KR20120010257A - 이미지 인식을 이용한 차광 장치의 제어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템을 기술한다. 직사 태양광 투과를 감소시키고 열적 편안함과 조명 상태를 향상시키는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템을 제공하기 위해, 시스템은, 차광 영역의 이미지 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 검출기와, 상기 이미지 신호를 수신하고, 상기 신호로부터 상기 차광 영역에 특징적 패턴이 존재하는지를 판정하며, 상기 특징적 패턴이 판정된 경우, 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 상기 차광 요소들을 제어하게끔 구성된 제어 유닛(5)을 포함한다.

Description

이미지 인식을 이용한 차광 장치의 제어{CONTROLLING A SHADING DEVICE BY MEANS OF IMAGE RECOGNITION}

본 발명은 복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

블라인드와 같은 차광 장치는, 예를 들어 사무실 건물과 같은 건물 구조물을 과도한 빛과 열로부터 지키기 위해 다양한 상업용 및 가정용 응용분야에서 사용된다. 대개, 차광 장치는 창문의 내부 또는 외부에 장착되거나, 창 유리 사이에 장착되며, 건물 내로 들어가는 태양광의 양이 수동으로 조절되거나 적절한 제어 시스템을 이용하여 조절될 수 있도록 제어가능하다.

일광 조건, 바람과 같은 하나 이상의 측정된 환경적 파라미터에 따라 또는 전역적 건물 제어 설정이나 사용자 선호사항에 따라 차광 장치를 제어하는 자동 제어 시스템이 본 분야에 공지되어 있다. 문서 WO 2008/149285 A1호는, 검출된 내부 광 강도에 응답하여 슬랫(slat)의 경사각이 제어되는 복수의 슬랫을 갖는 제어가능한 창문 블라인드를 개시하고 있다.

그러나, 내부 광 강도가 적절하게 제어될 때에도, 직사광, 예를 들어, 태양광이 차광 장치를 통해 투과되어, 작업 책상 및 컴퓨터 모니터와 같은 기타의 반사면 상에서 과열 또는 눈부심을 유발하여, 특별히 사무실 환경에서 상당한 방해와 불편함이 초래될 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 직사 태양광 투과를 감소시키고 열적 안락함과 조명 상태를 향상시키는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은, 청구항 1, 10에 따른 차광 장치를 제어하기 위한 시스템, 및 청구항 9 및 11에 따른 차광 장치를 제어하는 대응하는 방법에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 양호한 실시예들에 관한 것이다.

본 발명의 시스템의 기본적 아이디어는, 직사 광선 투과에 의해 유발되는 특징적 패턴(characteristic pattern)을 검출하고 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 차광 요소들을 제어함으로써, 복수의 제어가능한 차광 요소들을 갖는 차광 장치를 통한 직사 광선 투과를 감소시키는 것이다. 본 명세서의 정황에서, "직사 광선 투과" 또는 "직사 광선"은 태양광과 같은 지향성 소스로부터의 광을 지칭한다.

본 발명에 따르면, 복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템은, 차광 영역의 이미지 신호(image signal)를 제공하기 위한 적어도 하나의 검출 유닛과, 상기 이미지 신호를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 상기 신호로부터 상기 차광 영역에 특징적 패턴이 존재하는지를 판정하고, 상기 특징적 패턴이 판정되는 경우, 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 상기 차광 요소들을 제어한다.

따라서 본 발명의 시스템은 직사 광선 투과를 감소시키거나 양호하게는 제거하는 것을 허용하여, 열적 불편함과 결과적인 눈부심이 유익하게도 감소될 수 있다.

본 발명의 정황에서, 용어 "차광 영역"은, 상기 차광 장치에 의해 적어도 부분적으로 차광되는 예를 들어 건물 구조물 내부의 임의의 영역 또는 공간적 구획을 지칭한다. 예를 들어, 차광 영역은, 건물 정면의 창문 개구로부터 투과되어 온 태양광으로부터 차광 장치에 의해 차광된 사무실 방일 수 있다. 차광 영역은 또한, 응용에 따라, 관심대상의 소정 구획에서의 눈부심을 감소시키기 위한 작업공간 영역 또는 책상 영역과 같은 방의 일부만을 지칭할 수도 있다. 용어 "차광 영역"은 또한, 상기 특징적 패턴의 신뢰성 있는 검출에 특히 적합하고 상기 차광 장치에 의해 차광된, 예를 들어 창문 프레임과 같은, 방의 한 구획을 지칭할 수도 있다.

검출기 유닛은, 상기 차광 영역의 이미지 신호를 제공하기 위한 임의의 적절한 타입, 예를 들어, 카메라, CCD 라인 어레이 센서, 또는 유기 포토다이오드, 아몰퍼스 실리콘, 두껍거나 얇은 필름 프린팅에 기초한 대영역 센서일 수 있다. 관찰될 차광 영역의 크기 또는 기하학적 구조에 따라, 시스템의 전체 복잡성을 감소시키기 위해 검출기 유닛의 갯수는 양호하게는 적게 유지되기는 하나, 확실히 복수의 검출기 유닛이 사용될 수 있다.

