CN103155004B - 通过图像渲染来演示照明方案的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用户界面，由此用户可以生成表示实际目标区域的虚拟目标区域，不管是否已经构成了所述实际目标区域。具有生成的虚拟目标区域，用户——经由用户界面——可以生成待投射到虚拟目标区域上的光的虚拟表征。光的虚拟表征对应于来自实际光源的光度数据。以此方式，用户渲染表示以实际照明系统照射的实际目标区域看起来像什么的实时图像。这本质上容许用户无需开始购买照明系统就实时评估照明系统的效果。

Description

通过图像渲染来演示照明方案的设备、系统和方法

相关申请的交叉引用

此申请要求2010年9月1日提交的临时申请系列No.61/402600根据35U.S.C§119的优先权，于此通过引用并入了该临时申请的全部。

版权声明

此申请的说明书和关联的图受到版权保护。版权所有者不反对对此专利公开的如其在U.S.专利和商标局文件或记录中出现的授权的临摹复制，但是否则，保留对这里的材料的版权和使用的所有权利。版权2010，2011MuscoSportsLighting,LLC。

背景技术

本发明总体涉及对消费者的提出的照明方案的演示。更具体地，本发明涉及对图像的渲染（rendering），能够根据消费者的需求对该图像的渲染进行实时调整，以演示可实现的照明方案而无需装配实际的照明系统。

在照明的当前技术发展水平，在消费者确定照明需求时与产品被安装并且可用于评估时之间典型地存在长的交付周期。通常，必需调查目标区域，必需研发照明设计，必需制造照明系统，并且必需现场安装照明系统。在所有这些完成后，消费者第一次观看照射的目标区域：如果结果不如意，则几乎无处求助。最近，在临时照明设施中已经取得了进展，其容许消费者在开始购买之前评估各种可实现的照明方案；于此通过引用并入的U.S.专利申请No.12/604572公开了一些可能的临时照明系统。

虽然临时照明设施有助于解决当前技术发展水平中的一些缺陷，但是能够做更多的事情，通过容许消费者在设计过程的开始提供更多的输入，并帮助消费者理解应当考虑哪些变量以及可以怎样调整这些变量来处理消费者的照明需求，来改善消费者与照明设备供应商之间的关系。该技术中仍然存在的一个缺陷是，即使利用临时照明设施，专业人员也必需去目标区域，装配照明系统，等待到天黑，启动系统，并进行各种调整（例如，考虑环境光）。此过程通常花费整个晚上，并且所以专业人员必需等待另一天以向消费者实际演示该系统（并且消费者必需在天黑之后到达以观看演示）。另外，虽然临时照明系统是对当前技术发展水平的改进，至少就演示能力来说，但是更改照明系统以处理照明需求的改变几乎不能描述为实时的。经常，在能够演示新的照明方案之前，必需调整或出卖临时照明系统中的每一个发光设备的光学部件（例如，漫射器、色胶（colorgel）、透镜）；到这个完成的时候，消费者可能已经忘记了先前的照明方案看起来是怎样的。从而存在对该技术的改进的空间。

发明内容

相应地，在该技术中存在对以提升消费者与设计者之间的互动，而不会受到当前技术发展水平中的前述缺陷的影响的方式向消费者演示各种照明方案的迅速和有效的途径的需求。

因此，本发明的主要目的、特征、优点或方面是改进该技术的发展水平和/或处理该技术中的问题、争端、或缺陷。

根据本发明的一方面，介绍了一种用户界面，由此用户（设计者、消费者、或其它人）可以选择性地将照片般逼真的照明交叠投射到表示实际目标区域的图像上，所述照片般逼真的照明交叠对应于来自实际光源的光度数据。以此方式，用户能够添加、改变、以及另外地操纵照明交叠，以创建用于虚拟目标区域的虚拟照明方案，其用作蓝图，该蓝图用于构建用于实际目标区域的实际照明系统。

本发明的另外的目的、特征、优点或方面可以包括以下中的一个或多个：

a．生成表示实际目标区域的虚拟目标区域；

b．生成从实际光源投射的光的虚拟表征；

c．选择性地将所述光的虚拟表征投射到所述虚拟目标区域上；

d．渲染表示由实际照明系统照射的所述实际目标区域的图像，其中，所述实际照明系统的设计至少部分是经由与所述图像渲染相关联的过程选择的一个或多个变量的结果；以及

e．其中，与所述图像渲染相关联的过程可以：

i．考虑环境照明状况；

ii．至少部分地远程进行；

iii．实时地进行；

iv．由用户自行进行；和/或

v．容许多个渲染图像的比较。

参照所附的说明书，本发明的这些和其它目的、特征、优点或方面将变得更明显。

附图说明

此描述中不时地参照附图，附图由图号标识并且概括如下。

图1A和B示例目标区域的特性化。图1A示例限定目标区域的的边界的坐标，而图1B示例限定目标区域的边界内的区域的曲率的一种方法。

图2示例典型场景的各种部件。

图3A-D示例指示表面的照射（illumination）的两种可能的方法。图3A示例典型的光度数据文件的部分，而图3B以等光强图的形式图解地示例根据图3A的数据。图3C示例根据图3B的投射到根据图1B目标区域的表面上的一些曲线。图3D示例根据图3A中的投射到根据图1B的目标区域的表面上的数据计算的照明交叠（overlay）。

