一种园庭照明设计方法与流程

本发明涉及智能制造装备产业，特别是指一种园庭照明设计方法。

背景技术：

1、智能制造装备产业技术领域主要涉及多类机械化、自动化及智能化的装备设计、制造和应用，包括农业及园艺机械、工业自动化装备、智能加工机床、机器人系统、检测和控制设备、信息化制造系统等，其核心事项涵盖装备结构设计、动力传动与控制、操作及作业流程优化、环境适应性设计、设备协同与集成等，对装备整体性能、作业效率和自动化水平进行系统化规划与实现。

2、其中，传统一种园庭照明设计方法是指在园庭环境中为满足照明需求而进行的设计方法，其针对园庭照明的布局、光源选择及布设方式、灯具类型及安装位置、照度分布及角度调整、线路和供电布置等技术事项，通常采用人工规划、光照需求分析、光源参数选择和物理布设方式相结合的手段完成。

3、传统一种园庭照明设计通常依赖现场经验完成路径识别，光源选型，灯位布设与角度调整，对步行路径多按连续线形或固定区域处理，难以从实体路径弯曲变化，断续关系及行进视线方向中提取可量化依据，实际布设中易出现转弯处亮度衔接突兀，断裂路径照度过渡生硬，局部眩光或暗区并存，后续调试需反复人工校正，供光匹配性与作业效率受限。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

2、一种园庭照明设计方法，包括以下步骤：

3、s1：采集园庭实体步行路径离散点三维坐标，对相邻所述离散点三维坐标计算方向向量序列，对方向向量序列内相邻方向向量提取正负方向并对对应离散点标注曲率与符号标识，构建曲率特征序列；

4、s2：对所述曲率特征序列内相邻离散点曲率进行减法求差运算，将求差结果超过预设曲率差异阈值对应离散点标记为连续性断裂点并对所述曲率特征序列进行切分，构建路径子段序列；

5、s3：基于所述路径子段序列，对独立子序列内当前与相邻离散点曲率符号标识判断正负符号切换状态，标记对应离散点为转折标记点并结合独立子序列分配递减照度，对转折标记点后方路径区间内递减照度顺序逆置，生成反转照度序列；

6、s4：基于离散点三维坐标计算连续性断裂点与相邻关联位置离散点的空间距离，在所述反转照度序列中提取关联位置离散点照度并结合空间距离计算过渡照度，基于过渡照度对连续性断裂点处原照度覆写替换，构建全局照度序列；

7、s5：从所述曲率特征序列中提取离散点方向向量，结合预设标准视线向量进行点乘及反余弦运算视线夹角，对未达到预设夹角阈值对应离散点在所述全局照度序列中关联照度计算照度分布序列并转换为脉冲宽度调制电信号，生成调光控制指令。

8、作为本发明的进一步方案，所述曲率特征序列包括离散点曲率、方向符号标识、离散点索引，所述路径子段序列包括子段边界标识、子段长度参数、子段连续性标识，所述反转照度序列包括基础照度、递减梯度参数、反转区间标识，所述全局照度序列包括过渡照度、原始照度映射、空间距离权重，所述调光控制指令包括脉冲宽度参数、信号占空比、输出通道标识。

9、作为本发明的进一步方案，s1的具体步骤为：

10、s101：通过三维激光扫描设备获取园庭实体步行路径离散点三维坐标，对相邻离散点三维坐标进行向量差值运算，将后一坐标减去前一坐标获得方向向量分量集，按照路径顺序对全部方向向量进行序列化编排，得到方向向量序列；

11、s102：基于所述方向向量序列中相邻方向向量，进行叉积分量运算，提取叉积结果中符号位信息，将正值标记为正方向，将负值标记为负方向，对全部相邻向量对进行符号标注，得到方向符号序列；

12、s103：根据所述方向符号序列对应离散点位置，调用离散点三维坐标进行曲率数值计算，采用相邻向量夹角变化量作为曲率数值依据，并将方向符号同步赋值至对应曲率数值位置，完成逐点标注并整合，生成曲率特征序列。

13、作为本发明的进一步方案，s2的具体步骤为：

14、s201：对所述曲率特征序列内相邻离散点曲率进行差分运算，提取每对相邻点曲率值并进行逐项减法得到差值向量，并对差值向量内多元素与预设曲率差异阈值进行数值比较，记录超限位置索引，得到曲率差值索引集；

