CN104823524B - 用于自校准照明设备的方法和执行该方法的照明设备 - Google Patents

Abstract

一种自校准照明设备的方法，包括：监测校准区域，该校准区域包含可被照明设备照射的区域的至少一部分；以及校准照明设备的光输出设置。监测操作包括重复以下步骤：在监测时间期间检测校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的任何相关改变，同时保持照明设备的光输出恒定；以及确定监测时间内的改变量；直到改变量低于限度值为止。由此照明设备不执行校准，直到其检测到没有改变或小改变的时间段为止。

Description

用于自校准照明设备的方法和执行该方法的照明设备

技术领域

本发明涉及自校准照明设备的方法和被布置为执行该方法的照明设备。

背景技术

照明系统变得越来越智能以对个性化、高效和简化的增长需求做出响应。近年来，照明设备已经发展以解决这些需求。例如，由飞利浦制造的被称为LumiMotion的照明设备包括照相机和处理单元来检测靠近照明设备的人的存在，并且临时打开照明设备或增大其光输出。当其未被触发时，照明设备被调暗或完全关闭。另一示例是所谓的可调谐白色照明设备，其增强被照射的产品的外貌。照明设备被布置为通过凭借使用嵌入式照相机和处理单元进行图像处理来分析被照射产品的颜色以确定适当的设置。由照明设备自动选择适当的设置。

因此，一般来说，如上所述具有感测能力的照明设备被设计为根据它们正观察的场景和情况来适应它们的光输出。为了推断关于场景和照明设备本身的影响的精确信息，一般需要校准步骤。在校准期间要获取的相关信息可例如是：光的空间足迹、在场景的不同部分中提供的光的量和类型、环境照射、场景布局和外观等。为了获得这种信息，可以设计不同校准策略，但是它们一般是基于在照明设备的光输出关闭的情况下捕获场景的一个图像，以及在光输出被设置为预定值的情况下捕获一个图像。然而，存在校准期间场景中的变化的问题，例如在执行校准的同时由其它附近照明设备引起。至于其它照明设备的影响，其可在中央控制的照明系统中消除，其中中央控制器一次校准一个照明设备，而其它照明设备关闭。然而，期望提供执行对场景中的干扰较不敏感并且不需要与中央控制的照明系统相关联的基础结构的自校准方法的独立照明设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种减轻现有技术的上述问题的自校准照明设备的方法，以及对应的照明设备。

通过如权利要求1中限定的根据本发明的方法，并且通过如权利要求12中限定的根据本发明的照明设备来实现该目的。

因此，根据本发明的一方面，提供一种自校准照明设备的方法，包括：

A）监测校准区域，该校准区域包含可被照明设备照射的区域的至少一部分，其中所述监测包括重复以下步骤：

i)在监测时间期间检测校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的任何相关改变，同时保持照明设备的光输出恒定；以及

ii)在监测时间内确定改变量，

直到改变量低于限度值为止；以及

B）仅在改变量低于限度值时校准照明设备的光输出设置。

该方法的优点是，照明设备不开始校准，直到在用于校准的区域中不存在显著的干扰为止。检测并且避免执行校准时诸如其它照明设备的干扰。该行为也是真实自主的，并且由此在多个照明设备相互影响的情况下不需要公共中央控制器。

根据该方法的实施例，该组相关改变包括检测对象的任何移动。因此，除了由于校准区域的不同照射导致的改变之外，还考虑可影响光设置的对象的移动。

根据该方法的实施例，将监测时间划分为在时间上分离的时间部分。由此，在监测操作中引入灵活性。

根据该方法的实施例，所述监测包括捕获校准区域的图像并且将图像相互比较。这是检测改变的有利替代方案，因为将被用于这样的任务的照相机和图像处理技术当前是可靠的并且也是便宜的。

根据该方法的实施例，在所述检测任何改变之前的是以下中的一个：

- 在预定监测时间间隔内随机确定监测时间；以及

- 通过挑选监测时间的预定序列中的下一监测时间来确定监测时间。

这些替代方案中的任一个提供了相互影响并且同时打开的两个或更多个照明设备的校准将在时间上分离的高可能性。

根据该方法的实施例，将时间划分为帧，并且监测时间是预定的并且包含至少一个帧，并且针对所述检测任何相关改变的每次重复向前移动至少一个帧。

根据该方法的实施例，其包括在所述监测之前执行照明设备的上电时的初始化。该初始化给不同初始动作以空间。

根据该方法的实施例，该初始化包括等待等待时间，在该等待时间期间照明设备的光输出关闭。例如，如果照明设备是对校准区域具有影响的唯一一个，或者如果存在同时打开的多个照明设备，则该实施例使得能够例如确定环境光。