이미지 신호는, 상기 차광 영역에 특징적 패턴이 존재하는지를 판정하는 것을 허용한다. 따라서 적어도 하나의 검출기 유닛은, 컬러 이미지 신호, 그레이스케일 이미지 신호, 또는 특징적 패턴의 식별이 가능하기만 한다면, 예를 들어, 적절한 선형 센서에 의해 얻어진 1차원 픽셀 어레이만을 제공하도록 구성될 수 있다.

적어도 하나의 검출 유닛은 예를 들어 적절한 접속에 의해 제어 유닛에 이미지 신호를 제공한다. 접속은, 유선 또는 무선, 예를 들어, UART, SPI, LAN, W-LAN, DALI, Zigbee, Bluetooth, 또는 기타 임의의 적절한 타입의 영구적 또는 임시적 데이터 접속일 수 있다.

일단 이미지 신호가 수신되고 나면, 제어 유닛은 상기 신호로부터, 예를 들어 직사 태양광 투과로부터 생기는 특징적 패턴이 상기 차광 영역에 존재하는지를 판정한다.

본 발명의 정황에서, 용어 "특징적 패턴"은, 복수의 차광 요소를 갖는 각각의 차광 장치를 통해 투과된 직사 광선의 특징적 이미지로부터 생기는 패턴을 지칭한다.

상기 특징적 패턴은, 사용되는 차광 장치의 타입과, 특히, 상기 차광 요소들의 형상에 의존하므로, 제어 유닛은 사용된 차광 장치의 특정한 타입에 따라 패턴을 검출하도록 구성되어야 한다.

특징적 패턴은, 상기 복수의 차광 소자들의 그림자와 교대하는 상기 차광 장치를 통해 투과된 직사 광선으로부터 생기는, 저휘도의 영역들과 교대하는 고휘도의 영역들의 주기적 패턴일 수 있다. 예를 들어, 차광 장치가 슬랫 블라인드인 경우, 특징적 패턴은 명/암 줄무늬 패턴이다.

제어 유닛은 임의의 적절한 방법에 의해 특징적 패턴의 존재를 판정하도록 구성될 수 있다. 양호하게는, 제어 유닛은 이미지 인식 회로를 포함하고, 이 회로는, 상기 특징적 패턴이 신뢰성 있게 검출될 수 있도록, 이미지 신호를 정의된 파라미터 세트와 비교한다. 대안으로서, 제어 유닛은 상기 차광 영역의 이미지를 특징적 패턴과 함께 및 특징적 패턴없이 비교함으로써 특징적 패턴을 "학습"하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 명/암 줄무늬 패턴은, 이미지에 엣지 검출을 적용하고 규칙적 간격(spacing)을 갖는 다수의 병렬 엣지들을 식별함으로써 검출될 수 있다. 엣지 검출 및 추가의 이미지 분석 방법이, 참조용으로 인용되는 "L. O'Gorman, M.J. Sammon, M. Seul, Practical Algorithms for Image Analysis, Cambridge University Press, 2008"에 기술되어 있다.

본 발명에 따르면, 제어 유닛은, 일단 특징적 패턴의 존재가 판정되고 나면, 특징적 패턴을 감소시키도록 상기 차광 요소들을 구동 또는 제어한다. 따라서, 제어 유닛은, 적절한 영구적 또는 임시적 제어 접속, 예를 들어, 전술된 타입들 중 하나의 접속을 이용하여, 차광 장치에 접속될 수 있다.

차광 요소들의 제어는 양호하게는 폐쇄 루프 동작으로 수행된다, 즉, 특징적 패턴의 감소가 상기 제어 회로에 의해 판정될 수 있도록, 차광 요소들이 제어되고 대응하는 이미지 신호가 얻어지도록 수행된다.

대안으로서, 제어 유닛은 하나 이상의 프리셋(preset)에 따라 차광 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 차광 요소들은, 일단 패턴이 검출되고 나면, 특징적 패턴이 제거되도록 완전히 닫힌 위치로 구동될 수 있다.

제어 유닛은 임의의 적절한 타입일 수 있어서, 상기 특징적 패턴을 판정하고 전술된 바와 같은 차광 요소들을 제어하는 것을 허용한다. 예를 들어, 제어 유닛은 적절한 프로그래밍과 함께 컴퓨터 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

비록 제어 유닛과 검출 유닛이 앞서 별개의 컴포넌트들로서 상술되었지만, 이들 2개 유닛은 통합되어 형성되거나 추가의 컴포넌트들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛 및/또는 검출기 유닛은 매우 컴팩트한 시스템을 얻기 위해 차광 장치에 통합될 수 있다.

제어 유닛은 분명히, 하나 보다 많은 차광 장치를 제어하도록 구성되거나, 예를 들어, 제1 그룹의 차광 요소들은 차광을 위해 사용되고, 제2 그룹은 때때로 "일광 수확(daylight harvesting)"이라 불리는, 빛의 리디렉팅을 위해 사용되는 경우에, 차광 장치의 차광 요소들 중 일부만을 제어하도록 구성될 수 있다. 특별히 이 경우에, 제1 그룹은 유익하게도 본 발명에 따라 제어될 수 있는 반면, 제2 그룹은 수동으로 제어되거나, 예를 들어, 참조용으로 본 명세서에서 인용하는 "A System for Optimizing Interior Daylight Distribution Using Reflective Venetian Blinds with Independent Blind Angle Control", by Molly E. McGuire, Master Thesis at the Massachusetts Institute of Technology, June 2005 및 그에 언급된 참고문헌들에 개시된 바와 같은, 적절한 방법에 의해 제어될 수 있다. 제어 유닛은 이 경우에 양호하게는 상기 제1 및 제2 그룹을 제어하도록 구성될 수 있다.

