JP5486022B2 - 照明の自動構成 - Google Patents

Description

本発明は、照明の自動構成に関し、とりわけ、ネットワーク接続照明システムによる、人を追跡する照明の作成に関する。

人を追跡する照明の概念は、文献、映画及びコマーシャルの数多くの場所で見つけられ得る。どの照明が互いの後に起動されるべきかを決定するための現在用いられている解決策は、２つの照明が、物理的な空間において互いに近いかどうかを調べることであるが、これは十分に効果的ではない。例えば、２つの小道が、平行に配置されており、少しの低木だけで分離されている状況においては、照明は、それらに近い照明が歩行者を認識するとすぐに、起動し、その場合、平行する小道上の照明も起動するであろう。これは、意図していることではない。照明が、２つの異なるフロア上にある場合、又は照明が、薄い壁によって分離されている場合も、同じことが考えられ得る。

本発明の目的は、照明の自動構成のためのシステム及び方法を提供することである。

前記目的は、独立請求項の内容によって解決される。他の実施例は、従属請求項によって示されている。

本発明の基本的な考えは、ランプのネットワークにおいて、前記ネットワークのランプが、それ自身の直接環境における存在検出と、前記ネットワークの他のランプの環境において検出される存在とに依存して、それの光放射を調節する照明を構成することである。本発明の実施例によれば、ランプは、更に、それの光放射を調節するためにこれらの存在検出器の起動において過去のパターンを考慮に入れ得る。より詳細には、ランプのネットワークのランプの様々な検出器による存在検出におけるパターンを分析することによって、人が、現在、別のランプの下を通過していると仮定すると、前記人が、所与のランプを下をすぐに通過することが、どのくらいありそうであるかという観点で、どのランプが互いに近いかを見出すことが可能であるという洞察に基づいている。本発明の実施例によれば、前記分析は、ランプのネットワークにおいてリカレントニューラルネットワークを作成することによって行われことができ、前記リカレントニューラルネットワークにおいては、前記ネットワークのどのランプによって放射される光の量も、全て、前記ネットワークに対する入力及び出力ノードである。当然、前記分析を実施する他の方法もあり得る。本発明は、ランプのネットワークで、人が或る領域に到達する前に照明がつく、或る領域のための照明を自動的に構成することを可能にする。

本発明の実施例は、照明を自動的に構成するためのシステムであって、前記システムが、ランプのネットワークを有し、前記ネットワークにおいて、全てのランプが、存在検出器に結合され、前記ネットワーク内の他のランプ及び／又は存在検出器から信号を受け取ることができ、受け取られる信号が、前記信号を送信する、前記ランプに結合された前記存在検出器によって検出された活動を示し、全てのランプが、それの存在検出器の測定値と、他のランプから受け取った前記信号に依存して、それの光放射を調節するシステムを提供する。前記ネットワークにおいては、各ランプが、それ自身の存在検出器を有してもよいが、１つの存在検出器が、幾つかのランプ、例えば、４つの隣接するランプの集まりによって共用されてもよい。また、ランプより多くの存在検出器が設けられてもよく、故に、ランプが、１つだけではなく、２つ以上の存在検出器に結合されてもよく、又は存在検出器は、ランプに直接結合されず、組み込まれてもよい。ランプに結合される前記存在検出器は、人の存在及び／又は運動を検出するよう適合され得る。前記ネットワークは、全てのランプの間で、有線又は無線で形成され得る。前記ネットワークにおいて、信号は、或るランプからそれの物理的に近いランプに送られてもよいが、前記信号が、例えばホッピングによって、前記ネットワーク内の全てのランプに送られてもよいことが規定されてもよい。

ランプは、それの光放射を、
− 入力として、それの存在検出器の測定値を受け取り、他のランプから活動レベルを受け取る動作と、
− 受け取った前記入力を処理する動作と、
− 前記処理に依存して前記光放射を調節する動作とを実施することによって、調節し得る。ランプの前記活動レベルは、所定の範囲内の数字によって表されてもよく、前記数字は、そのランプに結合された存在検出器によって検出された前記活動を決定する。

