CN103548073A

CN103548073A - 用于表面的识别系统

Info

Publication number: CN103548073A
Application number: CN201280025223.2A
Authority: CN
Inventors: S.P.古普塔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: US9196180B2; JP6045570B2; CN103548073B; JP2014524039A; US20140097963A1; EP2715708A1; WO2012160531A1

Abstract

本发明提供了一种用于识别预定表面的识别系统，以用于广播系统中的动态内容控制。该系统包括布置成传输识别信号的至少一个发射器元件，该识别信号相对于预定表面不可见并包括关于预定表面的轮廓的识别数据。

Description

用于表面的识别系统

技术领域

本发明涉及用于表面的识别系统的领域，并且更具体地涉及被布置用于识别预定表面的识别系统，以用于在例如借助于电视广播传输表面的图像时对表面的内容动态控制。

背景技术

为了在室内和室外两者向一大群人显示静态和活动图像，可用一种技术，该技术可提供从最多20米宽及更大的屏幕尺寸，其中亮度足以在明亮阳光下使用。通常，用于这些室外显示器的非常适合且广泛使用的技术基于使用发光二极管(LED)作为发光装置。这样的LED显示器现在已存在许多年并且是目前安装在世界各地的主要的运动场馆和公共场所中的优选显示器。

近来，已出现对于在体育赛事时放置在比赛球场或比赛场地周围的LED横幅显示器的市场，该显示器用来显示主要针对广大电视观众的广告。使用LED横幅显示器来代替传统静态广告牌的广告的动态控制的引入已显著增加了在体育运动中产生的广告收益。

然而，若干管理组织(例如UEFA)对目前可用的LED横幅显示器的性能保持怀疑，将在摄像机拉近特写LED横幅显示器时的图像的像素化援引为主要缺点。图像分辨率在这样的情况下被认为远不及传统的静态广告牌。因此，他们喜欢在他们的赛事时使用更高分辨率的LED横幅显示器，但是合适的显示器的高得多的购买价格不能证明是合理的并且在财务上是不可行的，这是因为它不产生额外的收益。本发明的概念尤其与这后一种细分市场有关，尽管它可以应用于任何显示器。LED横幅显示器通常用来向电视观众提供信息和娱乐电视观众，目的在于引起观众对广告内容的注意以作为产生额外广告收益的手段。对于观看比赛的现场观众来说，LED横幅显示器足够远，以便显示对于肉眼没有可见的像素化的优质图像。然而，LED横幅显示器的真正价值仅在比赛被广播给更广大的电视观众时才得以完全实现。通常摄像机将仅在一小段时间内聚焦在特定消息上，因此电视观众必须能够迅速地识别包含在广告中的品牌和消息，以便使广告完全有效。当摄像机拉近时，所显示的消息的效果和意义可能失去或变得不清楚，这是由于LED横幅显示器中的若干潜在缺点，例如：由相对大的像素间距导致的像素化；在色彩点未正确地设定时的较差色彩再现；不足的分辨率难以再现小的细节或文本；较差的对比度水平使消息难辨认，特别是在阳光直射在显示器表面上时；对于周围环境来说太小或太高的亮度水平。

此外，实际的消息可能对在特定地点的观众无意义，这是因为它实际上针对另一个(本地的)观众。因为许多原因，广告产品对在该地点处的观众可能是不可用的。

本发明的概念的真正益处在于，物理上相同的LED显示器横幅区域可用来在不同地点显示不同内容，该内容对在该地点的观众是有意义的。针对本地的内容可以：来自不同的、本地认可的(国际)品牌；来自相同的国际品牌但具有不同但本地认可的(类似的)产品；来自相同的国际品牌和相同的产品但具有不同的(本地的)消息，例如，采用本地语言；来自相同的国际品牌但不同的产品。