图4示例生成用于投射到虚拟目标区域上的光的虚拟表征（representation）的一种方法。

图5A和B示例指示渲染的图像超过了用户限定的目标照度的两种可能的方法。

图6示例评估与根据渲染的图像设计的实际照明系统关联的经济因素的一种方法。

图7A-G示例作为一系列屏幕截图的用户界面，其是对于竖直照明应用的范例实施例的在访问网站或运行计算机应用程序时可能会遇到的。

图8A-G示例作为一系列屏幕截图的用户界面，其是对于水平照明应用的范例实施例的在访问网站或运行计算机应用程序时可能会遇到的。

具体实施方式

A．引言

为进一步理解本发明，将详细描述根据本发明的具体范例实施例。此描述中将频繁地提到图。参考数字将用于指示图中的某些部分。在全部图中，相同参考数字将用于指示相同部分。

B．概述

根据本发明的方面，介绍用户界面——作为范例，实施为笔记本电脑或类似装置上的软件——其容许用户直观地确定以实际照明系统照射的实际目标区域看起来象什么，而无需（或先于）安装照明系统（无论是临时的还是永久的）。所述用户界面设计为（i）通过选择性过程引导用户，通过该过程可以创建自定义照明方案；以及（ii）生成照明供应商研发实际照明系统所需的信息，可以以最小现场调整安装该实际照明系统。

一般而言，根据本发明的方面包括以下步骤：生成虚拟目标区域；生成用于投射到虚拟目标区域上的光的虚拟表征；以及渲染用户可以实时修改的图像。讨论了两个具体范例实施例——竖直和水平照明应用——然而这些是进行示例而非进行限制。此外，在全部范例实施例中，用户界面实施为访问网站或运行计算机应用程序时可以遇到的一系列屏幕截图；这也是进行示例而不是进行限制。

1．生成虚拟目标区域

理想地，用户——可能是照明系统的消费者或最终用户，即使情况并非如此——将已经限定了实际目标区域。然而，有时在现场构建任何基础设施之前购买照明系统。最终，如果生成的虚拟目标区域与实际目标区域紧密匹配，则其最有用，因为这增大了渲染的图像精确地表征由照明系统照射的实际目标区域的可能性，该照明系统对应于图像渲染期间选择的变量；本质上，人们所看到的即是人们所得到的。话虽这么说，即使还没有物理上研发实际目标区域，在对实际目标区域进行一些理解之后，也可以生成虚拟目标区域。

a）上传或创建图像

用户可以通过上传图像（例如，照片）或创建图像（例如，模型）来开始限定目标区域（有时称为应用区域）；首先讨论后一途径。

如图1A中能够看到的，已经使用笛卡尔坐标系创建了虚拟目标区域100；笛卡尔坐标系的使用是进行示例而非进行限制。如果实际目标区域更圆地通过点B、D、N和L，则可以通过引入多个2D对象来修改虚拟目标区域100以接近曲率（见图1B）。以此方式，可以产生目标区域的线模型并且对本发明来说将其用作虚拟目标区域，然而限制是没有表征实际目标区域的颜色。如果实目标区域包括显著的细节或具有处于需要照射的不同深度的多个区域，则优选地可以从任何商业可用的建模软件（例如，从Autodesk,Inc.,SanRafael,CA,USA可得到的）直接输入3D模型。作为另一范例，商业可用的3D激光扫描装置（例如，从FaroTechnologies,Inc.,LakeMary,FL,USA可得到的Photonmodel）能够用于产生模型。

不同的途径是为了上传实际目标区域的图像。能够在白天和夜晚拍摄所述图像，然而优选地可以在白天捕获该图像以提供与渲染图像（即最终产品）的更好比较。图2示例拍摄的公知地标（landmark）的图像；在此范例中，目标区域100仅是整个场景1000的部分。如将描述的，用户可以创建将场景1000中的目标区域（参考号100）与围绕区域（参考号200）分开的区带。此途径的益处是不仅考虑颜色（假定上传的图像是彩色的），而且渲染图像可以给用户提供更多的内容。例如，如果是彩色的并且在白天，则天空将显示蓝色，云为白色，常绿的树和其它蔬菜将通常显示绿色和褐色，并且岩石通常显示各种褐色。如果为黑白的，则存在从非常黑至非常白的灰度级范围。

