JP6110962B2 - 距離又は位置の決定 - Google Patents

Description

本開示は、光源に対するカメラの距離又は位置を、前記カメラによってキャプチャされるその光源の画像に基づいて決定することに関する。実施例においては、これは、前記カメラの位置を決定するために、前記光源の地理的な位置に関する情報と組み合わされ得る。

携帯電話又はタブレットなどのデバイスがその位置を決定するための方法は幾つかある。従来技術は、ＧＰＳ(Global Positioning System)などの衛星利用測位システム、又はデバイスとセルラーネットワークの複数の基地局との間で通信される信号に基づく三辺測量の使用を含む。

WO 2013/016439には、他の技術が記載されている。これによれば、所与の位置にある複数の光源が、各々、その光源から発せられる光に変調された符号化光信号の形態の各々の識別子をブロードキャストする。次いで、携帯電話などのデバイスが、その内蔵カメラを用いて、このような光源からの光に符号化された識別子を読み取り、この識別子は、光源の座標を調べるために用いられ得る。従って、デバイスは、デバイスが、大雑把に言って、この光源の座標の近くにあることを決定することができる。カメラの視野内に複数の光源が現れ、それらの全ての識別子が既知である場合には、カメラのより細かい位置を決定し、それによって、デバイスのより細かい位置を決定するために、或る種の三角測量が実施され得る。

例えば、屋内で用いられ、上向きである場合に、及び／又は電話もしくはタブレットのようなデバイスに内蔵される一般的なカメラは限られた視野しか持たないだろうことから、多くの場合、カメラは、単一の光源しか見ることができないかもしれない。このような状況においては、これは、光源間の三角測量が実施されっることができないことを意味する。必ずしも、視野内に複数の異なる光源があることをあてにしない他の技術を提供することは望ましいだろう。

本願明細書で開示されるように、これは、光源によって発せられる符号化光信号を用いて、前記光源の物理的なサイズ及び／又は形状についての情報を取得することによって、達成され得る。その場合、前記光源が、前記符号化光に基づいて取得されるようなその実際の寸法と比べて、カメラによってキャプチャされた画像においてはどのように見えるのかに基づいて、前記光源に対する前記カメラの距離と、場合によっては、向きとを決定するために、射影計算が実施され得る。

従って、本願明細書に開示されている或る態様によれば、カメラによってキャプチャされた画像データであって、光源の画像を有する画像データを受信するための入力部を持つデバイスが、提供される。前記デバイスは、前記光源から受信される光に変調された符号化光信号を検出するための符号化光検出モジュールを有する。前記符号化光検出モジュールは、その光源からの前記符号化光信号に基づいて前記光源の１つ以上の物理的寸法を取得するよう構成される。前記デバイスは、更に、幾何学的射影計算を実施して、取得された前記１つ以上の物理的寸法と、前記光源の画像における１つ以上の見掛け寸法を比較することによって、前記光源からの前記カメラの距離を決定するよう構成される画像分析モジュールを有する。

随意に、複数の光源が用いられ得るが、前記技術は、前記視野内に複数の光源があることをあてにせず、１つ以上の光源から供給される任意の数の光に基づいて距離情報を決定することができる。

実施例においては、光源の前記１つ以上の物理的寸法は、その光源によって発せられる光に明示的に符号化されてもよく、その場合には、前記取得は、前記１つ以上の物理的寸法を、直接、前記符号化光信号から読み取ることを含む。他の例においては、前記符号化光信号は、前記光源の識別子を有する。この場合には、前記取得は、前記識別子を読み取り、次いで、これを用いて、前記デバイスがアクセスできるネットワークを介してアクセス可能なデータベースなどのデータストアから対応する前記光源の前記１つ以上の物理的寸法を調べることを含む。

他の実施例においては、前記デバイスは、前記カメラの向きを決定するよう構成され得る。向きは、適切な基準フレームを基準として前記カメラが面している方向、好ましくは、前記カメラが前記光源に面している方向の任意の尺度を指す。前記方向は、例えば、適切な方向基準フレームにおける１つの角度、２つの角度又は単位ベクトルによって、表され得る。適切な方向基準フレームの一例は、正のＺ軸が上方を向いており、正のＸ軸が地平線上の北方を向いている３Ｄ座標系である。適切な方向基準フレームの別の例は、ランプ又はランプハウジングの幾何学的中心を、（０，０，０）原点座標とみなし、前記ランプ又はランプハウジングの外側の２つの所定の物理的標識を、例えば、（１，０，０）単位ベクトル及び（０，１，０）単位ベクトルが指すポイントとみなす３Ｄ座標系である。距離は、座標系における前記カメラと前記光源との間の空間の大きさの尺度である。実施例においては、向き及び距離が、前記カメラの位置の尺度を与え、例えば、これは、（方向）基準フレームにおける固定されたポイントに対する、前記光源又は何らかの他の基準ポイント若しくはフレームに変換されたものに対する、ベクトル又は座標によって表され得る。従って、前記画像分析モジュールは、決定された前記距離及び向きを共に用いて、当該光源に対する前記カメラの位置を決定するよう構成され得る。例えば、前記光源に対する位置は、前記ランプが位置（０，０，０）にあり、メートル単位であり、負のＺ軸が下方を向いており、正のＸ軸が地平線上の北方を向いている３Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）座標系における座標として決定され得る。

