CN111034365A - 用于照射被摄体的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于照射物品的设备(1)包括：摄像装置(2)，用于拍摄区域(A)的图像并且生成表示所拍摄图像的第一信号(EVI)；处理单元(3)，其被配置为：接收第一信号(EVI)，通过图像识别和边缘检测算法来处理所述第一信号(EVI)以识别由边缘(B)限定的一个或多个形状(F)，所述处理单元(3)还被配置为通过在各形状(F)的边缘(B)内应用第一颜色并且在各形状(F)的边缘(B)外应用第二颜色来处理所拍摄图像、并且生成表示处理后图像的第二信号(EL)；所述设备(1)还包括图像投影装置(4)，所述图像投影装置(4)被配置为接收所述第二信号(EL)、生成表示所述处理后图像的光束、并且将所述光束引导至所述区域(A)。

Description

用于照射被摄体的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于照射被摄体的设备和方法。本发明在艺术展览、博物馆和一般作品的照射方面得到了特别的应用。
背景技术
现有技术照射系统由多个光源组成，这多个光源根据要照射的被摄体的位置、形状和大小而以预定定向布置在预定位置中。
在CN203259184U中公开了已知照射系统的第一示例。该文献公开了一种智能监视和照射系统，该智能监视和照射系统包括被设计为拍摄实时环境的图像的数字摄像机、以及用于对照射灯提供开/关控制的照射控制器。特别地，该系统用于监视通过可以打开或关闭的门进入环境，从而修改照相机所拍摄的图像并相应地使得灯被打开和关闭。
在KR20130122317中公开了已知照射系统的第二示例。该文献公开了一种照射系统，该照射系统包括用于拍摄要监视区域的图像的安全摄像机、以及可以响应于照相机正拍摄的被摄体的移动而移动图像投影装置的照射控制器。
上述系统可以根据摄像机正拍摄的图像来控制图像投影装置的致动和移动。然而，这些系统无法根据位于被监视区域中的固定或移动被摄体、被摄体的形状和/或距离来照射被监视区域，因为照射配置是预先确定的并且只能手动更改。
该问题在艺术展览照射系统中尤为重要，艺术展览照射系统的聚光灯由照射操作员根据墙壁上的作品和信息图腾的位置、大小来手动地移动。
每当作品被移除或被另一作品替换时，操作员必须改变照射系统的配置来调节作品照射，以防止像经常发生的那样照射不存在作品的区域。
因此，通常需要能够响应于与布置在被设计成由所述照射装置照射的区域中的被摄体的存在、位置和大小有关的变化来自动调节照射装置的配置。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于照射被摄体的设备和方法，该设备和方法可以根据照射装置实际要照射的被摄体来自动调整照射配置。
该目的以及其它目的是通过用于提供如所附权利要求中任一项所述的铁路道路的系统或方法来实现的。
本发明的第一实施例包括用于照射被布置在区域中的被摄体的设备。
该设备包括被配置为拍摄该区域的图像并生成表示所拍摄图像的第一信号的摄像装置。
处理单元与摄像装置进行信号通信，并且被配置为接收第一信号。因此，通过图像识别和边缘检测算法来处理第一信号，以识别已拍摄的图像中由边缘限定的一个或多个形状。
处理单元通过在所识别出的各形状的边缘内应用第一颜色并且在所识别出的各形状的边缘外应用第二颜色来处理所拍摄图像。处理单元生成表示处理后图像的第二信号。
该设备还包括与处理单元进行信号通信、并且被配置为接收第二信号并生成表示处理后图像的光束的图像投影装置。然后，图像投影装置将光束引导至该区域。
本发明的第二实施例包括用于照射被布置在区域中的被摄体的方法。该方法包括拍摄该区域的图像的步骤。
使用图像识别和边缘检测算法来处理图像，以识别由边缘界定的一个或多个形状。
在所识别出的各形状的边缘内应用第一颜色。类似地，在所识别出的形状的边缘外应用第二颜色。
然后，生成表示处理后图像的光束。这种光束被引导至要照射的区域。
本发明解决了上述技术问题。本发明的设备和方法这两者都能够识别具有诸如绘画作品等的要照射的被摄体的区域，并且能够在所拍摄图像上识别被摄体的形状。使用图像投影装置可以仅清晰地照射这些区域。
