CN111052869B - 改善用户观察到的图像的透视颜色感知的照明方法和系统 - Google Patents

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CN111052869B CN201880057747.7A CN201880057747A CN111052869B CN 111052869 B CN111052869 B CN 111052869B CN 201880057747 A CN201880057747 A CN 201880057747A CN 111052869 B CN111052869 B CN 111052869B
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Abstract

本发明涉及一种借由多个光源(2ij)照亮环境(A)的照明方法，其中i＝1，...，N，其中N为正整数，并且j＝1，...，M，其中M是正整数，其中该方法包括以下步骤：A.获取(110)视频信号v(t)，其中每个帧(3)的图像被划分为多个块(3ij)；B.将视频信号v(t)细分(120)为多个视频信号块vij(t)，每个视频信号块与在相应块(3ij)上显示的每个帧(3)的图像部分相关联；C.对帧视频信号vjj(t)进行频率处理(130)，以获得与每个视频信号块vjj(t)相关联的相应亮度信号频谱Yij(f)和色度信号频谱CIJ(f)；D.提取与每个块视频信号vjj(t)相关联的亮度信号频谱Yij(f)的主频带(140)；E.提取与每个块视频信号vjj(t)相关联的色度信号频谱CIJ(f)的主频带(150)；F.对已处理的亮度信号和色度信号的频谱求和；以及G.获得光源(2ij)中的每个的时间驱动信号pijCtrI(t)。本发明还涉及计算机程序、存储介质和照明系统(IS)。

Description

改善用户观察到的图像的透视颜色感知的照明方法和系统
本发明涉及一种用于改善用户观察到的图像的透视颜色感知(perspectivecolour perception)的照明方法和系统。
技术领域
本发明涉及上述类型的方法和系统，其被设计和制造成照亮环境，以便根据视频信号增强用户在环境本身中观察到的图像的色彩(chromatic)感知，其可以用于需要视频信号处理的任何装置或设备。
以下描述将集中于一种方法和环境照明系统，以改善在诸如等离子或LED TV、投影仪、智能手机、平板电脑、电影院屏幕以及类似物的显示器上再现的图像的周围颜色感知，尽管显然不应将其视为仅限于这种特定用途。
背景技术
近年来，已经看到了可以改善用户的视觉体验的环境照明系统的逐步发展。
正在开发各种技术解决方案，其允许处理关于由显示器再现的图像的亮度或由用户观察到的图像的特定区域的颜色的信息，以便驱动被安装在这种显示器中的光源。
相关的现有技术包括美国专利申请US 2012/262072 A1和国际专利申请WO 2008/110973 A1。
US 2012/262072 A1中描述的解决方案是一种适于在电影院中提供环境照明效果的方法，该电影院通常包括定位于墙上的电影院屏幕或显示器以及多个光源。
该专利申请中描述的解决方案允许对将在屏幕上示出的图像或视频的序列进行分析，从而确定与图像内容相关联的主色或该图像内的主导对象。
WO 2008/110973 A1中描述的解决方案涉及一种用于基于被投影到投影表面上的静态或动态图像来控制环境的亮度的方法。
更详细地，该方法允许基于被投影在这样的表面或电视上的图像来照亮投影表面周围的空间。
然而，在前述专利申请中描述的技术解决方案以及其他已知解决方案中发现了缺点。
这些现有解决方案的第一个缺点在于以下事实：它们并不总是考虑用户的周边视觉。
这种已知解决方案的另一个缺点在于，它们仅再现与用户视觉中心附近产生的环境照明相同的环境照明。
现有技术中解决方案的另一个缺点是，对于具有相当大的色彩变化的非常复杂的图像，所投影的照明趋于不能以如实的方式再现颜色，通常显示出与显示器中示出的图像不对应的白光效果或近白光效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中提出的解决方案所提及的缺点，提供一种照明系统，该照明系统能够改善色彩照明和与用户诸如在屏幕上观察到的图像相关联的相对色彩感知。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统能够增强与用户观察到的图像相关联的色彩信息。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统考虑到用户的眼睛的响应时间而涉及该用户的眼睛的周边视觉。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统改善了用户的视觉冲击，从而为用户观察到的场景提供了更大的中心性。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统能够产生由视频信号的处理确定出的可变色彩透视。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统配备有与用户观察到的场景相互作用的独立光源。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统能够再现颜色的“环绕”体验，或者在用户周围分布颜色。
本发明的另一个目的是提供一种照明系统，当与现有技术相比时，该照明系统高度可靠、制造相对简单并且成本具有竞争力。
利用根据本发明的用于任何类型的屏幕的照明系统获得这些和其他结果，包括：发光列，每个发光列均设置有一定数量的照明单元，其发光值根据屏幕的尺寸、分辨率和所期光强度而变化；以及控制单元，其被表征为，光列是至少两个配对，放置在屏幕的侧边。控制单元包括：数据获取单元，能够获取视频信号并以适当的方式对其进行转换；数据处理单元，其基于由数据获取单元获取到的数据、发光列的配对的数量、每一列的照明单元的数量以及所期透视效果来处理每个发光列的每个独立照明单元的颜色；数量等于发光列数量的控制单元，这些控制单元将适当的命令发送到发光列，同时为它们供应所需的功率。
