LED显色性的影响反应时间的人类的眼睛在隧道内部区域

文摘

人类眼睛的反应时间长会增加交通事故的概率可以减少隧道中改善照明条件。近年来,发光二极管(led)已经取代了传统的隧道照明源。显色性指数2012 (CRI2012显色性评价指标)是最适合led灯的显色性的评价方法。为了研究led灯的显色性的影响反应时间的人类的眼睛里,驾驶模拟环境设计。首先,三个cct(相关色彩的温度),四个CRI2012s,八个颜色的目标是评估使用MES-2中光光度法模型。计算结果表明,目标的对比与CRI2012正相关,负相关,有条件现金援助。然后,在模拟隧道环境中反应时间进行了实验。有30个观察员参与。结果表明,led CRI2012较高和较低的有条件现金转移支付在隧道有利于减少人类眼睛的反应时间。高CRI2012使司机能够准确、快速地识别颜色。 This paper provides a reference for the design of light source parameters, roads, walls, and warning signs in the tunnel.

1。介绍

交通事故的几率在隧道内部区域小于开放道路[1];由于隧道的特殊结构,事故将更严重比开放道路,例如大量的人员伤亡和财产损失(2,3]。因此,重大事故的原因分析,改善交通条件,减少事故的概率在隧道内部区域。

交通事故在隧道内部区域包括追尾碰撞,碰撞墙(1]。在隧道交通事故的主要原因是,车辆司机的反应时间较长或墙4]。反应时间是所需的时间从看到目标不明确2]。隧道交通事故的可能性是与反应时间呈正相关(5];时间越长反应时间将导致进一步的制动距离,所以它更容易引起交通事故6- - - - - -8]。如果可以缩短反应时间,可以提高安全驾驶的隧道。反应时间是影响隧道照明环境(2]。很长一段时间,有条件现金转移支付和色彩呈现在隧道照明来源的限制是固定的照明灯具。因此,隧道照明的设置仅仅是基于中国的亮度(9,10]。

最近,led取代传统光源在隧道11- - - - - -14因为led的发光效率高、寿命长特征(15,16]。考虑的影响显色性和有条件现金援助的LED驱动的隧道,因为显色性和领导的有条件现金转移支付是不固定的。

与显色性相比,有条件现金转移支付在隧道驾驶安全相关研究比较全面17- - - - - -20.]。2007年(21),山本在隧道等人进行了实验,使用高频荧光灯和低压钠灯。实验结果表明,显色性高的光源的使用可以更准确地显示设备的颜色和前面的车在隧道里。2016年(22),邓小平等人与不同的颜色呈现两个光源使用属性来观察在隧道小目标。他们发现隧道光源的显色性更好,障碍的司机的识别能力更强,更有利于行车安全与照明节能。2017年(23),张等人使用15照明组合不同亮度和有条件现金转移支付在隧道里。实验表明,适当的领导有条件现金援助和显色性可以提高隧道的照明光源的效率,更好的视觉表现。

虽然有一些研究在隧道照明、色彩渲染的应用更多的室内场景(24- - - - - -28),显色性高的led室内照明是积极的。然而,这些研究的结果基本上是基于观察者的主观感受,有条件现金转移支付对视力的影响是不考虑。大部分的实验目标是将单一的颜色;在实际隧道,目标不能单一的颜色。中光的亮度在隧道视觉亮度。在这个亮度范围,人眼能感知物体的颜色(29日]。

根据上述研究,对人类的眼睛里,显色性有显著影响,而很少有研究能与色彩渲染隧道交通安全。因此,本文研究了颜色的影响呈现在隧道内部的安全区域和主要不同的LED显色性的影响在人类眼睛的反应时间,考虑到影响目标和有条件现金援助项目的不同颜色的反应时间。研究结果将为隧道照明的制定提供一些建议的规则。

2。显色性的评价方法

显色性通常是由中国国际广播电台表示在0 - 100的范围,和阳光国际10030.]。中国国际广播电台在评估led灯有问题。所以,两个新的评价方法出现,颜色质量规模(CQS)和CRI2012(基于国际)(31日,32]。因此,为了研究LED显色性的影响反应时间的人类的眼睛里,首先,一个最合适的评价指标来评估领导需要的显色性选择。

