(57)【要約】  本発明は、現場における光源の未知の位置（即ち、高さ及び／又は方位）を決定するための方法に関するものである。この決定は、カメラにより未知の位置から当該光源により放出される光の光到達範囲を含むように取得された当該現場内のシーンの第１画像に基づくものである。本方法は、第１画像内の光到達範囲の少なくとも一部の１以上の特徴を決定するように第１画像を処理するステップと、該決定された特徴を既知の位置から当該光源により放出される光の光到達範囲の１以上の対応する既知の特徴と比較して、上記の決定された及び既知の特徴の間の偏差を決定するステップと、該決定された偏差に基づいて当該光源の未知の位置を決定するステップとを含む。
2017509116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具の光源の位置を、カメラにより取得されると共に前記光源により前記位置から放出される光の光到達範囲の少なくとも一部を含む第１画像に基づいて決定する方法であって、
第１画像内の前記光到達範囲の１以上の特徴を決定するように該第１画像を処理するステップと、
決定された前記１以上の特徴を前記光源により既知の位置から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の特徴と比較して、前記決定された１以上の特徴と前記１以上の既知の特徴との間の偏差を決定するステップと、
決定された前記偏差に基づいて前記光源の位置を決定するステップと、
を有し、前記光源の位置が、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角及び該光源の取付高のうちの少なくとも一方を含む、方法。
【請求項２】
前記光源の位置が該光源の取付高を含み、前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲内の最大輝度、該光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は該光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度の和を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光源の位置は、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲における、前記所定の回転軸の該光到達範囲上への投影に対して垂直な勾配ラインに沿った輝度分布の勾配を示す１以上の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光源の位置が該光源の取付高を更に含み、
前記第１画像内の前記光到達範囲の１以上の他の特徴を決定するように前記第１画像を処理するステップであって、該光到達範囲の１以上の他の特徴が、前記勾配ラインに垂直な該光到達範囲内のラインに沿う該光到達範囲内の最大輝度、前記勾配ラインに垂直な該光到達範囲内の該ラインに沿った該光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は前記勾配ラインに垂直な該光到達範囲内の該ラインに沿った該光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度の和を含むステップと、
決定された前記１以上の他の特徴を前記光源により所定の取付高から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の他の特徴と比較して、前記決定された１以上の他の特徴と前記１以上の既知の他の特徴との間の他の偏差を決定するステップと、
決定された前記他の偏差に基づいて前記光源の取付高を決定するステップと、
を更に有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光源の位置は該光源の取付高及び１以上の回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の光到達範囲は、該光源により既知の高さ及び既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が該光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光源の位置が該光源の取付方位を含み、前記光到達範囲の１以上の特徴が該光到達範囲の形状を示す１以上の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光源の位置が該光源の取付高を更に含み、
前記第１画像内の前記光到達範囲の１以上の他の特徴を決定するように前記第１画像を処理するステップであって、前記光到達範囲の１以上の他の特徴が、該光到達範囲内の最大輝度、該光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は該光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度の和を含むステップと、
決定された前記１以上の他の特徴を前記光源により所定の取付高から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の他の特徴と比較して、前記決定された１以上の他の特徴と前記１以上の既知の他の特徴との間の他の偏差を決定するステップと、
決定された前記他の偏差に基づいて前記光源の取付高を決定するステップと、
を更に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光源の位置が、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲が、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲内であって且つ前記所定の回転軸の該光到達範囲上への投影に対して垂直なラインに沿った、該光到達範囲の少なくとも１つの端点の位置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記光源の位置が、該光源の取付高を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出される光の光到達範囲が、該光源により既知の高さから放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲の面積を示す１以上の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記光源の位置が、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角及び該光源の取付高を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲が、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から且つ既知の高さから放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲の面積を示す１以上の特徴及び前記第１画像内での前記光到達範囲の位置を示す１以上の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記光源の位置が、該光源により放出される光の前記光到達範囲に垂直な回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲が、該光源により前記回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲内の所定のラインに沿った輝度分布の所定の勾配の位置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記光源の位置が、該光源により放出される光の前記光到達範囲に垂直な回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲が、該光源により前記回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲であり、
前記光到達範囲の前記１以上の特徴が、該光到達範囲における所定の二次元領域内の輝度分布の勾配を示す１以上の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲を該光源により複数の互いに異なる既知の位置から放出された光の複数の光到達範囲から選択するステップを更に有し、該選択が、前記光到達範囲が前記第１画像に含まれる光到達範囲の１以上の特徴に最も近い１以上の既知の特徴を有するように実行される、請求項１ないし１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
照明器具の光源の位置を、光センサにより取得されると共に前記光源により前記位置から放出される光の光到達範囲を含む第１画像に基づいて決定する装置であって、前記光源の位置は該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角及び該光源の取付高の少なくとも一方を含み、当該装置は、
前記第１画像を得る手段と、
１以上のプロセッサと、
を有し、該１以上のプロセッサは、
前記第１画像内の前記光到達範囲の１以上の特徴を決定するように前記第１画像を処理し、
決定された前記１以上の特徴を前記光源により既知の位置から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の特徴と比較して、前記決定された１以上の特徴と前記１以上の既知の特徴との間の偏差を決定し、且つ
決定された前記偏差に基づいて前記光源の位置を決定し、
当該装置は、オプションとして、請求項２ないし１２の何れか一項による方法の１以上のステップを実施する手段、及び／又は前記光源の前記決定された位置を出力する出力手段を有し、
オプションとして、前記第１画像を得る手段は前記光源により前記位置から放出される光到達範囲を含む前記第１画像を取得する光センサを有する、
装置。
【請求項１５】
処理ユニット上で実行された場合に、請求項１ないし１３の何れか一項に記載の方法のステップを実行するソフトウェアコード部分を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は、広くは照明システムの分野に係り、更に特定的には斯様な照明システム内の光源の未知の位置を決定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外照明アプリケーションは、道路面に対する照明器具の位置（即ち、空間内での高さ及び方位（向き））に関する情報に大きな重要性をおいている。このような情報は、照明ネットワークの稼働寿命を通しての種々の段階において使用される。設置時において、設置者は設置された照明が最適な照明及び安全に対する配慮を有していることを保証するために正確な位置情報を必要とする。遠隔試運転検収（コミッショニング）、校正及び設置後の各段階の間において、位置情報は必要な補正及び補償作業を行うために非常に有用である。
【０００３】
