KR20140023935A - 광 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20140023935A
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light
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KR1020137027437A
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프레데릭 잔 드 브루인
루우드 브루터스
로렌조 페리
팀 코르닐 빌헬무스 섕크
로날드 리트만
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

각각이 방출된 광의 특징들에서의 변조들의 시간적 열로서 방출된 심겨진 부호(ID#1, ID#2, ID#3)를 포함하는 광 기여분(I111, I112, I113)을 제공하는 하나 이상의 광원(111,112,113)을 포함하는 조명 시스템(110)에 의해 조명되는 장면에서 광을 검출함으로써 광에 심겨진 부호들을 결정할 수 있는 광 검출 시스템이 제공된다. 광 검출 시스템은 장면의 적어도 하나의 이미지를 획득하기 위해 배치된 광 검출 수단(220)을 포함하며, 여기서 이미지는 획득된 복수의 시간적 이동된 라인 인스턴스들이다. 획득된 이미지의 각각의 라인은 제1 심겨진 부호의 변조들의 시간적 열의 인스턴스를 포함한다. 광 검출 시스템은 변조들의 공간 패턴으로부터 심겨진 부호들을 결정하기 위한 수단(230)을 추가로 포함한다.

Description

광 검출 시스템 및 방법{LIGHT DETECTION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 일반적으로 조명 광 검출 시스템들(illumination light detection systems) 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는 그러한 조명 시스템들의 광 출력에 심겨진(embedded) 데이터를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에, 사용자가 특정 장소 또는 공간에 대해 원하는 분위기를 획득할 수 있게 하는 최첨단 조명 시스템들이 개발되고 있다. 이러한 조명 시스템들에서 소위 장면(scene) 설정이 채택되는데, 이런 장면 설정에서 하나 이상의 광원들의 세트들이, 예를 들어 스위치 온/오프, 조광(dimming) 및 컬러 설정에 대한 종래의 개별적 광원들의 제어와는 대조적으로, 동시에 제어된다. 이러한 장면 설정 응용에서는, 직관적 사용자 상호작용이 중요한 성공 요인이다. 개별 광원들의 지역적 식별, 이들의 성능들 및 이들의 현재 설정과 같은, 광원들과 관련된 정보를 사용자에게 제공하는 것이 직관적 상호작용을 가능하게 하기 위한 관건이 된다.
그와 같은 정보를 사용자에게 제공하기 위해, 부호화된 광(coded light: CL)에 기초한 기법이 제안되었다. CL은 광원들의 광 출력 내에 데이터를 심는(embedding) 것에 기초한다. 광원의 광 출력은 전형적으로는 반복적 데이터 신호에 응답하여 변조되는데, 이 반복적 데이터 신호는 식별자 부호들(identifier codes), 예를 들어 광원 또는 광원이 속한 한 그룹의 광원들을 식별하기 위한 식별용 부호들을 포함할 수 있다. 변조는 전형적으로 사람들이 감지할 수 없을 정도의 충분히 높은 주파수에서 이루어진다. 다중 광원들로부터의 광 기여분들의 동시 검출은 각각의 광원을 고유한 양식으로 변조함으로써 가능해진다. (이론상) 제한 없는 개수의 광원들에 대한 동기적 및 비동기적 검출을 허용하는 연속적 및 이진식(binary)의 여러 방법이 존재한다.
어떻게 CL 기술이 예를 들어 개별 광원들을 가리키고 식별자 부호들을 읽어냄으로써 조명 시스템들의 운용(commissioning)에 사용될 수 있는지가 이미 알려져 있다.
광원들의 광 출력에서의 심겨진 데이터, 예를 들어 식별자 부호들은 광학적 수신기에 의해 검출될 수 있는데, 이 수신기는 예를 들어 램프를 제어하기 위한 리모콘으로 구현되거나 스위치 또는 센서 디바이스와 같은 또 다른 유닛에 포함될 수 있다. 이것은 단일 위치들에 존재하는 심겨진 데이터만이 검출될 수 있다는 결점을 갖는다. 대조적으로, 존재하는 식별자 부호들을 기준으로 하여 실시간으로 전체 2차원(2D) 장면을 특징화하고 그런 광 장면에서 다른 광원들의 식별자 부호들을 구별해내는 것이 바람직하다.
장면의 이미지 내에서의 다중 위치(multiple positions)에 존재하는 심겨진 데이터를 판정할 수 있는 카메라 센서들이 제안되었다. 그러나, 카메라 센서들을 채택한 이전 기법의 결점은, 다음 순서의 이미지 획득들 사이의 시간이 일반적으로 심겨진 부호 내에서의 단일 비트의 지속시간과 동등하거나 그보다 짧아야만 한다는 것이다. 심겨진 부호의 연속적 비트들은 이후 카메라에서의 연속 획득들로 획득된 결과들을 분석함으로써 검출된다. 이것은 높은 획득비를 제공할 수 있는 고성능 카메라 따라서 고가의 카메라 사용을 요구한다. 종래의 저가 카메라 센서들은 전형적으로 획득비가 너무 낮아서 사람의 눈에 안보이는 심겨진 데이터, 즉 고주파수의 CL을 검출하는 데에 쓰일 수 없다.
그러므로, 상기 언급한 문제들의 적어도 일부를 해결하는, 광원들의 광 출력 내에 심겨진 CL을 검출하기 위한 기술에 대한 필요가 업계에 존재한다.
상기 언급한 문제들을 극복하고 또한 2D 장면에 존재하는 다른 광원들의 심겨진 부호들의 식별을 허락하는 방식으로 광원들의 광 출력 내에 심겨진 2D CL를 검출할 수 있는 광 검출 시스템 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 이전 기법에 사용된 것과 같은 덜 비싼 카메라들을 이용하면서 고주파 CL을 검출하는데 적합한 검출 시스템 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 추가 목적이다.
이 목적은 첨부된 독립 청구항 1에 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 광 검출 시스템 및 독립 청구항 14에 정의된 바와 같은 상응하는 방법에 의해 이루어진다. 양호한 실시예들은 종속 청구항들에서 및 이하의 설명과 도면들에서 제시된다.
