CN108353483B - 智能灯具 - Google Patents

Abstract

一种灯具，包括：至少一个光源，其用于发光以照射灯具的环境；包括光电检测器阵列的光学传感器，该传感器被配置成输出指示入射到光电检测器上的光的强度的图像数据；以及控制器，其被布置成接收图像数据，该控制器包括：存在检测模块，其被配置成处理图像数据以检测所述环境中是否存在生命，并且响应于所述检测控制由光源发射的光；光感测模块，其被配置成处理图像数据以确定所述环境中的光水平并且基于所述光水平控制由光源发射的光；以及调试模块，其被配置成基于图像数据控制控制器在调试模式下操作；并且根据当控制器在调试模式下操作的同时所接收的调试命令来配置灯具。

Description

智能灯具

技术领域

本公开涉及包括光学传感器的灯具。具体地，本公开涉及基于光学传感器的输出执行多个功能的灯具。

背景技术

随着物联网（loT）领域中的近期进展以及照明领域内的数字革命，越来越需要在智能照明设施内具有多种多样的感测功能。特别地，存在针对传感器驱动的照明控制系统的强烈需要，因为这样的系统减少了光源消耗的能量，从而提供了显著的成本节约以及光源本身的寿命的显著增长。

将连通性引入照明系统的一种方式是使用将各种灯具连接在一起、和/或将灯具连接到像墙壁开关、房间控制器和楼层控制器那样的致动器的无线网络。与更传统的有线照明网络（例如基于数字可寻址照明接口（DALI）的网络）相比，无线网络的优点在于无线网络的安装更容易且因此更便宜。此外，如果空间使用随着时间而改变的，则对安装的改变更容易进行。

智能照明系统已经发展到为每个灯具配备它自己的传感器节点，而不是使若干个灯具连接到一个传感器节点。这意味着传感器节点内置于灯具本身中，而不是置于天花板中的单独孔中或邻近灯具的另一个位置。

已知的灯具典型地包括一个或多个光源和用于控制从光源发射的光的控制器。感测功能通过用于局部日光适应的专用光传感器和/或用于存在检测的专用存在传感器被并入到灯具中。控制器可操作以响应于从传感器接收的传感器数据来控制从光源发射的光。指示器光源（例如发光二极管（LED））典型地也包括在灯具中以提供已经检测到存在的视觉指示（其针对终端用户正确运行的验证）。

在许多情况下，需要对灯具进行调试，以便根据行为对照明系统的灯具进行分组，或者使它们一致响应于彼此的传感器。在许多情况下，红外（IR）接收器被并入到灯具中，这样的接收器能够识别采用通信协议、例如飞利浦开发的RC-5协议的数字命令。

发明内容

现有灯具的一个问题是，对于每种传感器/致动器功能，使用单独的传感器元件，例如用于光感测的光电二极管、用于存在检测的无源红外（PIR）传感器、用于反馈的指示器LED和用于调试接口的薄小外形封装（TSOP）IR检测器。所有这些单独的元件增加了整个系统的成本并且也占用空间，这增加了灯具的物理尺寸。

此外，当前的PIR传感器实际上不检测存在，而只是检测在传感器侧面的方向上的移动，并且还漏掉在传感器方向上的移动。因此PIR传感器的存在检测的有效性是受限的，这经常导致来自系统的错误的结论，即如果人们保持相对静止，则认为没有人在那，并且要求终端用户开始“摇摆”以便保持灯具的灯开启。

根据本发明的一个方面，提供了一种灯具，包括：至少一个光源，其用于发光以照射灯具的环境；包括光电检测器阵列的光学传感器，该光学传感器被配置成输出指示入射到光电检测器上的光的强度的图像数据；以及控制器，其被布置成接收图像数据，该控制器包括：存在检测模块，其被配置成处理所述图像数据以检测所述环境中是否存在生命并且响应于所述检测控制由所述至少一个光源发射的光；光感测模块，其被配置成处理图像数据以确定所述环境中的光的光水平并且基于所述光水平控制由所述至少一个光源发射的光；以及调试模块，其被配置成处理所述图像数据以识别由远程设备传输的指示控制器将在调试模式下操作的命令；基于所述命令的接收配置控制器在调试模式下操作；当控制器在调试模式下操作的同时接收从远程设备传输的调试命令；并且根据所接收的调试命令配置灯具。

调试模块可以被配置成：控制光学传感器在第一采样频率下操作；基于所述命令的接收，控制光学传感器在第二采样频率下操作预定的时间间隔，第二采样频率高于第一采样频率；并且在预定时间间隔期间分析从一个或多个光电检测器输出的图像数据以接收所述调试命令。

调试模块可以被配置成基于对在预定时间段内由光电检测器的仅某个子集输出的强度值以至少预定的量增加的检测来识别所述命令。

调试模块可以被配置成基于对由多个光电检测器输出的强度值增加的检测来识别所述命令，所述多个光电检测器在所述光电检测器阵列内形成预定形状。

调试模块可以被配置成基于对入射到光电检测器阵列上的一种或多种预定颜色的光的检测来识别所述命令。

调试模块可以被配置成基于对入射到光电探测器的阵列上的光信号的预定强度模式的检测来识别所述命令。

调试模块可以被配置成处理图像数据以识别嵌入在由远程设备发射的光中的调试命令。

调试模块可以被配置成在预定时间间隔期满时控制光学传感器在第一采样频率下操作。

调试模块可以被配置成基于对根据通信协议传输的光模式的检测来识别嵌入在由远程设备发射的光中的调试命令。

灯具可以包括无线接口，并且调试模块可以被配置成经由所述无线接口接收调试命令。

当控制器在调试模式下操作时，存在检测模块和光感测模块可以被禁用。

光学传感器可以包括至少一个光源。在该实施例中，响应于检测到所述环境中存在生命，存在检测模块可以被配置成控制光学传感器的至少一个光源发光以提供已经检测到生命的存在的视觉指示。响应于识别所述命令，调试模块可以被配置成控制下述中一个或多个以提供所述命令的接收的视觉指示：（i）光学传感器的至少一个光源；以及（ii）灯具的至少一个光源。

