WO2021121896A1 - Method for synchronization and system - Google Patents

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WO2021121896A1
WO2021121896A1 PCT/EP2020/083498 EP2020083498W WO2021121896A1 WO 2021121896 A1 WO2021121896 A1 WO 2021121896A1 EP 2020083498 W EP2020083498 W EP 2020083498W WO 2021121896 A1 WO2021121896 A1 WO 2021121896A1
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WO
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time
light signal
signal sequence
state
detected
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/083498
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German (de)
French (fr)
Inventor
Istvan SZELL
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP20815782.6A priority Critical patent/EP4078334A1/en
Publication of WO2021121896A1 publication Critical patent/WO2021121896A1/en

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
    • G06F1/14Time supervision arrangements, e.g. real time clock

Definitions

  • the invention relates to a method for synchronizing a time system of a main device with a reference time system of a reference device.
  • the invention further relates to a system comprising at least one main device and at least one reference device, the main device and the reference device being set up to carry out the method for synchronization.
  • Real-time capability of an otherwise non-real-time capable device or operating system can be made possible, for example, by a time synchronization of the time system of the device with a reference time system, for example a reference time system of a reference device.
  • Methods for synchronizing time systems are already known from the prior art, for example from WO 03/093856 A2, which discloses a method for synchronizing a main device with an external reference device, the main device in particular having a non-real-time operating system.
  • the aspect of synchronization is discussed in detail in “Software development for real-time systems”, edited by Juliane T. Benra.
  • a method for a time synchronization of a time system of a main device with a reference time system of a reference device in particular for a time synchronization of a time system of a non-real-time capable operating system of the main device with the reference time system of the reference device, a light signal using a light signal device of the reference device is emitted, with a light signal section of the light signal being detected in at least one image recording using a detection device of the main unit, the light signal section being assignable to a point in time ⁇ H Q of the time system of the main unit, wherein the light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence which has a defined reference to a point in time t RG of the reference time system, a time offset At being determined from a comparison of the detected light signal section with the given time-dependent signal sequence of the light signal, with a correction being made for synchronization the time offset At is carried out.
  • Time synchronization is understood to mean that a reference is made between the time system of the main device and the reference time system of the reference device.
  • the reference allows a point in time (in particular a time specification) of the time system of the main device to be converted into a point in time (in particular a time specification) of the reference time system of the reference device - or vice versa.
  • a reference to an, in particular external, real-time capable reference time system can be made from the non-real-time capable time system of the main system.
  • the main device can also be made real-time capable in this way.
  • the main device is implemented by a mobile device such as a smartphone, a tablet, a motion controller of a game console or the like.
  • the reference device is implemented by an embedded system.
  • the reference device can in particular be implemented as a device external to the main device.
  • the reference device can be implemented as an embedded system (“embedded system” or “embedded device”).
  • the method for synchronization can be used in a method for positioning a mobile device (reference device), with relative position data provided by an inertial sensor system of the device (from the movement of the device) being compared with absolute position data, with the absolute Position data can be recorded with a camera system of another device (main device), for example a smartphone.
  • the inventive method for synchronization allows a latency period (also: latency) of the other device in the Evaluation (so-called "sensor fusion”) of the relative and absolute position data must be taken into account.
  • the light signal device is used to generate and emit a light signal that can be detected by the detection device.
  • the light signal can in principle be implemented in any desired spectral range, for example in the visual light spectrum, in the ultraviolet range and / or in the infrared range.
  • the light signal device comprises at least one LED.
  • the light signal device can also comprise several LEDs, in particular special ones for generating different colors.
  • the light signal device comprises at least one laser diode and / or at least one laser diode for generating a laser line.
  • a laser diode for generating a laser line is to be understood in particular as a laser diode with an optical device, for example egg ner cylinder lens, the optical device splitting a laser beam emitted by the laser diode into a laser plane in such a way that the projection of the laser plane onto an object a laser line is generated.
  • an optical device for example egg ner cylinder lens
  • the detection device is sensitive at least in the spectral range of the light signal used and is set up to at least partially detect the light signal.
  • the at least partially detected section of the light signal is referred to as the light signal section.
  • the detection device is spatially resolving.
  • the detection device has in particular an array of light-sensitive elements (pixels).
  • the detection device has a rolling shutter effect.
