СПОСОБ САМОКАЛИБРОВКИ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА И ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ВЫПОЛНЯЮЩЕЕ СПОСОБ
METHOD OF SELF-CALIBRATION OF LIGHTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE EXECUTING THIS METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу самокалибровки осветительного устройства и к осветительному устройству, выполненному с возможностью выполнять способ.
Уровень техники изобретения
Системы освещения становятся все более интеллектуальными, чтобы реагировать на растущий спрос в персонализации, эффективности и простоте. В последние годы осветительные устройства развивались с учетом этих потребностей. Например, осветительное устройство, называемое LumiMotion, произведенное фирмой Philips, включает в себя камеру и блок обработки, чтобы обнаруживать присутствие человека близко к осветительному устройству и временно включать осветительное устройство или увеличивать его световой выход. Когда не активировано, осветительное устройство становится тусклым или полностью выключается. Другим примером является так называемое настраиваемое устройство освещения белым светом, которое улучшает облик освещаемых продуктов. Осветительное устройство выполняется с возможностью определять подходящие настройки, анализируя цвета освещенных продуктов посредством обработки изображения с помощью встроенной камеры и блока обработки. Подходящие настройки автоматически выбираются осветительным устройством.
Таким образом, в общих чертах, осветительные устройства, имеющие возможности восприятия, как описано выше, предназначаются, чтобы адаптировать свой световой выход в зависимости от сцены и ситуации, которую они наблюдают. Для того чтобы логически выводить точную информацию о сцене и влиянии самого осветительного устройства, типично требуется этап калибровки. Соответствующая информация, которая должна быть получена во время калибровки, может быть, например: пространственным следом света, количеством и типом света, предоставляемым в различных частях сцены, окружающим освещением, компоновкой сцены и внешним видом и т.д. Для того чтобы получать этот вид информации, могут быть предложены различные стратегии калибровки, но они типично основываются на захвате одного изображения сцены с выключенным световым выходом осветительного устройства и одного изображения со световым выходом, заданным в предварительно определенное значение. Однако, существует проблема изменений в сцене во время калибровки, например, вызванных другими близкими осветительными устройствами, выполняющими калибровку в то же время. Что касается влияния других осветительных устройств, оно может быть устранено в центрально управляемой системе освещения, где центральный контроллер калибрует одно осветительное устройство, в то время как другие выключены. Однако, желательно, предоставить независимое осветительное устройство, выполняющее способ самокалибровки, которое менее чувствительно к помехам в сцене и которое не требует инфраструктуры, ассоциированной с центрально управляемой системой освещения.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление способа самокалибровки осветительного устройства и соответствующего осветительного устройства, которые облегчают вышеупомянутые проблемы предшествующего уровня техники.
Цель достигается посредством способа согласно настоящему изобретению, который определен в пункте 1 формулы, и посредством осветительного устройства согласно настоящему изобретению, которое определено в пункте 12 формулы.
Таким образом, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, предоставляется способ самокалибровки осветительного устройства, содержащий:
A) контроль области калибровки, которая охватывает по меньшей мере часть области, освещаемой осветительным устройством, при этом упомянутое контроль содержит повторяющиеся:
i) обнаружение любого релевантного изменения, из множества релевантных изменений, содержащих, по меньшей мере, изменение интенсивности света, в области калибровки в течение времени контроля, в то же время сохраняя световой выход осветительного устройства постоянным; и
ii) определение величины изменения в течение времени контроля,
пока величина изменения ниже предельного значения; и
B) калибровку настроек светового выхода осветительного устройства, когда величина изменения ниже предельного значения.
Преимуществом этого способа является то, что осветительное устройство не начинает калибровку до тех пор, пока не существует значительной помехи в области, которая используется для калибровки. Помехи, такие как другие осветительные устройства, выполняющие калибровку, обнаруживаются и устраняются. Этот режим работы является также истинно автономным, и, тем самым, нет необходимости в общем центральном контроллере в случае нескольких осветительных устройств, оказывающих влияние друг на друга.
