CN113874709A - 用于自动模块化照明和部署的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制多个照明组件和被配置成在操作区的多个场中捕获图像数据的多个成像器的系统包括可折叠模架，所述可折叠模架包括被配置成在伸展布置与折叠布置之间延伸的多个连杆。所述伸展布置使所述照明组件以第一间隔定位，且所述折叠布置使所述照明组件以第二间隔定位。控制器被配置成基于预定的所述第一间隔而控制来自所述照明组件的光源的照明发射光且检测视场中的至少一个对象，并且控制所述照明组件以照亮所述至少一个对象。

Description

用于自动模块化照明和部署的系统和方法
技术领域
本公开大体上涉及一种照明系统，且更具体地，涉及一种被配置成实施计算机化视觉的便携式照明系统。
发明内容
在本发明的一个方面中，公开了一种系统，其用于控制多个照明组件和被配置成在操作区的多个场中捕获图像数据的多个成像器。系统包括可折叠模架(armature)，所述可折叠模架包括被配置成在伸展布置与折叠布置之间延伸的多个连杆。所述伸展布置使照明组件以第一间隔定位且折叠布置使照明组件以第二间隔定位。控制器被配置成从操作区中的多个成像器的多个视场接收图像数据，并基于预定的所述第一间隔而控制处于伸展布置的照明组件中的每一者的定向。控制器进一步被配置成基于所述定向而控制来自每一照明组件的照明发射光的方向且检测视场中的至少一个对象，并且控制照明组件以照亮所述至少一个对象。
在本发明的另一方面中，公开了一种便携式光系统。所述系统包括照明阵列，所述照明阵列包括被配置成将发射光发射到操作区中的多个照明模块。照明阵列被配置成调整照明发射光围绕多个轴线的方向。所述系统进一步包括与照明模块中的每一者连接的可折叠模架。可折叠模架被配置成在其中照明模块布置成第一空间配置的伸展布置与其中照明组件布置成第二空间配置的折叠布置之间延伸。与可折叠模架连接的至少一个成像器被配置成在指向操作区的视场中捕获图像数据。所述系统进一步包括控制器，所述控制器被配置成处理图像数据且检测至少一个对象，并且控制照明模块以在操作区的多个位置中照亮所述至少一个对象。由控制器基于由第一空间配置设定的照明组件的预定关系而调整照明发射光的方向和操作区中由照明发射光照射的对应位置。
公开了一种模块化照明设备。所述系统包括照明阵列，所述照明阵列包括被配置成将发射光发射到操作区中的多个照明模块。照明阵列被配置成调整照明发射光围绕多个轴线的方向。可折叠模架与照明模块中的每一者连接。可折叠模架被配置成在其中照明模块布置成第一空间布置的伸展布置与其中照明组件布置成第二空间布置的折叠布置之间延伸。多个成像器与照明模块连接。成像器被配置成在分布于操作区中的多个视场中捕获图像数据。所述系统进一步包括控制器，所述控制器被配置成处理来自多个成像器的图像数据并标识至少一个对象在操作区中的位置，并且基于照明模块的第一空间布置和成像器的视场在操作区中的对应方位而在视场中检测至少一个对象在操作区中的位置。所述控制器进一步被配置成控制照明模块以照亮在图像数据中标识的位置中的至少一个目标区域。由控制器基于由第一空间布置设定的照明组件的预定关系而调整照明发射光的方向和操作区中由照明发射光照射的位置。
通过研究所附说明书、权利要求书和附图，所属领域的技术人员将进一步理解和了解本发明装置的这些和其它特征、优势和目标。
附图说明
现将参考以下附图描述本发明，其中：
图1是包括照明系统的无人机或无人驾驶空中装置(UAD)的投影视图；
图2是包括以第一配置操作的照明系统的无人机的分组的投影视图；
图3是包括以第二配置操作的照明系统的无人机的分组的投影视图；
图4是作为一个实例部署在可折叠模架上的照明系统的投影视图；
图5A是以伸展或展开布置部署在可折叠模架上的照明系统的投影视图；
图5B是以折叠运输布置部署在可折叠模架上的照明系统的投影视图；
图6A是以伸展或展开布置部署在可折叠模架上的照明系统的侧视图；
图6B是以中间布置部署在可折叠模架上的照明系统的侧视图；
图6C是以折叠运输布置部署在可折叠模架上的照明系统的侧视图；
图7A是以伸展或展开布置部署在可折叠模架上的照明系统的俯视图；
图7B是以中间布置部署在可折叠模架上的照明系统的俯视图；
图7C是以折叠运输布置部署在可折叠模架上的照明系统的俯视图；
图8是包括铰接式头部组件的照明系统的示意图；
图9是协调照明系统的框图；并且
图10是根据本公开的无人机控制系统的框图。
具体实施方式
出于本文描述目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”和其派生词将与本发明在图1中的定向有关。除非另有说明，否则术语“前”应指更靠近显示镜预期观察者的元件的表面，且术语“后”应指远离显示镜的预期观察者的元件的表面。然而，应理解，除了明确指定相反的方向之外，本发明可以采用各种替代定向。还应理解，附图中所示并且在下文说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求书中限定的本发明概念的示范性实施例。因此，除非权利要求书另外明确陈述，否则与本文中公开的实施例有关的具体尺寸和其它物理特性不应被视为限制性的。
术语“包含”、“包括”或其任何其它变化意图涵盖非排它的包含物，使得包括一系列要素的过程、方法、制品或设备不仅包含那些要素，还可包含并未明确地列出的或并非此类过程、方法、制品或设备固有的其它要素。带有“包括……”的要素并不妨碍包括所述要素的过程、方法、制品或设备中存在额外的相同要素。
本公开提供了协调照明系统的各种实例。本公开解决了在崎岖地形中对移动目标的照明，以及可能需要便携式或移动照明的各种静态照明实例。在一些实例中，所公开的系统可以实施为用于医疗和牙科检查的可运输手术室、可运输实验室或照明应用。在各种实例中，本公开提供对象的跟踪和照明以及均匀照明的便携式或可运输应用。
