CN106133477B - 根据光覆盖区对照明装置的光源的位置估计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于确定在一地点内的光源的未知位置、即高度和/或方位的方法。该确定基于由摄像机获取以包含由光源从未知位置发射的光的光覆盖区的在该地点内的场景的第一图像。该方法包括下列步骤：处理第一图像以确定在第一图像内的光覆盖区的至少所述部分的一个或多个特性，比较所确定的特性与由光源从已知位置发射的光的光覆盖区的一个或多个相应的已知特性以确定在所确定的特性和已知特性之间的偏差，以及基于所确定的偏差来确定光源的未知位置。

Description

根据光覆盖区对照明装置的光源的位置估计

技术领域

本发明的实施例通常涉及光照系统的领域，且更具体地涉及用于确定在这样的光照系统内的光源的未知位置的系统和方法。

背景技术

户外照明应用高度注重关于照明装置相对于路面的位置的信息，例如在空间中的高度和方位。这个信息在照明网络的整个操作寿命中的各种阶段被使用。在安装的时间，安装者需要精确的位置信息来确保所安装的照明器材具有最佳光照和安全考虑因素。在远程调试、校准和安装后阶段期间，位置信息对采取必要的校正和补偿行动非常有用。

目前，手动地确定位置信息，其中安装者带着测斜器和倾角仪在照明装置周围行走，并测量期望值。这样的方法是耗时的、昂贵的和易于出错的。

在本领域中所需的是以提高上面所述的问题中的至少一些的方式来使能确定照明装置的光源的未知位置的技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了用于确定在一地点内的光源的未知位置（即未知安装高度和/或方位（该方位包括绕着一个或多个旋转轴的旋转）的计算机实施的方法。该确定基于由光学传感器（例如摄像机或光电管）获取的在该地点内的场景的第一图像。第一图像被获取以包含由光源从未知位置发射的光的光覆盖区的至少一部分。该方法包括下列步骤：处理第一图像以确定在第一图像内的光覆盖区的至少所述部分的一个或多个特性，比较所确定的特性与由光源从已知位置发射的光的光覆盖区的一个或多个相应的已知（例如所计算的、预期的、预测的、统计的等）特性以确定在所确定的特性和已知特性之间的偏差，以及基于所确定的偏差来确定光源的未知位置。知道光源的安装位置在例如使能光源的光强度的优化以匹配规定亮度级或检测不正确的安装位置方面提供优点。

本发明的实施例基于几个认识。首先，发明人认识到，对具有在智能光监控和控制的照明安装中的自动解决方案的增加的需要可扩展到照明装置/光源位置的确定。此外，发明人认识到，因为光源的一般照明剖面或型式通常在工厂的设计阶段中被标准化，集成或附加光学传感器可用于通过谨慎地对照预期的已知剖面的那些特性匹配它的光覆盖区剖面的选定特性来估计照明装置的位置。以这种方式，可提供用于确定照明装置的位置的自动和集成解决方案，从而与手动技术比较减小所花费的时间、成本和与得到位置信息相关的误差。此外，因为以电子形式立即得到位置信息，与例如安装者手动进行测量并接着必须将所测量的结果输入到计算机内相反，这个信息到可能感兴趣的方的散播变得更容易、更快和更可靠。例如，如果照明装置包括能够通过将数据编码到它的光输出内作为例如在光信号的振幅或相位中的一系列调制（有时被称为“编码光”的一种技术）来发送数据的光源，则这样的照明装置可将它的所确定位置信息发送到其它方，例如照明网络的中央控制器。以这种方式，本发明的实施例提供在整个照明部署过程中连续地监控光源的位置的机会，而且每当照明装置的光源由不同的原型代替时。

在一个实施例（在本文所述的情形1）中，光源的未知位置可包括光源的安装高度，且光覆盖区的一个或多个特性可包括在光覆盖区内的最大强度、在光覆盖区内的预定位置处的强度和/或在光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度的和。

在另一实施例（在本文所述的情形2）中，光源的未知位置可包括光源的安装方位，即光源绕着预定单个旋转轴的旋转，该轴位于平行于光覆盖区的平面中（即在平行于由光源照亮的表面的平面中），在当前的附图中被示为y轴。对于这样的实施例，由光源从已知位置发射的光的光覆盖区包括由光源从光源绕着预定旋转轴的预定安装旋转发射的光的光覆盖区。在这个实施例中，光覆盖区的一个或多个特性包括指示沿着在第一图像中的所谓的“梯度线”的在第一图像中的强度分布中的梯度的特性，梯度线垂直于作为预定旋转轴到光覆盖区/第一图像上的投影的线。

在各种实施例中，指示梯度的特性可包括例如在光覆盖区内的最大光强的相对于摄像机的光轴或光源的光轴的沿着梯度线的位置、沿着梯度线的在光覆盖区内的强度分布、和/或在光覆盖区内的沿着梯度线的两个或多个不同的预定位置处的强度。

在前面描述的实施例的继续中，光源的未知位置还可包括光源的安装高度。在这种情况下，该方法还可包括下列步骤：处理第一图像以确定在第一图像内的光覆盖区的一个或多个另外特性，比较一个或多个所确定的另外特性与由光源从预定安装高度发射的光的光覆盖区的一个或多个已知的另外特性以确定在一个或多个所确定的另外特性和一个或多个已知的另外特性之间的另外偏差，以及基于所确定的另外偏差来确定光源的安装高度。在各种实施例中，光覆盖区的一个或多个另外特性可包括在光覆盖区内的沿着在第一图像中垂直于梯度线的线的最大强度、在光覆盖区内的沿着在第一图像中垂直于梯度线的线的在预定位置处的强度、和/或在光覆盖区内的沿着在第一图像中垂直于梯度线的线的两个或多个不同的预定位置处的强度的和。

在另一实施例（在本文所述的情形3）中，光源的未知位置包括光源的安装高度和安装方位，方位包括光源绕着任一个或多个旋转轴的旋转。在这样的实施例中，由光源从已知位置发射的光的光覆盖区是由光源从预定高度和预定安装旋转发射的光的光覆盖区，且光覆盖区的一个或多个特性包括在光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度。

上面所述的实施例（即情形1-3）提供下列优点：以涉及感测模态和信号处理能力的非常有限的要求提取光覆盖区特性，以便得到光源的安装高度和/或安装方位。

在又一实施例（在本文所述的情形4）中，光源的未知位置包括光源的安装方位，且光覆盖区的一个或多个特性包括指示光覆盖区的形状的一个或多个特性。

在前面描述的实施例的继续中，光源的未知位置还可包括光源的安装高度。在这种情况下，该方法还可包括下列步骤：处理第一图像以确定在第一图像内的光覆盖区的一个或多个另外特性，比较一个或多个所确定的另外特性与由光源从预定安装高度发射的光的光覆盖区的一个或多个已知的另外特性以确定在一个或多个所确定的另外特性和一个或多个已知的另外特性之间的另外偏差，以及基于所确定的另外偏差来确定光源的安装高度。光覆盖区的一个或多个另外特性可包括在光覆盖区内的最大强度、在光覆盖区内的预定位置处的强度、和/或在光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度的和。

在再一实施例（在本文所述的情形5）中，光源的未知位置可包括光源绕着在平行于由光源发射的光的光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转。在这样的实施例中，使用三角测量技术，其中由光源从未知位置发射的光的光覆盖区包括由光源从光源绕着预定旋转轴的已知安装旋转发射的光的光覆盖区，且光覆盖区的一个或多个特性包括光覆盖区的至少一个端点（即沿着那条线的光覆盖区的开始或末尾）在光覆盖区内并沿着垂直于作为预定旋转轴到光覆盖区上的投影的线的位置。

在也基于三角测量的另一实施例（本文所述的情形6）中，光源的未知位置包括光源的安装高度。在这样的实施例中，由光源从已知位置发射的光的光覆盖区是由光源从已知高度发射的光的光覆盖区，且光覆盖区的一个或多个特性包括指示光覆盖区的面积的一个或两个特性。