更に他の実施例においては、前記デバイスが、地図又は地球における前記光源の絶対位置の情報も持つ場合に、前記デバイスは、前記光源の絶対位置に関する情報と、前記光源に対する前記カメラの位置を組み合わせることによって前記カメラの絶対位置も決定し得る。この決定は、例えば、前記ランプの外形に基づいている方向基準フレームが、地図又は地球の北／南／東／西／上／下の基準フレームに対してどのような向きになっているかの情報も必要とし得る。

前記向きが用いられる場合、上述のように、これは、前記光源に対する向きであってもよく、実施例においては、前記幾何学的射影計算において決定されてもよい。前記光源が、例えば、前記光源が取り付けられるべきである天井などの表面の平面において対称な、対称形状を持つことは、あり得る。前記形状は、例えば、回転対称性（回転対称の位数が２以上である）、又は鏡面対称性（線対称性）を持ち得る。これは、射影に基づく前記向きの計算に曖昧性をもたらす。例えば、正方形は、４つの異なる角度から同じに見える。それ故、実施例においては、前記光源によって発せられる光に、前記対称性を壊すように、照明効果、好ましくは、高い周波数で前記光に変調された非対称符号化光信号のような人間の目に知覚できない照明効果が、導入され得る。他の例においては、前記向きにおける曖昧性を解消するために用いられる方法は、地図又は地球に対する前記カメラの視点方向の絶対的な向きを決定するものであってもよく、これは、例えば、前記デバイスの磁力計によって決定され得る。

更に他の実施例においては、前記画像データは、他の物体の画像を更に有してもよく、前記画像分析モジュールは、前記幾何学的射影計算に前記他の物体の画像も含めるよう構成されてもよい。

好ましいアプリケーションにおいては、前記デバイスは、前記カメラを有し、前記カメラは、前記デバイス内に収容されている、若しくは前記デバイス上に物理的に取り付けられている、又はさもなければ、実質的に、前記デバイスと同じ位置に配置されている、若しくは前記デバイスと一緒に移動するように取り付けられている。前記デバイスは、例えば、携帯電話又はタブレットなどのモバイル端末であり得る。このような例においては、前記デバイスの位置又は場所は、実質的に、前記カメラの位置又は場所であるとみなされ得る。しかしながら、前記デバイスが、前記カメラから分離されており、例えば、ワイヤ、無線リンク又はネットワークによって接続されること、及び前記カメラの向きを遠隔決定することが望まれることは、排除されない。

本願明細書に開示されている他の態様によれば、本願明細書に開示されている前記デバイスの動作を実施するための対応する方法及び／又はコンピュータプログラム製品が提供され得る。

本願明細書に開示されている実施例のより理解のために、及びそれらがどのように実施され得るかを示すために、一例として、添付図面に対する参照がなされる。

少なくとも１つの照明器具を有する部屋などの空間を概略的に図示する。 符号化光伝送を用いる照明器具の概略的なブロック図である。 照明器具の画像をキャプチャするためのカメラを備えるデバイスの概略的なブロック図である。 天井に取り付けられた照明器具の画像であって、前記画像において見えるような前記照明器具の射影歪み形状の概略図が重ねられた画像を示す。 部屋などの空間に取り付けられた照明器具の斜視図を概略的に図示する。 図５の照明器具の概略的な上からの（又は下からの）眺めを示す。 対称性破壊セクションを備える光源を概略的に図示する。 天井に取り付けられた照明器具の画像であって、図７のものと同様の対称性破壊セクションの概略図が重ねられた画像を示す。 対称性破壊セクションを備える別の光源を概略的に図示する。 対称性破壊セクションを備える更に別の光源を概略的に図示する。 対称性破壊セクションを作成するための代替手段を備える別の光源を概略的に図示する。 対称性破壊セクションを作成するための別の代替手段を備える別の光源を概略的に図示する。