나아가, 제어 유닛은, 전체 건물에 대한 전반적 제어 설정을 얻기 위해, 예를 들어, 바람이 강한 경우 외부 차광 장치를 안전한 위치로 제어하기 위해, 중앙 제어 시스템에 접속될 수 있다.

본 발명의 시스템은, 추가의 컴포넌트들, 예를 들어, 환경 파라미터, 예를 들어, 휘도, 내부 또는 외부 온도, 바람을 검출하기 위한 추가의 검출기와, 중앙 제어 시스템에 대한 적절한 인터페이스와, 수동 제어기 등을 분명히 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템은, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 갖는 복수의 별개의 차광 요소들을 갖는 임의 타입의 차광 장치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 차광 장치는, 상기 차광 요소들의 적어도 하나의 파라미터가 제어가능한 한은, 예를 들어, 롤러 셔터(roller shutter), 주름진 블라인드(pleated blind), 또는 수직 또는 수평 슬랫 블라인드(vertical or horizontal slat blind)일 수 있다. 본 발명은, "베니션 블라인드(Venetian blinds)"라고도 표기되는 수평 슬랫 블라인드에서 사용하기에 특히 적합하다.

제어가능한 파라미터는, 예를 들어, 개방/폐쇄 상태, 차광 요소들을 내리는 높이, 또는 기타 임의의 적절한 제어가능한 파라미터일 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 차광 요소들의 적어도 각 위치는 제어가능하며, 제어 유닛은 특징적 패턴을 감소시키기 위해 적어도 각 위치를 제어하도록 구성된다. 각 위치의 제어는, 특히 입사각이 날마다 연마다 변동하는 태양광의 경우에, 상기 특징적 패턴을 감소시키는 것을 신뢰성 있게 허용한다.

양호하게는, 특징적 패턴은, 예를 들어 슬랫 블라인드에 의해 형성되는 줄무늬 패턴이다. 제어 유닛은, 가장 양호하게는, 줄무늬 패턴의 줄무늬의 콘트라스트 비율을 검출함으로써 줄무늬 패턴이 존재하는지를 판정하고, 콘트라스트 비율이 최대 콘트라스트 임계치보다 높다면 상기 줄무늬 패턴을 감소시키게끔 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성된다.

콘트라스트 비율, 즉 줄무늬 패턴의 줄무늬의 휘도 콘트라스트 비율의 판정은, 상당한 불편함을 초래하는 직사광선의 더욱 향상된 검출을 허용한다.

본 발명의 정황에서, 용어 "줄무늬 패턴"은 높은 휘도와 낮은 휘도의 적어도 4개의 교대하는 줄무늬의 패턴을 지칭한다. 줄무늬의 기하학적 형상은, 분명히, 사용되는 차광 장치의 타입, 입사광의 각도, 차광 장치와 관련하여 관측되는 차광 영역의 위치에 의존한다.

제어 유닛은, 양호하게는, 낮은 휘도를 갖는 복수의 줄무늬의 중간 휘도를 판정하고, 그 결과값을 높은 휘도를 갖는 복수의 줄무늬의 중간 휘도와 비교하여 상기 줄무늬 패턴의 콘트라스트 비율을 얻도록 구성될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 최저 휘도를 보이는 줄무늬 패턴의 줄무늬를, 최고 휘도를 보이는 줄무늬와 비교함으로써 콘트라스트 비율이 판정될 수 있다.

상기 차광 영역에 방해성 직사광선이 존재하는지, 그리고 상기 차광 요소들의 제어가 필요한지를 판정하기 위해, 판정된 콘트라스트 비율이 최대 콘트라스트 임계치와 비교된다.

임계치는, 제어 유닛에 의해 설정되거나, 예를 들어, 적절한 수동 제어기를 이용하여 사용자 제어될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 최대 콘트라스트 임계치는, 전술된 바와 같이 중앙 제어 시스템에 의해 설정될 수 있다.

최대 콘트라스트 임계치는 각각의 응용에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 가정용 응용에서 소정 정도의 직사광 투과는 용인될 수 있지만, 사무실 환경의 컴퓨터 작업공간에서 어떠한 눈부심도 허용될 수 없을 것이다.

양호하게는, 대부분의 응용에서 직사광선으로부터 적당한 보호를 제공하는 줄무늬 패턴의 상기 명/암 줄무늬의 최대 콘트라스트 비율의 관점에서, 최대 콘트라스트 임계치는 10:1이다. 가장 양호하게는, 최대 콘트라스트 임계치가 10:2, 더욱 바람직하게는 10:3이다.