在基于三角测量的第三实施例（本文所述的情形7）中，光源的未知位置包括光源绕着在平行于由光源发射的光的光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转和光源的安装高度。在这样的实施例中，由光源从已知位置发射的光的光覆盖区是由光源从绕着预定旋转轴的已知安装旋转和从已知高度发射的光的光覆盖区，且光覆盖区的一个或多个特性包括指示光覆盖区的面积的一个或多个特性以及指示光覆盖区在第一图像内的位置的一个或多个特性。

在情形4-7中所述的实施例有利地允许使用不依赖于如在图像内记录的光强度的绝对值的在所获取的图像中的光覆盖区的这样的特性，因而消除了对考虑在表面反射特性中的变化的需要，以便得到光源的安装位置。

在又一实施例（在本文所述的情形8）中，光源的未知位置包括光源绕着垂直于由光源发射的光的光覆盖区的旋转轴的安装旋转，且由光源从已知位置发射的光的光覆盖区包括由光源从光源绕着旋转轴的已知安装旋转发射的光的光覆盖区。在这样的实施例中，光覆盖区的一个或多个特性可包括在沿着光覆盖区中的预定线的强度分布中的预定梯度点的位置。预定梯度点可以是例如最大梯度的点或梯度首次从零改变到非零值或反过来时的点。这个实施例提供下面的优点：提取由于在表面反射特性中的变化而引起的光覆盖区特性，同时具有关于道路拓扑的先验信息，以用最有成本效益和最简单的方式得到涉及沿着单个轴的旋转的光源的方位。替代地，在这个实施例中光覆盖区的一个或多个特性可包括指示在光覆盖区内的预定二维区域内的强度分布中的梯度的特性。这个实施例有利地允许从它的已知安装旋转得到关于光源的旋转方向的信息。

在本文所述的任一方法中，用于与所获取的第一图像比较的由光源从已知位置发射的光的光覆盖区可选自由光源从多个已知位置发射的光的多个光覆盖区，多个已知位置不同于彼此。该选择被做出，使得由光源从已知位置发射的光的选定光覆盖区具有在值上最接近包含在第一图像中的光覆盖区的一个或多个特性的一个或多个已知的特性。以这种方式，基于最接近的匹配来估计光源的未知位置，这导致更准确的估计。

根据本发明的另一方面，公开了用于基于在一地点内的场景的第一图像来确定在该地点内的光源的未知位置的设备，第一图像包含由光源从未知位置发射的光的光覆盖区。设备包括至少一个或多个处理器以及都通信地连接到一个或多个处理器的用于得到第一图像的装置和存储器。存储器可存储配置成由一个或多个处理器执行的一个或多个程序。一个或多个程序包括用于执行本文所述的任一方法的指令。在各种实施例中，一个或多个处理器可在硬件中、在软件中或作为具有硬件和软件部件的混合解决方案来实施。

在这样的设备的实施例中，用于得到第一图像的装置可包括配置成获取第一图像的光学传感器，例如摄像机。在其它实施例中，用于得到第一图像的装置可包括配置成接收由外部光学传感器获取的第一图像的接收器。

设备也可以可选地包括用于输出光源的所确定的位置的装置，这样的装置也通信地连接到一个或多个处理器。在这样的设备的一个实施例中，输出装置可包括配置成例如经由WiFi或经由编码光将位置信息发送到另外的设备的发送器。在其它实施例中，输出装置可包括用于通过在显示器上显示所确定的位置来输出所确定的位置的显示器。

在实施例中，本文所述的设备可被包括在包括光源的照明装置内，该光源的位置将被确定。这样的照明装置还可包括用于获取第一图像的光学传感器，因而提供用于确定光源的位置信息的集成解决方案。

而且，提供用于执行本文所述的方法的计算机程序（产品）以及存储计算机程序的计算机可读存储介质（CRM）。计算机程序可例如被下载（更新）到现有的设备和照明装置以将它们配置成确定它们的光源的位置信息或在制造这些设备时被存储。优选地，CRM包括非暂态CRM。

在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。然而应认识到，这些实施例可以不被解释为限制本发明的保护范围。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的照明系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于执行确定光源的未知位置的方法的电子设备的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于确定光源的位置的方法步骤的流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的由光学传感器获取的示例性图像的示意图；

图5A、5B和5C提供根据本发明的一个实施例的当光源安装在各种高度处时由光学传感器获取的图像的例子；

图6是根据本发明的一个实施例的在图5A-5C中示出的图像之一中的光覆盖区的线剖面的像素强度值的示意图；

图7A、7B和7C提供根据本发明的一个实施例的当光源安装在绕着y轴的各种旋转处时由光学传感器获取的图像的例子；

图8A、8B和8C提供根据本发明的一个实施例的沿着分别在图7A、7B和7C中示出的相应图像中的光覆盖区的x轴的线剖面的像素强度值的示意图；

图9提供根据本发明的一个实施例的从光源移位的光传感器的示意图；

图10A和10B提供根据本发明的一个实施例的当光源安装在各种方位处时由光学传感器获取的图像的例子；

图11A和11B图示根据本发明的一个实施例的当光源的安装高度是已知的时且当光源安装在不同的方位处时确定光源的未知安装方位；

图12A和12B图示根据本发明的一个实施例的当光源的安装方位是已知的时且当光源安装在不同的高度处时确定光源的未知安装高度；

图13A和13B图示根据本发明的一个实施例的当光源安装在不同的高度和方位处时确定光源的未知安装高度和未知安装方位；

图14是根据本发明的一个实施例的当光源安装在绕着z轴的各种旋转处时产生的光覆盖区的示意图；

图15A提供根据本发明的一个实施例的当光源安装在图14中示出的各种旋转处时由光源获取的图像的例子；以及

图15B图示根据本发明的一个实施例的如在图15A所示的光分布形状的线剖面（1D）上看到的相应的像素强度。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了很多特定的细节以提供对本发明的更彻底的理解。然而，对本领域中的技术人员将明显，本发明可在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下被实践。在其它实例中，没有描述公知的特性，以便避免使本发明模糊。

图1提供根据本发明的一个实施例的照明系统100的示意图。照明系统100包括照明装置110，照明装置100包括用于提供光照的至少一个光源112。光源112可包括任何适当的光源，例如高/低压气体放电源、激光二极管、无机/有机发光二极管（LED）、白热源或卤素源。虽然在图1中光源112被示为单个光源，通常光源112可包括多个光源，例如可例如形成作为单个光源共同操作的光源的阵列的多个LED。

照明系统100还包括光学（光）传感器120和用于确定光源112的位置的设备130。光学传感器120和设备130在图1中被示为独立部件以示出在一些实施例中，这些部件中的一个或两个可以在照明装置110的外部并被包括在系统100内的某个其它地方。例如，光学传感器120和设备130可设置在可用于使用本文所述的位置确定方法来改装现有照明装置的额外的、优选地单个的单元中。在实施例中，光学传感器120和/或设备130可配置成附接到照明装置110。例如，光学传感器120和/或设备130可配置成机械地、物理地附接到照明装置110的壳体（即与照明装置110的任何部分物理接触）。替代地，光学传感器120和/或设备130不必物理地被附接到照明装置110或与照明装置110处于任何种类的物理接触中，并可例如放置在照明装置110的柱（例如在图1中示出的照明装置110的柱114）上或在照明装置110附近，例如当照明装置110是街灯时。

在其它实施例中，光学传感器120和设备130中的一个或两个可被包括在照明装置110内。

光学传感器120可以是能够获取包含由光源112发射的光的光覆盖区的图像的任何部件。优选地，光学传感器120可提供电子（模拟或数字）信号，其幅值量化在所获取的图像内的各种像素处的检测到的亮度级。例如，光学传感器120可配置成对于每个像素将检测到的光转换成与在特定的光谱范围内的特定频率处的光强度成比例的电压或电流信号。适当的光学传感器130的例子包括摄像机、光电二极管、光电晶体管、光敏电阻器、辐射计、光度计、色度计、光谱辐射计或这些设备中的两个或多个的任何组合。

