CN106664776B - 体育场照明瞄准系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于瞄准大型区域照明系统的照明瞄准系统，该照明瞄准系统包括：灯具（5），该灯具具有安装定位和方位并且被配置成沿着光轴生成光束；照相机（1），其被配置成捕获图像，该照相机（1）被耦合至灯具并且在照相机的视野与光轴之间具有定义关系；存储器（31），其被配置成存储包括灯具在将要照亮的区域内的期望瞄准位置的照明信息，并且该存储器进一步被配置成存储包括至少一个特征在将要照亮的区域内的预期位置的特征信息，其中预期位置不同于期望瞄准位置；处理器（33），其被配置成基于特征信息、照明信息和图像来确定和输出瞄准评价信息，以便能够进行有关是否灯具被正确瞄准的确定。

Description

体育场照明瞄准系统和方法

技术领域

本发明一般涉及照明瞄准（lighting aiming）系统和方法，并且尤其涉及与大型区域照明系统相兼容的照明瞄准系统和方法。

背景技术

在许多高端大型区域照明应用诸如利用例如Philips Arena Vision产品的照明应用中，围绕将要照亮的区域分布大量的灯具，以试图在所述给定区域上创建均匀光强度。这样的应用的示例包括用于照亮体育运动场（arena）例如场地（field）、球场（pitch）或体育场照明、立面（facade）照明、车间照明、停车场照明等等的运动场照明系统。

足球体育场例如可以具有照明计划或设计，其中照明系统包含超出100个灯具，每一个灯具位于体育场上并且在球场上具有期望的瞄准位置（location）或点，以试图提供合适的照明效果。典型地，照明系统安装者接收照明计划，其包含针对每一个灯具的信息诸如灯具的类型、灯具的安装位置和方位（orientation）以及（典型地，相对于场地的中心）瞄准位置或点。基于这个信息，安装者将这些灯具安装在体育场基础设施中。在这个阶段中，安装者也必须使用照明计划方位值将灯具指向场地中的期望瞄准位置。

从灯具位置中，安装者具有场地的清晰概览，但是很难精确地确定场地中的瞄准位置。为了改善对准过程的精度，安装者能够使用通过手动地将视觉标记放在场地上所需的坐标上而创建的网格（grid）以及与灯具光轴对准的激光指针。以这样的方式，对准就是将激光点瞄准网格上所请求的视觉上插入位置。在这个过程中，视觉标记在场地上的放置是一项繁复的任务，并且基于激光点的对准本身容易出错。

克服这样的困难的一种方式是预先瞄准安装在照明计划的小规模模型上的预置夹具上的灯具，诸如在美国专利US8717552内所讨论的。然而，这样的系统无法适应于针对体育场的建筑物的任何改变。换句话说，以有效的方式来“微调”灯具是困难的或不可能的。诸如在美国公开的申请US20130268246中所公开的，此外已提议将照相机附着于灯具，以致安装者能够通过产生反映所建模的光图案（pattern）的“裁剪”图像而“看到”来自灯具的光将指向哪里。这个裁剪的图像随后能够与进一步“广角”照相机图像进行比较，以确定光束的位置和相对于广角图像的图案并因此确定是否灯具被指向所需的方向。

发明内容

利用如利用权利要求书所定义的本发明来解决上面的问题。

根据本发明的实施例，提供一种用于瞄准大型区域照明系统的照明瞄准系统，该大型区域照明系统用于照明将要照亮的区域，该照明瞄准系统包括：灯具，该灯具具有安装位置和方位并被配置成沿着光轴生成光束；照相机，其被配置成捕获图像，该照相机被耦合至灯具并且在照相机的视野与光轴之间具有定义关系；存储器，其被配置成存储包括灯具在将要照亮的区域内的期望瞄准位置的照明信息，并且该存储器进一步被配置成存储包括至少一个特征在将要照亮的区域内的预期位置的特征信息，其中预期位置不同于期望瞄准位置；处理器，其被配置成基于特征信息、照明信息和图像来确定和输出瞄准评价信息，以便能够进行有关是否灯具被正确瞄准的确定；其中该处理器被配置成：分析图像来确定图像内的至少一个特征；确定图像内的特征定位（position）；以及使用照明信息和特征信息来分析图像内的特征定位，以确定和输出包括关于是否灯具被正确瞄准的指示符的瞄准评价信息。在这样的实施例中，通过使用图像来确定灯具的当前瞄准并将当前瞄准与存储的包含关于灯具的期望瞄准的信息的照明计划进行比较，能够正确瞄准灯具。

照相机的视野与光轴之间的定义关系可以是至少以下之一：照相机的视野与光轴之间的已知方位偏移；包括光轴的照相机的视野；以光轴和表面的交点为中心的照相机的视野。在这样的实施例中，照相机能够与光轴进行对准并因此“看到”灯具的瞄准点。或者在一些情形中，相对于灯具光轴在已知方位上被偏移，以便照相机能够应用窄视野来捕获包含已知特征的图像，其中已知特征被定位于偏离灯具的光轴但是能够用于瞄准灯具。

被配置成确定和输出瞄准评价信息的处理器可以被配置成基于在源自照相机的视角的灯具的期望瞄准位置与源自照相机的视角的至少一个特征的预期位置之间的距离在照相机的视野内的映射来生成图像定位，并且被配置成在图像定位上生成将被应用于图像的图形指示符，以指示至少一个特征在图像内的预期位置。在这样的实施例中，通过将特征在图像内的定位与图形指示符进行比较，用户或安装者能够看到灯具的当前瞄准与预期瞄准之间的差异。

如前所述，被配置成确定和输出瞄准评价信息的处理器可以被配置成：分析图像来确定图像内的至少一个特征，以确定图像内的特征定位，并且使用照明信息和特征信息来分析图像内的特征定位，以确定和输出包括关于是否灯具被正确瞄准的指示符的瞄准评价信息。以这样的方式，处理器能够识别图像内的特征并随后使用这些确定的特征作为分析的一部分。在这样的实施例中，处理器被配置成确定在灯具的瞄准后面的几何结构（geometry）并因此通过将图像特征位置与灯具的预期位置和/或灯具的方位进行比较来确定灯具的位置和/或灯具的方位。

