專利名稱：用于處理構造物中的光的方法以及照明系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于處理具有多個光源的構造物(structure)中的光的方法，該 多個光源發射攜帶有單獨編碼的光。
背景技術：
提供這樣一種照明系統愈加普遍其中通過在從光源發射的光中嵌入某種單獨 的編碼，使得光源可以被唯一地識別。對于很多采用光處理的不同種類的應用來說，光 源被單獨地編碼并因此可被單獨地識別這一事實是有用的，這些應用例如在國際申請WO 2006/111934中所公開的通過測量被檢測的光的強度或者其他屬性來控制照明系統；或者 在US 6， 865， 347中所公開的用于確定由來自光源的光所達到的對象的位置；或者用于調 試光源等等。然而，當在構造物中安裝照明系統時，通常沒有預定每個單獨的光源被安裝在 什么地方。而是在光源被安裝之后，執行用于確定每個相應的光源被放置在構造物中的什 么地方的程序。當光源位置屬性因此被確定時，確定其他屬性也就成為可能。迄今為止，利 用相當大量的人工貢獻來執行與位置相關的確定工作，這些確定工作包括將所發射的光與 光源特性相關聯，因此具有耗時的缺點。另一方面，如果一些其他光源屬性(諸如光強度) 已經被確定，人工參與仍是相當多的。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種方法以及系統，通過自動進行光源屬性的確定來 緩解上述現有技術的缺點。 這個目的是通過如權利要求1中所限定的根據本發明的用于光處理的方法，以及 如權利要求15中所限定的根據本發明的照明系統得以實現的。 本發明基于這樣的認識通過在安裝光源之后使用攝像機來記錄從光源發射的光 的圖像，并且在所記錄的圖像中識別單獨的編碼，就可能獲得對光源屬性的快速的并且至 少基本上是自動的確定。 因此，依照本發明的一個方面，提供了一種用于處理具有多個光源的構造物中的 光的方法，該光源發射攜帶有單獨編碼的光。該方法包括 在構造物中的攝像機位置中設置攝像機，在該攝像機位置中攝像機能夠記錄來自 光源的所述發射光的光斑 通過所述攝像機記錄所述光斑的圖像；
從所記錄的圖像推導所述單獨的編碼；以及 對于每個單獨的編碼確定與相關聯的光源相關的至少一個屬性。因此，通過該方 法，由于攝像機被放置在攝像機位置中，并且由于能夠從攝像機所記錄的光推導出關于單 獨編碼的信息，這就有利于使得自動地獲得關于光源的所期望的信息成為可能。將攝像機 放置在適當的位置(其是相對簡單并且快捷的操作)實質上構成唯一的人工動作。
需要注意的是，術語"構造物"意味著被設置為攜帶有關注類型的光源的任何構造
4物，包括但不局限于建筑物、建筑物中的房間、交通工具、有頂的或者被限制的區域等等。
依照如在權利要求2中所限定的該方法的一個實施例，確定某種光源位置(諸如 與構造物或攝像機相關的位置)，這對于多種應用是有利的。 依照如在權利要求3中所限定的該方法的一個實施例，位置對應于預定的安裝位 置。由于光源被任意地安裝在安裝位置中，預先不知道哪個光源被安裝在哪個安裝位置，但 是通過本方法，這種確定工作是可執行的。通常在調試應用中采用這種光源位置的知識。
依照如在權利要求4中所限定的該方法的一個實施例，將光源位置替換為與攝像 機的位置相關，其通常對于將在下面進一步描述的其他覆蓋區(foot-print)測量應用是 有用的。 依照如在權利要求5中所限定的該方法的一個實施例，至少一個屬性包括光斑的 被確定的光強度。因此，該方法包括在強度是重要屬性的情況下的進一步的操作(諸如控 制所發射的光)。 依照如在權利要求6中所限定的該方法的一個實施例，通過利用單獨編碼的調制 信號對光進行調制來提供單獨的編碼，調制信號優選地是CDMA信號，如在權利要求7中所 限定的那樣。