現在、位置情報は手作業で決定されており、その場合、設置者は照明の周辺を傾斜計（clinometer, inclinometer）を持って歩き回り、所望の値を測定する。このようなアプローチは、時間が掛かり、費用が掛かり、且つ、誤差の影響を受け易い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現状技術において必要とされるものは、照明器具の光源の未知の位置（姿勢）の決定を、上述した問題の少なくとも幾つかを改善するような態様で可能にする技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、現場における光源の未知の位置、即ち未知の取付高及び／又は方位、向き（該方位は１以上の回転軸の回りでの回転角を含む）を決定するためのコンピュータにより実施される方法が開示される。上記決定は、例えばカメラ又はフォトセル等の光学センサにより取得された現場内のシーンの第１画像に基づくものである。該第１画像は、当該光源により既知の位置から放出された光の光到達範囲（光フットプリント）の少なくとも一部を含むような態様で取得される。該方法は、前記第１画像内の前記光到達範囲の前記少なくとも一部の１以上の特徴を決定するように前記第１画像を処理するステップと、決定された前記１以上の特徴を前記光源により既知の位置から放出された光の光到達範囲の１以上の対応する既知の（例えば、計算された、期待された、予測された、統計的な等）特徴と比較して、前記決定された特徴と前記既知の特徴との間の偏差を決定するステップと、決定された前記偏差に基づいて前記光源の位置を決定するステップと、を有する。光源の取付位置を知ることは、例えば該光源の光強度を所定の光レベルに合致するように最適化することを可能にする又は誤った取付位置を検出する等の点で利点をもたらす。
【０００６】
本発明の実施態様は、幾つかの認識に基づくものである。先ず第１に、発明者は、スマート照明監視及び管理のために照明設備において自動化された解決策を有したいという益々増加する需要が、照明／光源位置の決定にまで広がり得ることを認識した。更に、発明者は、光源の典型的な照明プロファイル又はパターンは規格化されているので、通常は工場における設計段階で、組み込まれ又は追加される光学センサを、照明器具の光到達範囲のプロファイルの注意深く選択された特徴を予測される既知のプロファイルの特徴に突き合わせることにより該照明器具の位置を推定するために用いることができることを認識した。このようにして、照明器具の位置を決定するための自動化され統合された解決策を提供することができ、これにより、手動による技術と比較して、位置情報を得ることに関連する消費時間、費用及びエラーを低減することができる。更に、例えば設置者が手作業で測定を行い、次いで測定結果をコンピュータに入力しなければならないのとは異なり、当該位置情報は電子の形で即座に得られるので、この情報の関心のあり得る相手への伝達は一層容易、迅速且つ一層信頼性のあるものとされる。例えば、照明器具が、データを自身の光出力に、例えば当該光信号の振幅又は位相の一連の変調として符号化することにより該データを送信することができる光源を有する場合（時には、“符号化光”と称される技術）、このような照明器具は自身の決定された位置情報を、他の相手（例えば、当該照明ネットワークの中央コントローラ）に送信することができる。このようにして、本発明の実施態様は、照明配備過程の全体を通して、照明の光源が異なる試作品と交換されるような場合でも、光源の位置を連続して監視する機会を提供する。
【０００７】
一実施態様（本明細書で説明されるシナリオ１）において、前記光源の未知の位置は該光源の取付高を含むことができ、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲内の最大輝度、該光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は該光到達範囲内の２以上の異なる所定位置における輝度の和を含むことができる。
【０００８】
他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ２）において、前記光源の未知の位置は該光源の取付方位（向き）、即ち該光源の所定の単一の回転軸の回りでの回転角を含むことができ、該回転軸は図ではｙ軸として示された前記光到達範囲に平行な面内（即ち、前記光源により照明される表面に平行な面内）に位置する。このような実施態様の場合に前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の所定の取付回転角から放出された光の光到達範囲を有する。この実施態様において、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、前記第１画像における該第１画像の所謂“勾配ライン”に沿った輝度分布の勾配を示す特徴を含み、該勾配ラインは前記所定の回転軸の前記光到達範囲／第１画像上への投影であるラインに対して垂直である。
【０００９】
種々の実施態様において、前記勾配を示す特徴は、例えばカメラの光軸又は前記光源の光軸に対する前記勾配ラインに沿った当該光到達範囲内の最大輝度の位置、前記勾配ラインに沿った当該光到達範囲内の輝度分布、及び／又は当該光到達範囲内の前記勾配ラインに沿った２以上の異なる所定位置における輝度を含むことができる。
【００１０】
上述した実施態様の続きにおいて、前記光源の未知の位置は該光源の取付高を更に有することができる。この場合、当該方法は前記第１画像内の前記光到達範囲の１以上の他の特徴を決定するように前記第１画像を処理するステップと、決定された前記１以上の他の特徴を前記光源により所定の取付高から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の他の特徴と比較して、前記決定された１以上の他の特徴と前記１以上の既知の他の特徴との間の他の偏差を決定するステップと、決定された前記他の偏差に基づいて前記光源の取付高を決定するステップと、を更に有することができる。種々の実施態様において、前記光到達範囲の前記１以上の他の特徴は、前記勾配ラインに垂直な前記第１画像内のラインに沿う前記光到達範囲内の最大輝度、前記勾配ラインに垂直な前記第１画像内の上記ラインに沿った前記光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は前記勾配ラインに垂直な前記第１画像における上記ラインに沿った前記光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度の和を含むことができる。
【００１１】
他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ３）において、前記光源の未知の位置は該光源の取付高及び方位の両方を含み、該方位は何れか１以上の回転軸の回りでの該光源の回転角を含む。このような実施態様において、前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により所定の高さ及び所定の取付回転角から放出される光の光到達範囲であり、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は該光到達範囲内の２以上の異なる所定位置における輝度を含む。
【００１２】
上述した実施態様（即ち、シナリオ１〜３）は、光源の取付高及び／又は取付方位を導出するために、感知方式及び信号処理能力に関して非常に限られた要件で光到達範囲の特徴を抽出するという利点を提供する。
【００１３】
更に他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ４）において、前記光源の未知の位置は該光源の取付方位を含み、前記光到達範囲の１以上の特徴は該光到達範囲の形状を示す１以上の特徴を含む。
【００１４】
上述した実施態様の続きにおいて、前記光源の未知の位置は、該光源の取付高を更に含むことができる。この場合、当該方法は、前記第１画像内の前記光到達範囲の１以上の他の特徴を決定するように前記第１画像を処理するステップと、決定された前記１以上の他の特徴を前記光源により所定の取付高から放出された光の光到達範囲の１以上の既知の他の特徴と比較して、前記決定された１以上の他の特徴と前記１以上の既知の他の特徴との間の他の偏差を決定するステップと、決定された前記他の偏差に基づいて前記光源の取付高を決定するステップと、を更に有することができる。前記光到達範囲の１以上の他の特徴は、該光到達範囲内の最大輝度、該光到達範囲内の所定の位置における輝度、及び／又は該光到達範囲内の２以上の異なる所定の位置における輝度の和を含むことができる。
【００１５】
更に他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ５）において、前記光源の未知の位置は、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含む。このような実施態様においては三角測量技術を採用することができ、その場合において、前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲を有し、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲内であって且つ前記所定の回転軸の該光到達範囲上への投影であるラインに対して垂直なラインに沿った、該光到達範囲の少なくとも１つの端点（即ち、上記ラインに沿う当該光到達範囲の開始又は終了）の位置を含む。
【００１６】
三角測量法に基づく他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ６）において、前記光源の未知の位置は該光源の取付高を含む。このような実施態様において、前記光源により前記既知の位置から放出される光の前記光到達範囲は、該光源により既知の高さから放出された光の光到達範囲であり、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲の面積を示す１以上の特徴を含む。
【００１７】
三角測量法に基づく第３実施態様（本明細書で説明されるシナリオ７）において、前記光源の未知の位置は、該光源により放出される光の前記光到達範囲に平行な面内の所定の回転軸の回りでの該光源の取付回転角及び該光源の取付高を含む。このような実施態様において、前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により前記所定の回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から且つ既知の高さから放出された光の光到達範囲であり、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲の面積を示す１以上の特徴及び前記第１画像内での前記光到達範囲の位置を示す１以上の特徴を含む。
【００１８】
シナリオ４〜７で説明される実施態様は、有利にも、取得された画像内の光到達範囲における、該画像内に記録される光強度の絶対値に依存しないような特徴を使用することを可能にし、かくして、光源の取付位置を導出するために表面反射特性の変化を考慮する必要性を取り除く。
【００１９】
更に他の実施態様（本明細書で説明されるシナリオ８）において、前記光源の未知の位置は、該光源により放出される光の前記光到達範囲に垂直な回転軸の回りでの該光源の取付回転角を含み、前記光源により前記既知の位置から放出された光の前記光到達範囲は、該光源により前記回転軸の回りでの該光源の既知の取付回転角から放出された光の光到達範囲を有する。このような実施態様において、前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲内の所定のラインに沿った輝度分布の所定の勾配点の位置を含むことができる。上記所定の勾配点は、例えば最大勾配の点、又は当該勾配が最初にゼロから非ゼロ値に又はその逆に変化する点であり得る。この実施態様は、道路幾何学構造に関する先験的情報を有しながら、表面反射特性の変化による光到達範囲の特徴を抽出して、当該光源の単一の軸の回りの回転を含む方位を最も費用効果的且つ簡単な態様で導出するという利点を提供する。他の例として、この実施態様における前記光到達範囲の前記１以上の特徴は、該光到達範囲における所定の二次元領域内の輝度分布の勾配を示す特徴を含むことができる。この実施態様は、有利にも、当該光源の回転方向に関する情報を、自身の既知の取付回転角から得ることを可能にする。
【００２０】
