JP6243432B2 - 照明装置を自己較正する方法、及び前記方法を実施する照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置を自己較正する方法、及び前記方法を実施するよう構成される照明装置に関する。

照明システムは、個人化、効率及び簡単さのための高まる要求に応じるために、ますます知的になってきている。近年においては、これらの要求に対処する照明装置が開発されている。例えば、フィリップス社によって製造されているLumiMotionと呼ばれる照明装置は、照明装置の近くの人の存在を検出し、一時的に、照明装置をオンにする、又はその光出力を増大させるために、カメラ及び処理ユニットを含む。それがトリグされない場合には、照明装置は、減光される、又は完全にオフにされる。別の例は、所謂調整可能な白色照明装置であり、これは、照明される製品の見た目を向上させる。照明装置は、組み込まれたカメラ及び処理ユニットを用いる画像処理により、照明される製品の色を分析することによって、適切な設定を決定するよう構成される。適切な設定は、照明装置によって自動的に選ばれる。

従って、一般に、上記のような検出機能を持つ照明装置は、それらが観察しているシーン及び状況に依存して、それらの光出力を適応させるよう設計される。シーン及び照明装置自体の影響についての正確な情報を推定するためには、一般に、較正ステップが必要とされる。較正中に取得されるべき関連情報は、例えば、光の空間的フットプリント、シーンの様々な部分に供給される光の量及びタイプ、周囲照明、シーンのレイアウト及び外観などであり得る。この種の情報を得るために、様々な較正方法が設計され得るが、それらは、一般に、照明装置の光出力がオフにされた状態でのシーンの１つの画像、及び光出力が所定の値に設定された状態での１つの画像のキャプチャに基づいている。しかしながら、例えば、同時に較正を実行する近くの他の照明装置に起因する、較正中のシーンの変化という問題がある。他の照明装置の影響に関しては、それは、中央制御装置が、１つの照明装置を、他の照明装置がオフである状態で、較正する中央制御照明システムにおいては、取り除かれ得る。しかしながら、中央制御照明システムと関連するインフラを必要としない、シーンにおける外乱に影響されにくい自己較正方法を実行する独立照明装置を供給することは、望ましい。

本発明の目的は、従来技術の上述の問題を軽減する照明装置を自己較正する方法と、対応する照明装置とを提供することである。

前記目的は、請求項１に記載の本発明による方法、及び請求項１２に記載の本発明による照明装置によって達成される。

従って、本発明の或る態様によれば、照明装置を自己較正する方法であって、
Ａ） 前記照明装置によって照明可能であるエリアの少なくとも一部を含む較正エリアをモニタするステップであって、前記モニタするステップが、
ｉ） 前記照明装置の光出力を一定に保ちながら、モニタ期間中、前記較正エリアにおいて、少なくとも光強度変化を含む関連する変化のセットの中のいずれかの関連する変化を検出するステップと、
ｉｉ） 前記モニタ期間内の変化量を決定するステップとを、前記変化量が限度値を下回るまで繰り返すステップを有するステップ、及び
Ｂ） 前記変化量が前記限度値を下回るときだけ、前記照明装置の光出力設定を較正するステップを有する方法が提供される。

この方法の利点は、前記較正のために用いられるエリアにおいて著しい外乱がなくなるまで、前記照明装置が、前記較正を開始しないことである。較正を実施する他の照明装置などの外乱が、検出され、回避される。この挙動も、本当に自律的であり、それによって、幾つかの照明装置が互いに影響を及ぼす場合にも中央制御装置が必要ない。

前記方法の実施例によれば、前記関連する変化のセットは、物体の任意の運動を検出するステップを含む。従って、前記較正エリアの異なる照明による変化に加えて、前記光設定に影響を及ぼし得る物体の運動も考慮される。