根据本发明的一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括体现在计算机可读介质上并且被配置成当在灯具的处理器上执行时执行以下操作的代码：接收从灯具的光学传感器输出的图像数据，该光学传感器包括光电检测器阵列并且图像数据指示入射到光电检测器上的光的强度；基于图像数据检测所述环境中是否存在生命，并且响应于所述检测控制由灯具的至少一个光源发射的光；基于图像数据确定所述环境中的光的光水平，并且基于所述光水平控制由所述至少一个光源发射的光；并且基于图像数据识别由远程设备传输的指示控制器将在调试模式下操作的命令；基于所述命令的接收配置控制器在调试模式下操作；当控制器在调试模式下操作的同时，接收从远程设备传输的调试命令；并且根据所接收的调试命令配置灯具。

根据下面描述的实施例，这些方面和其他方面将是清楚的。本公开的范围并非旨在受限于本发明内容，也不旨在限于必然解决任何或全部所指出的缺点的实施方式。

附图说明

为了更好地理解本公开并示出如何实施实施例，对附图进行参考，在附图中：

图1图示了灯具的示意性框图；

图2是由控制器实现的、基于从灯具的光学传感器输出的图像数据执行存在检测的方法的流程图；

图3是由控制器实现的、基于从灯具的光学传感器输出的图像数据执行光感测的方法的流程图；以及

图4是由控制器实现的、基于从灯具的光学传感器输出的图像数据实现调试命令的检测的方法的流程图。

具体实施方式

现在将仅以示例的方式来描述实施例。

首先参考图1，图1图示了灯具100的示例。灯具100是用于发射用于照射环境的光照的设备，其包括至少一个光源104，比如LED、LED串或阵列、气体放电灯或灯丝灯泡，加上任何相关联的插座、外壳和/或支架。

灯具100安装在可以包括诸如办公室、会议室、旅馆房间、候车室、仓库等之类的室内空间、和/或诸如花园或公园之类的室外空间、和/或诸如露台或体育场之类的部分地覆盖的环境、和/或诸如车辆内部之类的任何其他类型的环境的环境中。

灯具100可以安装在环境内的固定位置处，例如，在天花板和/或墙壁中和/或固定在地板或地面上的灯杆上。可替换地，灯具100可以是便携式的。

灯具100包括耦合到光源104的控制器102。光源104是可控制的，因为由光源104发射的光可以由控制器102控制。控制器102被配置成通过向光源104提供照明命令来控制由光源104发射的光。

本文描述的控制器102的功能可以以存储在包括一个或多个存储介质的存储器上的代码（软件）实现，并且被布置用于在包括一个或多个处理单元的处理器上执行。代码被配置成当从存储器中取来并且在处理器上执行时执行与下面讨论的实施例一致的操作。控制器102可以例如是8位、16位或32位微控制器。可选地，不排除控制器102的一些或全部功能在专用硬件电路或像现场可编程门阵列（FPGA）那样的可配置硬件电路中实现。

控制器102耦合到光学传感器108。光学传感器108包括也称为像素的光检测元件（光电二极管、光电晶体管或其他合适的装置）的二维阵列。光学传感器108被配置成输出指示撞击在每个光检测元件上的光的强度的图像数据。因此，由光学传感器108捕获的图像可以被表示为强度值（像素数据）的二维阵列。当光学传感器108将聚焦在传感器上的光学图像转换为电信号时，可以说光学传感器是图像传感器。

光学传感器108根据帧速率（采样频率）读取由像素输出的电子信号，光学传感器108的帧速率是全像素阵列在一秒钟内被读取多少次的量度，换言之在一秒钟内多少图像被捕获的量度。样本的量化被执行，使得由光学传感器108输出像素阵列中的每个像素的强度值。强度值可以取依赖于光学传感器108的位深度n的2ⁿ个值中的一个。例如，使用提供8位深度的光学传感器，强度值可以取256个值中的一个。

光学传感器108的像素阵列中的像素感测从像素阵列的视场（FOV）中的物体辐射的光。像素阵列中的像素的光谱响应描述了像素对不同波长的光（光学辐射）的灵敏度。像素阵列中的像素响应于可见光谱（对于典型的人眼，390-700nm的波长）中的光，并且还可以响应于红外（IR）光谱的部分。红外辐射有两个范围，近红外（NIR）光在波长方面最靠近可见光，并且远红外（FIR）更靠近电磁波谱的微波区域。像素阵列中的像素也可以响应于NIR光谱（700nm-1.4μm的波长）中的光。

光学传感器108的像素阵列可以具有低空间分辨率，例如20×20像素。这种低像素尺寸类型的光学传感器通常用于计算机鼠标应用中。由于光学鼠标市场已经很大，这些种类的部件的财务成本是低的，并且足够敏感以检测环境光水平。该特定的空间分辨率仅仅是一个示例，并且光学传感器108的像素阵列的尺寸可以取除此之外的其它值。例如，光学传感器108的像素阵列可以具有高空间分辨率（QVGA或更高），其中集成的DSP处理器可将光学传感器108的视场的区域的平均强度报告给控制器102。