不管所采取的产生虚拟目标区域的途径，必需对图像内的感兴趣的点相对于彼此进行精确的定位。这已经在创建图像的范例中得到了处理（因为构建模型需要精确的距离），但是对于上传图像的范例应当予以考虑。例如，图2中示例的图像的放大是不相关的，但是两个特征之间的距离（例如，点A与B之间的距离）是相关的。能够通过任何可得到的构件和方法（例如，测距仪、经纬仪、卷尺、激光扫描仪等）收集这些测量。当然，存在一些能够创建目标区域的彩色图像并测量目标区域的特征之间的距离的装置。

b）限定瞄准位置

在限定虚拟目标区域之后，用户可以相对于虚拟目标区域上的点选择一个或多个虚拟瞄准位置；例如，相对于图1A和1B的点A将图3C和D的瞄准位置P限定为（0，0，3）。可以根据偏好或响应于实际目标区域的限制因素或因为一些其它原因而改变虚拟瞄准位置的精确布置。例如，可以在用户界面中将虚拟瞄准位置布置为在虚拟目标区域后面15英尺，但是如果实际上实际目标区域后面15英尺将发光设备设置在街上或树上，则这不是可行的选择。该选择将受到用户界面自身，现场或其它熟悉实际目标区域的人，或例如在制造实际发光设备之前执行照明方案的最终选择的人的阻止。

一旦限定了虚拟瞄准位置（见图3C和D中的点P），则用户可以经由用户界面选择光的虚拟表征将什么以及如何投射到目标区域上。根据本发明的一方面，用户选择从瞄准位置投射的一个或多个发光设备；实践中，每一个发光设备可以具有限定的束形状、大小、强度、以及颜色，或者可以具有对这些变量的一些选择性。根据本发明的另一方面，用户选择从瞄准位置投射的一个或多个束类型（例如，圆形的、正方形的、椭圆形的）；实践中，每一个束类型可以与一个发光设备、多个发光设备、或者甚至是发光设备内的模块相关联。如想象的，用户可以选择束的大小、束的形状、颜色、以及总的强度，然而这可以取决于照明设计者能够或愿意在实际照明系统中产生什么。例如，用户界面可以适于将光的虚拟表征投射到颜色的宿主中，但是如果没有制造者愿意或能够产生能够投射那些颜色的光的实际照明系统，则设置它作为用户界面内的选项将几乎不具有益处。话虽这么说，但是限制用户对于束形状、大小、强度和/或颜色的选择性以确保渲染图像表征实际能够构建的照明系统可能是实际的，根据本发明的方面不限于此。

采用例如于此通过引用并入的U.S.专利申请No.12/467160中描述的照明装置。根据本发明的一方面，用户界面可以容许用户选择整个发光设备以从虚拟标准位置进行瞄准。根据本发明的另一方面，用户界面可以容许用户选择束形状；该束形状可以与前述应用（总共示例了182个LED）的图5中示例的发光设备内的LED1-50相关联。以此方式，用户可以选择单个虚拟瞄准位置，该单个虚拟瞄准位置具有从其投射的四个束；实践中，能够逐个瞄准发光设备中的182个LED——每一个LED具有合适的光学器件——以便产生为在用户界面中选择的四个虚拟束的合成物的束。所以无论是采取自底向上的途径，还是采取自顶向下的途径，其中，在自底向上的途径中，构建束以创建照明方案并且照明设计者（或其他人）必需确定如何构思能够产生照明方案的一个或多个发光设备，在自顶向下的途径中，发光设备选择为创建照明方案并且照明设计者（或其他人）必需确定能够在用户界面内选择多少以及什么类型的发光设备；能够看到照明方案可以被定制的程度不受到用户界面的限制，而是受到人们在用户界面中可用的选项的限制。

话虽这么说，但是从虚拟瞄准位置瞄准虚拟光源的机制可以根据光的虚拟表征是否对应于从模块、发光设备、发光设备集或其它输出的光而不同。所以对于用户选择对应于从发光设备输出的实际光的光的虚拟表征的范例，当限定了瞄准位置时，可以使用球坐标来计算虚拟光源的瞄准，其中取向和倾斜被限定，但是自旋（spin）保持在0°；可以进行这个以更精密地模仿实际发光设备的行为。实践中，对应于虚拟光源的实际发光设备可能被旋转（对应于取向）、倾斜（对应于倾斜），但是不被自旋（对应于自旋）。

2.生成投射光的虚拟表征

每一个用户选择的虚拟光源具有对应的光度数据文件；不管光源与模块、发光设备、发光设备集、还是其它相关与否，这都是真实的。实践中，用户界面可能是笔记本电脑或其它便携式装置上的软件功能；如果这样，则光度数据文件能够存储在笔记本电脑上，存储在存储装置（例如，闪存驱动器）、或例如经由通信网络远程存储并可存取。不管光度数据文件的位置，当用户选择用户界面内的虚拟光源时，用户界面适于找到与该光源相关联的光度数据文件并计算光度投射图案。如想象的，计算的光度投射图案可以表现为等光强图、或照片般逼真的照明交叠。不管如何表现光度图案，用户可以——经由鼠标或一些其它控制装置——添加、删除、瞄准、或其它地操控图案，以在虚拟目标区域顶上创建照明层。