В соответствии с вариантом осуществления способа множество релевантных изменений включает в себя обнаружение любого движения объекта. Таким образом, в дополнение к изменениям вследствие различного освещения области калибровки, движение объектов, которые могут влиять на настройки освещения, также учитывается.
В соответствии с вариантом осуществления способа время контроля делится на временные фрагменты, которые разделены по времени. Тем самым, в операцию контроля привносится гибкость.
В соответствии с вариантом осуществления способа упомянутое контроль содержит захват изображений области калибровки и сравнение изображений друг с другом. Это является полезной альтернативой обнаружения изменений, поскольку камера и способ обработки изображения, которые должны быть использованы для такой задачи, в настоящее время являются надежными, а также дешевыми.
В соответствии с вариантом осуществления способа упомянутому обнаружению любого изменения предшествует одно из следующего:
- определение случайным образом времени контроля в предварительно определенном интервале времени контроля; и
- определение времени контроля посредством отбора следующего времени контроля из предварительно определенной последовательности времен контроля.
Любая из этих альтернатив обеспечивает высокую вероятность того, что калибровка двух или более осветительных устройств, влияющих друг на друга и одновременно включенных, будет разделена по времени.
В соответствии с вариантом осуществления способа время делится на кадры, а время контроля предварительно определяется и охватывает по меньшей мере один кадр и смещается вперед по меньшей мере на один кадр для каждого повтора упомянутого обнаружения любого релевантного изменения.
В соответствии с вариантом осуществления способа он содержит выполнение инициализации при включении питания осветительного устройства перед упомянутым контролем. Эта инициализация дает возможность для выполнения различных первоначальных действий.
В соответствии с вариантом осуществления способа инициализация содержит ожидание в течение периода ожидания, во время которого световой выход осветительного устройства выключен. Например, если осветительное устройство является только одним устройством, которое влияет на область калибровки, или если существует несколько осветительных устройств, которые одновременно включены, тогда этот вариант осуществления предоставляет возможность, например, определения окружающего освещения.
В соответствии с вариантом осуществления способа упомянутая инициализация содержит настройку предварительно определенного уровня светового выхода и оценку времени экспозиции для изображений, которые должны быть получены посредством осветительного устройства. Таким образом, камера осветительного устройства может быть приспособлена к текущим условиям освещения, тем самым улучшая свою рабочую характеристику.
В соответствии с вариантом осуществления способа упомянутая инициализация содержит захват изображения, в то же время сохраняя световой выход выключенным. Таким образом, могут быть получены основные данные об условиях освещения.
В соответствии с вариантом осуществления способа, упомянутая калибровка настроек освещения содержит:
- захват первого изображения, в то же время сохраняя световой выход выключенным;
- захват второго изображения с предварительно определенным световым выходом;
- определение настроек светового выхода на основе первого и второго изображений и на основе предварительно определенного шаблона светового выхода. Таким образом, используются базовые технологии обработки изображения.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется осветительное устройство, содержащее:
- блок управления;
- по меньшей мере один настраиваемый источник света, выполненный с возможностью предоставлять несколько различных настроек светового выхода, и
- оптический датчик,
при этом блок управления выполняется с возможностью контроля, посредством оптического датчика, за областью калибровки, которая охватывает по меньшей мере часть области, освещаемой осветительным устройством, и калибровки настроек светового выхода осветительного устройства;
при этом блок управления, когда осуществляет контроль  области калибровки, выполняется с возможностью повторять:
- обнаружение, посредством оптического датчика, любого релевантного изменения, из множества релевантных изменений, содержащих, по меньшей мере, изменение интенсивности света, в области калибровки в течение времени контроля, в то же время сохраняя световой выход осветительного устройства постоянным; и
- определение величины изменения в течение времени контроля, пока величина изменения ниже предельного значения.
Осветительное устройство предоставляет преимущества, соответствующие преимуществам способа.