根据该方法的实施例，所述初始化包括设置预定光输出水平并且估计将要由照明设备拍的图像的曝光时间。由此，照明设备的照相机可适应于当前光状况，由此改进其性能。

根据该方法的实施例，所述初始化包括在保持光输出关闭的同时捕获图像。由此可获得照射状况的基本数据。

根据该方法的实施例，其中所述校准光设置包括：

- 在保持光输出关闭的同时捕获第一图像；

- 在预定光输出的情况下捕获第二图像；

- 基于第一和第二图像并且基于预定光输出模板来确定光输出设置。由此利用基本图像处理技术。

根据本发明的另一方法，提出一种照明设备，包括：

- 控制单元；

- 被布置为提供多个不同光输出设置的至少一个可调谐光源；以及

- 光学传感器；

其中控制单元被布置为凭借光学传感器监测包含可被照明设备照射的区域的至少一部分的校准区域，并且校准照明设备的光输出设置；

其中控制单元在监测校准区域时被布置为重复以下步骤：

- 在监测时间期间凭借光学传感器检测校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的任何相关改变，同时保持照明设备的光输出恒定；以及

- 在监测时间内确定改变量；

直到该改变量低于限度值为止。

该照明设备提供对应于该方法的那些优点的优点。

根据下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面和优点将变得清楚，并且参考下文描述的实施例来阐明本发明的这些和其它方面和优点。

附图说明

现在将更详细并且参考附图来描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的照明设备的框图；

图2是根据本发明的实施例的自校准图1的照明设备的方法的流程图；

图3图示根据图1的多个照明设备的布置的照射区域；

图4是图示利用图3的照明设备的自校准过程的示例的时间表。

具体实施方式

根据用于执行本方法的照明设备100的实施例，如图1中所示，其包括光源102、光学传感器109和控制单元106。光学传感器包括照相机108。控制单元106与光源102和光学传感器109连接。

根据自校准照明设备的方法的实施例，该方法包括以下操作：监测包含可被照明设备照射的区域的至少一部分的校准区域；以及校准照明设备的光输出设置。在该实施例中，校准区域对应于照明设备100的照射区域，即由照明设备100照射的区域。图3图示了四个不同但是类似的照明设备的照射区域302、304、306、308。校准区域，即将被用作自校准照明设备100的基础的照明设备周围的区域，可以与照射区域302、304、306、308不同，并且可以是更大和更小，但是其覆盖照射区域的至少一部分。在该示例中，校准区域对应于照射区域，并且四个照明设备L1、L2、L3、L4中的每个的校准区域302、304、306、308受来自其它照明设备中的至少一个的光的影响。此外，假定所有四个照明设备100由同一主开关110供电，该主开关110在使用这种智能照明的大多数环境（例如商店和室外环境，例如沿着道路和在停车场中，其中该区域的至少一段由同一主开关供电）中是共同的。因此所有照明设备L1-L4可同时被供电。

监测的操作包括重复以下步骤：

- 在监测时间期间检测校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的任何相关改变，同时保持照明设备的光输出恒定，参见图2中的盒202；以及

- 确定监测时间内的改变量；直到改变量低于限度值为止，在盒204中。

根据该实施例，监测时间在照明设备被供电时开始，并且照明设备都具有不同监测时间t1、t2、t3和t4。存在确定监测时间的不同方式，在盒202中。一种方式是在供电时确定适当长度的时间间隔内的随机时间。例如，监测时间的范围可以从一秒的一部分到几秒。确定监测时间的另一方式是通过挑选监测时间的预定序列中的下一监测时间来确定监测时间。

在监测时间的末尾处，照明设备执行校准操作，在盒206中。然而，只有在监测操作期间校准区域中尚不存在显著改变时，如在盒204中确定的。凭借如下文中图4的例示时间表来解释这一点。第一照明设备L1具有最短监测时间t1。假定在t1期间未发生显著改变。然后，通过关闭第一照明设备L1的光或在该实施例中保持第一照明设备L1的光关闭，如在监测时间期间其已被关闭那样，并且利用其光学传感器109的照相机108捕获第一图像，第一照明设备L1在t1的末尾处启动校准操作。然后第一照明设备L1将其光输出设置为预定值并且捕获第二图像。凭借第一和第二图像的图像处理，设置适当的光输出，例如关于亮度和色温。在时间t1+T处结束的该进程期间，其中T是校准时间，第一照明设备L1的光输出因此已经改变多次，至少两次。