這種調制為使用高效的方法來識別光源提供了可能性。此外，如在權利要求8 中所限定的那樣，使調制信號同步是有利的。在一個實施例中，記錄與所述調制信號同步。 在一個實施例中，光源異步地操作。 依照如在權利要求11中所限定的該方法的一個實施例，光斑包括被光源照亮的 區域和光源的輸出端中的至少一個。換言之，有可能在不同的位置中定位攝像機，在該攝像 機位置中攝像機記錄來自被照亮區域(諸如被照亮的地板的區域)的間接光的圖像，或者 記錄直接地來自光源(諸如當攝像機被傾斜地向上指向天花板的方向，并因此朝向光源的 輸出端時)的圖像。此外，光源可以被安置在構造物的墻壁上。取決于攝像機的位置，其可 以傾斜地向上、向下或者向側面指向輸出端或者光斑。 依照如在權利要求12中所限定的該方法的一個實施例，還包括向控制光源的主 控制器發送光源數據。使用中央主控制器是有利的，這樣就能夠提供有大規模計算能力。
在一個實施例中，該方法還包括向控制光源的主控制器發送通過所述攝像機產生 的光源數據，該光源數據包括與所述測量的光強度相關的強度數據。在另一個實施例中，該 方法還包括將光源位置映射到所述安裝位置的布局圖。 依照如在權利要求15中所限定的本發明的另一個方面，提供一種照明系統，其被
設置在具有預定安裝位置的構造物中并且包括多個光源，這些光源被任意地安裝在所述安
裝位置；攝像機；以及信號處理設備。每個光源被提供有光編碼器，以用于使用單獨的編碼
對從該光源發射的光單獨地進行編碼。攝像機被設置為記錄從光源所發射的光斑的圖像。
信號處理設備被設置為從所記錄的圖像推導所述單獨的編碼，并且確定與相關聯的光源相
關的至少一個屬性。舉例來說，屬性包括每個相應的光源被安裝在安裝位置中的哪一個。 該照明系統以及在另外的權利要求中所限定的該照明系統的實施例，能夠執行上
面已經描述的方法的操作，并展示出相似的優點。然而，還應當注意下述特征。 依照如在權利要求21中所限定的該照明系統的一個實施例，攝像機包括具有檢
測器元件矩陣的圖像檢測器，每個檢測器元件產生所記錄圖像的一個像素。因此，可以逐像
素地進行圖像處理，這減少了其復雜性，并且使得能夠利用常規的、相對簡單的數據處理。
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通過參考在下面描述的各個實施例，本發明的這些以及其他方面、特點和優點將 得以呈現和說明。
參考附圖，本發明將被更加詳細地說明，其中 圖1示出了照明系統的設置的范例； 圖2是根據本發明的照明系統的一個實施例的示意性框圖； 圖3示出了構造物的布局圖的示意性范例； 圖4是根據本發明的用于處理光的方法的一個實施例的示意性流程圖； 圖5是照明系統的另一個實施例的示意性框圖；以及 圖6是用于處理光的方法的另一個實施例的示意性流程圖。
具體實施例方式
在本發明的一個實施例中，照明系統101包括多個光源103，它們被安裝在構造 物的天花板105處，該構造物在這里是房間107 ;以及攝像機lll，其被安裝在房間107的 角落處，在入口 113的左側并接近天花板105。攝像機111傾斜向下并具有廣角鏡頭，從而 記錄光源103以地板109上的被照亮區域115(在這里是圓形)的形式產生的光斑。參見 圖3，光源103被安裝在預定的安裝位置303處，這些安裝位置303例如是可以從房間的布 局圖301推導出的。光源103發射具有在其中嵌入單獨編碼的光。因此能夠識別每個單獨 的光源103，并且將其特性與其所安裝的安裝位置303相關。攝像機111被放置在房間107 的一個位置中，使得攝像機111能夠看見所有光斑115，即關注的所有光斑。該攝像機位置 已經被預先確定，或者通過在攝像機111中提供的位置確定設備(參見圖2中的215)來確 定。當預先確定時，優選地在布局圖301上指出攝像機位置305。