따라서, 본 발명의 개념에 따라서, 방출된 광의 특징에서의 변조들의 시간적 열(temporal sequence of modulations)로서 방출된 제1 심겨진 부호를 포함하는 광 기여분을 제공하는 적어도 제1 광원을 포함하는 조명 시스템에 의해 조명되는 장면의 적어도 하나의 이미지를 획득하도록 배치된 광 검출 수단을 포함하는 광 검출 시스템이 제공된다. 이미지는 화소들의 매트릭스를 포함하고, 각각의 화소는 장면 내에서의 다른 물리적인 위치에서의 조명 시스템의 전체 광 출력의 강도를 나타낸다. 이미지는 각각이 제1 심겨진 부호의 변조들의 시간적 열의 인스턴스(instance)를 포함하는 복수의 시간적 이동된 라인 인스턴스에 의해 획득된다. 광 검출 시스템은 변조들의 공간 패턴으로부터 제1 심겨진 부호를 결정하도록 배치된 처리 수단을 더 포함한다.
그러므로, 2D 이미지에서의 장면으로부터 출력된 광을 캡처하는 광 검출 시스템이 제공되는데, 여기서 시간적 이동된 라인 인스턴스들이 광 샘플 모멘트로서 역할을 한다. 이미지 캡처 처리 동안 광 검출 수단상에서의 연속 행들의 캡처 사이의 시간적인 시프트는, 상기 변조된 광원으로 조명된 대상들의 부분들에 또는 광원 자체에게 대응하는 장면의 최종 캡처된 이미지에서의 그런 영역들에 대한 화소 값들에서 라인마다의 변동(line-wise variation)을 일으킨다. 화소 값들에서의 라인마다의 변동은 조명된 대상들에서 이미지의 위에 중첩된 가로줄들의 패턴을 구성한다. 인코딩된 광에서의 메시지, 즉, 심겨진 부호에 대한 디코딩은 변조된 광원의 최초 강도 변동들과 관련된 1차원(1D) 신호의 복구를 요구한다.
라인마다 이미지를 획득하는 것에 기초한 이미지 획득을 활용함으로써 및 이미지의 라인 주파수가 상응하는 비디오 프레임 속도보다 102에서103 정도 높은 경향이 있으므로, 변조된 광의 시간적 샘플 레이트는 그것과 동일 정도로 증가된다. 그에 의해 하나의 단일 프레임 시간 내에 다중 채널 비트를 측정함으로써 현저하게 단축된 측정 시간을 제공하는 광 검출 시스템이 제공된다. 이 시스템은 롤링 셔터 이미지 캡처를 기반으로 할 수 있는데, 즉, 광 검출 수단은 이미지 센서 및 롤링 셔터 수단을 포함한다. 이것은 현재 모바일 장치들에 사용되는 저가 이미지 센서들에 전형적인 것인데, 그에 따라 검출 시스템에게 저가 솔루션을 제공한다. 또한, 롤링 셔터 이미지 캡처의 사용은 현행의 스마트 폰들을 부호화된 광 검출기들이 되도록 변환하는 것을 허용하는데, 이는 예를 들어 공공 장소이거나 사유지들의 조명에 존재하는 부호화된 광에 제공된 정보를 활용하는 애플리케이션들의 세계를 열 것이다. 현행의 전화기들의 추가적 무선 연결성(Wi-Fi, 블루투스)은 제어 신호들의 피드백을 위한 다양한 기회들을 제공한다. 광 내에 인코딩된 데이터를 검출하는 것 뿐만 아니라, 이미지 센서는 관측된 장면에게의 개별 광 기여분들에 관한 공간 정보를 제공하는 데까지 나아간다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 처리 수단은 각각의 라인 인스턴스를 따른 화소 값들의 조합에 기초하여 제1 심겨진 부호를 결정하도록 구성된다. 그러므로, 2D 이미지로부터의 1D 신호의 복구는 획득된 이미지의 각각의 행을 따른 화소 값들의 조합을 기반으로 한다. 화소 값들의 조합은 각각의 행을 따른, 즉, 각각의 라인 인스턴스를 따른, 화소 값들의 누적적 합산 또는 평균화일 수 있다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 라인 인스턴스들을 따른 화소 값들의 조합은 획득된 이미지의 적어도 하나의 미리 정해진 하위 영역(subarea)으로 제한된다. 예를 들어 장면에서의 조명된 대상들에 대응하는 이미지에서의 그런 지역들인 미리 정해진 하위 영역들로 행마다의 화소 값 조합을 제한함으로써, 복구된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)는 향상될 수 있다. 이러한 관련 이미지 지역들의 선택은 여러 방법들로 실행될 수 있는데, 가장 단순한 방법이 이미지에서 가장 밝은 영역을 선택하는 것이다. 복구된 1D 신호로부터의 메시지의 디코딩은 전기적 컴퓨터 네트워크들에서 사용된 방법들을 활용하여 이뤄질 수 있다.