瞄准评价信息可以进一步包括基于使用照明信息和特征信息的图像内的特征定位的分析的灯具方位调整信号。

照明瞄准系统可以进一步包括电子可控马达，其被配置成：接收灯具方位调整信号，以及基于灯具方位调整信号来致动（actuate）灯具，以致期望瞄准定位与基于灯具的安装位置和方位的瞄准定位之间的差异被减小。在这样的情形中，这些灯具能够被瞄准并在其瞄准中被多次改变而不需要采用昂贵的高级工作设备。

照明瞄准系统可以进一步包括被耦合至灯具的倾斜传感器，其中处理器可以被配置成：基于使用照明信息来分析倾斜传感器输出，确定是否灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于瞄准评价信息，确定是否灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。在这样的实施例中，倾斜瞄准确定和校正能够使用倾斜传感器来执行并且显著降低使用照相机和“计算机视觉”装置以及本文所讨论的方法的平移（pan）瞄准确定和校正的复杂度。

照明瞄准系统可以进一步包括被耦合至灯具的距离或范围传感器，其中处理器可以被配置成：基于使用照明信息来分析距离或范围传感器输出，确定是否灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于瞄准评价信息，确定是否灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。在这样的实施例中，倾斜瞄准确定和校正能够使用范围或距离传感器来执行并且显著降低使用照相机和“计算机视觉”装置以及本文所讨论的方法的平移瞄准确定和校正的复杂度。

照明瞄准系统可以进一步包括显示器，其中显示器可以被配置成接收和显示与瞄准评价信息相关的信息的视觉表示。以这样的方式，能够给用户提供关于如何调整灯具并因此正确瞄准灯具的指示符。

显示器可以是从显示器的视角显示灯具瞄准位置的表示的增强现实显示器，灯具瞄准位置以瞄准评价信息为基础。

至少一个特征可以是至少以下之一：位于（多个）确定位置上的至少一个信标，并且其中特征信息包括至少一个信标的（多个）预期位置；以及位于定义位置上的固有的2D或3D特征，以及其中特征信息包括2D或3D特征的位置。

在这样的实施例中，存储器被配置成存储利用信标定位指示预期图像的信息并且使用这个（预期图像）来与利用照相机所捕获的实际信标位于其内的实际图像进行比较。预期图像信标定位与实际图像信标定位之间的差异随后在一些实施例中可以用于确定瞄准误差和校正。例如，固有特征可以是场地上的体育场看台安排、球门柱、中心圆或中心地点(spot)标记。以这样的方式，在场地上不需要附加的标记或信标被放置在定位上。

根据第二方面，提供一种瞄准大型区域照明系统的方法，该大型区域照明系统用于照明将要照亮的区域，该方法包括：利用方位将灯具定位在安装位置中，以致灯具被配置成沿着光轴生成光束；利用照相机的视野与光轴之间的定义关系，将照相机耦合至灯具；利用照相机来捕获图像；存储包括灯具在将要照亮的区域内的期望瞄准定位的照明信息；存储包括至少一个特征在将要照亮的区域内的预期位置的特征信息，其中预期位置不同于期望瞄准位置；基于特征信息、照明信息和图像，确定瞄准评价信息；输出瞄准评价信息，以便能够进行有关是否灯具被正确瞄准的确定；以及其中确定瞄准评价信息包括：分析图像来确定图像内的至少一个特征；确定图像内的特征定位；使用照明信息和特征信息，分析图像内的特征定位；以及基于使用照明信息和特征信息的图像内的特征定位的分析，生成关于是否灯具被正确瞄准的瞄准指示符。

照相机的视野与光轴之间的定义关系可以是至少以下之一：照相机的视野与光轴之间的已知方位偏移；包括光轴的照相机的视野；以光轴和表面的交点为中心的照相机的视野。在这样的实施例中，照相机能够与光轴进行对准并因此“看到”灯具的瞄准点。或者在一些情形中，照相机的视野可以相对于灯具光轴在已知方位上被偏移，以便照相机能够应用窄视野来捕获包含偏离灯具的光轴进行定位但是能够用于瞄准灯具的已知特征的图像。

确定瞄准评价信息可以包括：基于在源自照相机的视角的灯具的期望瞄准位置与源自照相机的视角的至少一个特征的预期位置之间的距离在照相机的视野内的映射，生成图像定位；在图像定位上生成图形指示符；将图像定位上的图形指示符应用于图像，以指示至少一个特征在图像内的预期定位。

如前所述，确定瞄准评价信息可以包括：分析图像来确定图像内的至少一个特征；确定图像内的特征定位；使用照明信息和特征信息来分析图像内的特征定位；以及基于使用照明信息和特征信息的图像内的特征定位的分析，生成关于是否灯具被正确瞄准的瞄准指示符。

确定瞄准评价信息可以进一步包括：基于使用照明信息和特征信息的图像内的特征定位的分析，生成灯具方位调整信号，以及输出瞄准评价信息包括输出灯具方位调整信号。

该方法可以进一步包括：在电子可控马达上接收灯具方位调整信号；以及利用电子可控马达基于灯具方位调整信号来致动灯具，以致期望瞄准定位与基于灯具的安装定位和方位的瞄准定位之间的差异被减小。

该方法可以包括：基于使用照明信息来分析倾斜传感器输出，确定是否灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于瞄准评价信息，确定是否灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。

该方法可以包括：基于使用照明信息来分析范围或距离传感器输出，确定是否灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于瞄准评价信息，确定是否灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。

该方法可以包括在显示单元上接收和显示与瞄准评价信息相关的信息的视觉表示。

显示信息的视觉表示可以包括：经由增强现实显示器从显示器的视角显示灯具瞄准定位的表示，灯具瞄准定位以瞄准评价信息为基础。

至少一个特征可以是至少以下之一：位于（多个）确定位置上的至少一个信标，并且其中特征信息包括至少一个信标的（多个）预期位置；以及位于定义位置上的固有2D或3D特征，并且其中特征信息包括2D或3D特征的位置。