注意本发明的此方面是重要的，因为分层容许用户实时地创建照明方案。不再需要利用光度数据典型地需要的时间密集的照明计算（即，逐点照度），因为本质上，光度投射图案的创建考虑烛光（candela）数据（其是方向相关的）。光度投射图案与在下图像合并以创建渲染图像，由此大大简化过程，因为无需附加光度计算——不管虚拟光源的瞄准。

从而，总体可以根据图4中示例的过程2000来描述光的虚拟表征的生成。作为第一步（参考号2001），处理虚拟目标区域；具体地，将虚拟目标区域的每一个像素分解为红色、绿色和蓝色（RGB）分量。作为第二步（参考号2002），记录虚拟目标区域的每一个像素处的环境照度；本质上，添加共享指数（exponent），由此将系统转换为RGB格式。

作为第三步（参考号2003），处理用户选择的光源以：（i）将光源的显色指数（CRI）和相关色温（CCT）分解成RGB分量；以及（ii）创建光度投射图案。在以下在线指南中描述根据用于图像渲染的RGB分量限定实际光源的原理，于此通过引用并入了其公开内容：HASTINGS-TREW,J.,“ReproducingRealWorldLight”[在线][在2011-08-17检索]。检索自因特网：<URL:http//planetpixelemporium.com/tutorialpages/light.html>。

作为下一步（参考号2004），将另一照明层施加于虚拟目标区域（如果存在任何环境照度的话，首先是环境照度）。步骤2004的执行取决于用户如何选择介绍光度投射图案（即等光强图或照片般逼真的照明交叠）；以下对两种途径均进行讨论。作为最终步骤（参考号2005），将分层的图像色调绘图为人眼将能够看到的；在以下公开中描述色调绘图的原理，于此通过引用并入了其公开：Reinhard,E.和Devlin,K.,“DynamicRangeReductionInspiredbyPhotoreceptorPhysiology”,IEEETransactionsonVisualizationandComputerGraphics,vol.1,第1期,pp.13-24（2005）。在一个范例中，如下设定色调绘图变量的默认值，然而如想象的，用户可以在用户界面内调整所述变量：对比度（m）＝0.3，强度（f’）＝0.0，色适应（chromaticadaptation）（c）＝1.0，以及光适应（lightadaptation）（a）＝0.0。

a）等光强图

作为一个选项，用户可以选择等光强图形式的光度投射图案。图3A示例根据按北美照明工程协会（IlluminatingEngineeringSocietyofNorthAmerica）（IESNA）的标准测试程序的典型光度数据文件的部分；LM-35是用于泛光型发光设备的一个该测试程序。图3B示例基于来自3A的数据的典型的等光强图；该图是照明技术中公知的。图3C示例从虚拟瞄准位置P投射到图1B的目标区域100上的根据图3B的等光强图。知道目标区域内的特征之间的精确关系的重要性清楚地示例于图3C中；注意在整个目标区域100上拉伸等光强图。

实践中，对于每一个用户选择的虚拟光源，根据步骤2004的照明层包括对应于等光强图的一个或更多可视轮廓曲线。如果期望，则能够将等光强图的仅部分投射到虚拟目标区域上；例如，仅将与束和场角相关的轮廓曲线（视为图3B上的虚线）投射到目标区域100上以减小视觉混乱。

b）照片般逼真的照明交叠

作为另一选项，用户可以选择照片般逼真的照明交叠的形式的光度投射图案。此途径中的主要目的是模仿利用实际照明系统，人眼将能够看到的东西；例如将图3D的照片般逼真的照明交叠与图3C的轮廓曲线比较。

实践中，对于每一个用户选择的光源，根据步骤2004的照明层包括更新虚拟目标区域的每一个像素处的照度。作为范例，投射到图3C中的虚拟目标区域上的轮廓曲线的最内曲线比最外曲线对应于更高的烛光值。这在该技术中是公知的。相应地，在此区域中的像素处，照度大大增大，而对于附近像素则较小，并且照片般逼真的照明交叠的影响外的虚拟目标区域的像素一点也未增大。

3．渲染图像

这里，能够认为过程完成；已经生成了虚拟目标，并且投射到其上的光的虚拟表征——无论是等光强图的形式还是照片般逼真的照明交叠的形式——由此产生渲染图像。可以分析渲染图像，以产生对照明设计者有用的信息（例如，瞄准角、安装高度、目标照度等）——本质上，产生用于基于渲染图像来设计实际照明系统的蓝图。渲染图像的分析可以是用户界面的功能，可以由用户或其他人完成，或可以远程地执行。在用户界面实施为笔记本电脑上的软件的具体范例中，可以设想分析渲染图像是软件的功能。在分析之后，用户或其他人能够在计算机可读介质上存储分析的结果或将结果通过通信网络传送至另一装置。不管谁分析渲染图像、如何存储该分析、或如何传送该分析，结果是描述——就照明工业中好理解来说——用户期望的更无形的照明美学的有形的产品。话虽这么说，但是存在用户可以发现在图像的渲染中有益的附加处理步骤，然而这些被认为是可选的。

作为一个可选特征，用户界面可以适于接收用户限定的照度，并且此外，视觉指示是否已经超过所述目标照度。如想象的，可以以两种方式——经由乳白天空交叠或着色交叠来视觉演示超过目标照度——然而其它方法也是可能和可想象的。