광 검출 시스템의 실시예에 따라서, 미리 정해진 하위 영역의 선택이 이미지를 필터 커널을 갖는 필터로 컨볼브(convolve)함으로써 수행되는데, 이 필터 커널은 상기 제1 심겨진 부호와 관련된 변조들의 예상 공간패턴과 매칭(matching)하도록 제공된다. 필터는 1D 또는 2D 필터일 수 있고, 따라서 필터 커널이 광 변조용 신호의 특징과 관련된 예상 강도 패턴과 매칭하도록 제공된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 광 검출 수단은 화소 매트릭스 중의 화소들의 보조 그룹(complementary group)들이 다른 시간 인스턴스들에서 판독되는 화소 매트릭스를 포함하는 이미지 센서를 포함한다. 이것은 전체 행들 또는 열들인 보조 화소 그룹들을 판독하기 위한 어떤 필요도 없고, 선택된 화소들의 수만이 판독될 필요가 있어 고속 판독을 제공하기 때문에 이점이 있다. 변조된 광으로부터의 부호 복구는 화소 그룹들의 시간적 순서를 알 때 유리하게 이뤄질 수 있다. 각각의 화소 그룹이 인접 화소들로 구성될 필요는 없다는 것을 유의해야 한다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 화소들의 각각의 보조 그룹은 이미지 센서의 화소 매트릭스의 화소들의 행을 구성한다. 이 경우에, 센서의 화소 행들의 판독들을 다음 순서로 수행할 때, 판독들의 시간적 순서는 화소 행들의 공간적 순서에 반드시 대응할 필요는 없는데, 이는 유리한 점이다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 광 검출 수단은 화소 매트릭스를 포함하는 이미지 센서를 포함하고, 라인 인스턴스들은 화소 매트릭스로부터의 다음의 행 판독들에 대응한다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 화소들의 행들의 다른 시간 인스턴스들에서의 판독은 인접한 시간 인스턴스들이 화소들의 공간적으로 인접한 행들에 대응하도록 공간적으로 단조 순서(monotonic order)로 발생한다. 이 경우에, 예를 들어 각각의 라인 인스턴스가 이미지 센서의 화소 매트릭스의 행 판독에 대응할 때, 정상 롤링 셔터 판독이 획득된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 본 발명은 복수의 광원으로부터의 기여분들을 포함하는 획득된 이미지를 검출하고 분석하도록 제공되는데, 여기서 개별 광원의 각각의 광 기여분은 방출된 광의 특징들에서의 변조들의 시간적 열들로서 방출된 심겨진 고유 부호를 포함한다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 본 발명은 획득된 이미지의 디포커싱을 제공하기 위한 광학계를 더 포함한다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 광학계는 디포커싱된 획득된 이미지에서의 패턴을 제공하기 위한 애퍼처 마스크 요소(aperture mask element)를 포함한다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 애퍼처 마스크 요소의 공간적 형상은 다른 광원들로부터 기원하는 광 기여분들을 공간적으로 분리하도록 선택된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 시간적 이동된 라인 인스턴스들의 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연에 대해, 광 검출 수단의 노출 시간은 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연보다 길도록 선택된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 시간적 이동된 라인 인스턴스들의 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연에 대해 광 검출 수단의 노출 시간은 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연과 동등하도록 선택된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 시간적 이동된 라인 인스턴스들의 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연에 대해, 광 검출 수단의 노출 시간은 라인 판독들 간의 선택된 시간 지연보다 짧도록 선택된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 광 검출 수단은 롤링 셔터 카메라이다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 심겨진 부호는 연속적 반복적 데이터 스트림, 규칙적 간격들의 패킷들을 가진 패킷화된 데이터 스트림, 및 불규칙적 간격들의 패킷들을 가진 패킷화된 데이터 스트림 중 하나이면서, 반복적 형태로 전송된다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 방출된 광의 특징들은 강도 변조 및 컬러 변조 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 조명 시스템에서의 제1 광원의 광 기여분이 장면 내에서의 선택된 위치에 존재하는지를 결정하기 위한 방법이 제공되는데, 여기서 제1 광원의 광 기여분은 방출된 광의 특징에서의 변조들의 시간적 열로서 방출된 제1 심겨진 부호를 포함하고, 이 방법은 광 기여분의 시간적 이동된 라인 인스턴스들을 검색하는 단계, 및 변조들의 공간적 패턴으로부터 제1 심겨진 부호를 결정하는 단계를 포함한다.
여기서 이용되는 바로는, 용어 "화소(pixel)"는 장면 내에서의 특정 지점에 대응하는 이미지 데이터의 단위를 지칭한다. 이미지 데이터는 장면 내의 다른 지점들에서의 조명 시스템의 전체 광 출력의 강도들(또는 이것의 파생물들)을 포함한다. 화소들의 행들 및 열들로 이미지 데이터를 배열하는 것은 3 차원(3D) 장면을 2D 이미지로 표현하는 한 방법이다.
본 발명의 이런 양태, 특징과 이점 및 다른 양태, 특징과 이점은 후술되는 실시예를 참조하여 명백해지며 명료해질 것이다. 본 발명은 청구항들에 기재된 특징들의 모든 가능한 조합들과 관련됨을 주의해야 한다.
본 발명의 상기 및 기타 양태들은 본 발명의 실시예(들)를 도시한 첨부된 도면들을 참조하여, 이제 보다 상세히 서술될 것이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템의 실시예가 채택된 조명 시스템의 도식적 예시이다;
도 2는 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템의 실시예의 도식적 블록도이다;
도 3a는 비디오 스트리밍 모드 동안 전형적 글로벌 셔터 카메라에 대한 시간 도표이고 도 3b는 비디오 스트리밍 모드 동안 전형적 롤링 셔터 카메라에 대한 시간 도표이다.
도 4는 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템에서 사용되는 광 강도 변조의 평균 주파수에 대한 긴 노출 시간을 도해하는 시간 도표이다.
도 5는 푸리에 변환 후의 시간 및 주파수 영역에서의 신호 표현을 도해한다.
도 6은 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템에서 사용되는 광 강도 변조의 평균 주파수에 대한 짧은 노출 시간을 도해하는 시간 도표이다.
도 7은 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템에서 사용되는 광 강도 변조의 평균 주파수에 대한 매우 짧은 노출 시간을 도해하는 시간 도표이다.
도 8은 그 필터 커널이 광 변조용 신호, 즉, 심겨진 부호의 특징과 관련된 예상 강도 패턴과 매칭하는 필터 작동의 사용을 도해한다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 충분히 지금 기술될 것이다. 아래의 실시예들은 본 개시가 충분하고 완전하게 되고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달할 수 있도록 예를 드는 식으로 제공된다. 유사 번호들은 전체에 걸쳐 유사 요소들을 나타낸다.