在操作中，光学传感器120被定位，以便能够获取包含由光源112所发射的光创建的光覆盖区的至少一部分的图像。为了那个目的，光学传感器120的视场与由光源112产生的光的光照覆盖区至少部分地重叠。在图1中，由光源112发射的光被示为光锥116，其具有在由光源112照亮的表面140上的光覆盖区118。

在照明装置110是户外灯柱且光源112配置成照亮在它之下的表面的实施例中，光学传感器120可安装在照明装置110内或附近，使得在操作期间光学传感器120面向下，其中它的视场将与由光源112照亮的区域重叠，并捕获包含光源112的光覆盖区的至少一部分的图像。例如，光学传感器120可通过在操作期间面向下而被构建到照明装置110内，如使用图1中的插图A所示的，图1示出包括壳体122的照明装置110，其中光源112与光学传感器120一起布置在共面布置中。共面布置通过注意到表示光源112的光轴的线124平行于表示光源120的光轴的线126而变得明显。插图A还示出光源112可包括例如布置成形成由虚线描绘的阵列的多个光源128。

在图2中更详细描述的设备130是能够根据本文所述的方法读取并处理光学传感器120的测量结果以确定光源112在空间中的高度和/或方位的智能控制器。如在本文使用的，光源112或照明装置120的术语“高度”指在光源112和照亮的表面140之间的最短距离，其在图1中用双向箭头150示出。如在本文使用的，光源112或照明装置120的术语“方位”指相对于一个或多个旋转轴的旋转程序。例如，在图1中的插图B使用两个箭头示出对于以光源112的光学中心为中心的x, y, z坐标系绕着y轴的旋转和绕着z轴的旋转。在下面的描述中，当方位被讨论时，指示方位是否指绕着y轴的单轴旋转、绕着z轴的单轴旋转或绕着两个或多个轴的多轴旋转。下面提供绕着y轴和z轴的单轴旋转的例子。在此没有描述绕着x轴的单轴旋转，因为与针对绕着y轴的单轴旋转描述的那些考虑因素类似的考虑因素适用。当光源112的光轴124垂直于表面140、即光轴124与z轴对齐时，光源的方位可被描述为绕着x轴的0度旋转、绕着y轴的0度旋转和绕着z轴的0度旋转，即（0^o, 0^o, 0^o）旋转。

图2是根据本发明的一个实施例的用于执行使能光源112的位置的确定的方法的电子设备200的示意图。如所示，电子设备200包括用于接收由光学传感器130获取的图像的无线接收器202、存储器元件204和通过系统总线212耦合到存储器元件204和接收器202的一个或多个处理器210。

可实施以包括处理器和存储器的任何系统的形式的电子设备200，其能够执行使用本说明书所述的功能。在一个方面中，电子设备200可被实施为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。为了那个目的，存储器元件204可存储应用（未示出），该应用以可执行程序代码的形式实施。一个或多个处理器210可执行经由系统总线212从存储器元件204访问的程序代码。响应于执行应用，电子设备200可配置成执行在本文更详细描述的一个或多个方法步骤。应认识到，电子设备200还可执行可便于应用的执行的操作系统（未示出）。

存储器元件204可包括一个或多个物理存储器设备，例如本地存储器206和一个或多个大容量存储设备208。本地存储器206可以指随机存取存储器或通常在程序代码的实际执行期间使用的其它非持久存储器设备。大容量存储设备208可被实施为硬盘驱动器或其它持久数据存储设备。电子设备200还可包括提供至少一些程序代码的临时存储以便减小在执行期间必须从大容量存储设备取回程序代码的次数的一个或多个高速缓存存储器（未示出）。

电子设备200可以可选地包括或耦合到用于输出光源112的所确定的位置的一个或多个输出设备214。在实施例中，输出设备214可包括用于优选地经由专用用户界面向用户显示本文所述的方法的结果的监视器或显示器。如果电子设备200是便携式电子设备例如平板计算机、膝上型计算机、遥控器、智能电话、PDA或用户可随身带着以确定光源的位置的其它手持设备，则这样的实施例可以是特别有用的。显示器214可包括有时也被称为“触摸屏显示器”或“触敏显示器”的触摸屏显示器，其配置成检测并响应于在屏幕上或附近的触摸。这样的显示器也可被考虑为输入设备，因为它允许用户通过使用物理对象例如用户的手指或手写笔在触摸屏显示器上或附近进行运动来向电子设备200提供用户输入。也可以可选地耦合到设备200的输出设备的其它例子包括例如扬声器等。

如果照明装置包括能够通过将数据编码到其光输出内例如作为在光信号的振幅或相位中的一系列调制——有时被称为“编码光”的一种技术——来发送数据的光源，则输出设备214可被实施为配置成控制照明装置120的光源112以将它的所确定位置信息发送到其它方（例如照明网络的中央处理器）的设备。当然，用于发送数据的其它技术可用于例如经由WiFi使用下面所述的数据发送器222来发送所确定的位置信息，例如无线发送。

电子设备200还可以可选地包括一个或多个外围输入设备216。输入设备216的例子可包括但不限于例如键盘、指点设备（例如鼠标）等。

输入设备和/或输出设备可以直接或通过介于中间的I/O控制器耦合到电子设备200。

网络适配器218也可耦合到电子设备200以使设备200能够通过介于中间的专用或公共网络变得耦合到其它系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可特别包括用于接收由所述系统、设备和/或网络发送的数据的数据接收器220和用于将数据发送到所述系统、设备和/或网络的数据发送器222。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可与电子设备200一起使用的不同类型的网络适配器的例子。

无线接收器202可被实施为数据接收器220（的一部分），或它可被实施为用于从光学传感器130接收所获取的图像的指定接收器。因此，如在本文使用的，术语“用于得到第一图像的装置”可以指无线接收器202和/或数据发送器220。类似地，输出设备214可被实施为数据发送器222（的一部分）。因此，如在本文使用的，术语“输出装置”可以指输出设备214和/或数据发送器222。

在实施例中，当设备130配置成基于光源112的所确定的位置来控制光源112的操作时，设备130还可包括用于控制光源112的控制器（未在图2中示出的控制器）。例如，光源112包括一个或多个LED，设备130可包括驱动器部件（例如常规LED镇流器），其能够在必要时接通或断开（多个）LED并通过调节例如施加到（多个）LED的驱动电流和/或调节接通/断开循环的定时来调节（多个）LED所产生的光的光通量.

图3是根据本发明的一个实施例的用于确定光源112的位置的方法步骤的流程图。虽然结合在图1和2中所示的元件描述了方法步骤，本领域中的技术人员将认识到，配置成以任何顺序执行方法步骤的任何系统在本发明的范围内。

该方法以步骤302开始，在步骤302中，光学传感器120获取在本文被称为“第一图像”的图像。当光源112发射光时，该图像被获取。通过使光学传感器的视场与由光源112照亮的区域对齐，所获取的第一图像包含由光源112在所照亮的表面上创建的光覆盖区的至少一部分。所获取的第一图像包含多个像素。图4提供包含与图1所示的光覆盖区118类似的光覆盖区418的这样的像素化第一图像400的例子。即使图4示出包含整个光覆盖区418的图像400，当然在其它实施例中，图像400只包含光覆盖区418的一部分，只要该部分被选择为使得本文所述的相关处理可被执行以确定光源112的位置信息。这可应用于本文所述的所有其它第一图像。

在步骤304中，通信地连接到光学传感器120（直接地或经由某个额外的部件）的处理器210从光学传感器120得到所获取的第一图像。处理器210可从光学传感器120得到所获取的图像的方式取决于系统100的配置。例如，处理器120可配置成经由在适当位置上的WiFi连接例如通过从数据接收器222接收图像来得到图像。替代地，处理器210可借助于特别指定的无线接收器202接收所获取的图像。本领域中的技术人员将容易认识到用于使能在处理器210和光学传感器120之间的这样的通信的方式。

在步骤306中，处理器210可处理所得到的第一图像以确定光覆盖区的图像的一个或多个特性。如从下面的例证性例子将变得明显的，光覆盖区的哪些特性从光覆盖区得到取决于在系统100内的元件的配置。例如，哪些特性是相关的可取决于光源112的高度或方位是否是固定的且因此是已知的以及只有光源位置的其它未知分量应被确定，取决于光源112是否使得它只绕着单个轴或绕着两个或更多轴旋转，或取决于光源112和光学传感器120是否是共面的来确定。