前記方法の実施例によれば、前記モニタ期間は、時間的な隔たりがある時間部分に分割される。それによって、前記モニタする動作にフレキシビリティが取り入れられる。

前記方法の実施例によれば、前記モニタするステップは、前記較正エリアの画像をキャプチャするステップと、前記画像を互いに比較するステップとを有する。これは、変化を検出する有利な変形例である。なぜなら、このようなタスクのために用いられるカメラ及び画像処理技術は、現在、信頼性が高く、安価でもあるからである。

前記方法の実施例によれば、前記いずれかの変化を検出するステップに先立って、
― 前記モニタ期間を、所定のモニタ時間間隔内でランダムに決定するステップ、及び
― モニタ期間の所定のシーケンスのうちの次のモニタ期間を選ぶことによって、前記モニタ期間を決定するステップのうちの１つがある。

これらの変形例のうちのいずれか１つは、同時にオンにされ、互いに影響を及ぼす２つ以上の照明装置の較正が、時間的に離隔される高い可能性を供給する。

前記方法の実施例によれば、期間が、フレームに分割され、前記モニタ期間が、予め決定され、少なくとも１つのフレームを含み、前記いずれかの関連する変化を検出するステップの繰り返しごとに少なくとも１つのフレーム進められる。

前記方法の実施例によれば、前記方法は、前記モニタするステップの前に、前記照明装置の電源オン時に、初期化を実施するステップを有する。この初期化は、様々な初期動作のための余地を与える。

前記方法の実施例によれば、前記初期化は、待機期間であって、前記待機期間中、前記照明装置の光出力がオフである待機期間を待つステップを有する。例えば、前記照明装置が、前記較正エリアに影響を及ぼす唯一の照明装置である場合には、又は同時にオンにされる幾つかの照明装置がある場合には、この実施例は、例えば、周囲光の決定を可能にする。

前記方法の実施例によれば、前記初期化は、所定の光出力レベルを設定し、前記照明装置によって撮影されるべき画像のための露光時間を推定するステップを有する。それによって、前記照明装置のカメラは、現在の光の状況に適応されることができ、それによって、そのパフォーマンスを向上させる。

前記方法の実施例によれば、前記初期化は、前記光出力をオフに保ちながら画像をキャプチャするステップを有する。それによって、前記照明の状況の基礎データが取得され得る。

前記方法の実施例によれば、前記光出力設定を較正するステップは、
― 前記光出力をオフに保ちながら第１画像をキャプチャするステップと、
― 所定の光出力で第２画像をキャプチャするステップと、
― 前記第１及び第２画像に基づいて、並びに所定の光出力テンプレートに基づいて、光出力設定を決定するステップとを有する。それによって、基本的な画像処理技術が利用される。

本発明の別の態様によれば、
― 制御ユニットと、
― 幾つかの異なる光出力設定を供給するよう構成される少なくとも１つの調整可能な光源と、
― 光学センサとを有する照明装置であって、
前記制御ユニットが、前記照明装置によって照明可能であるエリアの少なくとも一部を含む較正エリアを前記光学センサによってモニタし、前記照明装置の前記光出力設定を較正するよう構成され、
前記制御ユニットが、前記較正エリアをモニタする際、
― 前記照明装置の光出力を一定に保ちながら、モニタ期間中、前記較正エリアにおいて、少なくとも光強度変化を含む関連する変化のセットの中のいずれかの関連する変化を前記光学センサによって検出すること、及び
― 前記モニタ期間内の変化量を決定することを、前記変化量が限度値を下回るまで繰り返すよう構成される照明装置が提供される。

前記照明装置は、前記方法の利点に対応する利点を供給する。

本発明のこれら及び他の態様及び利点は、下記の実施例に関して説明され、明らかになるだろう。

ここで、添付の図面を参照して、本発明を、より詳細に説明する。

本発明の実施例による照明装置のブロック図である。 本発明の実施例による図１の照明装置を自己較正する方法のフローチャートである。 図１による照明装置が幾つか配列されたものの照明エリアを図示する。 図３の照明装置による自己較正プロセスの例を図示するタイムスケジュールである。