随着用户经由用户界面选择并添加虚拟光源，用户主动构建照明方案。用户界面容许用户添加、删除、瞄准、调整大小、以及另外地操纵光源（和从其投射的光的虚拟表征）。话虽这么说，但是如所想象的，用户界面不是设计为阻止用户添加许多光源以超过限定的目标照度，然而用户界面能够适于这么做。于是问题是如何向用户视觉演示渲染图像对于应用来说具有“太多的光”——这是有问题的，因为人眼如此迅速地适应于不同的光水平。一种途径是依赖于视觉线索，普通观察者典型地习惯于该视觉线索；在此范例中，通过向修改受影响的像素的RGB分量（如果彩色的话）的渲染图像添加另一层，以近似乳白天空条件。图5A示例根据图2的公知地标，因为其可以出现在用户界面内；左边是地标的渲染图像，其中未超过目标照度，而右边是相同的渲染图像，但是超过了目标照度（如果为彩色，则此范例将具有微妙的褐色阴影，从几乎白色至棕褐色，因为仅对石头山侧中的歪曲的头部进行成像）。如从图5A中的最右图像能够看到的，在给出过量光的印象的图像的部分中，显著缺乏感知的颜色或细节。另一途径是做更多相反的事情，因为添加的照明层不去除感知的颜色，而是添加感知的颜色。如在图5B的范例中能够看到的，最左的图像与图5A中最左的图像相同，但是图5B的最右的图像能够将超过目标照度的区域视为一种颜色，例如，红色（正好在最右头部），而符合目标照度或在目标照度以下的场景的区域能够是另一种颜色，例如，绿色（最左头部、颈部、以及围绕最右头部的底部的薄的部分）。如果期望，则用户界面能够适于将具有不可接受地低的照度的区域视为红色或某种其它颜色。

如先前所阐述的，本发明的益处是能够在没有或先于安装实际照明系统的情况下——实时——演示利用实际照明系统所能够实现的东西。相应地，比较与每一个虚拟照明方案相关联的经济因素以平衡所能够实现的与成本效益对于用户可以是有益的；这示例于根据方法3000的图6中。作为第一步（参考号3001），分析用户限定的照明方案，以确定可以如何设计实际照明系统；这与已经描述的分析类似，但更多地集中于影响拥有和操作照明系统的成本的因素（例如，资金成本、功效）上。作为第二部（参考号3002），用户或其他人可以输入待考虑的经济因素：本地利用率、通货膨胀率、适用税、等仅仅是一些范例。作为第三步（参考号3003），用户或其他人可以输入关于实际照明系统的操作的信息；每个夜晚操作的小时、日操作、淡季运行的调光方案等仅仅是一些范例。最终，给定所有此信息，可以根据步骤3004执行成本分析；资金成本、年操作成本、更换系统的成本等仅仅是有用的经济信息的一些范例。

C．范例方法和设备实施例1

利用上述方面的具体范例实施例示例于图7A-G中。在本实施例中，实际目标区域是竖直表面，此范例中为建筑物的正面，且用户界面介绍为访问网站或运行计算机应用程序时可能遇到的一系列的截屏。

如从图7A能够看到的，用户选择了合适的应用类型（参考号1）并选择上传目标区域的图像（参考号2）；然而，在此具体范例中，其仅是线框模型的图像。用户已经选择将整个店面视为目标区域并且限定了单个区带（参考号3）；限定区带的点是用户选择的（参考号4）并且结果在场景（参考号7）上交叠。在一些情况下，标明多个区带可以是优选的；例如，如果目标区域包括具有凹部（即凹陷）的区域。

在已经生成虚拟目标区域之后，用户能够经由限定位置键限定目标位置。如图7B中能够看到的，用户已经选择了单个瞄准位置（参考号8），相对于虚拟目标区域的左下角（参考号9）限定的位置。因为用户已经将单个位置限定为具有对称性，所以第二瞄准位置出现在场景（参考号10）上；在此范例中，在x轴的相反侧（即绕沿z轴延伸并将虚拟目标区域一分为二的线的镜像）。限定对称瞄准位置对于用户期望看到照明和发光设备的布置中的一致性的应用是有用的。如果期望，则用户——经由鼠标或其它控制装置——可以旋转虚拟目标区域（参考号10）以从不同角度观看瞄准位置。

在限定瞄准位置之后，通过选择添加/瞄准束键用户能够生成待从所述瞄准位置投射的光的虚拟表征。如图7C中能够看到的，用户已经选择了具体大小、强度以及颜色的圆形束（参考号12）；注意因为在先前的键上选择了对称，所以对应的束看似从镜像瞄准位置投射。实践中，当选择对称时，第二束与第一束一致地并以镜像方式移动。