도 1은 조명 시스템(110)이 설치된, 여기서는 방인 구조(100)를 도해한다. 조명 시스템(110)은 세 개의 광원(111, 112 및 113), 및 광원들(111, 112, 113)을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 유닛들을 포함한다. 조명 시스템은 사용자가 광원들을 제어하게 하기 위한 리모콘(remote control)(150)을 여기서 포함한다. 광원들은 고/저 압력의 기체 방전 소스들, 레이저 다이오드들, 무기/유기 발광 다이오드들, 백열 소스들 또는 할로겐 소스들과 같은 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다. 동작 동안, 각각의 광원(111, 112, 113)으로부터의 개별 제공된 광 출력(I111, I112, I113)이, 제각기, 구조(100)를 조명하기 위한 조명 시스템으로부터 나오는 전체 광에 기여한다. 구조상의 다른 광원들(111, 112, 113)로부터의 조명 기여분들은 여기서 풋 프린트들(footprints) (114, 115)로서 나타내어진다. 광원들로부터의 풋 프린트들은 중첩될 수 있다. 각각의 광원은 그 광 출력 I가 개별 식별자 부호 ID#1-3을 포함하게 되도록 부호화되는데, 이 식별자 부호는 전형적으로 개별 광원으로부터 방출된 광의 특성에서의 변조들의 시간적 열로서 방출되는 심겨진 부호이다. 부호화된 광은 현재 광 설정들 및/또는 다른 정보와 같은 광원에 관한 다른 정보를 추가로 포함할 수 있지만, 단순성을 위하여, 식별자 부호만이 본 발명의 개념의 기본 아이디어를 예시하기 위해 여기서 논의된다. 식별자 부호는 N 심볼들(예를 들어, 비트들)의 반복 열을 포함한다. 이하 기술에서, 심볼들은 비트들로서 지칭될 것이다. 그러나, 단어 "비트"가 본 응용에서 사용될 때는 언제나, 단일 심볼에 의해 표현되는 다중 비트들을 또한 포함할 수 있는 "심볼"의 더 넓은 정의가 적용된다는 것을 인식해야 한다. 이것의 예들은 다중 레벨 심볼들(multi-level symbols)이며, 여기서 0과 1이 데이터를 심기(embed) 위해 존재할 뿐만 아니라, 다중 이산 레벨들도 존재한다. 조명 시스템의 전체 광 출력은 그 각각이 개별 광원으로부터 기원하는 복수의 식별자 부호를 포함할 수 있다.
당업자에게 알려지고 따라서 상세히 여기서 기술되지 않는, 광원의 광 출력 내에 부호를 심기 위한 다양한 기법이 있다.
설명을 계속하면, 리모콘(150)은 도식적으로 도 2에 도시된 본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템을 포함한다. 광 검출 시스템(200)은 장면의 이미지, 즉, 본 예시적 실시예에서는 사용자에 의해 리모콘이 가리키는 구조(100)의 영역의 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서(210)를 포함한다. 또한, 광 검출 시스템은 이미지 센서(210)의 타이밍, 노출 시간 및 노출 영역을 선택하기 위한 셔터(220), 처리 유닛(230), 선택 사항인 메모리(240)를 포함한다. 광 검출 시스템은 광학계(250)를 선택적으로 또한 포함할 수 있다. 이미지를 획득할 때, 셔터(220)가 열리고 이미지를 획득하지 않을 때 셔터(220)는 닫힌다. 획득된 이미지는 화소들의 매트릭스를 포함하는데, 이 매트릭스의 각각의 화소는 장면 내에서의 다른 물리적인 위치에서의 조명 시스템의 전체 광 출력의 강도를 나타낸다. 처리 유닛(230)은, 예를 들어 (i) 이미지 센서(210)의 해상도(즉, 각각의 이미지/이미지 부분에 포함된 화소들의 수); (ii) 얼마나 많은 광원들이 조명 시스템에 포함되어 있는지, 및; (iii) 그런 광원들이 동기적으로 또는 비동기적으로 작동하는 지의 여부에 좌우되어, 장면 내에서의 특별한 위치에 존재하는 광원 식별자 부호들을 결정하기 위해 획득된 이미지(이미지의 행들)에 포함된 데이터를 처리하기 위한 다양한 방법들을 구현하도록 구성된다.
광 검출 시스템에서 구현되는 방법에 대해, 처리 유닛(230)은 식별자 부호들 또는 식별자 부호들의 파생물들, 즉, 식별자 부호들에 관한 정보가 그로부터 획득될 수 있는 파라미터들에 대한 접근을 이룰 수 있다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 식별자 부호는 광 검출 시스템에게 초기에 알려지지 않는다. 이 경우에, 광 검출 시스템은 부호화된 광에서 메시지들을 인코딩하는데 사용되는 프로토콜에 대한 지식을 갖고 있을 뿐이다. 사용된 프로토콜이 미리 알려지지 않은 경우에, 광 검출 시스템은 인코딩된 광에서 메시지를 디코딩할 수 있도록 하기 위해, 사용된 프로토콜을 인식할 수 있도록 제공된다.
이 예시적 실시예의 광 검출 시스템이 리모콘으로 제공되기는 하지만, 이것은 구조에 통합되어 제공될 수 있는데, 예를 들어 벽에 탑재되거나 또는 임의의 다른 편리한 방식으로 제공될 수 있다.
셔터(220)는 롤링 셔터 방식으로 본 발명의 개념에 통합되거나, 기계적이거나 전자 셔터일 수 있다. 롤링 셔터(220) 및 이미지 센서(210)는 통합될 수 있고, 이하에서 롤링 셔터 이미지 센서 또는 비디오 카메라로서 지칭된다.
롤링 셔터 이미지 센서들은 전형적으로 공간 해상도 요구들이 일반적으로 (HD급) 비디오의 해상도를 초과하는 사진술에 적용된다. 롤링 셔터 이미지 캡처는 각각의 라인의 노출 후에 이미지 센서의 라인별 데이터 전송으로부터 이뤄지는데, 반면에 글로벌 셔터 센서에서는 모든 화소 행들이 동시에 리셋되고 노출된다. 노출 종료에서, 글로벌 셔터 센서의 모든 행들은 이미지 센서의 어두워진 영역으로 동시에 이동된다. 이후 화소들은 행마다 판독된다. 글로벌 셔터 센서에서 하는 것처럼 동시에 모든 화소들을 노출시키는 것은 고속 이동 대상들이 기하학적 왜곡 없이 캡처될 수 있는 장점을 갖는다. 글로벌 셔터 시스템을 사용하는 이미지 센서들은 롤링 셔터 센서들보다 설계가 더 복잡하다.
계속 설명하면, 도 3은 제각기 비디오 스트리밍 모드 동안 전형적 글로벌 셔터 시스템(도 3a)과 전형적 롤링 셔터 시스템(도 3b)에 대한 시간 도표를 도해한다. 여기서 카메라의 CMOS 센서인 이미지 센서에서의 화소들이, 제1 단계 s1에서 처음 리셋되고, 이후 s2 단계에서 장면으로부터의 광에 노출되고, 이어서 전하 전달의 s3 단계가 따라오고, 마지막으로 최종 단계 s4에서 화소들이 판독된다. 글로벌 셔터 시스템 및 롤링 셔터 시스템의 두 가지 주요 원리가 도해되었다.