  • the “rolling shutter effect” means that the exposure of all light-sensitive elements of the detection device does not take place at exactly the same point in time, but that an area of simultaneous exposure - typically a column or a line - moves over the detection device column by column or line by line.
  • the detection device is implemented as an optical image sensor, in particular as an optical image sensor with a rolling shutter effect, in particular as a CMOS image sensor.
  • the optical image sensor can be referred to as a camera.
  • the light signal denotes a signal emitted by the light signal device, for example a continuously or intermittently emitted light of one or more colors and / or a continuously or intermittently emitted light of one or more intensities.
  • the light signal is emitted, i.e. transmitted, by the light signal device and detected, i.e. received, by the detection device - at least partially as a light signal section.
  • the light signal in connection with the light signal device and the detection device serves as the interface used for synchronization of the system comprising the main device and the reference device.
  • the light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence.
  • a signal sequence denotes a sequence of distinguishable states of the emitted light signal.
  • the distinguishable states can be detected in particular by means of the detection device.
  • the distinguishable states - for example different colors or intensities of the light signal - each cause a change of state between successive states - for example from red to green.
  • the time-dependent signal sequence can also be implemented as a predefined time-dependent signal modulation of the light signal.
  • Preset is to be understood as meaning that the signal sequence is defined and reproducible, whereby it can be provided, for example, by reading out from a memory device or from a data communication interface of the control device of the main device and / or the control device of the reference device.
  • the signal sequence can also be transmitted to a further device, for example as a code or protocol, so that the signal sequence can in principle also be made available to the further device as a predetermined time-dependent signal sequence.
  • a change of state is to be understood in particular as a transition or a change or a sequence from a first state to a second state that is distinguishable from the first state (state change or state transition or state sequence).
  • no repetition of a state change in particular a state change or a state transition or a state sequence, occurs within the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal. Consequently, an unambiguous (in particular unambiguous) assignment of a change in state - at least relatively within the signal sequence - can be made possible at a defined point in time if the rate of change in the state of the states is known.
  • the "rate of change of state” is to be understood in particular as the frequency with which the states of the time-dependent signal sequence change, i.e. with which a change in state occurs.
  • "Rate of change of state of the signal sequence” and “Rate of change of state of the states” are used synonymously.
  • the rate of change of state (in Hz) can be converted into a state duration (corresponding to the period duration associated with the frequency). If the states change, for example, at a frequency of 100 Hz, a respective state duration (i.e. the duration during which the light signal is emitted in red, for example) is 10 ms. According to this duration of state, for example, the third change of state in the time-dependent signal sequence occurs after 30 ms from the start of the signal sequence.
  • the emitted light signal comprises a predefined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color of the light signal. For example, using three LEDs in the colors red (R), green (G) and blue (B), a signal sequence can be given by the sequence of the states of the colors RGRBGBR.
  • the signal sequence includes six clearly identifiable color transitions (RG, GR, RB, ..., BR) as changes in status, with no regression within the signal sequence RGRBGBR. repetition of a change of state occurs.
  • the emitted light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of an intensity of the light signal.
  • the light signal includes distinguishable states such as “light” (H), “dark” (D) and “off” (A).
  • a sequence of signals can also be given with these states, for example through the sequence of the states of the intensities H-D-H-A-D-A-H.
  • the signal sequence comprises six clearly identifiable intensity transitions (H-D, D-H, ..., A-H) as changes in state, with no repetition of a state change occurring within the signal sequence H-D-H-A-D-A-H.
  • a combined light signal which comprises a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of an intensity and color.
  • Further states of the emitted light signal are in principle conceivable, for example states of a contrast or states of a polarization angle.
  • the selection of the states - i.e. the selection of a type of the states of the light signal - can be matched to the detection device used.
  • the selection of the type of states of the light signal can be dependent on the resolution capability of the detection device with regard to a brightness difference and / or a color nuance.
  • a stringing together of the signal sequence to generate a continuous light signal comprising a, in particular periodically, repeated signal sequence is conceivable.
  • the predefined time-dependent signal sequence has a defined (ie deterministic or determinable or calculable) reference to a point in time t RG of the reference time system of the reference device (index “RG”).
  • the predetermined time-dependent signal sequence can begin or be started at the point in time t RG of the reference time signal.