在第二照明设备L2的监测时间t2期间，其中t1<t2<(t1+T)，其检测第一照明设备L1的光输出的至少一个改变，其影响第二照明设备L2的校准区域302的一部分。第二照明设备L2的控制单元确定该改变中的至少一个的改变量是显著的，即其不低于限度。因此，该方法返回到设置监测时间的操作。确定新的监测时间t5，并且恢复监测。第四照明设备L4在其监测时间t4期间未检测到任何改变，其中t4>t2。事实上，第一照明设备L1的光输出在t4期间已显著改变，但是第一照明设备的光输出不影响第四照明设备L4的校准区域308。因此，通过第四照明设备L4的控制单元106确定改变量低于限度，并且其控制单元106继续校准操作，并设置最优光输出。

在该示例中，第三照明设备L3具有所有照明设备中的最长监测时间t3，并且第三照明设备L3的校准区域306受第二和第四照明设备L2、L4两者的光输出的影响。在其监测时间t3期间，第三照明设备L3检测由于第四照明设备L4的光输出的至少一个改变导致的其校准区域306的光强度的显著改变，并且返回以确定新的监测时间t6并再次启动监测。在时间上的下一事件是在第二照明设备L2的第二监测时间t5之外的时间。然而在该时间段期间，第一照明设备L1仍在校准并且显著改变其光输出。因此，第二照明设备L2在第三时间段t7期间恢复监测。在该时间段期间，第三照明设备L3的第二监测时间t6结束，并且其启动第三监测时间t8，因为在其校准期间检测到第四照明设备L4的光输出的改变。在第三照明设备L3的第三监测时间t8期间，第二照明设备L2的第三监测时间t7结束，并且其开始校准其光输出。该校准引起被第三照明设备L3检测为显著改变的改变，这引起第三照明设备L3生成第四监测时间t9。然后第三照明设备L3也校准其光输出。

应当注意到，当使用光学传感器109（其是提供利用空间信息的可能性的照相机）时，有可能向校准区域的不同部分给予不同权重。由此，例如在该区域的最重要部分中发生的改变与校准区域的较不重要部分中的对应改变相比能更多地影响该确定。

以设置照明设备的最优光输出值来完成校准操作，在盒208中。

如上文提到的，校准操作一般包含在光输出关闭的情况下捕获第一图像，并且在预定光输出的情况下捕获第二图像，预定光输出可以是最大光输出水平或某一其它适当水平。最终设置一般尤其取决于环境照射。应当注意到，在上文示例中，当第二照明设备L2执行校准时，第一照明设备L1的最终最优光输出设置对环境照射有贡献。类似地，当第三照明设备L3正在自校准时，环境照射包括来自第二和第四照明设备L2、L4二者的贡献。

在该实施例中，监测操作包含在监测时间期间顺序地捕获图像，并且连续地将捕获的图像与之前的图像进行比较以检测任何显著改变。除了检测亮度的改变之外或替代检测亮度的改变，可能监测多个其它参数。因此，根据该方法的另一实施例，还监测校准区域内的对象的移动。就改变检测策略而言，一般在图像和视频处理以及计算机视觉的领域中可获得大量选项。这些选项包括例如简单帧区分、运动估计、互相关计算、光流估计、特征跟踪、对象检测和跟踪以及更多。

此外，可设想到如何使用监测时间的不同策略。因此，根据该方法的另一实施例，将时间划分成帧，并且监测时间包含至少一个帧，并且针对检测任何相关改变的每次重复向前移动至少一个帧。换言之，每N>1个帧执行改变的检测。作为另一选项，可使用若干帧k的移动窗，使得控制单元106不断确定在最后k个帧期间是否已经发生显著改变。如果答案为否，则执行校准操作。

此外，不显著改变和显著改变之间的限度可以是自适应的。例如，在每次检测到显著改变时可提高限度，使得随着时间过去，允许越来越大的改变。其它种类的适应使限度基于历史数据、图像统计、用户的输入、执行校准的一天中的时间等。

附加地，或者作为该方法的另一实施例的部分，在所述监测之前在照明设备的上电时执行初始化，在盒200中。因此，当开关110导通时，照明设备L1-L4具有可用于在监测开始之前的不同种类的准备的初始时间段。根据该方法的不同实施例，可使用该初始化来例如等待照明设备的光输出在其期间关闭的时间段，该等待时间段可以随机确定。此外，在不具有光输出的这样的等待时间段期间，可捕获环境照射的图像。这样的图像在校准的末尾处是有用的，以便不仅在自己对照射的贡献与环境照射（其可包括来自附近照射设备的贡献）之间区分，还在基本环境照射的贡献与其它照明设备的贡献之间区分。该信息对于推断照明系统布局、估计和监测随着时间缓慢改变的环境照射以及大体上改进所有基于视觉的算法是有价值的。关于改进基于视觉的算法，例如控制单元将能够抛弃由修改它们的光输出水平的其它照明设备引起的改变。