以下は、カメラを備えるデバイスが、符号化光検出と幾何学的な分析の組み合わせに基づいてその位置を検出することができる技術を記載している。符号化光に基づく位置測定にとりわけ有利である符号化光対応照明器具も記載されている。前記技術は、符号化光を復号して光源の識別子（ＩＤ）を取得すること、光源に関連する物理的寸法を取得すること、及び幾何学的射影計算を用いて、カメラ画像における光源の外観からカメラの位置を決定することを含む。好ましい実施例においては、符号化光が、人間の目にとって対称的な外観を保ちながら、光源をカメラにとって非対称に見せるために用いられる。光源が符号化光を非対称なように発する間、光源は、外観上、人間のユーザにとって対称的であるので、これは、ユーザの照明経験を損なわずに、位置標識としてのその有用性を高め得る。実施例においては、以下に開示されている教示は、カメラの視野内に、単一の、対称的な外観を備える符号化光源しかない場合にも、適用できる。

図１は、本願明細書に開示されている実施例が用いられ得る空間又は環境５の例を示している。空間５は、例えば、オフィス、家、学校、病院、ミュージアム若しくは他の屋内空間の１つ以上の部屋及び／若しくは通路、又は公園、道路、スタジアムなどのような屋外空間、又は見晴らし台若しくは車両の内部などの別の空間を含み得る。空間５には、１つ以上の照明器具の形態の１つ以上の照明装置４を有する照明システムが取り付けられる。説明の目的のために、３つの照明器具４ｉ、４ｉｉ及び４ｉｉｉが示されているが、他の個数の照明器具が存在していてもよいことは理解されるだろう。照明器具４は、集中制御下で実現されてもよく、又は別々のスタンドアローンのユニットとして実現されてもよい。空間５には、ユーザ端末６、好ましくは、スマートフォン又はタブレットなどのモバイルデバイスも存在する。

図２は、１つ以上の照明器具４の１つ、幾つか又は全てを実現するために用いれ得るような照明器具のブロック図を示している。照明器具４は、ＬＥＤ、ＬＥＤのアレイ又は蛍光灯などの発光素子１２を１つ以上含む光源１２を有する。照明器具４は、光源１２に結合されるドライバ１０、及びドライバ１０に結合される制御装置８も有する。制御装置８は、所望の光出力を発するよう光源１２を駆動するためにドライバ１０に信号を出力するよう構成される。制御装置８は、１つ以上の処理ユニットを有するプロセッサにおいて実行されるよう構成され、１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されるコードの形態で実現されてもよい。他の例においては、制御装置８の幾つか又は全てが、専用ハードウェア回路又はＦＰＧＡなどの再構成可能な回路で実現されることは、排除されない。制御装置８は、照明器具４において局所的に実現されてもよく、若しくは１つ以上の他の照明器具４と共用され得る中央制御装置において実現されてもよく、又はこれらの組み合わせであってもよい。一般に、構成要素８、１０及び１２は、同じハウジングに組み込まれてもよく、又は組み込まれなくてもよい。

制御装置８は、符号化光成分で変調されるよう光源１２によって発せられる光を制御するよう構成される。符号化光は、照明器具によって発せられる可視光に信号が埋め込まれる技術を指す。従って、前記光は、部屋などのターゲット環境を照明するための可視照明寄与（一般的に、光の主目的）と、及び前記環境に情報を供給するための埋め込み信号との両方を有する。これをなすため、光は、１つ又は複数の或る変調周波数、一般に、変調が人間の視覚には知覚できない十分高い周波数で、変調される。変調は、例えば、正弦波、矩形波又は他の波形の形態をとり得る。一般に、変調周波数は、変調の単一の周波数又は基本周波数、即ち、波形が繰り返す期間の頻度を指す。最も単純な事例の幾つかにおいては、信号は、所与の照明器具からの光に変調される単一の調子を含み得る。他の事例においては、より複雑なデータを含む信号が光に埋め込まれ得る。例えば、周波数キーイングを用いると、所与の照明器具は、２つ（以上）の異なる変調周波数で発光し、異なる変調周波数間のスイッチングによってデータビット（又はより広くは、シンボル）を送信するよう動作可能である。実施例においては、同じ空間５内の複数の照明器具４の各々が、各々の照明器具の識別子（ＩＤ）の役割を果たす異なる各々の符号化光成分で変調された光を発するよう構成されることができ、故に、照明器具４であって、前記照明器具４から光が来た照明器具４は、ＩＤに基づいて識別され得る。ＩＤは、少なくとも、或る空間５内の、例えば、或る部屋又は建物内の照明器具の間では、ユニークである。符号化光成分が単一の調子である場合には、異なる照明器具４は、ＩＤの役割を果たす異なる各々の変調周波数を持つ光を発するよう構成され得る。他の例においては、ＩＤは、例えば、周波数キーイングを用いて、データに符号化され得る。更に他の実施例においては、代わりの又は付加的なデータが光に符号化され得る。