入口 307也在布局圖301 上畫出。攝像機位置的基本用途是，通過將圖像數據與攝像機位置相關，使得能夠將圖像中 的光源與正確的安裝位置相關聯。由于能夠在被檢測的各個光源103或者光斑115之間進 行相互比較，所以不需要十分精確地確定攝像機位置，而通常知道大概的攝像機位置就足 夠了，當人們在從布局圖讀出或者以某種其他方式被告知的位置中放置攝像機時就獲得了 這個大概的攝像機位置。然而，在應當關注更精確的位置，或者為了例如避免"人為誤差"的 情況下，可以在攝像機111中提供并使用位置確定設備。 通過適當的圖像處理，就能夠記錄房間107的圖像，并且更具體地說是記錄被照 亮的區域115的圖像，以便檢測每個區域115的光的單獨編碼，并將檢測到的編碼(即光源 103)與安裝位置303相關。這將在下面進一步解釋。雖然在WO 2006/095317中說明了這 種確定的位置與布局圖的關聯性，但是方法完全不同，其中在構造物中放置三個參考節點， 并且使用三角測量來執行光源的位置確定。另外，該三角測量完全是通過RF信號來執行 的。 參考圖2的框圖，照明系統201的一個實施例包括多個光源203、攝像機205以及 主控制器207。主控制器(MC) 207包括信號處理器(SP)209、控制單元(CTRL) 211以及同步 單元(SYNC) 213。在該實施例中，照明系統被完全地同步，也就是說光源203和攝像機205 都被連接到同步單元213并通過同步單元213來同步，該同步單元213是基準頻率發生器。更具體而言，每個光源203包括光編碼器204，其與同步單元213相連接。此外，在該實施例 中，光編碼器204是調制信號發生器，其通過CDMA調制對光進行調制。因此，所發射的光攜 帶有CDMA編碼，并且同步單元213同步所有光源203的CDMA調制。此外，控制單元211被 連接到光源203以用于在例如強度和/或顏色等方面控制它們的光輸出。攝像機205包括 圖像檢測器217，該檢測器又包括檢測器元件219的矩陣，每個檢測器元件219產生所記錄 圖像的一個像素。攝像機205的圖像信號輸出端被連接到信號處理器209。為了確保攝像 機205被正確地放置，或者為了獲得攝像機205的更精確的位置，其被提供有位置確定設備 215，諸如GPS或者一些其他適當的設備。 現在將參考圖4的流程圖描述照明系統的操作，即用于處理光的方法的一個實施 例。假設光源103被任意地安裝在天花板的預定安裝位置處，而安裝位置又是依照布局圖 301所設置的。首先，在步驟401，攝像機111被放置在房間107的攝像機位置中，該攝像機 位置305在布局圖上被標出。然后，在步驟403，將攝像機111的位置與安裝位置303相關。 實際上，由于攝像機位置305以及安裝位置303是預定的，所以攝像機111相對于安裝位置 303的位置是已知的。在這種情況中，從入口 113、307來看，攝像機被放置在房間107的左 角。另外，攝像機111被放置成接近房間107的天花板105并且稍稍向下傾斜，從而使得被 所發射的光照亮的地板109的區域115在攝像機111的視野之內。 然后，在步驟405，攝像機111以對應于(或者適配于)CDMA調制的調制頻率的頻 率記錄被照亮區域115的圖像。因此攝像機111能夠產生捕捉到不同的被照亮區域115的 不同的CDMA編碼的圖像。由此得到的圖像(或者更具體地是產生的圖像信號)被饋送到 主控制器207，并且更準確地是被饋送到信號處理器209，在步驟407，信號處理器209從圖 像信號推導出單獨的編碼。在該實施例中，推導編碼的操作基于逐個像素的處理，其中每個 檢測器元件219產生總體圖像信號的子信號。因此，來自檢測器元件219的子信號攜帶有 關于單獨編碼的信息，并且檢測器元件219在矩陣中的位置(也因此是在圖像中的位置) 與房間的位置相聯系。具體而言，矩陣上不同光斑的相互位置被轉換成布局圖301上的相 互位置。以此為基礎，在步驟409，主控制器207則通過將單獨的編碼與安裝位置303相關 聯，來確定每個相應的光源103、203實際上被安裝在哪個安裝位置303處。