参考图1-3，协调照明系统100示出为与多个无人机102相关。如图所示，无人机102中的每一者包含框架104。无人机102的框架104或主体可以由各种轻型的刚性材料形成。此类材料的实例可以包含铝、飞机钢、石墨烯、碳纤维等。无人机102的框架104可以被配置成将无人机102的推进系统106与有效载荷108连接。因此，框架104可以将主体110、支撑臂112和推进单元114互连以形成无人机102。推进单元114可以对应于被配置成生成足以支撑和运输有效载荷108的提升的提升推进器。因此，无人机102可以被配置成定位和运输悬挂在空中的有效载荷108。参考图10进一步论述了对无人机102、对应控制系统和本公开的相关方面的进一步详细论述。
无人机102的有效载荷108可以包含照明组件120，其可以形成协调照明系统100的一部分。在图1所示的实例中，照明组件120可以包含被配置成在视场125中捕获图像数据的一个或多个成像器124。成像器124可以经由定位组件126定位在照明组件120内或耦合到所述照明组件。成像器124可以是电荷耦合装置(CCD)成像器、互补型金属氧化物半导体(CMOS)成像器、其它类型的成像器和/或其组合。根据各种实例，成像器124可以包含一个或多个透镜以校准和/或聚焦从照明组件120发射的光。
照明组件120可以各种配置实施，所述照明组件可以包含被配置成输出一束或多束发射光132的一个或多个光源130。为了实现有效载荷108的灵活性，照明组件120可以实施为可以选择性地连接到无人机102的模块化装置。另外，如稍后参考图4-7所论述的，照明组件或多个照明组件120可以由可折叠支撑连杆组件支撑。因此，应理解，照明组件以及对应的铰接式和定位几何形状的变化由本文中所论述的方法和系统支持。参考图10进一步论述了具有多条定位轴线的照明组件的实例。
如图1所示，照明组件120可以被配置成照亮在成像器124的视场125中投影的所示操作区134。发射光132可以各种波长的光从光源130中的一个或多个发射，所述各种波长的光可以介于红外光与紫外光的范围内且包含可见波长谱。在一些实施例中，发射光132可以作为红外光(例如，近红外光、红外光和/或远红外光)发射。在其它实施例中，可见光可以作为发射光132发射以照亮操作区134。因此，可以灵活地应用照明组件120以提供包含操作区134内的均匀照明的各种照明操作。另外，本文中所论述的系统可以为机器视觉的各种应用提供支持，包含对象检测、识别、跟踪、库存和各种其它视觉相关应用。可以由本文中所论述的照明组件和系统实施的照明方法和相关系统的详细实例在第10,240,751B2号美国专利、“照明系统和方法(SYSTEMS AND METHODS OF ILLUMINATION)”中提供，所述美国专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
在各种实例中，照明组件120可以定位或悬挂在一个或多个定位组件126上，所述一个或多个定位组件可以通过控制一个或多个致动器140来调整光源130的投影方向。因此，定位组件126可以被配置成独立地或以任何组合旋转和/或平移。如图所示，系统122可以包括第一定位机构和第二定位机构。一般来说，如本文中所论述的定位组件126可以被配置成控制从光源130发射的一束或多束发射光132的方向。如本文中进一步所展示和进一步所论述的，光源130以及定位组件126中的每一者可以与照明控制器150通信，所述照明控制器可以被配置成控制一束或多束照明发射132的方向以照亮操作区134。
在各种实施例中，一个或多个定位组件126可以包括一个或多个万向臂，所述万向臂可以响应于一个或多个致动器140a和140b的移动(例如，旋转致动)而被操纵或调整。在此配置中，控制器150可以被配置成控制致动器140a和140b中的每一者以操纵照明组件120的定向和来自光源130的发射光132的对应方向。以此方式，定位组件126可以控制照明组件120围绕第一轴线154a和第二轴线154b的旋转。照明组件120的这种操纵可以使控制器150能够引导光源130选择性地照亮操作区134。
如本文中所论述，定位组件126以及致动器140a和140b可以对应于一个或多个电机(例如，伺服电机、步进电机等)。因此，定位组件126中的每一者(例如，致动器140)可以被配置成使照明模块旋转360度或者在照明组件120或可以支撑照明模块照明组件120的其它支撑结构的边界约束内旋转。控制器150可以控制照明组件120的电机或致动器140以引导发射光或多个协调照明发射光132来照亮操作区134。为了准确地引导照明组件120来瞄准所需位置，可以校准控制器150以控制照明组件120的方位从而在共享网格或工作包络中瞄准位置，如本文进一步所论述的。
图2和3展示了以编队形式202悬停在操作区134上方的多个或一群无人机102。现参考图1、2和3，无人机102a、102b、102c等中的每一者可以交换方位和飞行信息，从而控制间隔和相对定位以形成编队202。尽管图中可以示出额外的无人机或重复装置，但为清楚起见，可以省略一些附图标记且针对相同的元件使用相同的附图标记。在一些实施方案中，无人机102中的每一者可以包括外围设备传感器204，其可以被配置成检测编队202的一个或多个相邻无人机(例如，102a和102b)的接近度。外围设备传感器204可以对应于一个或多个接近度传感器，包含但不限于超声波传感器、图像传感器、雷达传感器或其它形式的接近度传感器。以此方式，无人机102中的每一者的控制器可以监测相邻无人机的相对位置和间隔并调整方位以维持编队202。
无人机102可以进一步包括通信接口，使得无人机102中的每一者可以无线方式通信以协调操作。无人机102之间的无线通信可以提供间隔和定向的相互控制，使得可以准确地维持编队202。例如，在一些实例中，无人机102的控制器可以经由网状网络彼此直接通信或经由中央控制器或路由器通信。参考图10详细地论述了无人机控制系统210以及对应的控制器和通信接口。
如参考图1所论述的，无人机102可以被配置成以照明组件120的形式与有效载荷108耦合和接合。如图所示，编队202中的无人机中的每一者与照明组件120中的一者连接。在此类实施方案中，无人机控制系统210可以与照明控制器150通信以控制从光源130输出的发射光132的方位，从而协调地照亮操作区134。例如，基于如由编队202提供的无人机102中的每一者之间的被监测和被控制的间隔S，照明组件120中的每一者的与对应无人机102连接的照明控制器150可以调整发射光132，使得可以控制组合发射光220以提供对应无人机102a、102b、102c、102d、102e、102f中的每一者的多个光源130a、130b、130c、130d、130e、130f中的每一者之间的协调照明。