2005年,耀西和温迪,学者的国家标准与技术研究院(NIST),提出了一种新的CQS的客观评价方法。CQS使用CAT02色适应公式提高彩色适应公式的准确性和替换均方根误差的平均值提高统计理性。与国际相比,CQS更精确评估led灯的显色性。然而,尼古拉已经et al。33)验证CQS的颜色偏好程度,发现真正的彩色led灯的质量不同CQS的极大值。CQS不能准确地代表光源的颜色质量。

基于前面的显色性评价问题,CIE建立tci - 90技术委员会,提出CRI2012。CRI2012评价体系的改进包括使用CAM02-UCS色彩空间和CAT02色适应公式,使用新17个颜色样品H17光谱分布均匀,从而有助于正确评估频谱不连续光源的显色性,和使用的新计算公式来提高极端值的影响特别的显色性指数一般显色性指数。这些改进使CRI2012的led灯的显色性评价更符合视觉实验的结果。

因此,CRI2012将更适合领导的显色性的评价。因此,本文选择CRI2012显色性的评价指标。

3所示。CRI2012对对比度的影响的目标

行车安全密切相关,人类眼睛的反应时间。反应时间直接影响目标的对比。对比度越高,反应时间越短(34- - - - - -36]。为了研究隧道CRI2012对行车安全的影响,有必要研究CRI2012的影响对比的目标。为了研究CRI2012的对比目标的影响,有必要给计算公式的对比: C的对比,目标的亮度,背景的亮度。对比是只受到目标亮度和背景亮度的影响。对比表示目标亮度和背景亮度之间的区别。差异越大,对比度越高,更好的减少人类眼睛的反应时间。

根据研究,亮度测量仪器不符合人眼的实际感知亮度(简称感知亮度)中光视觉亮度(20.,37]。所以,中光视觉下的感知亮度亮度需要计算。知觉亮度的计算方法对目标和背景(和 )见公式(2)和(3): 在哪里是指最大光谱光性能对应中光视觉亮度,中光光谱光视效率函数,和参考光谱功率分布(SPD)的目标和背景光谱辐射仪测量。

3.1。和

和指spd的目标和背景光谱辐射仪测量。在测量之前和 ,我们需要设置LED用于实验。四CRI2012s和三个选择cct在这个实验中,四个CRI2012s 55岁,65年,75年,85年和三个cct是2800 k, 4500 k, 6400 k,还有12照明条件。led的spd图所示1。表1显示了理论和实践的比较参数。不仅为了满足隧道照明规则也使实验结论更普遍,我们实验的环境亮度设置为1 cd / m2。

社民党9颜色12照明条件下测试,如图2。背景颜色是类似于沥青。所有spd衡量分光光度计柯尼卡美能达cs - 2000和cs-s10w图所示3。

3.2。

指的是中光光谱光视效率函数。隧道照明的亮度是1 - 10 cd /平方米。亮度环境是这个实验1 cd / m2。这个亮度在黄昏黎明视觉亮度,我们选择MES-2 [38- - - - - -42)模型来计算 。的计算公式如下;然后,可以通过5计算。整个计算过程如图4:

的值是当= 555海里。指的明视觉目标和背景的亮度,其度量单位是cd /平方米。指的是亮度适应因素。是指暗光谱灵敏度函数的值。图5显示和 , 是暗的曲线,明的曲线。= 683/1700。指的是黄昏黎明亮度。是指和 ,分别。S / P值指的是暗适应光的光通量比率的目标。

3.3。

C计算(1)。的计算过程C如图6。C不同颜色的目标图所示7。我们假设每个颜色的概率的目标出现在隧道是相同的。我们假设每个颜色的概率的目标出现在隧道是相同的。为了讨论CRI2012和对比度之间的关系,人物8显示了平均C八个颜色的规范化。

如图7,C影响CRI2012和有条件现金援助。在一个特定的有条件现金转移支付,C和CRI2012显示在大多数情况下一个正相关的趋势。在某些CRI2012,C和有条件现金转移支付在大多数情况下表现出负相关趋势。当颜色被认为是,除了黑色和蓝色,CRI2012和有条件现金援助的变化之间的法律的变化对比上述法律基本上是一样的。一些颜色在高有条件现金转移支付不显示的律法。这可能涉及到深入的光学问题。本文主要讨论了在隧道行车安全,和不考虑复杂的光学问题。然而,计算结果不完全符合实际情况,而且它还需要实验验证。