附图说明

现在将参照附图来详细描述本发明的示例，其中：

图1显示根据一些实施例的示例照明瞄准系统；

图2显示根据第一组实施例的操作中的示例照明瞄准系统；

图3显示根据第二组实施例的操作中的示例照明瞄准系统；

图4显示根据一些实施例的确定体育场内的至少一个2D和一个3D示例特征的操作中的示例照明瞄准系统；

图5显示根据一些实施例的使用附加的倾斜传感器的示例照明瞄准系统；

图6显示根据一些实施例的使用附加的距离或范围传感器的示例照明瞄准系统；和

图7显示根据一些实施例的光瞄准系统的操作的流程图。

具体实施方式

参照本文的实施例所描述的概念针对照明瞄准系统。尤其针对照明瞄准系统，以使得泛光灯具的方向能够改善工作流程效率。照明瞄准系统使用照相机来基于所提取的位于将要照亮的区域内（位于区域内的或引入或固有）的视觉地标或特征确定灯具的正确瞄准。对准误差此外能够通过分析所确定的特征（测量的方位）并利用根据照明计划的所需方位来导出。在本文所述的一些实施例中随后能够利用合适的音频或视觉装置将安装者引导至所测量的未对准，以定向该灯具。类似的方案也能够应用于具有机动化的平移-倾斜单元的灯具。虽然尤其参照体育场或运动场诸如足球体育场描述了以下示例，但是将明白：本文所述的装置和方法能够应用于各种大规模照明应用，诸如立面照明、车间照明、停车场照明或甚至其中不可能在目标位置上放置标记的大型区域，例如，诸如用于游泳池场馆的照明。照明系统设计者典型地使用虚拟平面来设计照明计划。在足球体育场中，虚拟平面通常被视为足球场。然而，在游泳池中，虚拟平面与水池的水位相类似。在空的水池中，难以在虚拟平面上将标记放置在目标位置上，而在满的水池中，标记应该是（移动的）浮动的。类似地，本文所述的装置和方法能够应用于其中照明平面是不平坦的照明情形。例如，在室内赛车场中，其中循环地板（cycling floor）是倾斜的并形成陡峭的角度。

参照图1，显示示例照明瞄准系统。图1所示的照明瞄准系统包括能够是任何合适的灯具类型和配置的灯具5。灯具5如本文所述能够经由合适的安装点或夹具被安装在体育场内。安装点或夹具能够被配置成可调的，以便改变灯具的方位。这个调整在一些实施例中是二维调整。合适的调整能够是以下之中的任何两个或三个：围绕水平轴的方位（倾斜调整）；围绕垂直轴的方位（平移调整）；以及围绕灯具的光轴的方位（滚动调整）。

照明瞄准系统能够包括照相机1。照相机1在一些实施例中能够被耦合至灯具5。照相机1在一些实施例中在固定夹具上可拆卸地被耦合至灯具5。在一些实施例中，照相机1能够永久地被耦合或被固定在灯具5上或形成包括灯具和照相机的整体灯具组件的一部分。照相机1以这样的方式被耦合到灯具5，以致在照相机的视野与光轴之间具有定义关系。例如，照相机的视野与光轴之间的定义关系可以是：照相机的视野包括灯具的光轴。换句话说，在照相机的视野与光轴之间具有小的但是已知的方位偏移。优选地，照相机的视野是这样的，以致利用照相机所捕获的图像的中心是灯具的光轴相对于球场或体育场表面的交点。换句话说，优选地利用照相机所捕获的图像的中心是灯具的瞄准地点或瞄准点。然而，将明白：定义关系可以是照相机的视野与光轴之间的已知方位偏移。这种偏移可以使得照相机能够具有窄视野来捕获包含已知特征的图像，其中已知特征被定位于偏离灯具的光轴但是能够用于以本文所述的方式来瞄准灯具。

照相机能够是被配置成捕获图像并将图像传递至瞄准设备3的任何合适的照相机或成像装置。例如，在一些实施例中，照相机1包括镜头或光学器件，以便能够调整照相机的视野诸如变焦操作，以致照相机被配置成：利用较宽视野在第一变焦等级上捕获第一图像或第一组图像，从而能够进行粗瞄，并且利用较窄视野在第二变焦等级上捕获第二图像或第二组图像，从而能够进行精瞄。在本文的应用中，术语照相机应该被解释为包括被动和主动成像示例二者的任何图像捕获装置诸如激光雷达设备、红外照相机并且不应被限于视觉波长照相机。

照明瞄准系统在一些实施例中进一步包括瞄准装置3。瞄准装置3在一些实施例中被配置成从照相机1接收图像或图像数据并且基于这些图像来确定是否灯具被正确瞄准。在一些实施例中，利用被配置成无线地或者使用有线或电缆连接来接收（和发射数据）的合适的计算机或处理装置来实现瞄准装置。计算机或处理设备在一些实施例中是适合于由安装者或灯具系统来运送的便携式或移动装置。

瞄准装置3在一些实施例中因此包括至少一个处理器31，其被配置成处理从照相机1接收的图像数据。瞄准装置3此外包括至少一个存储器33。存储器在一些实施例中包括被分配来存储将在处理器31上运行或执行的程序代码或数据诸如本文所述的特征确定、特征定位确定和瞄准确定操作的存储器的部分。此外，存储器33在一些实施例中包括被分配来存储将要处理的数据的存储器的部分。例如，在一些实施例中，存储器33被配置成存储照明计划或基于照明计划的信息，以使得处理器31能够确定是否灯具被正确瞄准。在一些实施例中，存储器33包括基于灯具的期望或“瞄准”方位、在球场上的期望或“瞄准”位置的信息或基于“瞄准”需求的任何合适的信息。能够例如从照明计划中确定或找到这个信息，其中照明计划包括被安装在体育场内或者将要安装在体育场内的灯具的列表或表格、灯具的类型、灯具的安装或放置位置（相对于已知数据诸如体育场的中心点或地点）、灯具的期望方位以及灯具的期望瞄准点（相对于已知数据）。此外，如本文所讨论的，在一些实施例中，基于灯具的期望瞄准位置的信息能够采用从安装在期望位置和方位上并且瞄准期望瞄准位置或地点的照相机（灯具）的视角中模拟的或预定生成的图像的形式。存储器33在一些实施例中可以包括基于将在瞄准操作中使用的任何特征的信息。如下文将描述的，这些特征对于正在其内部生成照明效果的架构或结构而言能够是固有的，例如体育场内的特征。在一些实施例中，这些特征是将被定位在已知或确定位置上的瞄准或目标特征。因而，例如，与这些（瞄准、目标或固有的）特征相关联的任何参数被存储在存储器33中。这些例如能够是特征的位置、形状、大小、颜色或光图案。