此外，有利地，本发明的设备和方法能够容易地调整照射以适应要照射的被摄体的布置变化。为此，将简单地重复上述过程，而无需实际替换任何部分。
附图说明
本发明的特征和优点将产生于以下对在附图中被示出为非限制性示例的可能实施例的详细说明，在附图中：
-图1示出根据本发明的用于照射被摄体的设备的示意图；以及
-图2示出例示了图1的设备的操作的框图。
具体实施方式
参考附图，附图标记1大体指定根据本发明的用于照射被布置在区域中的被摄体的设备。
设备1包括摄像装置2。这种摄像装置2被配置为拍摄区域“A”的图像，并生成表示所拍摄图像的第一信号“IM”。仅通过举例的方式，摄像装置2可以是专用照相机、web照相机、或具有并入其中的照相机的智能手机。
设备1还包括处理单元3。这种处理单元3特别地被配置成与摄像装置2进行信号通信。此外，处理单元3被设计为接收上述的第一信号“IM”。处理单元3分析第一信号“IM”，处理该信号并输出表示处理后图像的第二信号“EL”。下文将提供关于处理单元3的架构和操作的更多详情。
设备1还包括图像投影装置4，该图像投影装置4与处理单元3进行信号通信。特别地，图像投影装置4被配置为接收上述的第二信号“EL”并将其投影到区域“A”上，该第二信号“EL”对处理单元处理后的图像进行编码。例如，图像投影装置可以是商业可获得的视频投影仪。
特别参考图2，现将进一步详细描述本发明的处理单元3的操作。为了完整和易于描述，将通过将处理单元3划分为多个功能模块来描述该处理单元3。然而，这绝不应被解释为对处理单元3的结构的限制。处理单元3可以具有适合于此目的的任何类型的结构，仅以举例方式，诸如一个或多个专用硬件装置、一个或多个软件库或应用、一个或多个虚拟机、或者这些元件或其它元件的任意组合。形成处理单元3的各个部分可以都在单个平台上实现，或者可以跨通过局域网、经由因特网或虚拟专用网络或这些连接和其它连接的任意组合、通过有线或无线连接而连接在一起的多个硬件组件而分布。
处理单元3包括获取模块5，该获取模块5直接连接至摄像装置2并检测上述的第一信号“IM”的发送。
处理单元3包括识别模块6，该识别模块6适于使用图像识别和边缘检测算法来处理第一信号“IM”。在本发明的优选实施例中，识别模块6实现了基本上如“J.F.Canny-acomputational approach to edge detection-IEEE Transactions on PatternAnalysis and Machine Intelligence,p.679-698,1986”中所述的Canny算法。通过这种布置，在所拍摄图像中识别出一个或多个闭合形状“F”(即完全由闭合边缘限定)。特别地，处理单元3具有这种目的。
可选地，处理单元3被配置为处理第一信号“IM”，以检测所识别出的形状“F”的边缘“B”内的区域的纹理。该操作特别地由识别模块4执行。有利地，该信息允许检测边缘“B”所封闭的表面的类型(例如，在绘画作品的情况下，这种检测将判断它是否是画布上的油)。该信息可以并入第二信号“EL”中，该第二信号还将包括表示已检测到的纹理的信息。
处理单元3还包括控制模块7，该控制模块7完成图像处理操作。特别地，控制模块7被设计成在先前识别出的各形状“F”的边缘“B”内应用第一颜色。类似地，在形状“F”的边缘“B”外(即在形状“F”外的图像的一侧)应用第二颜色。即，用第一颜色均匀地填充形状“F”，而用第二颜色均匀地填充外部部分。因此，处理后图像只有两种颜色，即第一颜色和第二颜色。
在本发明的优选实施例中，第一颜色是白色，并且第二颜色是黑色。在本发明的替代实施例中，只要确保第一颜色和第二颜色之间的良好对比，第一颜色和第二颜色就可以是任意颜色。因此，在上述的第二信号“EL”中对处理后图像进行编码。
特别参考图1，应当注意，图像投影装置4被设计成生成表示处理后图像的光束“L”。因此，这种光束“L”被引导至区域“A”以照射先前检测到的被摄体。
根据本发明，光束“L”包括亮区域和暗区域。特别地，处理后图像中的用第一颜色填充的部分与光束“L”的亮区域相对应。同样，处理后图像中的用第二颜色填充的部分与光束“L”的暗区域相对应。因此，有利地，图像投影装置(4)照射先前识别出的形状(F)的边缘(B)的内部。应当注意，在本发明的优选实施例中，图像投影装置4所生成的光束“L”在区域“A”上再现所产生的图像，从而照射区域“A”中的被摄体并使区域“A”中的空的部分为暗。