ここに説明する方法の何れにおいても、取得される第１画像との比較に使用される、前記光源により前記既知の位置から放出される光の前記光到達範囲は、該光源により複数の互いに異なる既知の位置から放出される光の複数の光到達範囲から選択することができる。該選択は、前記光源により前記既知の位置から放出された光の選択された光到達範囲が、前記第１画像に含まれる光到達範囲の１以上の特徴に値が最も近い１以上の既知の特徴を有するように実行される。このようにして、前記光源の未知の位置は最も近い合致に基づいて推定され、その結果、一層正確な推定が得られる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、現場内の照明器具の光源の未知の位置を、前記光源により前記未知の位置から放出される光の光到達範囲を含む、前記現場内のシーンの第１画像に基づいて決定する装置が開示される。該装置は、少なくとも１以上のプロセッサ、並びに共に前記１以上のプロセッサに通信可能に接続された前記第１画像を得る手段及びメモリを有する。該メモリは、前記１以上のプロセッサにより実行されるよう構成された１以上のプログラムを記憶することができる。該１以上のプログラムは、ここで説明される方法の何れかを実行するための命令を含む。種々の実施態様において、前記１以上のプロセッサは、ハードウェアで、ソフトウェアで、又はハードウェア要素及びソフトウェア要素の両方を有するハイブリッド的解決手段として実施化することができる。
【００２２】
このような装置の一実施態様において、前記第１画像を得る手段は、該第１画像を取得するように構成された例えばカメラ等の光学センサを有することができる。他の実施態様において、該第１画像を得る手段は、外部光学センサにより取得された第１画像を受信するように構成された受信器を有することができる。
【００２３】
該装置は、オプションとして、前記光源の決定された位置を出力するための手段を有することもでき、該手段も前記１以上のプロセッサに通信可能に接続される。このような装置の一実施態様において、前記出力手段は、前記位置情報を例えばWi-Fiを介して又は符号化光を介して他の装置に送信するように構成された送信器を有することができる。他の実施態様において、前記出力手段は、前記決定された位置を表示することにより該決定された位置を出力する表示器を有することができる。
【００２４】
一実施態様において、ここで説明される該装置は、位置が決定されるべき光源を含む照明器具内に含めることができる。このような照明器具は前記第１画像を取得するための前記光学センサも含むことができ、かくして、当該光源の位置情報を決定するための統合された解決手段を提供する。
【００２５】
更に、本明細書で説明される方法を実行するためのコンピュータプログラム（製品）及び該コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体（ＣＲＭ）が提供される。コンピュータプログラムは、例えば既存の装置及び照明器具に対しダウンロード（更新）されて、これらを光源の位置情報を決定するように構成することができ、又はこれらの装置の製造の際に記憶することができる。好ましくは、前記ＣＲＭは非一時的ＣＲＭを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施態様による照明システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施態様による、光源の未知の位置を決定する方法を実行するための電子装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施態様による、光源の位置を決定する方法のステップのフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の一実施態様による、光学センサにより取得された例示的画像の概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施態様による、光源が種々の高さに取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の一例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施態様による、光源が種々の高さに取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の他の例を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施態様による、光源が種々の高さに取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の更に他の例を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施態様による、図５Ａ〜図５Ｃに示された画像の１つにおける光到達範囲のラインに沿うプロファイルのピクセル輝度値の概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施態様による、光源がｙ軸の回りの種々の回転角で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の一例を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施態様による、光源がｙ軸の回りの種々の回転角で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の他の例を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の一実施態様による、光源がｙ軸の回りの種々の回転角で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の更に他の例を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施態様による、図７Ａに示された対応する画像における光到達範囲のｘ軸に沿うライン上のプロファイルのピクセル輝度値の概略図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の一実施態様による、図７Ｂに示された対応する画像における光到達範囲のｘ軸に沿うライン上のプロファイルのピクセル輝度値の概略図を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の一実施態様による、図７Ｃに示された対応する画像における光到達範囲のｘ軸に沿うライン上のプロファイルのピクセル輝度値の概略図を示す。
【図９】図９は、本発明の一実施態様による、光源から変位された光センサの概略図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施態様による、光源が種々の方位で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の一例を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施態様による、光源が種々の方位で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像の他の例を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の一実施態様による、光源の取付高が既知であり、該光源が異なる方位で取り付けられた場合の該光源の未知の取付方位を決定する方法を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の一実施態様による、光源の取付高が既知であり、該光源が異なる方位で取り付けられた場合の該光源の未知の取付方位を決定する方法を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施態様による、光源の取付方位が既知であり、該光源が異なる高さに取り付けられた場合の該光源の未知の取付高を決定する方法を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の一実施態様による、光源の取付方位が既知であり、該光源が異なる高さに取り付けられた場合の該光源の未知の取付高を決定する方法を示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の一実施態様による、光源が異なる高さ及び方位で取り付けられた場合の該光源の未知の取付高及び未知の取付方位の両方を決定する方法を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の一実施態様による、光源が異なる高さ及び方位で取り付けられた場合の該光源の未知の取付高及び未知の取付方位の両方を決定する方法を示す。
【図１４】図１４は、本発明の一実施態様による、光源がｚ軸の回りの種々の回転方向で取り付けられた場合に生じる光到達範囲の概略図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の一実施態様による、光源が図１４に示された種々の回転方向で取り付けられた場合に光源センサにより取得される画像の一例を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の一実施態様による、図１５Ａに示された光分布形状に関するラインに沿うプロファイル（１Ｄ）で見られる各ピクセル輝度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施態様を更に詳細に説明する。しかしながら、これら実施態様は本発明の保護の範囲を限定するものと見なしてはならない。
【００２８】
以下の記載においては、本発明の一層完全な理解を得るために多数の固有の細部が説明される。しかしながら、当業者にとっては、これらの固有の細部なしでも本発明を実施することができることは明らかであろう。他の事例では、本発明を不明瞭にすることを回避するために良く知られたフィーチャは説明されていない。
【００２９】
図１は、本発明の一実施態様による照明システム１００の概略図を示す。照明システム１００は照明器具１１０を含み、該照明器具１１０は照明を供給するために少なくとも光源１１２を有している。該光源１１２は、例えば高／低圧ガス放電光源、レーザダイオード、無機／有機発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱光源又はハロゲン光源等の如何なる好適な光源を有することもできる。図１では、光源１１２は単一の光源として示されているが、一般的に、光源１１２は、例えば単一の光源として集合的に動作する光源のアレイを形成し得る複数のＬＥＤ等の、複数の光源を有することができる。
【００３０】
照明システム１００は、更に、光学（光）センサ１２０、及び光源１１２の位置を決定するための装置１３０を含む。光学センサ１２０及び装置１３０は図１では、これら部品の一方又は両方が、幾つかの実施態様では照明器具１１０の外部であってシステム１００の他の何処かに含まれることを示すために、独立型の部品として示されている。例えば、光学センサ１２０及び装置１３０は、既存の照明器具を本明細書で説明する位置決定方法により改良するために使用することができる、追加の好ましくは単一のユニット内に設けることもできる。一実施態様において、光学センサ１２０及び／又は装置１３０は、照明器具１１０に取り付けるように構成することができる。例えば、光学センサ１２０及び装置１３０は、照明器具１１０のハウジングに機械的に、物理的に取り付けられる（即ち、照明器具１１０の何処かの部分に物理的に接触する）ように構成することができる。他の例として、光学センサ１２０及び／又は装置１３０は、物理的に取り付けることも又は照明器具１１０と如何なる種類の物理的接触を有する必要もなく、例えば照明器具１１０が街路灯である場合、例えば該照明器具１１０の電柱（例えば、図１に示される照明器具１１０の電柱１１４）上に、又は該照明器具１１０の近傍に配置することができる。
【００３１】
他の実施態様において、光学センサ１２０及び装置１３０の一方又は両方は、照明器具１１０内に含めることができる。
【００３２】
