允许用户控制编码光源的制作方法
允许用户控制编码光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例总体上涉及光照系统和光学接收器领域，并且更具体地，涉及用于允许用户单独地控制这样的光照系统中包括的编码光源的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在当前的包括多个光源的照明系统中，光源的选择和控制通常通过诸如具有开关的墙壁面板之类的固定设备而发生。开关用来控制光源，以便接通或关断灯或者对灯调光。在用户希望改变任何灯的情况下，用户必须返回到墙壁面板。当然，用户需要知道哪个开关控制哪个光源。然而，用户经常没有这样的信息，因为开关或光源未被标记。这样的情形在多个光源和多个开关的情况下尤其是个问题，其中控制希望的光源的开关通过反复试验而找到。
[0003]近来的发展创造了这样的光源，其可以通过响应于数据信号调制其光输出的一个或多个特性而将数据嵌入到其光输出中。这样的光输出有时称为“编码光”并且简写为“CL”，并且这样的光源于是称为“CL源”。优选地，光输出在高频率下调制，使得该调制对人眼而言是不可见的。
[0004]可以应用CL的一种情境包括光源将其标识(ID)嵌入到其光输出中。该情境对于其中用户可以利用检测的CL基于源的ID选择光源并且随后调节选择的光源的设置的所谓的指向和控制应用是特别有用的。原则上，这提供了以对于用户而言比使用多个固定开关更容易的方式单独地控制多个光源的希望。
[0005]已知这样的检测系统，其中检测系统内的照相机被配置成获取场景的一幅或多幅图像，并且这些图像随后被处理以便确定特定CL源的光输出是否存在于该场景内。照相机可以在用于控制光源的遥控器中实现，或者包括在诸如开关或传感器设备之类的另一个单元中。该技术也打开了使用通常可获得的智能电话和平板计算机作为CL检测器的可能性，只要这些设备像通常情况那样配备有照相机。
[0006]尽管这样的系统允许确定特定CL源的光输出是否存在于场景中，但是如果获取的图像包含提供光输出的实际多个光源的图像，那么向用户标识哪个光源提供了检测的光输出中的哪一个光输出并不总是可能的。
[0007]并不总是能够标识哪个光源产生了检测的CL输出中的哪个输出的一个原因在于，将照相机直接指向光源倾向于使照相机传感器饱和。当这种情况发生时，不可能进行任何CL检测，因为饱和的照相机传感器不能够检测确定用来嵌入CL数据的数据调制所必要的接收的信号的差异。
[0008]在本领域中，所需的是一种用于以改进上面描述的至少一些问题的方式允许用户单独地控制CL源的技术。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是提供一种基于照相机的控制系统和方法，其允许用户标识照射场景的各个CL源并且向用户提供用于单独地控制这样的光源的手段。本发明的另一目的是提供一种基于照相机的控制系统和方法，所述系统和方法适合于以允许标识生成检测的CL的光源的方式检测起源于这样的光源的CL，这些光源中的至少一些可能使照相机传感器饱和。
[0010]提出了一种方法和相应的控制系统。该方法可以在获得被至少包括第一光源的光照系统照射的场景的一幅或多幅图像之后执行。第一光源存在于场景中，并且因此第一光源的图像存在于该场景的所述一幅或多幅图像中。第一光源是CL源，被配置用于提供包括第一代码的第一光输出，其中第一代码嵌入到第一光输出中，作为其一个或多个特性的第一调制序列，诸如例如脉宽调制或者振幅调制。该方法包括步骤:处理所述一幅或多幅图像以便基于嵌入到第一光输出中的第一代码确定第一光输出存在于场景中，以及处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源的图像在所述一幅或多幅图像内的地点。该方法进一步包括步骤:提供图示出场景的用户接口，以及在用户接口内提供第一控制图标，第一控制图标基于所确定的第一光源的地点向用户指示第一控制图标可以用来控制第一光源。
[0011]本发明的实施例基于以下认识:当获取场景的一幅或多幅图像，该场景包括产生光的实际光源时，那么除了处理获取的图像以检测一个或多个特定CL源的光输出在场景中的存在性之外，也可以处理这些图像以便确定负责检测的CL的存在的光源的图像在获取的图像中的地点。正确地标识特定CL源在图像中的地点反过来允许在控制图标在图示出场景的用户接口内的地点与所确定的该特定光源的地点相应的意义上，将控制图标置于用户接口内的正确地方，从而向用户指示控制图标可以用来控制该特定光源。图示出场景的用户接口可以是例如显示获取的图像之一或者其示意性表示的接口。由于场景包括第一光源，因而场景的图像包括该光源的图像。由于第一光源的图像在这些图像内的地点被确定，因而可以将第一控制图标置于用户接口中，使得用户可以认识到该控制图标是要控制该特定光源。例如，控制图标可以在用户接口内显示于第一光源的图像之上。这样的实施例可以例如用在指向和控制应用中，其中用户将其检测/控制设备指向包括多个光源的场景，使用该设备获得场景的一幅或多幅图像，并且然后被呈现图示出场景且包括用于照射场景的各个CL源的控制图标的用户接口。
[0012]在另一实施例中，所述一幅或多幅获取的图像中的每一幅包括像素矩阵，其中当在本文中使用时，“图像像素”上下文中的术语“像素”指的是图像的与场景中的特定点相应的图像数据单位。图像数据包括光照系统在场景中的不同点处的总光输出的强度或者其派生物。将图像数据排列成若干行列像素是一种在二维图像中表示三维场景的方式。在这样的实施例中，所述方法可以进一步包括步骤:标识所述一幅或多幅图像的至少一个检测区域，该检测区域包括允许标识第一代码的多个像素。上面描述的处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光输出存在于场景中的步骤于是可以包括处理检测区域的所述多个像素以便标识第一代码，其中当在此上下文中使用时，术语“标识”不仅覆盖确定控制系统事先已知的第一代码存在于检测区域的至少部分内，而且包括确定控制系统事先未知，但是存在于检测区域的至少部分内的第一代码。此外，在这样的实施例中，所述方法进一步包括步骤:标识所述一幅或多幅图像的至少一个饱和区域，对于所述一幅或多幅图像中的每一幅图像而言，该饱和区域包括包含高于预定阈值的强度的一个或多个像素。技术人员将会认识到，包含高于预定阈值的强度的像素指示提供该像素数据的传感器的饱和。所述方法可以进一步包括步骤:确定检测区域的一个或多个特性，以及确定饱和区域的一个或多个特性。上面描述的处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点的步骤于是可以包括当在所确定的检测区域的特性与所确定的饱和区域的特性之间确立依照一个或多个预定义匹配准则的匹配时，将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点。
[0013]区分其中CL的检测不可能的饱和区域与其中CL的检测可能的检测区域允许即使获取所述一幅或多幅图像的照相机可能指向使照相机的图像传感器的部分饱和的光源的方向也检测CL。确定所标识的饱和区域的特性并且将其与所标识的检测区域的特性比较允许在该比较确定某个预定义方面的匹配的情况下将饱和区域的至少部分标识为生成检测的CL的光源的地点。因此，从获取的图像的一个区域，即检测区域标识的嵌入的第一代码可以与第一光源关联，该第一光源的图像形成获取的图像的另一个区域，即饱和区域的至少部分，因为该光源生成从检测区域标识的第一代码。按照这种方式，即使生成包括检测的嵌入的代码的光输出的光源本身可能使照相机的图像传感器饱和，使得从与该光源在场景内的地点相应的像素进行嵌入的代码的检测不可能，确定该光源的图像在获取的图像内的地点也变得可能。
[0014]当在获取的图像内标识出超过一个检测区域和/或超过一个饱和区域时，可以对于标识的饱和和检测区域中的每一个执行特性的确定，并且可以对于每对检测区域和饱和区域执行标识的特性之间的匹配的确定。
[0015]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性可以包括检测区域的形心，饱和区域的所述一个或多个特性可以包括饱和区域的形心，并且所述一个或多个预定义匹配准则于是可以包括在检测区域的形心与饱和区域的形心之间的距离小于预定义阈值距离时确立匹配。该实施例是特别有利的，因为它不需要大的处理资源，并且因为它对于其中饱和和检测区域在图像中被定位成彼此靠近的一般情况工作良好。
[0016]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性可以包括检测区域在所述一幅或多幅图像内的地点，饱和区域的所述一个或多个特性可以包括饱和区域在所述一幅或多幅图像内的地点，所述一个或多个预定义匹配准则于是可以包括在饱和区域的地点和检测区域的地点指示饱和区域包含在检测区域内时确立匹配。该实施例对于其中饱和和检测区域可能进一步分开的更困难的情况是特别有利的，因为它允许使用场景的3D几何结构的知识，该知识也可以从获取的照相机图像中获得。