지금 도 3a을 참조하면, 글로벌 셔터 시스템에서, 한 프레임 동안 모든 행들에서의 모든 화소들은 먼저 리셋되고(s1), 다음으로 노출 시간 Te 동안 모든 행들 R이 동시적으로 노출되고(s2), 전하 전달(여기서 모든 행들이 센서의 어두워진 영역으로 동시에 이동됨)이 따라오고(s3), 최종적으로 화소들이 판독 시간 Tr 동안 행마다 판독된다(s4).
지금 도 3b을 참조하면, 롤링 셔터 시스템에서, 한 프레임 동안 화소들의 각각의 행 R는 먼저 리셋되고(s1), 다음으로 노출 시간 Te 동안 노출되고(s2), 전하 전달(여기서 행이 센서의 어두워진 영역으로 이동됨)이 이어지고(s3), 최종적으로 판독 시간 Tr 동안 판독된다(s4). 행들은 리셋되고 노출되고, 및 한 행씩 판독된다. 롤링 셔터 센서들은 글로벌 셔터 CMOS 센서들과 비교하여 더 높은 화소 밀도를 제공한다. 다음 순서의 라인들의 순차적 노출은 인접 행들의 노출들 사이의 시간 지연이라는 결과를 낳는다. 이것은 이동하는 대상들의 캡처된 이미지들이 왜곡되도록 야기한다.
또한, 본 발명의 개념에서 조명이 롤링 셔터 이미지 센서에서 행들의 다음 순서의 노출 동안 변화하는 경우에 라인마다의 아티팩트들(line-wise artifacts)의 도입이, 여기서 부호화된 광원에서의 식별자 부호에 의해 예시된 높은 주파수의 부호화된 광 신호를 캡처하기 위해 활용된다.
본 발명의 개념에 따른 광 검출 시스템의 예시적 실시예에서, 도 2와 관련하여 기술된 것처럼, 셔터(220)와 이미지 센서(210)는 여기서 이후 카메라로서 지칭되는 롤링 셔터 이미지 센서이다. 장면의 이미지를 캡처할 때 생성된 라인마다의 아티팩트들은 카메라의 프레임 리프레시 주파수(frequency) 또는 프레임 속도를 훨씬 넘어서서, 조명 시스템(100)의 광 출력에서의 시간적 광 변동들을 구별하기 위한 메커니즘을 제공하는데 사용된다. 예시적 실시예에서, 비디오 프레임 속도는 25에서 60Hz까지의 범위 내에서 선택된다. 이 범위는 10000 Hz 내지 20000 Hz 정도의 라인 판독 주파수를 제공한다. 라인 판독 주파수(line readout frequency)는 시간적 샘플 레이트 및 따라서 변조된 광 신호들의 모호하지 않은 복구를 위한 시간적 대역폭 한계를 결정하는데, 이는 샘플 주파수의 절반, 즉 나이키스트 주파수(Nyquist frequency)까지의 신호들만이 샘플 데이터로부터 복구될 수 있다는 점을 진술하는 나이키스트 샘플 정리(Nyquist sample theorem)에 의해 제공된다. 여기서, 샘플 주파수 fs 는 라인 판독들 간의 시간 지연에 의해 결정된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
변조된 광 신호들의 복구에 영향을 미치는 제2 양태는 센서의 노출 시간(Te)이다. 이 단락에서 우리는 세 가지 상황을 논의한다.
긴 노출 시간:
[수학식 2]
Figure pct00002
여기서 큰 노출 시간들은 빠른 광변조들의 검출성을 악화시키는 경향이 있고, 그러나 노출 시간의 현명한 선택은 나이키스트 주파수 아래의 교란 신호를 억제할 수 있다.
'최적' 노출 시간:
[수학식 3]
Figure pct00003
이것은 나이키스트 주파수 아래로 대역폭 제한된 광 변조들의 검출을 위한 최적 선택이다. 그리고,
짧은 노출 시간:
[수학식 4]
Figure pct00004
이 상황은 나이키스트 주파수를 초과하는 광 변조들을 검출하기 위한 옵션을 제공한다.
작동의 이러한 세 가지 가능한 모드는 이하 부분들에서 자세히 다루어진다.
도 4에서, 노출 시간이 라인 판독들 사이에서의 지연보다 훨씬 긴 전형적 상황이 묘사된다. 명료성을 위해 및 일반화 적용의 상실 없이, 우리는 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같은 리셋 시간 및 전하 전달 시간을 무시한다. 샘플링 처리는 등거리 디락 함수들(equidistant Dirac functions)의 콤(comb)에 의한 곱셈으로서 간주될 수 있다. 노출 처리는 노출 시간의 시간적 지속시간으로 직사각형 필터(rectangular filter)에 의한 변조된 광 신호의 컨볼루션으로서 표현될 수 있다. 주파수 영역에서 이것은 신호 스펙트럼이 싱크함수(sinc function)에 의해 곱해지도록 초래한다. 이것은 연속 라인들 사이의 특정 시간 지연이 주어졌을 때의 다른 노출 시간 설정들의 필터링 효과를 도해한 도 5에 묘사된다. 왼쪽 도표들은 신호값을 시간 함수로서 표현하고, 오른쪽 도표들은 푸리에 변환의 모듈러스를 주파수의 함수로서 표현한다. 증가하는 노출 시간에 대해, 이 필터는 나이키스트 주파수까지의 주파수 범위에서 제로들을 생성함으로써 및 그 외에 신호 진폭을 감쇠시킴으로써, 변조된 광 신호의 높은 주파수의 성분(high-frequent content)을 점점 더 억제한다. 나이키스트 주파수 아래에 있는 제로들의 발생은 그 주파수 범위에서 그런 제로 위치들에 존재하는 교란 신호를 억제하는데 사용될 수 있다.
도 6은 광 강도 변조의 주파수에 대한 짧은 노출 시간을 도해한다. s2 동안, 노출 시간 Te 는 여기서 데이터 전달 시간, 즉 s4 동안의 판독 시간 Tr 과 동일하다. 이것은 절반의 샘플 레이트까지의 신호 획득을 허용한다. 노출 시간이 판독 시간과 동일할 때, 즉 Te=Tr일 때, 싱크함수의 처음의 제로들은 샘플 주파수의 배수들에 나타난다. 나이키스트 주파수까지의 기본 주파수 대역 내에서, 싱크 응답의 중심 로브(lobe)의 진폭 강하는 쉽게 보정될 수 있는 적당한 고주파 감쇠의 원인이 될 뿐이다.
