相机结合HDR 图像技术在博物馆光环境分析中的应用与验证[2]

　　4 博物馆光环境的HDR 技术应用验证

　　前文已提及博物馆建筑的室内光环境独特性，因此本课题中我们也选择了巴黎卢浮宫建筑中的法国雕塑展览馆作为应用对象并进行数值准确性的验证，并采用Minolta LS-100 亮度计进行同步亮度实测。首先，我们使用相机Nikon D80 采集了如图5的该空间六张不同曝光量的照片， 而后利用MacPhotosphere 进行HDR 图像的生成( 图6 左) 并得到了如下的伪彩色图像( 图6 右) 。对于HDR 技术的亮度数值准确性，我们采用同步物理测试的方法，进行对比。下图7 左可以看出在实际场所中的选取点对应的亮度数值以及亮度对比数值( 以最低亮度点为单位1) ; 图7 右侧为对应的HDR 伪彩色图像亮度对比。

　　我们利用同样的方法采集并分析了共五组建筑光环境的图像并进行了同步的亮度实测得到如下的曲线图8。所进行的照片采集和测试均在晴朗天空条件下进行，获得不同场景下的26 组数据，亮度变化范围由13. 2 ～ 16676. 5cd /m2 ，统计后的平均误差为7. 9% ，且高误差主要分布在过亮与过暗的部分。通过实测进行刻度校正之后的HDR 图像将具有更加准确的亮度信息。　　

　　对于该技术应用的准确性，Dr. MN Inanici 曾经做过同场景的HDR 图像分析与物理测试的比较，他采用Nikon CoolPix 5400 和FC-E9 鱼眼镜头获得图像并导出HDR 图像，其亮度数值与实际数值的误差在全阴天条件下为5. 8% ，自然光条件下为7. 2%。此外，由于相机对不同程度色彩的反应不同，因此不同的光源条件会影响HDR 的亮度数值。他综合了不同的光源条件以及天然光条件下的485 个点对点比较，统计得出的亮度误差平均值为7. 3%。

　　5 适用性探讨

　　HDR 技术的应用和发展为照明研究者提供一种相对准确、低成本和快速的数字化分析途径，同时能够满足现场测试无法实现或难以准确的区域亮度评估。而且， HDR 技术能够结合DesktopRADIANCE 照明分析平台进行合成、等亮度曲线、亮度对比等更为细致的分析。我们认为随着数码图像技术的完善和发展，HDR 技术在照明研究领域中具有巨大的潜力。目前，天津大学建筑学院建筑技术研究所基于原有的SM 像测系统的成果和技术原理，尝试利用相机获得点照度的原理结合材料反射率进行照度分布图的生成研究，进一步考虑辐照度的参变量获得; 此外针对HDR 图像原有的红绿蓝三色通道获得关键光谱强度分布。该套技术平台可以应用于趋光性动植物光生态与绿色照明的研究。随着数码相机配套技术的发展，例如照片叠加功能、对齐功能、鱼眼镜头标记功能等，以及数码相机机械元件的制造技术提高和改进，基于HDR 图像技术原理的方法在相关照明领域具有广阔的应用前景。