为了实现从光源130a、130b、130c、130d、130e、130f中的每一者发射的协调照明；照明控制器150a、150b、150c、150d、150e、150f可以被配置成从对应无人机控制系统210a、210b、210c、210d、210e、210f中的每一者接收相对方位和间隔信息。以此方式，照明控制器150可以确定编队202的相对间隔和组织，使得可以确定或已知来自照明组件120的光源130的发射光132的相对来源。因此，照明控制器150可以计算发射光132中的每一者的轨迹以按协调模式或形状照亮操作区134，从而照亮操作区134的所需区或区域。
例如，如图2所示，操作区的第一部分222由从发射光132a、132b、132c等发射的组合光照亮。图3展示了由从发射光132a、132b、132c等发射的组合光照亮的操作区134的第二部分302。通过使来自光源130的发射光132在操作区134上方发散，第一部分222照亮操作区134的比第二部分302更大的表面区域或区。为了以此方式布置照明组件120，照明控制器150可以经由中央控制系统或并入控制器150中的每一者中的分布式控制系统来协调光源130的定向。在此配置中，控制器150中的每一者可以被配置成标识致动器140的定向和照明组件120的对应方位。基于此信息，系统10可以被配置成映射发射光132中的每一者的组合照明模式或照明覆盖范围。以此方式，照明组件120可以提供协调照明系统100以提供用以发射各种发射光的可调式动态照明系统，如本文中所论述的。
如先前所论述的，照明组件120中的每一者可以包括一个或多个成像器124。在示例性实施例中，照明控制器150可以处理在对应视场125a、125b、125c、125d、125e、125f中的每一者中捕获的图像数据，可以被配置成标识从所连接无人机输出的对应发射光132中的每一者(例如，从102a输出的132a)以及相邻发射光132b、132d和132e中的每一者的范围。以此方式，照明控制器150可以基于组合发射光(例如，132a、132b、132d和132e)的照明模式调整发射光132的焦点或范围，以确保发射光132照亮操作区134的目标部分，从而提供：第一部分222的分布式、均匀照明；第二部分302的聚焦、一致照明；或各种模式或变型的协调照明。另外，照明组件120的数目以及发射光132的比例或烛光可以缩放到以各种模式或配置照亮操作区134。
除了操作区的部分222、302的照明之外，照明控制器150可以进一步处理图像数据以标识干扰照明的障碍物。在此类实施例中，照明组件120中的每一者的控制器150可以被配置成检测障碍物并且彼此通信以标识最佳响应，从而调整照明组件120以照亮操作区134。障碍物的标识可以基于对图像数据中的对象的检测。例如，如果来自第一照明组件120a的第一发射光132a被阻挡或未能到达目标区，则照明控制器150a可以基于在对应的第一视场125a中标识的不一致或对象而标识障碍物。响应于对障碍物的标识，可以控制额外的照明组件(例如，120b、120d)来照亮以供第一发射光132a照亮的操作区134的一部分。以此方式，协调照明系统100可以提供操作区134的一致照明。
在参考障碍物的检测和来自发射光132的照明的验证所论述的实例中，照明控制器150可以被配置成调整发射光132中的每一者的焦点或直径以及发射光132的定向和轨迹。例如，照明组件120中的每一者可以包括焦透镜和调整特征，所述焦透镜和调整特征被配置成调整发射光132的焦点，使得每一发射光可以照亮操作区134的所需部分。另外，照明控制器150可以检测照射在操作区134中的表面上的发射光132中的每一者的方位的变化。例如，如果第一照明控制器150a基于在第一视场125a中捕获的图像数据和/或基于经由无人机控制系统210标识的意外或非预期的方位改变而标识第二发射光132b正移动，则照明系统100可以控制照明组件120a、120b、120c、120d、120e、120f以照亮第二照明组件120b的第二发射光132照亮或打算照亮的区。以此方式，照明组件120中的每一者的控制器150可以调整发射光132的轨迹以校正光源130中的一个或多个的变化。
图4、5、6和7展示了以可折叠模架400实施的协调照明系统100的各种实例。为清楚起见，相应图中所展示的可折叠模架400可以如下称为：图4所示的第一支撑框架400a；图5A和5B所示的第二支撑框架400b；图6A、6B和6c所示的第三支撑框架400c；以及图7A和7B所示的第四支撑框架400d。为了清楚地描述可折叠模架400，将首先描述实施方案中的每一者的类似方面。如图所示，为清楚起见，省略了许多重复的附图标记。也就是说，在图中仅标记类似结构和元件的样本，以确保附图标记不会遮盖相关联结构。然而，清楚地标记图中的每一者的类似结构，使得所述结构可以易于标识。
一般来说，可折叠模架400可以被视为提供与如先前所论述的无人机102的定位类似的操作。例如，可折叠模架400中的每一者可以包括经由多个接头404彼此互连的多个连杆402。连杆402可以由结构刚性材料构成，包含但不限于金属合金、玻璃纤维、碳纤维和/或刚性聚合材料。接头404可以类似方式由刚性材料构成且可以提供围绕至少一个轴线的旋转，所述轴线如由图5A中展示的旋转箭头502所展示且由附图标记406所指代的。在此配置中，可折叠模架400中的每一者可以被配置成延伸到伸展布置408和折叠布置410。因此，可折叠模架400中的每一者可以通过伸展布置408中的支撑件412或吊钩悬挂在支撑结构上，使得照明系统100可以提供操作区134的方便且有效的照明。
如图4、5A、6A和7A所示，可折叠模架400以伸展布置408示出。在此布置中，照明组件120以网格或预定几何布置定位，所述网格或预定几何布置被编程到对应照明控制器150中的每一者中。也就是说，基于连杆402中的每一者的长度和伸展布置408中的间隔，照明控制器150中的每一者的关系和第一间隔或空间关系可以是固定的，使得照明组件120之间的尺寸关系是基于对应支撑框架400a、400b、400c、400d、400e的布置而预定的。因此，照明组件120中的每一者的第一间隔和尺寸关系或相对方位以及相关联成像器124中的每一者的方位可以是基于处于伸展布置408的可折叠模架400的布置而预定和固定的。因此，在伸展布置408中，照明组件的间隔或空间关系和布置可以被编程到照明控制器150中，使得校准是不必要的且照明系统100的设定被加速。
