CN106681373A - 阳光像素装置及显示方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及像素显示领域，特别是涉及一种阳光像素装置及显示方法及系统。其特征是：至少包括反光镜、万向机构、控制器，所述控制器控制万向机构带动反光镜使阳光反射至目标区。有益效果是：利用太阳光在白天实现超大规模的图像或文字显示，或逻辑控制的流水或艺术灯光显示，实现的成像面积可以是数百平方米甚至数平方公里的图像显示屏。或单独像素装置实现建筑物地标显示，进一步对反光进行调制携带附加信息如标注信息、链接代码、文件下载、地理位置信息等，由手机摄像头获取附加信息并进行相应地执行。
Description
技术领域
本发明涉及像素显示领域，特别是涉及一种阳光像素装置及显示方法及系统。
背景技术
现有技术的像素显示采用LED点阵，点阵组成行列地址，通过控制器扫描点阵地址点亮不同的LED形成图像或文字，也就是说由一个统一的控制器控制一个完整LED阵列。
本发明的目的是利用阳光实现超大规模的图像或文字显示，或逻辑控制的流水或艺术灯光显示，或像素装置单独闪烁显示，实现的显示面积可以是数百平方米甚至数平方公里的图像显示屏。
发明内容
本发明的目的是利用阳光实现超大规模的图像或文字显示，或逻辑控制的流水或艺术灯光显示，或像素装置单独闪烁显示，实现的显示面积可以是数百平方米甚至数平方公里的图像显示屏。
本发明采用的技术方案是：
一种阳光像素装置，其特征是：至少包括反光镜、万向机构、控制器，所述控制器控制万向机构带动反光镜使阳光反射至目标区。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：万向机构由水平方向控制电机和垂直方向控制电机组成。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：还包括倾角传感器和方向传感器，倾角传感器用于获取反光镜的垂直方向倾角，方向传感器用于获取反光镜的方向角。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：还包括通信模块、定位单元。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：设置有调制部，所述调制部调制反射光使反射光的光强发生变化。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：调制部包括位移件，所述位移件驱动反光镜使反射光根据输入的信号发生相应的变化而形成调制。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：位移件由电磁铁和衔铁组成，所述电磁铁施加信号电压驱动衔铁带动反光镜使反射光根据输入的信号发生相应的变化而形成调制。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：位移件是压电器件，所述压电器件施加信号电压带动反光镜使反射光根据输入的信号发生相应的变化而形成调制。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：所述像素装置的反光镜为R、G、B三基色，由R、G、B三基色的三个像素装置组成一个彩色像素单元。
所述的一种阳光像素装置，其特征是：由像素装置组成阵列形成显示面，或由彩色像素单元组成阵列形成彩色显示面。
所述的一种阳光像素装置的系统，其特征是：还包括服务器，服务器包括太阳角度数据库、反射角计算单元。
所述的一种阳光像素装置的系统，其特征是：还包括服务器，服务器包括像素阵列、像素匹配单元或像素编辑单元，由服务器发送调制信息给各像素装置，像素匹配单元用于将播放图像的像素匹配转化为像素阵列单元对应的像素调制文件。
所述的一种阳光像素装置的系统，其特征是：所述像素装置安装在无人机上。
一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，包括步骤：
（1）像素装置获取地理位置信息并上报服务器；
（2）客户端通过服务器对像素装置反射光的目标区位置、运行方式进行设定；
（3）服务器通过太阳光角度数据计算像素装置的反光镜的跟踪数据，并将跟踪数据及运行方式发送至像素装置；
（4）像素装置存储跟踪数据及运行方式数据，跟踪数据及运行方式数据通过控制器控制像素装置的反光镜使阳光反射至目标区。
或，
一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，包括步骤：
（1）像素装置获取地理位置信息并上报服务器；
（2）客户端通过服务器对像素装置反射光的目标区位置、运行方式进行设定；
（3）服务器通过太阳光角度数据计算像素装置的反光镜法线方向角：反光镜法线水平方向角αrs=FLrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FLrs为反光镜水平反光移动函数；反光镜法线垂直方向角βrs=FHrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FHrs为反光镜垂直反光移动函数。