处理器210访问指示光源112和光学传感器120的布置（共面与否）的信息。在操作中，在共面布置的情况下，处理器210将使用与光覆盖区的强度的分析有关的所提出的方法来得到光源的安装高度和/或方位，而在非共面或移位布置的情况下，处理器210将使用所提出的三角测量方法或光覆盖区的形状属性来得到光源的安装高度和/或方位。

处理器210访问指示由光源从不同的已知位置发射的光的至少一个但优选地多个光覆盖区的所计算/预期/预测/统计的、即已知的特性的信息。这些已知的特性是与在步骤306中由处理器从所获取的图像确定的那些特性相同类型的特性。这些已知的特性与从第一图像得到的特性可比较，因为它们包含指示可由从光源112发射的光创建的光覆盖区的信息。然而，与对于在第一图像中的光覆盖区不同，对于已知特性相关联的光覆盖区，导致那些光覆盖区的光源的位置（即高度和方位）是已知的。这样的已知特性可因此用作用于确定创建了第一图像中的光覆盖区的光源112的未知位置的比较的基础。

由光源（例如光源112）从已知位置发射的光的光覆盖区的特性（其用作比较的基础）可以用各种方式变得已知。在一个实施例中，可基于利用光渲染软件工具的模拟来确定这些特性，光渲染软件工具将模拟当光源安装在不同的安装位置上时光源的光覆盖区像什么。在另一实施例中，可通过实际代表性设置的校准来确定这些特性。在这样的实施例中，类似于第一图像的一个或多个图像（即这些图像也包含当图像被获取时由光源发射的光的光覆盖区）在代表其中具有未知位置的光源112被部署的情形的设置中被获取，除了在这个校准情形中，当图像被获取时的光源的安装位置是已知的以外。与光源的各种已知位置的光覆盖区相关的特性可接着被确定并作为“已知特性”例如存储在存储器装置204内用于未来的比较。在其它实施例中，可使用用于确定可用于比较的特性的值的至少这两个和可能其它方式的组合。

已知特性可以以各种方式被存储并变得可用于比较。例如，在一个实施例中，可使用已知特性的值。在其它实施例中，可使用这些值的各种导数。在又一些其它实施例中，可使用具有那些特性的光覆盖区（或其足够的部分），可由处理器210从其容易确定特性。因此，术语“指示已知特性的信息”在本发明中用于涵盖用于得到并存储已知特性的各种可能的方式。

存储指示已知特性的信息，使得对于每组已知特性，将导致具有那些特性的光覆盖区的产生的光源的位置也是可得到的（被存储）。这样的光覆盖区可以是虚拟光覆盖区，因为它们不是作为光源的任何实际光照的结果的实际光覆盖区，而更确切地是指示当安装在各种位置上的光源照亮表面时产生的光覆盖区的一个或多个特性的数据集合。

指示已知特性的信息可例如存储在处理器210访问的校准表或参量模型中。指示已知特性的信息可在配置成执行本文所述的方法的设备130的固件中被预先编程或例如由光管理系统（在附图中未示出）提供到这样的设备。

应注意，除了一个或多个已知特性以外，为了在步骤306中确定特性并在步骤308中进行有意义的比较，处理器210必须访问其它先验信息。这样的信息包括什么取决于特定的部署情形。例如，它可包括光学传感器120相对于光源112的相对位置、（道路）表面反射率模型或光学传感器120的特性例如成像器灵敏度和与传感器相关的光学系统的配置。下面所述的示例性情形将提供对于技术人员能够容易得到的足够的信息，也对于其它情形，哪个信息需要是处理器210可获得的，以便使处理器能够确定光源112的未知位置。

在步骤308中，处理器210比较从第一图像得到的一个或多个特性的值与和如由光源从至少一个已知位置产生的至少一个光覆盖区相关的相应的已知特性，以确定在所测量的和已知的特性之间的偏差。因为从所获取的第一图像确定的特性和已知特性是可比较的，由于它们都与在光源112（或代表光源112的光源，在已知特性的情况下）的光覆盖区的至少一部分内的光分布有关，以及因为导致与已知特性相关的光覆盖区的创建的光源的位置是已知的，所计算的偏差允许处理器210在步骤310中确定导致在第一图像中的光覆盖区的产生的光源112的未知位置。

虽然与仅仅一组已知特性（即与从或可从某些已知位置产生的单个光覆盖区相关的特性）的比较足以确定光源112的未知位置，在一些实施例中，与使光源的不同的已知位置相关的多组已知特性的比较可能是有益的，以便更准确地评估未知位置。例如，处理器210可配置成与不同组的已知特性进行比较，直到它确立了离在步骤306中从所获取的图像确定的特性的偏差最小时所对应的组为止。然后可基于与那组已知特性的偏差来确定光源112的位置。或处理器210可首先识别哪些已知特性具有与步骤306的所确定的特性的值最接近的值，且只有在那之后计算偏差并确定未知位置。

下面的八种情形将提供图3的方法可如何确切地被实施的一些示例性情形。可基于照明装置110和光学传感器120是否共同定位来区分这些情形。

在其中照明装置110和光学传感器120共同定位的系统100的架构中，按照设计，在照明装置110（即光源112）和光学传感器120之间的几何关系是已知的。特别是，当传感器120和照明装置110是共面的（如例如在图1的插图A中所示的）时，则光源112和传感器120具有相同的观察方向且在它们之间存在相对小的移位，所以光源112的光轴124和传感器120的光轴126可被认为是相同的。实际上，这两个光轴不是相同的但平行于彼此，然而由于在光源112和传感器120之间的小位移，差异可被忽略。因此，三角测量方法不能用于确定光源112的位置。然而当光源112的光轴和传感器120的光轴126不同时，三角测量技术也可被应用以得到光源112的高度和方位。由于在视角中的差异，将在图像中的与远对象不同的位置处观察到近对象。

在另一架构中，传感器120从照明装置110移位。例如，传感器120可在照明装置之下几米固定到灯杆114。按照设计，在照明装置110（即光源112）和光学传感器120之间的几何关系是已知的。在它们之间的相对大位移导致明显不同的观点。因此，三角测量方法可用于确定光源112的位置和方位。

情形1：基于强度级的高度确定

这个情形是例如在图1的插图A中所示的光学传感器120和照明装置110的共同定位和共面配置的例子。光源112的未知位置只包括光源的安装高度（即光源的安装方位是已知的）。

图5A、5B和5C提供当光源112分别安装在0.75、1和1.25（如何任意距离单元）的高度处时如可在方法的步骤302中由光学传感器120获取的图像500A、500B和500C（即“第一图像”）的例子。图像500A-500C分别包含类似于图1所示的光覆盖区118的光覆盖区518A-518C。如可通过比较图5A-5C看到的，光源112的安装高度越高，在光覆盖区518A-518C内的光分布的强度就越小，其中较低的强度用较暗的灰色阴影示出，且较高的强度用在光覆盖区内的较淡的灰色阴影示出。x和y轴交叉的在图像500A-500C中的点是光源112的光轴。

在这个情形中处理器210可采用的先验信息可包括光源112的安装方位（其在这种情况下包括绕着照明装置的光学x和y轴的已知旋转）、光源112和传感器120共同定位的事实、传感器120相对于光源112的相对位置、传感器120的光轴和光源112的光轴是平行的并可近似被考虑为相同（共面配置）的事实、光源112的光分布、路面反射率模型、观察光学传感器120和可能这样的传感器可被包括于的摄像机模块（例如成像器灵敏度、光学系统）的特性和观察光学传感器120相对于光源112的位置。此外，处理器210访问至少一个但优选地更多组已知特性，提供关于在预期光分布和光源112的高度之间的关系的信息。