优选的是，光学传感器108配备有合适的透镜设计，该透镜设计将灯具的环境的明确限定的区域（例如在安装在天花板中的灯具下方的地板上）成像到光学传感器108的敏感区域（像素阵列）。

控制器102和光学传感器108可以经由可以是像I²C（内部集成电路）、SPI（串行外围接口）或类似物那样的串行接口的连接彼此通信。可替换地，该连接可以是并行接口（例如，每个分辨率位1x针+某些同步信号等）。

在本发明的实施例中，控制器102使用由光学传感器108输出的图像数据来执行现有技术灯具中使用分离的部件实现的各种功能，这在下文中被更详细地描述。

控制器102包括存在检测模块110，其被布置成接收由光学传感器108输出的捕获的图像的像素数据（强度值）。现在参考图2，图2是可以由存在检测模块110实现以基于从光学传感器108接收的像素数据执行存在检测的示例过程200的流程图。

在步骤S202处，存在检测模块110从光学传感器108的像素阵列的每个像素接收强度值，这些强度值限定了由光学传感器108捕获的图像。

在步骤S204处，存在检测模块110确定限定所捕获的图像的多个强度值的平均，这在图2中被表示为intensity_currentimage_av。存在检测模块110可以自己执行该计算，或者intensity_currentimage_av的值可以从光学传感器108传送到存在检测模块110（如果光学传感器108具有报告光学传感器108的视场的区域的平均强度的能力）。

存在检测模块110被配置成保持由光学传感器108捕获的图像的平均强度的历史平均值，这在图2中被表示为intensity_av。intensity_av的值可以被存储在灯具100的存储器中，该存储器在图1中未示出。

在步骤S206处，存在检测模块110使用在步骤S204处确定的intensity_currentimage_av的值来更新intensity_av的值。

存在检测模块110可以对在步骤S202处确定的intensity_currentimage_av的值加时间戳，并且仅允许在一定时间段内已计算出的intensity_currentimage_av的值贡献于intensity_av的计算。

在步骤S208处，存在检测模块110将限定所捕获的图像的多个强度值的平均（intensity_currentimage_av）与由光学传感器108捕获的图像的平均强度的长期平均（intensity_av）进行比较。特别地，存在检测模块110确定intensity_currentimage_av值是否在intensity_av值附近的阈值范围内。阈值范围由强度值X限定，由此阈值范围的下界是intensity_av-X，并且阈值范围的上界是intensity_av + X。限定阈值强度范围的值X可以不是恒定的并且可以取决于其他参数而变化（例如，用户可配置的或基于日时而变化），或者增加检测灵敏度。

如果存在检测模块110在步骤S208处确定intensity_currentimage_av值不在intensity_av值附近的阈值范围内，则这指示在光学传感器208的FOV中存在生命（例如人或动物），并且过程200进入步骤S210。

在步骤S210处，存在检测模块110确定光源104是否接通以使得它们发光以照射灯具的环境。如果光源104关断，则在步骤S212处，存在检测模块110接通光源104并且过程200返回到步骤S202。如果光源104已经接通，则存在检测模块110不采取行动并且过程200返回到步骤S202。

如果存在检测模块110在步骤S208处确定intensity_currentimage_av值在intensity_av值附近的阈值范围内，则这指示在光学传感器208的FOV中不存在生命（例如人或动物），并且过程200进入步骤S214。

在步骤S214处，存在检测模块110确定光源104是否接通以使得它们发光以照射灯具100的环境。如果光源104接通，则在步骤S216处，存在检测模块110关断光源104并且过程200返回到步骤S202。如果光源104已经关断，则存在检测模块110不采取行动，并且过程200返回到步骤S202。

在步骤S216处，存在检测模块110可以被配置成在关断光源104之前等待一段时间。也就是说，存在检测模块110利用当检测到活动时重置的倒数计时器，并且在该时间段过去时（当倒数计时器已经到达零时）关断光源104。

对于本领域技术人员，将清楚的是，存在检测模块110使用由光学传感器108输出的捕获的图像的像素数据（强度值）来检测实际存在而不是移动，并且因此与典型地包括在已知灯具中的专用PIR存在传感器相比，存在检测模块110所进行的存在检测的性能被大大改进。

虽然在图2所图示的过程200中，存在检测模块110响应于存在检测而接通光源104并且在没有存在检测的情况下关断光源104，但这仅仅是示例。在实施例中，响应于存在检测，存在检测模块110被配置成根据与存在检测相关联的（例如限定从光源104发射的光的强度、颜色、饱和度、色温、尺寸、形状、模式和动态中的一个或多个的）光设置来控制光源104，并且在没有存在检测的情况下，存在检测模块110被配置成根据另外的光设置来控制光源104。因此，将清楚的是，在没有存在检测的情况下，存在检测模块110可以被配置成控制光源104以渐暗的光强度发射光，并且响应于存在检测而使由光源104发射的光渐亮（增加光强度）。

光学传感器108可以包括集成到光学传感器中的一个或多个光源（例如LED）。响应于在光学传感器208的FOV中检测到生命的存在，存在检测模块110可以控制光学传感器108的光源以提供已经检测到存在的视觉指示。使用光学传感器108的光源来提供这种指示功能消除了专用指示器LED的必要性。这有利地减小了灯具100的物理尺寸。

在上面描述的实施例中，intensity_av的至少两个值可以用来应付由于日时而接通/关断光源104的情况的不同情况（在下文中更详细地讨论的环境光感测）。

将领会的是，由存在检测模块110实现的过程200仅仅是示例。在其他实施例中，存在检测模块110可以基于背景减除技术执行存在检测，由此针对光学传感器108的像素阵列的每个单独像素创建背景模型，并且通过从当前图像像素减去参考背景图像的像素来检测生命的存在且像素处的强度差高于阈值。在该方法中，对于每个像素，预期的像素强度及其边界取决于时间、（由光源104发射的光限定的）灯具状态和像素阵列中的像素位置。