  • a defined time offset - of, for example, 10 ms (e.g. as a result of a Latency) - or a determinable (calculable or determinable) and thus defined time offset conceivable.
  • the predetermined time-dependent signal sequence emitted by the light signal device by means of the light signal and transmitted in this way can be linked to the reference time system of the reference system.
  • a time reference to the time t RG of the reference time system can be established for each state change if - as already explained above - the rate of state change of the time-dependent signal sequence is known. Consequently, a point in time at which an unambiguous change in state occurs - at least within the specified signal sequence - can be determined unambiguously with reference to the reference time system if the rate of change in state of the signal sequence is known.
  • the number of unambiguous (i.e. non-repeating) changes in the state of the signal sequence provided can be used to influence or specifically select a time resolution of the signal sequence (in particular in relation to the reference time system) and thus a time resolution of the synchronization.
  • a higher number of state changes enables, for example, a higher temporal resolution.
  • a smaller number of state changes enables the implementation of comparatively long emission periods of a respective state, so that the detection device simplifies the detection and differentiation of the state and a particularly robust method can be achieved.
  • a more robust method can consequently be implemented with reduced requirements for the light signal device and the detection device.
  • the light signal segment is to be understood as an at least section-wise part of the light signal that is detected at least temporarily or temporarily by the detection device.
  • the light signal section also includes a section of the predetermined time-dependent signal sequence emitted with the light signal - hereinafter also referred to as “detected signal sequence”.
  • the light signal section is formed by the components of the light signal that are detected by the detection device.
  • the detection takes place in the form of image recordings (images or frames) by means of the detection device. It should be noted that a section of an image recording (for example captured through one half of the light-sensitive surface of the detection device) can also be viewed as an image recording.
  • the light signal section can be assigned at least to a point in time ⁇ H Q of the time system of the main device (index "HG").
  • time stamp of the image recording in the metadata.
  • the time stamp advantageously originates from a physical preprocessing unit of the detection device and therefore has no latency due to interposed software abstraction levels. This assignment can be used to link the point in time at which the light signal section is detected with the time system of the main device.
  • a time offset ⁇ t is determined from a comparison of the detected light signal section, in particular the detected signal sequence of the light signal, with the predetermined and consequently known time-dependent signal sequence of the light signal.
  • This time offset is the key to synchronizing the time system of the main device and the reference time system of the reference device.
  • “Comparison” is to be understood in particular to mean that the detected signal sequence contained in the detected light signal segment is compared with the predefined time-dependent signal sequence in such a way that an identification and / or assignment of states is possible. For example, a detected light signal section comprising the detected signal sequence “R-B” can be discovered in the signal sequence “R-G-R-B-G-B-R” comprised in the emitted light signal.
  • the time offset At can be determined via a look-up table or a calculation rule.
  • the correction denotes in particular offsetting, compensating, equating, subtracting, multiplying or adding at least one of the time systems with the aim of establishing a clear (in particular one-to-one) relationship between the time systems. In particular, it is also conceivable to correct both time systems.
  • the light signal introduced above includes the unambiguous signal sequence of the statuses of the colors "RGRBGBR".
  • the signal sequence with unambiguous (ie each unique) status changes - as described above - in principle a one-to-one time change can be made for each status change Reference can be made at a point in time t RG of the reference time system. It is assumed here that the specified time-dependent signal sequence begins or is started at time t RG 0 of the reference time signal. Furthermore, the rate of change of state of the time-dependent signal sequence is assumed to be known.
  • the detection device can for example detect the light signal segment including the signal sequence “RB”, for example in at least one image recording, the at least one image recording having a time stamp t HG and thus a clear (in particular one-to-one) reference to the time system of the main device having.
  • the time offset At can now be determined from the comparison of the detected light signal segment, in particular the detected signal sequence “RB”, with the predefined time-dependent signal sequence “RGRBGBR” of the light signal. From the comparison, the “position” of the change in status can be recognized as the third change in status (first position “R-G”; second position “GR”; third position “RB”).
  • t RG 0 is off known to the reference time system and can, for example, be transmitted from the reference device to the main device using a data communication interface.