光学センサ１２０は、光源１１２により放出された光の光到達範囲を含む画像を取得することができる如何なる部品とすることもできる。好ましくは、光学センサ１２０は、取得された画像内の種々のピクセルにおいて検出された光レベルを自身の振幅が定量化するような電子的（アナログ又はデジタル）信号を供給することができるものとする。例えば、光学センサ１２０は、ピクセル毎に、検出された光を特定のスペクトル範囲内の特定の周波数における光強度に比例する電圧又は電流信号に変換するよう構成することができる。好適な光学センサ１２０の例は、カメラ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、放射計、光度計、色差計、スペクトル放射計、又はこれら装置の２以上の組み合わせを含む。
【００３３】
動作時において、光学センサ１２０は、光源１１２により放出された光により生成される光到達範囲（光フットプリント）の少なくとも一部を含む画像を取得することができるように配置される。この目的のために、光学センサ１２０の視野は、光源１１２により生成される光の照明到達範囲と少なくとも部分的に重なり合う。図１において、光源１１２により放出される光は、該光源１１２により照明される表面１４０上に光到達範囲１１８を有する光円錐１１６として示されている。
【００３４】
照明器具１１０が屋外電灯柱のものであり、且つ、光源１１２が該電灯下の表面を照明するように構成されている実施態様において、光学センサ１２０は、動作中において該光学センサ１２０が下方に向かって面し、該光学センサの視野が光源１１２により照明される領域と重なり合うと共に、該光源１１２の光到達範囲の少なくとも一部を含む画像をキャプチャするように、該照明器具１１０の内部又は近傍に設置することができる。例えば、光学センサ１２０は、図１の挿入画Ａに示されたように、動作中に下方に向かって面するように照明器具１１０内に組み込むことができ、該挿入画によれば照明器具１１０は光源１１２が光学センサ１２０と共面的構成で配置された（同一面上に配置された）ハウジング１２２を有して図示されている。上記共面的構成は、光源１１２の光軸を表すライン１２４が光学センサ１２０の光軸を表すライン１２６と平行であることに注目することにより明らかである。挿入画Ａは、光源１１２が例えば点線により区切られたアレイを形成するように配列された複数の光源１２８を有することができることも示している。
【００３５】
図２に詳細に示される装置１３０は、本明細書に記載される方法に従って光学センサ１２０の測定値を読み込むと共に処理し、光源１１２の空間内での高さ及び方位（向き）を決定することができる知的コントローラである。ここで使用される光源１１２又は照明器具１１０の“高さ”なる用語は、図１に双頭矢印１５０により示される光源１１２と照明される表面１４０との間の最短距離を示す。ここで使用される光源１１２又は照明器具１１０の“方位（向き）”なる用語は、１以上の回転軸に対する回転角度を指す。例えば、図１の挿入画Ｂは、光源１１２の光学中心に中心を合わされたｘ，ｙ，ｚ座標系に関して、ｙ軸の回りの回転及びｚ軸の回りの回転を２つの矢印により示している。以下の記載においては、方位が説明される場合、当該方位がｙ軸の回りの単一軸回転、ｚ軸の回りの単一軸回転又は２以上の軸の回りの複数軸回転を指すかが示される。ｙ軸及びｚ軸の回りの単一軸回転に関する例が、以下に示される。本明細書ではｘ軸の回りの単一軸回転は記載されない。何故なら、同様の考え方が、ｙ軸の回りの単一軸回転に関して説明されるものと同様に当てはまるからである。光源１１２の光軸１２４が表面１４０に対して垂直である（即ち、光軸１２４がｚ軸と整列された）場合、該光源の方位はｘ軸の回りの０度回転、ｙ軸の回りの０度回転、及びｚ軸の回りの０度回転（即ち、（０°，０°，０°）回転）と記述することができる。
【００３６】
図２は、本発明の一実施態様による光源１１２の位置の決定を可能にする方法を実行するための電子装置２００（１３０）の概略図である。図示されたように、電子装置２００は、光学センサ１２０により取得された画像を受信するための無線受信器２０２、メモリエレメント２０４、並びにシステムバス２１２を介してメモリエレメント２０４及び受信器２０２に結合された１以上のプロセッサ２１０を少なくとも有している。
【００３７】
電子装置２００は、本明細書内で説明される機能を実行することができるプロセッサ及びメモリを含む如何なるシステムの形態で実施化することもできる。一態様において、電子装置２００は、プログラムコードを記憶及び／又は実行するのに適したコンピュータとして実施化することができる。この目的のために、メモリエレメント２０４は実行可能なプログラムコードの形態で実施化されるアプリケーション（図示略）を記憶することができる。上記１以上のプロセッサ２１０は、システムバス２１２を介してメモリエレメント２０４からアクセスされるプログラムコードを実行することができる。アプリケーションを実行することに応答して、当該電子装置２００は、本明細書において更に詳細に説明される１以上の方法のステップを実行することができる。該電子装置２００がアプリケーションの実行を容易化することができるオペレーティングシステム（図示略）を更に実行することができることは当然である。
【００３８】
メモリエレメント２０４は、例えばローカルメモリ２０６及び１以上のバルク記憶装置２０８等の、１以上の物理的メモリ装置を含むことができる。ローカルメモリ２０６は、一般的にプログラムコードの実際の実行の間に使用される、ランダムアクセスメモリ又は他の非持続型メモリ装置を示し得る。バルク記憶装置２０８は、ハードドライブ又は他の持続型データ記憶装置として実施化することができる。また、該電子装置２００は、実行の間においてプログラムコードをバルク記憶装置から取り込まなければならない回数を低減するために、少なくとも幾つかのプログラムコードの一時的記憶を提供する１以上のキャッシュメモリ（図示略）を含むこともできる。
【００３９】
電子装置２００は、オプションとして、光源１１２の決定された位置情報を出力するための１以上の出力装置２１４を含み、又は斯かる出力装置に結合することができる。一実施態様において、該出力装置２１４は本明細書で説明される方法の結果をユーザに対し、好ましくは専用のユーザインターフェースを介して表示するためのモニタ又はディスプレイ（表示器）を有することができる。このような実施態様は、該電子装置２００が、光源の位置を決定するためにユーザが持ち歩くことができるタブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、リモコン、スマートフォン、ＰＤＡ又は他の手持ち装置等の携帯型電子装置である場合に特に有効である。ディスプレイ２１４は、当該スクリーン上の又は近傍の接触を検出して反応するように構成された、しばしば“タッチスクリーンディスプレイ”又は“接触感知ディスプレイ”とも称されるタッチスクリーンディスプレイを有することができる。このようなディスプレイは入力装置と考えることもできる。何故なら、斯かるディスプレイは、タッチスクリーンディスプレイ上又は近傍においてユーザの指又はスタイラス等の物理的物体による動きを行うことにより電子装置２００に対してユーザ入力を供給することを可能にするからである。オプションとして装置２００に結合することができる出力装置の他の例は、例えば、スピーカ等を含む。
【００４０】
照明器具が、自身の光出力内にデータを例えば光信号の振幅又は位相の一連の変調としてエンコードすることにより該データを送信することができる光源を有している場合（しばしば“符号化光”と称される技術）、出力装置２１４は照明器具１１０の光源１１２を制御して該光源の決定された位置情報を例えば照明ネットワークの中央コントローラ等の第三者に送信するように構成された装置として実施化することができる。勿論、決定された位置情報を送信するために、例えば後述するデータ送信器２２２を用いたWi-Fiを介する無線伝送等の、データを送信するための他の技術を用いることもできる。
【００４１】
電子装置２００は、オプションとして、１以上の周辺機器入力装置２１６を更に含むことができる。入力装置２１６の例は、これらに限定されるものではないが、例えばキーボード、又はマウス等のポインティング装置を含むことができる。
【００４２】
入力装置及び／又は出力装置は、当該電子装置２００に直接的に又は介在するＩ／Ｏコントローラを介して結合することができる。
【００４３】
当該電子装置２００が介在する私的又は公共ネットワークを介して他のシステム、コンピュータシステム、遠隔ネットワーク装置及び／又は遠隔記憶装置に結合されるのを可能にするために、該電子装置２００にはネットワークアダプタ２１８を結合することもできる。該ネットワークアダプタは、特に、上記システム、装置及び／又はネットワークにより送信されたデータを受信するためのデータ受信器２２０、並びに上記システム、装置及び／又はネットワークにデータを送信するためのデータ送信器２２２を有することができる。モデム、ケーブルモデム及びイーサネット（登録商標）カードが、当該電子装置２００に対して用いることができる種々のタイプのネットワークアダプタの例である。
【００４４】
前記無線受信器２０２は、上記データ受信器２２０（の一部）として実施化することができるか、又は光学センサ１２０からの取得画像を受信するための専用の受信器として実施化することができる。このように、ここで使用される場合、“第１画像を得るための手段”なる用語は、無線受信器２０２及び／又はデータ受信器２２０を指すことができる。同様にして、前記出力装置２１４はデータ送信器２２２（の一部）として実施化することができる。このように、ここで使用される場合、“出力手段”なる用語は出力装置２１４及び／又はデータ送信器２２２を指すことができる。
【００４５】
装置１３０が光源１１２の動作を該光源１１２の決定された位置に基づいて制御するように構成された実施態様において、該装置１３０は該光源１１２を制御するためのコントローラを更に含むことができる（該コントローラは図２には示されていない）。例えば、光源１１２が１以上のＬＥＤを有する場合、装置１３０は、必要に応じてＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）をオン又はオフすることができると共に、ＬＥＤにより生成される光の光束を該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）に供給される駆動電流を調整することにより及び／又はオン／オフサイクルのタイミングを調整することにより調整することができるドライバ要素（例えば、通常のＬＥＤバラスト）を含むことができる。
【００４６】
図３は、本発明の一実施態様による光源１１２の位置を決定する方法のステップのフローチャートである。本方法のステップは図１及び図２に示した構成要素に関連して説明されるが、当業者であれば、該方法のステップを何らかの順序で実行するよう構成された如何なるシステムも本発明の範囲内に入ると理解するであろう。
【００４７】
本方法はステップ３０２で開始し、該ステップにおいて光学センサ１２０は、ここでは“第１画像”と称する画像を取得する。該画像は、光源１１２が光を放出している間に取得される。当該光学センサの視野を光源１１２により照明される領域に整合することにより、取得される第１画像は光源１１２により照明される表面上に形成される光到達範囲（光フットプリント）の少なくとも一部を含む。取得される第１画像は複数のピクセルを含む。図４は、図１に示された光到達範囲１１８と同様の、光到達範囲１１８を含むピクセル化された第１画像４００の一例を示す。図４は画像４００が光到達範囲１１８全体を含んでいることを図示しているが、勿論、他の実施態様では、当該一部が光源１１２の位置情報を決定するために本明細書に記載される関連する処理を実行することができるように選択される限りにおいて、画像４００は光到達範囲１１８の一部のみを含む。このことは、本明細書で説明される他の第１画像の全てにも当てはまり得る。
【００４８】