15、s202：基于所述曲率差值索引集对对应离散点进行标记，将索引集合映射至原曲率特征序列中对应位置并附加断裂标识标记，得到断裂标识分布状态序列并对序列中标识位置进行排列，得到断裂标识序列；

16、s203：根据所述断裂标识序列对所述曲率特征序列进行区间切分，按照标识位置划分连续区段边界，将多区段内离散点按原序聚合为多个独立片段集并对片段集进行组织，生成路径子段序列。

17、作为本发明的进一步方案，所述曲率差异阈值通过提取平滑路径离散点曲率数据，计算相邻点曲率差值均值与标准差，构建统计基准数值，调用当前三维激光扫描设备采样分辨率与空间定位误差容限参数并对统计基准数值进行线性加权补偿修正确定。

18、作为本发明的进一步方案，s3的具体步骤为：

19、s301：基于所述路径子段序列，对独立子序列内当前离散点曲率符号标识与相邻离散点曲率符号标识进行符号一致性判定，将符号差异位置对应离散点进行标识编码，并对所有符号切换位置进行聚合，得到曲率符号切换索引集；

20、s302：根据所述曲率符号切换索引集，对独立子序列中对应离散点进行状态映射，将索引位置映射为转折标记点标识，并对独立子序列内离散点分配递减照度序列，同时依据转折标记点空间坐标进行划分，生成路径分段照度序列；

21、s303：基于所述路径分段照度序列，对转折标记点后方路径区间内照度数值进行顺序逆置，将区间内照度值按照索引反向重排，并将多区间逆置结果进行序列拼接，得到反转照度序列。

22、作为本发明的进一步方案，s4的具体步骤为：

23、s401：基于离散点三维坐标计算连续性断裂点与相邻关联位置离散点空间距离，将多空间距离数值与距离集合最大值进行比值归一，构建无量纲距离序列并附加预设非零偏置项逐项进行倒数变换运算，得到反比距离权重集；

24、s402：根据所述反比距离权重集，结合所述反转照度序列检索关联位置离散点对应索引，将对应照度按索引顺序抽取并构建照度数据列，基于所述反比距离权重集对照度数据列逐项进行加权求和运算，得到过渡照度集；

25、s403：对所述连续性断裂点原照度进行空间位置索引定位，将所述过渡照度集内元素对应映射至关联断裂点坐标位置，并对连续性断裂点处原照度数值逐项进行覆写替换，按路径起始索引顺序重组照度数据，建立全局照度序列。

26、作为本发明的进一步方案，s5的具体步骤为：

27、s501：从所述曲率特征序列内的方向向量序列中提取离散点方向向量，对多离散点方向向量进行索引标记并排列，得到初始向量数据列并对多项向量分量进行归一化除法运算，生成离散方向向量集；

28、s502：调用所述离散方向向量集内元素与预设标准视线向量进行逐项点乘求和运算，提取点乘数值并进行反余弦转换得到视线夹角，记录视线夹角数值未达到预设夹角阈值关联位置索引，得到视线夹角筛选索引集；

29、s503：根据所述视线夹角筛选索引集在所述全局照度序列中进行位置匹配定位，抽取定位位置关联照度数值构建提取照度数据列并与比例系数乘法放缩，得到照度分布序列并转化为脉冲宽度调制电信号，生成调光控制指令。

30、作为本发明的进一步方案，所述夹角阈值通过提取园庭步行场景人员视线轨迹数据，筛选注视点方向与标准前行方向边界夹角构建样本集，计算样本集夹角数值统计均值与标准差，调用人员平均眼高与地面照明设施高度差值参数，基于眼高与高度差值计算补偿角，并将补偿角与统计均值进行求和运算确定。

31、由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具备以下优点：

32、本发明中，通过采集实体步行路径离散三维坐标并形成曲率特征序列，将曲率差异对应断裂位置用于路径切分，将符号切换对应转折位置用于照度反转分配，并以断裂点空间距离加权修正过渡照度，再结合视线夹角筛选生成调光控制指令，使照度随路径弯曲，断续衔接及行进方向形成连续适配，减轻转弯突亮突暗，断点过渡失衡与局部眩光问题，提升布设后供光一致性与调控效率。