出于以下事实而还获得了指示出的结果：即，照明系统提供了装置的控制单元对由数据获取单元获取到的像素进行操作、像素从外边缘开始直到中心被划分为宏列、列的宽度(即，使用的像素数)取决于所期透视效果并且可以在一个宏列和另一个宏列之间变化。每一列被划分为相同数量的区域，该数量等于发光列上存在的照明单元的数量。每个宏区域的控制单元处理宏区域中每个像素的平均颜色、宏区域的主要颜色或这两种数据的混合。
根据本发明的结果也可以利用照明系统获得，在该照明系统中，通过将与最靠近图像边缘的宏列有关的颜色数据发送到距离屏幕边缘最远的光列等，直到到达最后一个发光列，而获得透视效果。
根据本发明的系统还允许通过从最靠近屏幕的光列开始在一个光列与下一个光列之间输入时间延迟来获得透视效果。
系统的透视效果是通过使用最靠近边缘的宏列作为主列而获得；控制单元对每个宏区域的颜色数据实施初始处理，并将该数据与最靠近屏幕的光列相关联。
对于每个后续的列，控制单元都会减少用于数据处理的宏区域的数量，从而在最靠近屏幕的列和最远的列之间创建淡入淡出效果。
另外，该照明系统提供了通过使用最靠近边缘的宏列作为主列而获得的透视效果；控制单元对每个宏区域的颜色数据实施初始处理，并将该数据与最靠近屏幕的光列相关联。对于随后的每一列，控制单元都会在最靠近屏幕的列和最远的列之间逐渐更改色调。
因此，本发明的一个特定目的是一种借由多个光源照亮环境的照明方法，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，并且j＝1，...，M，其中M是正整数，其中该方法包括以下步骤：A.获取视频信号v(t)，其中每个帧的图像被划分成多个块；B.将视频信号v(t)细分为多个视频信号块vij(t)，每个视频信号块与在相应块上显示的每个帧的图像部分相关联；C.对帧视频信号vij(t)进行频率处理，以获得与每个块视频信号vij(t)相关联的相应亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000041
和色度信号频谱
Figure BDA0002401362230000042
D.提取与每个块视频信号vij(t)相关联的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000043
的主频带；E.提取与每个块视频信号vij(t)相关联的色度信号频谱
Figure BDA0002401362230000044
的主频带；F.对已处理的亮度信号和色度信号的频谱求和；以及G.获得光源中的每个光源的时间驱动信号
Figure BDA0002401362230000045
根据本发明，在阶段B中，可以将每个块的每个图像帧的所有行进行划分，以便获得与图像的块相关联的多个视频信号vij(t)。
根据本发明，阶段C可以包括以下子阶段：C1.相对于每个块对块视频信号vij(t)进行频率变换；以及C2.对块视频信号
Figure BDA0002401362230000046
进行频率滤波，以便获得与每个块相关联的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000047
和色度信号频谱
Figure BDA0002401362230000048
根据本发明，阶段D可以有利地包括以下子阶段：D1.对与同每个块相关联的每个亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000051
的最大值
Figure BDA0002401362230000052
相关联的最大瞬时频率
Figure BDA0002401362230000053
进行频率检测；以及D2.在频率
Figure BDA0002401362230000054
附近对亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000055
进行滤波，以获得与每个块相关联的滤波后的亮度频谱
Figure BDA0002401362230000056
根据本发明，在阶段D2中，可以针对预定带宽
Figure BDA0002401362230000057
在瞬时最大频率
Figure BDA0002401362230000058
附近执行带通滤波，以获得滤波后的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000059
优选地，根据本发明，阶段E可以包括以下子阶段：E1.对与同每个块相关联的每个色度信号频谱
Figure BDA00024013622300000510
的最大值
Figure BDA00024013622300000511
相关联的最大瞬时频率
Figure BDA00024013622300000512
进行频率检测；以及E2.在频率
Figure BDA00024013622300000513
附近对色度信号频谱
Figure BDA00024013622300000514
进行滤波，以获得与每个块相关联的滤波后的色度频谱
Figure BDA00024013622300000515
根据本发明，在阶段E2中，可以针对预定带宽
Figure BDA00024013622300000516
在瞬时最大频率
Figure BDA00024013622300000517
附近执行带通滤波，以获得滤波后的色度信号频谱
Figure BDA00024013622300000518
根据本发明，阶段F可以包括将滤波后的亮度信号频谱
Figure BDA00024013622300000519
和滤波后的色度信号频谱
Figure BDA00024013622300000520
求和的步骤。
有利地，根据本发明，在阶段G中，可以借由对滤波后的亮度信号频谱
Figure BDA00024013622300000521
以及滤波后的色度信号频谱
Figure BDA00024013622300000522
的总和进行逆傅里叶变换来获得光源中的每个的时间驱动信号
Figure BDA00024013622300000523
根据本发明，视频信号v(t)可以具有旨在在诸如电视、智能电话、平板电脑、以及类似物的显示器上表示的类型。
优选地，根据本发明，这些光源可以安装在多个照明单元中，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，其中照明单元布置在环境(A)中。
根据本发明，每个照明单元可以包括一个或多个光源的子集。