概括地说，对于用针对不同观众的不同广告代替部分的运动场景图像的技术存在大的商业兴趣，这是因为每项赛事的广告收益通过有针对性的广告可以显著地增加。

专利说明书EP 1362476 B1公开了通过在对象上或其附近布置标识表面来识别对象的表面，以用于动态内容控制，该标识表面可基于就除可见光的色彩之外的性质而言不同于其环境的辐射来识别。

发明内容

本发明的概念的目的是提供一种以简单而稳健的方式识别表面的备选方式，以用于对外部内容(类似例如在包括显示器的场景的广播图像中的有针对性的广告)的动态控制。应该强调的是，本发明的概念适用于任何合适的表面，不仅是显示器，还进一步适用于例如墙壁、车辆或衣服等的表面。外部内容可以是任何类型的信息。此外，任何合适的广播媒体都可用来传输场景的图像。

本发明的概念基于在表面本身中或在表面本身处提供识别系统，该识别系统允许表面在与检测器或摄像机系统通信以便广播包含该表面的场景时识别自身，并提供关于其轮廓和地点的信息。因此，包含该表面的场景的广播图像可被处理，以包括映射到由该表面识别的图像的合适部分中的其它内容。

这个和其它目的通过提供具有独立权利要求中所限定的特征的系统来实现。在从属权利要求中限定了优选实施例。

根据本发明的概念的第一方面，提供了用于识别预定表面的识别系统。该系统包括布置成传输相对于预定表面不可见的识别信号的至少一个发射器元件。识别信号被布置成包括关于预定表面的轮廓的识别数据。因此，表面可相对于例如其外部轮廓以简便的方式被检测和识别。这可以有利地用于在另一地点上的预定表面中显示信息。通过实施识别系统使其与例如平的壁相关联，可以朝该壁调整摄像机，通过检测来自发射器元件的识别信号识别预定表面，并且通过图像处理将外部内容(例如信息、图像或广告)添加到向远程观众广播的图像中的识别表面上。在真实的地点处，信息在壁上不可见。发射器元件的使用是有利的，因为预定表面有源地识别其本身。此外，用于识别预定表面的发射器元件的使用有利于与移动系统一起使用，例如当提供有识别系统的显示器在不同地方并且由此在不同条件下使用时。一个或多个发射器元件的使用允许灵活的系统，这是因为它可以例如通过改变发射功率等被重新配置成适合新条件。对于特别是环境条件为不同和未知的移动系统来说，发射器元件的使用赋予无源表面优点。有源发射器系统可容易且快速地被配置成适合主导的环境条件以确保所选的(多个)表面的正确而可靠的识别，而无源系统常常需要关键参数的复杂而准确的设定来起作用，并且在环境条件突然或意外改变时(例如在黑暗、多云的条件下开始的赛事期间阳光强烈照射时)可能无法工作。此外，基于发射器元件的系统可被设计成非常稳健的以减小故障的风险。发射器元件的使用也是有利的，因为它们可以相对于检测器优化。至少一个发射器元件可以是发光二极管(LED)。

根据识别系统的实施例，一个或多个发射器元件被布置在预定表面处，这是有利的。

根据识别系统的实施例，识别信号基于在可见光的范围之外的工作波长，这是有利的，因为发射的识别信号不干扰例如由摄像机或观看赛事的电视观众接收到的可见图像。此外，当包括多个发射器元件时，发射器元件可被布置成使得至少一组发射器元件沿着预定表面或其子区域的边界定位，使得识别预定表面区域的不可见图像被发射。

根据识别系统的实施例，识别信号被调制、被脉冲调制或被偏振处理，这对于减少由来自周围环境的干扰引起的问题是有利的。这相应地使布置成接收和分析识别信号的接收器中的误检测和错误的可能性最小化。

根据包括多个发射器元件的识别系统的实施例，发射器元件以预定密度分布在预定表面上。

根据识别系统的实施例，预定密度被选择用于在接收识别信号时提供足以识别在预定表面前面的外物的轮廓的分辨率。外物可能是妨碍直接观看预定表面(例如为显示区域)的运动员或官员或诸如运动场上的球/冰球、球拍、球杆、球棒的任何物体。