如所想象的，用户具有关于颜色的一些选择性；这可以包括简单地在商业可用光源之间（例如，冷白光LED与暖白光LED，因为它们是工业中通常限定的）选择，或可以是复杂地选择光源的类型（例如，金属卤化物、LED、HPS等）、光源的色温、以及与光源一起使用的色胶。再次，用户界面仅受到照明设计者能够或将提供什么，并且人们预期渲染图像如何精密地匹配以实际照明系统照射的实际目标区域的限制。如从参考号13能够看到的，用户已经选择了用于投射到虚拟目标区域（参考号14）上的束轮廓（即等光强图）；为简化，仅示例了对应于束角和场角（fieldangle）的轮廓曲线。

如图7D中能够看到的，用户仍然在添加/瞄准束键上，但是现在已经选择了闪光模式（即照片般逼真的照明交叠），使得场景自身看似可以在晚上（参考号14）。如果用户改变环境照度（参考号6），则结果将是场景的表观（apparent）光水平的改变（参考号14）。进一步针对参考号6的色调图（tonemap）特征，需要注意色调图计算（即对比度、强度、光适应、以及颜色校正）中使用的变量不必是可调整的，特别是对于初学者用户。话虽这么说，但是优选地，其可以具有可调整的变量，因为一组值将总是渲染最精确的图像是不可能的。

如图7E中能够看到的，用户已经仍然选择闪光模式（即照片般逼真的照明交叠），使得场景自身看似可以在晚上（参考号14），但是已经将可选择的选型限制为发光设备（参考号12）。替代地，能够采取混合途径，其中，用户首先选择发光设备，但是然后能够瞄准包含于发光设备内的光源；例如，如果发光设备包含四行LED，则用户能够选择单个虚拟光源，但是对四个对应投射图案施加一些控制。

不管添加/瞄准键的确切布局或其中可选择的选项，用户界面的操作相同——用户可以添加或删除虚拟光源，从可用选择中选择限定特性，以及使用鼠标（或其它控制装置）来瞄准所述光源。如果期望，则用户具有将瞄准的光源和瞄准位置的集合保存为与其它虚拟目标区域/场景一起使用的模板（参考号15）。

这以后，用户可以选择回顾键（图7F）并将渲染图像与目标区域的原始图像进行比较（参考号16）。如所想象的，用户界面适应于存取与用户选择的光源相关的信息并以容易理解的格式对其进行介绍（参考号11）。作为一个范例，安装点（infield）信息11能够包括在光度数据文件中，使得用户界面不仅从响应于虚拟光源的选择的单个文件位置提取信息。如果期望，也可以显示成本信息（参考号17）和用途信息（参考号18）。如所想象的，安装点信息11是固定的（因为其对应于具体照明方案），并且安装点信息17和18由用户输入（例如，通过直接打字或使用鼠标或模拟装置上下拖曳用途条，然而这是进行示例而非进行限制。

图7F上显示的信息是有用的，因为其有助于用户理解操作照明系统的成本来自哪里，然而，应当注意，显示在图7F中的信息仅仅是范例而不是指示任何实际照明系统。此外，显示在图7F上的信息是有用的，因为如所想象的，其是可以打印的或另外是可输出的，并且能够用于确立用于购买实际照明系统的预算。此外，用户可以返回到用户界面中的数个键，对照明方案进行改变，并且观看（如果期望的话，实时地）什么经济因素受到影响以及经济因素如何受到影响。

以类似的方式，选择系统瞄准键容许用户观看产生虚拟照明方案物理上需要什么。显示在图7G上的信息是有用的，因为其提供了用于创建实际照明系统的蓝图，然而应当注意，显示在图7G中的信息仅仅是范例，而不指示任何实际照明系统。此外，显示在图7G上的信息是有用的，因为如所想象的，其是可以打印的或另外可输出的，并且能够用于评估不同的照明设计者/卖主。作为附加益处，因为成本信息在独立的键上——回顾键——所以用户能够确定给潜在的照明设计者/卖主提供多少信息。

D．范例方法和设备实施例2

替代范例实施例示例于图8A-G中。在本实施例中，实际目标区域是水平表面，在此范例中为校园的停车场和人行道，并且用户界面介绍为访问网站或运行计算机应用程序时可能遇到的一系列的截屏。

如从图8A能够看到的，用户选择了合适的应用类型（参考号1）并选择上传目标区域的图像（参考号2）；然而，在此具体范例中，其仅仅是线框模型的图像。实践中，用户能够简单地从诸如Earth的商业可用的绘图应用程序获得图像。用户已经选择创建三个区带（参考号3）并且结果交叠在场景上（参考号7）。代替如先前实施例中通过一系列点来限定区带，用户围绕打算的目标区域（如在区带2和3中）简单地拖曳鼠标或模拟装置，或点击场景上的点以创建打算的目标区域（如在区带1中）。用户于是能够创建校准标记，以精确地定位特征之间的距离（参考号4）；在此范例中，通过限定两个停车位之间的长度（见图像中的箭头7）。