（4）像素装置获取水平反光角αrs及垂直反光角βrs，像素装置通过方向传感器获取反光镜法线的水平方向角αp，像素装置通过倾角传感器获取反光镜法线的垂直方向角βp，通过控制器驱动水平电机使αp=αrs，通过控制器驱动垂直电机使βp=βrs；
（5）像素装置根据水平反光角αrs及垂直反光角βrs对目标区进行跟踪照射。
进一步，根据运行方式数据对目标区进行周期性扫描跟踪照射。
进一步，步骤（4）采用闭环控制使αp=αrs，βp=βrs。
所述的一种阳光像素装置的显示方法，包括像素装置和服务器，像素装置拥有唯一id标识，其特征是，包括步骤：
服务器中根据像素装置（xm,yn）布置的显示面建立像素阵列m*n，建立像素坐标编号xm,yn，即像素xm,yn；
将播放图像的像素按照服务器中建立的像素阵列进行像素匹配，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行流水灯编辑，并可以设置流水灯的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行像素编辑，获得像素图或像素字符，并可以设置像素的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
③各像素装置获取服务器分配的对应像素调制文件，即像素装置（xm,yn）获取像素调制文件xm,yn；
④各像素装置同时触发像素调制文件播放显示，即由像素装置（xm,yn）反光镜输出像素调制文件xm,yn播放的像素xm,yn闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；
⑤步骤③中，各像素装置不断地获取服务器分配的新像素调制文件，以便形成连续不断的视频播放；或不断重复各像素装置已获取服务器分配的像素调制文件实现滚动播放。
或，
所述的一种阳光像素装置的显示方法，包括像素装置和服务器，像素装置拥有唯一id标识，其特征是，包括步骤：
①各像素装置上报其当前地理位置信息，根据众多像素装置地理位置分布情况在服务器中建立基于地理位置的静态或动态物理位置像素阵列m*n，像素阵列由阵列单元组成，阵列单元有一定的经纬度范围，建立像素坐标编号xm,yn，即像素xm,yn；
②将播放图像的像素按照服务器中建立的像素阵列进行像素匹配，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行流水灯编辑，并可以设置流水灯的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行像素编辑，获得像素图或像素字符，并可以设置像素的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
③像素装置上报各自的当前地理位置信息，服务器根据所述地理位置信息和像素阵列的经纬度范围进行匹配获取像素装置落入像素阵列单元的经纬度范围内的id数据，如idk匹配像素xk,yk；
④各像素装置获取服务器依据地理位置分配的像素调制文件，即像素装置idk获取像素调制文件xk,yk；
⑤各像素装置同时触发像素调制文件播放显示，即由像素装置idk的反光镜输出像素调制文件xk,yk播放的像素xk,yk闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；
⑥步骤④中，各像素装置不断地获取服务器分配的新像素调制文件，以便形成连续不断的视频播放；或不断重复各像素装置已获取服务器分配的像素调制文件实现滚动播放。
进一步，所述的一种像素装置的系统的显示方法，其特征是，包括步骤：步骤③还括子步骤:(a)统计像素阵列的每一个阵列单元中的像素装置数量；(b)确定阵列单元中最少的像素装置数量s个做为像素贡献基数；(c)取落入同一个阵列单元的s个像素装置作为同一个像素处理，所述s个像素装置下载相同的像素调制文件。
所述的一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，还包括步骤：
A、将附加信息调制加载到像素装置的反光中，附件信息是如下之一或组合：标注信息、URL链接代码、文件下载、JS代码、可执行代码、地理位置信息。
B、手机客户端通过通过拍摄像素装置获取附加信息并进行相应执行操作。
本发明的有益效果是：利用太阳光在白天实现超大规模的图像或文字显示，或逻辑控制的流水或艺术灯光显示，实现的成像面积可以是数百平方米甚至数平方公里的图像显示屏。或单独像素装置实现建筑物地标显示，进一步对反光进行调制携带附加信息如标注信息、链接代码、文件下载、地理位置信息等，由手机摄像头获取附加信息并进行相应地执行。
附图说明
图1为像素装置基本配置图。
图2为像素装置配置传感器及定位单元及通信模块示意图。
图3为像素装置应用于建筑物轮廓灯示意图。
图4为像素装置布置为图案的示意图。
图5为像素装置控制流程图（本地定位、本地跟踪方式）。
图6为像素装置控制流程图（传感器定位、本地跟踪方式）。
图7为像素装置控制流程图（服务器开环控制跟踪方式）。
图8为像素装置控制流程图（服务器闭环控制跟踪方式）。
图9为像素装置像素调制原理图。
图10为像素装置像素调制位移量和信号电压关系。
图11为像素装置像素调制亮度和信号电压关系。
图12为像素装置采用电磁铁进行像素调制原理图。