返回参考图1，控制器102包括光感测模块112，其也被布置成接收由光学传感器108输出的捕获的图像的像素数据（强度值）。

现在参考图3，图3是由光感测模块112实现以基于从光学传感器108接收的像素数据执行光感测的过程300的流程图。

在步骤S302处，光感测模块112从光学传感器108的像素阵列的每个像素接收强度值，这些强度值限定了由光学传感器108捕获的图像。

在步骤S304处，光感测模块112确定限定所捕获的图像的多个强度值的平均，这在图3中被表示为intensity_currentimage_av。光感测模块112可以自己执行该计算，或者intensity_currentimage_av的值可以从光学传感器108传送到光感测模块112（如果光学传感器108具有报告光学传感器108的视场的区域的平均强度的能力）。

光感测模块112被配置成保持由光学传感器108捕获的图像的平均强度的历史平均，这在图2中被表示为intensity_av。intensity_av的值可以被存储在灯具100的存储器中，该存储器在图1中未示出。

在步骤S305处，光感测模块112使用在步骤S304处确定的intensity_currentimage_av的值来更新intensity_av的值。

光感测模块112可以对在步骤S304处确定的intensity_currentimage_av的值加时间戳，并且仅允许在一定时间段内已计算出的intensity_currentimage_av的值贡献于intensity_av的计算。

在步骤S306处，光感测模块112将限定捕获的图像的多个强度值的平均（intensity_currentimage_av）与由光学传感器108捕获的图像的平均强度的长期平均（intensity_av）进行比较。特别地，光感测模块112确定intensity_currentimage_av值是否大于或等于由上界intensity_av+Y限定的高于intensity_av值的阈值量。

如果光感测模块112在步骤S306处确定intensity_currentimage_av值大于或等于intensity_av+ Y值，则这指示在灯具100的环境中日光的存在，并且过程300进入步骤S308。在步骤S308处，光感测模块112确定光源104是否接通以使得它们发光以照射灯具100的环境。如果光源104接通，则在步骤S310处，光感测模块112关断光源104并且过程300返回到步骤S302。如果光源104已经关断，则光感测模块112不采取行动并且过程300返回到步骤S302。

如果光感测模块112在步骤S306处确定intensity_currentimage_av值小于intensity_av+ Y值，则过程300进入步骤S311。

在步骤S311处，光感测模块112确定intensity_currentimage_av值是否小于或等于由下界intensity_av-Y限定的低于intensity_av值的阈值量。如果光感测模块112在步骤S311处确定intensity_currentimage_av值小于或等于intensity_av-Y值，则这指示在灯具100的环境中没有日光（例如夜间），并且过程300进入步骤S312。在步骤S312处，光感测模块112确定光源104是否接通以使得它们发光以照射灯具100的环境。如果光源104关断，则在步骤S314处，光感测模块112接通光源104并且过程300返回到步骤S302。如果光源104已经接通，则光感测模块112不采取行动并且过程300返回到步骤S302。

限定高于和低于intensity_av值的阈值量的值Y可以不是恒定的，并且可以取决于其他参数而变化（例如，用户可配置的或基于日时而变化），或者增加检测灵敏度。

由下界和上界提供的长期平均和滞后防止灯具立即对灯具100的环境中的光水平变化（例如，如果云快速经过）做出反应。

虽然在图3所图示的过程300中，光感测模块112响应于在灯具100的环境中不存在日光而接通光源104并且响应于在灯具100的环境中存在日光而关断光源104，但这仅仅是示例。在实施例中，响应于灯具100的环境中不存在日光，光感测模块112被配置成根据与夜间相关联的（例如限定从光源104发射的光的强度、颜色、饱和度、色温、尺寸、形状、模式和动态中的一个或多个的）光设置来控制光源104，并且响应于灯具100的环境中日光的存在，光感测模块112被配置成根据另外的光设置来控制光源104。因此，将清楚的是，在日光期间，光感测模块112可以被配置成控制光源104以渐暗的光强度发射光并且在夜间使由光源104发射的光渐亮（增加光强度）。

虽然上面由光感测模块112执行的光感测在上文中参照将intensity_currentimage_av值与单个光强度阈值进行比较以接通或关断光源104来描述。在其他实施例中，光感测模块112将intensity_currentimage_av值与多个光强度阈值范围进行比较，每个光强度阈值范围与相应的光设置相关联。在确定intensity_currentimage_av值落入这些光强度阈值范围之一内时，光感测模块112根据与光强度阈值范围相关联的光设置来控制光源104。

通过基于由光学传感器108输出的捕获的图像的像素数据（强度值）执行存在检测和（日）光感测二者，这取消了对在灯具上具有单独的专用存在传感器和光传感器的需要。这有利地减小了灯具100的物理尺寸。虽然图2和图3为了清楚的目的在过程200和300中图示了控制器102确定限定捕获的图像的多个强度值的平均（intensity_currentimage_av），但在其他实施例中，控制器102的单个模块可以执行该确定并使计算出的值可用于控制器102的其他模块。

在本发明的实施例中，光学传感器108可以用作用于接收从远程设备（调试工具）传输的调试命令的数据接收器。返回参考图1，控制器102还包括调试模块114，调试模块114也被布置成接收由光学传感器108输出的捕获的图像的像素数据（强度值）。调试模块114被配置成将强度变化解释成不同的调试命令并且根据检测到的调试命令配置灯具100。