図３は、モバイルデバイス６のブロック図を示している。デバイス６は、二次元画像キャプチャ素子を持つカメラ１４と、カメラ１４に結合される符号化光検出モジュール１５とを有する。符号化光検出モジュール１５は、画像キャプチャ素子によってキャプチャされた信号を処理し、画像がキャプチャされた光の中の符号化光成分を検出するよう構成される。デバイス６は、カメラ１４に結合される画像分析モジュール１６であって、そのカメラ１４によってキャプチャされた光源の画像に基づいて照明器具４ｉのうちの１つの光源１２に対するカメラ１４の位置を決定するよう構成される画像分析モジュール１６も有する。更に、デバイスは、画像分析モジュール１６に結合される位置決定モジュール１７であって、画像分析モジュールによって決定された位置と光源４ｉの位置を組み合わせて、カメラ１４の絶対位置を決定するよう構成される位置決定モジュール１７を含み得る。これは、地球の表面に対する絶対的な地理的な位置、又は街の地図などの地図若しくは建物の設計図における絶対位置であり得る。カメラ１４が、（例えば可撓性ケーブルによってただ取り付けられているのとは対照的に）デバイス６と一緒に移動するように、デバイスと同じケース内に収容される、又はそのケース上に物理的に取り付けられる場合には、カメラ１４の位置は、デバイス６の位置と解釈され得る。

符号化光検出モジュール１５、画像分析モジュール１６及び／又は位置決定モジュール１７は、１つ以上の処理ユニットを有するプロセッサにおいて実行されるよう構成され、１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されるコードの形態で実現されてもよい。他の例においては、これらの構成要素の幾つか又は全てが、専用ハードウェア回路又はＦＰＧＡなどの再構成可能な回路で実現されることは、排除されない。一般に、構成要素１４、１５、１６及び／又は１７は、同じハウジングに組み込まれてもよく、又は組み込まれなくてもよい。符号化光検出モジュール１５が、カメラ１４とは異なる、符号化光を感知する検出器、例えば、モバイルデバイス６が利用可能な第２のカメラ、又はモバイルデバイス６が利用可能なフォトダイオードに（一意的に又は付加的に）結合されることも、排除されず、これは、以下において符号化光を検出する他の方法として用いられ得る。

１つ以上の照明器具４は、空間５内へ光を発し、それによって、その環境の少なくとも一部を照明するよう構成される。モバイルデバイス６のユーザは、デバイスのカメラ１６を、照明器具４のうちの１つ、例えば、例として４ｉと標記されている照明器具の光源１２の方に向けることができる。従って、カメラ１４は、光源１２の画像をキャプチャすることができる。本願明細書に記載されているような光源１２は、１つ又は複数の発光素子を含む照明器具４（例えば４ｉ）の可視部分を指す。これは、或る形状、例えば、正方形、矩形又は円形をとるだろう。これは、例えば、単一の露出した発光素子の形状（例えば、蛍光灯の形状）、発光素子のアレイ（例えば、ＬＥＤのアレイ）の形状又は拡散材料であって、前記拡散材料の後ろに１つ以上の発光素子が収容される拡散材料の形状であり得る。カメラ１４によって、或る距離離れたところから、一般的には斜めに、見られる場合には、画像キャプチャ素子の二次元平面に投影される光源１２の形状（そのサイズ及び／又は相対的比率）は、射影作用により歪んで見える。例えば、光源は、天井に取り付けられた場合には、下から見られ得る（例えば、図４参照）。

画像分析モジュール１６は、この射影歪み形状を用いて、幾何学的射影計算に基づいて、光源１２からのカメラ１４の距離を決定することができる。画像分析モジュール１６は、光源１２に対するカメラ１４の向きを（例えば、カメラの視野の中心軸のベクトル又は二次元若しくは三次元角度として）決定するために、射影歪み形状に関して幾何学的射影計算を実施することもできる。カメラ１４の位置（例えば、床及び／若しくは天井の平面における二次元位置、又は三次元位置）を与えるために、距離及び向きの組み合わせが用いられ得る実施例においては、これは、デバイス６自体の位置として解釈され得る。正方形、矩形及び円形などの幾何学的形状の射影歪み外観を分析するための適切な計算の詳細は、当業者には既知であるだろう。

しかしながら、この計算を実施するためには、画像分析モジュール１６は、光源１２の１つ以上の実際の寸法に関する幾らかの情報を、実際の寸法と、光源１２のキャプチャ画像においてそれらが現れるような寸法を比較するために、必要とするだろう。本願明細書の開示によれば、この情報は、カメラ１４によって見られている照明器具４ｉの光源１２からの光に埋め込まれた符号化光信号に基づいて取得され得る。