ステップ３０４において、光学センサ１２０に通信的に接続された（直接的に又は何らかの追加の要素を介して）プロセッサ２１０は、該光センサ１２０から上記の取得された第１画像を得る。プロセッサ２１０が光センサ１２０から取得第１画像を得ることができる方法は、システム１００の構成に依存する。例えば、プロセッサ２１０は上記画像を、配備されたWi-Fi接続を介して（例えば、該画像をデータ受信器２２０から受信することにより）得るように構成することができる。他の例として、プロセッサ２１０は上記取得画像を特別に指定された無線受信器２０２により受信することができる。当業者であれば、プロセッサ２１０と光学センサ１２０との間の斯様な通信を確立するための方法は容易に分かるであろう。
【００４９】
ステップ３０６において、プロセッサ２１０は、光到達範囲の画像の１以上の特徴を決定するように上記の得られた第１画像を処理することができる。後の解説例から明らかとなるように、当該光到達範囲から該光到達範囲の何の特徴が導出されるかは、当該システム１００内の要素の構成に依存する。例えば、何の特徴が関係するかは、光源１１２の高さ又は方位の何れかが固定されている（従って、既知である）かに依存し得、該光源の位置の他の未知の成分のみが、該光源１１２が単一の軸若しくは２以上の軸の回りに回転され得るのみであるか、又は光源１１２及び光学センサ１２０が共面的であるか否かについて決定されねばならない。
【００５０】
プロセッサ２１０は、光源１１２及び光学センサ１２０の配置を示す情報（共面的な否か）にアクセスする。動作時において、共面的配置の場合、プロセッサ２１０は光到達範囲の輝度の分析に関して提案される方法を使用して当該光源の取付高及び／又は方位を導出する一方、非共面的又は変位された（位置がずらされた）配置の場合、プロセッサ２１０は提案される三角測量法又は光到達範囲の形状特性を用いて当該光源の取付高及び／又は方位を導出する。
【００５１】
プロセッサ２１０は、異なる既知の位置から光源により放出される光の少なくとも１つの、好ましくは複数の光到達範囲の算出された／期待される／予測される／統計的な（即ち、既知の）特徴を示す情報にアクセスする。これらの既知の特徴は、ステップ３０６において当該プロセッサにより取得画像から決定されるものと同じタイプの特徴である。これらの既知の特徴は、前記第１画像から導出される特徴に対し、これらが光源１１２によって放出される光により生成され得る光到達範囲を示す情報を含むことにより比較可能なものである。しかしながら、第１画像における光到達範囲とは異なり、上記既知の特徴が関連付けられた光到達範囲の場合、これらの光到達範囲が生じる光源１１２の位置（即ち、高さ及び方位）は既知のものである。従って、このような既知の特徴は、第１画像における光到達範囲を生じさせた光源１１２の未知の位置を決定するための比較の基礎として役立ち得るものである。
【００５２】
比較のための基礎として使用される、既知の位置からの光源１１２等の光源により放出される光の光到達範囲の特徴は、種々の方法で分かり得る。一実施態様において、これらの特徴は、当該光源が異なる取付位置に取り付けられた場合に、該光源の光到達範囲がどの様なものとなるかをシミュレーションする光レンダリングソフトウェアツールによるシミュレーションに基づいて決定することができる。他の実施態様において、これらの特徴は、実際の代表的設定の校正により決定することができる。次いで、光源の種々の既知の位置の光到達範囲に関連する特徴を決定すると共に、例えばメモリ手段２０４内に将来の比較のための“既知の特徴”として記憶することができる。他の実施態様においては、当該比較のために使用することができる特徴の値を決定するための、これら少なくとも２つの、及び恐らくは他の方法の組み合わせを採用することができる。
【００５３】
上記既知の特徴は、種々の方法で記憶し、比較のために利用可能になされ得る。例えば、一実施態様において、既知の特徴の値を使用することができる。他の実施態様では、これら値の種々の導関数（微分）を用いることができる。更に他の実施態様では、プロセッサ２１０により特徴を容易に決定することができる、これら特徴を持つ光到達範囲（又は、該光到達範囲の適切な部分）を用いることができる。従って、“既知の特徴を示す情報”なる用語は、本発明においては、既知の特徴を取得及び記憶するための種々の可能な態様をカバーするために使用される。
【００５４】
既知の特徴を示す情報は、既知の特徴の各組に関して、これら特徴を持つ光到達範囲の発生につながる光源の位置も利用可能となる（記憶される）態様で記憶される。このような光到達範囲は、光源による何らかの実際の照明の結果である実際の光到達範囲ではなく、種々の位置に取り付けられた光源が表面を照明していたとしたら生じるであろう光到達範囲の１以上の特徴を示すデータの組であるという点で仮想の光到達範囲であり得る。
【００５５】
既知の特徴を示す情報は、例えば、プロセッサ２１０がアクセスするパラメータモデル又は校正テーブルに記憶することができる。既知の特徴を示す情報は、本明細書に記載される方法を実行するように構成された前記装置１３０のファームウエア内に事前にプログラムすることができるか、又は斯様な装置に例えば光管理システム（図示略）により供給することができる。
【００５６】
ステップ３０６において前記特徴を決定すると共にステップ３０８において意味のある比較を行うために、前記１以上の既知の特徴とは別に、プロセッサ２１０は他の先験的情報にアクセスしなければならないことに注意されたい。斯様な情報が何を有するかは、特定の配備シナリオに依存する。例えば、該情報は、光源１１２に対する光学センサ１２０の相対位置、（道路）表面の反射率モデル、又は撮像器感度等の光学センサ１２０の特徴及び該センサに関連する光学系の構成を含むことができる。後述する例示的シナリオは、当業者が、他のシナリオに関しても、プロセッサ２１０が光源１１２の未知の位置を決定することを可能にするために該プロセッサ２１０にとりどの様な情報が利用可能でなければならないかを容易に導き出すための十分な情報を提供するであろう。
【００５７】
ステップ３０８において、プロセッサ２１０は第１画像から導出された１以上の特徴の値を、光源により少なくとも１つの既知の位置から生成されたであろう少なくとも１つの光到達範囲に関連付けられた対応する既知の特徴と比較して、測定された特徴と既知の特徴との間の偏差を決定する。取得された第１画像から決定される特徴と既知の特徴とは、これら特徴が共に光源１１２（又は、既知の特徴の場合には、光源１１２を代表する光源）の光到達範囲の少なくとも一部内の光分布に関係するものである点で比較可能であり、且つ、既知の特徴に関連する光到達範囲の生成につながった光源の位置は既知である故に、算出される上記偏差は、プロセッサ２１０が第１画像における光到達範囲の発生につながった光源１１２の未知の位置をステップ３１０において決定することを可能にするものである。
【００５８】
光源１１２の未知の位置の決定のためには、１組のみの既知の特徴（即ち、特定の既知の位置から発生され又は発生され得た単一の光到達範囲に関連付けられた特徴）との比較で十分であるが、幾つかの実施態様においては、未知の位置を一層正確に評価するために、光源の異なる既知の位置に関連付けられた複数組の既知の特徴との比較が有益であり得る。例えば、プロセッサ２１０は、ステップ３０６において取得画像から決定された特徴からの偏差が最小となる組を確定するまで、種々の組の既知の特徴との比較を行うように構成することができる。この場合、光源１１２の位置は、該組の既知の特徴に対する偏差に基づいて決定することができる。又は、プロセッサ２１０は何の既知の特徴がステップ３０６において決定された特徴の値に最も近い値を有するかを最初に識別し、その後においてのみ、偏差を計算して未知の位置を決定することができる。
【００５９】
以下の８つのシナリオは、図３の方法を如何に正確に実施化することができるかの幾つかの例示的シナリオを示す。これらのシナリオは、照明器具１１０及び光学センサ１２０が同一の場所に配置されるか否かに基づいて区別することができる。
【００６０】
照明器具１１０及び光学センサ１２０が設計的に同一の場所に配置されるシステム１００のアーキテクチャにおいて、照明器具１１０（即ち、光源１１２）と光学センサ１２０との間の幾何学的関係は既知である。特に、センサ１２０と照明器具１１０が共面的（例えば、図１の挿入画Ａに図示されたように）である場合、光源１１２及びセンサ１２０は同一の視線方向を有し、これらの間には相対的に小さな変位しか存在しないので、光源１１２の光軸１２４及びセンサ１２０の光軸１２６は同一と見なすことができる。実際には、これらの２つの光軸は同一ではなく、互いに平行なものであるが、光源１１２とセンサ１２０との間の小さな変位により、差は無視することができる。結果的に、光源１１２の位置を決定するために三角測量法は使用することができない。しかしながら、光源１１２の光軸と光学センサ１２０の光軸とが相違する場合は、光源１１２の高さ及び方位を導出するために三角測量技術を適用することができる。視角の差により、近くの物体（被写体）は当該画像において遠くの被写体とは異なる位置に観察されるであろう。
【００６１】
他のアーキテクチャにおいて、センサ１２０は照明器具１１０から変位される（異なる位置に配置される）。例えば、センサ１２０は電灯電柱１１４に照明器具１１０から２〜３メートル下で固定することができる。設計により、照明器具１１０（即ち、光源１１２）と光学センサ１２０との間の幾何学的関係は分かっている。これらの間の相対的に大きな変位は、結果として大きく異なる視点を生じさせる。従って、光源１１２の位置及び向きを決定するために三角測量法を用いることができる。
【００６２】
［シナリオ１：輝度レベルに基づく高さの決定］
このシナリオは、例えば図１の挿入画Ａに示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の同一場所及び共面的配置構成の一例である。光源１１２の未知の位置は、該光源の取付高のみを含む（即ち、該光源の取付方位は既知である）。
【００６３】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、光源１１２が０.７５、１及び１.２５（任意の距離単位）の高さに各々取り付けられた場合に、本方法のステップ３０２において光学センサ１２０により取得され得る画像５００Ａ、５００Ｂ及び５００Ｃ（即ち、“第１画像”）の例を示す。画像５００Ａ〜５００Ｃは、図１に示した光到達範囲１１８と同様な光到達範囲５１８Ａ〜５１８Ｃを各々含んでいる。図５Ａ〜図５Ｃを比較することにより分かるように、光源１１２の取付高が高いほど、光到達範囲５１８Ａ〜５１８Ｃ内の光分布の輝度は低くなり、ここで、一層低い輝度は当該光到達範囲内で一層暗いグレイの陰により示される一方、一層高い輝度は一層明るいグレイの陰により示されている。画像５００Ａ〜５００Ｃにおけるｘ軸及びｙ軸が交差する点は、光源１１２の光軸である。
【００６４】
このシナリオにおいてプロセッサ２１０に対し利用可能であり得る先験的情報は、光源１１２の取付方位（この場合、照明器具の光学ｘ及びｙ軸の回りの既知の回転角を含む）、光源１１２及びセンサ１２０が同一場所に配置されているという事実、光源１１２に対するセンサ１２０の相対位置、センサ１２０の光軸及び光源１１２の光軸が平行であって、略同一（共面的配置構成）と見なし得る事実、光源１１２の光分布、路面反射率モデル、観察する光学センサ１２０及び、恐らくは、斯様なセンサを含めることができるカメラモジュールの特徴（例えば、撮像器の感度、光学系等）、並びに光源１１２に対する観察する光学センサ１２０の位置を含むことができる。更に、プロセッサ２１０は、光源１１２の高さと期待される光分布との間の関係についての情報を提供する少なくとも１つ、好ましくは、それ以上の組の既知の特徴にアクセスする。
【００６５】