好適な実施例の説明

本方法を実施するための照明装置１００の実施例によれば、それは、図１に示されているように、光源１０２、光学センサ１０４及び制御ユニット１０６を有する。光学センサは、カメラ１０８を有する。制御ユニット１０６は、光源１０２及び光学センサ１０４に接続される。

照明装置を自己較正する方法の実施例によれば、前記方法は、照明装置によって照明可能であるエリアの少なくとも一部を含む較正エリアをモニタする動作、及び照明装置の光出力設定を較正する動作を有する。この実施例においては、較正エリアは、照明装置１００の照明エリア、即ち、照明装置１００によって照明されるエリアと一致する。図３は、４つの、異なる、同様の照明装置の照明エリア３０２、３０４、３０６、３０８を図示している。照明装置１００を自己較正するための基準として用いられるべきである照明装置の周囲のエリアである較正エリアは、照明エリア３０２、３０４、３０６、３０８と異なっていてもよく、照明エリアの少なくとも一部をカバーするが、より大きくてもよく、より小さくてもよい。この例においては、較正エリアは、照明エリアと一致し、４つの照明装置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の各々の較正エリア３０２、３０４、３０６、３０８は、他の照明装置の少なくとも１つから来る光によって影響を及ぼされる。更に、４つ全ての照明装置１００が、同じメインスイッチ１１０によって給電されると仮定される。これは、エリアの少なくとも一部が同じメインスイッチによって給電される、店、並びに例えば、道路沿い及び駐車場内の、屋外環境などの、この種のインテリジェント照明が用いられるほとんどの環境において共通している。従って、全ての照明装置Ｌ１乃至Ｌ４が、同時に給電され得る。

モニタする動作は、
― 照明装置の光出力を一定に保ちながら、モニタ期間中、較正エリアにおいて、少なくとも光強度変化を含む関連する変化のセットの中のいずれかの関連する変化を検出するステップ（図２におけるボックス２０２参照）と、
― モニタ期間内の変化量を決定するステップとを、ボックス２０４において、変化量が限度値を下回るまで、繰り返すステップを有する。

この実施例によれば、モニタ期間は、照明装置が給電されるときに開始し、照明装置は、全て、異なるモニタ期間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を持つ。ボックス２０２において、モニタ期間を決定する様々な方法がある。１つの方法は、給電時に、適切な時間間隔内のランダムな期間を決定するものである。例えば、モニタ期間は、コンマ１秒から数秒にわたり得る。モニタ期間を決定する別の方法は、モニタ期間の所定のシーケンスのうちの次のモニタ期間を選ぶことによってモニタ期間を決定するものである。

モニタ期間の終了時には、照明装置は、ボックス２０６において較正動作を実施する。しかしながら、ボックス２０４によって決定されるように、モニタ動作中に較正エリアにおいて著しい変化がなかった場合だけである。これは、図４の例示タイムスケジュールを用いて以下のように説明される。第１照明装置Ｌ１は、最も短いモニタ期間ｔ１を持つ。ｔ１の間、著しい変化は生じていないと仮定される。次いで、第１照明装置Ｌ１は、ｔ１の終了時に、その光をオフにし、又はこの実施例においては、それはモニタ期間中オフにされているので、その光をオフに保ち、その光学センサ１０４のカメラ１０８で第１画像をキャプチャすることによって、較正動作を開始する。次いで、第１照明装置Ｌ１は、その光出力を所定の値に設定し、第２画像をキャプチャする。第１及び第２画像の画像処理によって、例えば、輝度及び色温度に関して、適切な光出力が設定される。このプロシージャの間、それは、時間ｔ１＋Ｔにおいて完了され、ここで、Ｔは較正期間であり、従って、第１照明装置Ｌ１の光出力は、数回、少なくとも２回変化している。