実施例においては、これは、各々の光源１２からの光に埋め込まれた照明器具４（例えば、４ｉ）のＩＤに基づいてなされ得る。この場合には、ＩＤは、対応する光源寸法に関する情報に対してＩＤをマップしているルックアップテーブル又はデータベースを有する適切なデータストアにおいて各々の光源１２の１つ以上の必要とされる寸法を調べるために用いられ得る。データストアは、例えば、デバイス６自体の中のローカルな記憶装置内に予め記憶されていてもよく、又はローカル・ネットワーク若しくはインターネットのようなワイド・エリア・ネットワークなどのネットワークにおいて実施されてもよい。デバイス６の符号化光検出モジュール１５は、光に符号化されたＩＤを検出するためにカメラによってキャプチャされた光サンプルを処理し、次いで、ローカル無線接続（例えば、Wi-Fi若しくはBluetooth）又はセルラー無線接続（例えば、３ＧＰＰ）などの適切なネットワークインターフェースを用いてデータストアにアクセスする。従って、符号化光検出モジュール１５は、データストアにＩＤを送り、返される対応する光源寸法に関する情報を受信し、射影計算における使用のために画像分析モジュール１６にこの情報を渡すことができる。

代わりの又は付加的な実施例においては、制御装置８は、明示的に各々の照明器具４ｉの光源１２によって発せられる光に関連光源１２の１つ以上の寸法に関する情報を符号化するよう構成され得る。この場合には、符号化光検出モジュール１５は、関連光源１２によって発せられた光から、直接、前記情報を取り出し、射影計算における使用のために画像分析モジュール１６にこの情報を渡すことができる。

いずれの場合にも、デバイス６は、有利なことに、カメラが見掛け射影歪み寸法を取得するために見ている同じ対象の同じ画像に基づいて光源１２の実際の寸法を取得する。

光源１２の１つ以上の寸法に関する情報は、その光源１２からのカメラ１４の距離を決定するのに十分なものであり得る。例えば、前記情報は、前記光源１２が円形であることを示すもの、及びその半径、直径又は円周を示すものを含み得る。これは、画像分析モジュール１６が光源１２からの距離を決定することを可能にするだろう。同様に、光源１２が正方形である場合には、前記距離は、形状が正方形であることを示すもの、及び正方形の辺を示すものから、決定されることができ、又は光源１２が矩形である場合には、前記距離は、形状が矩形若しくは長方形であることを示すもの、及び２つの辺、若しくは１つの辺及び辺の比を示すものから、決定されることができる。画像分析モジュール１６は、特定の環境のために予め設計されている場合には、前記形状が、例えば、円形若しくは正方形であるとみなすよう予め設定されることができ、又は射影歪み形状から形状のタイプを推定するよう構成されることができ、これらの場合には、画像分析モジュール１６は、必要最小限として、例えば、半径又はエッジの単一の測定値しか供給される必要がない。

しかしながら、多くの光源の形状は対称性を持つだろうことに注意されたい。例えば、前記形状は、回転対称性、即ち、少なくとも２である回転対称の位数を持ち得る。回転対称の位数は、形状が、或る軸のまわりを全３６０度回転される場合に、それ自体と一致する若しくはそれ自体を繰り返す回数、又はその軸のまわりの全３６０度について等しく見られる回数である。１という位数は、回転対称性を表さない。これは、光源１２が、実際に回転することができなければならないことを意味するものではなく、単に、前記形状が、回転される場合にこの特性を持つこと、又は異なる角度から等しく見られることを意味することにも注意されたい。光源の形状は、更に又は代わりに、（鏡映対称又は線対称とも呼ばれる）鏡面対称性を持っていてもよい。即ち、前記形状は、１つ以上の対称軸に関して鏡映される又は反転される場合に、それ自体と同一であるだろう（この場合も先と同様に、これは、必ずしも、光源が、実際に、物理的に反転されなければならないことを意味するものではなく、単に、前記形状が、反転される場合にこの特性を持つことを意味することに注意されたい）。一般的なアプリケーションにおいては、光源１２は、天井又はことによると壁などの表面に取り付けられ、前記対称性は、この表面の平面における対称性である。光源に対するカメラ１４の向きを知ることが望ましい場合には、このような対称性は、前記計算に曖昧性をもたらすだろう。