可选地，图像投影装置4被配置为检测其与区域“A”、特别是相对于在所拍摄图像中识别出的各形状“F”的距离。图像投影装置4被设计为根据检测到的距离来调节所生成的光束的照度。如本文所使用的，术语“照度”意在为表面元素上的光通量与该元素的面积之比。术语“光通量”意为光源的发光强度与光束的立体角的乘积。
可选地，图像投影装置4被配置为在第二信号“EL”中可获得所检测到的纹理的情况下响应于该信息而调节所生成的光束“L”的照度。
下文描述了用于照射被布置在区域“A”中的被摄体的方法。特别地，在该方法应用于上述设备1的情况下描述该方法。在形成本发明的一部分的某些替代实施例中，也可以在不使用设备1的情况下执行该方法。
在可选的初始化步骤中，以在整个区域“A”上投影的白色矩形均匀地照射区域“A”。有利地，这提供了对边缘“B”的更准确的识别。
更详细地，在初始化步骤期间，处理单元3、特别是控制模块7生成具有均匀白色的矩形背景图像。在被发送至图像投影装置4的第二信号“EL”中该背景图像被编码，其中图像投影装置4将背景图像投影在区域“A”上，从而生成与接收到的图像相对应的均匀光束“L”。
现在可以检测投影图像，特别是通过摄像装置2。有利地，可以校正光束“L”在区域“A”上的入射角所引起的透视失真。
在第一步骤中，以检测形状“F”为目的，拍摄区域“A”中的图像。该操作优选由摄像装置2执行，该摄像装置2将上述的第一信号“IM”发送至处理单元3、特别是获取模块5。
如果已经执行了初始化步骤，则摄像装置2在区域“A”被均匀光束“L”照射时拍摄区域“A”中的图像。
然后使用图像识别和边缘检测算法来处理数字化图像。形状“F”以其相应边缘“B”来定义。优选地，该操作由处理单元3、特别是识别模块6执行。
然后，在所识别出的各形状“F”的边缘“B”内均匀地应用第一颜色。同时，在边缘“B”外均匀地应用第二颜色。该操作特别地由生成上述第二信号“EL”的处理单元3、更特别地由控制模块7来执行。
然后，生成表示处理后图像的光束“L”。该光束“L”被引导至区域“A”，以照射该区域“A”。该操作优选由图像投影装置4执行。
可选地，该方法包括检测光源、优选为图像投影装置4与所识别出的各形状“F”之间的距离的步骤。基于这种距离，可以调节所生成的光束“L”的照度。
可选地，可以检测所识别出的形状“F”的边缘“B”内的区域的纹理，特别是检测要照射的表面的类型。因此，可以响应于所检测到的纹理来调节光束“L”的照度。
本领域技术人员显然应当理解，可以在不偏离本如以下权利要求中所定义的本发明的范围的情况下进行如上所述的多种改变和变型以满足特定要求。

Claims (17)

1.一种用于照射区域(A)中的被摄体的设备(1)，所述设备包括：
-摄像装置(2)，其被配置为拍摄所述区域(A)的图像并且生成表示所拍摄图像的第一信号(IM)，
-处理单元(3)，其与所述摄像装置(2)进行信号通信并且被配置为：
-接收所述第一信号(IM)，
-通过图像识别和边缘检测算法来处理所述第一信号(IM)，以识别所获取图像中由边缘(B)界定的一个或多个形状(F)，以及
-通过用第一颜色均匀地填充所识别出的各形状(F)、并且用第二颜色均匀地填充所获取图像中的在所述边缘(B)外部的部分来处理所获取图像，以生成表示处理后图像的第二信号(EL)，
-图像投影装置(4)，其与所述摄像单元(3)进行信号通信并且被配置为：
-接收所述第二信号(EL)，以及
-生成表示所述处理后图像的光束(L)，
-将所述光束(L)引导至所述区域(A)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，
-所述光束(L)包括亮区域和暗区域，
-所述处理后图像中具有所述第一颜色的部分与所述光束(L)的亮区域相对应，
-所述处理后图像中具有所述第二颜色的部分与所述光束(L)的暗区域相对应，
由此所述图像投影装置(4)照射如此识别出的形状(F)的边缘(B)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，
-所述第一颜色是白色，以及所述第二颜色是黑色。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，