光学センサにより取得された第１画像（即ち、図５Ａ〜図５Ｃに図示された画像の何れか１つ）を、ステップ３０４においてプロセッサ２１０が得たなら、該プロセッサ２１０は前記既知の特徴及び上述した先験的情報の少なくとも幾つか又は全てにアクセスする一方、本方法はステップ３０６に進むことができ、該ステップにおいてプロセッサ２１０は前記取得された画像を分析して、測定された光分布の特徴を明らかにする。図６は、当該光源１１２の光軸に中心を合わされた図５Ａ〜図５Ｃのうちの１つの２Ｄ取得画像における何れかのラインに沿うラインプロファイル６００の結果的ピクセル輝度値の概要図である。言い換えると、図６は、図５Ａ〜図５Ｃのうちの１つの２Ｄ光到達範囲上に描くことができる、ｘ軸がｙ軸と交差する点を含む何れかのラインに沿った１Ｄ輝度値を示す（上記交差点は光源１１２の光軸に対応し、光源１１２の光軸は図５００Ａ〜５００Ｃに示された２Ｄ画像の面に垂直であるからである）。ステップ３０６においてプロセッサ２１０により取得画像から導出される１以上の特徴は、例えば図６に示される曲線６００の最大輝度値の値を含むことができる。加えて又は代わりに、上記１以上の特徴は、光到達範囲５１８Ａ〜５１８Ｃ内の特定の予め決められた位置における輝度（例えば、上記ラインプロファイル６００における光源１１２の光軸から特定の予め決められた距離における輝度）を含むことができる。他の方法は、プロセッサ２１０が図５Ａ〜図５Ｃの光到達範囲内の全ピクセル輝度の和をとるというものであり得る。中間的方法は、プロセッサ２１０が図５Ａ〜図５Ｃの光到達範囲内のピクセル値の幾つかのみの輝度の和（例えば、光源１１２の光学中心を経て延びるラインに沿う、例えば図５Ａ〜図５Ｃに黒い矢印により示されたｘ又はｙ軸に沿う和）をとるというものであり得る。
【００６６】
プロセッサ２１０が取得画像５００Ａ〜５００Ｃのうちの１つから、測定された光分布に関する１以上の関連する特徴を導出したら、該プロセッサ２１０はステップ３０８に進み、該決定された特徴により表される測定光分布を、既知の特徴（例えば、前記校正テーブル又はパラメータモデルに記憶された）により表される既知の光分布の１以上と比較する。特に、プロセッサ２１０は未知の高さの位置から撮影された取得第１画像から導出された１以上の特徴の値を特定の既知の高さに関連する同様の既知の特徴と比較して、決定された特徴と既知の特徴との間の偏差を決定する。ステップ３０８の一部として、プロセッサ２１０は、予め決められた既知の光分布のうちの何れが、ステップ３０６で導出された１以上の特徴のうちの値に最も近く整合するかを識別することができる。上記の導出された偏差に基づいて、プロセッサ２１０はステップ３１０において光源１１２の未知の高さを、例えば上記の最も近い整合に関連する高さとして決定する。プロセッサ２１０は、更に、実際の高さを前記校正テーブル又はパラメータモデルで見付かる最も近い高さ値の補間により高精度化することができる。
【００６７】
［シナリオ２：輝度勾配に基づく方位の決定］
このシナリオは、例えば図１の挿入画Ａに示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の同一場所及び共面的配置構成の他の例である。このシナリオにおいて、光源１１２の未知の位置は、該光源の取付方位を含む。特に、この場合における方位は、光到達範囲１１８に対して平行な面内にある単一の回転軸の回りでの該光源の回転角である（該面は図１では点線１６０により示され、該面１６０が図１の面に対して垂直であることを示している）。このような回転軸は、本図に示されるｙ軸であり得るが、同様の考え方は面１６内の如何なる他の軸にも当てはまるであろう。当該未知の位置は、更に、当該光源の取付高も含むことができる。
【００６８】
図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、光源１１２がｙ軸の回りの０度（即ち、回転角なし）、１５度及び３０度の回転角による取付方位で各々取り付けられた場合に、本方法のステップ３０２において光学センサ１２０により取得される得る画像７００Ａ、７００Ｂ及び７００Ｃ（即ち、“第１画像”）の例を示す。画像７００Ａ〜７００Ｃは、図１に示した光到達範囲１１８と同様な光到達範囲７１８Ａ〜７１８Ｃを各々含んでいる。図７Ａ〜図７Ｃを比較することにより分かるように、光源１１２のｙ軸の回りでの回転角が大きいほど、ｙ軸に垂直なラインにわたる光到達範囲７１８Ａ〜７１８Ｃ内の光分布の輝度の変化が大きくなり、ここで、一層低い輝度は当該光到達範囲内で一層暗いグレイの陰により示される一方、一層高い輝度は一層明るいグレイの陰により示されている。従って、ｙ軸に垂直な斯様なラインは、ここでは、“勾配ライン”と称する。例えば、ｘ軸を勾配ラインと考えることができる。画像７００Ａ〜７００Ｃにおけるｘ軸及びｙ軸が交差する点は、光源１１２の光軸である。
【００６９】
より正確には、画像７００Ａ〜７００Ｃに示されるｙ軸は、実際には、光源１１２の光学中心を経て延びるように描かれた該ｙ軸の光到達範囲１１８の面上への投影を表すものであることに注意されたい。この場合、勾配ラインは画像７００Ａ〜７００Ｃ内の当該ラインに垂直な如何なるラインでもある。図７Ａ〜図７Ｃに示されたｘ軸（または、もっと正確には、ｘ軸の光到達範囲１１８の面上への投影）は、該勾配ラインとしての役目を果たすことができる。しかしながら、２Ｄ画像７００Ａ〜７００Ｃにおけるｙ軸（の投影）に垂直な如何なる他のラインも、勾配ラインとしての役割を果たすことができる。
【００７０】
このシナリオにおいてプロセッサ２１０に対し利用可能であり得る先験的情報は、光源１１２及びセンサ１２０が同一場所に配置されているという事実、光源１１２に対するセンサ１２０の相対位置、センサ１２０の光軸及び光源１１２の光軸が平行であって、略同一（共面的配置構成）と見なし得る事実、光源１１２の光分布、路面反射率モデル、観察する光学センサ１２０及び、恐らくは、斯様なセンサを含めることができるカメラモジュールの特徴（例えば、撮像器の感度、光学系等）、並びに光源１１２に対する観察する光学センサ１２０の位置を含むことができる。更に、プロセッサ２１０は、光源１１２のｙ軸の回りの回転角と期待される光分布との間の関係についての情報を提供する、当該光源により既知の位置から放出される光の１以上の光到達範囲に関する情報にアクセスする。
【００７１】
光学センサにより取得された第１画像（即ち、図７Ａ〜図７Ｃに図示された画像の何れか１つ）を、ステップ３０４においてプロセッサ２１０が得たなら、該プロセッサ２１０は前記既知の特徴及び上述した先験的情報の少なくとも幾つか又は全てにアクセスする一方、本方法はステップ３０６に進むことができ、該ステップにおいてプロセッサ２１０は前記取得された画像を分析して、測定された光分布の特徴を明らかにする。図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃの２Ｄ取得画像における勾配ラインの１つに沿う（例えば、ｘ軸に沿う）ラインプロファイル８００Ａ、８００Ｂ及び８００Ｃの結果的ピクセル輝度値の概要図を各々示す。ステップ３０６の上記特徴付けは、プロセッサ２１０が斯様な勾配ラインに沿う第１画像内の輝度分布の勾配を示す１以上の特徴を導出する、即ち画像７００Ａ、７００Ｂ及び７００Ｃ等の第１画像に対応するラインプロファイル８００Ａ、８００Ｂ及び８００Ｃのうちの１つにおける勾配を示す特徴を決定することを含む。
【００７２】
一実施態様において、当該勾配を示す１つの特徴は、当該カメラの光軸又は当該光源の光軸（図８Ａ〜図８Ｃに点線で示される）に対する、当該光到達範囲内の最大輝度のｘ軸に沿う位置を含み得る。図８Ａ〜図８Ｃを調べれば分かるように、回転角が０度（即ち、図８Ａ）である場合、最大輝度点８１０Ａはラインプロファイル８００Ａにおける中心である（即ち、該最大輝度点は点線で示された光軸におけるものとなる）。しかしながら、ｙ軸の回りの回転角が１５度（即ち、図８Ｂ）に増加すると、最大輝度点８１０Ｂは点線で示される光軸から離れるようにずれる。ｙ軸の回りの回転角が３０度（即ち、図８Ｃ）まで更に一層増加するにつれ、最大輝度点８１０Ｃは点線で示される光軸から更に一層離れるようにずれる。
【００７３】
代わりに又は加えて、プロセッサ２１０が決定することができる当該勾配を示す他の特徴は、当該光到達範囲内の当該勾配ラインに沿う輝度分布（即ち、ラインプロファイル８００Ａ〜８００Ｃにおける輝度分布）、及び／又は第１画像内の当該勾配ラインに沿う２以上の異なる予め決められた位置における輝度（即ち、ラインプロファイル８００Ａ〜８００Ｃにおける２以上の異なる位置での輝度）を含むことができる。
【００７４】
プロセッサ２１０がラインプロファイル８００Ａ〜８００Ｃのうちの１つにおける勾配に関係する１以上の関連する特徴を導出したら、該プロセッサ２１０はステップ３０８に進み、該測定された勾配を、既知の勾配値（即ち、例えば、前記校正テーブル又はパラメータモデルに記憶され、且つ、ｙ軸の回りの特定のレベルの回転角に関連付けられた、１以上の異なる既知の位置に関連する光到達範囲からの勾配値）と比較する。ステップ３０８の一部として、プロセッサ２１０は、既知の勾配値のうちの何れが、ステップ３０６で導出された１以上の勾配の特徴の対応する値に最も近いかを識別すると共に、偏差を決定することができる。斯かる偏差の１つが決定されたなら、プロセッサ２１０はステップ３１０において光源１１２の未知の方位を、例えば最も近く整合する既知の特徴に関連する方位として決定する。プロセッサ２１０は、更に、光源１１２の実際の回転角を前記校正テーブル又はパラメータモデルで見付かる最も近い回転角の値の補間により高精度化することができる。
【００７５】
ｙ軸の回りの回転角が決定されたなら、プロセッサ２１０は、高さが未知である場合、シナリオ１において説明したものと同様の方法に従って光源１１２の取付高を決定することができる。この目的のために、プロセッサは第１画像において、ここでは“高さライン”と称する、上記勾配ラインと直角のラインに沿って（即ち、ｙ軸に平行なラインに沿って）１以上の更なる特徴を導出することができる。好ましくは、このような高さラインは当該光源の光軸を含むものとするが（即ち、該ラインは図７００Ａ〜図７００Ｃにおいてｙ軸として示されるラインである）、当該光到達範囲内でｙ軸に平行な如何なる他のラインも使用することができる。高さラインがｙ軸である場合、図６に示されたものと同様のラインプロファイルが得られる（即ち、この例では、光源はｘ軸の回りでは回転されないので、勾配は存在しない）。
【００７６】
高さの決定のためのステップ３０６の該繰り返しにおいて取得第１画像からプロセッサ２１０により導出される１以上の特徴は、例えば上記高さラインに関するラインプロファイルを含む曲線の最大輝度値の値を含むことができる。加えて又は代わりに、上記１以上の特徴は、光到達範囲７１８Ａ〜７１８Ｃ内の高さライン上の特定の予め決められた位置における輝度（例えば、前記ラインプロファイル６００における光源１１２の光軸から特定の予め決められた距離における輝度）を含むことができる。他の方法は、プロセッサ２１０が図７Ａ〜図７Ｃの光到達範囲内の高さラインに沿う全ピクセル輝度の和をとるというものであり得る。中間的方法は、プロセッサ２１０が図７Ａ〜図７Ｃの光到達範囲内の高さラインに沿う幾つかの所定のピクセルの輝度の和をとるというものであり得る。
【００７７】
次いで、プロセッサ２１０は高さの決定のために、第１画像内の光到達範囲に関して決定された上記更なる（他の）特徴のうちの１以上を、既知の高さに関連する光到達範囲の１以上の対応する既知の更なる（他の）特徴と比較することによりステップ３０８を繰り返すことができる。後者の光到達範囲は、このシナリオにおいて回転の決定に関して説明した光到達範囲と同一とすることができるが、同一である必要はない。このシナリオにおいて回転角の決定に関して説明した光到達範囲は、ｙ軸の回りの異なる回転角における光分布の比較のために使用される光到達範囲であったが、シナリオ１において説明され、ここでは高さの決定のために使用される光到達範囲は、特定の既知の方位に対して異なる高さにおける光分布の比較のために使用される光到達範囲である。
【００７８】
このように、プロセッサ２１０が取得画像７００Ａ〜７００Ｃのうちの１つにおける高さラインに沿う上記１以上の関連する更なる特徴を導出したら、該プロセッサ２１０はステップ３０８に進み、該導出された値（即ち、第１画像からの更なる値）を、同様の既知の特徴の値（例えば、前記校正テーブル又はパラメータモデルに記憶された）と比較する。特に、プロセッサ２１０は未知の高さの位置から撮影された取得第１画像から導出された１以上の特徴の値を、特定の既知の高さに関連する光到達範囲の１以上の同様の特徴と比較する。ステップ３０８の一部として、プロセッサ２１０は、既知の光分布のうちの何れが、ステップ３０６で導出された１以上の更なる高さの特徴の値に最も近く整合するかを識別することができる。導出された偏差に基づいて、プロセッサ２１０はステップ３１０において光源１１２の未知の高さを、例えば上記の最も近い整合に関連する高さとして決定する。プロセッサ２１０は、更に、実際の高さを前記校正テーブル又はパラメータモデルで見付かる最も近い高さ値の補間により高精度化することができる。