전술된 바와 같이, 일단 줄무늬 패턴이 검출되고 나면, 제어 유닛은 줄무늬 패턴을 감소시키게끔 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성된다. 확실히, 줄무늬 패턴이 완전히 제거되고 차광 영역에 어떠한 눈부심도 존재하지 않도록 차광 요소들이 제어되는 것이 양호하다. 인간의 휘도 인지의 감도 때문에, 줄무늬 패턴의 상기 완전한 제거는 대략 10:9와 이하의 콘트라스트 비율에 대응한다.

그러나, 많은 응용에서, 상기 차광 장치를 통한 한정된 양의 직사광 투과가 허용가능하다. 따라서, 제어 유닛이 최대 콘트라스트 임계치 아래의 콘트라스트 비율로 상기 차광 장치를 제어하는 것이 바람직하다. 이것은, 해당 차광 장치를 구비한 방 안의 사용자들에게 외부 경관이 제공되어 사용자의 웰빙을 향상시키도록, 차광 장치를 통한 사용자의 시야가 중요한 때에 특히 유용하다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 제어 유닛은, 상기 콘트라스트 비율이 실질적으로 최대 콘트라스트 임계치에 대응하도록, 상기 차광 요소들을 제어하게끔 구성된다. 따라서, 직사 광선 투과로부터의 방해 눈부심이 유익하게도 허용가능한 수준으로 감소되는 한편, 차광 장치를 통한, 예를 들어 방 외부로의 경관이 최대화된다. 본 명세서의 정황에서, 용어 "실질적으로"는, ±10%의 약간의 편차에 대응하지만, 콘트라스트 비율은 상기 최대 콘트라스트 임계치 보다 약간 아래인 것이 바람직하다.

때때로 "블라인드 각도 제어"라는 언급되는, 각도-제어가능한 슬랫을 갖는 슬랫 블라인드의 경우, 슬랫들은, 눈부심을 허용가능한 수준으로 감소시키면서 유익하게도 블라인드를 통한 경관을 최대화하기 위해 필요한 만큼만 폐쇄된다.

전술된 바와 같이, 차광 장치를 통한 경관은 사용자의 웰빙을 더욱 향상시키기에 유익할 수 있다. 따라서, 상기 콘트라스트 비율이 최소 콘트라스트 임계치보다 낮은 경우에 상기 차광 요소들이 또한 제어되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따르면, 시스템은, 직사광선 투과가 높은 경우에 눈부심을 감소시키기 위해서뿐만 아니라, 차광 장치를 통한 경관이 제한되는 경우에도, 차광 요소들을 제어한다.

최소 콘트라스트 임계치는 응용에 따라 선택될 수 있다. 양호하게는, 최소 콘트라스트 비율은 10:9, 더욱 양호하게는 10:5, 가장 양호하게는 10:4이다.

본 발명의 양태에 따르면, 제어 유닛은, 줄무늬 패턴의 상기 콘트라스트 비율이 10:5와 10:1 사이에 있도록, 그리고 양호하게는 10:4와 10:2 사이에 있도록 하여, 눈부심의 실질적 제어와 감소를 허용하면서 동시에 차광 장치를 통한 충분한 경관을 유지하도록, 상기 차광 요소들을 제어하게끔 구성된다.

특히 이 경우에, 제어 유닛은 양호하게는, 예를 들어, 목표 콘트라스트 비율로서 10:3의 콘트라스트 비율이 선택되도록 적절한 히스테리시스로 상기 차광 요소들을 제어하되, 콘트라스트 비율이 최대치보다 높거나 최소 콘트라스트 임계치보다 낮은 경우에만 상기 제어가 수행되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 시스템의 가장 컴팩트한 셋업을 얻기 위해, 검출기 유닛은 양호하게는 창문 프레임 상에 장착되도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 검출기 유닛은 창문 프레임을 관측하도록 배열될 수 있다.

복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 적어도 하나의 차광 장치를 갖는 차광 시스템에는, 전술된 바와 같이 상기 차광 장치를 제어하기 위한 시스템이 제공된다.

상기 및 다른 목적에 대한 독립적 또는 추가적 해결책이 이하의 본 발명의 추가적 양태에서 논의된다.

본 발명의 시스템의 이 양태의 기본적 아이디어는, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 갖는 복수의 차광 요소를 갖는 차광 장치를 통한 직사 광선 투과를, 상기 제어가능한 파라미터를 변동시킬 때 상기 차광 장치의 차광 영역에서의 휘도를 검출하고 그에 따른 휘도 신호의 기울기로부터 적절한 파라미터 설정을 결정함으로써, 감소시키는 것이다. 본 명세서의 정황에서, "직사 광선 투과" 또는 "직사 광선"은 태양광과 같은 지향성 소스로부터의 광을 지칭한다.

본 발명의 양태에 따른 복수의 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템은, 차광 영역의 휘도 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 검출기 유닛과, 제어 유닛을 포함한다. 차광 요소들은 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 가진다.

본 양태에 따른 제어 유닛은, 상기 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 변동시키고 상기 휘도 신호를 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은, 상기 휘도 신호의 기울기를 계산하고 상기 기울기로부터 차광 요소들에 대한 적절한 파라미터 설정을 결정한다. 차광 요소들은 그에 따른 파라미터 설정으로 제어된다.

