一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统

专利名称：一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410326326.7

专利申请（专利权）人：东莞莱姆森科技建材有限公司
权利人地址：广东省东莞市道滘镇大罗沙民营工业区

专利发明（设计）人：陈清源,凃岐旭,陈强,李欣伟,廖硕

专利摘要：本发明涉及照明优化技术领域，具体是一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统，包括通过灯镜设计文件获取灯镜参数，通过灯镜参数灯源尺寸参数随机灯源布局方案，通过遗传算法进行迭代，每次迭代后通过光照适应度筛选优胜个体；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。本发明通过在灯镜设计过程检测光照适应度，并通过光照适应度不断迭代优化得到灯源布局的优化方案；同时考虑到灯源在镜面正面和背面的布局方案，在布局方案优化后的基础上对灯源的位置进行微调，进一步提升灯源的光照适应度。

主权利要求：
1.一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，其特征在于，所述方法包括：
链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；
通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；
将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。
2.如权利要求1所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，其特征在于，所述依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度的方法包括：获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1，bi1，ti1)，...，(sij，bij，tij)，...，(siN，biN，tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；
通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离，夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；
第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：
改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；
第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：
其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，b0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；
改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：
其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。
3.如权利要求2所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，其特征在于，所述在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到的方法包括：在测试位置T的色温T(Xi)的计算方式为：
4.如权利要求1所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。
5.如权利要求4所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，其特征在于，所述将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长的方法包括：将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。
6.一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，其特征在于，所述系统包括：
灯镜参数获取模块，用于链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；
灯源布局方案生成模块，用于通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；
灯源布局方案迭代模块，用于将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。
7.如权利要求6所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
光照适应度计算模块，用于获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1，bi1，ti1)，...，(sij，bij，tij)，...，(siN，biN，tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；
通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离，夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；
第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：
改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；
第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：
其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，b0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；
改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：
其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。
8.如权利要求7所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，其特征在于，所述光照适应度计算模块还包括用于得到在测试位置T的色温T(Xi)，其中色温T(Xi)的计算方式为：
9.如权利要求6所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
偏移调整模块，用于将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。