  • the method according to the invention makes it possible to carry out a synchronization based on time information that originates from a peripheral device that stores this time information in a hardware layer and / or in such software layers. ), which can be accessed with a determinable (calculable or determinable) latency period. In this way, it is possible to synchronize a time system of a non-real-time capable device, in particular a time system of an operating system of a non-real-time capable device, with a reference time system of a reference device.
  • an image recording rate of the detection device essentially corresponds to a rate of change of state of the time-dependent signal sequence.
  • an image recording rate of the detection device is greater than a state change rate of the time-dependent signal sequence (ie the image recording frequency is faster).
  • a light signal section can be evaluated which is detected in a plurality of, in particular sequential, image recordings.
  • “essentially corresponds” is to be understood as meaning that the image recording rate and the rate of change of state of the time-dependent signal sequence do not differ from one another by more than 10%, in particular do not differ from one another by more than 5%, in particular no more than 2% from one another.
  • the image recording rate is at least 5%, in particular at least 10%, very particularly at least 15% greater than the rate of change of state.
  • the image capture rate and the state change rate are identical to the time-dependent signal sequence.
  • a light signal section which is detected in a plurality of image recordings thus has a changed state after a period of time which elapses for the detection of an image recording. If the emitted light signal comprises, for example, a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color, then in sequentially detected image recordings, a change in state, ie a different color, is to be expected per image recording.
  • This sequence of the states detected in a plurality of image recordings - ie the detected signal sequence - can then be compared with the predetermined time-dependent signal sequence.
  • the plurality of image recordings can in particular be understood to mean sequentially detected image recordings.
  • the image recordings can also be selected from a series of sequentially detected image recordings.
  • an image recording rate of the detection device is less than a state change rate of the time-dependent signal sequence (ie the image recording frequency is slower).
  • a light signal segment can be evaluated, which is detected in a plurality of, in particular sequential, image recordings. “Smaller” here is to be understood in particular to mean that the image recording rate is at least 5%, in particular at least 10%, very particularly at least 15% less than the rate of change of state.
  • a light signal section that is detected in a plurality of image recordings thus typically has a plurality of detected states per image record.
  • the emitted light signal comprises, for example, a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color
  • a plurality of changes in state ie several color changes
  • This sequence of the detected states - ie the detected signal sequence - can then be compared with the predetermined time-dependent signal sequence.
  • a light signal excerpt can also be evaluated which is detected in (in particular also: within) a single image recording of the detection device.
  • the light signal segment detected in this way - ie the signal sequence detected in a single image recording - can be compared with the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal. It is particularly advantageous that a rolling shutter effect of the detection device generates a type of “barcode”.
  • the "barcode” refers to areas of states arranged next to one another in the image recording (column by column or line by line) in which, due to a simultaneous exposure - a respective column or a respective line - a state that was present in the light signal section at the time of exposure (e.g. color ) was shown.
  • At is determined from a comparison of at least one further detected light signal section with the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal, a relative time drift being determined from the time offsets At and At Correction for the relative time drift is carried out.
  • time systems generated using different clocks can drift, ie diverge, over time.
  • the correction for the relative time drift can be carried out again on the time system of the main device and / or on the reference time system of the reference device.
  • At least one setting parameter in particular relating to the detection device and / or the light signal device and / or the predefined time-dependent signal sequence, is transmitted from the main device to the reference device and / or from the reference device to the main device, wherein an adaptation of the light signal device and / or the detection device and / or the predetermined time-dependent signal sequence is carried out as a function of the at least one transmitted setting parameter.
  • a setting parameter relating to the detection device can be, for example, a recording rate, an exposure duration, an ISO value, a focus setting, a white balance setting and / or the like.
  • a setting parameter relating to the light signal device can be, for example, a luminosity setting.
  • a setting parameter relating to the signal sequence can, for example, be a setting of the type of states of the light signal (color, intensity, ...) and / or a rate of change in the state of the states.
  • the rate of change of state can be adjusted by transferring a corresponding setting parameter to a detection device used, in particular its image recording rate.
  • a transmission can in particular be implemented using a wired or wireless data communication interface, for example a WLAN, Bluetooth or an NFC interface.
  • the at least one transmitted setting parameter enables advantageous adaptations to be made in order to carry out the method.
  • an adaptation of the light signal device can include a selection of the light signal device and / or a selection of a type of the states of the light signal (color, intensity, ...) or, furthermore, an adjustment of the luminosity or the like.