在一些情况下，光学传感器108可能消耗大量的功率，超过灯具100可连续地供应给它的功率。因此光学传感器108通常将以低采样频率（例如10Hz）被使用以确保其峰值功耗可以被适当地操控。在这样的情境中，这对由存在检测模块110执行的存在检测没有显著的影响，但是需要更高的采样频率（例如10-1000Hz帧速率）以确保调试模块114能够获得所有发送的命令。

在本发明中，该问题通过响应于检测到由远程设备进行的数据传输的发起而触发更高采样频率的使用来解决。

参考图4更详细地描述了这一点，图4是由调试模块114实现以实现对从远程设备传输的调试命令的检测的过程400的流程图。

在步骤S402处，调试模块114控制光学传感器108以采样频率freq_low对图像进行采样。采样频率freq_low可以例如小于或等于10Hz，然而将领会的是，它可以取其他值。

采样频率freq_low被使用以便调试模块114在步骤S404处验证是否已经从远程设备接收到指示控制器102将在调试模式下操作的命令。根据本发明的实施例，调试模块114可以以若干方式之一在步骤S404处执行确定。

在一个实施例中，调试模块114可以基于在光学传感器108的FOV中检测到存在强光源来确定已经从远程设备接收到指示控制器102将在调试模式下操作的命令。调试模块114被配置成通过检测入射到光学传感器108的像素阵列的像素的子集（一个或多个像素，但不是像素阵列的所有像素）上的强度是否在预定时间段上增加超过预定量以及增加的强度保持预定的时间段来检测光学传感器108的FOV中强光源的存在。也就是说，调试模块114被配置成通过在短时间内检测像素强度的快速变化来检测光学传感器108的FOV中强光源的存在，由此该强度增加比正常存在检测会生成的强度增加更快，并且该强度增加不会发生在光学传感器108的像素阵列中的所有像素中（以过滤掉由例如邻近的灯具引起的来自环境的光的变化）。

通过利用足够强的信号对光学传感器108进行过载并将其保持同样可识别的时间段（例如50-500ms），触发不可能被其他事件（例如阳光）混淆。即使在低采样频率下，光学传感器108也将能够检测到这种特殊事件，并且通过增加其采样频率而使它自己开放以接收到信息。以这种方式，光学传感器108的功耗可以保持在最小。

光学传感器108的积分/曝光时间段被选择成使得其动态范围（大约60dB）可以应付观测的区域中预期的光水平（典型地，用于办公室空间的0至10K勒克斯（lux））。如果远程设备的光源直接将光照射到光学传感器108上，观测光源的元件也可以迅速行动（clip），即使它是比积分时间段更短的光脉冲。然而，因为灯具100和远程设备的光源不同步，所以机制必须考虑测量频率以确保灯具100观测到该光信号。例如，在光学传感器108具有100ms曝光时间的10Hz下，光信号应当至少200ms长以确保远程设备的光源在一个图像的曝光时间期间被观测。因此，远程设备的光源需要传输足够的光功率以使光学传感器108的一个或多个传感器元件饱和或者至少导致比仅从环境照明预期的显著更高的像素强度。

在另一个实施例中，调试模块114可以基于观测到的由远程设备发射的光信号的形状（所观测到的形状基于由光学传感器108的像素阵列的像素输出的强度值）来确定已经从远程设备接收到指示控制器102将在调试模式下操作的命令。特别地，调试模块114被配置成存储与一个或多个形状相关联的预定像素强度信息，并且响应于根据这些形状中的一个检测到光被发射到像素阵列上，调试模块114被配置成将控制器102置于调试模式。阳光或其他环境光将以随机形状被大部分像素元件观测到，而远程设备的光源应该被观测为更特殊的形状（例如，在来自平板电脑的显示器的情况下是矩形）。

在另一个实施例中，在光学传感器108是RGB相机（其中每个像素具有三个子感测元件，每一个具有R、G和B滤波器）的情况下，由远程设备的光源发射的光的光谱用于区分阳光（以及其他环境光）与由调试工具发射的光。也就是说，调试模块114被配置成基于检测到一个或多个预定颜色的光入射到光学传感器108的像素阵列上来确定已经从远程设备接收到指示控制器102将在调试模式下操作的命令。阳光和其他环境光具有将被光学传感器108的像素阵列的RGB感测元件（像素）观测到的宽光谱，而远程设备传输单色（例如仅红色、绿色或蓝色）、两种颜色的组合或特定时间模式中的颜色的光使得光信号非常特殊且可由调试模块114检测到。

在另一个实施例中，调试模块114可以基于对入射在光电检测器阵列上的光信号的预定强度模式的检测来确定已经从远程设备接收到指示控制器102将在调试模式下操作的命令。也就是说，光源可以根据强度模式发射光信号（例如发射闪光），并且调试模块114能够基于由光电检测器输出的强度值来检测该强度模式。响应于检测到与调试模式相关联的强度模式，调试模块114被配置成将控制器102置于调试模式。

如过程400中所示，在没有检测到指示控制器102将在调试模式下操作的命令的接收的情况下，调试模块114继续控制光学传感器108以采样频率freq_low对图像进行采样，并且由存在检测模块110执行的存在检测和由光感测模块执行的光感测保持启用。

如果调试模块114在步骤S404处检测到指示控制器102将在调试模式下操作的命令的接收，则过程400进入步骤S406，其中调试模块114将控制器102置于调试模式。