【００７９】
［シナリオ３：輝度分布に基づく高さ及び方位の決定］
このシナリオは、例えば図１の挿入画Ａに示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の同一場所及び共面的配置構成の一例である。光源１１２の未知の位置は、該光源の取付高及び取付方位の両方を含み、ここで、該方位は１以上の回転軸の回りの回転角を含む。
【００８０】
このシナリオにおいてプロセッサ２１０にとり利用可能であり得る先験的情報は、光源１１２の光分布、光源１１２及びセンサ１２０が同一場所に配置されているという事実、光源１１２に対するセンサ１２０の相対位置、センサ１２０の光軸及び光源１１２の光軸が平行であって、略同一（共面的配置構成）と見なし得る事実、路面反射率モデル、観察する光学センサ１２０及び、恐らくは、斯様なセンサを含めることができるカメラモジュールの特徴（例えば、撮像器の感度、光学系等）並びに光源１１２に対する観察する光学センサ１２０の位置を含むことができる。更に、プロセッサ２１０は、光源１１２の高さ及び方位と期待される光分布との間の関係についての情報を提供する、当該光源により既知の位置から放出される光の１以上の光到達範囲に関する情報にアクセスする。
【００８１】
プロセッサ２１０が前記光学センサにより取得された第１画像をステップ３０４において得ると、該プロセッサ２１０はステップ３０６において該画像における少なくとも２つの、好ましくはそれ以上の異なる所定の点における輝度を決定することにより、該取得画像における光分布の特徴を見付ける。これらの点は、既知の位置から光源により放出された光の１以上の光到達範囲における光分布との比較を可能にするような、当該光到達範囲における光分布を表すように選択される。何故なら、プロセッサ２１０はステップ３０８において既知の特徴のうちの何れが、ステップ３０６において決定された値に最も近く整合するかを調べるからである。次いでステップ３１０において高さ及び方位が、偏差に基づいて、ステップ３０８において識別された最も整合するものに対応するものとして決定され、又は最も整合するものの位置から補間される。
【００８２】
例えば、プロセッサ２１０は第１画像の光到達範囲における光分布を校正テーブルに記憶された既知の光分布と、例えば予測される回転軸における勾配を分析することにより比較することができる。実際の回転角は、取得された第１画像から決定された光分布と、光源の高さ及び方位の種々の既知の組み合わせに対する光分布を含む校正テーブル又はパラメータモデルに記憶された光分布との比較により導出することができる。上記光分布の特徴は、比較のために当該分布の形状を用いることにより導出することができる。中間的方法は、当該分布を幾つかの位置上でのみサンプリングし、当該光分布の対称的形状の変形の特徴を見付けるというものであり得る。最も整合する分布及び該分布に関連する高さ及び回転角は、校正テーブル又はパラメータモデルから得ることができる。実際の回転角は、校正テーブルで見付かった最も近い高さの値の補間により高精度化することができる。
【００８３】
［シナリオ４：輝度分布に基づく高さ及び方位の決定］
このシナリオは、例えば図９に示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の変位された（違う場所に配置された）又は非共面的配置構成の一例である。光源１１２の未知の位置は、該光源の少なくとも取付方位及び恐らくは取付高も含む。上記方位は、１以上の回転軸の回りの回転角を含む。
【００８４】
このシナリオにおいてプロセッサ２１０にとり利用可能であり得る先験的情報は、光源１１２の光分布、路面反射率モデル、観察する光学センサ１２０及び、恐らくは、斯様なセンサを含めることができるカメラモジュールの特徴（例えば、撮像器の感度、光学系等）並びに光源１１２に対する観察する光学センサ１２０の位置を含むことができる。更に、プロセッサ２１０は、光源１１２の異なる３Ｄ姿勢に対して予測される光分布に関する情報を提供する、従って光源の３Ｄ姿勢と光分布との間の関係についての情報を提供する、１以上の組の既知の特徴にアクセスする。
【００８５】
プロセッサ２１０が前記光学センサにより取得された第１画像をステップ３０４において得ると、該プロセッサ２１０はステップ３０６において該画像における光到達範囲の形状を示す１以上の特徴を決定することにより、該取得画像における光分布の特徴を見付ける。何故なら、斯かる光到達範囲の形状は当該光源の３Ｄ方位に直接関係しているからである。
【００８６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の一実施態様による、光源が種々の方位で取り付けられた場合に光学センサにより取得される画像１０００Ａ及び１０００Ｂを各々示している。特に、図１０Ａは、光源１１２の光軸及び光学センサ１２０の光軸の両方が路面に対して垂直（即ち、光到達範囲１０１８Ａを含む面に対して垂直）であるような照明システム１００の設定配置により観察される光到達範囲１０１８Ａの形状を図示している。一方、図１０Ｂは、照明システム１００の同様の設定配置によるものであるが、光源１１２が光学センサ１２０の行方向の軸の回りに回転された場合に観察される光到達範囲１０１８Ｂの形状を図示している。結果として、図１０Ｂにおける光到達範囲１０１８Ｂは台形の形状を有し、該台形の正確な形状は回転の度合いに依存する。３Ｄ姿勢推定アルゴリズムに必要とされる形状特性を記述するために使用することができる１以上の特徴は、光到達範囲１０１８Ｂの輪郭を描くライン１０２０により示されたような当該形状の輪郭、該形状輪郭の端点を示す円１０３０、並びに光到達範囲１０１８Ｂの形状の短軸及び長軸を示す２つの双頭矢印１０４０を含む。
【００８７】
プロセッサ２１０が、ステップ３０６において、前記光学センサにより取得された第１画像における光到達範囲の形状の特徴を見付けたら、当該方法はステップ３０８に進み、該ステップにおいてプロセッサ２１０は第１画像における上記形状を示す１以上の特徴を、光源の既知の方位に関連する同様の既知の特徴と比較して、偏差を導出すると共に、次いでステップ３１０において該偏差に基づき光源１１２の未知の方位を決定する。代わりに又は加えて、光源１１２の方位は、前記取得画像から決定された光到達範囲の形状をパラメータモデルに当てはめることにより一層正確に導出又は決定することができる。既知の物体の３Ｄ姿勢を２Ｄ画像から導出／推定するための後者の方法は、コンピュータ・ビジョンにおいて広く適用されている。
【００８８】
当該光源の方位が分かった場合、高さが未知の場合は、光源１１２の高さを決定するためにシナリオ１で説明された方法を用いることができる。斯様な説明はシナリオ１において既に示されたものであり、シナリオ２において高さの決定のためにも繰り返されたので、ここでは簡略化のために繰り返さない。
【００８９】
［シナリオ５：三角測量法に基づく方位の決定］
このシナリオは、例えば図９に示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の変位され（違う場所に配置され）及び非共面的な配置構成の他の例である。このシナリオにおいて、光源１１２の未知の位置は、該光源の取付方位を含む。特に、この場合における上記方位は、光到達範囲１１８に平行な面内にある単一の回転軸の回りにおける当該光源の回転角である（上記面は、図１では、図１の面に対して垂直であることを示す点線１６０により示されている）。このような回転軸は、本図に示されたｙ軸とすることができるが、同様の説明は面１６０内の如何なる他の軸にも当てはまり得る。
【００９０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、光源１１２の方位を決定するために三角測量法をどの様に使用することができるかを示す。図１１Ａ及び図１１Ｂは、照明を供給する光源１１２を備えた照明器具１１０を示している。図１１Ａは、ｙ軸の回りの単一の回転軸を有する種々の方位において光源１１２により生成される光円錐Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを示している。光円錐Ａ〜Ｄは地平面１１４０（図の面に垂直である）上に光到達範囲を形成する。光円錐Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにより形成される光到達範囲の端点（縁）は、図１１Ａにおい、光円錐Ａに関しては点１１Ａ及び１２Ａとして、光円錐Ｂに関しては点１１Ｂ及び１２Ｂとして、光円錐Ｃに関しては１１Ｃ及び１２Ｃとして、光円錐Ｄに関しては点１１Ｄ及び１２Ｄとして示されている。図１１Ａを調べると、これらの端点の図１１Ａに示されるラインに沿う（即ち、当該光到達範囲の面における、当該回転軸の該光到達範囲の面上への投影であるラインに対して垂直なラインに沿う）位置は、ｙ軸の回りでの回転の量に依存することが分かる。従って、これらの端点の何れも、ｙ軸に対する当該光源の回転角を決定するための基礎として働き得るものである。
【００９１】
図１１Ｂは、光源１１０により形成される光円錐のうちの１つの別の見え方（ビュー）を示す。図１１Ｂは、光学センサ１２０の視野１２００が地平面１１４０における光到達範囲１１１８をカバーすることができるようなものである限り、該光学センサにより取得される画像は該光到達範囲１１１８を含み、プロセッサ２１０は端点１１−１及び１１−２の一方又は両方を識別することができることを示している。図１１Ｂは、当該回転軸の（即ち、ｙ軸の）光到達範囲１１１８の面１１４０上への投影であるライン１１４２及び該投影１１４２に垂直なライン１１４４の表示も示している。光到達範囲１１１８における、ライン１１４４に沿う又は該光到達範囲１１１８を横切る該ライン１１４４に平行な何れかのラインに沿う端点の何れか１つに基づいて、プロセッサ２１０は、端点１１−１及び１１−２の何れか一方の位置を既知の回転角に関連する光到達範囲に関する対応する既知の位置と比較することにより、光源１１２のｙ軸回転角を決定することができる。
【００９２】
［シナリオ６：三角測量法に基づく高さの決定］
このシナリオは、例えば図９に示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の変位された（違う場所に配置された）及び非共面的な配置構成の他の例である。このシナリオにおいて、光源１１２の未知の位置は、該光源の取付高を含む。
【００９３】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、光源１１２の高さ決定するために三角測量法をどの様に使用することができるかを示す。図１２Ａ及び図１２Ｂは照明を供給する光源１１２を備えた照明器具１１０を示すもので、図１２Ａは図１２Ｂとは、図１２Ｂにおいては照明器具１１０が図１２Ａにおけるよりも高く取り付けられている点で相違する。照明器具１１０の光源により発生された光円錐は地平面１２４０（該地平面１２４０は図の面に対して垂直である）上に、図１２Ａ及び図１２Ｂに到達範囲１２１８Ａ及び１２１８Ｂとして各々示されるような光到達範囲を生成する。
【００９４】
図１２Ａ及び図１２Ｂを比較すると、光到達範囲１２１８Ａ及び１２１８Ｂの面積が光源１１２の高さに依存することが分かる。従って、光到達範囲１２１８Ａ及び１２１８Ｂにおける当該光到達範囲の面積を示す特徴の何れもが、光源１１２の高さを決定するための基礎として役立ち得る。例えば、当該光到達範囲の端点の何れか１つの当該取得画像内の位置は、何の端点が考察され、既知の高さの光到達範囲に関連する対応する点の既知の位置と比較されることが予め決められている限りにおいて、そのような基礎として役立ち得る。例えば、点１２−１及び１２−２のうちの何れか１つも、このような基礎として役立ち得る。