一旦处理器210在步骤304中得到由光学传感器获取的第一图像（即在图5A-5C中所示的任一图像），处理器210访问已知特性和至少一些或所有上面所述的先验信息，该方法就继续进行到步骤306，其中处理器210分析所获取的图像，以便特性化所测量的光分布。图6是在图5A-5C之一的所获取的2D图像中的以光源112的光轴为中心的沿着任何线的线剖面600的因而产生的像素强度值的示意图。换句话说，图6示出沿着可在图5A-5C之一的2D光覆盖区上绘制的任何线的1D强度值，2D光覆盖区包含其中x轴与y轴交叉的点（因为交叉点对应于光源112的光轴；光源112的光轴垂直于在图500A-500C中所示的2D图像的平面）。在步骤306中由处理器210从所获取的图像得到的一个或多个特性可包括例如在图6中示出的曲线600的最大强度值的值。此外或替代地，一个或多个特性可包括在光覆盖区518A-518C内的特定预定位置处的强度，例如在离光源112的光轴一段特定的预定距离处的线剖面600处的强度。另一方法可以是处理器210取在图5A-5C的光覆盖区内的所有像素强度的和。中间策略可以是处理器210取在图5A-5C的光覆盖区内的仅仅一些像素值的强度的和，例如沿着经过光源112的光学中心的线例如沿着在图5A-5C中由黑色箭头指示的x或y轴的和。

一旦处理器210从所获取的图像500A-500C之一得到与所测量的光分布有关的一个或多个相关特性，处理器210就在步骤308中继续比较由所确定的特性表示的所测量的光分布与例如由如存储在校准表或参量模型中的已知特性表示的一个或多个已知的光分布。特别是，处理器210比较从自未知高度的位置拍摄的所获取的第一图像得到的一个或多个特性的值与和某些已知高度相关的类似的已知特性以确定在所确定的和已知的特性之间的偏差。作为步骤308的一部分，处理器210可识别预定已知光分布中的哪一个具有与在步骤306中得到的一个或多个特性的值的最接近的匹配。基于所确定的偏差，处理器210在步骤310中将光源112的未知高度确定为例如与最接近的匹配相关的高度。处理器210还可通过在校准表或参量模型中找到的最接近的高度值的内插来细化实际高度。

情形2：基于强度梯度的方位确定

这个情形是例如在图1的插图A中所示的光学传感器120和照明装置110的共同定位和共面配置的另一例子。在这个情形中，光源112的未知位置包括光源的安装方位。特别是，方位在这种情况下是光源绕着位于平行于光覆盖区118的平面（该平面在图1中用虚线160示出，指示平面160垂直于图1的视图的平面）中的单个旋转轴的旋转。这样的旋转轴可以是在当前的附图中所示的y轴，但类似的推理可适用于在平面160中的任何其它轴。未知位置还可进一步包括光源的安装高度。

图7A、7B和7C提供当光源112分别安装在具有绕着y轴的0度（即无旋转）、15度和30度旋转的安装方位处时如可在方法的步骤302中由光学传感器120获取的图像700A、700B和700C（即“第一图像”）的例子。图像700A-700C分别包含类似于图1所示的光覆盖区118的光覆盖区718A-718C。如可通过比较图7A-7C看到的，光源112绕着y轴的旋转越大，在光覆盖区718A-718C内越过垂直于y轴的线的光分布的强度中的变化（即梯度）就越大，其中较低的强度用较暗的灰色阴影示出，且较高的强度用在光覆盖区内的较淡的灰色阴影示出。垂直于y轴的这样的线因此在本文被称为“梯度线”。例如，x轴可被考虑为梯度线。x和y轴交叉的在图像700A-700C中的点是光源112的光轴。

应注意，更确切地说，在图像700A-700C中所示的y轴实际上是被描述为经过光源112的光学中心的y轴到光覆盖区118的平面上的投影的表示。梯度线于是为在图像700A-700C内的垂直于那条线的任何线。如图7A-7C所示的x轴（或更确切地说，x轴到光覆盖区118的平面上的投影）可用作梯度线。然而，在2D图像700A-700C中的垂直于y轴（的投影）的任何其它线可用作梯度线。

在这个情形中处理器210可采用的先验信息可包括光源112和传感器120共同定位的事实、传感器120相对于光源112的相对位置、传感器120的光轴和光源112的光轴是平行的并可近似被考虑为相同（共面配置）的事实、光源112的光分布、路面反射率模型、观察光学传感器120和可能这样的传感器可被包括于的摄像机模块（例如成像器灵敏度、光学系统）的特性和观察光学传感器120相对于光源112的位置。此外，处理器210访问关于由光源从已知位置发射的光的一个或多个光覆盖区的信息，提供关于在预期光分布和光源112绕着y轴的旋转之间的关系的信息。

一旦处理器210在步骤304中得到由光学传感器获取的第一图像（即在图7A-7C中所示的图像中的任一个），处理器210访问已知特性和至少一些或所有上面所述的先验信息，该方法就可继续进行到步骤306，其中处理器210分析所获取的第一图像，以便特性化所测量的光分布。图8A、8B和8C提供沿着分别在图7A、7B和7C的所获取的2D图像中的梯度线之一、例如沿着x轴的线剖面800A、800B和800C的因而产生的像素强度值的示意图。步骤306的特性化包括处理器210得到指示在沿着这样的梯度线的第一图像中的强度分布中的梯度的一个或多个特性，即确定指示在对应于第一图像（例如图像700A、700B或700C）的线剖面800A-800C之一中的梯度的特性。

在实施例中，指示梯度的一个特性可包括相对于摄像机的光轴或光源的光轴（在图8A-8C中用虚线示出）的沿着x轴的在光覆盖区内的最大强度的位置。如可从图8A-8C的交叉中看到的，当旋转是0度（即图8A）时，最大强度点810A在线剖面800A中被置于中心，即它在用虚线示出的光轴处。然而，当绕着y轴的旋转增加到15度（即图8B）时，最大强度点810B远离用虚线所示的光轴移动。当绕着y轴的旋转更进一步增加到30度（即图8C）时，最大强度点810C远离用虚线所示的光轴移动得更远。

替代地或此外，处理器210确定的指示梯度的另一特性可以包括在沿着梯度线的光覆盖区内的强度分布（即在线剖面800A-800C中的强度分布）和/或在沿着第一图像内的梯度线的两个或多个不同的预定位置处的强度（即在线剖面800A-800C中的两个或多个不同的位置处的强度）。

一旦处理器210得到与在线剖面800A-800C之一中的梯度有关的一个或多个相关特性，处理器210就在步骤308中继续比较所测量的梯度与已知梯度值，即来自例如与如存储在校准表或参量模型中的并关联到绕着y轴的旋转的特定水平的一个或多个不同的已知位置相关的光覆盖区的梯度值。作为步骤308的一部分，处理器210可识别已知梯度值中的哪一个最接近于在步骤306中得到的一个或多个梯度特性的对应值并确定偏差。一旦偏差之一被确定，处理器210就在步骤310中将光源112的未知方位，确定为例如与具有最接近的匹配的已知特性相关的方位。处理器210还可通过在校准表或参量模型中找到的最接近的高度值的内插来细化光源112的实际旋转。

一旦绕着y轴的旋转被确定，处理器210就可遵循与用于确定光源112的安装高度的在情形1中所述的方法类似的方法，如果高度是未知的。为了那个目的，处理器210可得到沿着在第一图像中的垂直于梯度线的线（即沿着平行于y轴的线）——在本文被称为“高度线”——的一个或多个另外特性。优选地，这样的高度线包含光源的光轴（即它是被示为在图像700A-700C中的y轴的线），但可使用平行于光覆盖区内的y轴的任何其它线。对于是x轴的高度线，将得到与图6所示的线剖面类似的线剖面（即在这个例子中，在那里没有梯度，因为光源不绕着x轴旋转）。

在用于确定高度的步骤306的这个重复中由处理器210从所获取的第一图像得到的一个或多个特性可包括例如包括高度线的线剖面的曲线的最大强度值的值。此外或替代地，一个或多个特性可包括在光覆盖区718A-718C内的高度线上的特定预定位置处的强度，例如在离光源112的光轴一段特定的预定距离处的线剖面600处的强度。另一方法可以是处理器210取沿着在图7A-7C的光覆盖区内的高度线的所有像素强度的和。中间策略可以是处理器210取沿着在图7A-7C的光覆盖区内的高度线的仅仅一些预定像素的强度的和。