別のランプから受け取られる活動レベルは、このランプに結合された前記存在検出器によって検出された活動の履歴を含んでもよく、前記受け取った入力の前記処理は、人の運動を決定するための、前記存在検出器によって検出された活動の履歴からの学習を含んでもよく、前記光放射は、人の決定された前記運動に基づいて調節されてもよい。従って、各ランプは、そのランプに結合された存在検出器によって検出された前記活動、及び他の存在検出器のものを記憶してもよく、故に、前記存在検出器の下で人がどのように動くかを学習するための活動履歴データの分析が、実施され得る。例えば、第１ランプの活動レベルが減少し、前記第１ランプの近くに配設された隣接する第２ランプの活動レベルが増大する場合には、両方のランプから受け取った前記活動レベルの経過の分析から、人が前記第１ランプから前記第２ランプに向かう方向に動くことが学習されてもよく、前記人が、前記ランプのネットワークにおいて前記第２ランプの近くに位置する第３ランプに結合された存在検出器の領域にすぐに入り得ることが学習されてもよい。例えば、ランプから活動レベルを送信する信号の飛行時間及び／又は無線信号の強度によって、前記受け取った入力にフィルタがかけられる場合には、学習処理も速められ得る。例えば、前記入力は、入力を処理するために、所定の値より大きい無線信号強度又は所定の値より少ない飛行時間を持つ信号だけが考慮に入れられ得るという点で、フィルタがかけられ得る。これは、近隣のランプから受け取った入力しか処理しないことを可能にし、受け取られる入力の数が減らされ得ることから、前記学習の加速を可能にする。

更に、本発明の実施例は、ランプのネットワークにおいて照明を自動的に構成するための方法であって、
− 前記ネットワーク内の他のランプから信号を受け取る動作であって、受け取られる信号が、前記信号を送信する、前記ランプに結合された存在検出器によって検出された活動を示す動作と、
− 前記ランプに結合された存在検出器の測定値を受け取る動作と、
− 前記他のランプから受け取った前記信号、及び前記ランプに結合された前記存在検出器の前記測定値に依存して、前記ランプの光放射を調節する動作とを有する方法に関する。前記方法は、ネットワーク接続ランプの光放射のための、従って、照明を自動的に構成するための、制御アルゴリズムとして実施され得る。それは、前記ランプにおいて、又はランプネットワークによって作成される照明を中央制御するよう適合される前記ランプのネットワークのための中央制御装置において、実施され得る。

前記受け取った入力の前記処理は、重み関数による前記入力の処理を含んでもよく、全ての入力が重み付けされ、用いられる前記重みは、１つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存して絶えず調節される。前記重み付けは、他のランプの下の前記活動、及び前記他のランプの下の人の前記運動又は存在に従う、ランプの光放射の調節を可能にする。

１つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存する前記重みの前記調節は、
− ２つ以上のランプの前記重みを、これらのランプに結合された前記存在検出器が、所定の期間内に活動を検出する場合に、及び／又はこれらのランプの前記活動レベルが、同じパターンに従う場合に、増大させ、
− その他の場合に、２つ以上のランプの前記重みを減少させることを含み得る。従って、ランプの前記光放射は、例えば、隣接するランプの前記存在検出器が、増大した活動を検出する場合に、増大される。逆に、隣接するランプの前記存在検出器が、増大した活動を示さない場合には、明らかに、前記ランプの下に人が存在しないことから、ランプの前記光放射は減少され得る。

前記受け取った入力の前記処理は、シグモイド関数、放射基底関数又はソフトマックス活性化関数による前記入力の処理も含み得る。これらの関数は、一般に、人工ニューラルネットワークにおいて利用され、ランプの前記光放射を調節するために適切な出力を与えるのにも適切であり得る。