根据本发明，每个照明单元的一个或多个光源的子集中的光源可每个对应于每个帧的图像的块的相应子集，使得块的子集中的每个块的相同子集的至少一个其他块相邻。
根据本发明，块的子集可以是面板的列，其中块竖直地布置，并且每个照明单元的光源的子集可以竖直地布置。
另外，根据本发明，块的列根据以下配置之一成形：块的列都相同，但是与所述图像的中心相对应的块的列的宽度相对于朝向所述图像侧边布置的那些逐渐减小，块的列相对于竖直轴具有对称的尺寸，所述竖直轴通过其中心划分的图像；所述块的列具有不同的高度和不同的宽度，其中，针对与所述图像的中心相对应的块的列相对于朝向所述图像边缘布置的那些，所述块的列的高度和宽度都逐渐减小，所述块的列相对于竖直轴和水平轴具有对称的尺寸，所述竖直轴和水平轴通过其中心而垂直地和水平地划分所述图像；所述块的列都具有相同的宽度，但是与所述图像的中心相对应的块的列的高度相对于朝向所述图像的较高和较短的侧面布置的那些被减小，所述块的列相对于所述水平轴具有对称的尺寸，所述水平轴通过其中心而划分所述图像。
优选地，根据本发明，该方法可以相对于其他照明单元的光源以时间延迟来驱动每个照明单元的光源。
根据本发明，在环境以墙为特征的情况下，光源可以面向环境的墙布置。
本发明的另一个特定目的是一种计算机程序，其包括指令，当该指令由计算机执行时，该指令致使处理器执行如上面描述的方法阶段。
本发明的特定目的也是一种包括指令的可读存储介质，当所述指令由计算机执行时，所述指令致使处理器执行如上面描述的方法阶段。
本发明的另一个目的是一种基于视频信号v(t)的照亮环境的照明系统，其包括：多个照明单元，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，其中照明单元布置在环境中，其中照明单元中的每个包括多个光源，其中j＝1，...，M，其中M为正整数；以及控制逻辑单元，视频信号源可以连接到该控制逻辑单元，以获取视频信号v(t)，其中控制逻辑单元可操作地连接到照明单元，使得控制逻辑单元可以独立地驱动光源中的每个，并且其中控制逻辑单元被配置为执行如上面描述的方法阶段。
根据本发明，控制逻辑单元可以包括：信号获取单元，用于获取视频信号v(t)；信号处理单元，用于处理获取到的视频信号v(t)，以便获得光源中的每个的时间驱动信号
Figure BDA0002401362230000071
以及多个驱动单元，其中i＝1，...，N，每个驱动单元被配置为基于每个光源的驱动信号来驱动与其相关联的相应照明单元的光源。
根据本发明，光源可以包括多色LED。
有利地，根据本发明，控制逻辑单元可以通过有线和/或无线方式(诸如借由
Figure BDA0002401362230000072
红外以及类似)连接到照明单元。
根据本发明，该系统可以包括定位装置，诸如超声信号激光指示器，其被配置为允许根据相对于用户的视角以及相对于视频信号源的预定透视在环境内布置照明单元。
附图说明
现在借由示例并且在不限制本发明的范围的情况下，参照示出本发明的优选实施例的附图来描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的照明系统的实施例；
图2是如图1中看到的用于控制照明系统的主单元的实施例的框图；
图3示意性地示出了如图1中看到的照明系统的多个照明单元。
图4示出了如图1中看到的在显示屏上再现或观看到的块的多个列；
图5示意性地示出了如图3和图4中看到的将显示器的屏幕划分为块，每个块与相应的光源相关联；
图6示出了视频信号的频谱的示例性方案；
图7示出了如图4中看到的与面板的每一列的显示屏的相应像素矩阵相关联的多个块；
图8、图9和图10示出了如图4中看到的在显示屏上再现或观看到的块的多个列的进一步实施例。
图11是示出了根据本发明的用于改善用户观察到的图像的颜色的透视感的照明方法的实施例的流程图；
图12是示出了如图11中看到的强度和颜色信号的处理的额外实施例的流程图；并且
图13示出了根据本发明的用于定位照明单元的装置。
在各种附图中将利用相同的附图标记指示相似的部件。
介绍
众所周知，复合视频信号典型地由三个主要元素组成：
-亮度信号；
-色度信号；以及
-同步信号。
亮度信号是视频信号的分量，其提供与包括屏幕上的图像的独立点的亮度级别有关的信息。亮度信号承载了关于图像的白色和黑色的信息。
更详细地讲，视频信号的这一分量需要高带宽(典型地至多5MHz)来传输明快和清晰(黑白)的图像。
另一方面，色度信号包括关于图像颜色的信息。该信号由两个正交分量组成，这两个正交分量调制载波(对于NTSC信号(“国家电视标准委员会”)，以3.58MHz，并且对于PAL信号(“相位变换线”)，以4.43MHz)。
颜色信息使用的带宽少于亮度信号占用的带宽，范围为0.6MHz至1.3MHz。
控制显示屏上视频信号的电子扫描所需的同步信息包括水平同步信号和垂直同步信号。
水平同步信号指示线结束条件，而垂直同步信号在时间上放置在场或“帧”、即图像以其被划分的线的集合与下一个之间。
基于上述，亮度信号和同步信号组成了所谓的单色复合信号，也由字母“Y”指示出。色度信号利用字母“C”表示。
如前面提到的，本发明直接涉及用户的周边视觉。
周边视觉是人的视觉的一部分，它位于眼睛中心之外。这种视觉形成了我们视场的最大部分。借由示例，通用视场等于大约70°，其中大约100°与周边视觉有关。
周边视觉划分为视场的以下区域：
-“近周边”视觉，在8°和30°之间；
-“中间周边”视觉，在30°到60°之间；以及
-“远周边”视觉，在60°至100°/110°之间。
近周边视觉和中间周边视觉之间的边界基于视觉功能的不同特征。从中心直到30°，视力每2.5°下降大约50％，在30°处视力下降更快。
但是，人的周边视觉较弱，特别是关于细节和形状的区分。
这是由于以下事实：在视场的中心，相对于其极端，视网膜中的受体和神经节细胞的密度要大得多。人眼在视觉皮层中感知到的图像的表示，在视觉的周边部分中比在中央凹的对应部分中要低得多。
周边视觉的主要功能如下：
-在无需利用中央凹视觉聚焦的情况下识别众所周知的结构和形状；
-识别相似的形状和移动(格式塔心理学)；以及
-释放形成了详细视觉感知背景的感觉。
众所周知，术语透视指的是空间中物体的表示，以便达到二维表面上的三维效果。
在本发明中，透视技术被相反地使用，即用于表示空间的三个维度，从二维表面开始，诸如用户观察到的图像。