Эти и другие аспекты и преимущества изобретения должны стать очевидными и должны истолковываться со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
Краткое описание чертежей
Изобретение сейчас будет описано более подробно и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 – это блок-схема осветительного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 – блок-схема последовательности операций способа самокалибровки осветительного устройства на фиг. 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 иллюстрирует области освещения структуры из нескольких осветительных устройств согласно фиг. 1;
Фиг. 4 – это временной график, иллюстрирующий пример процесса самокалибровки с осветительными устройствами на фиг. 3.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Согласно варианту осуществления осветительного устройства 100 для выполнения настоящего способа, оно содержит источник 102 света, оптический датчик 109 и блок 106 управления, как показано на фиг. 1. Оптический датчик содержит камеру 108. Блок 106 управления соединен с источником 102 света и оптическим датчиком 109.
Согласно варианту осуществления способа самокалибровки осветительного устройства способ содержит операции контроля области калибровки, которая охватывает по меньшей мере часть области, освещаемой осветительным устройством; и калибровки настроек светового выхода осветительного устройства. В этом варианте осуществления область калибровки соответствует области освещения осветительного устройства, т.е., области, которая освещается осветительным устройством 100. Фиг. 3 иллюстрирует области 302, 304, 306, 308 освещения четырех различных, но аналогичных осветительных устройств. Область калибровки, которая является областью окружающей обстановки осветительного устройства, которое должно быть использовано в качестве основы для самокалибровки осветительного устройства 100, может отличаться от области 302, 304, 306, 308 освещения и может быть как больше, так и меньше, но она покрывает по меньшей мере часть области освещения. В этом примере область калибровки соответствует области освещения, и на область 302, 304, 306, 308 калибровки каждого из четырех осветительных устройств L1, L2, L3, L4 влияет, по меньшей мере, свет, приходящий по меньшей мере от одного из других осветительных устройств. Кроме того, предполагается, что все четыре осветительных устройства 100 питаются посредством одного и того же выключателя 110 электропитания, который является общим в большинстве окружений, где этот вид интеллектуального освещения используется, таких как магазины и уличное окружение, например, вдоль дорог и на площадках для парковки, где, по меньшей мере, сегмент площади питается посредством одного и того же выключателя электропитания. Таким образом, все осветительные устройства L1-L4 могут снабжаться электропитанием в одно и то же время.
Операция контроля содержит повторяющиеся:
- обнаружение любого релевантного изменения из множества релевантных изменений, содержащих, по меньшей мере, изменение интенсивности света, в области калибровки в течение времени контроля, в то же время сохраняя световой выход осветительного устройства постоянным, см. блок 202 на фиг. 2; и
- определение величины изменения в течение времени контроля; до тех пор, пока величина изменения ниже предельного значения, в блоке 204.
Согласно этому варианту осуществления время контроля начинается, когда осветительные устройства снабжаются электропитанием, и все осветительные устройства имеют различные времена t1, t2, t3 и t4 контроля. Существуют различные способы определения времени контроля в блоке 202. Одним способом является определение, при подаче питания, случайного времени во временном интервале подходящей продолжительности. Например, время контроля может изменяться в диапазоне от доли секунды до нескольких секунд. Другим способом определения времени контроля является определение времени контроля посредством отбора следующего времени контроля из предварительно определенной последовательности времен контроля.
В конце времени контроля осветительное устройство выполняет операцию калибровки в блоке 206. Однако только если не было значительного изменения в области калибровки во время операции контроля, как определено в блоке 204. Это объясняется посредством примерного временного графика на фиг. 4 как следующее. Первое осветительное устройство L1 имеет кратчайшее время t1 контроля. Предполагается, что значительное изменение не произошло в течение t1. Тогда первое осветительное устройство L1 начинает операцию калибровки в конце t1, выключая свой свет, или в этом варианте осуществления сохраняя свой свет выключенным, поскольку оно было выключено в течение времени контроля, и захватывая первое изображение с помощью камеры 108 своего оптического датчика 109. Затем первое осветительное устройство L1 настраивает свой световой выход в предварительно определенное значение и захватывает второе изображение. Посредством обработки изображения для первого и второго изображений задается подходящий световой выход, относительно, например, яркости и цветовой температуры. Во время этой процедуры, которая завершается во время t1+T, где T – время калибровки, световой вывод первого осветительного устройства L1, таким образом, изменился несколько раз, по меньшей мере два.