본 양태에 따른 시스템은, 상기 기울기, 즉 상기 제어가능한 파라미터를 변동시킬 때 상기 차광 영역에서의 휘도 변화로부터 적절한 파라미터 설정을 결정함으로써 눈부심을 감소시키는 것을 허용한다. 따라서, 기울기란, 상기 제어가능한 파라미터의 복수의 값들과 그 연관된 휘도의 기울기 간의 맵핑이 가능하도록, 상기 차광 영역에서의 휘도 변화를 기술하는 적어도 하나의 값을 말할 수 있다.

검출기 유닛은, 예를 들어 포토다이오드와 같은, 상기 차광 영역의 상기 휘도 신호를 제공하기 위한 임의의 적절한 타입일 수 있다. 관찰될 차광 영역의 크기 또는 기하학적 형상에 따라, 분명히, 복수의 검출기 유닛이 사용될 수 있으며, 휘도 신호는, 예를 들어, 검출기 유닛들 각각의 평균 휘도 신호에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 검출기 유닛은 상기 차광 영역의 적어도 일부를 관찰하도록 차광 장치에 가까운 곳으로서, 직사광 대 간접광의 비율이 큰 곳, 예를 들어 창문 프레임 상에 배치된다.

휘도 신호는, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 변동시킬 때 상기 차광 영역 또는 그 적어도 일부에서의 휘도를 판정하는 것을 허용한다.

검출 유닛은, 예를 들어 적절한 접속에 의해 제어 유닛에 휘도 신호를 제공한다. 접속은, 유선 또는 무선, 예를 들어, UART, SPI, LAN, W-LAN, DALI, Zigbee, Bluetooth, 또는 기타 임의의 적절한 타입의 영구적 또는 임시적 데이터 접속일 수 있다.

제어 유닛은, 임의의 적절한 방법에 의해, 예를 들어 기울기와 주어진 임계치를 비교함으로써, 상기 파라미터 설정을 결정하도록 구성될 수 있다.

양호하게는, 제어 유닛은 기울기에서의 실질적 변경을 판정함으로써 파라미터 설정을 결정하도록 구성된다. 연관된 파라미터 설정은, 직사광은 실질적으로 차단되는 반면 차광 장치를 통한 경관은 최대화되는, 차광 요소들의 설정에 대응한다.

본 실시예는, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 연속적으로 변동시킬 때, 휘도는 기본적으로 그에 따라 변할 것이라는 결론에 기초하고 있다. 기울기, 즉, 휘도에서의 변화는 일정하다. 차광 장치를 통해 직사 광선이 투과되는 설정으로부터, 실질적으로 어떠한 직사 광선도 투과되지 않는, 즉, 차광 영역에 간접광만이 존재하는 설정까지, 제어가능한 파라미터를 변동시킬 때, 또는 그와 반대로 할 때, 기울기에서의 실질적 변화, 즉 휘도에서의 급한 상승을 주목할 수 있다.

연관된 파라미터 설정은, 유익하게도, 차광 장치를 통한 경관이 최대화되는 동시에 직사광이 실질적으로 차단되는, 차광 요소들의 설정에 대응한다.

기울기에서의 실질적 변화는 임의의 적절한 방법에 의해 판정될 수 있다. 제어 유닛은 예를 들어, 연속된 파라미터 설정에 대하여 휘도 신호의 기울기를 비교하고, 기울기에서의 실질적 변화를 판정할 수 있다.

대안으로서 또는 추가적으로, 제어 유닛은 휘도 신호의 2차 도함수(second derivative)를 계산하도록 구성될 수 있다. 전술한 급격한 증가는, 휘도 신호의 2차 도함수에서의 특이점(singularity) 또는 피크(peak)에 대응하며, 따라서, 연관된 파라미터 설정은, 2차 도함수를, 응용에 따라 선택될 수 있는 진폭 임계치와 비교함으로써 결정될 수 있다.

대안으로서, 상기 파라미터 설정은, 휘도 신호의 2차 도함수에서의 가장 높은 피크를 검출함으로써 결정될 수 있다. 양호하게는, 상기 피크는 모든 다른 피크들의 진폭의 2배의 진폭을 가진다.

본 발명에 따른 시스템은, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 갖는 복수의 별개의 차광 요소들을 갖는 임의 타입의 차광 장치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 차광 장치는, 상기 차광 요소들의 적어도 하나의 파라미터가 제어가능한 한은, 예를 들어, 롤러 셔터, 주름진 블라인드, 또는 수직 또는 수평 슬랫 블라인드일 수 있다. 본 발명은, "베니션 블라인드(Venetian blinds)"라고도 표기되는 수평 슬랫 블라인드에서 사용하기에 특히 적합하다.

제어가능한 파라미터는, 예를 들어, 개방/폐쇄 상태, 차광 요소들을 내리는 높이, 또는 기타 임의의 제어가능한 파라미터일 수 있다. 양호하게는, 적어도 하나의 제어가능한 파라미터는 차광 요소들의 각도 위치이고, 제어 유닛은 적어도 상기 각도 위치를 변동 및 제어하도록 구성된다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 양호한 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따라 차광 장치를 제어하기 위한 시스템의 제1 실시예의 3차원 도면,
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 개략적 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 제2 실시예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 제3 실시예를 도시하는 도면, 및
도 5는 도 4의 실시예에 따른 차광 장치를 제어하는 예시적 방법의 흐름도를 도시하는 도면.