通常，在透视技术中，表达“视角”与观察者的位置相关联，并且“水平线”是在观察者的眼前通过的假想线。
而且，“消失点”是位于所有消失线会聚所处的水平线上的点，即，从消失点出发的线，产生空间深度的效果。
在本发明的技术方案中使用的透视的类型是中心透视(也称为“单个消失点”)。
当要刻画的对象的一侧平行于投影平面时，使用此透视。前提是被观察物体面向观察者。在这种情况下，所有透视线朝着位于地平线上的中心焦点会聚。消失线、深度线会聚成单个消失点。
在本发明中，该透视结构的构造用于限定三维空间，在三维空间中，相对于消失点的消失线(例如观察到的场景)和水平线构成轮廓，以建立照明单元的确切位置。
本文中提出的预期系统不再现场景的真实性，而是表示它的增强的真实性，即，其可能潜在地被人类大脑通过周边视觉感知到。
在本发明的一个实施例中，多个照明单元垂直于消失线布置。这样的消失线利用消失点形成，其对应于观察到的场景，相对于用户的周边视觉的角度量度在100°-0°之间的角度。
如将在说明书的后续部分中详细描述的，本发明允许使用颜色来再现视觉体验，以便再现根据透视系统组织的周围空间中观察到的场景的色彩透视。
特别地，本文提出的照明系统使用色彩透视和空中透视的技术。
通过应用色谱学的规则和经验，突出显示了与该空中互补的色彩透视。
空中透视是一种表示形式，它可以相对于距离、内插的空气层的厚度和光源的位置来搜索色调深浅和光强度的变化。
这些技术补充了景深的影响，仅凭几何透视不能完全利用人类视觉特征以现实和一致的方式对其进行表示。
具体实施方式
参考图1，观察到根据本发明的照明系统，整体上利用IS指示出，其包括可连接至视频信号源的控制逻辑单元1，在这种情况下，该视频信号源是具有屏幕的T型显示器，用于表示视频信号的图像或帧3。在所讨论的情况下，T型显示器是电视。
照明系统IS还包括多个照明单元21，...，2i，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，其中照明单元21，...，2i被布置在环境A中，面向墙，以便照亮它们。
视频信号源可以是任何类型，诸如电视天线(地面或卫星)、笔式驱动器、外部硬盘、互联网、摄像机以及类似物。
除了其他方面，针对其操作，IS照明系统不需要屏幕(电视电影院或类似)，而仅视频信号(但不是必要的)旨在在屏幕上表示，并且不管怎样其将工作。
如果要连接设置有屏幕的T型显示器，则可以提供视频信号乘法器，诸如分离器或类似物，以对原始视频信号(输入到控制逻辑单元1中的原始视频信号)进行乘法。
参考图2和图3，观察到照明单元2i中的每个可操作地连接到控制逻辑单元1。
每个照明单元2i依次包括多个光源2ij，其中j＝1，...，M，其中M为正整数(双下标指示出第2i个照明单元的第j个光源的编号)。在下面的描述中将提供关于光源2ij的更多细节。
控制逻辑单元1被配置为检测、处理和发送来自视频信号源T的视频信号。
如图1中示出的，控制逻辑单元1包括：入口或输入13，用于接收来自诸如图1中示出的源的视频信号v(t)，该源是电视T，但是可以是任何不同的视频信号源；信号获取单元10，其连接到输入13；信号处理单元11，其连接到信号获取单元10；以及多个控制或驱动单元121，...，12i，其中i＝1，...，N。
每个控制单元12i与相应的照明单元2i相关联。
更具体地，每个控制单元12包括多个Oij输出，其中i＝1，...，N，且j＝1，...，M，每个Oij输出相对于相应的光源2ij。
特别地，控制单元12中的每个被配置为通过多个连接j来控制相应的第i个照明单元2i，每个连接j与光源2ij有关。索引i和j分别对照明单元和每个照明单元的光源进行分组或编号。
信号获取单元10被配置为获取进入控制逻辑单元1的视频信号v(t)。
特别地，在一个实施例中，信号获取单元10允许分离或处理与传入视频信号v(t)相关联的色度信息和亮度信息。
在本发明的实施例中，信号获取单元10包括滤波装置(图中未示出)，该滤波装置可以包括低通、高通、带通和/或陷波滤波器，其允许从传入的视频信号v(t)提取亮度信号和色度信号。
自然地，不排除根据现有技术的亮度信号和色度信号的滤波操作的变型。
信号处理单元11被配置为可能独立地处理从信号获取单元10传入的亮度信号和色度信号，以便提取关于潜在地在T型显示器的屏幕上再现的传入的视频信号v(t)的每个帧3的给定块(或区域或部分)的主色的信息，如下面更好地描述的。
此外，信号处理单元11还被配置为将该信息发送到控制单元121，...，12i，其中每个与相应的照明单元2i相关联。
连接到信号处理单元11的每个控制单元12i接收来自信号处理单元11的色彩信息，并驱动相应照明单元2i。
特别地，如前面提到的，每个控制单元12i设置有多个输出Oij，以便独立地驱动每个光源2ij，其例如可以是每个照明单元2i的多色LED。
更详细地，控制单元12中的每个与照明单元2中的每个的光源2ij之间的连接可以包括串行或并行连接、无线连接、红外、蓝牙等(图中未示出)。
在一个实施例中，每个照明单元2包括72个RGB LED(“红绿蓝”)，其中每个由经由I2C协议(“内部集成电路”)可操作的恒流驱动器来操作。
借由示例，本发明的照明系统IS的控制逻辑单元1可以包括WS801驱动器，该WS801驱动器设置有3个输出通道，其中每个可以供应至多150mA的恒定电流(这样的通道直接连接至LED，每种颜色一个通道)。
该集成电路通过I2C协议可操作(每个帧都以三个8位数据的序列被发送，因此每个帧24位)。
如前面描述的，本发明包括多个照明单元21，...，2i，其中每个与用户实时观察到的场景相互作用。
特别地，这种交互作用的时间间隔从用户的视网膜/中央凹上形成的图像的印象延伸，在人眼对该印象的实际感知的时刻处。
产生的效果是视觉数据中信号的获取、处理和传输的过程的结果，借由示例，该过程典型地以十分之一秒的速率发生。
作为示例，在大约十分之一秒内，系统能够至少两次将所有颜色记录在虚拟存储器中，并连续发送到独立照明单元2i。
特别参考图5，控制逻辑单元1允许将传入的视频信号v(t)的每个帧3划分为与它们相应的块3ij相对应的部分，后者与T型显示器的屏幕上的像素矩阵相关联。
在图5的表示中，为简单起见，借由示例，将与传入的视频信号v(t)相关联或组成传入的视频信号v(t)的每个帧3细分为统一的块。
该控制逻辑单元1将每个帧3的图像以及因此传入的视频信号划分为块的行和帧v(t)的列。