[0017]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性与饱和区域的所述一个或多个特性之间的匹配可以依照最大似然率匹配方法来确立，这有利地提供了一种基于统计模型做出关于第一光源的地点的结论的统一方法。
[0018]在一个实施例中，将饱和区域的至少部分标识为光 照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点的步骤可以基于使用指示第一光源的类型、第一光源的尺寸和第一光源的期望安装位置中的一个或多个的附加信息或元数据。元数据的使用预期增大正确确定第一光源的图像的地点的机会。
[0019]在一个实施例中，提供图示出场景的用户接口的步骤可以包括提供包括所述一幅或多幅图像的至少一幅图像或者其表示的用户接口，所述至少一幅图像或者其表示包括存在于场景中的第一光源的图像。按照这种方式，向用户呈现对于控制拍摄的场景内存在的光源而言直观的用户接口。
[0020]在一个实施例中，第一控制图标可以在用户接口中作为至少部分地与第一光源的图像或者第一光源的光效重叠的覆盖物而提供，向用户清楚地指示该图标要用于控制该特定光源。
[0021]在一个实施例中，第一控制图标可以提供可点击交互式控制，由此响应于用户点击用户接口内的第一控制图标，向用户提供用于控制第一光源的菜单。
[0022]在一个实施例中，所述方法可以进一步包括步骤:经由用户接口接收指示用户控制第一光源的愿望的用户输入，将接收的用户输入转化成用于控制第一光源的一个或多个控制命令，以及向第一光源提供所述一个或多个控制命令。按照这种方式，实现了对该光源的实际控制。
[0023]在一个实施例中，所述一个或多个控制命令可以经由反向通道提供给第一光源。该实施例的优点在于，一使用CL检测到光源的标识符并且该特定光源的网络地址从该标识符导出且用来控制光源，就可以经由该通道执行光源的控制。该反向通道可以是有线的或者无线的(射频、红外或者甚至CL)。
[0024]在一个实施例中，所述一幅或多幅获取的图像中的至少一幅通过滚动快门图像传感器获取，其中该图像传感器的不同部分暴露于不同时间点，使得第一调制序列(即第一代码)在所述一幅或多幅获取的图像中的所述至少一幅中可观察为交替条纹。专利申请W02012/127439A1中详细描述了滚动快门图像传感器用于检测CL的目的，该申请的公开内容通过引用全部合并于此。使用滚动快门图像传感器的一个优点在于，这样的图像传感器在设计上比使用全局快门的图像传感器更简单并且因此没那么昂贵(例如因为每像素需要更少的芯片面积)。另一个优点在于，这样的图像传感器是如今在平板计算机和智能电话中采用的传感器，使得这些平常的设备特别适合于实现本发明的实施例。
[0025]依照本发明的一个方面，公开了一种控制系统。该控制系统至少包括被配置用于执行本文描述的方法的处理单元。在各个不同的实施例中，该处理单元可以以硬件、软件实现或者实现为具有硬件和软件部件二者的混合解决方案。在一个实施例中，控制系统可以进一步包括用于获取要由处理单元处理的所述一幅或多幅图像的光检测装置，例如照相机。这样的控制系统可以例如在用于控制光照系统的遥控器中实现，或者包括在诸如平板计算机、智能电话、开关或者传感器设备之类的另一个单元中，该另一个单元于是也可以用于控制光照系统的各个CL源。
[0026]而且，提供了用于执行本文描述的方法的计算机程序以及存储计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。计算机程序可以例如下载(更新)到现有的控制系统(例如现有的光学接收器、遥控器、智能电话或者平板计算机)或者在制造这些系统时进行存储。
[0027]在下文中，进一步详细地描述了本发明的实施例。然而，应当理解的是，该实施例不可以被视为限制了本发明的保护范围。
【附图说明】
[0028]图1为安装在依照本发明一个实施例的结构中的光照系统的示意图；
图2为依照本发明一个实施例的控制系统的示意图；
图3为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的方法步骤的流程图；
图4为依照本发明一个实施例的当两个光源向场景提供光贡献时获取的图像之一的不意图；以及
图5为依照本发明一个实施例的提供控制图标的用户接口的示意图，所述控制图标用于控制向场景提供光贡献的光源；
图6为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的另外的方法步骤的流程图；以及
图7为依照本发明一个实施例的覆盖有灯罩的光源的检测和饱和区域的示意图。
【具体实施方式】
[0029]在以下描述中，阐明了许多特定细节以便提供对于本发明的更彻底的理解。然而，本领域技术人员应当清楚的是，可以在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下实施本发明。在其他示例中，没有描述公知的特征以便避免使本发明模糊不清。
[0030]图1图示出一种示例性结构100，在这里为房间，其中安装了光照系统110。在图1所示的说明性实施例中，光照系统110包括两个光源121和122。这些光源可以包括任何适当的光源，诸如例如高/低压力气体放电源、激光二极管、无机/有机发光二极管、白炽源或者卤素源。在操作期间，光源121提供的光输出和/或光源122提供的光输出对用于照射结构100的至少部分的光照系统110提供的总光照产生贡献。来自光源121和122的在所述结构上的光照贡献在图1中分别示为覆盖范围131和132。来自光源的覆盖范围可以重叠。
[0031]光源120、120中的至少一个的光输出被编码为使得光输出分别包括各标识符代码ID#1，2，其典型地为作为从光源发射的光的特性的时间调制序列而发射的嵌入的代码。当在本文中使用时，术语“标识符”或“ID代码”指的是允许光照系统内的各个CL源的充分标识的任何代码。CL源产生的编码光可以进一步包括关于光源的其他信息，诸如例如当前光设置和/或其他信息，但是为了简单起见，这里只讨论标识符代码以说明本发明构思的基本思想。
[0032]代码通过响应于特定代码信号调制应用到光源的驱动信号而嵌入到CL源的光输出中。存在各种不同的用于将代码嵌入到光源的光输出中的技术(例如脉宽调制、振幅调制等等)，这些技术为本领域技术人员所知晓并且因此不在这里详细描述。
[0033]在一个实施例中，标识符代码可以包括Λ个符号(例如比特)的重复序列。当在本文中讨论时，术语“符号”不仅适用于单个比特，而且适用于单个符号表示的多个比特。后者的实例是多级符号，其中不仅O和I存在以嵌入数据，而且多个离散级别存在。按照这种方式，光照系统的总光输出可以包含多个标识符代码，每个起源于单独的光源。
[0034]光照系统110进一步包括控制系统140，该控制系统用于允许用户至少控制光源120和121中的被配置成产生CL的那些光源。出于说明的目的，假设光源120和121 二者为产生分别具有不同标识符ID#1和ID#2的CL的CL源。图2更详细地图示出依照本发明一个实施例的控制系统140。然而，本文的教导也适用于控制包括任何数量的多个光源的光照系统内的CL源，所述光源中的一个或多个为CL源。例如，本文描述的教导适用于只有一个CL源和一个或多个非CL源的光照系统(例如，其中光源121为CL源并且光源122不是CL源的光照系统110)。
[0035]如图2中所示，控制系统140包括照相机形式的被配置用于获取场景的一幅或多幅图像的光检测装置210、被配置用于依照本文描述的方法处理获取的图像的处理单元220以及用于显示控制光照系统的CL源的用户接口的显示器230。可选地，控制系统140也包括存储器240以及用于控制光源的特别指定的控制(RF/WiFi)单元(图2中未示出)。此夕卜，尽管控制系统140被图示为单个单元，但是本领域技术人员将会认识到，图2中图示为处于系统140内的各个元件的功能也可以分布在若干其他单元之中。
[0036]图3为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的方法步骤的流程图。由于如上所述假设光源120和121 二者产生CL，遵循图3的方法步骤允许用户控制这两个光源。尽管结合图1和图2中所示的元件描述了方法步骤，本领域技术人员将会认识到，被配置成以任何顺序执行所述方法步骤的任何系统处于本发明的范围内。
[0037]图3的方法可以以步骤310开始，其中照相机210获取场景的一幅或多幅图像。该场景被选择为使得场景的至少部分包括要控制的CL源的光输出的至少部分，并且使得场景的至少部分包括该CL源本身。这意味着如果例如光源121和122中只有光源121是CL源，那么场景应当这样选择以便包括覆盖范围131的至少部分以及光源121本身。在其中光源121和122 二者都是CL源的当前实例中，这意味着场景应当这样选择以便包括覆盖范围131、132的至少部分以及光源121、122。