存储器33能够是任何合适的存储器诸如半导体存储器，并且在一些实施例中，存储器33包括至少一部分易失性存储器和一部分非易失性存储器。在一些实施例中，存储器的至少一部分被定位成与瞄准装置3分开。例如，在一些实施例中，存储器的一部分诸如包括照明计划或基于照明计划的信息的存储器被定位在远离瞄准装置3的服务器上并且能够由处理器33经由合适的数据连接来检索。

处理器31因此能够被配置成从照相机1接收图像数据。在一些实施例中，处理器进一步被配置成接收照明信息和特征信息。处理器31随后能够分析图像数据、照明信息和特征信息并且基于分析来确定和输出瞄准评价信息，以便能够进行有关是否灯具被正确瞄准的确定。例如，在一些实施例中，处理器能够被配置成基于灯具的期望瞄准位置和至少一个特征的预期位置之间的距离相对于图像视角的映射来生成图像定位（或者距图像中的定义定位的图像偏移）。在确定了图像定位的情况下，处理器随后能够在图像定位上生成将应用于图像的图形指示符，以指示至少一个特征在图像内的预期定位。但是，将明白：在以下描述内，术语位置和定位是可互换的。为了清晰起见，术语位置相对于物理位置或定位诸如瞄准位置或特征在体育场内的位置来使用，而术语定位相对于照相机图像或图像内的信息或基于图像来使用。当图形指示符与特征对准时，则灯具被正确瞄准。此外，当图形指示符与图像上的特征不对准时，安装者或用户能够试图调整灯具，以便将图形指示符与图像上的特征相对准。

在一些实施例中，处理器31此外能够被配置成执行图像处理和分析图像来确定图像内的至少一个特征。如下所述，特征例如能够是被放置在场地上的视觉标记或信标或者能够基于体育场或球场的固有结构或配置来确定。

处理器31此外被配置成确定（多个）特征在图像内的定位。此外，定位在一些实施例中相对于已知点或位点（locus）来定义。例如，在一些实施例中，（多个）特征的定位相对于图像的中心点来确定，然而将明白：在一些实施例中，（多个）特征的定位相对于图像的角落或边缘之一来确定。

在确定了（多个）特征的定位的情况下，处理器31随后能够被配置成使用照明信息和特征信息来确定或分析一个或多个特征在图像内的定位。处理器31能够使用这个分析来生成和输出瞄准评价信息，以便能够进行是否灯具被正确瞄准的确定。例如，处理器31能够确定图像中的特征与预期特征定位之间的图像定位（或者距图像中的定义定位的图像偏移）并且进一步基于分析来生成瞄准评价信息或者瞄准或方位调整信号。

在一些实施例中，瞄准装置进一步包括显示单元35。显示单元能够是适合于给瞄准装置3的安装者或用户提供视觉或图形指示符的任何合适的显示技术。在一些实施例中，显示单元是从瞄准装置中可拆卸的或与之分开的部分并且被配置成接收瞄准评价信息（诸如方位调整信号）和显示与瞄准评价信息相关的信息的视觉表示。在一些实施例中，显示单元35能够接收利用照相机所捕获的图像并且覆盖瞄准评价信息诸如视觉或图形指示符。在一些实施例中，此外能够处理图像。例如，所确定的特征能够在视觉上被增强。

在一些实施例中，显示单元能够被实现为在平板计算机、移动设备或移动电话上操作的应用或程序。在一些实施例中，显示技术是增强现实显示器，例如诸如增强现实眼镜。

在一些实施例中，瞄准评价信息能够利用装置来处理并且经由可闻输出装置诸如扬声器或耳机来输出。瞄准评价信息的可闻输出在一些实施例中可以补充（compliment）视觉或图形输出并且进一步向安装者或用户指示是否灯具被正确瞄准。例如，耳麦能够试图产生向安装者或用户指示围绕垂直轴的旋转的空间音频源信号。因而，左侧空间信号能够指示向左的调整，而右侧空间信号指示向右的调整。

在一些实施例中，照明瞄准系统进一步包括被配置成接收方位调整信号的可控马达37。马达例如步进马达能够被配置成移动或致动灯具5，以减少任何瞄准误差。在这样的实施例中，灯具5能够被安装在利用电子可控马达37来致动或移动的倾斜和平移万向节上。可控马达37此外在一些实施例中能够在滚动方位中移动或致动灯具。虽然大多数灯具具有相对于光学中心的旋转不变光投影且因此并不总是需要适配机械滚动角，但是滚动移动能够产生非对称光投影模块的效果。在一些实施例中，机械滚动能够在与光轴垂直的平面中利用如同加速度计之类的倾斜设备来测量，并且作为瞄准评价信息的一部分的对准网格覆盖能够被生成并被投影在输出图像上，以致用户能够检测到任何未对准并相应地校正滚动角。

在一些实施例中，照明瞄准系统进一步包括附加传感器39。例如，在一些实施例中，照明瞄准系统包括倾斜传感器，其被耦合至灯具5并被配置成确定能够被传递至处理器31的水平轴（倾斜）方位值。在这样的实施例中，处理器31能够被配置成：接收倾斜传感器输出，并且通过使用在存储器33中存储的信息分析倾斜传感器输出，诸如将测量的倾斜角与灯具的期望倾斜角进行比较，确定是否围绕水平轴方位正确瞄准灯具。此外，在这样的实施例中，处理器31能够被配置成基于本文所讨论的在存储器33中存储的图像和信息的分析来确定是否围绕垂直轴方位（平移方位）正确瞄准灯具。以这样的方式，如本文所讨论的图像分析被简化，这是因为倾斜方位被单独确定并且不需要根据使用在存储器中存储的信息的图像的分析来确定。在一些实施例中，倾斜传感器的使用能够被配置成基于本文所讨论的图像的分析来检查或校准是否灯具的瞄准是正确的确定。此外，在一些实施例中，倾斜传感器的使用能够与本文所讨论的图像的分析进行组合，以便更精确地确定灯具的瞄准。