前記入力を処理するために用いられる前記関数は、所定の時間遡りであるランプの起動だけを用いる又は前記起動を付加的に用いることによる時間遅延を更に含み得る。

本発明の他の実施例は、上記のような本発明のシステムを備えるアプリケーションのために適合されるランプであって、前記ランプが、
− 光源と、
− 他のランプとネットワーク接続し、通信するための通信ユニットと、
− 存在検出器と、
− 前記ランプの構成と、前記存在検出器の測定値、及び他のランプから受け取った入力に依存して前記ランプの前記活動を制御するためのプログラムとを記憶するメモリと、
− 前記メモリに記憶されている前記プログラムを実行するための処理ユニットとを有するランプに関する。このランプは、物理的エンティティとして組み込まれてもよく、本発明による照明を自動的に構成するためのシステムの迅速且つ簡単な取り付けを可能にする。前記ランプの前記通信ユニットは、有線又は無線で、隣接するランプと自動的にネットワーク接続するよう適合され得る。前記存在検出器は、前記ランプの柔軟な使用及び取り付けを可能にするために、調節可能であり得る。

本発明の実施例は、処理装置が上記のような本発明による方法を実行することを可能にするコンピュータプログラムを提供する。

本発明の他の実施例によれば、本発明によるコンピュータプログラムを記憶する記録担体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード、フロッピーディスク（登録商標）、インターネットメモリ装置、又は光アクセス若しくは電子アクセスのために前記コンピュータプログラムを記憶するのに適した同様なデータ担体が、提供され得る。

本発明の他の実施例は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの本発明による方法を実施するようプログラムされたコンピュータを提供する。前記コンピュータは、例えば、ランプネットワークの中央制御装置を実現してもよく、前記照明を自動的に構成する。

下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

以下、本発明を、例示的な実施例に関してより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、これらの例示的な実施例に限定されない。

本発明による、照明を自動的に構成するためのシステムの実施例を示す。 図１のシステムにおいて利用され得るランプの第１実施例を示す。 図１のシステムにおいて利用され得るランプの第２実施例を示す。

以下において、機能的に同様な又は同一の要素は、同じ参照符号を持ち得る。

図１は、本発明による、各々が存在又は運動検出器１４に結合されているランプ１２のネットワークにおいて照明を自動的に構成するためのシステム１０を示している。ランプ１２は、矩形格子状に配設され、例えば、階段室に取り付けられ得る。原則的に、本発明は、あらゆるネットワーク・トポロジに適用可能であり、矩形格子に限定されないことに注意されたい。全てのランプ１２が、格子においてそれの直接隣り合うものと通信することができ、ネットワークが、メッセージ・ホッピング（message hopping）のために構成され、即ち、格子において第１ランプから第２ランプに送られるメッセージが、幾つかのランプを経由され得ることから、格子における他のランプとも通信することができる。

全てのランプが、例えば０から１までである（しかし、任意の数字であり得る）所定の範囲内の数字を保持し、前記数字が、ランプがどれだけ強くともっているかを決定する（０は、オフであり、１は、最大限明るい）。全てのランプが、（或る一定の間隔内の数字も出力する、又は単純に、０若しくは１又は任意の他の２つの他の乱数を返す）それ自身の存在検出器１４によって検出される活動量の正規化加重和をとることによって、それの現在の起動を定期的に更新する。この更新は、同期して又は非同期で起こり得る。存在検出器１４は、人の存在及び運動を検出することができ、ランプ１２の下の領域であって、ランプ１２によって特に明るくされる領域をカバーするように配設される。

全てのランプ１２が、更に、ネットワークにおいてそれの活動レベルをブロードキャストするよう構成され、故に、他のランプが、前記活動レベルを入力として受け取り得る。活動レベルは、信号によって送信され、例えば、ランプに結合される存在検出器によって検出される活動を示す０から１までの所定の範囲内の数字としても実施され得る。全てのランプが、それの活動レベルを含む信号を、ネットワーク内の全ての他のランプに送信するので、活動レベルは、全てのランプによって周期的にブロードキャストされ得る。全てのランプ１２が、更に、活動レベルの履歴を記憶し、それの活動レベルのブロードキャストと共にこの履歴を送信するよう適合され、故に、受信するランプは、活動レベルの履歴を送信するランプの存在検出器によって検出される活動の経過を決定することができる。活動レベルの履歴は、ランプがこれから学習することを可能にし、それの光放射を人の運動に合わせてより良く調節することができる。

