视角需求

轻量便携,灵活可靠,应对多样化应用场景
       除教室外,其他很多场合也会有眩光,例如体育场馆眩光值高会影响到运动员的视线,对比赛造成影响,现场使用的摄影摄像装备也会受到眩光源的干扰,影响现场拍摄和录像的画面质感;道路照明直接关系到人身安全,如果道路、隧道等场景眩光太强,会导致驾驶员视觉疲劳,甚至严重超标的眩光容易影响驾驶员视线导致交通事故,所以体育场馆、道路以及很多室外场景对眩光测量也有硬性需求。能够在众多场景中灵活移动并在户外多种环境条件下安全稳定工作,对眩光及光污染评估系统整体的便携性、易操作性、可靠性等是很大考验。


       操作及灵活性方面,佳能EOS 6D Mark II支持触控的可旋转液晶监视器,水平方向可旋转约175°,垂直方向可旋转约270°(向前约180°、 向后约90°),搭配可直观、迅速变更设置的多个转盘和专用按钮,能够很好地应对不同环境中的拍摄,当拍摄环境空间大小有限,需要超低、超高等特殊机位拍摄时,使用者也能以较舒适的姿势直接调整液晶屏进行操作。同时,佳能EOS 6D Mark II提供了直观的图形化用户界面,不仅可以显示某一拍摄模式或功能的说明以及样张效果,还可以快速检索图片以及进行批量处理操作,大大优化了用户的相机界面操作感受,更加简单、快捷、容易操作。便携及可靠性方面,佳能EOS 6D Mark II拥有约765克的轻量机身,可以使用电池盒兼手柄BG-E21,不仅使竖拍时获得与横拍相同的操作感,还支持安装两块容量为1865mAh的LP-E6N锂电池,外出长时间拍摄时无需携带多块电池更换,有效提升测量效率并增加了整套评估系统的便携性与稳定性。EOS 6D Mark II除了在电池仓盖、存储卡插槽盖的开闭处采用了密封材料外,还在转盘旋转轴等没有使用密封材料的部分采用了高精密度的零件,以缩小零件之间的空隙,从而可抑制不经意间灰尘及水滴等侵入。EF 8-15mm f/4L USM 鱼眼变焦镜头仅重约540克,作为经常在严酷条件下使用的L级镜头,不仅在镜身多个部位也进行了密封处理,以实现镜头本身的防水滴防尘性,同时使用防污氟镀膜,可以在维持光学透光性的同时,提高憎油性和憎水性,即使镜头表面有污垢也能在短时间内清除,不会影响拍摄,从而为整套系统增强了安全性。

       黄艳珊总经理强调:“眩光及光污染测量目前还是一个相对小众的行业,赢得客户信任和长期合作不容易,但正是因为佳能的硬件和我们自主研发的软件产品结合,使整套系统在实用性、稳定性、准确性等方面都有很好地表现,进而使得我们在行业里取得了一定成绩,我们还将继续优化整套系统,未来在光污染更多领域的试验值得期待。”

       *1 为方便读者理解,本文中佳能可指代:佳能(中国)有限公司,佳能股份有限公司,佳能品牌。
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