第２照明装置Ｌ２のモニタ期間ｔ２であって、ｔ１＜ｔ２＜（ｔ１＋Ｔ）であるモニタ期間ｔ２の間、それは、第２照明装置Ｌ２の較正エリア３０２の一部に影響を及ぼす第１照明装置Ｌ１の光出力の少なくとも１つの変化を検出する。第２照明装置Ｌ２の制御ユニットは、前記変化の少なくとも１つの変化量が、著しい、即ち、限度を下回らないと決定する。それ故、前記方法は、モニタ期間を設定する動作に戻る。新しいモニタ期間ｔ５が決定され、モニタが再開される。第４照明装置Ｌ４は、そのモニタ期間ｔ４であって、ｔ４＞ｔ２であるモニタ期間ｔ４の間、如何なる変化も検出していない。第１照明装置Ｌ１の光出力が、ｔ４の間、著しく変化していることは本当であるが、第１照明装置の光出力は、第４照明装置Ｌ４の較正エリアに影響を及ぼさない。従って、第４照明装置Ｌ４の制御ユニット１０６によって、変化量は、限度を下回ると決定され、その制御ユニット１０６は、較正動作を続け、最適な光出力を設定する。

第３照明装置Ｌ３は、この例においては、照明装置の全てのうちの最も長いモニタ期間ｔ３を持ち、第３照明装置Ｌ３の較正エリア３０６は、第２照明装置Ｌ２及び第４照明装置Ｌ４の両方の光出力によって影響を及ぼされる。そのモニタ期間ｔ３の間、第３照明装置Ｌ３は、第４照明装置Ｌ４の光出力の少なくとも１つの変化による、その較正エリア３０６の光強度の著しい変化を検出し、新しいモニタ期間ｔ６を決定し、モニタを再び開始する。期間内の次の事象は、第２照明装置Ｌ２の第２モニタ期間ｔ５のタイムアウトである。この期間中、しかしながら、第１照明装置Ｌ１は、依然として、較正しており、その光出力を著しく変えられている。従って。第２照明装置Ｌ２は、第３期間ｔ７の間に、モニタを再開する。その期間中、第３照明装置Ｌ３の第２モニタ期間ｔ６は終了し、それは第３モニタ期間ｔ８を開始する。なぜなら、第４照明装置Ｌ４の光出力の変化がその較正中に検出されるからである。第３照明装置Ｌ３の第３モニタ期間ｔ８の間、第２照明装置Ｌ２の第３モニタ期間ｔ７は終了し、それはその光出力の較正を開始する。この較正は、第３照明装置Ｌ３によって著しい変化として検出される変化をもたらし、これは、第３モニタ期間ｔ９が第３照明装置Ｌ３によって生成されることをもたらす。次いで、第３照明装置Ｌ３もその光出力を較正する。

空間情報を活用する可能性を供給するカメラである光学センサ１０４の使用時には、較正エリアの異なる部分に異なる重みを与えることが可能であることに注意されたい。それによって、例えば、エリアの最も重要な部分において生じる変化は、較正エリアのより重要ではない部分における対応する変化より、決定に影響を及ぼすことができる。

較正動作は、ボックス２０８において、照明装置の最適化された光出力値を設定することで終えられる。

上述のように、較正動作は、一般に、光出力がオフにされた状態で第１画像をキャプチャし、所定の光出力で第２画像をキャプチャすることを含み、前記所定の光出力は、最大光出力レベル又は何らかの他の適切なレベルであり得る。最終的な設定は、一般に、とりわけ、周囲照明に依存する。上の例においては、第２照明装置Ｌ２が較正を実施するとき、第１照明装置Ｌ１の最終的な最適な光出力設定が、周囲照明に寄与することに注意されたい。同様に、第３照明装置Ｌ３が自己較正しているとき、周囲照明は、第２照明装置Ｌ２及び第４照明装置Ｌ４の両方からの寄与を含む。