图13为像素装置采用压电器件进行像素调制原理图。
图14为像素装置RGB三基色原理图。
图15为像素装置组成显示阵列示意图。
图16由服务器发送调制信息给各像素装置示意图。
图17为像素装置的系统的显示方法流程图。
图18为将播放图像（取一帧为例）的像素匹配转化为像素装置的像素的示意图。
图19为本发明服务器端配置图。
图20为根据像素装置地理位置的显示示意图。
图21为根据像素装置地理位置进行显示的流程图。
图22为本发明利用无人机阵列进行显示的实施方案。
图23为利用摄像获取像素装置的调制信息的实施方案。
图24为利用摄像获取像素装置的调制信息的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为像素装置基本配置图，101为太阳，102为反光镜，103为垂直电机，104为控制器，105为底座，106为水平电机，107为目标区，108为目标区1,109为目标区n，103垂直电机和106水平电机组成万向机构，由控制器104控制实现将阳光按照设定要求反射至目标区，并进一步可以按照设定对不同目标区进行周期性扫描跟踪照射。由于反光镜会有一定的散射，所以目标区有一定的面积范围。
电机可选用步进电机。
太阳高度角（太阳垂直方向角）指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角，太阳方向角指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角，所以太阳光角可以分解为水平方向角α和垂直方向角β:太阳方向角α=FL（地理位置，时间），FL为水平移动函数，假设方向角统一选择正南方向为基准，太阳垂直方向角（高度角）β=FH（地理位置，时间），FH为垂直移动函数，相对于水平线为基准。
根据反射定律，光线在反光镜上的反射满足反光角等于入射角，由此可以计算出反射至目标区的反光的角度，表达为：
目标水平反光角αr=FLr（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FLr为水平反光移动函数。进一步换算为反光镜（法线）的水平方向角αrs（相对于正南方向）=FLrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FLrs为反光镜水平反光移动函数。
目标垂直反光角βr=FHr（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FHr为垂直反光移动函数。进一步换算为反光镜（法线）的垂直方向角βrs（相对于水平线）=FHrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FHrs为反光镜垂直反光移动函数。
考虑到垂直高度，像素装置地理位置和目标地理位置还包括海拔高度信息。
本发明太阳角跟踪可以是本地跟踪或服务器计算跟踪。
跟踪太阳的方法可概括为两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪：一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器，构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转；二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。视日运动轨迹跟踪采用视日运动轨迹跟踪方法和双轴跟踪的办法，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳的全天候跟踪。视日运动轨迹跟踪控制器需要根据像素装置地点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪。
图2为像素装置配置传感器及定位单元及通信模块示意图，201为GPS或LBS单元；202为通信模块，包括无线通信模块或有线通信模块，无线模块包括点对点、zigbee、WIFI、手机网络3G\4G等现有技术及未来无线通信技术，有线通信模块包括载波、脉冲等；203为方向传感器，如磁性元件，负责南北测向；204为倾角传感器，如一维或二维水平仪器件，负责倾角测量。
图3为像素装置应用于建筑物轮廓灯示意图，301像素装置位于建筑物303的一角，302像素装置位于建筑物303的另一角，运行方式可以是始终跟踪照射目标区107，或同步周期性依次扫描目标区、目标区1、……目标区n，各目标区可以获得像素装置301、302同步闪烁的效果。
图4为像素装置布置为图案的示意图，401由像素装置布置为“十”字形，目标区可以观察到“十”字图案，运行方式可以是始终跟踪照射目标区107，或同步周期性依次扫描目标区、目标区1、……目标区n，各目标区可以获得各像素装置同步“十”字闪烁的效果。
图5为像素装置控制流程图（本地定位、本地跟踪方式），服务器中包括太阳光角度数据，表达为：太阳方向角α=FL（地理位置，时间），FL为水平移动函数，设方向角统一选择正南方向为基准，太阳高度角β=FH（地理位置，时间），FH为垂直移动函数，相对于水平线为基准。客户端在服务器中进行目标区位置、运行方式设定，目标区位置即目标区经纬度，进一步可以包括海拔高度，运行方式为定点跟踪照射，或周期性在不同的目标区扫描跟踪照射。由服务器进行跟踪函数计算，并将跟踪函数、运行方式数据发送至像素装置，由像素装置存储器进行数据存储，像素装置对跟踪装置初始化后进行本地跟踪反射太阳光。像素装置地理位置信息可以是人工获得，或是由GPS或LBS单元获取，图6为像素装置控制流程图（传感器定位、本地跟踪方式）。