這種對于哪些光源被實際放置在安裝位置處的確定被認為是調試。本發明的范圍 還進一步包括光處理。在很多應用中，諸如在構造物中創造特定氛圍的應用中，或者在需要 精確的光控制的應用中，主控制器207用于控制光源103、203以便產生確定的光效果。然 后將確定光源103、203的光強度(或者一些其他適當的屬性)的步驟添加到調試中。然后 主控制器不僅知道了每個光源的位置，而且還知道了其在數量上的貢獻。這種對所發射的 光的分析被稱為覆蓋區測量。由于該信息，主控制器207能夠針對輸出功率、色點、或類似 的方面對光源103、203單獨地進行控制。然后圖像的記錄被用于光源的反饋控制。能夠以 一種提供了實時覆蓋區測量的速率記錄并且分析圖像。另一方面，對于單純的調試，頻率可 以顯著地降低。 更具體而言，用于確定發射光的屬性(諸如強度)的覆蓋區測量通常是從所謂的 暗室校準(dark room calibration)開始的，其中測量每個單獨的光源的覆蓋區。在現有技 術中，通過提供黑暗環境、然后接通一個光源、測量其覆蓋區、再斷開該光源、接通下一個光 源等來完成暗室校準。在本方法中，無需斷開任何光源或者提供任何黑暗環境。與之相反，由于能夠從由攝像機所攝取的圖像推導單獨的編碼，就能夠在所有光源都接通以及在白天 的情況下測量單獨的覆蓋區。此外，與調試形成對比，覆蓋區測量不需要關于光源位置本身 的知識，即每個光源被放置在哪個安裝位置。可是對于一些覆蓋區測量的應用，知道這些位 置可能是有幫助的。因此，如在圖6的流程圖中所示，在本方法的一個實施例中，暗室校準 類型的覆蓋區測量包括下列步驟。首先，在步驟601，攝像機被設置在攝像機位置中，該位置 是預定的或者基于光斑確定的。然后，在步驟603，攝像機記錄地板上的覆蓋區的圖像，這些 覆蓋區是由從光源發射的光產生的。圖像記錄的速率優選地為高，使得能夠實時地進行測 量。在步驟605，通過信號處理器從被記錄的圖像推導出嵌入在被記錄的光中的標識符，即 單獨的編碼。接下來，在步驟607，確定與標識符中的相應的一個標識符相關聯的每個光源 相對于攝像機位置的位置。最后，在步驟609，通過在所記錄的圖像上進一步進行圖像處理 或者信號處理，確定每個光源的光屬性。由于有標識符，就能夠確定來自每個單一光源的單 獨的貢獻。該光屬性通常是光強度。為了進一步使用(諸如在房間中或者在房間的一部分 中產生所期望的光氛圍)，將光源的光屬性發送到主控制器。可替換地，取決于在哪里提供 處理能力，將圖像數據(即被記錄的圖像)直接發送到執行所有信號處理的主控制器。由 于主控制器現在知道攝像機的位置以及光源相對于該攝像機的位置，則該主控制器能夠計 算如何來設置不同的光源以便獲得所期望的光氛圍。通過向主控制器產生反饋數據，則連 續的覆蓋區測量可以應用于光源控制。 如在圖5中示出的，在一個可替換實施例中，照明系統以異步方式操作。以前，有 時候需要及時地區分來自各個不同光源的光的發射，以便能夠每次檢測從單一的光源所發 射的光。然而，通過使用單獨的編碼，不需要各燈的及時同步，而是光源可以以異步模式進 行工作。也就是說，光源嵌入了單獨的編碼，而各編碼是異步的。在一個可替換實施例中， 該照明系統以這樣的方式操作在調試期間記錄圖像的頻率被降低，而在覆蓋區測量期間 則以全速率運行。 如圖5所示，在照明系統501的一個可替換實施例中，在攝像機505中提供信號處 理器509。主控制器507然后接收經處理的圖像數據，通過控制單元511進一步作用于該主 控制器以便控制光源503。 