モニタ動作は、この実施例においては、シーケンシャルに、モニタ期間中に画像をキャプチャし、続けて、いずれかの著しい変化を検出するためにキャプチャした画像と前の画像を比較することを含む。照度の変化の検出に加えて、又はその代わりに、幾つかの他のパラメータが、モニタすることが可能である。従って、前記方法の別の実施例によれば、較正エリア内の物体の運動もモニタされる。変化検出方法に関しては、一般に、画像及びビデオ処理の分野、並びにコンピュータビジョンの分野における多くのオプションが利用可能である。これらのオプションは、例えば、単純なフレーム差分、動き推定、相互相関計算、オプティカルフロー推定、特徴追跡、物体検出及び追跡、並びに更に多くのものを含む。

更に、モニタ期間がどのように用いられるかの様々な方法が考えられる。従って、前記方法の別の実施例によれば、期間はフレームに分割され、モニタ期間は、少なくとも１つのフレームを含み、いずれかの関連する変化を検出するステップの繰り返しごとに少なくとも１つのフレーム進められる。換言すれば、変化の検出が、N>1フレーム毎に実施される。別のオプションとして、制御ユニット１０６が最後のk個のフレームの間に著しい変化が生じているかどうかを絶え間なく決定するような、多数のフレームkの動く窓が用いられ得る。答えが否である場合には、較正動作が実施される。

更に、取るに足らない変化と、著しい変化との間の限度は、適応可能である。例えば、限度は、時間経過につれてますます大きな変化が許容されるように、著しい変化が検出されるたびに上げられることができる。他の種類の適応は、限度を、歴史的データ、画像統計、ユーザの入力、較正が実施される時刻などに基づかせるものである。
更に、又は前記方法の別の実施例の一部として、ボックス２００において、前記モニタするステップの前に、照明装置の電源オン時に、初期化が実施される。従って、スイッチ１１０がオンに切り換えられるとき、照明装置Ｌ１乃至Ｌ４は、モニタが開始する前に、様々な種類の準備のために利用可能な最初の期間を持つ。前記方法の様々な実施例によれば、初期化は、例えば、期間であって、前記期間中、照明装置の光出力はオフである期間を待つために用いられることができ、前記待機期間はランダムに決定され得る。更に、光出力のないこのような待機期間中、周囲照明の画像がキャプチャされ得る。このような画像は、較正の終了時に、照度に対する自身の寄与と、近くの照明装置からの寄与を含み得る周囲照度とを区別するためだけでなく、基本周囲照度の寄与と、他の照明装置の寄与とを区別するためにも、有用である。この情報は、照明システムレイアウトを推定するために、時間とともにゆっくり変化する周囲照明を推定及びモニタするために、並びに広くは、全ての視覚ベースのアルゴリズムを改善するために、有用である。視覚ベースのアルゴリズムの改善に関しては、例えば、制御ユニットは、他の照明装置に起因する、それらの光出力レベルを変更する変化を除くことができるだろう。

初期化動作の更に別の代わりの使用は、照明装置を、従って、全ての照明装置を、或る期間の間、所定の光出力レベル、例えば、最大光出力に設定し、カメラ１０８がクリッピングなしに画像をキャプチャすることができるようにするためのカメラ１０８のための適切な露光時間を推定するためのものである。この場合には、待機時間は、相対的に長くなり得る。なぜなら、幾つかの照明装置は、それらが最大の明るさで発光する前に長い起動時間を持つからである。このような照明装置は、当然、較正期間などの他の期間にも影響を及ぼす。なぜなら、それらは、一般に、光出力を大きく変化させる際にゆっくりであるからである。

光出力を変化させる際の迅速さは、異なるタイプの照明装置の間で大幅に異なることから、及びそばを通る人々又は車両のような物体、動かされる品物などの運動などにより、較正エリアにおける変化に関して、環境が異なることから、ユーザは、期間又は期間の特徴を設定する機会を与えられ得る。