当控制器102在调试模式下操作时，由存在检测模块110执行的存在检测和由光感测模块执行的光感测被禁用，并且调试模块114控制光学传感器108以较高的采样频率freq_high对图像进行采样，这有助于调试命令的接收。采样频率freq_high可以例如在大约10-1000Hz之间，然而将领会的是，它可以取比freq_low高的其他值。理论上，远程设备的光源被每个像素观测到。在大多数图像传感器中，有可能读出单行像素。此行可以以远高于1KHz的采样率采集。以可以以每秒100帧运行的640x480的VGA传感器为例，该成像器能够以480行* 100帧每秒= 4.8KHz扫描单行。如果仅扫描单个像素是可能的，则将可能实现640倍大（30MHz）的采样频率。实际上，在0.03微秒的短曝光时间期间我们可以捕获的光子数量是有限的，并且因此需要具有眼睛安全暗示的强光源。利用定位在室内环境中的灯具的图像传感器，积分时间（另外称为曝光时间）可以设置为最小0.08ms。利用发射比室内环境中的其他光源发射的光多得多的光的远程设备，可能的是在不受眼睛安全问题限制的情况下具有至少12.5KHz的采样频率

可以看出，命令的检测充当用于由光学传感器108执行更快的数据采集的触发器。

尽管上文描述了当控制器102在调试模式下操作时存在感测/光感测被禁用，但是在其他实施例中，由存在检测模块110执行的存在检测和由光感测模块执行的光感测仍然可以被启用，但具有降低的频率/性能，因为也许可能的是某些数据仍然可以被重新使用（即存在数据仍然可以被看到与调试命令交错）。

在步骤S408处，调试模块114以预定时间间隔t_interval获取与一个或多个触发像素（其输出信号触发较高采样的像素）相关联的强度值。时间间隔t_interval可以在1-10秒之间，然而将领会的是，它可以取其他值。远程设备使用编码光技术传输调试命令，由此数据被调制到由远程设备的光源发射的光（时变的光学信号）中。以这种方式，可以说限定调试命令的数据被嵌入到从光源发射的光中。如果光学传感器108对红外光敏感，则远程设备可以将调试命令嵌入从远程设备的光源发射的红外光中。如果光学传感器108对红外光不敏感，则远程设备可以将调试命令嵌入从远程设备的光源发射的可见光中。

远程设备被配置成根据指定的通信协议来传输调试命令，该通信协议限定了命令的格式（例如，以位指示命令的长度，并且限定每个位所表示什么）、调制技术、载波频率等。通信协议可以是专有协议。例如如果光学传感器108能够检测到曼彻斯特编码信号的889μs包络并且信号中的强度变化足够强以至于不被背景水平的自发波动掩盖，则可以使用飞利浦的RC-5或RC-6通信协议。如果光学传感器108不能够执行该检测，则可以使用另一专有协议。在其他实施例中，通信协议可以是非专有协议。

实现编码光的一种方式是通过振幅键控，通过在离散水平之间切换所发射光的幅度或功率以便表示信道位（或更一般地，信道符号）。例如，在最简单的情况下，当远程设备的光源接通（发射）时，这表示信道位值1，并且当远程设备的光源关断（不发射）时，这表示信道位值0，或反之亦然。光学传感器108的像素阵列中的像素可以检测光何时接通或关断，或者区分不同的水平，并且由此接收信道位或符号。调试命令可以以具有接通/关断远程设备的光源的特定顺序的（限定光模式的）位流的形式传输，该位流可以在光学传感器的像素帧读出速率的限制内被处理。

为了传送数据，调制典型地涉及将数据位（有时称为用户位）映射到信道符号上的编码方案。可以使用不同的幅度调制方案来将调试命令从远程设备传输到灯具100。可能的幅度调制方案包括脉冲距离编码（由此脉冲之间的距离分别限定值为1或0的位，并且脉冲宽度是恒定的）、脉冲宽度编码（由此脉冲宽度分别限定值为1或0的位，并且脉冲距离是恒定的）、脉冲位置编码（由此时间标度被分成恒定长度的时间间隔，并且在时间间隔中脉冲的存在限定值为1的位并且在时间间隔中脉冲的不存在限定值为0的位）、曼彻斯特编码（由此过渡的极性限定逻辑电平，例如传号-空号的过渡（mark-to-space transition）限定值为'1'的位，并且空号-传号的过渡（space-to-mark transition）限定值为'0'的位）或另一个行代码。尽管幅度调制在本文中被提及，但也可以使用其他调制方案（例如频率调制、相位调制等）。本领域的技术人员将领会的是，光学传感器108可能必须实现用于其他调制方法（例如频率调制）的某些检测技术，这将需要光学传感器作为卷帘快门相机进行操作（由此像素阵列的像素被划分为多行，典型地水平行（即排），这些线逐行依次被曝光）。

在使用行编码的示例中，可以使用固定的起始位来清楚地标记要发射的模式的开始，和/或可以使用固定的停止位来清楚地标记要发射的模式的结束。

在其中远程设备将调试命令嵌入从远程设备的光源发射的红外光中的示例中，使用载波频率来传输位流，使得光学传感器108可以将IR光与其他环境IR频率区分。

在预定时间间隔t_interval期满后，在步骤S410处，调试模块114分析所获取的从触发像素输出的数据，以查看是否存在根据由远程设备指定的通信协议传输的、可识别为调试命令的可辨别模式。取决于光学传感器108的能力，这可以由调试模块114通过多次读出整个帧的像素数据并且执行对适当的触发像素的像素数据的后续分析、或者通过直接读出触发像素的像素数据来执行。

此外，在预定时间间隔t_interval期满之后，调试模块114被配置成将控制器102置于正常操作模式（离开调试模式），使得由存在检测模块110执行的存在检测和由光感测模块执行的光感测被启用，并且调试模块114控制光学传感器108返回到以采样频率freq_low对图像进行采样。