因此，每个帧3的图像被细分为帧3ij的N×M矩阵。每个块3ij将在T型显示器的屏幕上依次由多个像素表示。
每个块3ij与第i个照明单元2i的相应光源2ij相关联。
更具体地，每个控制单元12基于相对于相应块3ij对块视频信号vij(t)执行的计算来驱动每个照明单元2的每个光源2ij，以提取诸如强度和主色的数据，如下面更好的解释的。
在前述图5中，示出了块332与相应光源232之间的关联。
该颜色的强度和亮度然后通过诸如多色LED的光源2ij在环境中再现，并且例如在环境A的墙上投影，以便产生合适的色彩效果。
在图中(还参见图6)，照明单元2i是垂直竖直的，并提供竖直布置的多个光源2ij，每个光源对应于视频信号v(t)的每个帧3的每个图像的块3的每一列的块3ij。
照明单元2可以放置在具有美学上可观方面的壳体(图中未示出)中，使得它也可以是具有开放侧的装饰物品，其从光源2ij的照明装置发出。
根据本发明的IS照明系统根据其处理视频信号v(t)的方法的实施例如下进行。
参考图11，可以看出流程图100示出了由控制逻辑单元1执行的一般操作阶段。
特别地，在阶段110中获取视频信号之后，其中信号获取单元10接收来自信号源的视频信号v(t)，然后将该视频信号v(t)发送到信号处理单元11。
在细分阶段120中，信号处理单元11检测相对于块3ij的视频信号，其中，视频信号v(t)的每个块3的图像在输入时被划分。
更详细地，考虑到视频信号是按行调制的，在该阶段中，针对每个块3ij细分每个帧的所有行，以便获得与每个块相关联的随时间的块视频信号vij(t)。
随后，信号处理单元11执行频率滤波步骤130，其中，获得与每个块视频信号vij(t)的时间视频信号相关联的亮度信号和色度信号，分别为
Figure BDA0002401362230000141
和
Figure BDA0002401362230000142
最后，在亮度信号140和色度信号150的频谱的两个平行阶段中处理每个块视频信号vij(t)的亮度信号频谱和色度信号频谱，以驱动每个照明单元2i的光源2ij中的每个发出的光强度和颜色。
光源2ij的驱动信号然后被发送到光源，以便实时地获得所期效果。
参考图12，在该方法的一个实施例中，频率处理步骤130提供与每个块3ij有关的每个块的视频信号vij(t)的频率变换子阶段131
Figure BDA0002401362230000151
指示出利用F{·}的已知的傅立叶变换操作。
可以根据现有技术的过程以不同的方式来执行该操作，诸如DFT(“离散傅立叶变换”)、FFT(“快速傅立叶变换”)、DCT(“离散余弦变换”)等等。
再次借由已知的频率滤波操作132，可以获得与视频信号的每个块3ij相关联的亮度信号的上述频谱
Figure BDA0002401362230000152
和色度信号的上述频谱
Figure BDA0002401362230000153
就频谱而言，
Figure BDA0002401362230000154
存在傅立叶变换的线性特性。
参考图6，对于每个帧3的每个块3ij，亮度信号处理的阶段140包括检测频率值
Figure BDA0002401362230000155
的初始子阶段141，其对应于与每个块3ij相关联的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000156
的最大值
Figure BDA0002401362230000157
随后，在最大频率
Figure BDA0002401362230000158
附近的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000159
的带通滤波子阶段142中，获得相应滤波后的频谱
Figure BDA00024013622300001510
滤波子阶段142发生在最大频率
Figure BDA00024013622300001511
附近的预定频带
Figure BDA00024013622300001512
附近。
色度信号被类似地处理。
特别地，参考图6，针对每个帧3的每个块3ij，色度信号处理的阶段150包括检测频率值
Figure BDA00024013622300001513
的初始子阶段151，其对应于与每个块3ij相关联的色度信号频谱
Figure BDA00024013622300001514
的最大值
Figure BDA00024013622300001515
随后，在最大频率
Figure BDA00024013622300001516
附近的色度信号频谱
Figure BDA00024013622300001517
的带通滤波子阶段152中，获得相应的滤波后的频谱
Figure BDA00024013622300001518
滤波子阶段152发生在最大频率
Figure BDA0002401362230000161
附近的预定频带
Figure BDA0002401362230000162
附近。
然后将两个滤波后的亮度频谱
Figure BDA0002401362230000163
和色度频谱
Figure BDA0002401362230000164
相加在一起。获得每个照明单元2i的每个光源2ij的时间驱动信号
Figure BDA0002401362230000165
作为上述频谱之和的逆傅立叶变换，或者
Figure BDA0002401362230000166
指示出利用傅立叶逆变换的F-1{·}。
在进一步的实施例中，在分别利用142和152指示出的亮度信号频谱
Figure BDA0002401362230000167
和色度信号频谱
Figure BDA0002401362230000168
的上述带通滤波子阶段之后，可以使平均值附近的频率的平均为
Figure BDA0002401362230000169
和
Figure BDA00024013622300001610
随后对上述最大频率
Figure BDA00024013622300001611
和
Figure BDA00024013622300001612
附近的二次频谱进行逆变换，其每个具有分别总是等于
Figure BDA00024013622300001613
和
Figure BDA00024013622300001614
的频带。
频带
Figure BDA00024013622300001615
和