-所述摄像装置(4)被致动以在所述区域(A)被均匀照射的情况下拍摄所述区域(A)的图像。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，为了在所述区域(A)被均匀照射的情况下拍摄所述区域(A)的图像，
-所述处理单元(3)被配置为创建矩形白色背景的均匀图像，
-所述图像投影装置(4)被配置为生成表示该背景的图像的均匀光束(L)、并将所述均匀光束(L)引导至所述区域(A)，
-所述摄像装置(2)被配置为在通过所述均匀光束均匀照射所述区域(A)的情况下拍摄所述区域(A)的图像。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，
-所述图像投影装置(4)所生成的光束在所述区域(A)上再现所述处理后图像。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，
-所述图像投影装置(4)被配置为：
-检测所述图像投影装置(4)和所拍摄图像中所识别出的各形状(F)之间的距离，
-根据所检测到的距离来调节所生成的光束(L)的照度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，
-所述处理单元(3)还被配置为处理所述第一信号(IM)以检测所识别出的形状(F)的边缘(B)内的区域的纹理，所述第二信号(EL)包括表示所检测到的纹理的信息，
-所述图像投影装置(4)被配置为根据所检测到的纹理来调节所生成的光束的照度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述处理单元(3)被配置为通过Canny算法来处理图像。
10.一种照射区域中的被摄体的方法，所述方法包括以下的步骤：
-拍摄区域(A)的图像；
-通过图像识别和边缘检测算法来处理所拍摄图像以识别由边缘(B)界定的一个或多个形状(F)；
-用第一颜色均匀地填充所识别出的各形状(F)，并且用第二颜色均匀地填充所拍摄图像中的在所述边缘(B)外部的部分，以生成处理后图像，
-生成表示所述处理后图像的光束(L)，
-将所述光束(L)引导至所述区域(A)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，
-所述光束(L)包括亮区域和暗区域，
-所述处理后图像中具有所述第一颜色的部分与所述光束的亮区域相对应，
-所述处理后图像中具有所述第二颜色的部分与所述光束的暗区域相对应。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，
-所述第一颜色是白色，以及所述第二颜色是黑色。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，
-获取所述区域的图像的步骤包括在所述区域(A)被均匀照射的情况下执行的初始化步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述初始化步骤包括以下的步骤：
-创建矩形白色背景的均匀图像，
-生成表示该背景的图像的均匀光束(L)，
-将所述均匀光束(L)引导至所述区域(A)，
-拍摄所述区域(A)的图像。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，
-生成光束(L)的步骤使得在所述区域(A)上再现所述处理后图像。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，生成光束(L)的步骤包括以下的步骤：
-检测所述光束的源(4)和所拍摄图像中所识别出的各形状(F)之间的距离，
-根据所检测到的距离来调节所生成的光束(L)的照度。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其中，
-处理所述图像的步骤包括检测如此识别出的形状(F)的边缘(B)内的区域的纹理的步骤，
-生成光束(L)的步骤包括根据所检测到的纹理来调节如此生成的光束(L)的照度的步骤。
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