[0038]获取所述一幅或多幅图像的一个目的是以后检测特定CL源的光输出是否存在于场景中。因此，获取的最少数量的图像应当使得获取的图像允许这样的检测。由于各种不同的检测技术是公知的，因而本领域技术人员将会认识到在给定设置下多少图像足够执行所述检测。最少的图像数量取决于例如光源的类型和数量、用于将代码嵌入到光源的光输出中的技术、使用的照相机以及处理图像中采用的检测技术中的一个或多个。例如，如果使用了滚动快门 照相机，其中该照相机的图像传感器的不同部分暴露于不同的时间点，那么仅仅单幅图像就足够了，因为如例如US 8, 248, 467 BUW02012/127439A1和US 61/698761中所描述的，嵌入的代码可能被观察为图像中的交替条纹。另一方面，如果使用了全局快门照相机，其中该照相机的图像传感器的所有部分在某帧期间暴露于相同时间示例下并且嵌入的代码包括Λ个符号的重复序列，那么如W02011/086501A1中所描述的，应当获取至少N幅不同的图像，每幅图像在Λ个符号的重复序列内的不同时间位置获取，总曝光时间包括一个或多个曝光示例。当然，可以获取更多的图像以便例如改进检测各个不同的光源的光输出的概率或者跟踪这些不同光源的光贡献随着时间的变化。
[0039]在获取了所述一幅或多幅图像之后，所述方法前进到步骤320，其中处理单元220可以使用任何已知的检测技术处理至少一些所获取的图像以便确定光源121的光输出存在于场景中。为此目的，处理单元220可以被配置成从所获取的图像标识嵌入到光源121的光输出中的ID代码。在一个实施例中，处理单元220可以访问光照系统110内的各个不同的CL源的ID代码或者那些ID代码的派生物，即根据其可以获得关于ID代码的信息的参数。在另一个实施例中，光照系统内的至少一些CL源的ID代码可能在初始时不为处理单元220所知晓。如果情况如此，那么处理单元220可能只访问用来将消息编码到编码光中的协议。在使用的协议事先未知的情况下，处理单元220可以被布置成能够识别使用的协议以便能够对编码光中的消息解码。因此，标识嵌入到光源121的光输出中的ID代码可以包括确定在步骤320之前处理单元220访问的ID代码存在于所获取的图像中，或者在先前ID代码不为处理单元220知晓的情况下从所获取的图像确定ID代码。处理单元220可以类似地处理所获取的图像以便确定光源122的光输出是否存在于场景中。
[0040]在可以发生在步骤320之前或者与步骤320同时发生的步骤330中，处理单元220也处理至少一些所获取的图像以便确定至少一个CL源的图像在所获取的图像中的地点。在其中光照系统的两个光源为CL源的当前实例中，处理单元220确定光源121的图像的地点和光源122的图像的地点二者。在一个实施例中，这可以使用检测和饱和区域的形心完成。在另一个实施例中，这可以使用饱和区域(即光源本身)和检测区域(例如该光源在墙壁上的覆盖范围)的地点完成。如果房间的3D几何模型例如通过透视信息从图像估计，那么估计的3D模型可以用来估计光源在3D空间中的位置并且将它们向后与这些光源的图像在所获取的图像中的位置相关。
[0041]在步骤340中，处理单元220被配置成生成图示出其图像被获取的场景的用户接口。这样的用户接口可以例如包括所获取的图像之一或者图示出场景的示意性表示(即简图)。由于场景这样选择以便包括要控制的CL源，因而用户接口将包括场景内的这些CL源的图像，如例如利用图4中的用户接口 400所示。
[0042]所述方法在步骤350中结束，其中处理单元220在用户接口内提供控制图标以便控制如步骤320中所确定的光照系统的对场景内的总光输出产生贡献且其地点在步骤330中被确定的那些CL源，即本实例中的光源121和/或122。控制图标以向用户图示出这些图标要用于控制各CL源的方式相对于步骤330中确定的光源的图像的地点置于用户接口内。例如，这可以如图5中所示实现，图5图示出包括用于光源121的控制图标511和用于光源122的控制图标512的用户接口 500。由于控制图标511和512作为至少部分地分别与光源121和122的图像重叠的可视覆盖物置于用户接口中，因而对用户直观的是，这些图标要用于控制各光源。此外或者可替换地，这也可以通过在示出所获取的图像之一的用户接口内指示其中存在某个CL源的ID代码的区域的轮廓而实现。
[0043]在一个实施例中，控制图标可以提供可点击交互控制，由此响应于用户点击用户接口内的控制图标，用于控制第一光源的菜单被提供给用户。这在图5中图示出，其中图标511具有与图标512不同的阴影，指示图标511被用户选择(例如点击)，其中响应于用户的选择，显示指示用于控制光源121的各个不同的选项的菜单521。如图5的示例性说明性实施例中所示，在这种情况下，用户可以选择将光源121关断、接通、调光或者改变光源121的光照方向。因此，在一个可选的实施例中，所述方法可以在步骤350之后包括附加的步骤，其中处理单元220可以经由用户接口接收指示用户控制光源121的愿望的用户输入并且将接收的用户输入转化成用于控制光源121的一个或多个控制命令。然后，可以例如经由射频反向通道将控制命令提供给光源121。
[0044]在一个实施例中，光照系统110内的CL源可以通过以太网缆线连接到局部IP网络，并且诸如例如iPad之类的控制系统140可以经由连接到相同网络的WiFi路由器与CL源通信。为此目的，控制系统140可以使用常规WiFi发现技术获得CL源的IP地址，并且然后将IP地址与从例如作为步骤320的部分检测的编码光获得的ID匹配。
[0045]前述方法适用于允许用户控制光照系统内的在获取场景的所述一幅或多幅图像的时刻实际地向场景提供光贡献的那些CL源。因此，在一个实施例中，为了向用户提供用于光照系统内存在的所有CL源的控制图标，本文描述的方法可以包括处理单元220向光照系统110内的所有CL源提供命令以接通这些CL源，使得在步骤310中获取所述一幅或多幅图像的短时间期间，每个CL源向场景提供足够的光贡献。
[0046]图6为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的另外的方法步骤的流程图。类似于图3的方法步骤，尽管图6的方法步骤结合图1和图2中所示的元件加以描述，但是本领域技术人员将会认识到，被配置成以任何顺序执行所述方法步骤的任何系统都处于本发明的范围内。
[0047]图6的另外的步骤处理这样的情形，其中向场景提供光贡献的CL源中的一个或多个使得它们在图3的步骤310中获取图像时使照相机传感器饱和。如本文中先前所描述的，当照相机传感器饱和时，可能变得不可能的是检测接收的信号的差异并且因此不可能检测嵌入的ID代码。
[0048]图6分成步骤集合610和步骤集合620。集合610在步骤310之后且在图3的步骤320之前或者作为步骤320的部分执行。集合620在图3的步骤310之后以及在图6的步骤612和614之后且在图3的步骤330之前或者作为步骤330的部分执行。
[0049]当在步骤310中拍摄图像时，照相机210获取光照系统的总光输出在场景内的所有位置处的强度。在本申请中，无论何时使用术语(光输出的)“强度”，其被理解为也包括“强度的派生物”，诸如例如光色、色温、光谱和光强度变化。图像通常划分成多个像素，其中每个像素表示光照系统的总光输出在场景内的不同物理位置处的强度。在图4和图5所示的当前实例中，光照系统的总光输出包括来自光源121的光贡献和来自光源121的光贡献。
[0050]在步骤612中，处理单元220标识图像的一个或多个饱和区域，其中饱和区域包括一个或多个像素，所述像素包括高于预定阈值的强度，指示提供该像素数据的照相机传感器饱和。在步骤614中，处理单元220标识图像的一个或多个检测区域，其中检测区域包括允许标识场景中存在的嵌入的代码的多个像素。这可以通过例如将图像划分成小段并且按段确定CL标识符的存在而完成。
[0051]在步骤616中，处理单元220可以通过处理标识的检测区域的一个或多个像素以便标识嵌入到光源121的光输出中的代码ID#1而确定光源121的光输出存在于场景中。类似地，处理单元220可以通过处理标识的检测区域的一个或多个像素以便标识嵌入到光源122的光输出中的代码ID#2而确定光源122的光输出存在于场景中。
[0052]步骤612-616基于以下实验观察:即使不可能从饱和的图像像素检测嵌入的代码，通常也可能标识与饱和点相邻的、被相同亮光源照射但是未使照相机传感器饱和的区域，即所谓的“光晕”效应。一种典型的情况是光源相对靠近墙壁放置，例如置于墙壁前面，其中尽管光源本身可能太亮而不允许从其检测CL光，但是由该光源发射的光从墙壁的反射可以允许检测CL。另一种典型情况是诸如例如灯罩围绕它的灯泡之类的光源。灯罩漫射来自灯泡的光，因此尽管灯泡本身仍然会使照相机的传感器饱和，但是灯罩的周围部分不会。这种情况示于图7中，其中710表示所获取的图像之一，并且720表示具有覆盖的垂直线721-724的相同图像。线721-724的实线部分指示CL的检测是可能的图像部分(即检测区域的部分)，而线721-724的虚线部分指示CL的检测是不可能的图像部分(即饱和区域的部分)。因此，步骤612和614中饱和和检测区域的标识可以例如通过如720中所示从图像标识这些区域而完成。可替换地，当使用滚动快门图像传感器获取图像时，可以从图像的亚采样版本，例如从边缘化图像标识这些区域。当利用滚动快门图像传感器获取用于获取CL信号的 图像时，时间标识符在垂直方向上转移到空间信号。该信号可以在线的方向(即水平方向)上求和以便得到信噪比，并且减小图像尺寸以便节省处理能力。这种在一个方向上的求和称为边缘化求和，其允许从边缘化图像标识饱和和检测区域。