4所示。实验

为了测试不同CRI2012s的实际影响人类的视觉,我们设计了一个实验来测量人类眼睛的反应时间。三个有条件现金资助(2800 k, 4500 k, 6400 k),四个CRI2012s(65、75、85),和八个颜色选择。30观察员参加了实验。

4.1。实验者

在这个实验中,有30个观察员,19岁男性,11名女性。他们都是合格的开车,石原慎太郎的彩色视觉是正常的。

4.2。实验参数

三个有条件现金资助(2800 k, 4500 k, 6400 k),四个CRI2012(55岁,65、75和85年),和八个目标选择不同颜色的实验。领导立方体作为光源。社会民主党领导的多维数据集和环境亮度设置是一样的3所示。1。

Landolt图表选择在实验观察目标,也叫“C“视觉图。八个不同颜色的目标,相同的部分3所示。1,选择。如图8的方向”C”是随机防止受试者记住面向对象,影响实验结果。目标的外径C”是20毫米。初步实验证明20毫米是最合适的。

4.3。实验设备

图9显示了实验装置的原理图。实验是在一个模拟的隧道。模拟隧道比例一样真正的隧道。内壁的材料是一样的,真正的隧道。LED立方体比实验平台,高1米,领导的两个数据集之间的水平距离是0.5米。黑板,观察窗之间的水平距离是3米。作为模拟路面表面,实验平台是涂上沥青颜色类似于沥青路面,恢复尽可能隧道的内部环境。图10显示了一个模拟隧道的全景。

4.4。工艺规程

首先,观察者计时器和坐在前面的观察窗口。在听力开始时间之前,观察者是要求不直接看着黑板,而是扫视了人行道上。

其次,观察员有订单开始寻找目标在黑板上,并按下计时器。当观察者发现目标,充分看到的方向”C”计时器再次按下停止时间,获得的时间是反应时间。,观察人士被要求在第一个实验识别目标的颜色。

第三,实验者改变领导的有条件现金转移支付和CRI2012立方体,颜色,位置,目标和方向,再重复以上步骤,直到每一种光环境和颜色已经完成了实验。图9显示了真正的观察者的角度。

指示剂的颜色将有用的信息在真实隧道,因此快速、准确区分颜色有利于司机快速理解的道路信息。因此,我们设计了一个辨色力实验基于反应时间的实验。考虑多数观察人士不能准确地识别颜色的CRI2012领导是55岁,所以在辨色力实验,LED被设置为3的CRI2012 CRI2012s(65、75和85)和3 cct (2800 k, 4500 k, 6400 k)。所需的时间区分颜色在不同的观察者CRI2012s和cct测量。

为了减少实验误差,观察员需要执行三次实验来熟悉过程,不需要和记录结果。每次实验后,观察者必须休息3分钟,防止视觉疲劳的干扰实验结果。观察者也可以选择和播放音乐或广播在实验中根据他们以往的驾驶习惯。

4.5。实验可行性分析

虽然有一些实验室之间的差异和实际隧道环境,如隧道的亮度、障碍物的反射光谱,观察的距离障碍,然而,本文研究了CRI2012和反应时间之间的法律;CRI2012之间的差异不会影响内在规律和反应时间,所以在实验室结果仍将导致隧道照明。此外,改变光照条件很容易在实验室,这有助于减少错误。在实际的公路隧道,它几乎是不可能改变照明条件。图11显示实际的隧道内部的视觉区和观察者的视觉实验演示实验的可行性。该方法可以准确地测量人眼的反应时间的隧道。

5。结果与讨论

测量实验的误差,10的30观察员被要求执行初步实验使用黑色的目标和领导10倍立方体CRI2012 75和4500 k的有条件现金援助。反应时间的十个观察员如图12。没有相关性的实验数量和反应时间。

数据13和14显示所有观察家的平均反应时间下不同CRI2012s和cct。图13显示了观察者的平均反应时间的八个颜色的目标。反应时间随CRI2012的增加,在部分同意的理论结果3。在图14大多数颜色的实验数据显示,与CRI2012的增加反应时间减少。反应时间的黄色,白色和银色太短造成的高对比度;因此,误差很大。然而,不难看出,高CRI2012对缩短反应时间有积极的影响。