代替以被照亮區域的形式來記錄光斑，可以將攝像機放置在地板上并且向上指向 以便記錄來自光源的直接光，如在圖1中117處由虛線所示出的那樣。然后光斑由光源103 的輸出端所構成。 不使用先進的CDMA編碼(雖然這種編碼是有利的)，而是能夠使用許多不同類型 的編碼，只要通過照明系統的攝像機和圖像處理設備可以檢測并且推導這些編碼。因此，例 如可以將非常簡單或者低頻率的編碼添加到光中。雖然附圖示出的是有線連接(這應當被 象征性地解釋)，但也可以是無線連接。 如上所述，在光源處產生單獨的編碼，但可替換地，也可以由主控制器產生并將其 饋送到光源。例如，這可以通過將主控制器和光源相互聯接的RF網絡來實現，例如在US 6， 969， 954中所公開的那樣，其描述了安裝一個照明系統，其中光源以及控制器屬于RF網 絡。在這種情況中，可以從網絡獲取編碼，或者從網絡地址推導出編碼。
該光源的單獨編碼的另一個可替換實施例是，為光源提供隨機產生其自己編碼的 內在能力。這種類型的編碼生成對于上述在構造物中創造一種氛圍的監視應用特別有用。
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不管(或者除了 )上面所敘述的關于及時地區分來自光源的發射，在一個可替換 實施例中采用時分多址(TDMA)技術。光源于是被調制，從而使得它們在不重疊的時間間隔 中發光。這簡化了所記錄的覆蓋區的圖像處理，這是因為每次只有單一的覆蓋區被記錄。通 過當所有光源被斷開時單獨測量背景光可以進一步改進該實施例。從覆蓋區測量中減去背 景光的貢獻。單獨的編碼還用于對光源進行識別。 如上所述，描述了在所附權利要求書中限定的根據本發明的用于處理光的方法以 及照明系統的各個實施例。這些應當僅僅看作是非限定性的范例。本領域技術人員可以理 解，在本發明的范圍內可以有很多修改以及可替換的實施例。 應當注意，對于本申請來說，并且特別是關于所附權利要求書，詞語"包括"并不排 除其他元件或者步驟，詞語"一"或者"一個"并不排除多個，其本身對于本領域技術人員是 顯而易見的。
權利要求
一種用于處理具有多個光源(103、203、503)的構造物中的光的方法，其中各光源發射攜帶有單獨編碼的光，其特征在于在構造物中的攝像機位置(305)中設置攝像機(111、205、505)，在該攝像機位置中攝像機能夠記錄來自各光源所發射的光的光斑；通過所述攝像機(111、205、505)記錄所述光斑的圖像；從所記錄的圖像推導所述單獨的編碼；以及為每個單獨的編碼確定與相關聯的光源(103、203、503)相關的至少一個屬性。
2. 根據權利要求1所述的用于處理光的方法，其中所述至少一個屬性包括光源位置。
3. 根據權利要求2所述的用于處理光的方法，其中構造物具有預定的安裝位置(303)，其中光源(103、203、503)被任意安裝在安裝位置處，并且其中所述光源位置是該光源(103、203、503)被安裝的安裝位置(303)。
4. 根據權利要求2所述的用于處理光的方法，其中所述光源位置是相對于所述攝像機位置(305)的相對位置。
5. 根據任一項在前權利要求所述的用于處理光的方法，其中至少一個光屬性包括所述光斑的確定的光強度。
6. 根據前面任一項在前權利要求所述的用于處理光的方法，其中通過用單獨編碼的調制信號對光進行調制來提供所述單獨的編碼。
7. 根據權利要求6所述的用于處理光的方法，其中所述調制信號是CDMA信號。
8. 根據權利要求6或7所述的用于處理光的方法，其中所述調制信號是同步的。
9. 根據權利要求8所述的用于處理光的方法，其中所述記錄與所述調制信號是同步的。
10. 根據權利要求1至7中任一項權利要求所述的用于處理光的方法，其中所述光源異步地操作。