处理器210可接着重复用于通过比较在第一图像内的光覆盖区的一个或多个所确定的另外特性与和已知高度相关的光覆盖区的一个或多个相应已知的另外特性来确定高度的步骤308。后面的光覆盖区可以但不必与上面在这个情形中在旋转确定的上下文中所述的光覆盖区相同。在这个情形中在旋转确定的上下文中所述的光覆盖区是用于比较在绕着y轴的不同旋转处的光分布的光覆盖区，而在情形1中所述的且现在用于高度确定的光覆盖区是用于对于特定的已知方位比较在不同高度处的光分布的光覆盖区。

因此，一旦处理器210得到沿着在所获取的图像700A-700C之一中的高度线的一个或多个相关的另外特性，处理器210就在步骤308中继续比较所得到的值（即来自第一图像的另外的值）与例如存储在校准表或参量模型中的类似的已知（多个）特性的值。特别是，处理器210比较从自未知高度的位置拍摄的所获取的第一图像得到的一个或多个特性的值与和某些已知高度相关的一个或多个光覆盖区的类似特性。作为步骤308的一部分，处理器210可识别已知光分布中的哪一个具有与在步骤306中得到的一个或多个另外的高度特性的值的最近匹配。基于所确定的偏差，处理器210在步骤310中将光源112的未知高度确定为例如与最接近的匹配相关的高度。处理器210还可通过在校准表或参量模型中找到的最接近的高度值的内插来细化实际高度。

情形3：基于强度分布的高度和方位确定

这个情形是例如在图1的插图A中所示的光学传感器120和照明装置110的共同定位和共面配置的例子。光源112的未知位置包括光源的安装高度和安装方位，其中方位包括绕着一个或多个旋转轴的旋转。

在这个情形中处理器210可采用的先验信息可包括光源112的光分布、光源112和传感器120共同定位的事实、传感器120相对于光源112的相对位置、传感器120的光轴和光源112的光轴是平行的并可近似被考虑为相同（共面配置）的事实、路面反射率模型、观察光学传感器120和可能这样的传感器可被包括于的摄像机模块的特性（例如成像器灵敏度、光学系统）和观察光学传感器120相对于光源112的位置。此外，处理器210访问关于由光源从已知位置发射的光的一个或多个光覆盖区的信息，提供关于在预期光分布与光源112的高度和方位之间的关系的信息。

一旦处理器210在步骤304中得到由光学传感器获取的第一图像，处理器210就在步骤306中通过确定在图像中的至少两个、但优选地更多不同的预定点处的强度来特性化在所获取的图像中的光分布。点被选择成使得它们将代表在光覆盖区中的光分布，其与在由光源从可能的已知位置发射的光的一个或多个光覆盖区中的光分布比较，因为在步骤308中，处理器210查找已知特性中的哪一个具有与在步骤306中确定的值的最近匹配（即最小偏差）。高度和方位然后在步骤310中被确定为对应于在步骤308中识别的最接近的匹配或基于偏差的量从最接近的匹配的位置内插的那些高度和方位。

例如，处理器210可以通过例如分析在预期旋转轴中的梯度来比较在第一图像的光覆盖区中的光分布与存储在校准表中的已知光分布。可通过比较从所获取的第一图像确定的光分布与存储在校准表或参量模型中的光分布来得到实际旋转，该校准表或参量模型包含针对光源的高度和方位的各种已知组合的光分布。可通过采用分布的形状来得到光分布的特性用于比较。中间策略可以是只对在仅仅几个位置上的分布采样以特性化光分布的对称形状的变形。可从校准表或参量模型得到最接近的匹配分布及其相关高度和旋转。可通过在校准表中找到的最接近的高度值的内插来细化实际旋转。

情形4：基于强度分布的高度和方位确定

这个情形是例如在图9中所示的光学传感器120和照明装置110的移位或非平面配置的例子。光源112的未知位置至少包括光源的安装方位和可能还有安装高度。方位包括绕着一个或多个旋转轴的旋转。

在这个情形中处理器210可采用的先验信息可包括光源112的光分布、路面反射率模型、观察光学传感器120的特性和可能这样的传感器可被包括于的摄像机模块的特性（例如成像器灵敏度、光学系统）和传感器120相对于光源112的相对位置。此外，处理器210访问提供关于对光源112的不同3D姿势的预期光分布的信息的一个或多个组的已知特性，因而提供关于在光分布与光源的3D姿势之间的关系的信息。

一旦处理器210在步骤304中得到由光学传感器获取的第一图像，处理器210就在步骤306中通过确定指示在图像中的光覆盖区的形状的一个或两个特性来特性化在所获取的图像中的光分布，因为光覆盖区的形状直接与光源的3D方位有关。

图10A和10B分别提供根据本发明的一个实施例的当光源安装在各种方位处时由光学传感器获取的图像1000A和1000B的例子。特别是，图10A示出来自照明系统100的设置的光覆盖区1018A的所观察到的形状，光源112的光轴和光学传感器120的光轴都垂直于路面（即垂直于包含光覆盖区1018A的平面）。图10B另一方面示出来自照明系统100的类似设置的光覆盖区1018B的所观察到的形状，但光源112绕着光学传感器120的行轴旋转。作为结果，在图10B中的光覆盖区1018B具有梯形形状，其中梯形的确切形状取决于旋转的程度。可用于描述3D姿势估计算法所需的形状属性的一个或多个特性包括如使用描画光覆盖区1018B的剖面的线1020示出的形状的剖面、示出形状剖面的端点的圆1030和显示光覆盖区1018B的形状的短轴和长轴的两个双向箭头1040。

一旦处理器210在步骤306中特性化在由光学传感器获取的第一图像中的光覆盖区的形状，该方法就继续进行到步骤308，其中处理器210比较指示在第一图像中的形状的一个或多个特性与和光源的已知方位相关的类似的已知特性以确定偏差，并接着基于该偏差在步骤310中确定光源112的未知方位。替代地或此外，可通过使如从所获取的图像确定的光覆盖区的形状拟合到参量模型来更准确地得到或确定光源112的方位。在计算机视觉中广泛应用从2D图像得到/估计已知对象的3D姿势的后一方法。

当光源的方位是已知的时，在高度是未知的情况下，如在情形1中所述的方法可用于确定光源112的高度。因为这样的描述已经在情形1中被提供并针对在情形2中的高度确定重复，为了简洁，这个描述不在这里重复。

情形5：基于三角测量的方位确定

这个情形是例如在图9中所示的光学传感器120和照明装置110的移位和非平面配置的另一例子。在这个情形中，光源112的未知位置包括光源的安装方位。特别是，方位在这种情况下是绕着位于平行于光覆盖区118的平面（那个平面在图1中用虚线160示出，指示平面160垂直于图1的视图的平面）中的单个旋转轴的旋转。这样的旋转轴可以是在当前的附图中所示的y轴，但类似的推理将适用于在平面160中的任何其它轴。

图11A和11B示出三角测量可如何用于确定光源112的方位。图11A和11B示出照明装置110包括提供光照的光源112。图11A示出由光源112从包括绕着y轴的单轴旋转的不同的方位产生的光锥A、B、C和D。光锥A-D产生在地平面1140（垂直于绘图的平面）上的光覆盖区。由锥A、B、C和D产生的光覆盖区的端点（边缘）在图11A中被示为用于锥A的点11A和12A、用于锥B的点11B和12B、用于锥C的点11C和12C和用于锥D的点11D和12D。检查图11A揭露沿着在图11A中所示的线（即沿着在光覆盖区的平面中的与作为旋转轴到覆盖区的平面上的投影的线垂直的线）的这些端点的位置取决于绕着y轴的旋转的量。因此，这些端点中的任一个可用作用于确定光源112相对于y轴的旋转的基础。