도 7은 광 강도 변조의 주파수에 대하여, s2 동안의, 매우 짧은 노출 시간 Te 를 도해한다. 노출 시간 Te는 데이터 전달 시간, 즉 s4 동안의 판독 시간 Tr 보다 짧은데, 즉 Te < Tr 이다. 광 강도 신호가 반복적이라고 가정하면, 이 상황은 에일리어싱에 기초한, 절반의 샘플 레이트보다 높은 신호들의 검출을 허용한다. 노출 시간이 라인 판독 지연보다 짧게 선택될 수 있는 경우, 도 7에 묘사된 대로, 노출 시간이 판독 시간과 동일한 경우, 즉 Te = Tr 에 대해 앞서 기술한 것과 같은 중심 로브의 감쇠는 미미해진다. 이 상황에서, 높은 주파수의 감쇠가 없는 경우에, 짧은 노출 시간이 라인 레이트(line-rate)를 넘어서는 검출을 허용하기 때문에 샘플 주파수를 훨씬 넘는 높은 주파수의 광 변조를 검출하는 것이 가능하다.
도 8에서, 본 발명의 실시예에 따른 예가, 이미지 검출을 위한 관련 이미지 영역들의 선택을 위한 필터의 사용에 대해 보여진다. 주어진 예에 사용된 필터 커널은 특정 변조 주파수를 갖는 지역들을 식별하도록 의도된다. 도시된 2D 필터 커널은 (복소수) 필터 계수들이 본질적으로 가우시안 윈도에 의해 감쇠된 코사인 및 사인 함수인 1D 가버 필터(Gabor filter)를 기반으로 한다. 1D 가버 필터는 특정 주파수의 고립된 발생들의 검출에 일반적으로 사용된다. 다시 가우시안 윈도 내에서, 수평 방향으로 필터를 확장함으로써, 우리는 특정 램프로부터의 광 변조가 인접한 열들에서 거의 동등하게 나타나게 될 이미지에서의 행마다의 변조를 일으킨다는 사실을 활용하게 된다. 귀결되는 2D 필터 커널의 실수 및 허수 성분들은 (801), (802)로서 표시된다.
이원 광변조(binary light modulation)의 경우에, 본 방법은 데이터 스트림에 심겨진 특정 클럭 신호의 존재에 기초하여 장면에서의 모든 광원들을 검출하는데 사용될 수 있다. 반면에, 연속적 변조의 경우에, 본 방법은 그 각각이 고유한 변조 주파수를 특징으로 하는 다수의 광원으로부터 특정한 광원을 검출하는데 사용될 수 있다. 본 예에서, 두 개의 다른 램프에 의해 조명된 장면을 보여주는 입력 이미지(803)가 복소수(complex) 가버 필터의 두 개의 커널(801, 802)과 컨볼브되어(convolve), 진폭(모듈러스)이 804로서 표현된 복소수 값 결과 이미지를 낳는다. 또 다른 램프에 대응하는 또 다른 주파수를 특징으로 하는, 또 다른 가버 필터에 대한 진폭 응답이 805로서 묘사된다. 특정 램프의 식별은 각각이 다른 주파수 주위에 설계된 다중 가버 필터에 대한 진폭 응답의 비교로부터 따라온다. 지역적으로 가장 높은 진폭 응답을 가진 필터는 어느 광원이 지역적으로 장면에 기여하고 있는지를 밝힌다. 다른 주파수 값들이, 광 검출에서의 비선형 강도 변환들에 의한 고조파 왜곡, 예를 들어 카메라에서의 감마 보정으로 인한 모호한 신규 주파수들의 발생을 회피하도록 선택되었다. 따라서, 본 예에서, 주파수들은 전화통신에서 다이얼 톤들로서 사용되는 주파수 열로부터 선택되었다(소위 DTMF(dual tone multiple frequency) 시스템. 참조: 엘. 쉔커, "2 그룹 음성 주파수 부호를 가진 푸시 버튼 호출", 벨 시스템 기술 저널, 39(1):235-255, 1960년 1월). 즉, 이 주파수 열은 21/19의 증분 인자에 의해 분리되고, 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz 등의 결과를 낳는다. 분류 결과(806)는 대응 광원(각각 LED 4와 LED 6)으로 표식이 붙은 검출된 광 풋 프린트들을 보여준다.
획득된 장면의 이미지는 수직 방향으로의 롤링 셔터 캡처 실행들로 캡처된다. 그러므로, 광변조는 또한 비디오 프레임의 수직 방향으로 분포된다. 그 결과, 비디오 프레임에서의 광 현상의 수직 치수는 변조가 관찰될 수 있는 시간적 윈도를 제한한다. 부호화된 광이 장면을 조명함에 따라, 광변조는 광원 자체의 이미지들에서뿐만 아니라 조명된 장면의 이미지들의 둘 모두에서 나타난다. 캡처된 광 풋 프린트, 즉 장면에서의 개별 광 기여분의 공간 지역화가 충분히 크고 및 충분히 많은 이미지들이 기록되는 한, 완전한 식별자 부호(또는 변조된 광에서의 다른 부호화된 메시지)가, 식별자 부호가 주기적으로 반복되고 식별자 부호의 각각의 비트가 캡처된 광 풋 프린트에 결국 나타난다면 재구축될 수 있다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 시스템은 추가로 광학계를 포함한다(도 2에서 광학계(250)를 보라). 광학계, 예를 들어 비디오 카메라의 렌즈는 검출된 광의, 즉 획득된 이미지의 디포커싱(defocusing)을 제공하기 위해 이용된다. 광원의 또는 조명된 풋 프린트의 치수들이 비실제적으로 작은 경우에, 예를 들어 광원이 소 그룹의 발광 다이오드(LED), 예로서 4 개의 LED를 포함할 때, 렌즈는 초점을 벗어나도록(out-of-focus) 배열된다. 그 결과, 심지어 점 형태의 부호화된 램프들도 일본식 용어 "보케(bokeh)"를 이용하여 종종 지칭되는, 원형 블러 패턴(circular blur pattern)을 생성할 것이다. 탈초점 렌즈(lens out of focus)로 장면에서 점 형태 광원의 이미지를 캡처할 경우, 점 형태 광원으로부터의 광 출력은 이미지 프레임에 초점이 맞춰질 때의 치수보다 훨씬 큰 보케를 생성한다. 짧은 노출에서 적절히 초점이 맞춰진 이미지는 광원을 점으로서 보여준다(실제로 그것의 4 개의 LED 소자를 보여준다). 탈 초점 이미지는 광원의 변조로 인한 라인 패턴을 가진 보케를 보여준다.