ネットワークにおいては、全てのランプ１２が、格子の全ての他のランプの活動レベルと、前記ランプ１２に結合される存在検出器１４の測定値とを、入力として受け取る。全てのランプ１２が、例えば、別のランプから送信される信号の飛行時間及び／又は無線信号の強度を評価することによって、受け取った入力にフィルタをかけ得る。とりわけ、受け取るランプから遠く離れたところに位置するランプからの入力は、軽視される。なぜなら、このようなランプによって検出される活動は、受け取るランプの局所的な照明構成に少ししか影響を及ぼさないかもしれず、又は影響を及ぼさないかもしれないからである。フィルタをかけることには、ランプによって処理されるべき情報量が減らされるかもしれず、従って、受け取った入力から学習する処理が速められるかもしれないという利点がある。全てのランプ１２が、特にフィルタをかけられた入力を処理し、処理に依存して出力としてそれの光放射を調節する。入力の処理は、入力に関数を適用し、放射される光を調節するための適切な出力を生成することによって、実施され得る。適用される関数は、ネットワーク内の他のランプの存在検出器によって検出される活動レベルの受信履歴から学習するよう適合される学習関数であり得る。本発明の特定の実施例においては、適用される関数は、正規化加重和、シグモイド関数、放射基底関数又はソフトマックス活性化関数などのリカレントニューラルネットワークにおいて一般に用いられるようなものであり得る。

図２は、本発明によるランプの実施例をブロック図によって示している。ランプ１２は、物理的エンティティとして実施され、例えば、ＰＩＲ、ＣＣＤ、ソナーといった存在検出器１４と、制御可能な光源１６と、通信チップ１８と、メモリ２０と、マイクロコントローラ２２とを有する。マイクロコントローラ２２は、ランプ１２の中央制御装置であり、メモリ２０に記憶されるプログラムを実行する。前記プログラムは、制御可能な光源１６の照明又は光放射を構成するための方法を実施する。制御可能な光源１６は、それの光放射を調節する信号を、マイクロコントローラ２２から受け取る。マイクロコントローラ２２は、存在検出器１４からの測定値と、図１に示されているようなランプのネットワーク内の他のランプ１２と接続される通信チップ１８からのデータとを、入力として受け取る。通信チップからのデータは、ネットワークの全てのランプ１２によって送信された活動レベルである。プログラムは、マイクロコントローラ２２が、受け取った入力を処理し、光源１６の光放射を調節する適切な信号を生成するよう設定する。プログラムは、上記の関数のうちの１つ、例えば、人工ニューラルネットワーク、とりわけ、リカレントニューラルネットワークにおいて用いられる一般的な関数を実施し得る。

図３は、入力を処理するために用いられる関数のハードウェア実施部を備える、本発明によるランプの他の実施例のブロック図を示している。ハードウェア関数は、例えば、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)又はＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)によって実施され得る。示されている実施例においては、図２の実施例のメモリ２０及びマイクロコントローラ２２が、重み処理ユニット２４と、Ｘ入力、即ち、存在検出器１４の測定値、及びネットワークのＸ−１ランプのＸ−１活動レベルに、適切な重みで重み付けするためのＸ重み関数Ｗ１、Ｗ２、…ＷＸと、重み付けされた入力を合計し、合計結果を正規化する合計及び正規化ユニット２６とを有するハードウェア実施部に置き換えられる。重み処理ユニット２４は、受け取った入力から、重み関数Ｗ１…ＷＸのための調節信号を処理する。更に、重み処理ユニット２４は、ランプのネットワークを介して通信チップ１８から受け取られたランプＸ−１の活動レベルを、対応する重み関数に、即ち、ランプ１の活動レベルを重み関数Ｗ２に、ランプ２の活動レベルを重み関数Ｗ２などに、出力する。重み処理ユニット２４は、存在検出器１４の測定値に依存して現在の起動を定期的に更新する。重み処理ユニット２４は、ネットワーク内の他のランプの活動レベルのための重みも定期的に更新する。これは、重み処理ユニット２４によって、以下の測定値を用いて行われる。