图11B提供由照明装置110产生的光锥之一的不同视图。图11B示出只要光学传感器120的视场1120使得它可覆盖在地平面1140中的光覆盖区1118，由光学传感器获取的图像就将包含光覆盖区1118且处理器210将能够识别端点11-1和11-2中的一个或两个。图11B还提供作为旋转轴（即y轴）到光覆盖区1118的平面1140上的投影的线1142和垂直于投影1142的线1144的图示。基于沿着线1144或平行于越过光覆盖区1118的线1144的任何线的光覆盖区1118的任一端点，处理器210可通过比较任一端点11-1和11-2的位置与和已知位置相关的光覆盖区的相应的已知位置来确定光源112的y轴旋转。

情形6：基于三角测量的高度确定

这个情形是例如在图9中所示的光学传感器120和照明装置110的移位和非平面配置的另一例子。在这个情形中，光源112的未知位置包括光源的安装高度。

图12A和12B示出三角测量可如何用于确定光源112的高度。图12A和12B示出照明装置110包括提供光照的光源112，其中图12A与图12B不同在于在图12B中照明装置110安装得比在图12A中高。由照明装置110的光源产生的光锥产生在地平面1240上的光覆盖区（地平面1240垂直于绘图的平面），光覆盖区在图12A和12B中分别被示为覆盖区1218A和1218B。

比较图12A和12B揭露光覆盖区1218A和1218B的面积取决于光源112的高度。因此，指示覆盖区的面积的光覆盖区1218A和1218B的任何特性可用作用于确定光源112的高度的基础。例如，在光覆盖区的任一端点的在所获取的图像内的位置可用作这样的基础，只要预定哪个端点被考虑并与和已知高度的光覆盖区相关的相应点的已知位置比较。例如，点12-1和12-2中的任一个可用作这样的基础。

基于光覆盖区1218A和1218B的任一预定端点，处理器210可通过比较在所获取的图像内的预定端点的位置与和已知高度相关的光覆盖区的相应已知位置来确定光源112的高度。

情形7：基于三角测量的方位和高度确定

这个情形是例如在图9中所示的光学传感器120和照明装置110的移位和非平面配置的另一例子。在这个情形中，光源112的未知位置包括光源的安装高度和安装方位。特别是，方位在这种情况下是绕着位于平行于光覆盖区118的平面中的单个旋转轴的旋转（那个平面在图1中用虚线160示出，指示平面160垂直于图1的视图的平面）。这样的旋转轴可以是在当前的附图中所示的y轴，但类似的推理将适用于在平面160中的任何其它轴。

图13A和13B示出三角测量可如何用于确定光源112的方位（单轴旋转）和高度。图13A和13B示出照明装置110包括提供光照的光源112，其中图13A与图13B不同在于在图13B中照明装置110安装得比在图13A中高且也相对于图13A中的照明装置方位绕着y轴旋转。由照明装置110的光源产生的光锥产生在地平面1340上的光覆盖区，光覆盖区在图13A和13B中分别被示为覆盖区1318A和1318B。

这个情形是上面所述的情形5和6的组合。在这里可应用情形5的教导，其中沿着在图11A中示出的线（即沿着在光覆盖区的平面中的与作为旋转轴到覆盖区的平面上的投影的线垂直的线）的端点的位置取决于绕着y轴的旋转的量。然而，这些点的位置也可由于在照明装置的安装高度中的变化而改变。因此，当不仅旋转而且照明装置的高度是未知的时，也必须确定指示在所获取的图像中的光覆盖区的面积的特性。在这里可应用情形6的教导，其中图13A和13B的比较揭露光覆盖区1318A和1318B的面积取决于光源112的高度。

因此，这些端点中的任一个可用作用于确定光源112相对于y轴的旋转的基础。因此，为了解决绕着y轴的旋转和照明装置110的高度，指示覆盖区的面积的光覆盖区1318A和1318B的任何特性可与指示在所获取的图像内的覆盖区的位置的光覆盖区1318A和1318B的任何特性结合来用作用于确定光源112的高度和绕着y轴的旋转的基础。这样的特性可包括例如交叉13-1和13-2的位置或交叉13-3和13-4的位置。

情形8：基于不同的表面反射的方位确定

这个情形是例如在图1的插图A中所示的光学传感器120和照明装置110的共同定位和共面配置的另一例子。在这个情形中，光源112的未知位置包括光源的安装方位。特别是，方位在这种情况下是光源绕着垂直于光覆盖区118的单个旋转轴的旋转（即绕着在当前的附图中所示的z轴）。

图14提供根据本发明的一个实施例的从照明装置110绕着z轴的两个不同的旋转（对于覆盖区1418-1是~110度，而对于覆盖区1418-2是~30度）产生的光覆盖区1418-1和1418-2的示意图。点线边界1418-0指照明装置110的原始方位。

图15A提供当光源112安装在具有对于顶部图像（即包含光覆盖区1418-1的图像）绕着z轴的~110度旋转和对于顶部图像（即包含光覆盖区1418-2的图像）绕着z轴的~30度旋转的安装方位处时如可在方法的步骤302中由光学传感器120获取的图像1500-1和1500-2（即“第一图像”）的例子。图15B示出如在图15A中示出的光分布形状的光剖面（1D）上看到的相应的像素强度。在图15B中再次，顶部图指~110度旋转的情形，底部图指~30度旋转的情形。点线框1510指提取旋转方向（顺时针/逆时针）所需的2D光分布。

如可通过比较在图15A的顶部图像中和在图15A的底部图像中的光覆盖区来看到的，由于不同表面（例如沥青道路的表面相对于路缘人行道的表面相对于周围植被的表面）的不同表面反射率，光源112绕着z轴的旋转改变在光覆盖区1418-1和1418-2内的光分布，其中在光覆盖区内较低的强度用较暗的灰色阴影示出，而较高的强度用较浅的灰色阴影示出。因此，分析在光分布中的强度中的变化（即梯度）并与某些已知值比较可允许绕着z轴的未知旋转的计算。

在这个情形中处理器210可采用的先验信息首先包括路面反射率模型。这样的模型包括关于道路拓扑和/或布局的信息，例如关于道路是否是沥青道路的信息、关于周围植被的信息、关于路缘人行道的位置和存在的信息等。此外，先验信息可包括光源112和传感器120共同定位的事实、传感器120相对于光源112的相对位置、传感器120的光轴和光源112的光轴是平行的并可近似被考虑为相同（共面配置）的事实、光源112的光分布、观察光学传感器120和可能这样的传感器可被包括于的摄像机模块的特性（例如成像器灵敏度、光学系统）和观察光学传感器120相对于光源112的位置。此外，处理器210访问关于由光源从已知位置发射的光的一个或多个光覆盖区的信息，提供关于在预期光分布和光源112绕着y轴的旋转之间的关系的信息。

一旦处理器210在步骤304中得到由光学传感器获取的第一图像（即在图15A中所示的任一图像），处理器210访问至少路面反射率模型的已知特性和可能一些或所有其它上面所述的先验信息，该方法就继续进行到步骤306，其中处理器210分析所获取的图像，以便通过例如分析在所获取的图像中的梯度来特性化所测量的光分布。这样的分析可根据下面所述的两种不同的方法来完成。

在第一方法中，处理器210可分析在所获取的图像的光覆盖区内的光剖面的ID分布以从它的预期位置（即在从不同的已知位置发射的光的一个或多个光覆盖区中的位置）确定在光剖面中的梯度中的某个特性点的位置（例如最大梯度的位置或梯度变成非零时的点的位置，即在光分布中的强度改变时的边缘）以得到旋转的变化/量。可以用与例如在情形2或3中所述的方式类似的方式来分析1D剖面，其描述因此不在这里重复。

虽然这样的方法将不给出旋转方向（顺时针/逆时针）的主意，在一些部署情形中，关于旋转的量的信息可能已经是足够的。

在第二方法中，可能不仅确定绕着z轴的旋转的量而且确定这样的旋转的方向。在这样的方法中，使用例如以图15A中的框1510所示的、从在所获取的光覆盖区内的最少2x2像素的区得到的2D光分布允许确定在2D区域内的梯度以及估计梯度的方向，这不仅给出旋转的变化/量而且给出该旋转的方向，解决了否则对第一方法持续的模棱两可问题。可通过首先计算在水平和垂直方向上的导数并其次计算由在水平和垂直方向上的导出的导数组成的矢量的方向来计算方位梯度。