광 검출 시스템의 실시예에 따르면, 광학계(250)는 디포커싱된 검출된 광에서 패턴을 제공하기 위한 애퍼처 마스크 요소(도시 생략)를 포함한다. 블러 패턴 윤곽은 일반적으로 원형인 애퍼처의 크기 및 형상에 의해 주로 결정된다. 그렇지만, 원형 애퍼처를 감쇠 마스크로 대체하는 것에 의해, 각각의 점 형태 광은 감쇠 마스크의 패턴을 채택할 것이다. 이것은 부호화된 애퍼처를 이용하는 것으로서 지칭된다. 양호하게는, 광원이 한 그룹의 LED인 경우에서와 같이, 애퍼처 마스크 요소의 공간적 형상은 다른 광원들로부터 기원하는 광 기여분들을 공간적으로 분리하기 위해 선택될 수 있다. 블러의 크기가 물체 거리와 초점 거리 사이의 차와 그 규모를 맞춤(scale)에 따라, 심지어 작은 애퍼처들도 큰 디포커스 패턴들을 생성할 수 있다. 디포커스 패턴 내에서, 변조된 광 패턴은 여기 남아 있다. 부호화된 카메라 애퍼처의 공간적 형상은 그 각각이 그 자신의 고유 신호로 변조된 점 형태 광들의 클러스터들을 최적으로 분리하도록 선택될 수 있다.
광 검출들 시스템의 실시예에 따르면, 점 형태 광원들의 형상은, 각각의 점 형상을 하나의 단일 주요 방향으로 스트레칭하게 만드는 비 등방성 광학 소자, 예를 들어 원통형 렌즈, 또는 각각의 점 형상을 캡처된 이미지에서의 넓은 공간 영역으로 확산시키는 광 확산 소자(light-diffusing element)를 이용하여 변경된다. 스트레칭 방향이 수직 방향으로 선택될 때, 넓은 공간 퍼짐은 더 많은 부호 정보를 가진 파편(fragment)을 보여주는 더 큰 시간적 윈도를 제공한다. 다른 적절한 광학 소자들은 난반사 소자들(diffusive elements), 회절 격자들 및 파면 인코딩 렌즈일 수 있다. 본 발명의 개념에 따른 조명 시스템의 출력 광 신호의 라인마다의 인스턴스들의 사용은 이미지 데이터를 분석할 때 처리 수단에서 사용될 수 있는, 신호 검출을 위한 다양한 장점들을 갖는다. 수평 퍼짐은 복구된 신호의 신호 대 잡음비가 향상되고 비균일 배경들로 인한 교란이 억제될 수 있도록 이미지 행을 따른 복수의 화소 값들의 누적 사용을 허용한다.
변조된 광 아티팩트들 없이 정상 이미지의 복구를 바라는 경우에, 일반적으로 비디오 형식 변환에 적용되는 디인터레이싱(deinterlacing) 처리와 유사하게, 교란을 제거하는 데에 비교적 단순한 동작들이 요구된다. 디인터레이싱은 프로그레시브 이미지 시퀀스를 만들기 위해 인터레이싱된 비디오 시퀀스에서 누락 이미지 행들을 만드는데 사용된다.
풋 프린트 합성의 응용에서, 앞서 언급한 것처럼, 이미지 처리는 다른 광 기여분들을 분리(isolate)시키고 변조 교란 없이 분리된 이미지들을 재구축할 수 있다.
일반적으로, 바라지 않는 사람들에 의한 광 변조 인식, 카메라 이미지들에서의 희망하지 않는 신호 가시성 및 카메라들에 의한 매력(delectability) 사이의 균형이 있다. 바라지 않는 인간 인식력이 일반적으로 우세하기 때문에, 제1 조건 세트가 광 변조의 방법 및 특징들에 부여된다. 아티팩트가 없는 카메라 이미지들을 보장하기 위해, 변조는 각각의 캡처된 이미지에서의 화소 값들이 일반적으로 0 부터 255까지의 범위에 있는 화소 값들의 양자화 단계 크기 내에서 변화하도록 야기하게 선택되어야만 한다. 행을 따른 복수의 화소들의 상기 누적은 변조용 신호의 복구를 허용하는 것으로 알려져 있다.
　개별 램프들의 식별 뿐만이 아니라 다른 램프 특정적 데이터의 전달도 연속치 방식에 또는 이원 변조 방식에 모두 기초할 수 있다.
다양한 램프들(본 문맥에서: 다른 램프들)의 분리는 각각의 램프에 대한 다른 변조 주파수들 또는 주파수 조합들의 지정에 기반할 수 있다. 만약 다른 고유 광원 식별자 부호들의 수가 상대적으로 작다면, 변조의 반복적 속성은 작은 신호 파편들이 다른 데이터 채널들의 모호하지 않은 분리를 위해 충분한 것이다. 다른 광 기여분들이 공간적으로 센서상에서 중첩하는 경우에, 본 방법은 쌓이는 신호들(stacked signals)을 분리하기 위한 충분한 직교성을 또한 제공할 수 있다.
그 대신에, 다른 광원 식별자 부호의 수가 많고 또한 특히 각각의 광원이 시간상 천천히 변화하는 추가 데이터(예를 들어 온도, 버닝(burning) 시간들)를 전송할 때 디지털 데이터 전달이 일반적으로 더 적절하다. 다른 광 기여분들이 중첩하는 경우에, 또한 디지털 변조 방법은 동기식 및 비동기식 광원들 모두에 대한 채널 분리를 보장하도록 충분한 직교성을 제공하여야 한다.