  • An adaptation of the detection device can relate to an image recording rate or an exposure duration, for example.
  • An adaptation of the predetermined time-dependent signal sequence can in particular include the selection of the signal sequence.
  • the setting parameters are permanently predefined and, in particular, are made available to the main device and the reference device, in particular invariably.
  • a system comprising at least one main device and at least one reference device is proposed, the main device and the reference device being set up to carry out the method according to the invention.
  • the main device and the reference device in particular each, have a control device which is set up to carry out the method, in particular to carry out the synchronization.
  • a control device has a processor device and a memory device (not shown here in more detail).
  • the method is at least partially stored in the memory device as a machine-readable computer program.
  • the computer program contains instructions which, when executed by the processor device, cause the processor device to, at least partially, execute the synchronization method.
  • the light signal device is implemented as at least one LED and / or a laser diode and / or a laser diode for generating a laser line.
  • the light signal device is assigned to the reference device.
  • the detection device is implemented as an optical image sensor, in particular as an optical image sensor with a rolling shutter effect, in particular as a CMOS image sensor.
  • “provided” or “set up” should be understood specifically as “programmed”, “designed”, “designed” and / or “equipped”.
  • the fact that an object is “provided” or “set up” for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or performs this specific function in at least one application and / or operating state or is designed to do so Function.
  • Figure 1 is a schematic view of a system according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of the method according to the invention, shown in a method diagram
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a time system of a main device and a reference time system of a reference device
  • FIG. 4 shows schematic views of image recordings recorded during the implementation of the method according to the invention at different times (a) and (b);
  • FIG. 5 shows a schematic view of an image recording acquired while the method according to the invention is being carried out.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of the system 10 for carrying out the method 100 according to the invention.
  • the system 10 comprises a main device 12 and a reference device 14.
  • the main device 12 is implemented, for example, as a smartphone.
  • the reference device is implemented, for example, as a mobile device external to the main device 12.
  • a time synchronization of both devices is desired in order to be able to convert precisely times of the time system 28 of the main device 12 into times of the reference time system 30 of the reference device 14 - and vice versa.
  • the main device 12 and the reference device 14 each have a control device 16 (which should also be understood to mean an evaluation device).
  • the respective control device 16 is specially set up to carry out the method 100.
  • the respective control device 16 has a processor device and a storage device (not shown in detail here).
  • the method 100 is at least partially as a machine n-readable computer program stored.
  • the computer program contains instructions which, when executed by the processor device, cause the processor device to, at least partially, execute the synchronization method.
  • the respective control device 16 is also set up to operate the assigned device and is connected in terms of signaling to functional components of the respective device.
  • the reference device 14 has a light signal device 20 which is implemented as at least one LED.
  • the LED is provided to generate at least the different colors red, green and blue and to emit them as light signal 22.
  • the main device 12 has a detection device 18 which is implemented as a CMOS image sensor.
  • the CMOS image sensor has a rolling shutter effect (not shown in detail here).
  • the detection device 18, in particular the CMOS image sensor is set up to detect a light signal section 24 of the light signal 22 in at least one image recording 26 (cf. FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 2 an exemplary embodiment of the method 100 according to the invention is shown in a method diagram.
  • the method 100 is used to synchronize the time system 28 of the main device 12 with the reference time system 30 of the reference device 14.
  • the method 100 is explained below in connection with FIG Reference time system 30 of the reference device 14 reproduces.
  • Each time system is shown as a vertical timeline with lines as time units.
  • the two time systems are not synchronous - represented here by inconsistent time units (lines) and different intervals between the lines in the two time systems.
  • the arrow 40 which starts from a time unit (line) in the reference time system 30, does not fall on a time unit (line) in the time system 28.
  • a communication link is established between the main device 12 and the reference device 14 using a data communication interface assigned to the main device 12 (not shown here) and a data communication interface assigned to the reference device 14 (also not shown here).
  • the data communication interfaces are exemplified as Bluetooth data communication interfaces, the communication link being a Bluetooth communication link.
  • setting parameters relating to the detection device 18 and relating to the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a are transmitted from the main device 12 to the reference device 14.
  • the reference device 14 confirms receipt of the setting parameters.