В течение времени t2 контроля, где t1<t2<(t1+T), второго осветительного устройства L2, оно обнаруживает по меньшей мере одно изменение светового выхода первого осветительного устройства L1, которое влияет на часть области 302 калибровки второго осветительного устройства L2. Блок управления второго осветительного устройства L2 определяет величину изменения, по меньшей мере, для одного из изменений, которые должны быть значительными, т.е. не ниже предельного значения. Поэтому способ возвращается к операции настройки времени контроля. Новое время t5 контроля определяется, и наблюдение возобновляется. Четвертое осветительное устройство L4 не обнаружило какого-либо изменения в течение своего времени t4 контроля, где t4>t2. Действительно, световой выход первого осветительного устройства L1 изменился значительно в течение t4, но световой выход первого осветительного устройства не влияет на область 308 калибровки четвертого осветительного устройства L4. Таким образом, величина изменения определяется как меньшая чем предельное значение, посредством блока 106 управления четвертого осветительного устройства L4, и его блок 106 управления продолжает операцию калибровки и задает оптимальный световой выход.
Третье осветительное устройство L3 имеет самое длительное время t3 контроля из всех осветительных устройств, в этом примере, и на область 306 калибровки третьего осветительного устройства L3 влияет световой выход и второго, и четвертого осветительного устройства L2, L4. В течение своего времени t3 контроля третье осветительное устройство L3 обнаруживает значительное изменение интенсивности света своей области 306 калибровки вследствие по меньшей мере одного изменения светового выхода четвертого осветительного устройства L4 и возвращается к определению нового времени t6 контроля и начинает наблюдение снова. Следующее событие во времени является временем из второго времени t2 контроля второго осветительного устройства L2. В течение этого временного периода, однако, первое осветительное устройство L1 все еще выполняло калибровку и значительно изменило свой световой выход. Следовательно, второе осветительное устройство L2 возобновляет контроль в течение третьего временного периода t7. В течение этого временного периода, второе время t6 контроля третьего осветительного устройства L3 заканчивается, и оно начинает третье время t8 контроля, поскольку изменение светового выхода четвертого осветительного устройства L4 было обнаружено во время его калибровки. В течение третьего времени t8 контроля третьего осветительного устройства L3 третье время t7 контроля заканчивается, и оно начинает калибровать свой световой выход. Калибровка вызывает изменение, которое обнаруживается как значительное изменение третьим осветительным устройством L3, которое вызывает формирование четвертого времени t9 контроля третьим осветительным устройством L3. Затем третье осветительное устройство L3 также калибрует свой световой выход.
Следует отметить, что, когда используется оптический датчик 109, который является камерой, предоставляющей возможность использования пространственной информации, возможно давать различный вес различным частям области калибровки. Таким образом, например, изменения, возникающие в самой важной части области, могут влиять на определение больше чем соответствующие изменения в менее важном фрагменте области калибровки.
Операция калибровки заканчивается настройкой оптимизированного значения светового выхода осветительного устройства, в блоке 208.
Как упомянуто выше, операция калибровки типично подразумевает захват первого изображения с выключенным световым выходом и захват второго изображения с предварительно определенным световым выходом, который может быть максимальным уровнем светового выхода или некоторым другим соответствующим уровнем. Окончательная настройка типично зависит, среди прочего, от окружающего освещения. Следует отметить, что в примере выше, когда второе осветительное устройство L2 выполняет калибровку, окончательная оптимальная настройка светового выхода первого осветительного устройства L1 вносит вклад в окружающее освещение. Аналогично, когда третье осветительное устройство L3 является самокалибрующимся, окружающее освещение включает в себя вклады как от второго, так и от четвертого осветительных устройств L2, L4.
Операция контроля в этом варианте осуществления подразумевает последовательный захват изображений в течение времени контроля и последовательное сравнение захваченного изображения с предыдущим изображением, чтобы обнаруживать какое-либо значительное изменение. В дополнение к или вместо обнаружения изменения освещения возможно контролировать несколько других параметров. Таким образом, согласно другому варианту осуществления способа, перемещение объекта в области калибровки также контролируется. Касаясь стратегий обнаружения изменения, как правило, большое число вариантов доступны в областях обработки изображения и видео и компьютерного зрения. Эти варианты включают в себя, например, различение простого кадра, оценка движения, вычисление взаимной корреляции, оценка оптического потока, определение контура, обнаружение и отслеживание объекта и многие другие.