类似地，在一些实施例中，照明系统进一步包括范围或距离传感器，其被安装在灯具5上并被配置成确定从灯具到瞄准定位或点的距离或范围。在这样的实施例中，处理器31能够接收距离或范围传感器的输出并且基于存储器33中的信息来分析这个输出，以便确定水平或倾斜方位。在这样的实施例中，处理器31能够被配置成：接收范围或距离传感器输出，并且通过使用在存储器33中存储的信息来分析范围或距离传感器输出，诸如对照灯具与瞄准定位或地点之间的预期距离来比较测量的距离或范围，确定是否灯具围绕水平轴方位被正确瞄准。此外，在这样的实施例中，处理器31能够被配置成基于本文所讨论的存储在存储器33中的图像和信息的分析来确定是否围绕垂直轴方位（平移方位）正确瞄准灯具。以这样的方式，如本文所讨论的图像分析被简化，这是因为倾斜方位被单独确定并且不需要根据使用在存储器中存储的信息的图像的分析来确定。在一些实施例中，范围或距离传感器的使用能够被配置成基于如本文所讨论的图像的分析来检查或校准是否灯具的瞄准是正确的确定。此外，在一些实施例中，范围或距离传感器的使用能够与本文所讨论的图像的分析进行组合来更精确地确定灯具的瞄准。

在以下示例中，处理器基于上述的图像处理实施例来生成瞄准评价信息。然而，将明白：以下装置能够被配置成采用应用于图像的图像定位的形式来生成瞄准评价信息。换句话说，通过采用本文所述的方式基于在灯具的期望瞄准位置和至少一个特征的预期位置之间的距离相对于图像视角的映射来生成图像定位，从而生成和输出瞄准评价信息。一旦图像定位被确定，则在图像定位上将图形指示符应用于图像，以指示至少一个特征在图像内的预期定位。

在一些实施例中，处理器31此外能够被配置成执行图像处理并分析图像来确定图像内的至少一个特征。

参照图2，根据第一组实施例显示照明瞄准系统的示例操作。在图2中利用足球场地100以及具有光轴或瞄准方向103的示例灯具5（被耦合至照相机1）来表示体育场，其中光轴或瞄准方向103在场地的表面上在瞄准位置或点107上与足球场地100相交。灯具5在这个示例中位于先验已知的灯具位置（x, y, z: X1, Y1, Z1）上但是具有未知的或尚未精确确定的水平和垂直方位。

此外，位于场地上的是在已知位置上的至少一个视觉标记101。在这个示例中，单个视觉标记101位于场地的中心地点（x, y, z: 0, 0, 0）上。视觉标记能够是任何合适的对象，诸如球、反射器或者有源光源或信标。将明白：信标能够被定义为有源和无源信标二者。此外，术语信标和视觉指示符不应被限于人类视觉范围的波长，但是与照相机传感器灵敏度范围有关。在一些实施例中，不同的对象可以具有不同的特性，诸如不同的颜色或形状的标记或者编码（脉冲）光源，以便能够将视觉标记彼此区分开来。

被耦合或被安装至灯具5的照相机1能够被配置成捕获图像，其如本文所述并在图2中被显示为图像110。图像110在这个示例中具有显示瞄准地点或点107的图像的中心。照相机在一些实施例中能够将这个图像传递至处理器31。

处理器31随后能够被配置成分析图像110来确定特征（其在这个示例中是视觉标记101）。视觉指示符的确定能够基于任何已知的参数，诸如颜色、形状、大小或信标图案。例如，图像能够被颜色过滤，以识别具有特定颜色的视觉指示符，或者图像能够被处理来确定特定形状。在确定了图像110内的特征（视觉标记101）的情况下，处理器随后能够被配置成确定视觉标记101在图像110内的定位。在本文所示的示例中，图像110内的定位基于距图像的中心（表示瞄准地点或点）107的像素行的数量（垂直偏移）Δr和像素列的数量（水平偏移）Δc来确定。

在一些实施例中，处理器31能够被配置成使用距图像的中心的偏移（像素行和像素列的数量）来定义起源于图像平面上的定位、通过光轴、结束于场地中的标记位置的矢量线105。这个矢量105在一些实施例中能够用于导出相对于光轴、围绕行和列方向的旋转角度的估计，或者换句话说，确定灯具的（多个）方位的估计，从而知道灯具、特征（或视觉标记）的相对位置以及瞄准点与特征之间的“距离”。

在这样的情形中，处理器31此外能够从照明计划或者基于照明计划的信息中检索灯具的（多个）预期或期望方位。处理器能够将确定的或测量的（多个）方位与（多个）预期方位进行比较并因此确定是否灯具被正确瞄准。此外，从确定的或测量的（多个）方位与（多个）预期方位之间的差异中，处理器此外能够生成将被传递至显示单元或至马达的校正或方位调整信号，如本文所述。

在一些实施例中，在是否灯具被正确瞄准的确定之前，能够执行至少一些几何计算。例如，在一些实施例中，处理器31例如能够使用基于照明计划预期灯具位置、（多个）方位以及潜在地相对于场地的瞄准地点、视觉指示符的位置的信息并且利用有关照相机视野的知识来预先确定预期图像偏移或定位。此外，在一些实施例中，照明计划本身能够包括预期图像偏移值或定位。在这样的实施例中，处理器31随后能够对照所确定的图像偏移值或定位来比较预期图像偏移值或定位，以便确定是否灯具被正确瞄准。此外，在预期的与确定的图像偏移或定位之间的差异此外能够用于生成将被传递至显示单元或至马达的校正或方位调整信号，如本文所述。

在一些进一步实施例中，预期的图像偏移或定位能够作为模拟图像来生成，其中模拟图像包括在预期的图像偏移或图像定位上的模拟视觉标记，其相对于所捕获的图像能够被覆盖并被呈现给显示单元的用户。所显示的模拟视觉标记能够用于借助于合适的图形用户界面向瞄准装置的安装者或用户通知正确的灯具方位。