基于光组件120和成像器124的预定或固定布置，控制器150可以被配置成同时或以快速顺序处理图像数据，使得表示操作区134的图像数据由系统100一致地捕获和监测。因此，系统100可以处理来自多个视场125的图像数据以形成操作区134的复合视图。复合视图，或更一般地，在视场125中捕获的组合图像数据的关系可以是基于与处于伸展布置408的模架400连接的成像器124的间隔而预定的。例如，控制器150可以被编程，使得成像器124的视场125的方位中的每一者的关系被编程到控制器150中。以此方式，控制器150可以在视场125中的每一者中捕获图像数据且标识各个对象在共享网格或工作包络中的相对方位，使得可以在控制器150之间标识视场125中的每一者中的对象在操作区134的任何部分中的方位。
如图4所示，与处于伸展布置408的第一框架400a相关联的预定间隔标示为第一轴向间隔416和第二轴向间隔418，其中与第一轴向间隔416对齐的第一轴线被布置成垂直于与第二轴向间隔418对齐的第二轴线。另外，可折叠模架400中的每一者可以被配置成沿着平面布置照明组件120，所述平面沿着可以垂直于第一轴线和第二轴线的第三轴线延伸。例如，第一轴线、第二轴线和第三轴线可以分别对应于x轴线、y轴线和z轴线。
在一些实施例中，照明组件120的间隔和排列可以不对齐且均匀地分布，如图所示。例如，连杆402的几何形状可以变化，使得照明组件120的布置未均匀地分布于操作区134上。然而，在伸展布置408中，照明组件120中的每一者之间的尺寸关系仍可以是固定或预定的，使得照明控制器150可以被预配置和校准以提供对照明组件120的协调控制，从而提供操作区134的系统性和协作式照明，而不需要在安装时校准。以此方式，可折叠模架400可以提供机械参考结构，所述机械参考结构被配置成维持或设定包含成像器124的照明组件120的间隔和相对排列。以此方式，由于安装的简易性和速度以及折叠布置410提供的减小比例或第二间隔，因此本文中所论述的照明系统100可以特别适用于便携式照明。
如本文中所论述的，可折叠模架400的布置以及照明组件120之间的预定间隔和关系可以进一步提供成像器124的协调操作，以支持对象跟踪、识别、跟踪和各种机器视觉应用。另外，成像器124捕获的图像数据可以基于从光源130投影到操作区134中的光而调整或增强。例如，照明控制器150可以调整来自光源130中的一个或多个的发射光132以包含各种波长的光，所述各种波长的光可以介于紫外光与红外光的范围内且包含可见波长谱。在一些实施例中，发射光132可以作为红外光(例如，近红外光、红外光和/或远红外光)发射。在其它实施例中，可见光可以作为发射光132发射以照亮操作区134。因此，可以灵活地应用照明组件120以提供包含操作区134内的均匀照明的各种照明操作。
现参考图4、5A和5B；第一框架400a和第二框架400b享有相同配置，但包含不同数目的照明组件120和对应框架比例。如图4和5A所示，伸展布置408提供具有第一轴向间隔416和第二轴向间隔418的照明组件之间的均匀间隔。在折叠布置410中，第一轴向间隔减小到第二轴向间隔，使得连杆402可以在照明组件120从可折叠模架400移除的情况下重叠。替代地，在折叠布置410中，可以压缩模架400使得连杆402围绕接头404以剪刀式方式连接在一起，从而使得照明组件120并排定位，其中第一轴向间隔416最小化或消除。例如，照明组件120可以接触或仅由衬垫或绝缘件分离以防止运输中的损坏。
现参考图6A、6B和6C中，第三框架400c以伸展布置408和折叠布置410示出。在第三框架400c的实例中，连杆402沿着第一轴线602以围绕接头404的剪刀式运动折叠。另外，第三框架400c可以被配置成围绕中心支撑构架604合拢。也就是说，连杆402的第一部分606和连杆402的第二部分608可以被配置成围绕中心支撑构架604的相对接头612朝内旋转，如图6C中的箭头610所描绘的。以此方式，第三框架400c可以围绕中心构架604折叠，使得第一部分606和第二部分608的连杆旋转以彼此平行地与第二轴线614对齐。因此，第三框架400c可以提供照明系统100的进一步紧凑布置。
现参考图7A、7B和7C，第四框架400d以伸展布置408和折叠布置410示出。在图7A中示出了俯视图且在图7b和7C中的每一者中示出了侧视图。在第四框架400d的实例中，连杆402首先在连接接头702处断开连接。一旦断开连接，连杆402就可以如箭头704所示径向地调整，以沿着第一轴线706对齐。一旦对齐，连杆402就可以沿着第一轴线706以围绕接头404的剪刀式运动折叠。另外，第四框架400d可以包括多个径向间隔连杆708，其可以被配置成连接到多个径向连杆710以形成围绕径向连杆710的径向配置712。一旦径向连杆710沿着第一轴线706对齐且围绕接头404折叠，径向间隔连杆708也可以如图7C中的箭头714所描绘的折叠和朝内旋转。以此方式，第四框架400d可以从径向配置712折叠到线性配置716，以提供照明系统100的紧凑布置以用于运输。尽管在图4-7中论述了具体实例，但应理解，模架400的布置可以各种方式组合和缩放以适应所需照明和计算机视觉应用。
现参考图8，示出了照明系统100的示意图，所述照明系统包括被称为铰接式头部组件802的定位组件126的示例性实施方案。铰接式头部组件802中的每一者可以实施为包括多个铰接式照明模块802a、802b等的照明模块阵列。铰接式头部组件802中的每一者可以充当根据本公开的一个或多个定位组件126的示例性实施例。在所示的示例性实施例中，铰接式头部组件802包括五个照明模块802a、802b、802c、802d、802e。照明模块802a、802b等可以悬挂在包括多个支撑臂806的中心控制臂804上。从支撑臂806中的每一者延伸的横向支撑梁808或翼片可以在相反方向上从臂806中的每一者横向朝外延伸。在此配置中，照明模块802a、802b等由中心控制臂804以分布式布置支撑。