[0053]于是，“光晕”效应可以用来解决饱和照相机传感器的问题，因为如图6的集合610中所示，可以从“光晕”(即所述一个或多个检测区域)检测嵌入的代码，并且其后可以标识对光晕产生贡献的光源且将这些光源与其从光晕检测的各ID代码关联，如图6的集合620中所示。
[0054]继续集合620，在步骤622中，处理单元220确定步骤612中标识的饱和区域的一个或多个特性，并且在步骤624中，处理单元220确定步骤614中标识的检测区域的一个或多个特性。对于饱和和检测区域中的每一个，所述一个或多个特性可以包括例如该区域的形心、该区域在所获取的图像中的地点、该区域的尺寸、该区域的轮廓以及该区域的颜色。
[0055]在步骤626中，处理单元220依照用于确立匹配的一个或多个预定义准则确立每个标识的饱和区域与每个标识的检测区域之间是否存在匹配。在一个实施例中，该匹配可以包括基于将特定检测区域的特性与所获取的图像的特定饱和区域的特性匹配的最大似然估计。预定义匹配准则可以包括检测区域的形心和饱和区域的形心之间的最小距离和/或在检测区域内至少部分包括饱和区域。当处理单元220确立在特定饱和区域与特定检测区域之间存在匹配时，那么有可能将造成该饱和区域的饱和的光源标识为产生在该检测区域中检测的嵌入的代码的光源。因此，可以将该光源在所获取的图像中的地点确立为标识的饱和区域之一的地点(图3的步骤330)，并且可以将控制图标置于用户接口内的正确地点以便向用户指示该图标要用来控制该特定光源(图3的步骤350)。
[0056]在本发明的另一实施例中，处理单元220可以在确立饱和与检测区域之间的匹配中使用附加的信息。例如，CL源本身可以被配置成通过除了其ID代码之外还将附加数据嵌入到光输出中而将该数据提供给控制系统140。该附加数据可以例如与光源产生的光类型(例如彩色、可调白色等等)、光源的尺寸、其典型安装位置等等有关。一旦该信息对处理单元220可用，那么步骤626中执行的基于最大似然的匹配可以扩展为合并这些附加线索。例如，如果附加信息指示从检测区域标识其ID代码的光源是安装在结构的天花板处的点照明器，那么该检测区域与所获取的图像顶部中的小圆形裁剪区域形式的饱和区域匹配比它与具有细长形状的较大裁剪区域形式的饱和区域匹配更有可能，因为后者对于管式LED而言是更可能的饱和区域形状。在另一个实例中，附加数据可以提供可以由照明系统中存在的光源产生的光类型的指示。图像传感器的红色、绿色和蓝色(RGB)通道中的检测的标识符的比值可以与各个光源的RGB比值相比较以便得到与特定光源的匹配或者至少减少可能的候选数量。
[0057]本发明的各个不同的实施例可以实现为供计算机系统使用的程序产品，其中该程序产品的程序限定实施例的功能(包括本文描述的方法)。在一个实施例中，所述程序可以包含在各种各样的非暂时性计算机可读存储介质上，其中当在本文中使用时，表述“非暂时性计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂时性传播信号。在另一个实施例中，所述程序可以包含在各种各样的暂时性计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于:(i)信息永久地存储于其上的不可写存储介质(例如计算机内的只读存储器设备，例如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、ROM芯片或者任何类型的固态非易失性半导体存储器)；以及(ii)可改变信息存储于其上的可写存储介质(例如闪存、盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器或者任何类型的固态随机存取半导体存储器)。计算机程序可以运行在本文描述的处理单元220上。
[0058]尽管以上所述针对本发明的实施例，但是可以在不脱离本发明基本范围的情况下设计本发明的其他和另外的实施例。例如，本发明的方面可以以硬件或软件或者以硬件和软件的组合实现。因此，本发明的范围由下面的权利要求书确定。
【主权项】
1.一种方法，在获得被至少包括第一光源的光照系统照射的场景的一幅或多幅图像之后，第一光源存在于场景中并且被配置用于提供包括第一代码的第一光输出，第一代码嵌入到第一光输出中，作为其一个或多个特性的第一调制序列，该方法包括步骤: 处理所述一幅或多幅图像以便基于嵌入到第一光输出中的第一代码确定第一光输出存在于场景中， 处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点， 提供图示出场景的用户接口， 在用户接口内提供第一控制图标，第一控制图标基于所确定的第一光源的地点向用户指示第一控制图标适于控制第一光源。2.依照权利要求1的方法，其中所述一幅或多幅图像中的每一幅包括像素矩阵，该方法进一步包括: 标识所述一幅或多幅图像的饱和区域，对于所述一幅或多幅图像中的每一幅图像而言，该饱和区域包括包含高于预定阈值的强度的一个或多个像素， 标识所述一幅或多幅图像的检测区域，该检测区域包括允许标识第一代码的多个像素，其中处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光输出存在于场景中的步骤包括处理检测区域的所述多个像素以便标识第一代码， 确定检测区域的一个或多个特性， 确定饱和区域的一个或多个特性， 其中处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点的步骤包括当在检测区域的所确定的一个或多个特性与饱和区域的所确定的一个或多个特性之间确立依照一个或多个预定义匹配准则的匹配时，将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点。3.依照权利要求2的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性包括检测区域的形心，饱和区域的所述一个或多个特性包括饱和区域的形心，并且所述一个或多个预定义匹配准则包括在检测区域的形心与饱和区域的形心之间的距离小于预定义阈值距离时确立匹配。4.依照权利要求2或3的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性包括检测区域在所述一幅或多幅图像内的地点，饱和区域的所述一个或多个特性包括饱和区域在所述一幅或多幅图像内的地点，并且所述一个或多个预定义匹配准则包括在饱和区域的地点和检测区域的地点指示饱和区域包含在检测区域内时确立匹配。5.依照权利要求2-4中任何一项的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性与饱和区域的所述一个或多个特性之间的匹配依照最大似然率匹配方法来确立。6.依照权利要求2-4中任何一项的方法，其中将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点的步骤基于使用指示第一光源的类型、第一光源的尺寸和第一光源的期望安装位置中的一个或多个的附加信息。7.依照前面的权利要求中任何一项的方法，其中提供图示出场景的用户接口的步骤包括提供包括所述一幅或多幅图像的至少一幅图像或者其表示的用户接口，所述至少一幅图像或者其表示包括存在于场景中的第一光源或者其表示。8.依照权利要求7的方法，其中第一控制图标作为至少部分地与第一光源或者其表示重叠的覆盖物而提供。9.依照前面的权利要求中任何一项的方法，其中第一控制图标提供可点击交互式控制，由此响应于用户点击用户接口内的第一控制图标，向用户提供用于控制第一光源的菜单。10.依照前面的权利要求中任何一项的方法，进一步包括:经由用户接口接收指示用户控制第一光源的愿望的用户输入，将接收的用户输入转化成用于控制第一光源的一个或多个控制命令，以及向第一光源提供所述一个或多个控制命令。11.一种计算机程序，包括软件代码部分，其被配置用于当在处理单元上执行时执行依照权利要求1-10中一项或多项的方法的步骤。12.一种系统，至少包括被配置用于执行依照权利要求1-10中一项或多项的方法的步骤的处理单元。13.依照权利要求12的系统，进一步包括被配置用于获取场景的所述一幅或多幅图像的光检测装置。14.依照权利要求12或13的系统，进一步包括被配置用于显示用户接口的显示装置。
【专利摘要】本发明涉及一种用于允许用户控制编码光（CL）源的方法。该方法在获得被至少一个CL源照射的场景的一幅或多幅图像之后执行，CL源的图像存在于所获取的图像中。该方法包括：处理所获取的图像以便基于嵌入到CL源的光输出中的代码确定该源的光输出存在于场景中，处理所获取的图像以便确定CL源的图像在所获取的图像内的地点，提供图示出场景的用户接口，以及在用户接口内提供控制图标，该图标基于所确定的CL源的地点向用户指示该图标适于控制CL源。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104904319
【申请号】CN201380070109
【发明人】L.费里, T.格里蒂, S.J.J.尼斯森, F.J.德布鲁恩, R.拉贾戈帕兰
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月30日