도 1은, 방(1), 예를 들어, 사무실 건물의 방에 설치된 차광 장치를 제어하기 위한 시스템의 제1 실시예의 3차원 도면이다. 방(1)은 사무실 건물 바깥으로 향하는 창문(2)을 포함한다.

창문(2)은, 수평으로 배열된 복수의 별개의 직사각형 슬랫(slat, 4)을 갖는, 평번한 베니션 슬랫 블라인드(venetian slat blind, 3)를 포함한다. 슬랫(4)의 각도, 즉, 기울임 각도는, 전기 모터 및 대응하는 현가 시스템(suspension system)(미도시)을 이용하여 제어가능하다. 나아가, 슬랫들을 내리는 높이도 제어가능하다.

슬랫 블라인드(3)는, 슬랫(4)의 기울임 각도를 제어하기 위해 무선 접속을 이용하여 제어 유닛(5)에 접속된다.

CCD 카메라(6)는, 방(1)과, 특히 창문(2)을 통해 떨어지는 태양광으로부터 슬랫 블라인드(3)에 의해 차양되는 책상(7)을 관찰하도록 배열된다. 카메라(6)는 무선 접속을 이용하여 제어 유닛(5)에 접속된다.

본 실시예에 따른 시스템의 개략적 블록도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 시스템은, 온도, 일광 조건, 계절, 바람 등에 기초한 제어 프리셋과 같은 일반적인 제어 파라미터를 얻기 위해, 선택사항으로서 중앙 건물 제어 시스템(8)에 접속될 수 있다. 나아가, 중앙 제어 시스템(8)은 조사 프로세스(commissioning process)에서 얻어진 방(1)에 대한 특정한 제어 파라미터로 구성될 수 있다.

시스템은, 필요하다면, 슬랫(4)의 기울임 각도와 블라인드(3)의 슬랫(4)을 어느 높이까지 내릴지를 사용자가 설정하도록 허용하기 위해, 예를 들어 방(1)에 설치된 수동 제어기(9)에, 추가로 또는 대안으로서, 접속될 수 있다.

제어용 시스템은, 제어기(9)를 이용한 수동 명령에 의해, 또는 중앙 제어 시스템(8)의 대응하는 명령에 의해, 블라인드(3)의 슬랫(4)을 내림으로써 활성화된다. 제어 유닛(5)은 각각의 제어 명령을 수신하고 슬랫(4)을 내린다. 그 다음 제어 유닛(5)은 카메라(6)에 책상(7)의 이미지 신호를 얻으라고 질의한다.

블라인드(3)를 통해 직사 태양광이 떨어지는 경우, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 슬랫(4)의 그림자와 교대하는 상기 태양광에 형성된 줄무늬 패턴(10)이 존재하고, 결과적으로 눈부심과 열로 인한 불편함이 초래된다.

이미지 신호의 수신시에, 제어 유닛(5)은, 상기 줄무늬 패턴(10)이 존재하는지를 판정하고 일단 줄무늬 패턴이 검출되고 나면, 슬랫(4)의 기울임 각도를 변동하도록 블라인드(3)에게 제어 명령을 전송한다. 기울임 각도의 제어 동안에, 카메라(6)는 제어 유닛(5)에게 책상(7)의 이미지 신호를 지속적으로 제공하여, 시스템의 폐쇄 루프 동작이 줄무늬 패턴(10)을 감소시킬 수 있도록 한다.

본 실시예에 따르면, 제어 유닛(5)은, 엣지 검출에 기초한 이미지 인식 알고리즘을 이용하여 줄무늬 패턴(10)이 존재하는지를 판정한다.

그 다음, 제어 유닛(5)은, 즉, 가장 낮은 휘도를 갖는 줄무늬와 가장 높은 휘도를 갖는 줄무늬를 비교함으로써, 줄무늬 패턴의 줄무늬의 휘도 콘트라스트 비율을 판정한다. 블라인드(3)의 제어는, 콘트라스트 비율이 10:2보다 큰 경우에 눈부심을 감소시키거나, 10:4보다 작은 경우에 창문(2)을 통해 외부에 대한 경관을 방 사용자에게 제공하기 위해 수행된다. 제어 유닛(5)은 히스테리시스로 구성되며, 슬랫(4)의 기울임 각도를 목표 콘트라스트 비율 10:3으로 제어한다.

따라서, 슬랫(4)의 기울임 각도는, 눈부심을 감소시키면서 외부로의 경관을 유지하기 위한 최적의 위치로 제어된다, 즉, 블라인드(3)는 눈부심을 감소시키기 위해 필요한 만큼만 폐쇄된다.

방(1)을 관찰하는 카메라(6)의 배열에 대해 추가적으로 또는 대안으로서, 도 3의 본 발명의 시스템의 제2 실시예에 도시된 바와 같이, 창문(2)의 창문 프레임(32) 상에 센서 모듈(31)이 제공될 수 있다.