中心控制臂804可以沿着第一轴线812a(例如，Y轴线)悬挂在支撑壳体810上。支撑壳体810可以包括控制器150和第一致动器814a，所述第一致动器被配置成使中心控制臂804围绕第一轴线812a旋转。第一照明模块802a可以沿着在支撑臂806之间延伸的第二轴线812b(例如，X轴线)悬挂。第二致动器814b可以与支撑臂806和照明模块中的一者(例如，第一照明模块802a)连接。第二致动器814b可以被配置成使第一照明模块802a围绕第二轴线812b旋转。在此配置中，控制器150可以控制照明模块802a、802b等中的每一者的发射方向，以围绕第一轴线812a和第二轴线812b旋转大约360度。
横向支撑梁808中的每一者可以支撑一对照明模块(例如，802b和802c)。也就是说，第一支撑梁808a可以将第二照明模块802b支撑在第一侧816上，并且将第三照明模块802c支撑在第二侧818上。第一支撑梁808a的第一侧816和第二侧818可以沿着第三轴线812c从第一支撑梁808a在相反方向上延伸。第二支撑梁808b可以将第四照明模块802d支撑在第一侧816上，并且将第五照明模块802e支撑在第二侧818上。第二支撑梁808b的第一侧816和第二侧818可以沿着第四轴线812d从第二支撑梁808b在相反方向上延伸。第三轴线812c和第四轴线812d可以垂直于第二轴线812b延伸。
第一支撑梁808a和第二支撑梁808b中的每一者可以连接到支撑臂806中的每一者并且与第一照明模块802a一起围绕第二轴线812b旋转。另外，横向支撑梁中的每一者可以包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置成使照明模块802b、802c、802d和802e围绕第三轴线812c和第四轴线812d旋转。例如，第一支撑梁808a可以包括沿着第三轴线812c与第二照明模块802b和第三照明模块802c连接的第三致动器814c。第二支撑梁808b可以包括沿着第四轴线812d与第四照明模块802d和第五照明模块802e连接的第四致动器814d。在此配置中，控制器150可以控制第二致动器814b以使照明模块802b、802c、802d和802e中的每一者围绕第二轴线812b旋转。另外，控制器150可以控制第三致动器814c以使第二照明模块802b和第三照明模块802c围绕第三轴线812c旋转。最后，控制器150可以控制第四致动器814d以使第四照明模块802d和第五照明模块802e围绕第四轴线812d旋转。
如先前所论述的，照明模块802a、802b等中的每一者可以包括成像器124。在一些实施例中，铰接式头部组件802可以包括单个成像器124或成像器阵列。例如，成像器阵列可以形成为如下：第一照明模块802a可以包括第一成像器124a，第二照明模块802b可以包括第二成像器124b，第三照明模块802c可以包括第三成像器124c，第四照明模块802d可以包括第四成像器124d，和/或第五照明模块802e可以包括第五成像器124e。成像器124中的每一者可以被配置成在对应视场24a、24b、24c、24d和24e(为清楚起见而未示出)中捕获图像数据。控制器150可以处理来自成像器124中的每一者的图像数据以标识感兴趣区。因此，控制器150可以扫描来自成像器124中的每一者的图像数据并且调整照明模块802a、802b等中的每一者的定向，以动态地控制医疗室14中的光。
尽管成像器124被论述为并入照明模块802a、802b等中的每一者上，但系统122可以被配置成捕获来自医疗室14中的任何位置的图像数据。如参考图9进一步所论述的，多个铰接式组件802可以由与控制器150中的每一者通信的中央控制器820控制。在此类实施例中，中央控制器820可以被配置成处理来自一个或多个成像器124的图像数据，并且传送用于多个照明模块802a、802b等中的每一者和铰接式头部组件802的致动器814的控制信号。因此，在不脱离本公开的精神的情况下，系统122可以在多种有益的实施例中实施。
参考图9，示出了协调照明系统100的框图。如本文中所论述的，照明系统100可以包含一个或多个成像器124，所述一个或多个成像器被配置成捕获来自系统122所照亮的工作区904的图像数据。成像器124可以被配置成将视觉信息中继到照明系统100的控制器150。控制器150可以包含存储器910和一个或多个处理器912。存储器910可以存储由处理器912控制的计算机可执行命令(例如，例程)。根据各种实例，存储器910可以包含光控制例程和/或图像分析例程。在示例性实施例中，存储器910可以包含控制指令，所述控制指令被配置成控制如本文中所论述的一个或多个照明控制方法。
一旦图像分析例程已处理来自成像器124的图像数据，控制器150就可以将一个或多个控制指令传送到电机或致动器控制器914。响应于控制信号，电机控制器914可以控制致动器140a、140b或定位组件126以移动、操纵或以其它方式调整照明组件120的定向。以此方式，控制器150可以引导照明组件120发射照明发射光132和/或将视场125引导到所需位置。系统122可以另外包括一个或多个电源916。电源916可以为照明组件120的各个部件以及致动器140a、140b或定位组件126提供一个或多个电源或镇流器。
如本文中所论述的，控制器150和/或中央控制器820可以包括一个或多个处理器912。处理器912可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路系统、模拟电路系统、数字电路系统和/或基于操作指令(例如，一个或多个应用程序、实用程序、操作系统和/或其它指令)来操控(模拟和/或数字)信号的任何装置。存储器910可以是单个存储器装置或位于芯片上或位于芯片外的多个存储器装置。此类存储器装置可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、快闪存储器和/或存储数字信息的任何装置。因此，本文中所论述的处理和控制步骤中的每一者可以由本文中所论述的处理器或处理单元中的一个或多个基于可以在存储器910中存取的一个或多个例程、算法、过程等来完成。