10.如权利要求9所述的一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，其特征在于，所述偏移调整模块还包括用于将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。 说明书 : 一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统技术领域[0001] 本发明涉及照明优化技术领域，具体是一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统。背景技术[0002] 灯镜是解决用户在使用传统镜子梳妆或者穿衣过程的成像问题，具体而言是传统镜子依赖室内的微弱的自然光反射难以呈现用户的真实肤色和细节。灯镜的灯源一般设置于镜子的边框或者背部，灯源产生光照投射到用户方向，从而显著提升照明效果。部分智能灯镜还具备一些智能化的功能，比如调节光线亮度和色温，以提供最适合人眼视觉的照明效果。但是，随着各种异形的灯镜比如镜框是椭圆形、方形、梨型等的开发，如何合理让光源布置于镜子的具体位置是一个需要解决的问题。在目前的智能灯镜设计与开发过程中，光源选型和布局策往往依赖于设计者的主观经验，缺乏在设计阶段即时展示照明效果和照明参数的方案。目前的设计者往往通过小型可移动实体光源反复在镜子模型多次摆放位置，最终调整得到主观上认为照明效果较佳的方案，这种传统的设计方式造成了灯镜的光源设计效果存在较大不确定性和主观性。因此，有必要开发一种能够在设计阶段提供实时反馈，以指导灯光选型和布局优化的技术。发明内容[0003] (1)要解决的技术问题[0004] 本发明的目的在于提供一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法和系统，以解决灯镜设计过程的灯源设计过多依赖设计人员主观意识，提高灯源设计方案的照明效果的可靠性。[0005] (2)技术方案[0006] 为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，所述方法包括：[0007] 链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；[0008] 通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；[0009] 将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。[0010] 进一步地，所述依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度的方法包括：获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1,bi1,ti1),…,(sij,bij,tij),…,(siN,biN,tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；[0011] 通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离,夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；[0012] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：[0013][0014] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；[0015] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：[0016][0017] 其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，E0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；[0018] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值[0019] 计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：[0020][0021] 其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。[0022] 进一步地，所述在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到的方法包括：[0023] 在测试位置T的色温T(Xi)的计算方式为：[0024][0025] 进一步地，所述方法还包括：[0026] 将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。[0027] 进一步地，所述将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长的方法包括：[0028] 将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。[0029] 基于同一发明构思，另一方面，本发明还提供了一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，所述系统包括：[0030] 灯镜参数获取模块，用于链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；[0031] 灯源布局方案生成模块，用于通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；[0032] 灯源布局方案迭代模块，用于将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。[0033] 进一步地，所述系统还包括：[0034] 光照适应度计算模块，用于获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1,bi1,ti1),…,(sij,bij,tij),…,(siN,biN,tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；[0035] 通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离,夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；[0036] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：[0037][0038] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；[0039] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：[0040][0041] 其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，E0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；[0042] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值[0043] 计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：[0044][0045] 其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。[0046] 进一步地，所述光照适应度计算模块还包括用于得到在测试位置T的色温T(Xi)，其中色温T(Xi)的计算方式为：[0047][0048] 进一步地，所述系统还包括：[0049] 偏移调整模块，用于将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。[0050] 进一步地，所述偏移调整模块，还包括用于将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。