【００９５】
光到達範囲１２１８Ａ及び１２１８Ｂの所定の端点の何れか１つに基づいて、プロセッサ２１０は、取得画像内の該所定の端点の位置を既知の高さに関連する光到達範囲に関する対応する既知の位置と比較することにより、光源１１２の高さを決定することができる。
【００９６】
［シナリオ７：三角測量法に基づく方位及び高さの決定］
このシナリオは、例えば図９に示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の変位された（違う場所に配置された）及び非共面的な配置構成の他の例である。このシナリオにおいて、光源１１２の未知の位置は、該光源の取付高及び取付方位の両方を含む。特に、この場合における上記方位は、光到達範囲１１８に平行な面内にある単一の回転軸の回りにおける当該光源の回転角である（上記面は、図１では、図１の面に対して垂直であることを示す点線１６０により示されている）。このような回転軸は、本図に示されたｙ軸とすることができるが、同様の説明は面１６０内の如何なる他の軸にも当てはまり得る。
【００９７】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、光源１１２の方位（単一軸回転角）及び高さの両方を決定するために三角測量法をどの様に使用することができるかを示す。図１３Ａ及び図１３Ｂは照明を供給する光源１１２を備えた照明器具１１０を示すもので、図１３Ａは図１３Ｂとは、図１３Ｂにおいては照明器具１１０が図１３Ａにおけるよりも高く取り付けられると共に、図１３Ａにおける照明器具の方位に対してｙ軸の回りで回転されている点で相違する。照明器具１１０の光源により発生された光円錐は地平面１３４０上に、図１３Ａ及び図１３Ｂに到達範囲１３１８Ａ及び１３１８Ｂとして各々示されるような光到達範囲を生成する。
【００９８】
このシナリオは、前述したシナリオ５及び６の組み合わせである。ここでは、図１１Ａに示されたラインに沿う（即ち、到達範囲の面上への回転軸の投影であるラインに対して垂直な、該光到達範囲の面内のラインに沿う）端点の位置がｙ軸の回りの回転の量に依存するというシナリオ５の教示が適用可能である。しかしながら、これらの点の位置は、当該照明器具の取付高の変化によっても変化し得る。従って、当該照明器具の回転角のみならず高さも未知の場合、取得された画像における光到達範囲の面積を示す特徴を決定することも必要となる。ここでは、図１３Ａ及び図１３Ｂの比較が光到達範囲１３１８Ａ及び１３１８Ｂの面積が光源１１２の高さに依存することを示すというシナリオ６の教示を適用することができる。
【００９９】
従って、これら端点の何れか１つは、ｙ軸に対する光源１１２の回転角を決定するための基礎として役立ち得る。従って、照明器具１１０の高さ及びｙ軸の回りの回転角を解明するために、光到達範囲の面積を示す光到達範囲１３１８Ａ及び１３１８Ｂの特徴の何れかは、取得された画像内での光到達範囲の位置を示す光到達範囲１３１８Ａ及び１３１８Ｂの特徴の何れかとの組み合わせで、光源１１２のｙ軸の回りの回転及び高さの両方を決定するための基礎として役立ち得る。このような特徴は、例えばｘ印１３−１及び１３−２の両方の位置又はｘ印１３−３及び１３−４の両方の位置を含み得る。
【０１００】
［シナリオ８：異なる表面反射率に基づく方位の決定］
このシナリオは、例えば図１の挿入画Ａに示されるような光学センサ１２０及び照明器具１１０の同一場所及び共面的配置構成の他の例である。このシナリオにおいて、光源１１２の未知の位置は、該光源の取付方位を含む。特に、この場合における方位は、光到達範囲１１８に対して垂直な単一の回転軸の回りでの（即ち、本図に示されるｚ軸の回りでの）該光源の回転角である。
【０１０１】
図１４は、本発明の一実施態様による、照明器具１１０のｚ軸の回りでの２つの異なる回転角から生じる光到達範囲１４１８−１及び１４１８−２の概要図を示す（到達範囲１４１８−１の場合は〜１１０度の回転角、到達範囲１４１８−２の場合は〜１１０度の回転角）。点線の境界１４１８−０は、照明器具１１０のオリジナルの方位を示す。
【０１０２】
図１５Ａは、光源１１２がｚ軸の回りでの、上側の図（即ち、光到達範囲１４１８−１を含む画像）に関しては〜１１０度の、下側の図（即ち、光到達範囲１４１８−２を含む画像）に関しては〜３０度の回転による各取付方位で取り付けられた場合に、本方法のステップ３０２において光学センサ１２０により取得され得る画像（即ち、“第１画像”）１５００−１及び１５００−２の例を示す。図１５Ｂは、図１５Ａに示される光分布形状に関してラインプロファイル（１Ｄ）上で見られる各ピクセル輝度を示す。ここでも、図１５Ｂにおいて上側の図は〜１１０度の回転角のシナリオを示し、下側の図は〜３０度の回転角のシナリオを示す。点線のボックス１５１０は、回転の方向（時計方向／反時計方向）を抽出するために必要とされる２Ｄ光分布を示す。
【０１０３】
図１５Ａの上側の図における及び図１５Ａの下側の図における光到達範囲を比較することにより、異なる表面（例えば、アスファルト道路の表面対縁石側の表面対周囲の植物）の異なる表面反射率により、ｚ軸の回りでの光源１１２の回転は、光到達範囲１４１８−１及び１４１８−２内の光分布を変化させ、ここで、当該光到達範囲内において一層低い輝度はグレイの一層暗い陰で図示される一方、一層高い輝度はグレイの一層明るい陰で示されている。従って、輝度分布における輝度の変化（即ち、勾配）を分析して、何らかの既知の値と比較することが、ｚ軸の回りの未知の回転角の算出を可能にする。
【０１０４】
このシナリオにおいてプロセッサ２１０にとり利用可能であり得る先験的情報は、なによりも、路面反射率モデルである。このようなモデルは、道路の幾何学的構造及び／又は配置に関する情報（例えば、当該道路がアスファルト道路であるかについての情報）、周囲の植物に関する情報、縁石の存在及び位置に関する情報、等を含む。加えて、該先験的情報は、光源１１２及びセンサ１２０が同一場所に配置されている事実、光源１１２に対するセンサ１２０の相対位置、センサ１２０の光軸及び光源１１２の光軸が平行であって、略同一（共面配置構成）と見なし得る事実、光源１１２の光分布、観察する光学センサ１２０及び、恐らくは、斯様なセンサを含めることができるカメラモジュールの特徴（例えば、撮像器の感度、光学系等）、並びに光源１１２に対する観察する光学センサ１２０の位置を含むことができる。更に、プロセッサ２１０は、光源１１２のｙ軸の回りの回転角と予測される光分布との間の関係についての情報を提供する、当該光源により既知の位置から放出される光の１以上の光到達範囲に関する情報にアクセスする。
【０１０５】
プロセッサ２１０がステップ３０４において前記光学センサにより取得された第１画像（即ち、図１５Ａに示される画像の何れか１つ）を得ると共に、該プロセッサ２１０が少なくとも前記路面反射率モデルの既知の特徴及び、恐らくは、上述した他の先験的情報の幾つか又は全てにアクセスしたら、当該方法はステップステップ３０６に進むことができ、該ステップにおいて、プロセッサ２１０は前記取得された第１画像を分析し、該取得された画像における勾配を分析することにより、測定された光分布の特徴を見付ける。このような分析は、以下に記載する２つの異なる方法に従って実行することができる。
【０１０６】
第１の方法において、プロセッサ２１０は、取得された画像の光到達範囲における光プロファイルの１Ｄ分布を分析し、該光プロファイルにおける勾配の何らかの特徴点（例えば、最大勾配の位置又は勾配がゼロになる点の位置、即ち光分布における輝度が変化するエッジ）の該特徴点の予測される位置（即ち、異なる既知の位置から放出される光の１以上の光到達範囲における位置）からの位置を決定して、回転の変化／量を得ることができる。斯かる１Ｄプロファイルは、例えばシナリオ２又は３において説明したものと同様の態様で分析することができるので、その説明は、ここでは、繰り返さない。
【０１０７】
上記のような方法は回転の方向の概念を提供することはないが、幾つかの配備シナリオにおいては、回転の量に関する情報で既に十分であり得る。
【０１０８】
第２の方法においては、ｚ軸の回りの回転の量のみならず、その回転の方向も決定することができる。斯様な方法におい、取得された光到達範囲内の最小で２ｘ２ピクセルの領域からとられた、例えば図１５Ａにおいてボックス１５１０で示されるような２Ｄ光分布を用いることは、該２Ｄ領域内の勾配を決定すると同時に該勾配の方向を推定することを可能にし、このことは、回転の変化／量のみならず該回転の方向の情報も与えることになり、前記第１の方法ではさもなければ続く曖昧さの問題を解決する。方位の傾きは、先ず水平及び垂直方向の導関数を計算し、次いで水平及び垂直方向の導出された導関数からなるベクトルの方向を計算することにより算出することができる。
【０１０９】
このシナリオの種々の実施態様において、光分布の特徴は、当該分布の形状を比較のために用いることにより導出することができる。中間的方法は、取得された画像内の幾つかの箇所のみで当該分布をサンプリングし、当該光到達範囲内の光分布の対称形状の変形の特徴を見付けることであり得る。
【０１１０】
前述したように、最も合致する分布及び該分布に関連する回転角を、校正テーブルから得ることができる。プロセッサ２１０は光源１１２の実際の回転角を、校正テーブル又はパラメータモデルで見付かった最も近い高さの値を補間することにより高精度化することができる。
【０１１１】
ｚ軸の回りの回転角が決定されたら、プロセッサ２１０は、高さが未知の場合、前述したシナリオ１及び２と同様の方法に従って、光源１１２の取付高を決定することができる。
【０１１２】
本発明の種々の実施態様はコンピュータシステムで使用するためのプログラム製品として実施化することができ、その場合、該プログラム製品のプログラム（又は複数のプログラム）が前記実施態様（本明細書で説明した方法を含む）の機能を定義する。一実施態様において、上記プログラム（又は複数のプログラム）は種々の非一時的コンピュータ読取可能な記憶媒体上に格納することができ、ここで使用される“非一時的コンピュータ読取可能な記憶媒体”なる表現は、一時的な伝搬信号を唯一の例外として、全てのコンピュータ読取可能な媒体を含む。他の実施態様において、上記プログラム（又は複数のプログラム）は種々の一時的コンピュータ読取可能な媒体上に格納することができる。例示的なコンピュータ読取可能な記憶媒体は、これらに限定されるものではないが、（ｉ）情報が永久的に記憶される書き換え不能記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブにより読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭチップ又は何らかのタイプの固体不揮発性半導体メモリ等の、コンピュータ内の読出専用メモリ）；及び変更可能な情報が記憶される書き換え可能な記憶媒体（例えば、フラッシュメモリ、ディスケットドライブ内のフロッピーディスク若しくはハードディスクドライブ又は何らかのタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリ）を含む。当該コンピュータプログラムは、本明細書で説明した１以上のプロセッサ２１０上で実行することができる。
【０１１３】
以上が本発明の実施態様に関するものであるが、本発明の他の更なる実施態様も本発明の基本的範囲を逸脱することなく案出することができる。例えば、本発明の各態様はハードウェア若しくはソフトウェアで、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実施化することができる。従って、本発明の範囲は添付請求項により決定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図３】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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