在一些实施例中，系统122可以进一步包括可以与处理器912通信的一个或多个通信电路918。通信电路918可以被配置成将数据和控制信息传送到显示器或用户界面920以用于操作系统122。界面920可以包括一个或多个输入或操作元件，其被配置成控制系统122并传送数据。通信电路918可以进一步与额外照明组件120通信，所述额外照明组件可以作为照明组件的阵列以组合方式操作。通信电路918可以被配置成经由各种通信协议通信。例如，通信协议可以对应于过程自动化协议、工业系统协议、车辆协议总线、消费者通信协议等。额外协议可以包含MODBUS、PROFIBUS、CAN总线、DATA HIGHWAY、DeviceNet、数字多路复用(DM12612)或各种形式的通信标准。
在各种实施例中，系统122可以包括各种附加电路、外围装置，和/或附件，其可以并入到系统122中以提供各种功能。例如，在一些实施例中，系统122可以包括被配置成与移动装置924通信的无线收发器922。在此类实施例中，无线收发器922可以类似于通信电路918操作，并且将用于操作系统122的数据和控制信息传送到移动装置924的显示器或用户界面。无线收发器922可以经由一种或多种无线协议(例如，
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Wi-Fi(802.11a、b、g、n等)；
Figure BDA0003372433010000142
以及
Figure BDA0003372433010000143
等)与移动装置924通信。在此类实施例中，移动装置924可以对应于智能电话、平板计算机、个人数据助理(PDA)、膝上型计算机等。
如本文中所论述的，系统122可以包括一个或多个服务器或远程数据库926或与其通信。远程数据库926可以对应于信息数据库，所述信息数据库可以包括被配置成认证利用系统122或由所述系统照亮的工作人员或患者的身份的标识信息。系统122的控制器150可以经由通信电路918和/或无线收发器922与远程数据库926通信。在此配置中，由一个或多个成像器124捕获的扫描数据可以由控制器150处理以在本地认证工作人员或患者的身份和/或经由远程数据库926存取信息。
在各种实施例中，光源130可以被配置成产生一种旋向的非偏振和/或偏振光，包含但不限于某些液晶显示器(LCD)、激光二极管、发光二极管(LED)、白炽光源、气体放电灯(例如，氙气、氖气、汞)、卤素光源和/或有机发光二极管(OLED)。在光源130的偏振光实例中，光源130被配置成发射第一旋向偏振光。根据各种实例，第一旋向偏振光可具有圆偏振和/或椭圆偏振。在电动力学中，圆偏振光是一种偏振状态，在所述状态下，在每个点处，光波的电场具有恒定量值，但其方向在垂直于所述波的方向的平面中以稳定速率随时间旋转。
如所论述的，照明组件120可以包含光源130中的一个或多个。在包含多个光源130的实例中，光源130可以被布置成阵列。例如，光源130的阵列可以包含从约1×2到约100×100的阵列以及其间的所有变化。因而，包含光源130的阵列的照明组件120可以被称为像素化照明组件。照明组件120中的任一者的光源130可以是固定的或单独铰接的。光源130全部可以是铰接的，一部分可以是铰接的，或者没有一个可以是铰接的。光源130可以机电方式(例如，由电机)和/或以手动方式(例如，由用户)铰接。在静态或固定的光源130的实例中，可以分配光源130以聚焦于各种预定点上。
现参考图10，示出了无人机控制系统210的框图。如图所示，无人机控制系统210可以包括控制器1000，所述控制器包含一个或多个处理器1002，所述一个或多个处理器经由输入/输出(I/O)接口1006耦合到存储器1004(例如，非暂时性计算机可读存储介质)。无人机控制系统210还可以包含运动控制件1008、电源模块1010、导航系统1012和惯性测量单元(IMU)1014。在一些实施方案中，IMU可以并入导航系统1012中。无人机控制系统210还可以包含耦合控制器1020，所述耦合控制器被配置成控制用于使无人机与其它无人机耦合/解耦的耦合部件。无人机控制系统210还可以包含有效载荷接合控制器(未示出)、通信接口1022和一个或多个I/O装置1024。
在各种实施方案中，无人机控制系统210可以是包含一个处理器1002的单处理器系统，或包含若干处理器1002(例如，两个、四个、八个或另一合适数目的处理器)的多处理器系统。处理器1002可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方案中，处理器1002可以是实施各种指令集架构(ISA)中的任一种的通用或嵌入式处理器，所述ISA例如×86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA或任何其它合适的ISA。在多处理器系统中，每一处理器1002可以共同(但不一定)实施相同的ISA。
存储器1004可以被配置成存储可执行指令、数据、飞行计划、飞行控制参数、共同无人机配置信息、无人机配置信息和/或由可处理器1002存取的数据项。在各种实施方案中，存储器1004可以使用任何合适的存储器技术来实施，例如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/快闪型存储器，或任何其它类型的存储器。在所示实施方案中，实施如本文中所描述的那些的所需功能的程序指令和数据示出为分别作为程序指令1026、数据存储1028和飞行控制1030存储在存储器1004内。在其它实施方案中，程序指令、数据和/或飞行控制可以在不同类型的计算机可存取介质(例如，非暂时性介质)上进行接收、发送或存储，或者在与存储器1004或无人机控制系统210分离的类似介质上进行接收、发送或存储。一般来说，非暂时性计算机可读存储介质可以包含存储介质或存储器介质(例如，磁性或光学介质)，例如经由I/O接口1006耦合到无人机控制系统210的磁盘或CD/DVD-ROM。经由非暂时性计算机可读介质存储的程序指令和数据可以通过传输介质或信号(例如，电、电磁或数字信号)传输，所述传输介质或信号可以经由例如网络和/或无线链路的通信介质传送，例如可以经由通信接口1022实施。