  • the setting parameters include a recording rate and an exposure duration of the detection device 18 as well as a type of status of the light signal (here “color”, see below) and a status change rate of the signal sequence 32, 32a to be emitted with the light signal 22 (here 100 Hz).
  • the control device 16 of the reference device 14 selects and / or adjusts the light signal device 20 as a function of the transmitted setting parameters.
  • the type of states 36 of the light signal 22 is set to “color” (for example, in contrast to “intensity”) and the rate of change of state of the states 36 is set to 100 Hz.
  • a luminosity setting of the LED is adapted to the transmitted exposure duration.
  • the control device 16 of the main device 12 selects and / or adjusts the detection device 18 as a function of the transmitted setting parameters.
  • the image recording rate and the exposure duration of the detection device 18 are adapted or set.
  • an evaluation algorithm adapted to the type of states 36 for recognizing and differentiating colors in detected image recordings 26 is selected.
  • a light signal 22 is emitted using the light signal device 20 of the reference device 14, the light signal 22 comprising a given time-dependent signal sequence 32, 32a.
  • the signal sequence 32, 32a is implemented as a sequence of color states 36 of the emitted light signal 22 of the colors red (R), green (G) and blue (B), the signal sequence 32, 32a here comprising the sequence RGRBGBR.
  • the signal sequence 32, 32a comprises six clearly identifiable (that is, each unique) color transitions as state changes 38, with no repetition of a state change 38 (ie of a specific color transition such as “RG” or “GR”) occurring within the signal sequence RGRBGBR.
  • the control device 16 of the reference device 14 controls the LED in accordance with the given signal sequence 32, 32a.
  • the signal sequence can also comprise a sequence of intensity states (not shown in more detail here).
  • the signal sequence 32, 32a has a defined reference to the point in time t RG ° of the reference time system 30, in that the start of the emission of the signal sequence 32, 32a (not necessarily the light signal 22) falls here on the point in time t RG °.
  • the light signal 22 comprising the signal sequence 32, 32a is sent out once here. A one-to-one assignment of a state change 38 to a specific point in time t RG is made possible.
  • the third state change 38 “RB” occurs, for example, in the signal sequence 32, 32a after a time offset At (reference number 42, 42a) of 30 ms from the start of the signal sequence, ie after time t RG 0 .
  • a light signal section 24 of the light signal 22 is detected in at least one image recording 26 using the detection device 18 of the main device 12.
  • the light signal section 24 also includes a section of the predetermined time-dependent signal sequence 32, 32a emitted with the light signal 22, here referred to as “detected signal sequence 34, 34a”.
  • the detected light signal segment 24 can be clearly assigned to a point in time t HG of the time system 28 of the main device 12 by means of the at least one image recording 26.
  • the unambiguous assignment is implemented using a time stamp of at least one image recording 26 in the metadata.
  • the light signal segment 24 detected in this exemplary embodiment comprises the detected signal sequence 34, 34a, which is shown in FIG. 3 as “RB”.
  • the color transition or, more generally, the change of state 38 in the detected signal sequence 34, 34a can also be clearly assigned to the point in time t HG of the time system 28.
  • a possible latency period between the point in time ⁇ H Q and the image recording 26 is known in principle as a deterministic (ie firmly defined, determinable or calculable) variable for carrying out the method 100 and is not considered further here.
  • the setting parameters of the light signal device 20 and / or the detection device 18 are selected such that an image recording rate of the detection device 18 essentially corresponds to the rate of change of state of the time-dependent signal sequence 32, 32a (or, alternatively or additionally, is also greater than the rate of change of state the time-dependent signal sequence 32, 32a).
  • FIGS. 4a and 4b each show an image recording 26 as it was recorded by the light signal device 20, in particular the LED, by means of the detection device 18.
  • FIGS. 4a and 4b show a light signal section 24, in particular a detected signal sequence 34, 34a, which is detected in a plurality of - here sequential - image recordings 26 of the detection device 18.
  • FIG. 4a reproduces an image recording 26 which was detected immediately before the image recording 26 of FIG. 4b. It can be seen that due to the comparatively slow image recording rate in sequentially detected image recordings 26, a change in status 38, ie a different color than status 36, is detected per image recording 26.
  • the image recording 26 depicts the state 36 red
  • the image recording 26 in FIG. 4b depicts the state 36 blue (see also FIG. 3).
  • This sequence of the detected states 36 can then be compared with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a.