图7为像素装置控制流程图（服务器开环控制跟踪方式），服务器中包括太阳光角度数据，表达为：太阳方向角α=FL（地理位置，时间），FL为水平移动函数，设方向角统一选择正南方向为基准，太阳高度角β=FH（地理位置，时间），FH为垂直移动函数，相对于水平线为基准。进一步进行反射角计算：反光镜法线水平方向角αrs=FLrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FLrs为反光镜水平反光移动函数，反光镜法线垂直方向角βrs=FHrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FHrs为反光镜垂直反光移动函数。客户端在服务器中进行目标区位置、运行方式设定，目标区位置即目标区经纬度，进一步可以包括海拔高度，运行方式为定点跟踪照射，或周期性在不同的目标区扫描跟踪照射。服务器将水平反光角αrs、垂直反光角βrs发送至像素装置。像素装置读取方向传感器水平方向角αp（以反光镜的法线标定）、读取倾角传感器垂直方向角βp（以反光镜的法线标定），控制器驱动水平电机使αp=αrs，控制器驱动垂直电机使βp=βrs，如此，实现目标区跟踪照射，或周期性扫描跟踪照射。
根据太阳的运行速度，可以设定为一分钟调整一次跟踪角度。试验证明，最长五分钟调整一次跟踪角即可满足实际要求，当然调整时间不做为本发明的限定。
图8为像素装置控制流程图（服务器闭环控制跟踪方式），在图7实施方案的基础上采用闭环控制，服务器中包括太阳光角度数据，表达为：太阳方向角α=FL（地理位置，时间），FL为水平移动函数，设方向角统一选择正南方向为基准，太阳高度角β=FH（地理位置，时间），FH为垂直移动函数，相对于水平线为基准。进一步进行反射角计算：反光镜法线水平方向角αrs=FLrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FLrs为反光镜水平反光移动函数，反光镜法线垂直方向角βrs=FHrs（像素装置地理位置，目标地理位置，时间），FHrs为反光镜垂直反光移动函数。客户端在服务器中进行目标区位置、运行方式设定，目标区位置即目标区经纬度，进一步可以包括海拔高度，运行方式为定点跟踪照射，或周期性在不同的目标区扫描跟踪照射。服务器将水平反光角αrs、垂直反光角βrs发送至像素装置。像素装置读取方向传感器水平方向角αp（以反光镜的法线标定）、读取倾角传感器垂直方向角βp（以反光镜的法线标定），如果αp=αrs，水平电机停止 ，如果αp≠αrs，控制器驱动水平电机使αp=αrs，如果βp=βrs，垂直电机停止，如果βp≠βrs，控制器驱动垂直电机使βp=βrs，根据太阳的运行速度，取样比较时间可以设定为一分钟调整一次跟踪角度就能满足要求。当然调整时间不做为本发明的限定。
图9为像素装置像素调制原理图，利用反光镜的凹凸变形对反射光进行调制（反射光强发生变化），图中反光镜的边缘为固定安装，利用反光镜弹性实现变形，当然，进一步可以对反光镜的边缘进行弹性部件连接安装。901为位移件，这里的位移件理解为广义位移件，即可以发生位移功能的器件，如电致伸缩、磁致伸缩、机械伸缩等，位移方向可以是三维的任何方向，如伸缩或横向振动。假设由变化电压u进行驱动，则反光亮度最大值MAX是反光镜102不发生变形的状态，位移量变化时反光亮度值迅速降低，理论上反光亮度值随位移量无限降低，这里有个位移最大量MAX。图10为图9关系图的位移量和电压u的关系图，可以看出，在一定的范围内位移和电压u成正比。图11为图9关系图的亮度值和电压u的关系图，如果设为拉伸控制（即102轴向变形不断增加），可以看出亮度值和电压u成反比。
图12为像素装置采用电磁铁进行像素调制原理图，图中，102为反光镜，1202为连接在反光镜102上的衔铁，信号电压u施加电磁铁1201吸引衔铁1202带动反光镜102引起变形。
图13为像素装置采用压电器件进行像素调制原理图，图中，102为反光镜，1301为连接在反光镜102上的压电陶瓷，信号电压u施加压电陶瓷1301带动反光镜102引起变形。
图14为像素装置RGB三基色原理图，1401为红色位移件，连接红色反光镜1402，由红色信号ur驱动，1403为绿色位移件，连接绿色反光镜1404，由绿色信号ug驱动，1405为蓝色位移件，连接蓝色反光镜1406，由蓝色信号ub驱动，通过三基色信号ur、ug、ub分别驱动R、G、B反光镜实现彩色显示。
本发明中结合图9、图12、图13、图14都为通过位移件实现反射光强度的调制，位移件的本质即为调制件，所以只要能使反射光发生变化的部件或装置统称为调制部，调制部涵盖可能的调制方法，如机械运动调制、反射光覆盖调制、机械格栅调制、液晶调制、反射光方向调制等。
图15为像素装置组成显示阵列示意图，布置像素装置阵列m*n，即1501图示，建立xy坐标，像素位置坐标即(xm,yn)，由像素装置阵列显示图案、图像、动画、视频、流水灯等。