２つのランプの存在検出器が、同時に又は互いの直後に、活動を認識する場合には、互いの活動レベルに重み付けするために用いられるこれらの２つのランプの重みは増大される。時間差がある場合には、当然、どちらのランプが最初に活動を認識するかに依存して、異なる更新ルールが用いられ得る。

２つのランプの活動レベルは比較され、それらの活動レベルが、同じパターンに従う場合、例えば、一方が、ハイ（ロー）であり、他方も、ハイ（ロー）である場合、又はそれらの起動の導関数が両方とも正（負）である場合、それらの重みは増大されるべきである。

これらのルールは、赤色であるべきである。それらが、どの時点にも当てはまらない場合には、ランプが互いに重み付けするために用いる重みは、減少されるべきである。上記のような重みの処理は、ランプが、ランダムに配置されることができ、通過する人の前を明るくし、前記人の後ろをゆっくりと暗くするようそれら自身を自動的に構成するであろう照明システムをもたらす。

この手順によって解決される主な問題は、或る領域のための照明システムをセットアップし、人が或る領域に到達する前に照明がつくことを望む場合、或るセンサにおいて活性化があるときに、どの照明をオンにしなければならないかを指定しなければならず、ユーザがどの方向に歩いているかについてはっきりと推測しなければならないことである。しかしながら、これは、全て、本発明よって自動的に構成される。本発明を支える第１の洞察は、ランプのネットワーク内の様々な存在検出器による存在検出におけるパターンを分析することによって、人が、現在、別のランプの下を通過していると仮定すると、前記人が、所与のランプを下をすぐに通過することが、どのくらいありそうであるかという観点で、どのランプが互いに近いかが見出され得るということである。第２の洞察は、どのランプによって放射される光の量も全てネットワークに対する入力及び出力ノードであるリカレントニューラルネットワークを作成することによって、分析が行われ得るということである。第３のちょっとした洞察は、存在検出器及びランプが物理的エンティティを形成する場合には、存在検出器とランプとの間の結合は自動的であるということである。

本発明は、照明システムが、人がどこへ行こうとしているのかについて「先を読み」、前記人が行こうとしている場所を既に見ることができるように前もって照明をオンにするべきである、あらゆる種類の照明システムにおいて用いられ得る。しかしながら、本発明は、システムが、例えば、装飾光、壁又は天井に投影されるビデオ又はコンピュータ画像によって、又は音及び水などの他の出力様式で、ユーザをなんとかして追跡する、装飾又は芸術システムなどの他の状況においても用いられ得る。

本発明の機能の少なくとも幾つかは、ハードウェア又はソフトウェアによって実施され得る。ソフトウェアでの実施の場合には、本発明を実施する単一又は多数のアルゴリズムを処理するために、単一又は多数の標準的なマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが用いられ得る。

「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外しないこと、及び単数形表記は、複数性を除外しないことに注意されたい。更に、請求項における如何なる参照符号も、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。

Claims (13)