参照图3，根据第二组实施例显示照明瞄准系统的示例。然而在图2所示的示例中具有单个视觉指示符，而在这个示例中在已知位置上的多个视觉标记（或信标）被放置在场地中。这针对图3利用具有位于第二已知定位（x, y, z: X2, Y2, Z2）上的第二视觉标记201的场地来显示。

处理器31能够接收图像210。利用照相机1所捕获的图像210显示这些视觉标记101、201二者。处理器此外随后能够确定“特征”或视觉标记201、101。处理器31随后能够确定视觉标记相对于所捕获的图像的定位。这再一次被显示在图像210中，其中第一视觉标记101具有距图像的中心（表示瞄准地点或点）107的Δr像素行（垂直）偏移和Δc像素列（水平）偏移，且第二视觉标记201具有距图像的中心（表示瞄准地点或点）107的Δr2像素行（垂直）偏移和Δc2像素列（水平）偏移。以这样的方式，处理器随后能够确定位移矢量105、205。处理器31此外能够分析这些矢量105、205，以导出相对于光轴、围绕行和列方向的旋转角度的估计。换句话说，处理器能够确定灯具的（多个）方位的估计，从而知道灯具、特征（或视觉标记）的相对位置以及瞄准点与特征已知位置之间的“距离”。多个特征的使用是有益的，这是因为其允许平均瞄准定位利用减少由于单个测量所引入的任何错误的能力来确定。此外，由于足够数量的特征或视觉指示符被确定，所以处理器31此外能够估计与灯具相关联的进一步参数，诸如灯具旋转方位（其对于非对称光图案瞄准而言是有用的），或者估计体育场内的照相机位置（换句话说，体育场内的灯具位置）。因而，例如，利用两个特征或视觉标记，能够估计围绕光轴的旋转，而在一个特征（标记）的情况下，这个滚动旋转被假设为零并因而被忽略。对于灯具位置来说，需要2D图像中的4个特征（或信标）。如果范围或距离数据可用于这些特征，那么只需要三个信标来导出灯具位置。如果场地的平面的2D方位也能够被确定，则为了估计或提取灯具位置而只需要图像中的2个特征。这个信息在一些实施例中能够被直接估计或者例如通过来自2D激光扫描器的3D图像的分析来提取。

处理器31在一些实施例中能够使用所估计的灯具位置来独自从图像中确定灯具的身份（identity）。因而，在一些实施例中，处理器不需要知道灯具的位置，但是基于图像来确定位置，并且根据这个位置、使用照明计划或基于照明计划的信息来识别灯具以及随后从照明计划或基于照明计划的信息中确定预期相关联的瞄准位置和/或预期方位估计。

处理器31随后能够将预期瞄准位置和/或（多个）预期方位对照所确定的瞄准位置和/或（多个）方位进行比较，以确定是否所识别的灯具被正确瞄准。如前所述，使用基于照明计划的信息的图像内的特征定位的这个分析来确定是否灯具被正确瞄准例如能够是所确定的（多个）方位或所确定的（多个）图像位移或覆盖在所捕获的图像上的预期视觉标记的（多个）模拟图像的比较。

虽然参照图2和3所显示的示例使用被放置在场地的已知位置上的视觉标记，但是将明白：在一些实施例中，图像能够被分析来确定内在的或固有的2维或3维特征。例如，图4显示源自照相机的示例边缘检测过滤图像。在这个图像内显示两个可能的固有特征，其能够被用作在体育场内具有已知位置的参考特征。图4以禁区305的场地标记的形式来显示示例2维特征。场地上的标记被制作在已知位置上并具有已知大小，且包括这些（标记）的图像能够用于确定适合于生成合适图像位移矢量的特征上的点。此外，图4所示的示例3维特征是体育场座位较低层301边缘。将明白：体育场将具有许多这样的特征，其能够利用已知位置来识别并随后被确定在图像内。例如，固有特征也能够是泛光灯具本身，这是因为在照明计划中每一个灯具的位置是已知的。因此，所观测到的灯具能够被用作无源或有源地标。通过特定灯具的激活（静态或编码光），能够为观测照相机创建信标。基于将要定向的灯具的位置，灯具能够被激活为位置上的信标，从而导致更好的瞄准精度。瞄准工具或装置在一些实施例中因此能够指示信标灯具，从而导致最高瞄准精度。在这样的实施例中，使用体育场灯光可以导致灯具的光轴和照相机没有被对准或偏移。捕获被安装在场地上方高处的体育场灯光以及场地上的目标位置的图像能够需要非常大的视野。在这样的实施例中，因此以这样的方式可以在灯具的光轴与照相机系统的视野之间具有定义机械偏移，以致利用照相机能够观测到这些灯具而无论场地上的灯具目标位置如何。

接着，能够由操作员手动激活或由系统自动激活灯具。将明白：在一些实施例中，由于这些形状之中的许多形状具有定义的直线或基本上直的线，所以能够确定并虑及任何的光学透视效果。

在这样的实施例中，处理器31能够被配置成根据任何已知的技术或方法来提取具有独特的2维或3维形状的特征或对象。

参照图5，根据进一步组的实施例显示照明瞄准系统的进一步示例。在这个示例中，瞄准系统包括被配置成确定倾斜角度401的倾斜传感器。倾斜传感器如本文所述能够被用作确定灯具的方位角度的补充方式。例如，倾斜传感器在一些实施例中能够用于测量围绕水平轴的旋转并因此降低从图像中确定是否灯具被正确瞄准所需的分析的复杂度。