通信接口1022可以对应于集中式通信接口的本地网状网络拓扑。例如，在网状网络实例中，无人机102的控制器1000中的每一者可以充当与其它无人机102中的每一者进行直接或间接、非分层通信的通信节点。网状通信可以由各种通信协议支持，包含但不限于
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低功耗(BLE)、Thread、Z-Wave、ZigBee等。在此配置中，所连接装置100、106、108可以经由分散控制结构操作。在一些实例中，通信接口1022可以对应于常规的集中式或分层接口。在此类实例中，无人机102可以经由集线器的中央控制器通信。集中式通信可以通过各种通信协议以各种组合来实施，包含但不限于全球移动通信系统(GSM)、通用包无线电服务(GPRS)、码分多址(CDMA)、增强型数据GSM环境(EDGE)、第四代(4G)无线、第五代(5G)无线、
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低功耗(BLE)、Wi-Fi、全球微波接入互操作性(WiMAX)、局域网(LAN)、以太网等。
在一个实施方案中，I/O接口1006可以被配置成协调处理器1002、存储器1004和任何外围装置、网络接口和/或其它外围接口(例如，I/O装置1024)之间的I/O流量。在一些实施方案中，I/O接口1006可以执行任何必要的协议、定时或其它数据变换，以将来自一个部件(例如，存储器1004)的数据信号转换成适合于由另一部件(例如，处理器1002)使用的格式。在一些实施方案中，I/O接口1006可以包含对通过各种类型的外围总线附接的装置的支持，例如，如外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体。在一些实施方案中，I/O接口1006的功能可以分成两个或更多个单独的组成部分，例如，如北桥和南桥。并且，在一些实施方案中，I/O接口1006的一些或全部功能性(例如，到存储器1004的连接)可以直接并入处理器1002中。
运动控制器1008与导航系统1012和/或IMU 1014通信，并且调整每一提升电机的转速以稳定无人机，并且沿着所确定飞行计划引导无人机。导航系统1012可以包含GPS、室内定位系统(IPS)、IMU或可以用于将无人机102导航到某一位置和/或从某一位置导航的其它类似系统和/或传感器。有效载荷接合控制器与用于接合和/或分离物品的致动器或电机(例如，伺服电机)通信。
耦合控制器1020与处理器1002和/或其它部件通信，并控制无人机102与编队202中的其它无人机之间的耦合、数据和/或资源共享。例如，如果耦合部件是电磁体，则耦合控制器1020可用以激活电磁体以将无人机102与另一无人机耦合，或去激活电磁体以使无人机102与另一无人机解耦。
通信接口1022可以被配置成允许在无人机控制系统210、附接到网络的其它装置(例如，其它计算机系统(例如，远程计算资源))之间交换数据，和/或与其它无人机的无人机控制系统交换数据。例如，通信接口1022可以实现包含控制系统210的无人机102与编队202中的另一无人机的无人机控制系统之间的通信。在另一实例中，控制系统210可以实现无人机102与一个或多个远程计算资源之间的无线通信。对于无线通信，可以利用无人机和/或其它通信部件的天线。作为另一实例，通信接口1022可以实现许多无人机之间的无线或有线通信。例如，当无人机耦合时，它们可以利用经由耦合部件的有线通信进行通信。
当无人机未耦合时，它们可以利用无线通信进行通信。在各种实施方案中，通信接口1022可以支持经由例如Wi-Fi、卫星和/或蜂窝网络的无线通用数据网络的通信。
在一些实施方案中，I/O装置1024可以包含一个或多个显示器、成像装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速度计、压力传感器、天气传感器、相机、常平架、起落架等。多个I/O装置1024可以存在且由无人机控制系统210控制。这些传感器中的一个或多个可用以辅助着陆以及在飞行期间避开障碍物。
如图10所示，存储器1004可以包含程序指令1026，所述程序指令可以被配置成实施本文中所描述的示例过程和/或子过程。数据存储1028可以包含用于维护数据项的各种数据存储区，所述数据项可以提供用于确定飞行计划、着陆、标识用于分离物品的位置、接合/分离推动电机等。在各种实施方案中，本文示出为包含在一个或多个数据存储区中的参数值和其它数据可以与未描述的其它信息组合，或者可以不同地划分成更多、更少或不同的数据结构。在一些实施方案中，数据存储区可以物理方式位于一个存储器中，或者可以分布在两个或更多个存储器之间。
应理解，任何所描述的过程或所描述过程内的步骤可与公开的其它过程或步骤组合以形成属于本发明装置的范围内的结构。本文所公开的示例性结构和过程用于说明性目的，而不应理解为具有限制性。
还应当理解，在不脱离本发明装置的概念的情况下，可对上述结构和方法做出变化和修改，还应当理解，这样的概念旨在由所附权利要求书涵盖，除非这些权利要求的措辞明确说明不是这样。
上面的描述仅被视作所示实施例的描述。所属领域的技术人员以及制作或使用所述装置的技术人员可对所述装置作出修改。因此，应理解，在图中示出且在上文描述的实施例仅用作说明的目的，并不旨在限制所述装置的范围，其范围由根据专利法的原则(包含等同原则)来解释的所附权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种系统，其用于控制被配置成选择性地照亮操作区的多个照明组件以及被配置成在所述操作区中的多个视场中捕获图像数据的多个成像器，所述系统包括：
可折叠模架，所述可折叠模架包括被配置成在伸展布置与折叠布置之间延伸的多个连杆，其中所述伸展布置使所述照明组件以第一间隔定位且所述折叠布置使所述照明组件以第二间隔定位；以及
控制器，所述控制器被配置成：
从所述操作区中的所述多个成像器的多个视场接收所述图像数据；
基于预定的所述第一间隔而控制处于所述伸展布置的所述照明组件中的每一者的定向；
基于所述定向而控制来自每一照明组件的照明发射光的方向；并且