根据识别系统的实施例，当包括至少两个发射器元件时，其中发射器元件被布置成在两个不同波长下传输识别码。有利地，在识别表面时，两种频率被监测以检索识别信号，并且波长中的一个可接着用作第二波长的背景基准水平以提高检索的识别信号的对比度。这是有利的，因为它可减少检测错误并且降低检测所需的发射信号功率。

根据识别系统的实施例，识别数据包括与预定表面和/或布置在预定表面范围内的预定表面的至少一个子部分相关联的数据，该数据关于边界、识别码、位置、地点和尺寸中的至少一个。

根据识别系统的实施例，该系统还包括布置成在所述预定表面的至少一部分上收集并传输识别信号的导管。这可借助于收集发射信号的光导或传导材料实现，并能有利地用来例如勾勒预定表面或其子区域的边界，同时仅使用一个或有限数量的发射元件。

根据识别系统的实施例，预定表面为显示器的显示区域。因此，至少一个发射器元件被布置成传输相对于由显示区域提供的图像不可见的识别信号，该识别信号包括关于显示器的轮廓的识别数据。由此，提供了以简便的方式识别显示器的轮廓的识别系统。当该系统布置在显示器本身中或显示器本身处时，实现了在用于广播例如在比赛地点的体育赛事的显示系统中的减少的前期投资，同时可产生由有针对性的广告的可能性导致的额外收益。本地广告或其它信息显示给赛事观众，而因地区或国家而异的广告或信息广播给远程观众。

识别系统有利地适合在例如放置在运动场周围的LED横幅(也称为横带或条带)显示器中使用。在LED横幅显示器中，构成显示器的显示区域的发光元件为发光二极管(LED)。在本文中，LED通常可指常规的半导体发光二极管、有机LED (OLED)或聚合物发光二级管(PLED)。通常，包括类似例如灯、激光器、等离子体、LCD和磷光体的任何发光元件/发光源/发光材料的显示器适用于本发明的概念。

根据识别系统的实施例，发射器元件与构成显示区域的发光元件光学匹配，使得发射的识别信号在显示器的视锥内发射。也就是说，例如如果显示器为典型的LED显示器，所使用的LED具有用来使光成束并朝电视观众(或摄像机)导向的透镜。视锥被定义为在水平方向和竖直方向两者上的强度分布，该视锥限定在相对于峰值强度的特定强度(例如，峰值强度的50%)下显示器的观看区域。对不可见发射器来说，有利的是模拟这种强度分布，使得在任何特定观看地点处的不可见信号的强度下降模拟在相对于基准观看地点(观看角度)的相同地点处的显示器上的可见画面的强度下降。

根据识别系统的实施例，至少一个发射器元件是构成显示区域的多个发光元件中的一个或一组，或包含在包含构成显示区域的封装件的多个发光元件中的一个内或一组内。

根据本发明的概念的又一方面，提供了包括根据本发明的概念的识别系统的显示器。

应当指出的是，本发明的概念涉及权利要求中所引述的特征的所有可能的组合。

附图说明

现在将结合示出本发明的概念的(多个)实施例的附图更详细地描述本发明的概念的这个和其它方面。

图1是示出包括根据本发明的概念的识别系统的实施例的示例性广播系统的示意性框图；

图2示出图1的广播系统中的示例性图像处理顺序；

图3a-c是包括根据本发明的概念的识别系统的实施例的显示器的示意性前视图；以及

图4a是示出包括根据本发明的概念的识别系统的实施例的显示器的示意性前视图，并且图4b是该显示器的示意性横截面侧视图。

具体实施方式

虽然结合其中LED横幅显示器被识别以用于动态内容控制的广播系统在下文中描述了本发明的概念，但是其它类型的表面(类似：墙壁；例如为赛车运动中的汽车上的广告区域的车辆上的表面；类似例如各种运动中的球衣、夹克、短裤或头盔上的广告的衣服等)也适用于本发明的概念。