  • Each image recording 26 is given a unique time stamp so that the state change 38 can be clearly assigned to a point in time ⁇ H Q of the time system 28.
  • the setting parameters of the light signal device 20 and / or of the detection device 18 are selected as described above such that an image recording rate of the detection device 18 is less than a rate of change of state of the time-dependent signal sequence 32, 32a.
  • FIG. 5 shows an image recording 26 as recorded by the light signal device 20, in particular the LED, by means of the detection device 18. was taken.
  • a light signal excerpt 24, in particular a detected signal sequence 34, 34a, can be seen here, which is detected in a (single) image recording 26 of the detection device 18.
  • a comparison of the detected light signal segment 24, in particular the detected signal sequence 34, 34a, with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a of the light signal 22 is carried out and a time offset At (reference numeral 42, 42a) is determined therefrom.
  • the time offset At 42, 42a of the light signal section 24 is evaluated, which was detected in two sequential image recordings 26 (see. Figu ren 4a and 4b).
  • the color transition of the detected signal sequence 34, 34a is matched with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a, with an identification and assignment of states 36 being possible.
  • the above-mentioned evaluation algorithm is set up to carry out this identification and assignment based on image recognition algorithms and / or image analysis algorithms.
  • the detected light signal section 24 comprising the signal sequence “RB” in the signal sequence 32, 32a “RGRBGBR” included in the emitted light signal 22 can be recognized as a third change in state 38.
  • the time offset At 42, 42a is then evaluated from the light signal excerpt 24 which was detected in the majority of the - here sequential - image recordings 26.
  • a correction by the time offset At 42, 42a is carried out for synchronization, whereby in this embodiment a correction value is temporarily stored in the control device 16 of the main device 12, which is used to convert the time system 28 of the main device 12 into the reference time system 30 of the Reference device 14 - and vice versa - is used.
  • the method 100 can be carried out repeatedly - shown here by a dashed arrow 112.
  • a comparison method step 108
  • a further predetermined time-dependent signal sequence 32, 32b which can also be identical to the first signal sequence 32, 32a) of the light signal 22 to determine at least one further time offset At, 42, 42b.
  • a relative time drift can then be determined from the time offsets At 42, 42a and At, 42, 42b in sub-method step 110a, where a correction for the relative time drift is also carried out for synchronization.
  • a correction value is temporarily stored in the control device 16 of the main device 12, which is used to convert the time system 28 of the main device 12 into the reference time system 30 of the reference device 14 and to correct the time drift.
  • a temporal reference between the time system 28 of the main device 12 and the reference time system 30 of the reference device 14 is advantageously established. The reference allows a point in time of the time system 28 of the main device 12 to be converted into a point in time of the reference time system 30 of the reference device 14 - and vice versa.

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Abstract

The invention relates to a method for synchronization of a time system (28) of a main device (12) with a reference time system (30) of a reference device (14), wherein a light signal (22) is emitted using a light signal apparatus (20) of the reference device (14), a light signal section (24) of the light signal (22) being detected in at least one image (26) using a detection apparatus (18) of the main device (12), wherein the light signal section (24) can be associated with a point in time tHG of the time system (28) of the main device (12), the light signal (22) comprising a specified, time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) which has a defined reference to a point in time tRG of the reference time system (30), a time offset Δt (42, 42a, 42b) being determined from a comparison of the detected light signal section (24) with the specified time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) of the light signal (22), wherein a correction by the time offset Δt (42, 42a, 42b) is carried out for the purpose of synchronization. The invention also relates to a system (10) comprising at least one main device (12) and at least one reference device (14) for carrying out the method.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zur Synchronisation und System Procedure for synchronization and system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer Synchronisation eines Zeitsystems eines Hauptgeräts mit einem Referenzzeitsystem eines Referenzgeräts. Ferner betrifft die Erfindung ein System umfassend zumindest ein Hauptgerät und zumin dest ein Referenzgerät, wobei das Hauptgerät und das Referenzgerät dazu einge richtet sind, das Verfahren zur Synchronisation auszuführen. The invention relates to a method for synchronizing a time system of a main device with a reference time system of a reference device. The invention further relates to a system comprising at least one main device and at least one reference device, the main device and the reference device being set up to carry out the method for synchronization.