도 3의 실시예는, 카메라(6) 대신에 줄무늬 패턴(10)을 검출하기 위해 2개의 센서 모듈(31)이 창문(2)의 창문 프레임(32) 상에 배열됨으로써 시스템의 매우 컴팩트한 셋업을 허용한다는 점을 제외하고는, 도 1 및 2의 실시예에 대응한다.

센서 모듈(31)은, 예를 들어, Melexis Corp.에 의해 시판되는 타입 MRX90255BC의 선형 센서 어레이를 포함한다. 도 3의 실시예의 동작의 세부사항은 도 1 및 2의 실시예에 대응한다.

차광 장치를 제어하기 위한 본 발명의 시스템의 제3 실시예는, 방(1)의 3차원 경관으로 도 4에 도시되어 있다. 본 실시예는 도 1의 실시예에 실질적으로 대응하지만, 카메라(6) 대신에, 제어 유닛(5)에 접속된 포토다이오드(41)가 방(1)에 배열된다. 도 4에 도시된 시스템의 동작이 이하에서 도 5의 흐름도를 참조하여 설명된다.

본 실시예에 따르면, 차광 장치를 통해 투과된 직사광선으로부터 생기는 눈부심의 검출은, 슬랫(4)의 기울임 각도를 변동시킬 때 방(1)의 휘도의 기울기 변화의 검출에 기초한다.

본 실시예에서, 제어 유닛(5)은, 중앙 제어 시스템(8) 또는 수동 제어기(9)의 제어 명령에 응답하여, 제어 유닛(5)에 의해 단계(51)에서 개시되는 캘리브레이션 절차를 수행하도록 구성된다. 대안으로서, 이 절차는 주기적으로, 예를 들어, 매 2시간마다 수행될 수 있다.

제어 유닛(5)은, 단계(52)에서 슬랫(4)의 기울임 각도를, 예를 들어 완전 폐쇄된 위치에서 개방된 위치로 변동시키도록 구성된다. 기울임 각도를 변동시키는 동안, 제어 유닛(5)은 상기 포토다이오드(41)의 휘도 신호를 수신하고, 따라서, 기울임 각도의 각각의 설정에 대한 휘도 값이 얻어지고, 제어 유닛(5)의 적절한 메모리에 저장된다.

단계(53)에서, 제어 유닛(5)은 휘도 신호의 기울기를 계산하고, 단계(54)에서, 휘도 신호의 2차 도함수를 계산하고 상기 2차 도함수의 가장 높은 피크를 판정함으로써, 실질적 변화, 예를 들어, 기울기에서의 불연속이 존재하는지를 판정한다.

만일 이와 같은 실질적 변화가 존재한다면, 단계(55)에서 기울기에서의 실질적 변화에 대응하는 설정으로 제어 유닛(5)에 의해 슬랫(4)의 기울임 각도가 제어되고, 단계(56)에서 프로시져는 종료한다. 기울기에서의 실질적 변화가 없다고 판정된 경우, 프로시져는 슬랫(4)을 올린 채, 또는 각도 위치를 외부로의 경관이 최대화되는 위치로 설정된 채 바로 종료한다.

본 실시예는, 블라인드(3)의 슬랫(4)의 기울임 각도를 변동시키는 동안, 휘도가 그에 따라 변동한다는 결론에 기초한다. 휘도 신호의 기울기, 즉, 휘도의 변화는 일정할 것이다.

블라인드(3)의 폐쇄된 상태로부터 개방된 상태로 기울임 각도를 변동시킬 때, 및 직사 광선이 소정 각도 위치에 있는 블라인드(3)를 통해 떨어지는 경우, 휘도는 이 각도 위치에서 극적으로 증가할 것이다. 따라서 휘도 신호의 기울기가 변한다. 직사 광선이 차단되는 한편 블라인드(3)을 통한 충분한 경관이 얻어지는 슬랫(4)에 대한 최적의 기울임 각도가 얻어진다.

상기 실시예들에 대한 수개의 수정이 가능하다:

- 시스템은, 하나 보다 많은 블라인드(3)를 제어하거나, 블라인드(3)의 한 그룹의 슬랫(4)을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

- 한 그룹의 슬랫(4) 만이 제어되는 경우, "A System for Optimizing Interior Daylight Distribution Using Reflective Venetian Blinds with Independent Blind Angle Control", by Molly E. McGuire, Master Thesis at the Massachusetts Institute of Technology, June 2005 및 그에 언급된 참고문헌들에 개시된 방법에 따른 "일광 수확"이라고도 불리는, 빛을 방 안으로 리디렉팅하기 위해, 추가 그룹이 사용될 수 있다.

- 카메라(6) 또는 센서 모듈(31)을 이용하는 것 대신에, 예를 들어, "H. Tanaka, T. Yasuda, K. Fujita, T. Tsutsui, Transparent image sensors using an organic multilayer photodiode, Advanced Materials, 2006, Vol. 18, p. 2230-2233"에 개시된 타입의, 이미지 신호를 제공하기 위한 유기 다층 포토 다이오드가 사용될 수 있다.