图16由服务器发送调制信息给各像素装置示意图，1601为服务器，相关像素装置x1,y1、x1,y2、x2,y1、x2,y2、……xm,yn。由服务器发送图像信号（调制信息）至各像素，由各像素组成显示图案、图像、动画、视频、流水灯等。
考虑到播放图像需要各像素的时间同步，像素装置中还包括时钟，像素装置中的时钟采用晶体振荡器，还包括授时模块，满足触发时间同步及调制信息的同步播放，授时方法采用网络时间协议（Network Time Protocol,NTP）（采用IEEE1588协议，LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒，只要小于1/24(帧)即0.04秒就可以满足视频播放要求），或卫星授时（卫星授时<1μs），或手机基站授时（<1μs），同步时间的目的是保证所有像素装置的时钟保持一致，如果采用手机通讯网络则必然地采用了手机基站授时，其精度远远满足视频播放要求。
对于触发时间也可以采用中心广播触发，由中心向所有参与显示的像素装置同时发出播放指令，并由同步信号周期性地同步各像素装置的调制信息的播放。其特征是：设置中心控制器，包括通信模块，所述中心控制器向各像素装置发送对应的调制信息，由中心控制器发布调制信息的帧同步信号，各像素装置的控制单元根据所述帧同步信号同步驱动发光部工作。
本发明并不排除由中心直接发送实时像素调制信号的实施方案，特别是基于点对点通信传送、良好无线网络环境如本地zigbee、WIFI等实施实时传送，或者对于字符显示、流水灯显示等对同步时间误差不敏感的情况也可以采用实时传送像素调制信号。
对于同步方法：（1）基于本地时间的一致性，采用同步时刻触发保证各像素调制信号的同步；或（2）实时同步，即每一像素装置同时获得同一帧中的对应像素调制信号；或（3）加入同步信号，保证每一像素装置同时播放同一帧中的对应像素调制信号；或（4）像素调制文件中加入时间戳，由时间戳保证每一像素装置同时播放同一帧中的对应像素调制信号。
图17为像素装置的系统的显示方法流程图，包括组成显示面的像素装置和服务器，像素装置拥有唯一id标识，选取处于显示阵列的3个id的像素装置为例进行说明，即像素装置id1(x1,y1)、像素装置id2(x2,y1)、像素装置id3(x1,y1)，其特征是，包括步骤：
服务器中根据像素装置（xm,yn）布置的显示面建立像素阵列m*n，建立像素坐标编号xm,yn，即像素xm,yn；
由播放客户端上传播放文件。
将播放图像的像素按照服务器中建立的像素阵列进行像素匹配，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行流水灯编辑，并可以设置流水灯的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行像素编辑，获得像素图或像素字符，并可以设置像素的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
所述播放图像包括视频图像（现有所有格式AVI、MPEG、MPG、RMVB、DAT等）、动画图像（SWF、GIF、FLV、FLA等）、静止图像（BMP、JPG、JPEG、PNG等）、点阵文字、流水灯，静止图像为一帧，活动图像由系列帧组成，每一帧均由像素排列组成，某一像素在图像中排列的固定位置（可以由二维坐标确定）定义为帧像素，帧像素的颜色和亮度随时间发生变化（视频），或颜色和亮度恒定不变（静止图像），或二进制（有或无）颜色和亮度时序变化（点阵文字或流水灯），帧像素记为时间t的函数，LR=FR(t)，LG=FG(t)，LB=FB(t)，LR 为红色亮度值，FR 为红色函数，LG为绿色亮度值，FG为绿色函数，LB为蓝色亮度值，LB为蓝色函数，如果只考虑亮度值，即单色图像，记为亮度是时间的函数L=F（t）。帧像素的时间集合保存为像素调制文件（或称为帧像素文件），像素调制文件的显示是随时间发生颜色和亮度变化，其变化步长为一个帧的周期，所以像素调制文件的调制周期和图像的帧同步。
③各像素装置获取服务器分配的对应像素调制文件，即像素装置（xm,yn）获取像素调制文件xm,yn；如像素装置id1（坐标x1,y1）获取像素调制文件x1,y1、像素装置id2（坐标x2,y1）获取像素调制文件x2,y1、像素装置id3（坐标x3,y1）获取像素调制文件x3,y1。
④各像素装置同时触发像素调制文件播放显示，即由像素装置（xm,yn）反光镜输出像素调制文件xm,yn播放的像素xm,yn闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；即像素装置id1(x1,y1)反光镜输出像素调制文件x1,y1播放的像素x1,y1闪光，即像素装置id2(x2,y1)反光镜输出像素调制文件x2,y1播放的像素x2,y1闪光，即像素装置id3(x1,y1)反光镜输出像素调制文件x3,y1播放的像素x3,y1闪光。
⑤步骤③中，各像素装置不断地获取服务器分配的新像素调制文件，以便形成连续不断的视频播放；或不断重复各像素装置已获取服务器分配的像素调制文件实现滚动播放。
所述播放图像由播放客户端上传播放文件，或在服务器中设置编辑工具，由发起人根据服务器中建立的像素装置物理位置布置图中阵列单元所代表的像素进行色块编辑，获得色块图或色块字符，并可以设置色块的颜色变化和亮度变化。