【公告号】EP2944159A2, US20150355829, WO2014108784A2, WO2014108784A3
【技术领域】
[0001]本发明的实施例总体上涉及光照系统和光学接收器领域，并且更具体地，涉及用于允许用户单独地控制这样的光照系统中包括的编码光源的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在当前的包括多个光源的照明系统中，光源的选择和控制通常通过诸如具有开关的墙壁面板之类的固定设备而发生。开关用来控制光源，以便接通或关断灯或者对灯调光。在用户希望改变任何灯的情况下，用户必须返回到墙壁面板。当然，用户需要知道哪个开关控制哪个光源。然而，用户经常没有这样的信息，因为开关或光源未被标记。这样的情形在多个光源和多个开关的情况下尤其是个问题，其中控制希望的光源的开关通过反复试验而找到。
[0003]近来的发展创造了这样的光源，其可以通过响应于数据信号调制其光输出的一个或多个特性而将数据嵌入到其光输出中。这样的光输出有时称为“编码光”并且简写为“CL”，并且这样的光源于是称为“CL源”。优选地，光输出在高频率下调制，使得该调制对人眼而言是不可见的。
[0004]可以应用CL的一种情境包括光源将其标识(ID)嵌入到其光输出中。该情境对于其中用户可以利用检测的CL基于源的ID选择光源并且随后调节选择的光源的设置的所谓的指向和控制应用是特别有用的。原则上，这提供了以对于用户而言比使用多个固定开关更容易的方式单独地控制多个光源的希望。
[0005]已知这样的检测系统，其中检测系统内的照相机被配置成获取场景的一幅或多幅图像，并且这些图像随后被处理以便确定特定CL源的光输出是否存在于该场景内。照相机可以在用于控制光源的遥控器中实现，或者包括在诸如开关或传感器设备之类的另一个单元中。该技术也打开了使用通常可获得的智能电话和平板计算机作为CL检测器的可能性，只要这些设备像通常情况那样配备有照相机。
[0006]尽管这样的系统允许确定特定CL源的光输出是否存在于场景中，但是如果获取的图像包含提供光输出的实际多个光源的图像，那么向用户标识哪个光源提供了检测的光输出中的哪一个光输出并不总是可能的。
[0007]并不总是能够标识哪个光源产生了检测的CL输出中的哪个输出的一个原因在于，将照相机直接指向光源倾向于使照相机传感器饱和。当这种情况发生时，不可能进行任何CL检测，因为饱和的照相机传感器不能够检测确定用来嵌入CL数据的数据调制所必要的接收的信号的差异。
[0008]在本领域中，所需的是一种用于以改进上面描述的至少一些问题的方式允许用户单独地控制CL源的技术。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是提供一种基于照相机的控制系统和方法，其允许用户标识照射场景的各个CL源并且向用户提供用于单独地控制这样的光源的手段。本发明的另一目的是提供一种基于照相机的控制系统和方法，所述系统和方法适合于以允许标识生成检测的CL的光源的方式检测起源于这样的光源的CL，这些光源中的至少一些可能使照相机传感器饱和。
[0010]提出了一种方法和相应的控制系统。该方法可以在获得被至少包括第一光源的光照系统照射的场景的一幅或多幅图像之后执行。第一光源存在于场景中，并且因此第一光源的图像存在于该场景的所述一幅或多幅图像中。第一光源是CL源，被配置用于提供包括第一代码的第一光输出，其中第一代码嵌入到第一光输出中，作为其一个或多个特性的第一调制序列，诸如例如脉宽调制或者振幅调制。该方法包括步骤:处理所述一幅或多幅图像以便基于嵌入到第一光输出中的第一代码确定第一光输出存在于场景中，以及处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源的图像在所述一幅或多幅图像内的地点。该方法进一步包括步骤:提供图示出场景的用户接口，以及在用户接口内提供第一控制图标，第一控制图标基于所确定的第一光源的地点向用户指示第一控制图标可以用来控制第一光源。
[0011]本发明的实施例基于以下认识:当获取场景的一幅或多幅图像，该场景包括产生光的实际光源时，那么除了处理获取的图像以检测一个或多个特定CL源的光输出在场景中的存在性之外，也可以处理这些图像以便确定负责检测的CL的存在的光源的图像在获取的图像中的地点。正确地标识特定CL源在图像中的地点反过来允许在控制图标在图示出场景的用户接口内的地点与所确定的该特定光源的地点相应的意义上，将控制图标置于用户接口内的正确地方，从而向用户指示控制图标可以用来控制该特定光源。图示出场景的用户接口可以是例如显示获取的图像之一或者其示意性表示的接口。由于场景包括第一光源，因而场景的图像包括该光源的图像。由于第一光源的图像在这些图像内的地点被确定，因而可以将第一控制图标置于用户接口中，使得用户可以认识到该控制图标是要控制该特定光源。例如，控制图标可以在用户接口内显示于第一光源的图像之上。这样的实施例可以例如用在指向和控制应用中，其中用户将其检测/控制设备指向包括多个光源的场景，使用该设备获得场景的一幅或多幅图像，并且然后被呈现图示出场景且包括用于照射场景的各个CL源的控制图标的用户接口。
[0012]在另一实施例中，所述一幅或多幅获取的图像中的每一幅包括像素矩阵，其中当在本文中使用时，“图像像素”上下文中的术语“像素”指的是图像的与场景中的特定点相应的图像数据单位。图像数据包括光照系统在场景中的不同点处的总光输出的强度或者其派生物。将图像数据排列成若干行列像素是一种在二维图像中表示三维场景的方式。在这样的实施例中，所述方法可以进一步包括步骤:标识所述一幅或多幅图像的至少一个检测区域，该检测区域包括允许标识第一代码的多个像素。上面描述的处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光输出存在于场景中的步骤于是可以包括处理检测区域的所述多个像素以便标识第一代码，其中当在此上下文中使用时，术语“标识”不仅覆盖确定控制系统事先已知的第一代码存在于检测区域的至少部分内，而且包括确定控制系统事先未知，但是存在于检测区域的至少部分内的第一代码。此外，在这样的实施例中，所述方法进一步包括步骤:标识所述一幅或多幅图像的至少一个饱和区域，对于所述一幅或多幅图像中的每一幅图像而言，该饱和区域包括包含高于预定阈值的强度的一个或多个像素。技术人员将会认识到，包含高于预定阈值的强度的像素指示提供该像素数据的传感器的饱和。所述方法可以进一步包括步骤:确定检测区域的一个或多个特性，以及确定饱和区域的一个或多个特性。上面描述的处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点的步骤于是可以包括当在所确定的检测区域的特性与所确定的饱和区域的特性之间确立依照一个或多个预定义匹配准则的匹配时，将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点。
[0013]区分其中CL的检测不可能的饱和区域与其中CL的检测可能的检测区域允许即使获取所述一幅或多幅图像的照相机可能指向使照相机的图像传感器的部分饱和的光源的方向也检测CL。确定所标识的饱和区域的特性并且将其与所标识的检测区域的特性比较允许在该比较确定某个预定义方面的匹配的情况下将饱和区域的至少部分标识为生成检测的CL的光源的地点。因此，从获取的图像的一个区域，即检测区域标识的嵌入的第一代码可以与第一光源关联，该第一光源的图像形成获取的图像的另一个区域，即饱和区域的至少部分，因为该光源生成从检测区域标识的第一代码。按照这种方式，即使生成包括检测的嵌入的代码的光输出的光源本身可能使照相机的图像传感器饱和，使得从与该光源在场景内的地点相应的像素进行嵌入的代码的检测不可能，确定该光源的图像在获取的图像内的地点也变得可能。
[0014]当在获取的图像内标识出超过一个检测区域和/或超过一个饱和区域时，可以对于标识的饱和和检测区域中的每一个执行特性的确定，并且可以对于每对检测区域和饱和区域执行标识的特性之间的匹配的确定。
[0015]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性可以包括检测区域的形心，饱和区域的所述一个或多个特性可以包括饱和区域的形心，并且所述一个或多个预定义匹配准则于是可以包括在检测区域的形心与饱和区域的形心之间的距离小于预定义阈值距离时确立匹配。该实施例是特别有利的，因为它不需要大的处理资源，并且因为它对于其中饱和和检测区域在图像中被定位成彼此靠近的一般情况工作良好。
[0016]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性可以包括检测区域在所述一幅或多幅图像内的地点，饱和区域的所述一个或多个特性可以包括饱和区域在所述一幅或多幅图像内的地点，所述一个或多个预定义匹配准则于是可以包括在饱和区域的地点和检测区域的地点指示饱和区域包含在检测区域内时确立匹配。该实施例对于其中饱和和检测区域可能进一步分开的更困难的情况是特别有利的，因为它允许使用场景的3D几何结构的知识，该知识也可以从获取的照相机图像中获得。