响应于检测到调试命令的接收，在步骤S412处，调试模块114根据所接收的调试命令配置灯具100。

调试命令可以以各种方式之一来配置灯具100。

调试命令可以向灯具100分配组标识符，该组标识符也被分配给在照明系统内连接到灯具100的一个或多个其他灯具。

这使得用户能够操作远程设备以选择灯具组，并且手动输入由该组灯具发射的光的一个或多个参数，例如，设置所发射的光的总体强度的数值和/或设置光的红色、绿色和蓝色（RGB）分量的单独数值。此外，这使得灯具100能够仅对在分配组中的其他灯具上实现的存在/光感测做出响应，并且响应于由存在检测模块110和光感测模块112分别实现的存在检测和光感测仅控制在分配组中的其他灯具。

其他典型的调试命令对于本领域技术人员来说是已知的，并且因此在此未被详细讨论。例如，调试命令可以是用于灯具100打开灯具网络、加入灯具网络、关闭灯具网络、离开灯具网络或重置为出厂设置的命令。

在可替换的实施例中，远程设备被配置成重复嵌入在由远程设备的光源发射的光中的调试命令的传输。在该实施例中，调试模块114可以控制光学传感器108仅以采样频率freq_low对图像进行采样，并且基于在多个消息周期上检测调试命令的部分来识别完整的调试命令。可替换地，调试模块114可以检测调试命令的一部分的接收，同时光学传感器108以采样频率freq_low对图像进行采样，并且响应于该检测控制光学传感器108以较高采样频率freq_high对图像进行采样，使得可以在来自远程设备的后续传输中接收完整的调试命令。

如图1中所示，灯具100包括网络接口106，以促进与照明系统内连接到灯具100的其他灯具的通信。

灯具100可以经由无线连接与其他灯具通信，在这种情况下，接口106包括无线通信接口，例如诸如Wi-Fi、Zigbee、蓝牙或其他短程射频（RF）无线接入技术接口之类的无线接口。例如，在Wi-Fi的情况下，无线连接可以经由本地Wi-Fi网络并且因此经由设置在灯具100的环境中的Wi-Fi路由器；或者在ZigBee或蓝牙的情况下，无线连接可以不涉及任何中间路由器，并且可以代之以例如基于网状网络或基于与其他灯具或设备（例如，蓝牙墙壁开关或诸如运行灯具照明控制软件应用程序的平板电脑之类的用户设备）的特设（ad-hoc）连接。

可替换地，灯具100可以被配置成经由有线连接、例如经由以太网或DMX网络与其他灯具通信，在这种情况下，接口106包括有线通信接口。有线和无线通信接口的示例对于本领域技术人员来说是公知的，因此在此未被详细讨论。

响应于被置于调试模式和/或在调试模式下操作时检测到调试命令的接收，调试模块114可以控制光学传感器108的光源以提供灯具已经成功地置于调试模式的视觉指示，和/或提供调试命令已被灯具100成功解释的视觉指示。使用光学传感器108的光源提供该指示功能消除了专用指示器LED的必要性。这有利地减小了灯具100的物理尺寸。

可替换地或附加地，响应于被置于调试模式和/或检测到调试命令的接收，调试模块114可以（例如通过改变由光源104发射的光的强度水平）控制光源104以提供灯具已经成功置于调试模式的临时视觉指示且/或提供调试命令已被灯具100成功解释的视觉指示。

上面提到的远程设备可以是具有控制灯具100的专用功能的远程控制设备。

可替换地，远程设备可以用于除了控制灯具100之外的其他功能。例如，远程设备可以是移动电话、平板电脑、膝上型计算机、个人数字助理（“PDA”）等。远程设备可以使用远程设备的显示屏发射光模式，该光模式是唯一的且可由光学传感器108检测并且可由调试模块114识别为调试命令。在另一示例中，集成在远程设备中的光源（例如高功率LED）可以发射光模式。在又一示例中，远程设备可以与包括光源（例如高功率LED）的外部发光设备通信以发射光模式。外部发光设备可以由它自己的电源（电池）供电，或者经由远程设备供电。可以使用例如远程设备上的USB接口或远程设备上的音频输出接口（例如耳机插口）来执行从远程设备朝向外部发光设备的通信。

虽然以上参考使用由远程设备发射的光传输调试命令描述了实施例，但是在其他实施例中，调试模块可以基于光学传感器108的输出将控制器102置于调试模式并且经由网络接口106接收经由无线通信协议（例如Wi-Fi、蓝牙等）而不是光通信传输的调试命令。在这种情境中，在照明系统内连接的其他灯具也可以经由它们各自的网络接口接收调试命令，但只有那些已经置于在调试中的灯具才会根据所接收的调试命令配置灯具。

在以上描述的实施例中，安装者可以将远程设备指向要调试的灯具100并且获得灯具100能够接收调试命令的视觉指示。如果偶然两个灯具指示它们都可以被编程，安装者可以重试以选择仅一个灯具。当选择了正确的灯具时，安装者可以通过按压远程设备上的按钮（或其他交互）来传输调试命令。当灯具被选择时，设备指向不再是重要的，因为只有耦合的灯具才会听取信息。