1. 照明を自動的に構成するためのシステムであり、前記システムが、ランプのネットワークを有し、前記ネットワークにおいて、全てのランプが、存在検出器に結合され、前記ネットワーク内の他のランプから信号を受け取ることができ、受け取られる信号が、前記信号を送信する、前記ランプに結合された前記存在検出器によって検出された活動を示し、全てのランプが、前記ランプの存在検出器の測定値と、他のランプから受け取った前記信号に依存して、前記ランプの光放射を調節するシステムであって、
   ランプが、前記ランプの光放射を、
   入力として、前記ランプの存在検出器の測定値を受け取り、前記他のランプから活動レベルを受け取る動作と、
   受け取った前記入力を処理する動作と、
   前記処理に依存して前記光放射を調節する動作とを実施することによって、調節し、
   別のランプから受け取られる活動レベルが、このランプに結合された前記存在検出器によって検出された活動の履歴を含み、
   前記受け取った入力の前記処理が、人の運動を決定するための、前記存在検出器によって検出された活動の履歴からの学習を含み、
   前記光放射が、人の決定された前記運動に基づいて調節されるシステム。
2. 前記受け取った入力の前記処理が、重み関数による前記入力の処理を含み、全ての入力が重み付けされ、用いられる前記重みが、１つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存して絶えず調節される請求項１に記載のシステム。
3. １つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存する前記重みの前記調節が、
   ２つ以上のランプの前記重みを、これらのランプに結合された前記存在検出器が、所定の期間内に活動を検出する場合に、及び／又はこれらのランプの前記活動レベルが、同じパターンに従う場合に、増大させ、
   その他の場合に、２つ以上のランプの前記重みを減少させることを含む請求項２に記載のシステム。
4. 前記受け取った入力の前記処理が、シグモイド関数、放射基底関数又はソフトマックス活性化関数による前記入力の処理を含む請求項２又は３に記載のシステム。
5. 前記入力を処理するのに用いられる関数が、所定の時間遡りであるランプの起動だけを用いる又は前記起動を付加的に用いることによる時間遅延を更に有する請求項２、３又は４に記載のシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステムを備えるアプリケーションのために適合されるランプであって、
   光源と、
   他のランプとネットワーク接続し、通信するための通信ユニットと、
   存在検出器と、
   前記ランプの構成と、前記存在検出器の測定値、及び他のランプから受け取った入力に依存して、前記入力に関数を適用し、前記ランプによって放射される光を調節するための適切な出力を生成することにより、前記入力を処理することによって、前記ランプの前記活動を制御するためのプログラムであって、適用される前記関数が、入力として受け取られる他のランプの存在検出器によって検出される活動レベルの履歴から学習するよう適合される学習関数であるプログラムとを記憶するメモリと、
   前記メモリに記憶されている前記プログラムを実行するための処理ユニットとを有するランプ。
7. ランプのネットワークにおいて照明を自動的に構成するための方法であり、
   前記ネットワーク内の他のランプから信号を受け取る動作であって、受け取られる信号が、前記信号を送信する、前記ランプに結合された存在検出器によって検出された活動を示す動作と、
   前記ランプに結合された存在検出器の測定値を受け取る動作と、
   前記他のランプから受け取った前記信号、及び前記ランプに結合された前記存在検出器の前記測定値に依存して、前記ランプの光放射を調節する動作とを有する方法であって、
   前記受け取られる信号が、前記ランプからの活動レベルを含み、前記ランプの前記光放射が、入力としての前記存在検出器の前記測定値及び前記活動レベルの処理に依存して調節され、
   別のランプから受け取られる活動レベルが、このランプに結合された前記存在検出器によって検出された活動の履歴を含み、
   受け取った前記入力の前記処理が、人の運動を決定するための、前記存在検出器によって検出された活動の履歴からの学習を含み、
   前記光放射が、人の決定された前記運動に基づいて調節される方法。
8. 前記入力の前記処理が、重み関数による前記入力の処理を含み、全ての入力が重み付けされ、用いられる前記重みが、１つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存して絶えず調節される請求項７に記載の方法。
9. １つ以上の存在検出器によって検出される前記活動に依存する前記重みの前記調節が、
   前記ランプの前記重みを、これらのランプに結合された前記存在検出器が、所定の期間内に活動を検出する場合に、及び／又は前記ランプの前記活動レベルが、同じパターンに従う場合に、増大させ、
   その他の場合に、前記ランプの前記重みを減少させることを含む請求項８に記載の方法。
10. 受け取った前記入力の前記処理が、シグモイド関数、放射基底関数又はソフトマックス活性化関数による前記入力の処理を含み、且つ／又は前記入力を処理するのに用いられる関数が、所定の時間遡りであるランプの起動だけを用いる又は前記起動を付加的に用いることによる時間遅延を更に有する請求項７、８又は９に記載の方法。
11. 処理装置が請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の方法を実行することを可能にするコンピュータプログラム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶する記録担体。
13. 請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の方法を実施するようプログラムされたコンピュータ。

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