参照图6，显示照明瞄准系统的进一步示例，其中瞄准系统包括被配置成确定在灯具或照相机与瞄准地点107之间的范围或距离501的范围或距离传感器。在以下应用中，术语范围或距离传感器被定义为用于确定从灯具或照相机到定义位置的范围或距离的任何合适的装置。在一些实施例中，传感器可以直接测量距离。然而，在一些实施例中，传感器可以间接测量距离。定义位置例如能够是灯具或照相机或特征的瞄准点。如本文所述，范围或距离传感器输出能够被用作确定灯具的方位角的补充方式。例如，范围或距离传感器在一些实施例中能够用于确定至瞄准地点的距离并且在知道灯具的位置（或者至少高度）的情况下使用简单三角法来确定围绕水平轴的方位或旋转。在这样的实施例中，能够降低确定是否灯具被正确瞄准所需的分析的复杂度，这是因为随后只需要确定围绕垂直轴的方位，这因此由于单个维度而简化估计。在一些实施例中，不使用单个元件来测量光轴上的距离，范围传感器也能够是范围或距离传感器的矩阵。使用范围传感元件的阵列/矩阵具有能够直接确定灯具相对于地平面的方位的优点。范围传感器在一些实施例中能够利用围绕水平轴扫描的线扫描激光扫描器来实现。利用2维激光扫描器或飞行时间照相机是有可能通过曲面拟合来测量地平面的方位。并且，范围矩阵传感器能够用于基于其3D形状属性来检测信标并因此用于相对于垂直轴来对准灯具。换句话说，在一些实施例中，照相机能够利用作为图像生成器操作的范围传感元件的阵列/矩阵来替换或补充（其中所生成的图像进一步具有深度或距离信息）。此外，将明白：在一些实施例中，在灯具与特征诸如信标之间的范围或距离能够通过使用图像来间接确定。例如，图像内的特征被测量并与其实际的或已知的大小（以米为单位）进行比较。在这样的实施例中，由于光学系统的属性是已知的，所以能够从图像中的信标的规模（放大系数）中导出距离。

参照图7，描述照明瞄准系统的操作的示例方法。如本文所述，照相机1能够被配置成确定或捕获图像，其已被安装或被耦合至灯具并且优选地被定位，以致视野的中心反映灯具的光轴。换句话说，灯具光束的中心点也是图像的中心点。

在图7中利用步骤601来显示从照相机中捕获图像的操作。

处理器31在一些实施例中随后能够被配置成接收图像并从图像中确定至少一个合适的特征。如本文所讨论的，在一些实施例中，特征是位于场地上的已知定位上的视觉标记并且在一些实施例中是从体育场的隐式或内在结构或配置中确定的特征（例如场地标记、体育场架构等等）。在一些实施例中，确定单个特征，然而将明白：能够确定任何数量的特征，并且确定的特征越多，则能够估计的灯具位置和方位的估计就越精确。

在图7中利用步骤603来显示从图像中确定至少一个特征的操作。

处理器随后能够被配置成确定（多个）特征在图像内的定位。如本文所讨论的，定位能够相对于图像的中心点或相对于任何合适的位点，诸如图像的角落或边缘。

在图7中利用步骤605来显示确定（多个）特征在图像内的定位的操作。

处理器在确定了（多个）特征在图像内的定位的情况下能够使用基于照明计划的信息（诸如预期或期望灯具位置、方位和/或瞄准位置）来分析这个信息。在一些实施例中，这能够包括：基于图像特征位置来确定灯具的几何结构（灯具位置、方位和/或瞄准位置），以及将这个确定的灯具位置和/或方位与存储的照明计划预期位置和/或方位信息进行比较。在一些实施例中，处理器能够确定在预期瞄准点与特征（诸如在已知定位上的视觉标记）之间源自灯具的视角的估计位移并将这个估计的位移与从图像中确定的位移进行比较，以便确定是否灯具已被正确瞄准（并且此外，潜在的校正方位运动）。在一些实施例中，处理器能够基于灯具的期望瞄准点来确定模拟图像或从存储器中检索照相机的视角的模拟图像。

在图7中利用步骤607来显示从存储器中检索基于照明计划的信息的操作。

在图7中利用步骤609来显示为了确定是否灯具被正确瞄准而使用信息来分析这些特征在图像内的确定定位的操作。

当灯具被正确瞄准时，则该操作能够停止。

在图7中利用步骤611来显示停止照明瞄准系统方法的操作。

当不精确瞄准灯具时，则处理器在一些实施例中能够被配置成生成合适的方位调整信号或瞄准评价信息。瞄准评价信息在一些实施例中能够是合适的图形用户界面信号，例如将与源自照相机的捕获图像一起在显示单元上显示的图像覆盖、音频反馈信号或触觉反馈（振动）信号，其将被传递至安装者以供使用。在一些环境中，如本文所述，合适的方位信号能够被发送至马达来直接调整灯具的方位。

在图7中利用步骤613来显示生成合适的方位调整信号的操作。

此外，一般而言，各种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中进行实现。例如，一些方面可以在硬件中进行实现，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中进行实现，但是这些不是限制示例。虽然本文所述的各个方面可以被举例说明并被描述为框图、流程图或使用某一其他图片表示，但是众所周知的是：可以在作为非限制示例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或者其某种组合中实现本文所述的这些方框、装置、系统、技术或方法。

本文所述的实施例可以利用由装置的数据处理器可执行的计算机软件、诸如在处理器实体中或者利用硬件或利用软件与硬件的组合来实现。进一步，在这方面，应该注意：附图中的逻辑流程的任何方框可以表示程序步骤或互连的逻辑电路、方框和功能或者程序步骤与逻辑电路、方框和功能的组合。软件可以被存储在诸如内存芯片之类的物理媒体、或在处理器内实现的内存块、磁媒体诸如硬盘或软盘以及光媒体例如诸如DVD及其数据变体、CD上。

存储器可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以使用任何合适的数据存储技术诸如基于半导体的存储设备、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移除存储器来实现。数据处理器可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以包括作为非限制示例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、门级电路以及基于多核处理器架构的处理器之中的一个或多个。

本文所讨论的实施例可以在各种部件诸如集成电路模块中进行实践。集成电路的设计大体上是高度自动化的处理。复杂和强大的软件工具可用于将逻辑级设计变换为准备在半导体衬底上蚀刻和形成的半导体电路设计。

通过研究附图、公开内容以及所附的权利要求书，本领域技术人员能够在实践所请求保护的本发明中明白和实现针对所公开的实施例的其它变体。在权利要求书中，词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在互不相同的从属权利要求中阐述某些措施的纯粹事实并不指示不能有利使用这些措施的组合。权利要求书中的任何参考符号不应被解释为限制该范畴。