图18为将播放图像（取一帧为例）的像素匹配转化为像素装置的像素的示意图，1801为将要播放的原始图像，原始图像假设为6*6像素，1803为像素装置物理位置坐标阵列，阵列为3*3，即像素装置物理位置像素为3*3，由于将要播放的图像像素一般比物理位置像素大，所以要进行像素匹配转化，假取设1801中四个像素（简单起见设为单色图像）为一个转化单元1802，1802包含其亮度值为L1、L2、L3、L4的四个像素，采用算数平均值取得物理位置21的像素1804亮度值为L21=（L1+L2+L3+L4）/4，由系列帧则可以生成像素调制文件。另外，在进行像素匹配转化前可以对原图像进行锐化处理、或轮廓化处理、或二值化处理（现有技术）。当然，考虑到像素亮度的非线性处理，其亮度处理可以采用现有其它处理技术及算法。
图19为本发明服务器端配置图，服务器包括太阳角度数据库、反射角计算单元，组成太阳光跟踪反射系统，服务器还包括像素阵列、像素匹配单元或像素编辑单元，根据像素装置布置的显示面建立的像素阵列，用于建立播放图像，由服务器发送调制信息给各像素装置，像素匹配单元用于将播放图像的像素匹配转化为像素阵列单元对应的像素调制文件，像素编辑单元用于对各像素装置的闪烁进行自助编程以实现图案、流水灯、动画、色彩变化等显示。效果演示单元，用于对建立的像素阵列的图像进行效果演示。
图20为根据像素装置地理位置的显示示意图，为了组织不同地理位置的像素装置以便形成统一的播放显示面，2001虚线表示地理位置虚拟阵列即像素阵列，小方格为地理位置虚拟阵列单元，阵列单元即像素，像素装置落入阵列单元的数量可能是0~阵列单元容纳数，图中表示在服务器中根据地理位置建立的像素阵列2001，阵列单元或像素坐标编号如像素11、像素21、像素31、像素41、像素12、像素22、像素32、像素13、像素23、像素33、……、mn，id1像素装置位于11像素阵列单元内，id2像素装置位于21像素阵列单元内，id3像素装置、idx像素装置位于31像素阵列单元内，idx像素装置位于41像素阵列单元内，idx像素装置、id4像素装置位于12像素阵列单元内，id5像素装置位于22像素阵列单元内，id6像素装置位于32像素阵列单元内，id7像素装置位于13像素阵列单元内，idx像素装置、id8像素装置位于23像素阵列单元内，idx像素装置、id9像素装置位于33像素阵列单元内，……、idx像素装置位于mn像素阵列单元内。
图21为根据像素装置地理位置进行显示的流程图，包括像素装置和服务器，像素装置拥有唯一id标识，选取处于物理位置的3个id的像素装置为例进行说明，即像素装置id1(x1,y1)、像素装置id2(x2,y1)、像素装置id3(x1,y1)，其特征是，包括步骤：
①各像素装置上报其当前地理位置信息，根据众多像素装置地理位置分布情况在服务器中建立基于地理位置的静态或动态物理位置像素阵列m*n，像素阵列由阵列单元组成，阵列单元有一定的经纬度范围，建立像素坐标编号xm,yn，即像素xm,yn；
图中，像素装置id1上报像素装置id1地理位置信息，像素装置id2上报像素装置id2地理位置信息，像素装置id3上报id3像素装置地理位置信息，......，像素装置idx上报idx像素装置地理位置信息；
由播放客户端上传播放文件。
②将播放图像的像素按照服务器中建立的像素阵列进行像素匹配，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行流水灯编辑，并可以设置流水灯的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行像素编辑，获得像素图或像素字符，并可以设置像素的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；如像素调制文件x1,y1、像素调制文件x2,y1、像素调制文件x3,y1；
所述播放图像包括视频图像（现有所有格式AVI、MPEG、MPG、RMVB、DAT等）、动画图像（SWF、GIF、FLV、FLA等）、静止图像（BMP、JPG、JPEG、PNG等）、点阵文字、流水灯，静止图像为一帧，活动图像由系列帧组成，每一帧均由像素排列组成，某一像素在图像中排列的固定位置（可以由二维坐标确定）定义为帧像素，帧像素的颜色和亮度随时间发生变化（视频），或颜色和亮度恒定不变（静止图像），或二进制（有或无）颜色和亮度时序变化（点阵文字或流水灯），帧像素记为时间t的函数，LR=FR(t)，LG=FG(t)，LB=FB(t)，LR 为红色亮度值，FR 为红色函数，LG为绿色亮度值，FG为绿色函数，LB为蓝色亮度值，LB为蓝色函数，如果只考虑亮度值，即单色图像，记为亮度是时间的函数L=F（t）。帧像素的时间集合保存为像素调制文件（或称为帧像素文件），像素调制文件的显示是随时间发生颜色和亮度变化，其变化步长为一个帧的周期，所以像素调制文件的调制周期和图像的帧同步。
③像素装置上报各自的当前地理位置信息，服务器根据所述地理位置信息和像素阵列的经纬度范围进行匹配获取像素装置落入像素阵列单元的经纬度范围内的id数据，如idk匹配像素xk,yk；即像素装置id1（坐标x1,y1）匹配像素调制文件x1,y1、像素装置id2（坐标x2,y1）匹配像素调制文件x2,y1、像素装置id3（坐标x3,y1）匹配像素调制文件x3,y1。