Figure BDA00024013622300001616
的宽度可以是不同的并且是可变的，并且根据期望的效果来确定。
使用上述方法，可以强调每个3ij块的主要颜色，无论是纯色(绿色、蓝色、红色)为主还是白色或黑色为主，都不会丢失任何颜色信息。
特别参考图4，在示出的实施例中，与视频信号v(t)的帧3相关联的帧31，...，3i的所有列的高度相等，而宽度各不相同(从中心开始的第一列较窄，其他的较宽)。
更特别地，块3的列都具有相同的高度，但是对应于图像中心的块3的列相对于朝向图像侧边定位的那些而言，其宽度逐渐减小。另外，块3的列相对于竖直轴S具有对称的尺寸，该竖直轴S划分了穿过其中心的图像。
在这种情况下，块的第一列(其是最里面的列，然后是最窄的一列)将提供比下一列更少的与颜色相关联的信息(正是因为它较窄)，但是在读取此类信息时更准时(它精确地检测到主要颜色)，并且检测到的光信息的强度更高。
连续帧的列将逐渐提供更多的颜色信息，但将不那么准时，并且检测到的发光信息的强度将降低，直到最后一列为止，其将提供比所有其他列更少的光强度和饱和度。
特别参考图8，在进一步的实施例中，与视频信号相关联的块31，...，3i的所有列在其高度和宽度方面是不同的。
更具体地，块3i的列具有不同的高度和不同的宽度，其中，对应于图像中心的块3i的列相比朝向图像的边缘布置的那些而言，块3i的列的高度和宽度均较小，并且是逐渐减小的。块3的列相对于竖直轴SV和水平轴SO具有对称的尺寸，该竖直轴SV和水平轴SO竖直地和水平地划分通过其中心的图像。
特别地，视频信号的帧的第一列(即，最里面的列，然后是更短和更窄的列)将色彩信息(相对于后续列而言，亮度强度更低且饱和度更低)提供给紧邻用户观察到的场景定位的第一照明单元2i。
类似地，视频信号的第二列将色彩信息(第一列的强度和更高的饱和度)提供给下一个照明单元2i，直到信号的最后一列为止，其将色彩信息供应给最后的照明单元2i。
特别参考图9，在本发明的额外实施例中，与视频信号相关联的块31，...，3i的所有列都是相同的。
如图10中看到的，在本发明的额外实施例中，与视频信号相关联的块31，...，3i的所有列的宽度相等，而每个的高度各不相同。
特别地，块3的列都具有相同的宽度，但是对应于图像中心的块3的列相对于朝向图像的较高和较短的侧边定位的那些而言，高度逐渐减小。块3的列相对于水平轴SO具有对称的尺寸，该水平轴SO划分了穿过其中心的图像。
视频信号的第一列(即最里面的线，最短的线)将以相同的精度提供关于连续帧的列的色度信息，而亮度信息将有所不同。
先前针对各种实施例进行的考虑允许使用总体上以参考LS指示出的照明系统，以将面板的列的配对与放置在观察到的场景的边缘处的照明单元的相应配对相关联。
借由示例，相对于轴，例如相对于竖直轴SV，需要对称块的列的至少两个配对，并且相应照明单元2i产生与颜色相关联的透视效果，如前面描述的那样。
借由示例，信号11的处理单元接收来自信号10的获取单元的视频信号，并从图像的末端开始分别创建15、10和5像素的块31、32和33的三列。
块的每一列然后被划分为72帧，并且对于信号的每个块3ij，处理单元11计算以其RGB组合表示的颜色的平均值。
控制逻辑单元1将与最靠近显示器3的端部面板的列有关的颜色信息发送到距显示器3的端部最远的照明单元2，依此类推，直到到达最后的照明单元2i为止。
除了其他方面，中央控制单元1可以以相对于其他照明单元的光源的特定的和相应的时间延迟来驱动每个照明单元2i的光源2ij，以获得所期照明效果，诸如颜色梯度以及类似。
在本发明的一个实施例中，发送到被布置在紧邻用户观察到的场景的照明单元21，...，2i的色彩信息将包括主要颜色，具有与用户观察到的场景相关联的图像的相同强度和饱和度。
根据精确的色彩趋势和流量，此色彩信息对于连续的照明单元将有所不同，而后具有特定的饱和度和发光强度，作用于产生透视效果。
由逻辑控制单元1处理的与3ij块相关联的色彩信息向照明单元21，...，2i的传输是相对于由用户观察到的场景实时进行的。
信号获取单元10可以是独立的硬件单元，或者，如在根据图2的实施例中，可以借由被配置为执行程序代码以执行如上面描述的信号处理方法的合适的计算机软件来实施。
为了提高并使根据本发明的IS照明系统的照明效果得到特别的重视，将照明单元2i以合适的方式布置在环境A中以在显示器3周围被照亮是有用的。
照明单元21，...，2i被布置在特定的点中与观察到的场景相邻的空间中，诸如舞台以及类似物，以便界定并在几何上表示空间的一部分，其中考虑了高度、长度和深度的尺寸(实心几何形状的定界和表示)。这使得与根据本发明的IS照明系统相关联的视觉效果被最大化。
特别地，如此界定的空间理想地被认为是应用了中央几何透视定律的绘画领域，该绘画领域提供了消失点(观察到的场景)，消失线从该消失点出发，这保持了消失点的中心性质(场景)。
在该透视系统中，可以确定照明单元21，...，2i的位置，该照明单元例如可以垂直于消失线成对地布置，其对应于从消失点发散的线。
这样的消失线具有包括在100°-110°之间的角孔，该角孔与人眼的左右周边视觉的最大角孔重合。
为了确定照明单元21，...，2i的附加位置，认为消失线被表征为包括在60°-75°之间的角孔。借由示例，该角孔与人眼的上下周边视觉的最大角孔重合。
照明单元21，...，2i的上述空间配置用于实时地涉及用户的整个周边视觉。
这种空间配置允许通过在每个照明单元和后续照明单元之间调制颜色而获得的色度透视来开发周边视觉的潜力和特征。
参考图13，在本发明的实施例中，照明系统IS包括定位装置14，诸如超声信号激光指示器(pointer)，其被配置为允许根据相对于用户的视角、并且特别是相对于T形显示器的特定透视在环境A内布置照明单元21，...，2i。
特别地，定位装置14由软件应用程序(诸如要安装在诸如智能电话以及类似物的外部终端上的应用程序)控制，该软件应用程序允许T型显示器的类型的设置和要连接到控制逻辑单元1的照明单元21，...，2i的数量。
该软件应用程序提供了定位装置14与用户观察到的点之间的距离值。借由示例，一旦选择了照明单元21，...，2i，则定位装置14中包括的激光装置(未示出)提供方向，而相同的定位装置14中包括的超声装置(图中未示出)提供距离。
另外，在一个实施例中，定位装置14提供警报信号的传输。在照明单元21，...，2i的错误定位的情况下，定位装置14将启动警报，诸如声音警报，以警告用户。