Кроме того, возможны различные стратегии использования времени контроля. Таким образом, согласно другому варианту осуществления способа, время делится на кадры, а время контроля охватывает по меньшей мере один кадр и смещается вперед по меньшей мере на один кадр для каждого повторения обнаружения любого релевантного изменения. Другими словами, обнаружение изменений выполняется каждые N>1 кадров. В качестве другого варианта, перемещающееся окно из множества кадров k может быть использовано, так что блок 106 управления непрерывно определяет, произошло ли значительное изменение в течение последних k кадров. Если ответ – нет, тогда выполняется операция калибровки.
Кроме того, предельное значение между незначительным изменением и значительным изменением может быть адаптивным. Например, предельное значение может повышаться каждый раз, когда обнаруживается значительное изменение, так что все более и более существенные изменения допустимы с течением времени. Другие виды адаптации основывают предел на исторических данных, на статистике изображений, на пользовательских входных данных, на времени дня, когда выполняется калибровка, и т.д.
Дополнительно, или как часть другого варианта осуществления способа, инициализация выполняется при включении питания осветительного устройства перед упомянутым контролем, в блоке 200. Таким образом, когда переключатель 110 включается, осветительные устройства L1-L4 имеют первоначальный период, доступный для различного вида приготовлений, прежде чем начнется контроль. Согласно различным вариантам осуществления способа, инициализация может быть использована, например, для ожидания в течение периода, во время которого световой выход осветительного устройства выключен, причем этот период ожидания может быть определен случайным образом. Дополнительно, во время такого периода ожидания без светового выхода может быть захвачено изображение окружающего освещения. Такое изображение является полезным в конце калибровки для того, чтобы различать не только между собственным вкладом в освещение и окружающее освещение, которое может включать в себя вклад от соседних осветительных устройств, но также чтобы различать между вкладом основного окружающего освещения и вкладом других осветительных устройств. Эта информация является ценной для того, чтобы делать вывод о компоновке системы освещения, оценивать и контролировать окружающее освещение, которое медленно изменяется со временем и, в целом, чтобы улучшать все алгоритмы на основе зрения. Что касается улучшения алгоритмов на основе зрения, например, блок управления будет иметь возможность игнорировать изменения, вызванные другими осветительными устройствами, которые изменяют свой уровень светового выхода.
Еще одним альтернативным применением операции инициализации является настройка осветительного устройства и, таким образом, всех осветительных устройств на предварительно определенный уровень светового выхода, например максимальный световой выход, в течение некоторого отрезка времени, и оценка подходящего времени экспозиции для камеры 108 для того, чтобы камера 108 имела возможность захватывать изображения без отсечения. В таком случае время ожидания может быть относительно длительным, поскольку некоторые осветительные устройства имеют длительное время запуска, прежде чем они начнут светить с полной яркостью. Такие осветительные устройства естественно оказывают влияние также на другие времена, такие как время калибровки, поскольку они, как правило, являются медленными в выполнении больших изменений светового выхода.
Поскольку быстрота изменения светового выхода отличается в большой степени между осветительными устройствами различных типов и поскольку окружение различно относительно изменений в области калибровки, например, вследствие перемещения объектов типа людей или проезжающих транспортных средств, вещей, которые перемещаются и т.д., пользователю может быть предложена возможность задавать времена или характер времен.
Вышеприведенные варианты осуществления осветительного устройства и способа самокалибровки осветительного устройства согласно настоящему изобретению, которые определены в прилагаемой формуле, были описаны. Они были рассмотрены как просто неограничивающие примеры. Как понятно специалисту в области техники, многие модификации и альтернативные варианты осуществления возможны в рамках изобретения, которые определены прилагаемой формулой.
Следует отметить, что в целях этой заявки, и в частности относительно прилагаемой формулы изобретения, слово "содержит" не исключает другие элементы или этапы, а употребление единственного числа не исключает множественного, что само по себе понятно специалисту в данной области техники.