上には、添付の請求項において規定されているような本発明による照明装置を自己較正する方法及び照明装置の実施例が記載されている。これらは、単に、非限定例に過ぎないとみなされるべきである。当業者には理解されるように、添付の請求項によって規定されるような本発明の範囲内で、多くの修正例及び他の実施例が考えられる。

本願の目的のため、とりわけ、添付の請求項に関して、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は複数性を除外しないことに注意されたい。このこと自体は、当業者には明らかであるだろう。

Claims (12)

1. 照明装置を自己較正する方法であって、
   前記照明装置によって照明可能であるエリアの少なくとも一部を含む較正エリアをモニタするステップであって、
   前記照明装置の光出力を一定に保ちながら、モニタ期間中、前記較正エリアにおいて、少なくとも光強度変化を含む関連する変化のセットの中の関連する変化を、もしあれば、検出するステップと、
   前記モニタ期間内の前記関連する変化の量を決定するステップと、
   前記関連する変化の量と限度値を比較するステップとを、前記関連する変化の量が前記限度値を下回るまで繰り返すステップを有する、モニタするステップ、及び
   前記関連する変化の量が前記限度値を下回るときだけ、前記照明装置の１つ以上の光出力設定を較正するステップを有する方法。
2. 前記関連する変化のセットが、物体の任意の運動を検出するステップを有する請求項１に記載の方法。
3. 前記モニタ期間が、時間的な隔たりがある期間に分割される請求項１乃至２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記モニタするステップが、前記較正エリアの画像をキャプチャするステップと、前記画像を互いに比較するステップとを有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記関連する変化を検出するステップに先立って、
   前記モニタ期間を、所定のモニタ時間間隔内でランダムに決定するステップ、及び
   モニタ期間の所定のシーケンスのうちの次のモニタ期間を選ぶことによって、前記モニタ期間を決定するステップのうちの１つがある請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 期間が、フレームに分割され、前記モニタ期間が、予め決定され、少なくとも１つのフレームを含み、前記関連する変化を検出するステップの繰り返しごとに少なくとも１つのフレーム進められる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記モニタするステップの前に、前記照明装置の電源オン時に、初期化を実施するステップを有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記初期化が、待機期間であって、前記待機期間中、前記照明装置の光出力がオフである待機期間を待つステップを有する請求項７に記載の方法。
9. 前記初期化が、所定の光出力レベルを設定し、前記照明装置によって撮影されるべき画像のための露光時間を推定するステップを有する請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記初期化が、前記光出力をオフに保ちながら画像をキャプチャするステップを有する請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記光出力設定を較正するステップが、
    前記光出力をオフに保ちながら第１画像をキャプチャするステップと、
    所定の光出力で第２画像をキャプチャするステップと、
    前記第１及び第２画像に基づいて、並びに所定の光出力テンプレートに基づいて、光出力設定を決定するステップとを有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 制御ユニットと、
    少なくとも１つの調整可能な光源と、
    光学センサとを有する照明装置であって、
    前記制御ユニットが、前記照明装置によって照明可能であるエリアの少なくとも一部を含む較正エリアを前記光学センサによってモニタするよう構成され、
    前記制御ユニットが、前記較正エリアをモニタする際、
    前記照明装置の光出力を一定に保ちながら、モニタ期間中、前記較正エリアにおいて、少なくとも光強度変化を含む関連する変化のセットの中の関連する変化を、もしあれば、前記光学センサによって検出すること、
    前記モニタ期間内の前記関連する変化の量を決定すること、及び
    前記関連する変化の量と限度値を比較することを、前記関連する変化の量が前記限度値を下回るまで繰り返すよう構成され、
    前記制御ユニットが、前記関連する変化の量が前記限度値を下回るときだけ、前記照明装置の１つ以上の光出力設定を較正するよう構成される照明装置。

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