④各像素装置获取服务器依据地理位置分配的像素调制文件，即像素装置idk获取像素调制文件xk,yk；即像素装置id1（坐标x1,y1）获取像素调制文件x1,y1、像素装置id2（坐标x2,y1）获取像素调制文件x2,y1、像素装置id3（坐标x3,y1）获取像素调制文件x3,y1。
⑤各像素装置同时触发像素调制文件播放显示，即由像素装置idk的反光镜输出像素调制文件xk,yk播放的像素xk,yk闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；即由像素装置（xm,yn）反光镜输出像素调制文件xm,yn播放的像素xm,yn闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；即像素装置id1(x1,y1)反光镜输出像素调制文件x1,y1播放的像素x1,y1闪光，即像素装置id2(x2,y1)反光镜输出像素调制文件x2,y1播放的像素x2,y1闪光，即像素装置id3(x1,y1)反光镜输出像素调制文件x3,y1播放的像素x3,y1闪光。
⑥步骤④中，各像素装置不断地获取服务器分配的新像素调制文件，以便形成连续不断的视频播放；或不断重复各像素装置已获取服务器分配的像素调制文件实现滚动播放。
考虑到目前像素装置定位的精度为数米，可以考虑服务器中设置的像素阵列的阵列单元为5M*5M范围，假设一像素装置的占地是1M*1M，该范围内可以包括1~25个id数量，所以服务器中还包括子步骤：(a)统计像素阵列的每一个阵列单元中的id数量；如图20中，id1像素装置位于11像素阵列单元内，id2像素装置位于21像素阵列单元内，id3像素装置、idx像素装置位于31像素阵列单元内，idx像素装置位于41像素阵列单元内，idx像素装置、id4像素装置位于12像素阵列单元内，id5像素装置位于22像素阵列单元内，id6像素装置位于32像素阵列单元内，id7像素装置位于13像素阵列单元内，idx像素装置、id8像素装置位于23像素阵列单元内，idx像素装置、id9像素装置位于33像素阵列单元内，……、idx像素装置位于mn像素阵列单元内。(b)确定阵列单元中最少的id数量s个做为像素贡献基数；如图13中，s为1个。(c)取落入同一个阵列单元的s个id作为同一个像素处理，所述s个id下载相同的像素调制文件；如图13中，像素阵列单元11取id1像素装置，像素阵列单元21取id2像素装置，像素阵列单元31取id3像素装置，像素阵列单元12取id4像素装置，像素阵列单元22取id5像素装置，像素阵列单元32取id6像素装置，像素阵列单元13取id7像素装置，像素阵列单元23取id8像素装置，像素阵列单元33取id9像素装置。所以进一步，所述的一种像素装置的系统的显示方法，其特征是，包括步骤：步骤③还括子步骤:(a)统计像素阵列的每一个阵列单元中的像素装置数量；(b)确定阵列单元中最少的像素装置数量s个做为像素贡献基数；(c)取落入同一个阵列单元的s个像素装置作为同一个像素处理，所述s个像素装置下载相同的像素调制文件。
所述播放图像由播放客户端上传播放文件，或在服务器中设置编辑工具，由发起人根据服务器中建立的像素装置物理位置布置图中阵列单元所代表的像素进行色块编辑，获得色块图或色块字符，并可以设置色块的颜色变化和亮度变化。
图22为本发明利用无人机阵列进行显示的实施方案，包括无人机，所述像素装置安装在无人机上，由安装像素装置的无人机阵列形成显示面，目前无人机一般采用COFDM（信道编码的正交频分复用）全数字调制解调技术及MPEG2/MPEG4图像格式，可以和本发明无缝连接。其实施方法为：无人机安装像素装置，由无人机组成阵列，由控制中心向像素装置发送对应的像素调制文件，通过同步播放所有的像素调制文件显示播放图像。无人机阵列控制采用外环生成内环控制指令，通过扩展卡尔曼（EKF）滤波实现GPS/INS 捷联组合导航，导航算法消除震动和其他干扰，软件使用VxWorks 或uCOS 操作系统。当然也可以由无人机直接组成图案进行显示。
图23为利用摄像获取像素装置的调制信息的实施方案，图24为利用摄像获取像素装置的调制信息的流程图，参照中国专利申请2013106308613摄像获取信息的方法和系统及摄像装置及信息调制装置，中国专利公告CN102843186A信息传输系统、信息发送装置、信息接收装置、信息传输方法、信息发送方法和信息接收方法，图23中摄取对象是一座楼房303，楼顶放置像素装置302，像素装置302通过位移件的调制加载附加信息，如：标注信息、URL链接代码、文件下载、地理位置信息等，通过摄像装置（如手机）的摄像头和调制像素解调单元在显示单元上显示，2301是显示单元的显示屏，显示屏中楼房及像素装置的图像正常显示，此外，附加信息可以叠加标注在摄取图像的相应位置。标注信息是文字信息，URL链接代码可以在叠加图像中执行，文件下载是由像素装置单向向摄像装置传送文件。
进一步，调制信号携带的代码是JS代码（JavaScript脚本语言）或可执行代码，实现代码的操作目的。
进一步，调制信号携带的代码运行相关程序，获取LSB（基站定位）信息、或GPS信息、或机器指纹信息、或IP地址、或ID标识，应用于摄像装置的地理位置定位、身份确定。