11. 根據任一項在前權利要求所述的用于處理光的方法，其中所述光斑包括被光源照亮的區域和光源的輸出端的至少其中之一。
12. 根據任一項在前權利要求所述的用于處理光的方法，還包括向控制各光源(103、203)的主控制器(207、507)發送通過所述攝像機(111、205、505)產生的光源數據，該光源數據包括與所述單獨的編碼相關的圖像數據。
13. 根據權利要求5所述的用于處理光的方法，還包括向控制各光源(103、203)的主控制器(207、507)發送通過所述攝像機(111、205、505)產生的光源數據，該光源數據包括與所述測量的光強度相關的強度數據。
14. 根據權利要求3所述的方法，還包括將光源位置映射到所述安裝位置的布局圖。
15. —種照明系統(101、201)，其被設置在構造物(107)中并且包括多個光源(103、203、503);以及信號處理設備(209、509)，其特征在于還包括攝像機(111、205、505)，其中給所述光源(103、203、503)中的每一個提供光編碼器(204)，以用于使用單獨的編碼對從該光源發射的光單獨地進行編碼；其中所述攝像機(111、205、505)被設置為記錄從各光源(103、203、503)所發射的光斑的圖像；并且其中所述信號處理設備(209、509)被設置為從所記錄的圖像推導所述單獨的編碼并且確定與相關聯的光源(103、203、503)相關的至少一個屬性。
16. 根據權利要求15所述的照明系統，還包括主控制器(207，507)，其被設置為控制所 述光源(103、203、503)。
17. 根據權利要求15或16所述的照明系統，其中在攝像機(111、205、505)處提供所述 信號處理設備(209、509)。
18. 根據權利要求16所述的照明系統，其中在主控制器(207、507)處提供所述信號處 理設備(209 、509)。
19. 根據權利要求15至18中任一項權利要求所述的照明系統，其中所述至少一個屬性 包括所述光斑的強度。
20. 根據權利要求15至19中任一項權利要求所述的照明系統，其中所述攝像機(111、 205、505)包括位置確定設備(215)。
21. 根據權利要求15至20中任一項權利要求所述的照明系統，其中所述攝像機(111、 205、505)包括圖像檢測器(217)，該圖像檢測器(217)包括檢測器元件(219)的矩陣，每個 檢測器元件(219)產生所記錄圖像的一個像素。
22. 根據權利要求15至21中任一項權利要求所述的照明系統，其中所述光編碼器 (204)是調制器，其被設置為用調制信號對光進行調制。
23. 根據權利要求22所述的照明系統，其中光源(103、203、503)的調制信號是同步的， 并且其中在攝像機(111、205、505)中圖像的記錄也是相應同步的。
全文摘要
本發明涉及一種用于處理構造物(諸如房間或者其中一部分、交通工具等等)中的光的方法，其中在構造物中設置了多個光源。各光源發射攜帶單獨編碼的光。在構造物的攝像機位置中設置攝像機，并且該攝像機記錄光斑的圖像。光斑可以是，例如地板被照亮的區域或者光源的直接光圖像。從所記錄的圖像推導單獨的編碼，并且確定與相關聯的光源相關的一個或者多個屬性(例如光源位置或者光強度之類的)。通過具有多個光源、攝像機以及信號處理設備的照明系統來執行該方法。本發明的典型應用是光源調試以及實時的覆蓋區測量。
文檔編號H05B37/02GK101755486SQ200880025151
公開日2010年6月23日 申請日期2008年7月16日 優先權日2007年7月18日
發明者H·T·G·M·彭寧德夫里斯, L·費里, P·H·A·達明克, S·B·科拉克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司