(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211115676.6 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 重庆交通大 学 地址 400074 重庆市南岸区学府大道6 6号 (72)发明人 何世永　刘豪　 (74)专利代理 机构 重庆智盛东唐专利代理事务 所(普通合伙) 50309 专利代理师 张秀霞 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算 方法 (57)摘要 本发明涉及隧道照明计算技术领域， 尤其涉 及一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方 法， 包括步骤： S1.建立隧道内壁材料的双向反射 分布函数模型； S2.计算灯具直射引 起的计算点 的视亮度； S3.对隧道侧壁进行离散化； S4.依次 计算出侧壁的侧壁单元上对计算点处产生的光 强值； S5.计算路面计算点考虑侧壁反光增量的 视亮度； S6.将S2和S5得到的视亮度相加， 得到路 面计算点考虑隧道侧壁反光增量的视亮度值。 本 发明通过考虑使用BRDF， 相比较 现有规范中的路 面双向反射系数表以及漫反射系数， 更能反映隧 道内壁材料的反射特性， 因此能补充完善现有照 明计算方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115526033 A 2022.12.27 CN 115526033 A 1.一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.建立隧道内壁材 料的双向反射分布函数模型； S2.计算灯具直 射引起的计算 点的视亮度； S3.对隧道侧壁进行离散化， 利用有限元思想将隧道内饰材料离散成一系列具双向反 射分布函数 的单元， 并在照明计算过程中将其视作单元光源， 其具体尺寸取决于计算精度 需求， 离散尺寸越小则计算精度越高； S4.依次计算出侧壁的侧壁单 元上对计算 点处产生的光强值； S5.计算路面计算 点考虑侧壁反光增量的视亮度； S6.将S2和S5得到的视亮度相加， 得到路面计算 点考虑隧道侧壁反光增量的视亮度值。 2.根据权利要求1所述的一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特征在于， S1中， 建立的双向反射分布函数模型如下： 其中， 是定入射散射角 度的材料BRDF， θi, θr, 分别是入射角、 反射角、 方 位角， 是反映材料表面镜面反射情况的相干分量， 反映材料表面漫反射相干分量； 其中kd,kb,kr,a,b都是待定参量， 是遮盖函 数， 对于隧道内的侧壁采用高漫反射材料， 故遮盖函数取值为 1； α 表示的是微观小平面法线 方向与Z轴之间的夹角； γ表示的是微观 平面上本地 坐标系的入射角； 对于路面采用水泥板， 使用简化的五参 量模型进行描述， 如下： 模型各参量的选择 标准是模拟实验数据的标准差最小， 标准差均方误差按下式计算： 其中x＝[kb,kd,kr,a,b]T为模型参量的列向量； fr为模型的拟合数据； 是实测数据； g1 ( θi)和g2( θr)是加权函数， 用于在试验间距 不均匀时调整各项误差对总误差的影响， 均为等 距测量， 故两个加权函数均取1。 3.根据权利要求1所述的一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特征在于， 其中， S2中计算灯具直 射引起的计算 点的视亮度， 其公式如下： 多个灯具直 射在计算 点处的照度如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526033 A 2式中: 为第i个灯具直射在计算点f对点p处产 生的亮度 值； Efi为灯具i在隧道内路面 计算点f产生的水平照度； I(c,γ)为灯具i中心指向计算点p的光强值， 按照灯具IESNA文件 提供的光 强表内插 取值； H为光源中心至地面的高度； γ为计算点f对应的灯具光线入射角； φ为灯具额定光通量； M为灯具的养护系数； 表示具有一定条件的路面材料 的BRDF值。 4.根据权利要求1所述的一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特征在于， 其中， S4中依次计算出侧壁的侧壁单 元上对计算 点处产生的光强值， 公式如下： 式中： Ifb为所有灯具在第b单元光源上产生总的发光强度； Iab为第a个灯具在第b单元上 产生指向计算点f的光强值； I(cab,γab)为第a灯具在第b单元光源上的光强值， 按灯具光强 表内插取值； θ为第a灯具中心与第b矩形单元中心的连接线和b矩形单元法线方向之间的角 度； D0为第a灯具与第b矩形单元光源中心点之间的距离； 表示侧壁材料的 BRDF值； ω为矩形单元法线方向与矩形单元中心 点到路面计算点连线之间的夹角； ΔS为矩 形单元光源面积， 与离 散化程度密切相关； C为侧壁材 料清洁系数。 5.根据权利要求1所述的一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特征在于， 其中， S5中计算路面计算 点考虑侧壁反光增量的视亮度， 公式如下： 式中： Lr为所有侧壁发光单元作用下， 在计算点f对点p处产生的亮度增量； Ifb为矩形单 元在路面计算点方向上 的光强值； τ为矩形单元中心点与路面计算点的连线和路面法线方 向之间的夹角； D1为矩形单元中心点到路面计算 点之间的距离 。 6.根据权利要求1所述的一种考虑隧道内壁BRDF的隧道视亮度计算方法， 其特征在于， S6表示为： L＝Lp+Lr。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526033 A 3