进一步，调制信号携带的代码是红包发放，可以嵌入现有的即时通讯软件，如QQ、微信等，或嵌入支付宝。
如，由像素装置建立相关的服务器，如酒店建立服务器，同时酒店安置的像素装置发射代码调制光线，服务模式如下：1、像素装置的光线通过位移件加载代码信息发射代码调制光线，代码如JS代码、可执行代码；2、摄像装置获取摄取对象图像，并解调调制光线包含的代码信息；3、代码在摄像装置机器中加载运行，获取相应的信息，如：LSB（基站定位）信息、或GPS信息、或机器指纹信息、或IP地址、或ID标识；4、通过Internet网络将获取的信息上传至服务器；5、摄取对象如酒店获取上传信息后为摄像装置端提供相应服务，如建立ID联系、电话联系等。
图24为利用摄像获取像素装置的调制信息的流程图，步骤为：
（1）像素装置的光线由位移件调制，摄像装置获取包含像素装置的摄取对象的图像，摄取对象的图像的像素波动即调制信号；
（2）调制像素识别单元通过对摄取对象的图像的像素波动识别调制像素；
（3）由调制像素跟踪单元对调制像素进行跟踪，获取调制像素波动的信号输出；
（4）由调制像素解调单元对获取的调制像素波动的信号输出进行解调，还原调制光线携带的附加信息；
（5）由图像叠加单元将附加信息标注在摄取对象的图像相应的位置。
做为一种实施方案，通过服务器发送指令给众多像素装置使像素装置的反射光对准某经纬度及海拔高度的某一点，如空中目标，利用太阳能能将空中目标摧毁（军事应用）。
上述应用模式及规则均不限定本发明的方法及系统的基本特征，并非限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种阳光像素装置，其特征是：至少包括反光镜、万向机构、控制器，所述控制器控制万向机构带动反光镜使阳光反射至目标区。
2.根据权利要求1所述的一种阳光像素装置，其特征是：还包括倾角传感器和方向传感器，倾角传感器用于获取反光镜的垂直方向倾角，方向传感器用于获取反光镜的方向角。
3.根据权利要求2所述的一种阳光像素装置，其特征是：还包括通信模块、定位单元。
4.根据权利要求3所述的一种阳光像素装置，其特征是：设置有调制部，所述调制部调制反射光使反射光的光强发生变化。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种阳光像素装置的系统，其特征是：还包括服务器，服务器包括太阳角度数据库、反射角计算单元。
6.根据权利要求5所述的一种阳光像素装置的系统，其特征是：服务器还包括像素阵列、像素匹配单元或像素编辑单元，由服务器发送调制信息给各像素装置，像素匹配单元用于将播放图像的像素匹配转化为像素阵列单元对应的像素调制文件。
7.一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，包括步骤：
（1）像素装置获取地理位置信息并上报服务器；
（2）客户端通过服务器对像素装置反射光的目标区位置、运行方式进行设定；
（3）服务器通过太阳光角度数据计算像素装置的反光镜的跟踪数据，并将跟踪数据及运行方式发送至像素装置；
（4）像素装置存储跟踪数据及运行方式数据，跟踪数据及运行方式数据通过控制器控制像素装置的反光镜使阳光反射至目标区。
8.根据权利要求7所述的一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，还包括步骤：根据运行方式数据对目标区进行周期性扫描跟踪照射。
9.根据权利要求7或8所述的一种阳光像素装置的显示方法，像素装置拥有唯一id标识，其特征是，包括步骤：
服务器中根据像素装置（xm,yn）布置的显示面建立像素阵列m*n，建立像素坐标编号xm,yn，即像素xm,yn；
将播放图像的像素按照服务器中建立的像素阵列进行像素匹配，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行流水灯编辑，并可以设置流水灯的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
或，对服务器中建立的像素阵列的阵列单元所代表的像素进行像素编辑，获得像素图或像素字符，并可以设置像素的颜色变化和亮度变化，获得对应的像素调制文件，即生成像素调制文件xm,yn；
③各像素装置获取服务器分配的对应像素调制文件，即像素装置（xm,yn）获取像素调制文件xm,yn；
④各像素装置同时触发像素调制文件播放显示，即由像素装置（xm,yn）反光镜输出像素调制文件xm,yn播放的像素xm,yn闪光，所有参与播放的像素装置根据帧同步共同形成图像；
⑤步骤③中，各像素装置不断地获取服务器分配的新像素调制文件，以便形成连续不断的视频播放；或不断重复各像素装置已获取服务器分配的像素调制文件实现滚动播放。
10.根据权利要求7或8所述的一种阳光像素装置的显示方法，其特征是，还包括步骤：
A、将附加信息调制加载到像素装置的反光中，附件信息是如下之一或组合：标注信息、URL链接代码、文件下载、JS代码、可执行代码、地理位置信息；
B、手机客户端通过通过拍摄像素装置获取附加信息并进行相应执行操作。
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