本实施例的限定应用键上要注意的另一特征是色调图特征的选择（参考号6）。因为水平照明应用往往比竖直照明应用（其往往是美学上更受驱动的）更实用，所以存在对极优的颜色渲染的较少的需求，所以色调图变量设定为前述默认值。话虽这么说，但是用户已经限定了反射值（例如，解释不同区带中使用的不同材料——例如，抛光的铜相比于混泥土）并且所以色调图计算（方法2000的步骤2005）使用稍微不同的等式。

在已经生成了虚拟目标区域之后，用户能够选择三种方法之一用于经由限定位置键来限定瞄准位置；这示例于图8B-D中。图8B示例第一选项，其中选择线性布局（参考号5）用于区带Z1（参考号10）。利用线性选项，用户确定总体布局（例如，相对于虚拟目标区域的高度、位置等）、束形状（例如，根据IESNA标准的类型IV）以及发光设备的光水平一致性。这以后，用户界面自动计算满足该需求所需的发光设备的数量并在场景（参考号10）上布置对应的略图；在此范例中，略图对应于场角，然而这是进行示例而非限制。当实际发光设备将并排布置，打算照射实际目标区域的小部分，或打算从实际目标区域偏离时，线性布局可以是优选的。

另一选项是选择区域布局（参考号5），其示例于图8C中用于区带Z2（参考号10）。类似于线性选项，用户确定发光设备的总体布局、束形状、和光水平一致性，并且用户界面自动计算所需的发光设备的数量和它们在场景上的布置。当实际发光设备将在实际目标区域内以某一图案或利用具体对称性布置，或打算照射实际目标区域的大部分时，区域布局可以是优选的。

第三选项是选择单个布局（参考号5），这示例于图8D中用于区域Z3（参考号10）。利用此选项，用户规定发光设备高度和束形状，并且经由鼠标或模拟装置在虚拟目标区域上投下略图——再次对应于场角；用户也可以使用鼠标或模拟装置移动或旋转略图。当实际发光设备将布置在具体区域中，实际目标区域是不规则形状时，或当实际目标区域不需要具体照明一致性时，单个布局可以是优选的。在演示束类型之间的差异时，单个布局也是有帮助的。

在限定虚拟瞄准位置之后，用户可以通过选择调整/精细调节键来生成待从瞄准位置投射的光的虚拟表征；这是分别在图8E-G中对图8B-D进行示例的。如先前实施例中，用户可以观看虚拟目标区域（参考号14），因为其可以出现在晚上（参考号13），并且具有保存被瞄准的光源和瞄准位置的集合作为与其它虚拟目标区域/场景一起使用的模板（参考号15）的选项。此键对于校正虚拟光源的布置是有用的；例如，如果虚拟光源布置在停车位中或对于布置实际发光设备不可行的其它位置中。如所想象的，不存在对称功能，所以每一个发光设备可以独立地移动，并且此外，因为水平（即泛光型）应用典型地具有固定瞄准角，所以不存在用于改变虚拟发光设备的瞄准的选项，然而这是进行示例而不是进行限制。

以与对竖直照明应用描述的那些类似的方式，可以经由回顾键对渲染图像和原始图像进行比较——包括，如果期望，成本和用途信息。也类似于对竖直照明应用描述的那些，可经由系统瞄准键得到在研发实际照明系统中对照明设计者有用的信息。

E．选项和替代

本发明可以采取许多形式和实施例。前述范例仅是那些范例中的一些。为了对于一些选项和替代给予一些理解，以下给出一些范例。

于此描述的范例实施例提出了用户界面的特定外观；这是进行示例而不是进行限制。用户界面不限于计算机程序也不限于于此示例的确切布局。此外，用户界面不限于于此讨论的选项。例如，用户界面能够省略应用类型（参考号1）的选择，由此使得所有定制特征可用，不管用户想照射什么。替代地，能够将附加应用类型添加到用户界面；例如对于在照明设计中适应不同熟练程度的用户，这可以是优选的。

进一步关于用户界面及其中的特征的布局，一个选项可以包括系统瞄准键中的可以被打印或另外被输出的照明扫描（也称为逐点或照明总计）。如本技术中公知的，照明扫描对于确认与照明需求（例如，一致性、最大/最小值）的符合是有用的，这在能够购买实际照明系统之前可能是需要的。

关于虚拟目标区域，如所想象的，用户可以创建模型或上传实际目标区域的图像；应当理解，一些特征或过程可以是或可以不是有效的或合适地取决于虚拟目标是如何创建的。例如，当照片般逼真的照明交叠在实际目标区域的彩色图像上分层时，色调绘图是最适用的；如果用户创建线框模型并且选择等光强图，则可以应用方法2000的修改的形式。

进一步关于虚拟目标区域，假定如果上传图像，则其是高质量的并且在白天拍摄，然而情况可以不是这样。例如，如果照片是在晚上拍摄的，则用户界面能够包括在上传图像时容许用户照明场景的功能；这将与增大环境照度而不影响色调图计算具有类似的效果。替代地，用户能够简单地使用商业可用的图形编辑程序（例如，Adobe）来创建更合适的图像以上传到用户界面中。此后一途径对于消除待上传的图像上的阴影和其它暗的区域也是有用的，然而用户能够通过在阴影或暗的区域上创建虚拟目标区域来直接在用户界面内处理这个，并分配比其它虚拟目标区域（即区带）中高得多的反射。