これを説明すると、図４に示されているような矩形の照明器具が、そのＩＤが埋め込まれている符号化光を発する場合に、図４に示されているような視点を持つ符号化光検出器は、それがどの照明器具の近くにあるかを（ＩＤから）決定することができるだろう。符号化光がその光源の長さに沿って実質的に一様に発せられているとすれば、符号化光検出器に関する限り、前記照明器具は、１８０度の回転対称性を持つだろう。同様に、正方形の照明器具は、９０度の回転対称性を持つだろう、又は円形の照明器具は、あらゆる角度から同じに見えるだろう。従って、前記検出器は、この情報に基づいて、それがどの照明器具の近くにあるか、及び場合によっては、それが前記照明器具からどれくらい遠くにあるのかを「知る」ことはできるが、それがどの方向を向いているのかを知ることはないだろう。一般に、光源の外形は、対称の外観を持つことから、光源の外形がこのように見えるだろう候補位置が部屋の中に複数存在する。これは、９０度の回転対称の場合について、図４、５及び６において概略的に図示されている。図４の画像データ及び光源１２の既知の寸法を与えられると、検出器は、それが光源を見ているあり得る位置の数を、図５（斜視図）及び図６（上からの眺め）においてＡ、Ｂ、Ｃ及びＤによって示されている、部屋内の、光源１２に対して４つの位置（又は向き）に限定することができる。鏡映対称光源の場合は、一般に、例えば、図５における位置Ａ及びＢのような、曖昧性を解消されることができない２つの位置が存在するだろう。

それ故、更なる変更のない場合は、符号化光検出器は、画像からその向きを知るためにその視野内にこのような照明器具を少なくとも２つ持つ必要があるだろう、又はさもなければ、向きは、他の手段によって取得されなければならないだろう。

これに対処するため、本開示は、オフ時には対称であるが、オン時には非対称に光を発する光源を提供する。これを達成するため、光源は、対称性を壊すために異なるように光を発する異なるセクションに分けられ得る。好ましくは、非対称性は、カメラ１４には感知できるが、人間の視覚には知覚できないこれは、符号化光の非対称分布を備える符号化光対応照明器具として実施され得る。

図８は、（画像に重ねられている内側の矩形線によって概略的に示されている）内側のセクション内から発せられる光が、照明器具によって発せられる光の残りの部分と識別可能である、符号化光対応照明器具を図示している。

例えば、２つ以上の管を備える照明器具においては、これらの管は互いに異なる符号化光を発するよう構成され得る、又はこれらの管のうちの１つだけが符号化光を発する。例えば下記のように、数多くの他の実施例があり得る。従って、符号化光検出モジュール１５は、この情報を画像分析モジュール１６に渡すことができ、従って、画像分析モジュール１６は、照明器具４ｉのうちの１つしかその視野内にない場合でも、対称性がないために、幾何学的射影計算においてカメラの位置を明確に決定することができる。

上向きのスマートフォンのタイプのカメラによってキャプチャされるような図４及び８のランプの画像を考える。両方の画像において、視野内には、単一の（オンに切り換えられている）光源しか見えない。これらの光源は、符号化光の形態でＩＤを発する。位置決定は、以下のように進行する。

画像分析モジュール１６は、画像を分析して、光源１２の位置を特定する。更に、符号化光検出モジュール１５は、光源１２によって発せられた符号化光を復号して、光源のＩＤを取得する。符号化光検出モジュール１５は、ＩＤを用いて、光源１２（の可視部分）の形状、及び随意に、建物における光源の位置を含み得る幾何学的データを取得する。他の実施例においては、幾何学的データは、直接、符号化光に符号化される。いずれにしても、符号化光検出モジュール１５は、画像分析モジュール１６に幾何学的データを渡す。画像分析モジュール１６は、画像において形状を認識する。外形は、例えば、エッジ検出で認識されることができる（例えば、図８に示されている画像に重ねられている外側の線参照）。

外形の既知のサイズを使用し、それが画像において見えるような射影歪み形状とそれを照合することによって、光源に対する距離及び角度が決定され得る。一般に、光源の外形は対称の外観を持つことから、光源の外形がこのように見えるだろう候補位置が、部屋の中に複数存在する。ここでは、前記外形は、２つの対称軸を持ち、部屋の中に、４つのあり得る位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをもたらす（図５及び６参照）。

これらのあり得る位置の間の曖昧性を解消するため、画像分析モジュール１６は、光源が、対称性を壊す符号化光生成手段を備えているという事実を用いる。例えば、図７（光源の底面図）に示されているように、光源の発光部は、２つのゾーン又はセクション１及び２に分けられる。セクション１は、符号化光を発する一方、セクション２は、符号化光を発さない、又は別の符号化光符号、若しくは同じ符号ではあるが、２つのセクションが識別され得るようにして符号化された符号を発する。識別するため、１つの符号化光放射セクションの位置又は形状が決定される（例えば、図８に示されている画像に重ねられた内側の線参照）。これは、決定された他の幾何学的側面と比較される。最終結果は、光源１２に対するカメラの位置が明確に決定されることができ、それ故、部屋（及びひいては、建物）におけるデバイスの位置が明確に決定されることができるというものである。

図９及び１０は、円形発光開口部を備え、それ故、回転対称性を持つ光源における非対称符号化光の実現のための他のオプションを示している。図９は、より広い円形光源の中心からオフセットされた、即ち、異なる中心を持つ内側円形セクション１を概略的に図示している。第２セクション２は、セクション１によって占められていない円形光源エリアの残りの部分である。図１０においては、セクション１は、円の「一切れ」又は楔状部であり、セクション２は、円の残りの部分である。図７の例と同様に、２つのセクション１、２のうちの一方は、符号化光を発する一方、他方は、符号化光を発さない、又は２つのセクションは、異なるように符号化光を発する。