[0051] (3)有益效果[0052] 与现有技术相比，本发明通过在灯镜设计过程检测光照适应度，并通过光照适应度不断迭代优化得到灯源布局的优化方案；同时考虑到灯源在镜面正面和背面的布局方案，在布局方案优化后的基础上对灯源的位置进行微调，进一步提升灯源的光照适应度。附图说明[0053] 图1为本发明实施例1的智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法的流程框图；[0054] 图2为本发明实施例1的智能灯镜的示意图；[0055] 图3为本发明实施例2的智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统的模块框图；[0056] 1‑镜框；2‑灯源；3‑镜面；4‑开关按钮。具体实施方式[0057] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0058] 在举例之前，需要针对本发明构思的应用场景予以阐述，智能灯镜设计过程中，如何将灯源布置在正确的位置，能够提升用户在化妆或整理仪容时实现最佳的照明效果。计算机辅助设计软件能够有相应的尺寸信息和空间位置信息，但是目前灯镜的设计依然是依赖设计人员的个人经验，或者在照明效果误差不大的情况下选择性忽略照明效果的优化。目前的灯源也就是LED灯等智能灯具已经能够实现单个灯就能实现不同的色温、亮度调节。而依赖设计人员的个人经验的灯源设计，往往是简单地将所有灯选择同一个色温或者亮度，或者有色温或者亮度调节功能，但是却是整体将所有灯源进行调节，这实际上没有充分使用LED单个灯源进行智能调节的功能。而我们最终的目的是实现在设定的测试位置比如镜子正前方中线区域，实现最佳的一个照明效果，那么我们应该关注最终的照明效果，依据最终呈现的照明效果来智能规划灯源的色温或者亮度。[0059] 实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测方法，所述方法包括：[0060] 链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；[0061] 示例性地，设计团队首先在CAD或者其他三维软件中创建了灯镜的三维模型，通过三维模型能够获取镜面的方向和区域参数如镜面的大小、形状，镜框的设计参数如尺寸等。基于镜面和镜框的参数，设计团队设定了灯源的位置边界条件，例如镜框排满灯源能容纳下的灯源数量，以及镜面背面排满灯源能容纳下的灯源数量。进一步地，团队还设定了灯源的布局边界条件，比如为了实现视觉上的平衡和美观，可能要求灯源必须对称地布局在镜框的两侧，或者以特定的间距直线排列。[0062] 通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；[0063] 示例性地，如图2所示，灯镜的主要构成包括镜框1、灯源2、镜面3和开关按钮4，而还有可以明确无误知道的结构还有镜面的背面和安装灯镜后的镜面背面的墙面，在镜框1上的灯源2布置只是示例性地画出。在得到相关灯镜的参数尺寸后，采用遗传算法来优化灯源布局，首先根据灯源的尺寸参数和灯镜的物理限制如镜框宽度和镜面背后的空间，确定了灯源可以安装的位置边界条件，从而计算出可安装的最大灯源数量N。接着在这些位置边界条件的约束下，随机生成了一个包含P个个体X的初始种群，每个个体代表了一种潜在的灯源布局方案，其中每个方案都随机设定了N个灯源的存在状态、亮度和色温。需要注意的是，存在状态是1则该灯源存在，如果存在状态为0则该灯源不存在。然后通过检查这些初始方案是否满足了预设的布局边界条件例如灯源必须对称布置或呈直线排列等，剔除了不合格的个体，保留了满足所有条件的Q个个体，为进一步的迭代进化做好了准备。[0064] 将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。[0065] 示例性地，运用遗传算法开始了迭代进化的过程，首先对初始种群中的每个灯源布局方案进行光照适应度的评估，这包括测量各方案在设定的测试位置T对照明均匀度和视觉舒适度的影响，光照适应度高的方案意味着照明过程的体验感最佳，如提供足够的亮度并确保光线在模特面部的均匀分布。然后通过轮盘赌选择法基于光照适应度对这些个体进行排序，选择表现最佳的个体进行交叉和变异操作，生成新一代的子代个体X′，同时剔除那些不符合灯源布局的边界条件的子代个体X′，保留满足条件的Q个子代个体X′。这个过程重复进行，每一轮迭代都在寻找更优的灯源布局方案，直至新一代个体相比上一代在光照适应度上的提升低于设定的阈值，表明已接近最优解。最终，这一迭代进化过程得出的最佳个体被确定为灯源布局方案。[0066] 进一步地，所述依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度的方法包括：获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1,bi1,ti1),…,(sij,bij,tij),…,(siN,biN,tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；[0067] 通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离,夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；[0068] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：[0069][0070] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；[0071] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：[0072][0073] 其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，E0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；[0074] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值[0075] 计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：[0076][0077] 其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。[0078] 示例性地，通过遗传算法优化灯源布局，先定义每个灯源布局方案个体Xi，其中包括灯源的存在状态sij、亮度bij和色温tij。将这些参数随机生成后得到初始种群，其中需要考虑灯源在镜面背面的位置利用墙面反射特性，考虑了光线经墙面反射到测试位置的路径，计算照射距离和夹角以估算照明度。照明度E(Xi)的计算考虑了直射和反射光影响，而视觉舒适度 则基于照明度与色温与理想值的偏差。光照适应度F(Xi)作为优化目标，结合了照明均匀度和视觉舒适度的加权和，其中权重ω1和ω2根据场景的需求实际需求调整。理想照明度E0和理想色温T0应基于特定应用场景和用户的偏好确定，例如办公室的理想照度可能在500到750流明之间，而居住空间可能更偏好柔和的照度和色温，可以通过查阅相关设计标准或进行用户调研来确定这些值。容忍标准偏差σb和σT反映了对照明度和色温偏差的容忍程度。这些参数需要基于实验数据视觉科学文献查阅来设定，比如将σb设置为理想照明度的10％到20％，σT设置为理想色温的5％到10％。[0079] 进一步地，所述在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到的方法包括：[0080] 在测试位置T的色温T(Xi)的计算方式为：[0081][0082] 示例性地，进一步地实施例是通过计算所有灯源对测试位置的色温贡献，考虑了每个灯源的存在状态、亮度、色温、位置以及它们之间的相互作用，包括正面照射和经墙面反射的间接照射等情况。