[0017]在一个实施例中，检测区域的所述一个或多个特性与饱和区域的所述一个或多个特性之间的匹配可以依照最大似然率匹配方法来确立，这有利地提供了一种基于统计模型做出关于第一光源的地点的结论的统一方法。
[0018]在一个实施例中，将饱和区域的至少部分标识为光 照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点的步骤可以基于使用指示第一光源的类型、第一光源的尺寸和第一光源的期望安装位置中的一个或多个的附加信息或元数据。元数据的使用预期增大正确确定第一光源的图像的地点的机会。
[0019]在一个实施例中，提供图示出场景的用户接口的步骤可以包括提供包括所述一幅或多幅图像的至少一幅图像或者其表示的用户接口，所述至少一幅图像或者其表示包括存在于场景中的第一光源的图像。按照这种方式，向用户呈现对于控制拍摄的场景内存在的光源而言直观的用户接口。
[0020]在一个实施例中，第一控制图标可以在用户接口中作为至少部分地与第一光源的图像或者第一光源的光效重叠的覆盖物而提供，向用户清楚地指示该图标要用于控制该特定光源。
[0021]在一个实施例中，第一控制图标可以提供可点击交互式控制，由此响应于用户点击用户接口内的第一控制图标，向用户提供用于控制第一光源的菜单。
[0022]在一个实施例中，所述方法可以进一步包括步骤:经由用户接口接收指示用户控制第一光源的愿望的用户输入，将接收的用户输入转化成用于控制第一光源的一个或多个控制命令，以及向第一光源提供所述一个或多个控制命令。按照这种方式，实现了对该光源的实际控制。
[0023]在一个实施例中，所述一个或多个控制命令可以经由反向通道提供给第一光源。该实施例的优点在于，一使用CL检测到光源的标识符并且该特定光源的网络地址从该标识符导出且用来控制光源，就可以经由该通道执行光源的控制。该反向通道可以是有线的或者无线的(射频、红外或者甚至CL)。
[0024]在一个实施例中，所述一幅或多幅获取的图像中的至少一幅通过滚动快门图像传感器获取，其中该图像传感器的不同部分暴露于不同时间点，使得第一调制序列(即第一代码)在所述一幅或多幅获取的图像中的所述至少一幅中可观察为交替条纹。专利申请W02012/127439A1中详细描述了滚动快门图像传感器用于检测CL的目的，该申请的公开内容通过引用全部合并于此。使用滚动快门图像传感器的一个优点在于，这样的图像传感器在设计上比使用全局快门的图像传感器更简单并且因此没那么昂贵(例如因为每像素需要更少的芯片面积)。另一个优点在于，这样的图像传感器是如今在平板计算机和智能电话中采用的传感器，使得这些平常的设备特别适合于实现本发明的实施例。
[0025]依照本发明的一个方面，公开了一种控制系统。该控制系统至少包括被配置用于执行本文描述的方法的处理单元。在各个不同的实施例中，该处理单元可以以硬件、软件实现或者实现为具有硬件和软件部件二者的混合解决方案。在一个实施例中，控制系统可以进一步包括用于获取要由处理单元处理的所述一幅或多幅图像的光检测装置，例如照相机。这样的控制系统可以例如在用于控制光照系统的遥控器中实现，或者包括在诸如平板计算机、智能电话、开关或者传感器设备之类的另一个单元中，该另一个单元于是也可以用于控制光照系统的各个CL源。
[0026]而且，提供了用于执行本文描述的方法的计算机程序以及存储计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。计算机程序可以例如下载(更新)到现有的控制系统(例如现有的光学接收器、遥控器、智能电话或者平板计算机)或者在制造这些系统时进行存储。
[0027]在下文中，进一步详细地描述了本发明的实施例。然而，应当理解的是，该实施例不可以被视为限制了本发明的保护范围。
【附图说明】
[0028]图1为安装在依照本发明一个实施例的结构中的光照系统的示意图；
图2为依照本发明一个实施例的控制系统的示意图；
图3为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的方法步骤的流程图；
图4为依照本发明一个实施例的当两个光源向场景提供光贡献时获取的图像之一的不意图；以及
图5为依照本发明一个实施例的提供控制图标的用户接口的示意图，所述控制图标用于控制向场景提供光贡献的光源；
图6为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的另外的方法步骤的流程图；以及
图7为依照本发明一个实施例的覆盖有灯罩的光源的检测和饱和区域的示意图。
【具体实施方式】
[0029]在以下描述中，阐明了许多特定细节以便提供对于本发明的更彻底的理解。然而，本领域技术人员应当清楚的是，可以在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下实施本发明。在其他示例中，没有描述公知的特征以便避免使本发明模糊不清。
[0030]图1图示出一种示例性结构100，在这里为房间，其中安装了光照系统110。在图1所示的说明性实施例中，光照系统110包括两个光源121和122。这些光源可以包括任何适当的光源，诸如例如高/低压力气体放电源、激光二极管、无机/有机发光二极管、白炽源或者卤素源。在操作期间，光源121提供的光输出和/或光源122提供的光输出对用于照射结构100的至少部分的光照系统110提供的总光照产生贡献。来自光源121和122的在所述结构上的光照贡献在图1中分别示为覆盖范围131和132。来自光源的覆盖范围可以重叠。
[0031]光源120、120中的至少一个的光输出被编码为使得光输出分别包括各标识符代码ID#1，2，其典型地为作为从光源发射的光的特性的时间调制序列而发射的嵌入的代码。当在本文中使用时，术语“标识符”或“ID代码”指的是允许光照系统内的各个CL源的充分标识的任何代码。CL源产生的编码光可以进一步包括关于光源的其他信息，诸如例如当前光设置和/或其他信息，但是为了简单起见，这里只讨论标识符代码以说明本发明构思的基本思想。
[0032]代码通过响应于特定代码信号调制应用到光源的驱动信号而嵌入到CL源的光输出中。存在各种不同的用于将代码嵌入到光源的光输出中的技术(例如脉宽调制、振幅调制等等)，这些技术为本领域技术人员所知晓并且因此不在这里详细描述。
[0033]在一个实施例中，标识符代码可以包括Λ个符号(例如比特)的重复序列。当在本文中讨论时，术语“符号”不仅适用于单个比特，而且适用于单个符号表示的多个比特。后者的实例是多级符号，其中不仅O和I存在以嵌入数据，而且多个离散级别存在。按照这种方式，光照系统的总光输出可以包含多个标识符代码，每个起源于单独的光源。
[0034]光照系统110进一步包括控制系统140，该控制系统用于允许用户至少控制光源120和121中的被配置成产生CL的那些光源。出于说明的目的，假设光源120和121 二者为产生分别具有不同标识符ID#1和ID#2的CL的CL源。图2更详细地图示出依照本发明一个实施例的控制系统140。然而，本文的教导也适用于控制包括任何数量的多个光源的光照系统内的CL源，所述光源中的一个或多个为CL源。例如，本文描述的教导适用于只有一个CL源和一个或多个非CL源的光照系统(例如，其中光源121为CL源并且光源122不是CL源的光照系统110)。
[0035]如图2中所示，控制系统140包括照相机形式的被配置用于获取场景的一幅或多幅图像的光检测装置210、被配置用于依照本文描述的方法处理获取的图像的处理单元220以及用于显示控制光照系统的CL源的用户接口的显示器230。可选地，控制系统140也包括存储器240以及用于控制光源的特别指定的控制(RF/WiFi)单元(图2中未示出)。此夕卜，尽管控制系统140被图示为单个单元，但是本领域技术人员将会认识到，图2中图示为处于系统140内的各个元件的功能也可以分布在若干其他单元之中。
[0036]图3为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的方法步骤的流程图。由于如上所述假设光源120和121 二者产生CL，遵循图3的方法步骤允许用户控制这两个光源。尽管结合图1和图2中所示的元件描述了方法步骤，本领域技术人员将会认识到，被配置成以任何顺序执行所述方法步骤的任何系统处于本发明的范围内。
[0037]图3的方法可以以步骤310开始，其中照相机210获取场景的一幅或多幅图像。该场景被选择为使得场景的至少部分包括要控制的CL源的光输出的至少部分，并且使得场景的至少部分包括该CL源本身。这意味着如果例如光源121和122中只有光源121是CL源，那么场景应当这样选择以便包括覆盖范围131的至少部分以及光源121本身。在其中光源121和122 二者都是CL源的当前实例中，这意味着场景应当这样选择以便包括覆盖范围131、132的至少部分以及光源121、122。