- 대안으로서, "Tse Nga Ng 등, Low temperature a-Si: Photodiodes and flexible image sensor arrays patterned by digital lithography, Applied Physics Letters, 2007, Vol. 91, 0635050, 3 pages"에 개시된 타입의 센서 어레이가 사용될 수도 있다.

- 추가의 대안에서, "M. Yahaya 등 Fabrication of photodiode by screen printing technique, Proceedings IEEE, ICSE 1998, p. 254-259"에 개시된 바와 같은 포토다이오드가 사용될 수도 있다.

- 도 3의 실시예의 셋업에 대한 대안으로서, 줄무늬 패턴은, 적절한 촬상 광학장치에 의해 선형 센서의 표면 상에 맵핑될 수 있다. 만일 촬상 광학장치가 사용된다면, 줄무늬 패턴은, 센서 모듈(31)과 동일한 창문 프레임의 측 상에 위치하거나, 그 반대편 상에 위치할 수 있다.

본 발명이 도면과 전술된 설명에서 예시되고 기술되었다. 이와 같은 예시 및 설명은 예증적 또는 예시적인 것이지 제한적인 것은 아니라고 간주되어야 한다; 본 발명은 개시된 실시예만으로 제한되지 않는다.

청구항들에서, 용어 "포함하는"은 기타의 요소를 배제하는 것이 아니며, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 서로 다른 종속항들에서 인용되고 있다는 단순한 사실이, 유익한 이득을 위해 이들 수단들의 조합이 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것이 아니다. 청구항 내의 임의의 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

1: 방
2: 창문
3: 블라인드
4: 슬랫
5: 제어 유닛
6: 카메라
7: 책상
8: 중앙 제어 시스템
9: 수동 제어기
10: 줄무늬 패턴
31: 센서 모듈
32: 창문 프레임
41: 포토다이오드

Claims (11)

1. 복수의 제어가능한 차광 요소(shading element)를 갖는 차광 장치(shading device)를 제어하기 위한 시스템으로서,
   - 차광 영역의 이미지 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 검출기 유닛; 및
   - 제어 유닛(5)
   을 포함하고,
   상기 제어 유닛(5)은,
   - 상기 이미지 신호를 수신하고,
   - 상기 신호로부터, 상기 차광 영역에 특징적 패턴(characteristic pattern)이 존재하는지를 판정하며,
   - 상기 특징적 패턴이 판정된 경우, 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 상기 차광 요소를 제어하도록 구성되는, 시스템.
2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 차광 요소들의 각도 위치(angular position)는 제어가능하고, 상기 제어 유닛(5)은 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 적어도 상기 각도 위치를 제어하도록 구성되어 있는, 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특징적 패턴은 줄무늬 패턴(10)이고, 상기 제어 유닛(5)은, 상기 줄무늬 패턴(10)의 줄무늬의 콘트라스트 비율(contrast ratio)을 검출함으로써 특징적 패턴이 존재하는지를 판정하고, 상기 콘트라스트 비율이 최대 콘트라스트 임계치보다 높은 경우 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성되는, 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 최대 콘트라스트 임계치는 10:1인, 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛(5)은, 상기 콘트라스트 비율이 상기 최대 콘트라스트 임계치에 실질적으로 대응하도록, 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성되는, 시스템.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(5)은, 상기 콘트라스트 비율이 최소 콘트라스트 임계치보다 낮은 경우, 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성되는, 시스템.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(5)은, 상기 콘트라스트 비율이 10:4와 10:2 사이에 있도록, 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성되는, 시스템.
8. 복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 적어도 하나의 차광 장치와, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 차광 장치를 제어하기 위한 시스템을 갖는, 차광 시스템.
9. 복수의 제어가능한 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하는 방법으로서,
   - 차광 영역의 이미지 신호를 수신하는 단계,
   - 상기 신호로부터, 상기 차광 영역에 특징적 패턴이 존재하는지를 판정하는 단계, 및
   - 상기 특징적 패턴이 판정된 경우, 상기 특징적 패턴을 감소시키도록 상기 차광 요소를 제어하는 단계
   를 포함하는, 방법.
10. 복수의 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하기 위한 시스템으로서 - 상기 차광 요소들은 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 가짐 -,
    - 차광 영역의 휘도 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 검출기 유닛; 및
    - 제어 유닛(5)을 포함하고,
    상기 제어 유닛(5)은,
    - 상기 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 변동시키고,
    - 상기 휘도 신호를 수신하며,
    - 상기 휘도 신호의 기울기(gradient)를 계산하고,
    - 상기 적어도 하나의 제어가능한 파라미터에 대하여 상기 기울기로부터 파라미터 설정을 결정하며,
    - 상기 파라미터 설정으로 상기 차광 요소들을 제어하도록 구성된, 시스템.
11. 복수의 차광 요소를 갖는 차광 장치를 제어하는 방법으로서 - 상기 차광 요소들은 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 가짐 -,
    - 상기 적어도 하나의 제어가능한 파라미터를 변동시키는 단계;
    - 차광 영역의 휘도 신호를 수신하는 단계;
    - 상기 휘도 신호의 기울기를 계산하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 제어가능한 파라미터에 대하여 상기 기울기로부터 파라미터 설정을 결정하는 단계; 및
    - 상기 파라미터 설정으로 상기 차광 요소들을 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.

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