初始化操作的再另一替代性实施例是在一定持续时间内将照明设备以及因此所有照明设备设置到预定光输出水平（例如最大光输出），并且估计照相机108的适当曝光时间以便使照相机108能够在不裁剪的情况下捕获图像。在该情况下，等待时间可相对较长，因为一些照明设备在它们以全辉度发射之前具有长启动时间。这样的照明设备自然还对其它时间（例如校准时间）具有影响，因为它们通常在做出光输出的大改变方面是缓慢的。

因为在不同类型的照明设备之间，在改变光输出方面的快速性在很大程度上不同，并且因为关于校准区域中的改变的周围环境是不同的，例如由于如经过的人或车辆、移动的货物等的对象的移动，所以可为用户提供机会来设置时间或时间的特性。

已经描述了如在所附权利要求中限定的根据本发明的照明设备和自校准照明设备的方法的上述实施例。这些应当被视为仅仅是非限制性示例。如本领域技术人员理解的，在如由所附权利要求限定的本发明的范围内，很多修改和替代实施例是可能的。

应当注意到，为了其应用的目的，并且特别地关于所附权利要求，词语“包括”并不排除其它元素或步骤，并且词语“一个”或“一种”不排除多个，这本身对于本领域技术人员将是明显的。

Claims (12)

1.一种自校准照明设备的方法，包括：

- 监测（202）校准区域（302），所述校准区域（302）包含可被所述照明设备（L1）照射的区域的至少一部分；以及

- 校准（206）所述照明设备的一个或多个光输出设置；

其中所述监测包括重复以下步骤：

- 如果存在的话，在监测时间（t1）期间检测所述校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的相关改变（204），同时保持所述照明设备的光输出恒定；

- 确定所述监测时间内的改变量；以及

- 比较所述改变量与限度值；

直到所述改变量低于所述限度值为止。

2.根据权利要求1所述的方法，所述组相关改变包括：

- 检测对象的任何移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述监测时间被划分为时间段，所述时间段在时间上是分离的。

4.根据权利要求1所述的方法，所述监测包括捕获所述校准区域（302）的图像并且将所述图像相互比较。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述检测相关改变（204）之前的是以下中的一项：

- 在预定监测时间间隔内随机确定所述监测时间（t1）；以及

- 通过挑选监测时间的预定序列中的下一监测时间来确定所述监测时间。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中将时间划分为帧，并且其中所述监测时间（t1）是预定的并且包含至少一个帧，并且针对所述检测相关改变的每次重复向前移动至少一个帧。

7.根据权利要求1所述的方法，包括：

- 在所述监测之前在所述照明设备（L1）上电时执行初始化（200）。

8.根据权利要求7所述的方法，所述初始化包括：

- 等待等待时间，在所述等待时间期间，所述照明设备的所述光输出关闭。

9.根据权利要求7或8所述的方法，所述初始化包括：

- 设置预定光输出水平并且估计将由所述照明设备拍的图像的曝光时间。

10.根据权利要求7所述的方法，所述初始化包括：

- 在保持所述光输出关闭的同时捕获图像。

11.根据权利要求1所述的方法，所述校准光设置（206）包括：

- 在保持所述光输出关闭的同时捕获第一图像；

- 在预定光输出的情况下捕获第二图像；

- 基于所述第一和第二图像并且基于预定光输出模板来确定光输出设置。

12.一种照明设备，包括：

- 控制单元（106）；

- 被布置为提供一个或多个光输出设置的至少一个可调谐光源（102）；以及

- 光学传感器（109）；

其中所述控制单元被布置为凭借所述光学传感器监测包含可被所述照明设备照射的区域的至少一部分的校准区域（302），并且校准所述照明设备（L1）的所述一个或多个光输出设置；

其中所述控制单元在监测所述校准区域时被布置为重复以下步骤：

- 如果存在的话，在监测时间期间凭借所述光学传感器检测所述校准区域中包括至少光强度改变的一组相关改变当中的相关改变，同时保持所述照明设备的所述光输出恒定；

- 确定所述监测时间内的改变量；

- 比较所述改变量与限度值；

直到所述改变量低于所述限度值为止。