利用根据本发明的概念的识别系统的示例性广播系统在图1的框图中示意性地示出。在体育赛事的场景50中，可看到在比赛场处围绕冰球场放置的三个LED横幅显示器100′、100和100′′。为简便起见，LED横幅显示器将在下文中称为显示器。还应该提及的是，任何类型的可适用显示器可被使用并且被认为落在本发明的范围内。显示器100′、100和100′′用来显示针对现场观众的广告，但是另外借助于场景50的广播图像271中的广告的动态控制用来显示针对广大电视观众的广告。每个显示器100包括根据本发明的概念的识别系统。显示器100包括布置成传输识别信号ID的至少一个发射器元件(在这里不可见)，该识别信号ID相对于在本地显示在显示区域上的可见图像(即，通常为广告)不可见。

摄像机210被布置成拍摄场景50，并且由此检索场景的图像SI。同时，来自处于场景50中的显示器的识别信号ID通过检测器250检测。检测器在这里集成在包括摄像机210(非必需的)的摄像机单元200中。显示器的识别信号ID包括关于该显示器的轮廓的识别数据。通过在处理装置260中处理该识别数据，获得场景的图像中的可用显示区域的映射251。随后，摄像机图像211在图像处理器270中进行图像处理，并且根据映射251，外部内容EXC映射到广播的图像271中。外部内容EXC可以是有针对性的广告、或将集成在场景的图像中并将取代在本地显示在显示区域上的图像的其它信息。用来添加外部内容EXC的这种图像处理可在体育赛事时，在传输广播之前，或例如在广播电台处执行。通常，根据所使用的数据传输系统，用来对要接收、处理和转播的信号进行图像处理的地点可在任何地方发生。信号的分发可借助于如上所述的广播进行，但类似诸如有线电视、因特网、无线电话(3G)的任何数据传输或分发装置都是可适用的。

图2示出图1所示广播系统中的示例性图像处理顺序。在这里，显示器100包含两个显示模块，它们是显示器的可用有源显示区域的子部分。显示模块在图2中表示为#ID1和#ID2。因此，来自显示器100的识别数据ID包括与显示器100并且与相应的显示模块#ID1和#ID2相关联的数据，该数据关于每个相应的显示区域的边界、相应的识别码、位置、地点和尺寸，该显示区域可用于对其广播的图像内容的动态控制。因此，作为举例说明，想像在显示器100的整个有源显示区域显示一种单一色彩时的情况，即使由摄像机210检索到的场景50的摄像机图像211仅显示包含一种色彩的显示器100的场景，相同场景50的映射251也将识别显示器100以及两个显示模块#ID1和#ID2的轮廓。因此，当将映射251和摄像机图像211重叠时，可实现将置于广播的图像271的所选区域(这里为显示模块#ID1和#ID2)中的外部内容EXC的定位。Green Goods的广告EXC1映射到显示模块(或区域)#ID1中，并且反之亦然，Cool Drink的广告映射到显示模块#ID2中。在备选实施例中，映射的内容可跨越多个显示模块。

图3a-c示出包括根据本发明的概念的识别系统的实施例的不同的显示器。图3a中的显示器300为LED横幅显示器，其中用于提供可见彩色图像的显示区域350由传统的RGB-LED矩阵构成，例如构成显示区域350的发光元件是红色、绿色和蓝色的LED。显示器300在这里为矩形形状，并具有0.96m×0.8m的外部尺寸。然而，要识别的显示器或表面的任何尺寸和形状可适用于本发明的概念。多个均匀分布的发射器元件301(例如具有20mm的像素间距)提供在显示区域350上。发射器元件可提供为分立部件或包含在发光元件中的一个内或一组内，该发光元件包含构成显示区域350的封装件。

作为许多合适的发射器元件的一个示例，发射器元件301在这里是例如红外LED的红外发光二极管，该二极管发射具有875nm波长的光并具有110°(水平)和40度(竖直)的光束角。因此，由发射器元件301发送的识别信号ID基于在可见光的范围之外的工作波长。