図１１は、別の例を示している。ここでは、光拡散材料が取り去られており、小さな円１８として示されている個々のＬＥＤ素子を備えるＬＥＤ照明器具の下側が照明される。ＬＥＤは、異なる非対称セクションに分けられる。ゾーン１内のＬＥＤは、符号化光で駆動され得る一方、ゾーン２内の残りのＬＥＤは、「通常の」光又は異なるように符号化された光で駆動され得る。

別の例においては、図１２が、レトロフィット符号化光発光体（小さな正方形）１９を備える蛍光灯照明器具の下側を示している。前記発光体を非対称位置に配置することによって、これは、非対称符号化光出力を実現する別の方法を提供する。

カメラ６の距離及び向きが決定されたら、位置決定モジュール１７は、この情報を用いて、カメラ１６又はデバイス６の位置推定を微調整し得る。例えば、位置決定モジュールは、見られている照明器具４ｉの位置を取得することによって、デバイスの絶対位置の大まかな推定を得るよう構成されてもよい。これは、例えば、照明器具４ｉのＩＤを、その照明器具の光源１２によって発せられた符号化光から検出し、照明器具座標に対してＩＤをマップしているデータストアにおいて前記照明器具のＩＤを検索することによってなされることができ、又は前記座標は、その照明器具の光源によって発せられる符号化光に、直接、符号化され得る。その場合、照明器具４ｉに対するデバイス６の位置は、デバイス６の絶対位置を得るために、例えば、ベクトルを付加して、照明器具の絶対位置と組み合わされ得る。

他の例においては、図５に示されているような向きにおける曖昧性を解消するために用いられる方法は、地図又は地球に対するカメラの視点方向の絶対的な向きを決定するものであってもよく、前記絶対的な向きは、例えば、デバイスの磁力計によって決定され得る。画像データの幾何学的分析が、光源に対する向きのあり得る候補単位ベクトルを、即ち、カメラが光源に面している方向の候補を、４つ与えると仮定する。カメラの視点方向の絶対的な向きは、同じ座標系における単位ベクトルＶとして表され得る。曖昧性を解消するため、４つの候補は、Ｖと比べられ得る。（大まかに）カメラの視点方向Ｖと反対方向を指している候補が、カメラが光源に面している実際の向きを表している候補である。広い視野角を持つカメラをサポートするために有用であり得る改善として、カメラの見ている中心軸を表す視点方向Ｖが、まず、カメラ画像における光源の位置を決定し、この位置がカメラ画像の中心からどのようにオフセットされているかに基づいて幾何学的計算をなすことによって、視点方向Ｗ、カメラのレンズから直接光源の方を指すベクトルに補正される。次いで、Ｗが、候補と比較される。

このような技術は、例えば、位置に基づく広告、又は人間若しくはロボットによる屋内ナビゲーションなどの位置測定システムにおいて用途を見出し得る。

上で提示されている実施例はほんの一例として記載されていることは理解されるだろう。

一般に、照明器具からの距離の決定と、照明器具に対する向きの決定とは、互いと独立して用いられてもよく、又は一緒に用いられてもよい。更に、前記情報は、最終的に、カメラ１６又はデバイス６の絶対位置を決定するために用いられる必要はない。例えば、単に、カメラ１６が光源に対してどれくらい近くにあるかを知ること、例えば、単に、デバイス６がターゲットスポットのどれくらい近くにあるかの「ホット／コールド」推定を与えること、又はカメラにおいて測定された強度及び光源からの距離を与えられて光源１２の光出力レベルを測定することは、有用であり得る。

別の例においては、距離は、光源１２のキャプチャ画像及び符号化光に基づいて決定され得るが、向きは、光源１２を基準として向きを決定する代わりに、デバイス６に組み込まれた磁力計などの何らかの他の絶対的な手段によって、決定され得る。例えば、幾つかの実施例においては、向きの測定値は、用いられてもよいが、必ずしも、光源を基準として測定されない。例えば、幾つかの実施例においては、ポータブルデバイスがどの照明器具に最も近いかを知ることは、通路又は建物のうちの、デバイス（及びそれ故、そのユーザ）が存在するおおよそのゾーンを与えることができ、デバイスのコンパスは、デバイスが地図を基準として向きを調整されている又は面している方向を与えるために用いられ得る。デバイス（例えば、スマートフォン又はタブレット）の画面においては、ユーザに、ゾーンに関して前記ユーザのおおよその位置を示す強調表示ゾーン又は誤差円を備え、且つデバイスが地図を基準としてどちらに向きを調整されているかを示す矢印を備える地図が提示され得る。