在这个情形的各种实施例中，可通过采用分布的形状来得到光分布的特性用于比较。中间策略可以是对只在所获取的图像内的几个位置上的分布采样以特性化在光覆盖区内的光分布的对称形状的变形。

如前面在本文所述的，可从校准表得到最接近的匹配分布及其相关旋转。处理器210可通过在校准表或参量模型中找到的最接近的高度值的内插来进一步细化光源112的实际旋转。

一旦绕着z轴的旋转被确定，处理器210就可遵循与在情形1和2中所述的方法类似的方法用于确定光源112的安装高度，如果高度是未知的话。

本发明的各种实施例可被实施为用在计算机系统上的程序产品，其中程序产品的（多个）程序定义实施例的功能（包括本文所述的方法）。在一个实施例中，（多个）程序可被包含在各种非暂态计算机可读存储介质上，其中如在本文使用的，措辞“非暂态计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂态、传播的信号。在另一实施例中，（多个）程序可被包含在各种暂态计算机可读存储介质上。例证性计算机可读存储介质包括但不限于：（i）信息可永久地被存储于的不可写存储介质（例如在计算机内的只读存储器设备，例如由CD-ROM驱动器可读取的CD-ROM磁盘、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器）；以及（ii）可变更的信息存储于的可写存储介质（例如闪存、在磁盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器或任何类型的固态随机存取半导体存储器）。计算机程序可在本文所述的一个或多个处理器210上运行。

虽然前述内容针对本发明的实施例，可设想本发明的其它和另外的实施例而不偏离其基本范围。例如，本发明的方面可在硬件或软件中或在硬件和软件的组合中实施。因此，本发明的范围由接下来的权利要求确定。

Claims (15)

1.一种用于基于第一图像来确定照明装置的光源的位置的方法，所述第一图像由摄像机获取并包含由所述光源从所述位置发射的光的光覆盖区的至少一部分，所述方法包括下列步骤：

处理所述第一图像以确定在所述第一图像内的所述光覆盖区的一个或多个特性；

比较一个或多个所确定的特性与由所述光源从已知位置发射的光的光覆盖区的一个或多个已知特性以确定在所述一个或多个所确定的特性和所述一个或多个已知特性之间的偏差；以及

基于所确定的偏差来确定所述光源的所述位置，其中光源的所述位置包括所述光源绕着在平行于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转或所述光源的安装高度中的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述光源的所述位置包括所述光源的安装高度，以及其中所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括在所述光覆盖区内的最大强度、在所述光覆盖区内的预定位置处的强度和/或在所述光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度的和。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源绕着在平行于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的平面中的预定旋转轴的旋转，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区是由所述光源从所述光源绕着所述预定旋转轴的预定安装旋转发射的光的光覆盖区，

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括指示沿着所述光覆盖区中的梯度线的在所述光覆盖区中的强度分布中的梯度的一个或多个特性，所述梯度线垂直于所述预定旋转轴到所述光覆盖区上的投影。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述光源的所述位置还包括所述光源的安装高度，以及其中所述方法还包括：

处理所述第一图像以确定在所述第一图像内的所述光覆盖区的一个或多个另外特性，其中所述光覆盖区的所述一个或多个另外特性包括在所述光覆盖区内的沿着在所述光覆盖区中垂直于所述梯度线的线的最大强度、在所述光覆盖区内的沿着在所述光覆盖区中垂直于所述梯度线的线的预定位置处的强度、和/或在所述光覆盖区内的沿着在所述光覆盖区中垂直于所述梯度线的所述线的两个或多个不同的预定位置处的强度的和；

比较所述一个或多个所确定的另外特性与由所述光源从预定安装高度发射的光的光覆盖区的一个或多个已知的另外特性以确定在所述一个或多个所确定的另外特性和所述一个或多个已知的另外特性之间的另外偏差；以及

基于所确定的另外偏差来确定所述光源的所述安装高度。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源的安装高度和所述光源绕着一个或多个旋转轴的安装旋转，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区是由所述光源从已知高度和已知安装旋转发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括在所述光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述光源的所述位置包括所述光源的安装方位，且所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括指示所述光覆盖区的形状的一个或多个特性。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述光源的所述位置还包括所述光源的安装高度，以及其中所述方法还包括：

处理所述第一图像以确定在所述第一图像内的所述光覆盖区的一个或多个另外特性，其中所述光覆盖区的所述一个或多个另外特性包括在所述光覆盖区内的最大强度、在所述光覆盖区内的预定位置处的强度、和/或在所述光覆盖区内的两个或多个不同的预定位置处的强度的和；

比较所述一个或多个所确定的另外特性与由所述光源从预定安装高度发射的光的光覆盖区的一个或多个已知的另外特性以确定在所述一个或多个所确定的另外特性和所述一个或多个已知的另外特性之间的另外偏差；以及

基于所确定的另外偏差来确定所述光源的所述安装高度。

8.如权利要求1所述的方法，其中：

光源的所述位置包括所述光源绕着在平行于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区包括由所述光源从所述光源绕着所述预定旋转轴的已知安装旋转发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括所述光覆盖区的至少一个端点在所述光覆盖区内并沿着垂直于所述预定旋转轴到所述光覆盖区上的投影的线的位置。

9.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源的安装高度，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区是由所述光源从已知高度发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括指示所述光覆盖区的面积的一个或两个特性。

10.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源绕着在平行于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转和所述光源的安装高度，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区是由所述光源从绕着所述预定旋转轴的已知安装旋转和从已知高度发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括指示所述光覆盖区的面积的一个或多个特性以及指示在所述第一图像内的所述光覆盖区的位置的一个或多个特性。

11.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源绕着垂直于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的旋转轴的安装旋转，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区包括由所述光源从所述光源绕着所述旋转轴的已知安装旋转发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括在沿着光覆盖区中的预定线的强度分布中的预定梯度的位置。

12.如权利要求1所述的方法，其中：

所述光源的所述位置包括所述光源绕着垂直于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的旋转轴的安装旋转，

由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区是由所述光源从所述光源绕着所述旋转轴的已知安装旋转发射的光的光覆盖区，以及

所述光覆盖区的所述一个或多个特性包括指示在所述光覆盖区内的预定二维区域内的强度分布中的梯度的一个或多个特性。

13.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括从由所述光源从多个已知位置发射的光的多个光覆盖区选择由所述光源从所述已知位置发射的光的所述光覆盖区，所述多个已知位置彼此不同，其中所述选择被作出，使得所述光覆盖区具有最接近于包含在所述第一图像中的所述光覆盖区的所述一个或多个特性的所述一个或多个已知特性。

14.一种用于基于第一图像来确定照明装置的光源（112）的位置的设备（130），所述第一图像由光学传感器（120）获取并包含由所述光源从所述位置发射的光的光覆盖区，所述光源的所述位置包括所述光源绕着在平行于由所述光源发射的光的所述光覆盖区的平面中的预定旋转轴的安装旋转或所述光源的安装高度中的至少一个，所述设备包括：

用于得到第一图像的装置（202，220）；以及

一个或多个处理器（210），其配置成：

处理所述第一图像以确定在所述第一图像内的所述光覆盖区的一个或多个特性；

比较所述一个或多个所确定的特性与由所述光源从已知位置发射的光的光覆盖区的一个或多个已知特性以确定在所述一个或多个所确定的特性和所述一个或多个已知特性之间的偏差；以及

基于所确定的偏差来确定所述光源的所述位置，

其中：

所述设备还包括用于实施根据权利要求2-12中的任一项的一个或多个步骤的装置和/或配置成输出所述光源的所确定的位置的输出装置（214，222），和/或

用于得到所述第一图像的所述装置包括配置成获取所述第一图像的光学传感器，所述第一图像包含由所述光源从所述位置发射的光的所述光覆盖区。

15.一种计算机可读存储介质，其存储计算机指令，所述计算机指令在被一个或多个计算设备执行时使所述一个或多个计算设备执行根据权利要求1-13中的一个或多个所述的方法的步骤。