점 형태 검출기들(예를 들어 광 다이오드들)에 의해서뿐만이 아니라 롤링 셔터 카메라들에 의한 검출을 가능케 하기 위해, 다양한 변조 방식들의 조합이 가능하다. 카메라 기반 검출의 상대적 저 주파수(최대 ~10 kHz) 속성은 여전히 광 다이오드에 의해 픽업될 수 있는 고 주파수(최대 ~10 MHz) 변조들에 전형적으로 둔감하다. 그러한 혼성 광변조 방식은 점 기반 센서들에게의 큰 데이터 양들의 및 카메라 기반 센서들에게의 작은 데이터 양들의 동시 전송을 허용한다.
상기 설명에서, 본 발명의 개념은 부호화된 광원들의 검출을 위한 저가 카메라들 응용에 대해 기술되지만, 이것에만 국한되지는 않는다. 저가 카메라들이 (스마트 폰들과 같은) 기존 제품들의 일부가 되는 제한들 내에서 다양한 수단들이 검출(짧은 노출 시간, 계획적 디포커싱)을 향상시키기 위해 제시되었다. 롤링 셔터 센서들이 글로벌 셔터 센서들보다 계속해서 더 비용 절감적이기 때문에, 주문형 카메라들은 핸드헬드 장치의 감지 요소로서든 또는 영구적 광 검출 시스템의 부분으로서든, 조명 시스템 자체의 부분으로 될 수 있다. 이러한 경우들에서 또한 다른 수단들(부호화된 애퍼처들)이 검출을 향상시키기 위해 제시되었다.
앞에서, 첨부된 청구항에 정의된 본 발명에 따른 광 검출 시스템의 실시예들이 기술되었다. 이것들은 비 제한적 예들로만 보아야 한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 다수의 변형들 및 대안적인 실시예들도 본 발명의 범위 내에서 가능하다.
　본 출원의 목적상, 및 특히 첨부된 청구항들에 대하여, "포함한다"는 용어가 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 복수 표현이 없는 것("a" 또는 "an"으로 표현된 것)이 복수를 배제하지 않음에 유의해야 하는데, 이는 그 자체로 본 기술분야의 숙련된 기술자들에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 광 검출 시스템으로서,
    방출된 광의 특징에서의 변조들의 시간적 열(temporal sequence of modulations)로서 방출된 제1 심겨진 부호(embedded code)(ID#1, ID#2, ID#3)를 포함하는 광 기여분을 제공하는 적어도 제1 광원(111,112,113)을 포함하는 조명 시스템(110)에 의해 조명되는 장면의 적어도 하나의 이미지를 획득하도록 배치된 광 검출 수단(220) - 상기 이미지는 화소들의 매트릭스를 포함하고, 각각의 화소는 상기 장면 내에서의 서로 다른 물리적인 위치에서 상기 조명 시스템의 전체 광 출력의 강도를 나타내고, 상기 이미지는 각각이 상기 제1 심겨진 부호의 변조들의 상기 시간적 열의 인스턴스(instance)를 포함하는 복수의 시간적 이동된 라인 인스턴스로서 획득됨 -; 및
    변조들의 공간 패턴으로부터 상기 제1 심겨진 부호를 결정하도록 배치된 처리 수단(230)
    을 포함하는 광 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 수단은 각각의 라인 인스턴스를 따른 화소 값들의 조합에 기초하여 상기 제1 심겨진 부호를 결정하도록 구성되는 광 검출 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 라인 인스턴스들을 따른 화소 값들의 조합은 상기 획득된 이미지의 적어도 하나의 미리 정해진 하위 영역으로 제한되는 광 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 미리 정해진 하위 영역의 선택은 상기 이미지를 필터 커널을 갖는 필터로 컨볼브(convolve)함으로서 수행되고, 상기 필터 커널은 상기 제1 심겨진 부호와 관련된 변조들의 예상 공간 패턴과 매칭하도록 제공되는 광 검출 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 검출 수단은 화소들의 보조 그룹들(complementary groups)이 서로 다른 시간 인스턴스들에서 판독되는 화소 매트릭스를 포함하는 이미지 센서를 포함하는 광 검출 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    화소들의 각각의 보조 그룹은 상기 이미지 센서의 상기 화소 매트릭스의 화소들의 행을 구성하는 광 검출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화소들의 행들의 서로 다른 시간 인스턴스들에서의 판독은 인접한 시간 인스턴스들이 화소들의 공간적으로 인접한 행들에 대응하도록 공간적 단조 순서로 발생하는 광 검출 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 광원으로부터의 기여분들을 포함하는 획득된 이미지를 검출하고 분석하도록 추가로 배치되고, 개별 광원의 각각의 광 기여분은 방출된 광의 특징에서의 변조들의 시간적 열들로서 방출된 심겨진 고유 부호를 포함하는 광 검출 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 획득된 이미지의 디포커싱을 제공하기 위한 광학계를 더 포함하는 광 검출 시스템.
  10. 제8항을 인용하는 때의 제9항에 있어서,
    상기 광학계는 상기 디포커싱된 획득된 이미지에서의 패턴을 제공하기 위한 애퍼처 마스크 요소(aperture mask element)를 포함하는 광 검출 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 애퍼처 마스크 요소의 공간적 형상은 서로 다른 광원들로부터 기원하는 광 기여분들을 공간적으로 분리하도록 선택되는 광 검출 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 검출 수단은 롤링 셔터 카메라인 광 검출 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심겨진 부호는 연속적 반복적 데이터 스트림, 규칙적 간격들의 패킷들을 가진 패킷화된 데이터 스트림, 및 불규칙적 간격들의 패킷들을 가진 패킷화된 데이터 스트림 중 하나이면서 반복적 형태로 전송되는 광 검출 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출된 광의 특징은 강도 변조 및 컬러 변조 중 하나인 광 검출 시스템.
  15. 조명 시스템에서의 제1 광원의 광 기여분이 장면 내에서의 선택된 위치에 존재하는지를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 광원의 광 기여분은 방출된 광의 특징에서의 변조들의 시간적 열로서 방출된 제1 심겨진 부호를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 광 기여분의 시간적 이동된 라인 인스턴스들을 검색하는 단계; 및
    상기 변조들의 공간적 패턴으로부터 상기 제1 심겨진 부호를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
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