定位装置14可以集成到控制逻辑单元1中。
本发明的优点
本发明的优点是控制照明系统，以便通过由任何颜色视频信号的变换确定出的颜色的动态、连续和沉浸式的流来实时增强任何观察到的场景的环境。
本发明的另一个优点是允许涉及人眼的周边视觉，能够考虑人眼的响应时间，以便利用连续移动的可变色彩透视实时创建任何观察到的场景的视觉，该可变色彩透视由任何视频信号在颜色上的转换确定，从而增加了显示器的视觉冲击，使观察到的场景具有更大的中心性。
根据本发明的解决方案还具有以下优点：通过任何其他视频信号(数字地面和卫星天线、互联网等)提供的场景或通过从热成像仪获得的信号，能够将其应用于任何实时场景或通过具有AVS输出的光学装置(相机、智能手机、平板电脑等)观察到的场景。
本发明的另一个优点是，由于刺激了用户的周边视觉的横向颜色流，产生了观察到的场景的增强的真实性。
本发明的另一个优点是相对于任何观察到的场景实时地扩展和完成用户的视觉体验。特别地，本发明中提出的解决方案提供了观察到的场景的中心性，该中心性被增加(周边视觉)和增强(颜色的特定用途)；以及显示器的中心性，该中心性通过这种提升并通过照明单元的布置而沉浸并参与其中。
本发明的进一步的优点是在用户的视觉上提供更大的放松，以及对显示或再现的图像的更大中心性。
本发明的优点是允许通过中央几何透视获得更大的景深，这扩展了用户相对于观察到的场景的参与。
最后，根据本发明的解决方案预先标记了检查中的场景，利用精确的空间参考(诸如中央几何透视)对其进行了增强，提供了观察到的真实性的丰富，以便完美地适配到眼景系统中，并且因此从用户观察的视角提供了感官和感知上的丰富。
根据本发明的优选实施例，仅借由示例描述了本发明，而没有限制本发明的范围，但是应当理解，本领域的专家可以对本发明进行修改和/或改编，而不脱离如本文的权利要求中所限定的发明概念的范围。

Claims (21)

1.一种借由多个光源(2ij)照明环境(A)的照明方法，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，并且j＝1，...，M，其中M是正整数：
其中，所述方法包括以下步骤：
A.获取(110)视频信号v(t)，其中每个帧(3)的图像被划分成多个块(3ij)；
B.将所述视频信号v(t)细分(120)为多个块视频信号vij(t)，每个块视频信号与在相应块(3ij)上显示的每个帧(3)的图像部分相关联；
C.对所述块视频信号vij(t)进行频率处理(130)，以获得与每个块视频信号vij(t)相关联的相应亮度信号频谱
Figure FDA0003843348260000011
和色度信号频谱
Figure FDA0003843348260000012
D.提取与每个块视频信号vij(t)相关联的亮度信号频谱
Figure FDA0003843348260000013
的主频带(140)；
E.提取与每个视频信号块vij(t)相关联的色度信号频谱
Figure FDA0003843348260000014
的主频带(150)；
F.对已处理的亮度信号和色度信号的频谱求和；以及
G.获得所述光源(2ij)中的每个光源的时间驱动信号
Figure FDA0003843348260000015
其中，步骤D包括以下子步骤：
D1.检测(141)最大瞬时频率
Figure FDA0003843348260000016
其关联于与每个块(3ij)相关联的每个亮度信号频谱
Figure FDA0003843348260000017
的最大值
Figure FDA0003843348260000018
以及
D2.在所述最大瞬时频率
Figure FDA0003843348260000019
附近对亮度信号频谱
Figure FDA00038433482600000110
进行滤波(142)，以获得与每个块(3ij)相关联的滤波后的亮度频谱
Figure FDA00038433482600000111
其中，在步骤D2中，针对预定带宽
Figure FDA00038433482600000112
在所述最大瞬时最大频率
Figure FDA00038433482600000113
附近执行带通滤波，以获得滤波后的色度信号频谱
Figure FDA00038433482600000114
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述阶段B中，每个图像帧的所有线被每个块(3ij)划分，以便获得与所述图像的所述块(3ij)相关联的所述多个视频信号vij(t)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阶段C包括以下子步骤：
C1.相对于每个块(3ij)对所述块视频信号vij(t)进行频率变换(131)；以及
C2.对所述视频信号块
Figure FDA0003843348260000021
进行频率滤波(132)，以便获得与每个块(3ij)相关联的亮度信号频谱
Figure FDA0003843348260000022
和色度信号频谱
Figure FDA0003843348260000023
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阶段E包括以下子步骤：
E1.检测(151)最大瞬时频率
Figure FDA0003843348260000024
其关联于与每个块(3ij)相关联的每个色度信号频谱
Figure FDA0003843348260000025
的最大值
Figure FDA0003843348260000026
以及
E2.在所述频率
Figure FDA0003843348260000027
附近对色度信号频谱
Figure FDA0003843348260000028
进行滤波(152)，以获得与每个块(3ij)相关联的滤波后的色度频谱
Figure FDA0003843348260000029
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述阶段E2中，针对预定带宽
Figure FDA00038433482600000210
在最大瞬时频率
Figure FDA00038433482600000211
附近执行带通滤波，以获得滤波后的色度信号频谱
Figure FDA00038433482600000212