[0038]获取所述一幅或多幅图像的一个目的是以后检测特定CL源的光输出是否存在于场景中。因此，获取的最少数量的图像应当使得获取的图像允许这样的检测。由于各种不同的检测技术是公知的，因而本领域技术人员将会认识到在给定设置下多少图像足够执行所述检测。最少的图像数量取决于例如光源的类型和数量、用于将代码嵌入到光源的光输出中的技术、使用的照相机以及处理图像中采用的检测技术中的一个或多个。例如，如果使用了滚动快门 照相机，其中该照相机的图像传感器的不同部分暴露于不同的时间点，那么仅仅单幅图像就足够了，因为如例如US 8, 248, 467 BUW02012/127439A1和US 61/698761中所描述的，嵌入的代码可能被观察为图像中的交替条纹。另一方面，如果使用了全局快门照相机，其中该照相机的图像传感器的所有部分在某帧期间暴露于相同时间示例下并且嵌入的代码包括Λ个符号的重复序列，那么如W02011/086501A1中所描述的，应当获取至少N幅不同的图像，每幅图像在Λ个符号的重复序列内的不同时间位置获取，总曝光时间包括一个或多个曝光示例。当然，可以获取更多的图像以便例如改进检测各个不同的光源的光输出的概率或者跟踪这些不同光源的光贡献随着时间的变化。
[0039]在获取了所述一幅或多幅图像之后，所述方法前进到步骤320，其中处理单元220可以使用任何已知的检测技术处理至少一些所获取的图像以便确定光源121的光输出存在于场景中。为此目的，处理单元220可以被配置成从所获取的图像标识嵌入到光源121的光输出中的ID代码。在一个实施例中，处理单元220可以访问光照系统110内的各个不同的CL源的ID代码或者那些ID代码的派生物，即根据其可以获得关于ID代码的信息的参数。在另一个实施例中，光照系统内的至少一些CL源的ID代码可能在初始时不为处理单元220所知晓。如果情况如此，那么处理单元220可能只访问用来将消息编码到编码光中的协议。在使用的协议事先未知的情况下，处理单元220可以被布置成能够识别使用的协议以便能够对编码光中的消息解码。因此，标识嵌入到光源121的光输出中的ID代码可以包括确定在步骤320之前处理单元220访问的ID代码存在于所获取的图像中，或者在先前ID代码不为处理单元220知晓的情况下从所获取的图像确定ID代码。处理单元220可以类似地处理所获取的图像以便确定光源122的光输出是否存在于场景中。
[0040]在可以发生在步骤320之前或者与步骤320同时发生的步骤330中，处理单元220也处理至少一些所获取的图像以便确定至少一个CL源的图像在所获取的图像中的地点。在其中光照系统的两个光源为CL源的当前实例中，处理单元220确定光源121的图像的地点和光源122的图像的地点二者。在一个实施例中，这可以使用检测和饱和区域的形心完成。在另一个实施例中，这可以使用饱和区域(即光源本身)和检测区域(例如该光源在墙壁上的覆盖范围)的地点完成。如果房间的3D几何模型例如通过透视信息从图像估计，那么估计的3D模型可以用来估计光源在3D空间中的位置并且将它们向后与这些光源的图像在所获取的图像中的位置相关。
[0041]在步骤340中，处理单元220被配置成生成图示出其图像被获取的场景的用户接口。这样的用户接口可以例如包括所获取的图像之一或者图示出场景的示意性表示(即简图)。由于场景这样选择以便包括要控制的CL源，因而用户接口将包括场景内的这些CL源的图像，如例如利用图4中的用户接口 400所示。
[0042]所述方法在步骤350中结束，其中处理单元220在用户接口内提供控制图标以便控制如步骤320中所确定的光照系统的对场景内的总光输出产生贡献且其地点在步骤330中被确定的那些CL源，即本实例中的光源121和/或122。控制图标以向用户图示出这些图标要用于控制各CL源的方式相对于步骤330中确定的光源的图像的地点置于用户接口内。例如，这可以如图5中所示实现，图5图示出包括用于光源121的控制图标511和用于光源122的控制图标512的用户接口 500。由于控制图标511和512作为至少部分地分别与光源121和122的图像重叠的可视覆盖物置于用户接口中，因而对用户直观的是，这些图标要用于控制各光源。此外或者可替换地，这也可以通过在示出所获取的图像之一的用户接口内指示其中存在某个CL源的ID代码的区域的轮廓而实现。
[0043]在一个实施例中，控制图标可以提供可点击交互控制，由此响应于用户点击用户接口内的控制图标，用于控制第一光源的菜单被提供给用户。这在图5中图示出，其中图标511具有与图标512不同的阴影，指示图标511被用户选择(例如点击)，其中响应于用户的选择，显示指示用于控制光源121的各个不同的选项的菜单521。如图5的示例性说明性实施例中所示，在这种情况下，用户可以选择将光源121关断、接通、调光或者改变光源121的光照方向。因此，在一个可选的实施例中，所述方法可以在步骤350之后包括附加的步骤，其中处理单元220可以经由用户接口接收指示用户控制光源121的愿望的用户输入并且将接收的用户输入转化成用于控制光源121的一个或多个控制命令。然后，可以例如经由射频反向通道将控制命令提供给光源121。
[0044]在一个实施例中，光照系统110内的CL源可以通过以太网缆线连接到局部IP网络，并且诸如例如iPad之类的控制系统140可以经由连接到相同网络的WiFi路由器与CL源通信。为此目的，控制系统140可以使用常规WiFi发现技术获得CL源的IP地址，并且然后将IP地址与从例如作为步骤320的部分检测的编码光获得的ID匹配。
[0045]前述方法适用于允许用户控制光照系统内的在获取场景的所述一幅或多幅图像的时刻实际地向场景提供光贡献的那些CL源。因此，在一个实施例中，为了向用户提供用于光照系统内存在的所有CL源的控制图标，本文描述的方法可以包括处理单元220向光照系统110内的所有CL源提供命令以接通这些CL源，使得在步骤310中获取所述一幅或多幅图像的短时间期间，每个CL源向场景提供足够的光贡献。
[0046]图6为依照本发明一个实施例的用于允许用户控制向场景提供光贡献的至少一个CL源的另外的方法步骤的流程图。类似于图3的方法步骤，尽管图6的方法步骤结合图1和图2中所示的元件加以描述，但是本领域技术人员将会认识到，被配置成以任何顺序执行所述方法步骤的任何系统都处于本发明的范围内。
[0047]图6的另外的步骤处理这样的情形，其中向场景提供光贡献的CL源中的一个或多个使得它们在图3的步骤310中获取图像时使照相机传感器饱和。如本文中先前所描述的，当照相机传感器饱和时，可能变得不可能的是检测接收的信号的差异并且因此不可能检测嵌入的ID代码。
[0048]图6分成步骤集合610和步骤集合620。集合610在步骤310之后且在图3的步骤320之前或者作为步骤320的部分执行。集合620在图3的步骤310之后以及在图6的步骤612和614之后且在图3的步骤330之前或者作为步骤330的部分执行。
[0049]当在步骤310中拍摄图像时，照相机210获取光照系统的总光输出在场景内的所有位置处的强度。在本申请中，无论何时使用术语(光输出的)“强度”，其被理解为也包括“强度的派生物”，诸如例如光色、色温、光谱和光强度变化。图像通常划分成多个像素，其中每个像素表示光照系统的总光输出在场景内的不同物理位置处的强度。在图4和图5所示的当前实例中，光照系统的总光输出包括来自光源121的光贡献和来自光源121的光贡献。
[0050]在步骤612中，处理单元220标识图像的一个或多个饱和区域，其中饱和区域包括一个或多个像素，所述像素包括高于预定阈值的强度，指示提供该像素数据的照相机传感器饱和。在步骤614中，处理单元220标识图像的一个或多个检测区域，其中检测区域包括允许标识场景中存在的嵌入的代码的多个像素。这可以通过例如将图像划分成小段并且按段确定CL标识符的存在而完成。
[0051]在步骤616中，处理单元220可以通过处理标识的检测区域的一个或多个像素以便标识嵌入到光源121的光输出中的代码ID#1而确定光源121的光输出存在于场景中。类似地，处理单元220可以通过处理标识的检测区域的一个或多个像素以便标识嵌入到光源122的光输出中的代码ID#2而确定光源122的光输出存在于场景中。
[0052]步骤612-616基于以下实验观察:即使不可能从饱和的图像像素检测嵌入的代码，通常也可能标识与饱和点相邻的、被相同亮光源照射但是未使照相机传感器饱和的区域，即所谓的“光晕”效应。一种典型的情况是光源相对靠近墙壁放置，例如置于墙壁前面，其中尽管光源本身可能太亮而不允许从其检测CL光，但是由该光源发射的光从墙壁的反射可以允许检测CL。另一种典型情况是诸如例如灯罩围绕它的灯泡之类的光源。灯罩漫射来自灯泡的光，因此尽管灯泡本身仍然会使照相机的传感器饱和，但是灯罩的周围部分不会。这种情况示于图7中，其中710表示所获取的图像之一，并且720表示具有覆盖的垂直线721-724的相同图像。线721-724的实线部分指示CL的检测是可能的图像部分(即检测区域的部分)，而线721-724的虚线部分指示CL的检测是不可能的图像部分(即饱和区域的部分)。因此，步骤612和614中饱和和检测区域的标识可以例如通过如720中所示从图像标识这些区域而完成。可替换地，当使用滚动快门图像传感器获取图像时，可以从图像的亚采样版本，例如从边缘化图像标识这些区域。当利用滚动快门图像传感器获取用于获取CL信号的 图像时，时间标识符在垂直方向上转移到空间信号。该信号可以在线的方向(即水平方向)上求和以便得到信噪比，并且减小图像尺寸以便节省处理能力。这种在一个方向上的求和称为边缘化求和，其允许从边缘化图像标识饱和和检测区域。