准确遮蔽是本发明的概念赋予的关键特征之一。如此前说明的，参照图1，显示器的识别信号ID被能够识别不可见的识别信号的检测器接收。这里，识别信号由多个发射元件301发射，并且因此形成显示器300的不可见图像。在本发明的显示器300中，发射器元件301的密度被选择用于提供足以使检测器系统识别显示器300的地点、尺寸和位置的分辨率。此外，通过选择高密度的发射器元件，不但可以检测显示器300的轮廓，而且另外可以检测在显示区域350的前面的外物的轮廓(参见图1，其中运动员120阻挡观看显示器100)。检测器和处理装置被优选地布置使得如果在摄像机和显示器之间存在任何障碍物，检测器能够识别障碍物的轮廓。可用于对外部内容的动态控制的显示区域的映射(图1和2的251)由此被遮蔽，使得在由障碍物覆盖的区域内，没有外部内容映射到并由此显示在场景的图像中。

根据如上所述的识别系统的实施例，发射器元件301的密度被选择成等于构成显示器300的显示区域350的可见LED的密度。

确定如上所述的显示器以及任何障碍物的轮廓对于遮蔽来说是非常重要的。此外，为了将任何新的外部内容正确地映射到显示器上，以动态地控制并由此取代所选的显示区域中的当前内容，每个显示器和显示模块的唯一识别(参见图1和2中的#ID1、#ID2等)是必要的。目前在摄像机的视野中的显示器和显示模块的每个位置必须正确地定位。这还有助于确保当摄像机移动或摇摄时，或在实时馈送被切换到另一个摄像机位置并被作为跟踪时的一致性。为了能够正确跟踪，每个显示器和显示模块被唯一地识别。存在可用于使跟踪能够进行的若干种方法：

每个显示模块被布置成显示唯一的ID，该唯一ID由可映射到整个显示区域的字符、数字或另一图案的组合产生，

限定覆盖整个显示区域的唯一的、非重复的图案，以及

信号被脉冲调制或调制以移动经过显示表面，使得信号的时间确定在显示器上的地点。该解决方案需要在检测器和发射器元件之间的准确同步。

根据识别系统的实施例，为了将发射器元件发射的辐射与环境区分，可应用以下技术中的一种或其组合：

发射的辐射的波长被选择成位于背景辐射(例如，由显示区域显示的可见图像)的波长范围之外，或具有背景辐射水平为最低的波长；

发射的辐射的强度被选择成超出背景辐射的水平；

发射的辐射被调制或脉冲调制；

发射的辐射被偏振处理；以及

发射器元件被布置成预定图案。

应当注意的是，发射器元件可发射可见光，而选定的技术本身提供不可见的识别信号。例如，一个或多个发射器元件可以是构成显示区域的发光元件中的一个或一组。也就是说，发射可见光的一个或多个发光元件为发射器元件。通过例如用可识别的脉冲图案(其对肉眼或广播系统不可见)调制这些发射器元件，或通过将这些发射器元件布置成仅传输偏振光，检测器和处理装置可被布置成区分发射器元件与其环境。

图3b示出具有显示区域350和单个发射器元件401的显示器400。在这种配置中，如上所述的不同技术中的一种或其组合适用于区分从发射器元件401发射的辐射与环境。单个发射器元件401可被选择成发射具有不可见或可见波长的光，该光进一步被调制或脉冲调制以包含关于显示器的识别数据ID。编码的消息因此通过发射器元件401传输，并随后由检测器单元接收以用于信息的解码。

在图3c中，示出了包括识别系统的显示器500的图示，其中发射器元件501分布在显示区域上以形成图案。发射器元件501被布置成形成外框以示出显示区域350的轮廓，并进一步布置成形成识别不同显示模块#ID1、#ID2和ID3#的子框。