关于光的可视表征的生成，应当理解，本发明的方面不限于方法2000的步骤。例如，在考虑环境照度是有益的，因为其有助于确保虚拟目标区域与实际目标区域匹配时，在一些情况下，测量环境照度（例如，在未研发的部位）可能是不可能的，并且所以可以从渲染图像省略此照明层。作为另一范例，施加光层的步骤（2004）能够包括子步，因为可以缓存任何非活动的光度投射图案并且从而提供渲染图像中的另一照明层；这对于例如当用户已经添加许多虚拟光源，但是仅一次操纵一个时，保持实时操作可以是有用的。

Claims (13)

1.一种产生表示由至少一个实际光源照射的实际目标区域的渲染的方法，包括：

a.利用计算机在显示器上生成表示所述实际目标区域的虚拟目标区域；

b.相对于所述虚拟目标区域确定一个或多个虚拟瞄准位置；

c.对所述一个或多个虚拟瞄准位置中的每一个虚拟瞄准位置选择一个或多个虚拟光源，所述一个或多个虚拟光源具有对应的光度数据，所述光度数据从一个或多个实际光源得到；以及

d.生成所述光度数据的图形表征并从所述一个或多个虚拟瞄准位置将所述图形表征投射到所述虚拟目标区域上；

e.视觉指示所述虚拟目标区域的超过限定的照度的部分；

f.从而创建所述虚拟光源对所述虚拟目标区域的照射的渲染用于在所述显示器上观看和评估。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个虚拟瞄准位置对应于一个或多个实际瞄准位置，并且其中，所述确定一个或多个虚拟瞄准位置包括评估所述实际目标区域。

3.如权利要求1所述的方法，其中，生成所述虚拟目标区域的步骤包括限定所述实际目标区域的一个或多个特性。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述实际目标区域的所述一个或多个特性包括：

a.物理尺寸；

b.反射率；

c.环境照度；以及

d.目标照明一致性。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述光度数据的所述图形表征包括(i)一个或多个轮廓曲线或(ii)照明交叠。

6.一种用于设计用于目标区域而无需实际照明所述目标区域的照明系统的方法，包括：

a.在显示器或监视器上生成表示所述目标区域的图像，其中，生成表示所述目标区域的图像的步骤包括：

i.创建所述目标区域的基本图像；以及

ii.修改所述基本图像以考虑所述目标区域的期望或选择的模拟环境照度；

b.基于可选择的照明参数在计算机中生成一个或多个可调整的光度投射图案；

c.将所述一个或多个光度投射图案投射到所述显示器上的所述图像上；

d.评估投射到所述目标区域上的所述光度投射图案；以及

e.基于一组选择的照明参数来设计实际照明系统。

7.如权利要求6所述的方法，还包括基于所述选择的照明参数来提供对照明系统的成本的估计。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述照明参数包括光源的一个或多个可选择的特征，所述一个或多个可选择的特征包括：

a.类型；

b.大小；

c.发光强度；

d.颜色性质；以及

e.从其投射的光度图案。

9.如权利要求6所述的方法，其中，将所述一个或多个光度投射图案投射到所述图像上的步骤包括：

a.根据RGB分量评估所生成的图像；

b.基于所述目标区域的期望或选择的模拟环境照度来修改所述RGB分量；

c.基于所述一个或多个生成的光度投射图案来修改所述RGB分量；以及

d.基于被调整至人眼所能看到的效果的色调图变量来修改所述RGB分量。

10.如权利要求9所述的方法，作为便携式计算装置的功能实现，所述便携式计算装置具有至少一个处理器、监视器、手动操作的部件、以及数字存储器。

11.如权利要求10所述的方法，其中，将所述一个或多个光度投射图案投射到所述图像上的步骤是在所述监视器上实时可观看的。

12.如权利要求11所述的方法，其中，可以经由所述手动操作的部件来调整瞄准所投射的光度投射图案的步骤。

13.一种用于产生照射的目标区域的渲染的系统，包括：

a.用于产生实际目标区域的虚拟表征的构件，包括：

i.用于限定所述实际目标区域的物理尺寸的构件；以及

ii.用于限定所述实际目标区域的一个或多个照明需求的构件；

b.用于产生照射的虚拟表征的构件，包括：

i.用于选择光源的构件，所述光源具有关联的光度数据；以及

ii.用于基于所选择的光源和关联的光度数据将光度数据转换为照射的虚拟表征的构件；

c.用于将所述照射的虚拟表征投射到所述实际目标区域的所述虚拟表征上的构件，包括：

i.用于在所述实际目标区域的所述虚拟表征上限定一个或多个瞄准点的构件；

ii.用于视觉指示所述实际目标区域的所述照明需求是否被超过或不可接受地低的构件；以及

iii.用于合并、组合、或整合所述照射的虚拟表征与所述实际目标区域的所述虚拟表征以创建所述渲染的构件。