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阶段F包括滤波后的亮度信号频谱
Figure FDA00038433482600000213
以及滤波后的色度信号频谱
Figure FDA00038433482600000214
的求和阶段(160)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述阶段G中，通过对滤波后的亮度信号频谱
Figure FDA00038433482600000215
以及滤波后的色度信号频谱
Figure FDA00038433482600000216
的求和进行逆傅立叶变换来获得所述光源(2ij)中的每个光源的时间驱动信号
Figure FDA00038433482600000217
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述视频信号v(t)具有旨在在诸如电视、智能电话、平板电脑、投影仪以及类似物的显示器(T)上表示的类型。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光源(2ij)安装在多个照明单元(2i)中，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，其中所述照明单元(21，...，2i)布置在环境(A)中。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个照明单元(2i)包括一个或多个光源(2ij)的子集。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个照明单元(2i)的一个或多个光源(2ij)的子集中的所述光源(2ij)其每个对应于每个帧的所述图像的块(3ij)的相应子集，使得块(3ij)的子集中的所述块(3ij)的每个与相同子集中的至少一个其他面板(3ij)相邻。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于
其中所述块的子集是块的列(3i)，其中所述块竖直地布置，并且
其中每个照明单元(2i)的光源(2ij)的子集竖直地布置。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述块的列(3i)根据以下配置之一成形：
-所述块的列(3i)都相同；
-所述块的列(3i)都具有相同的高度，但是与所述图像的中心相对应的块的列(3i)的宽度相对于朝向所述图像侧边布置的那些逐渐减小，所述块的列(3i)相对于竖直轴(SV)具有对称的尺寸，所述竖直轴通过其中心而划分所述图像；
-所述块的列(3i)具有不同的高度和不同的宽度，其中，针对与所述图像的中心相对应的块的列(3i)相对于朝向所述图像边缘布置的那些，所述块的列(3i)的高度和宽度都逐渐减小，所述块的列(3i)相对于竖直轴(SV)和水平轴(SO)具有对称的尺寸，所述竖直轴(SV)和水平轴(SO)通过其中心而竖直地和水平地划分所述图像；或者
-所述块的列(3i)都具有相同的宽度，但是与所述图像的中心相对应的块的列(3i)的高度相对于朝向所述图像的较高和较短侧边布置的那些减小，所述块的列(3i)相对于所述水平轴(SO)具有对称的尺寸，所述水平轴通过其中心而划分所述图像。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每个照明单元(2i)的光源(2ij)相对于其他照明单元的光源以相应的时间延迟来驱动。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，环境(A)具有墙，其特征在于，所述光源(2ij)面向所述环境(A)的墙布置。
16.一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令由计算机执行时，所述指令致使处理器执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法步骤。
17.基于视频信号v(t)的用于光环境(A)的照明系统(IS)，包括
多个照明单元(2i)，其中i＝1，...，N，其中N是正整数，其中所述照明单元(2i)布置在所述环境(A)中，
其中，所述照明单元(21，...，2i)中的每个包括多个光源(2ij)，其中j＝1，...，M，其中M为正整数，以及
控制逻辑单元(1)，所述视频信号源(T)能够连接到所述控制逻辑单元(1)，以获取所述视频信号v(t)，
其中所述控制逻辑单元(1)可操作地连接到所述照明单元(2i)，使得所述控制逻辑单元(1)能够独立地驱动所述光源(2ij)中的每个，并且
其中，所述控制逻辑单元(1)被配置为执行根据权利要求1-10中的任一项所述的方法的阶段。
18.根据权利要求17所述的系统(IS)，其特征在于，所述控制逻辑单元(1)包括
信号获取单元(10)，用于获取所述视频信号v(t)，
信号处理单元(11)，用于处理获取到的视频信号v(t)，以便获得所述光源(2ij)中的每个的时间驱动信号
Figure FDA0003843348260000041
以及
多个驱动单元(12i)，其中i＝1，...，N，每个驱动单元被配置为基于每个光源(2ij)的所述驱动信号来驱动与其相关联的相应照明单元(2i)的光源(2ij)。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述光源(2ij)包括多色LED。
20.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述控制逻辑单元(1)借由有线和/或无线方式诸如借由
Figure FDA0003843348260000051
红外以及类似方式而连接到所述照明单元(2i)。
21.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，其包括定位装置(14)，诸如超声信号激光指示器，被配置为允许根据相对于用户的视角以及相对于所述视频信号源(T)的预定透视在环境(A)内布置所述照明单元(2)。
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