如果灯具是连接的照明基础设施的部分，则双重分配可以被检测到并且也由LED指示器指示。安装者甚至可以决定调试两个灯具，因为它们需要被分派到相同的光控制组。用户可以首先将灯具群集，然后同时配置它们。首先，用户必须通知照明网络他们想要调试多个灯具并用相同的特性对它们进行编程。因此，用户必须首先向所有要被调试的灯具提供调试触发器。在实践中，用户需要针对每个单独的灯具重复指向过程，如果它们没有共享相同的视场的话。如果所有需要的灯具被群集，那么用户能够向灯具中的一个提供编程命令，该编程命令将通过灯具网络被共享。当传感器模块共享相同的视场时，也可以在没有连接的照明的情况下执行共享的编程。

将领会的是，上述实施例仅以示例的方式进行了描述。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。本文使用的术语“控制器”和“模块”通常表示软件、固件、硬件或其组合。在软件实施方式的情况下，控制器或模块表示当在处理器（例如一个或多个CPU）上执行时执行指定任务的程序代码。程序代码可以存储在一个或多个计算机可读存储器设备中。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施仅有事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种灯具，包括：

至少一个光源，其用于发射光来照射所述灯具的环境；

包括光电检测器的阵列的光学传感器，所述光学传感器被配置成输出指示入射到所述光电检测器上的光的强度的图像数据；以及

控制器，其被布置成接收所述图像数据，所述控制器包括：

存在检测模块，其被配置成：处理所述图像数据，以检测在所述环境中是否存在生命；并且响应于所述检测，控制由所述至少一个光源发射的光；

光感测模块，其被配置成：处理所述图像数据，以确定所述环境中的光水平；并且基于所述光水平，控制由所述至少一个光源发射的光；以及

调试模块，其被配置成处理所述图像数据，以识别由远程设备传输的指示所述控制器将在调试模式下操作的命令，

其中基于所述命令的接收，所述控制器被配置成在调试模式下操作，并且当所述控制器正在调试模式下操作时，所述调试模块被配置成接收从所述远程设备传输的调试命令并且根据所接收的调试命令来配置所述灯具，

其中所述调试模块进一步被配置成：

控制所述光学传感器，以便在第一采样频率上操作；

基于所述命令的接收，控制所述光学传感器，以便在第二采样频率上操作预定的时间间隔，第二采样频率高于第一采样频率；以及

在所述预定的时间间隔期间分析从所述光电检测器输出的图像数据，以接收所述调试命令。

2.根据权利要求1所述的灯具，其中所述调试模块被配置成：基于在预定的时间段内仅由光电检测器的子集输出的强度值增加至少预定的量的检测，识别所述命令。

3.根据权利要求1所述的灯具，其中所述调试模块被配置成基于由多个光电检测器输出的强度值增加的检测来识别所述命令，所述多个光电检测器在所述光电检测器的阵列内形成预定形状。

4.根据权利要求1所述的灯具，其中所述调试模块被配置成基于入射到所述光电检测器的阵列上的一种或多种预定颜色的光的检测来识别所述命令。

5.根据权利要求1所述的灯具，其中所述调试模块被配置成基于入射到所述光电检测器的阵列上的光信号的预定强度模式的检测来识别所述命令。

6.根据权利要求1-5之中任一项权利要求所述的灯具，其中所述调试模块被配置成处理所述图像数据，以识别在由所述远程设备发射的光中嵌入的调试命令。

7.根据权利要求1-5之中任一项权利要求所述的灯具，其中所述调试模块被配置成在预定的时间间隔期满时控制所述光学传感器，以便在第一采样频率上操作。

8.根据权利要求1-5之中任一项权利要求所述的灯具，其中所述调试模块被配置成基于根据通信协议传输的光模式的检测来识别在由远程设备发射的光中嵌入的调试命令。

9.根据权利要求1所述的灯具，其中所述灯具包括无线接口，并且所述调试模块被配置成经由所述无线接口来接收所述调试命令。

10.根据权利要求1-5和9之中任一项权利要求所述的灯具，其中当所述控制器正在调试模式下操作时，禁用所述存在检测模块和所述光感测模块。

11.根据权利要求1-5和9之中任一项权利要求所述的灯具，其中所述光学传感器包括至少一个光源。

12.根据权利要求11所述的灯具，其中响应于在所述环境中检测到生命的存在，所述存在检测模块被配置成控制所述光学传感器的所述至少一个光源发射光，以提供已检测到生命的存在的视觉指示。

13.根据权利要求11所述的灯具，其中响应于识别所述命令，所述调试模块被配置成控制下述之中的一个或多个发射光以提供所述命令的接收的视觉指示：（i）所述光学传感器的至少一个光源，以及（ii）所述灯具的至少一个光源。

14.一种计算机可读介质，其包括被体现在所述计算机可读介质上并且被配置以便当在灯具的处理器上被执行时执行以下步骤的代码：

接收从所述灯具的光学传感器输出的图像数据，所述光学传感器包括光电检测器的阵列，并且所述图像数据指示入射到所述光电检测器上的光的强度；

基于所述图像数据来检测在所述灯具的环境中是否存在生命，并且响应于所述检测来控制由所述灯具的至少一个光源发射的光；

基于所述图像数据来确定所述环境中的光的光水平，并且基于所述光水平来控制由所述至少一个光源发射的光；以及

基于所述图像数据来识别由远程设备传输的指示控制器将在调试模式下操作的命令；

基于所述命令的接收，将所述控制器配置成在调试模式下操作；

在所述控制器正在调试模式下操作时，接收从所述远程设备传输的调试命令；并且

根据所接收的调试命令来配置所述灯具，

其中执行以下进一步步骤：

控制所述光学传感器，以便在第一采样频率上操作；

基于所述命令的接收，控制所述光学传感器，以便在第二采样频率上操作预定的时间间隔，第二采样频率高于第一采样频率；以及

在所述预定的时间间隔期间分析从所述光电检测器输出的图像数据，以接收所述调试命令。

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