更に別の例においては、光源が、既に、物理的に非対称形状のものである、又はさもなければ、本質的に、外観において裸眼に対して非対称である場合には、位置分析は、独特の、非対称に形づくられた又は配置された符号化光セクションの使用を要求する必要はない。

他の実施例においては、分析は、幾何学的射影計算を更に正確にするために、画像内に見える他の物体も用いてもよい。例えば、それは、その計算において、天井の他の物体（例えば、可視エッジを備える天井パネル）の幾何学的特徴を用い得る。

請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。請求項において列挙されている幾つかのアイテムの機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はそれの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムなどを介して、他の形態で分散されてもよい。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (15)

1. カメラによってキャプチャされた画像データであって、光源の画像を有する画像データを受信するための入力部と、
   前記光源からの光に変調された符号化光信号を検出するための符号化光検出モジュールであって、前記光源からの前記符号化光信号に基づいて前記光源の１つ以上の物理的寸法を取得するよう構成される符号化光検出モジュールと、
   幾何学的射影計算を実施して、取得された前記１つ以上の物理的寸法と、前記光源の画像における１つ以上の見掛け寸法を比較することによって、前記光源からの前記カメラの距離を決定するよう構成される画像分析モジュールとを有するデバイス。
2. 前記１つ以上の物理的寸法が、前記光源から前記符号化光信号で伝達され、前記符号化光検出モジュールが、前記１つ以上の物理的寸法を、直接、前記符号化光信号から取得するよう構成される請求項１に記載のデバイス。
3. 前記符号化光信号が、前記光源の識別子を有し、前記符号化光検出モジュールが、データストアにおいて前記１つ以上の物理的寸法を調べるよう前記識別子を用いて前記１つ以上の物理的寸法を取得するよう構成される請求項１に記載のデバイス。
4. 前記カメラの向きを決定するよう構成され、前記距離及び前記向きが、一緒に、前記光源に対する前記カメラの位置を与える請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記画像分析モジュールが、前記幾何学的射影計算の一部として、前記光源に対する前記カメラの向きを決定するよう構成される請求項４に記載のデバイス。
6. 前記光源が、対称性を持つ形状のものであるが、前記対称性を壊す照明効果を持つ光を発し、前記画像分析モジュールが、前記照明効果に基づいて前記向きにおける曖昧性を解消するよう構成される請求項４又は５に記載のデバイス。
7. 前記照明効果が、人間の視覚には知覚できず、前記カメラには感知でき、前記光が、人間に対しては前記対称性の外観を持ち、前記照明効果が、前記カメラによって検出される場合に、前記対称性を壊す請求項６に記載のデバイス。
8. 前記照明効果が、前記対称性を壊すための符号化光信号の使用を含む請求項６又は７に記載のデバイス。
9. 前記カメラの視点方向の絶対的な向きを決定するよう構成され、前記カメラの視点方向の絶対的な向き及び前記距離が、前記カメラの位置を決定するために用いられる請求項４に記載のデバイス。
10. 前記光源に対する前記デバイスの向きにおける曖昧性を解消するために用いられる、前記デバイスの前記カメラの視点方向の絶対的な向きを決定するよう構成される磁力計を有する請求項１に記載のデバイス。
11. 前記光源の地理的な位置を取得し、前記光源に対する前記カメラの位置と組み合わされた前記光源の地理的な位置に基づいて前記カメラの地理的な位置を決定するよう構成される位置決定モジュールを有する請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記画像データが、単一の光源の画像を有し、前記画像分析モジュールが、前記幾何学的射影計算を実施して、前記単一の光源の前記取得された１つ以上の物理的寸法と、前記単一の光源の画像における１つ以上の見掛け寸法を比較することによって、前記光源からの前記カメラの距離を決定するよう構成される請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記画像データが、他の物体の画像を更に有し、前記画像分析モジュールが、前記幾何学的射影計算に前記他の物体の画像も含めるよう構成される請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 前記デバイスが前記カメラを有する請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のデバイス。
15. コンピュータ可読記憶媒体において実施されるコンピュータプログラムであって、プロセッサにおいて実行されるときに、
    カメラによってキャプチャされた画像データであって、光源の画像を有する画像データを受信する動作と、
    前記光源からの光に変調された符号化光信号を検出する動作と、
    前記光源からの前記符号化光信号に基づいて前記光源の１つ以上の物理的寸法を取得する動作と、
    幾何学的射影計算を実施して、取得された前記１つ以上の物理的寸法と、前記光源の画像における１つ以上の見掛け寸法を比較することによって、前記光源からの前記カメラの距離を決定する動作とを実施するように構成されるコンピュータプログラム。

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