[0053]于是，“光晕”效应可以用来解决饱和照相机传感器的问题，因为如图6的集合610中所示，可以从“光晕”(即所述一个或多个检测区域)检测嵌入的代码，并且其后可以标识对光晕产生贡献的光源且将这些光源与其从光晕检测的各ID代码关联，如图6的集合620中所示。
[0054]继续集合620，在步骤622中，处理单元220确定步骤612中标识的饱和区域的一个或多个特性，并且在步骤624中，处理单元220确定步骤614中标识的检测区域的一个或多个特性。对于饱和和检测区域中的每一个，所述一个或多个特性可以包括例如该区域的形心、该区域在所获取的图像中的地点、该区域的尺寸、该区域的轮廓以及该区域的颜色。
[0055]在步骤626中，处理单元220依照用于确立匹配的一个或多个预定义准则确立每个标识的饱和区域与每个标识的检测区域之间是否存在匹配。在一个实施例中，该匹配可以包括基于将特定检测区域的特性与所获取的图像的特定饱和区域的特性匹配的最大似然估计。预定义匹配准则可以包括检测区域的形心和饱和区域的形心之间的最小距离和/或在检测区域内至少部分包括饱和区域。当处理单元220确立在特定饱和区域与特定检测区域之间存在匹配时，那么有可能将造成该饱和区域的饱和的光源标识为产生在该检测区域中检测的嵌入的代码的光源。因此，可以将该光源在所获取的图像中的地点确立为标识的饱和区域之一的地点(图3的步骤330)，并且可以将控制图标置于用户接口内的正确地点以便向用户指示该图标要用来控制该特定光源(图3的步骤350)。
[0056]在本发明的另一实施例中，处理单元220可以在确立饱和与检测区域之间的匹配中使用附加的信息。例如，CL源本身可以被配置成通过除了其ID代码之外还将附加数据嵌入到光输出中而将该数据提供给控制系统140。该附加数据可以例如与光源产生的光类型(例如彩色、可调白色等等)、光源的尺寸、其典型安装位置等等有关。一旦该信息对处理单元220可用，那么步骤626中执行的基于最大似然的匹配可以扩展为合并这些附加线索。例如，如果附加信息指示从检测区域标识其ID代码的光源是安装在结构的天花板处的点照明器，那么该检测区域与所获取的图像顶部中的小圆形裁剪区域形式的饱和区域匹配比它与具有细长形状的较大裁剪区域形式的饱和区域匹配更有可能，因为后者对于管式LED而言是更可能的饱和区域形状。在另一个实例中，附加数据可以提供可以由照明系统中存在的光源产生的光类型的指示。图像传感器的红色、绿色和蓝色(RGB)通道中的检测的标识符的比值可以与各个光源的RGB比值相比较以便得到与特定光源的匹配或者至少减少可能的候选数量。
[0057]本发明的各个不同的实施例可以实现为供计算机系统使用的程序产品，其中该程序产品的程序限定实施例的功能(包括本文描述的方法)。在一个实施例中，所述程序可以包含在各种各样的非暂时性计算机可读存储介质上，其中当在本文中使用时，表述“非暂时性计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂时性传播信号。在另一个实施例中，所述程序可以包含在各种各样的暂时性计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于:(i)信息永久地存储于其上的不可写存储介质(例如计算机内的只读存储器设备，例如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、ROM芯片或者任何类型的固态非易失性半导体存储器)；以及(ii)可改变信息存储于其上的可写存储介质(例如闪存、盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器或者任何类型的固态随机存取半导体存储器)。计算机程序可以运行在本文描述的处理单元220上。
[0058]尽管以上所述针对本发明的实施例，但是可以在不脱离本发明基本范围的情况下设计本发明的其他和另外的实施例。例如，本发明的方面可以以硬件或软件或者以硬件和软件的组合实现。因此，本发明的范围由下面的权利要求书确定。
【主权项】
1.一种方法，在获得被至少包括第一光源的光照系统照射的场景的一幅或多幅图像之后，第一光源存在于场景中并且被配置用于提供包括第一代码的第一光输出，第一代码嵌入到第一光输出中，作为其一个或多个特性的第一调制序列，该方法包括步骤: 处理所述一幅或多幅图像以便基于嵌入到第一光输出中的第一代码确定第一光输出存在于场景中， 处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点， 提供图示出场景的用户接口， 在用户接口内提供第一控制图标，第一控制图标基于所确定的第一光源的地点向用户指示第一控制图标适于控制第一光源。2.依照权利要求1的方法，其中所述一幅或多幅图像中的每一幅包括像素矩阵，该方法进一步包括: 标识所述一幅或多幅图像的饱和区域，对于所述一幅或多幅图像中的每一幅图像而言，该饱和区域包括包含高于预定阈值的强度的一个或多个像素， 标识所述一幅或多幅图像的检测区域，该检测区域包括允许标识第一代码的多个像素，其中处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光输出存在于场景中的步骤包括处理检测区域的所述多个像素以便标识第一代码， 确定检测区域的一个或多个特性， 确定饱和区域的一个或多个特性， 其中处理所述一幅或多幅图像以便确定第一光源在所述一幅或多幅图像内的地点的步骤包括当在检测区域的所确定的一个或多个特性与饱和区域的所确定的一个或多个特性之间确立依照一个或多个预定义匹配准则的匹配时，将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点。3.依照权利要求2的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性包括检测区域的形心，饱和区域的所述一个或多个特性包括饱和区域的形心，并且所述一个或多个预定义匹配准则包括在检测区域的形心与饱和区域的形心之间的距离小于预定义阈值距离时确立匹配。4.依照权利要求2或3的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性包括检测区域在所述一幅或多幅图像内的地点，饱和区域的所述一个或多个特性包括饱和区域在所述一幅或多幅图像内的地点，并且所述一个或多个预定义匹配准则包括在饱和区域的地点和检测区域的地点指示饱和区域包含在检测区域内时确立匹配。5.依照权利要求2-4中任何一项的方法，其中检测区域的所述一个或多个特性与饱和区域的所述一个或多个特性之间的匹配依照最大似然率匹配方法来确立。6.依照权利要求2-4中任何一项的方法，其中将饱和区域的至少部分标识为光照系统的提供包括标识的第一代码的第一光输出的光源的地点的步骤基于使用指示第一光源的类型、第一光源的尺寸和第一光源的期望安装位置中的一个或多个的附加信息。7.依照前面的权利要求中任何一项的方法，其中提供图示出场景的用户接口的步骤包括提供包括所述一幅或多幅图像的至少一幅图像或者其表示的用户接口，所述至少一幅图像或者其表示包括存在于场景中的第一光源或者其表示。8.依照权利要求7的方法，其中第一控制图标作为至少部分地与第一光源或者其表示重叠的覆盖物而提供。9.依照前面的权利要求中任何一项的方法，其中第一控制图标提供可点击交互式控制，由此响应于用户点击用户接口内的第一控制图标，向用户提供用于控制第一光源的菜单。10.依照前面的权利要求中任何一项的方法，进一步包括:经由用户接口接收指示用户控制第一光源的愿望的用户输入，将接收的用户输入转化成用于控制第一光源的一个或多个控制命令，以及向第一光源提供所述一个或多个控制命令。11.一种计算机程序，包括软件代码部分，其被配置用于当在处理单元上执行时执行依照权利要求1-10中一项或多项的方法的步骤。12.一种系统，至少包括被配置用于执行依照权利要求1-10中一项或多项的方法的步骤的处理单元。13.依照权利要求12的系统，进一步包括被配置用于获取场景的所述一幅或多幅图像的光检测装置。14.依照权利要求12或13的系统，进一步包括被配置用于显示用户接口的显示装置。
【专利摘要】本发明涉及一种用于允许用户控制编码光（CL）源的方法。该方法在获得被至少一个CL源照射的场景的一幅或多幅图像之后执行，CL源的图像存在于所获取的图像中。该方法包括：处理所获取的图像以便基于嵌入到CL源的光输出中的代码确定该源的光输出存在于场景中，处理所获取的图像以便确定CL源的图像在所获取的图像内的地点，提供图示出场景的用户接口，以及在用户接口内提供控制图标，该图标基于所确定的CL源的地点向用户指示该图标适于控制CL源。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104904319
【申请号】CN201380070109
【发明人】L.费里, T.格里蒂, S.J.J.尼斯森, F.J.德布鲁恩, R.拉贾戈帕兰
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月30日
【公告号】EP2944159A2, US20150355829, WO2014108784A2, WO2014108784A3
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