Claims (15)

1.一种用于瞄准大型区域照明系统的照明瞄准系统，所述大型区域照明系统用于照明将要照亮的区域，所述照明瞄准系统包括：

灯具（5），所述灯具具有安装位置和方位并且被配置成沿着光轴生成光束；

照相机（1），其被配置成捕获图像，所述照相机（1）被耦合至所述灯具并且在所述照相机的视野与所述光轴之间具有定义关系；

存储器（33），其被配置成存储与所述灯具在将要照亮的区域内的期望瞄准位置相对应的照明信息，并且所述存储器进一步被配置成存储包括至少一个特征在将要照亮的区域内的预期位置的特征信息，其中所述预期位置不同于所述期望瞄准位置；以及

处理器（31），其被配置成基于所述特征信息、照明信息和图像来确定和输出瞄准评价信息，以便能够进行有关是否所述灯具被正确瞄准的确定；

其中，所述处理器（31）进一步被配置成：分析所述图像来确定所述图像内的至少一个特征；确定所述图像内的特征定位；以及使用所述照明信息和特征信息来分析所述图像内的特征定位，以确定和输出包括关于是否所述灯具被正确瞄准的指示符的瞄准评价信息。

2.根据权利要求1所述的照明瞄准系统，其中所述照明系统用于瞄准以下之一：运动场或体育场照明系统；立面照明系统；车间照明系统；或停车场照明系统。

3.根据权利要求1所述的照明瞄准系统，其中被配置成确定和输出瞄准评价信息的处理器（31）被配置成基于在源自所述照相机的视角的所述灯具的所述期望瞄准位置与源自所述照相机的视角的至少一个特征的预期位置之间的距离在所述照相机的视野内的映射来生成图像定位，并且被配置成在所述图像定位上生成将被应用于所述图像的图形指示符，以指示所述至少一个特征在所述图像内的预期定位。

4.根据权利要求1所述的照明瞄准系统，其中所述瞄准评价信息进一步包括基于使用所述照明信息和特征信息的所述图像内的特征定位的分析的灯具方位调整信号。

5.根据权利要求4所述的照明瞄准系统，进一步包括电子可控马达（37），其被配置成：接收所述灯具方位调整信号，并且基于所述灯具方位调整信号来致动所述灯具（5），以致在所述期望瞄准位置与基于所述灯具的安装位置和方位的瞄准位置之间的差异被减小。

6.根据权利要求1-5之中任一权利要求所述的照明瞄准系统，进一步包括被耦合至所述灯具的倾斜传感器，其中所述处理器被配置成：基于使用所述照明信息来分析倾斜传感器输出，确定是否所述灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于所述瞄准评价信息，确定是否所述灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。

7.根据权利要求1-5之中任一权利要求所述的照明瞄准系统，进一步包括被耦合至所述灯具的距离或范围传感器，其中所述处理器被配置成：基于使用所述照明信息来分析距离或范围传感器输出，确定是否所述灯具被正确瞄准在围绕水平轴的第一方位中；以及基于所述瞄准评价信息，确定是否所述灯具被正确瞄准在围绕垂直轴的第二方位中。

8.根据权利要求1-5之中任一权利要求所述的照明瞄准系统，进一步包括显示器（35），其中所述显示器被配置成接收和显示与所述瞄准评价信息相关的信息的视觉表示，其中所述显示器（8）是从所述显示器的视角显示所述灯具瞄准位置的表示的增强现实显示器，所述灯具瞄准位置基于所述瞄准评价信息。

9.根据权利要求1-5之中任一权利要求所述的照明瞄准系统，其中所述至少一个特征是至少以下之一：

位于（多个）确定位置上的至少一个信标，以及其中所述特征信息包括所述至少一个信标的（多个）预期位置；和

位于定义位置上的固有的2D或3D特征，以及其中所述特征信息包括所述2D或3D特征的位置。

10.根据权利要求1-5之中任一权利要求所述的照明瞄准系统，其中所述至少一个特征是数量一到四个特征。

11.一种瞄准大型区域照明系统的方法，所述大型区域照明系统用于照明将要照亮的区域，所述方法包括：

利用方位将灯具（5）定位在安装位置中，以致所述灯具被配置成沿着光轴生成光束；

利用照相机的视野与所述光轴之间的定义关系将所述照相机（1）耦合至所述灯具；

利用所述照相机（1）来捕获图像；

存储包括所述灯具在将要照亮的区域内的期望瞄准位置的照明信息；

存储包括至少一个特征在将要照亮的区域内的预期位置的特征信息，其中所述预期位置不同于所述期望瞄准位置；

基于所述特征信息、所述照明信息和所述图像，确定瞄准评价信息；以及

输出所述瞄准评价信息，以便能够进行有关是否所述灯具被正确瞄准的确定；和

其中确定瞄准评价信息包括：

分析所述图像，以确定所述图像内的至少一个特征；

确定所述图像内的特征定位；

使用所述照明信息和特征信息，分析所述图像内的特征定位；以及

基于使用所述照明信息和特征信息的所述图像内的特征定位的分析，生成关于是否所述灯具被正确瞄准的瞄准指示符。

12.根据权利要求11所述的方法，其中确定瞄准评价信息包括：

基于在源自所述照相机的视角的所述灯具的期望瞄准位置与源自所述照相机的视角的至少一个特征的预期位置之间的距离在所述照相机的视野内的映射，生成图像定位；

在所述图像定位上生成图形指示符；

将所述图像定位上的图形指示符应用于所述图像，以指示所述至少一个特征在所述图像内的预期位置。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中确定瞄准评价信息进一步包括：基于使用所述照明信息和特征信息的所述图像内的特征定位的分析，生成灯具方位调整信号，以及输出瞄准评价信息包括输出所述灯具方位调整信号。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在电子可控马达上接收所述灯具方位调整信号；以及

利用所述电子可控马达基于所述灯具方位调整信号来致动所述灯具（5），以致在所述期望瞄准位置与基于所述灯具的安装位置和方位的瞄准位置之间的差异被减小。

15.根据权利要求11、12或14所述的方法，其中所述至少一个特征是数量一到四个特征。