检测所述视场中的至少一个对象并控制所述照明组件以照亮所述至少一个对象。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述照明组件分布在空间上分离的方位中，与所述可折叠模架连接。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的照明系统，其中所述照明组件包括定位组件，所述定位组件被配置成控制光源围绕至少一个轴线的所述定向。
4.根据权利要求3所述的照明系统，其中所述成像器集成到所述照明组件中且被配置成围绕所述至少一个轴线在定向上变化。
5.根据权利要求3所述的照明系统，其中所述定位组件被配置成经由多轴线定位组件来定向所述照明组件的光源。
6.根据权利要求3所述的照明系统，其中所述控制器进一步被配置成：
基于所述伸展布置中的预定空间关系而在共享网格中跟踪所述视场中的所述至少一个对象。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明系统，其中所述伸展布置将所述成像器定位在预定空间布置中，使得所述成像器的所述视场在整个所述操作区中捕获图像数据。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其中控制器进一步被配置成基于所述成像器的所述预定空间布置而从所述视场标识一个或多个对象在所述图像数据中的相对方位。
9.根据权利要求7所述的照明系统，其中所述控制器进一步被配置成：
利用与所述多个照明组件中的第一照明组件连接的第一成像器来标识所述一个或多个对象中的至少一个检测到的对象的相对方位；并且
控制所述多个照明组件中的第二照明组件以照亮所述至少一个检测到的对象。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明系统，其中所述控制器进一步被配置成控制以：
基于所述第一间隔而标识从所述照明组件的光源输出的发射光的来源。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的照明系统，其中所述第一间隔存储在所述控制器中，从而标识处于所述伸展布置的所述照明组件的每一光源的相对方位。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的照明系统，其中所述控制器进一步被配置成：
基于所述图像数据而检测从所述照明组件的光源发射的发射光照射在表面上的方位。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的照明系统，其中所述可折叠模架被配置成悬挂在与所述多个连杆连接的至少一个悬架上。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其中所述多个连杆通过多个接头互连，并且所述折叠布置包括所述多个连杆和接头缩回以使得所述照明组件之间的所述第二间隔小于所述第一间隔。
15.一种便携式光系统，其包括：
照明阵列，所述照明阵列包括被配置成将发射光发射到操作区中的多个照明模块，其中所述照明阵列被配置成调整照明发射光围绕多个轴线的方向；
与所述照明模块中的每一者连接的可折叠模架，其中所述可折叠模架被配置成在其中所述照明模块布置成第一空间配置的伸展布置与其中所述照明组件布置成第二空间配置的折叠布置之间延伸；
与所述可折叠模架连接的至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成在指向所述操作区的视场中捕获图像数据；以及
控制器，所述控制器被配置成：
处理所述图像数据并检测至少一个对象；并且
控制所述照明模块以在所述操作区中的多个位置中照亮所述至少一个对象，其中由所述控制器基于由所述第一空间配置设定的所述照明组件的预定关系而调整所述照明发射光的所述方向和所述操作区中由所述照明发射光照射的对应位置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述照明模块在所述第一空间配置下的间隔大于在所述第二空间配置下的间隔。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的系统，其中所述可折叠模架的多个连杆和接头在从所述折叠布置到所述伸展布置的定向上进行调整。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其中所述折叠布置对应于运输配置，其中所述模架的所述连杆相对于彼此折叠和压缩。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的系统，其中至少一个图像包括与处于所述伸展布置的所述可折叠模架连接的布置在预定方位中的多个成像器，并且其中所述控制器进一步被配置成：
处理来自所述多个成像器的所述图像数据，并基于所述成像器的所述预定方位和所述成像器的所述视场在所述操作区中的所述对应位置而标识所述至少一个对象在所述操作区中的位置。
20.一种模块化照明设备，其包括：
照明阵列，所述照明阵列包括被配置成将发射光发射到操作区中的多个照明模块，其中所述照明阵列被配置成调整照明发射光围绕多个轴线的方向；
与所述照明模块中的每一者连接的可折叠模架，其中所述可折叠模架被配置成在其中所述照明模块布置成第一空间布置的伸展布置与其中所述照明组件布置成第二空间布置的折叠布置之间延伸；
与所述照明模块连接的多个成像器，其中所述成像器被配置成在分布于所述操作区中的多个视场中捕获图像数据；以及
控制器，所述控制器被配置成：
处理来自所述多个成像器的所述图像数据，并标识所述至少一个对象在所述操作区中的位置；
基于所述照明模块的所述第一空间布置和所述成像器的所述视场在所述操作区中的对应方位而在所述视场中检测所述至少一个对象在所述操作区中的位置；并且
控制所述照明模块以照亮在所述图像数据中标识的位置中的所述至少一个对象，其中由所述控制器基于由所述第一空间布置设定的所述照明组件的预定关系而调整所述照明发射光的所述方向和所述操作区中由所述照明发射光照射的所述位置。
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