根据识别系统的实施例，所使用的发射器元件被选择成与构成显示区域的发光元件光学匹配，使得发射的识别信号在显示器的视锥内发射。作为示例，在典型的LED横幅显示器中，构成显示区域的LED具有由例如110度(水平)和60度(竖直)的50%视角限定的3D视锥。与法线水平地和垂直地两者，LED的强度分布是随角度变化的。通过将发射器元件的视锥布置成模拟可见显示器的视锥，发射器信号具有与可见画面相同的强度分布，因此可见画面的强度下降类似于在相同视角下的不可见发射器的强度下降。

在如参照图4描述的识别系统的实施例中，显示器600提供有光学耦合到导管602上的发射器(或发射器元件的阵列)601，该导管602被布置成在显示器600的显示区域650的表面上收集并传输识别信号。在这里，导管602为提供在显示区域650上的透明光导层。导管602由例如塑性(化合物)材料的IR传导材料制成，该材料被优化成传导并发射发射器信号，并且该材料还对可见光透明使得显示区域650的可见图像传输通过导管602，同时从(多个)发射器元件601发射的辐射在显示区域650上方被引导，以使发射的光的至少一部分在向前方向(即，在与显示区域650的可见图像相同的方向)上离开导管602。

根据识别系统的实施例，在显示器中提供了至少两个发射器元件(或视情况为至少两组发射器元件)。此外，发射器元件(或相应的组)被布置成在两个不同(不可见)波长下传输识别码。这使得能够将一个波长用作第二波长的背景基准水平以提高对比度。这可减少检测错误并且降低检测所需的发射信号功率。

如本申请中所描述的识别系统中的发射器元件通常由控制单元(未示出)控制。对于利用以几何方式布置以便勾勒显示器的轮廓的多个发射器元件的识别系统来说，控制单元可原则上为可视情况集成在显示器电子器件中的功率单元。对于基于例如调制发射器元件的更复杂的识别来说，控制单元可包括处理装置和存储器装置。

本领域的技术人员意识到本发明的概念决不限于以上所述的优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围内的许多修改和变型是可能的。

Claims

1. 一种用于识别预定表面的识别系统，所述系统包括被布置成传输识别信号的至少一个发射器元件，所述识别信号相对于所述预定表面不可见并包括关于所述预定表面的轮廓的识别数据。

2. 根据权利要求1所述的识别系统，其中所述发射器元件被布置在所述预定表面处。

3. 根据权利要求1或2所述的识别系统，其中所述识别信号基于在可见光的范围之外的工作波长。

4. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，其中所述识别信号被调制、被脉冲调制或被偏振处理。

5. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，包括多个发射器元件，其中所述发射器元件以预定密度分布在所述预定表面上。

6. 根据权利要求5所述的识别系统，其中所述预定密度被选择用于在接收所述识别信号时提供足以识别在所述预定表面前面的外物的轮廓的分辨率。

7. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，其中所述至少一个发射器元件为发光二极管，即LED。

8. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，当包括至少两个发射器元件时，其中所述发射器元件被布置成在两个不同波长下传输所述识别信号。

9. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，其中所述识别数据包括与所述预定表面和/或布置在所述预定表面的范围内的所述预定表面的至少一个子部分相关联的数据，该数据关于边界、识别码、位置、地点和尺寸中的至少一个。

10. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，还包括布置成在所述预定表面的至少一部分上收集并传输所述识别信号的导管。

11. 根据任一前述权利要求所述的识别系统，其中所述预定表面为显示器的显示区域。

12. 根据权利要求11所述的识别系统，其中所述发射器元件与构成所述显示区域的发光元件光学匹配，使得所述发射的识别信号在所述显示器的视锥内发射。

13. 根据权利要求11或12所述的识别系统，其中所述至少一个发射器元件为构成所述显示区域的多个发光元件中的一个或一组，或包含在含有构成所述显示区域的封装件的多个发光元件中的一个内或一组内。

14. 一种包括权利要求11-13中的任一项所述的识别系统的显示器。