[0083] 进一步地，所述方法还包括：[0084] 将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。[0085] 示例性地，上述实施例方案是根据现有的有限空间比如镜框和镜面背面进行排列的，最终找到的最佳照明效果的灯源位置，也就是所有的区域都被分割成许多小块可以容纳单个光源的区域，是基于能够容纳最多的灯源数量进行规划的，找到最佳的照明效果的方案其实就是找到这些小块的区域哪些可以安装灯源。但是这个小块区域并非是一定是最初的布局，可能会偏移一定的距离。通过将镜面设定为xy坐标平面并对灯源布局方案进行精细的位置调整，灯源的位置通过在xy平面上的微小偏移来调整，偏移距离被限制在灯源尺寸的一半以内，通过对每个偏移位置的光照适应度进行评估，可以进一步优化灯源的布局。[0086] 进一步地，所述将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长的方法包括：[0087] 将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。[0088] 示例性地，通过在xy平面上微调灯源位置，并应用梯度下降法寻找光照适应度的极值，能够精确地优化灯源布局，实现更均匀和舒适的照明效果。通过微调偏移距离，检测不同灯源位置对照明效果的影响，最终通过x轴和y轴方向的累计偏移找到提升照明均匀度和视觉舒适度的最佳位置。[0089] 实施例2：基于同一发明构思，如图3所示，本实施例还提供了一种智能灯镜设计过程灯源照明效果检测系统，所述系统包括：[0090] 灯镜参数获取模块，用于链接到计算机辅助设计软件的灯镜设计文件，读取灯镜设计文件的灯镜参数，所述灯镜参数包括镜面方向区域参数和镜框区域参数；设定灯源的位置边界条件和布局边界条件，所述位置边界条件是灯源的安装位置需要满足的限制条件，将位置边界条件依据镜框区域参数和镜面方向区域参数设定；所述布局边界条件是多个灯源整体安装布局需要满足的限制条件；[0091] 灯源布局方案生成模块，用于通过灯源的尺寸参数和位置边界条件得到可安装数量的灯源数量N，在灯源的位置边界条件下生成N个排列的灯源，每个灯源设有参数状态包括存在状态、亮度和色温，其中存在状态包括0或1两种状态；生成灯源布局方案的初始种群，初始种群包括P个个体X，每个个体代表一种灯源布局方案，每个灯源布局方案均有N个在灯源的位置边界条件下排列的灯源，且灯源的参数状态随机生成；剔除初始种群内不满足布局边界条件的个体得到Q个个体X；[0092] 灯源布局方案迭代模块，用于将初始种群进行迭代进化，所述迭代进化的步骤包括：在设定的正对灯镜的测试位置T，依次评估在初始种群中个体的参数状态下的光照适应度，所述光照适应度是依据照明均匀度和视觉舒适度；根据光照适应度排序通过轮盘赌选择法选择优胜个体，将优胜个体进行交叉和变异得到子代个体X′，剔除不满足布局边界条件的子代个体X′，直到得到Q个子代个体X′；将初始种群替换为子代个体X′，再次进行迭代进化，直到子代个体和父代个体的光照适应度的提升低于设定的适应度阈值；将完成迭代进化后最终的优胜个体作的参数状态作为灯镜设计文件中灯源的布局方案。[0093] 进一步地，所述系统还包括：[0094] 光照适应度计算模块，用于获取初始种群中第i个灯源布局方案的个体Xi＝{(si1,bi1,ti1),…,(sij,bij,tij),…,(siN,biN,tiN)}，其中sij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的存在状态，bij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的亮度，tij代表第i个灯源布局方案Xi的第j个灯源的色温；[0095] 通过第i个灯源布局方案Xi得到第j个灯源的坐标和测试位置T的坐标形成的夹角θij和照射距离dij；当第j个灯源在镜面背面时，照射距离dij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射到测试位置T的累积距离,夹角θij是第j个灯源反射到墙面并再次从墙面反射的路径和墙面反射点到测试位置T连线的夹角；若第j个灯源在镜面正面设方向系数zij＝1，而第j个灯源在镜面背面设方向系数zij＝0；镜面背面设定虚拟的墙面，ρ是墙面的反射率；[0096] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的照明度E(Xi)的计算方式为：[0097][0098] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的照明度E(Xi)，并求出多个照明度E(Xi)的方差，根据方差得到第i个灯源布局方案Xi的照明均匀度U(Xi)；[0099] 第i个灯源布局方案Xi在测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的计算方式为：[0100][0101] 其中E(Xi)是在测试位置T的照明度，T(Xi)是在测试位置T的色温，E0是灯镜在设定的使用场景下的理想照明度，T0是灯镜在设定的使用场景下的理想色温；σb是设定的照明度容忍度，σT是设定的色温容忍度；在测试位置T的色温T(Xi)是通过灯源的色温和所述灯源到达测试位置T的亮度叠加得到；[0102] 改变测试位置T的坐标，测试多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)，求出多个测试位置T的视觉舒适度C(Xi)的均值即视觉舒适度均值[0103] 计算光照适应度F(Xi)，光照适应度F(Xi)的计算方式为：[0104][0105] 其中ω1、ω2是根据照明均匀度U(Xi)和视觉舒适度均值 的参数范围进行归一化调整并进行权重分配的系数。[0106] 进一步地，所述光照适应度计算模块还包括用于得到在测试位置T的色温T(Xi)，其中色温T(Xi)的计算方式为：[0107][0108] 进一步地，所述系统还包括：[0109] 偏移调整模块，用于将镜面设为xy坐标平面，灯镜设计文件中灯源的布局方案中灯源的参数状态中存在状态为1的灯源的灯源标记坐标得到灯源坐标，将所述灯源坐标的在x轴方向的偏移阈值设为沿x轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将所述灯源坐标的在y轴方向的偏移阈值设为沿y轴方向灯源中心和灯源边缘的距离，将偏移阈值分割成若干等分的距离设为偏移步长，将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴或y轴方向每次移动一个偏移步长，分别求出对应的光照适应度；当光照适应度最高时，将此时累计的偏移步长用于灯源的布局方案中灯源的安装位置修正。[0110] 进一步地，所述偏移调整模块还包括用于将灯源的布局方案中的灯源沿着x轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到x轴方向光照适应度的极值以及对应的x轴累计偏移；将灯源的布局方案中的灯源沿着y轴移动一个偏移步长，通过梯度下降法得到y轴方向光照适应度的极值以及对应的y轴累计偏移；通过x轴累计偏移和y轴的累计偏移作为累计的偏移步长。[0111] 需要说明的是，关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。[0112] 最后应说明的是：尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：广东

专利申请日期：2024-03-21

专利公开日期：2024-08-27

专利公告号：CN118095097B