尽管本文主要研究CRI2012对反应时间的影响,有条件现金转移支付对反应时间的影响也被认为是。数据15和16显示有条件现金转移支付在反应时间的影响。图15显示了观察者的平均反应时间的八个颜色的目标。计算结果的平均值如图17,有条件现金援助的反应时间增加而增加。在图16,大多数颜色的实验数据表明,有条件现金转移支付的减少反应时间减少。

漫反射率将产生更大影响的对比解决人类的眼睛里,从而影响反应速度。图18显示了SPD的八个目标不同的颜色在阳光下,阳光社民党的背景,社民党的阳光来衡量柯尼卡美能达CS2000。实验的结果表明,白色的漫反射率,黄色,和银是相对较高的,人类眼睛的反应时间这三个颜色是最少的。虽然红色的漫反射率高于蓝色和绿色,接近银,可以看出红色目标反映了红色光,和银反映更均匀。蓝色、绿色反射光谱成分主要是蓝色光线,而人眼对蓝光更敏感。因此,红色,蓝色,绿色没有反应时间的差异。虽然黑人低于布朗的反射,它远离背景的亮度,和布朗和背景太近,所以很难被认可。

表2显示了意义分析和反应时间作为因变量;自变量是CRI2012、有条件现金转移支付和颜色的目标。当意义一些独立变量和因变量的值是小于0.05,这表明两个变量之间有显著相关性。的值越小 ,两个变量之间的相关性越强。

在表2,目标和反应时间的颜色之间的相关性最强,其次是CRI2012,最后有条件现金援助。的的颜色值的目标,有条件现金转移支付和CRI2012都小于0.05,反应时间之间的显著相关性,三个因素是强大的。然而,只有考虑到发光二极管对反应时间的影响,CRI2012的影响大于有条件现金援助。

在图17大多数颜色的实验数据显示,颜色歧视与增加CRI2012时间减少。特别是,CRI2012减少辨色力时间有显著影响,当有条件现金援助是2800 k和4500 k。在图19大多数颜色的实验数据显示,没有规则与辨色力时间和有条件现金援助。辨色力的时间与不同的cct CRI 2012等于85时几乎是相同的。

表3显示颜色歧视的意义分析时间为因变量,自变量是CRI2012,有条件现金转移支付,和颜色的目标。从表的地方的颜色值的目标,有条件现金转移支付和CRI2012都小于0.05,接近0,反应时间之间的显著相关性,三个因素是强大的。

因为改变CRI2012s和CCT都将影响反应时间,这意味着只考虑有条件现金转移支付或CRI2012 imcomprehensive的影响。实验结果表明,使用led的低有条件现金援助和高CRI2012隧道可以帮助减少司机的反应时间。结果同意的结果部分3了。辨色力实验的结果表明,高CRI2012可以改善颜色识别的速度,这是非常有利于司机观察指标和理解的道路。综合实验结果表明,该领导CRI2012和低有条件现金援助有利于司机的快速、准确识别目标和颜色的目标。黄、白、银可以在墙上使用,交通标志、隧道和工作服的员工,这有利于司机迅速清晰地找到目标。

6。结论

本文进行了理论分析和实验探讨LED显色性的影响反应时间的人类的眼睛在隧道内部区域。首先,事故的影响,阐述了在隧道内部区域,事故的类型和原因在隧道内部区域和缩短反应时间的人类眼睛的重要性进行分析。

接下来,几个常用的显色性评价指标进行了讨论,并CRI2012更适合在隧道评估led灯的显色性。CRI2012影响对比分析的基础上,黄昏黎明MES-2模型。低有条件现金援助和高CRI2012可以有效地提高目标的对比。

接下来,一个反应时间的实验设计和颜色歧视时间;一个调查CRI2012和反应时间之间的关系;另一个调查CRI2012和辨色力时间之间的关系。三十观察员参加了实验。

然后,一个实验被用来测量反应时间和颜色歧视人眼在不同光线条件下的时间。综合实验的结果表明,该发光二极管有条件现金转移支付较低和高CRI2012缩短反应时间上有积极的效果和颜色歧视人类眼睛的时间。这有利于减少隧道事故的概率。实验结果同意结果计算部分3。高CRI2012使司机能够快速、准确地识别颜色。实验结果还提供建议的颜色警告信号或设施隧道。

数据可用性

使用的数据来支持这个研究的发现可以从通讯作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本文的部分支持由中国国家自然科学基金,格兰特在61701069。本文的部分支持由中国中央大学的基础研究基金,资助下3132019340和3132019340。

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