Stand der Technik State of the art
Eine Vielzahl moderner Anwendungen und Technologien, beispielsweise Anwen dungen auf einem Smartphone im Bereich von „Virtual Reality“ oder „Computer Vision“, erfordern, dass ein die Anwendung oder Technologie betreibendes Be triebssystem und/oder die Anwendung selbst echtzeit-fähig ist. Weit verbreitete Betriebssysteme wie Android, iOS, Windows 10 Mobile, BlackBerry 10, Tizen oder Sailfish OS, sind nicht-echtzeitfähig, sodass die Implementierung zeitkritischer Aufgaben oder Anwendungen auf derartigen Betriebssystemen oft unmöglich ist. A large number of modern applications and technologies, for example applications on a smartphone in the field of “virtual reality” or “computer vision”, require an operating system operating the application or technology and / or the application itself to be real-time capable. Widely used operating systems such as Android, iOS, Windows 10 Mobile, BlackBerry 10, Tizen or Sailfish OS are not real-time capable, so that the implementation of time-critical tasks or applications on such operating systems is often impossible.
Echtzeitfähigkeit eines ansonsten nicht-echtzeitfähigen Gerätes bzw. Betriebssys tems kann beispielsweise durch eine zeitliche Synchronisation des Zeitsystems des Geräts mit einem Referenzzeitsystem, beispielsweise einem Referenzzeitsys tem eines Referenzgeräts, ermöglicht werden. Es sind bereits Verfahren zur Synchronisation von Zeitsystemen aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus WO 03/093856 A2, die ein Verfahren zur Synchronisation eines Hauptgeräts mit einem externen Referenzgerät offenbart, wobei das Hauptgerät insbesondere ein nicht-echtzeitfähiges Betriebssystem auf weist. Ferner wird in „Software- Entwicklung für Echtzeitsysteme“, herausgegeben von Juliane T. Benra, der Aspekt der Synchronisation ausführlich diskutiert. Real-time capability of an otherwise non-real-time capable device or operating system can be made possible, for example, by a time synchronization of the time system of the device with a reference time system, for example a reference time system of a reference device. Methods for synchronizing time systems are already known from the prior art, for example from WO 03/093856 A2, which discloses a method for synchronizing a main device with an external reference device, the main device in particular having a non-real-time operating system. Furthermore, the aspect of synchronization is discussed in detail in “Software development for real-time systems”, edited by Juliane T. Benra.
Diesen Verfahren des Standes der Technik liegt der Nachteil zu Grunde, dass zur Synchronisation genutzte Schnittstellen (engl. „Input/Output interface“) wie bei spielsweise WLAN, Bluetooth oder NFC ebenfalls nicht-echtzeitfähig sind, da diese ausgehend von der Anwendungsebene (engl, „application layer“) nicht direkt ohne Zwischenschaltung von Software-Abstraktionsebenen (engl. „Software abstraction layers“) zugänglich sind. Diese Zwischenschaltung von Software-Abs traktionsebenen verursacht ein nicht-deterministischen Verhalten des das Verfah ren ausführenden Geräts, insbesondere Betriebssystems, mit der Folge nicht vor hersagbarer Latenzzeiten. Folglich ist unter Anwendung von Verfahren des Stands der Technik eine präzise Synchronisation - beispielsweise im Bereich von Millise kunden - nicht möglich. These prior art methods are based on the disadvantage that interfaces used for synchronization ("input / output interface") such as WLAN, Bluetooth or NFC are also non-real-time capable, since these are based on the application level. "Application layer") are not directly accessible without the interposition of software abstraction layers. This interposition of software abstraction levels causes a non-deterministic behavior of the device executing the method, in particular the operating system, with the consequence of unpredictable latency times. Consequently, using prior art methods, precise synchronization - for example in the millisecond range - is not possible.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es wird ein Verfahren zu einer zeitlichen Synchronisation eines Zeitsystems eines Hauptgeräts mit einem Referenzzeitsystem eines Referenzgeräts, insbesondere zu einer zeitlichen Synchronisation eines Zeitsystems eines nicht-echtzeitfähigen Betriebssystems des Hauptgeräts mit dem Referenzzeitsystem des Referenzge räts, vorgeschlagen, wobei unter Verwendung einer Lichtsignalvorrichtung des Referenzgeräts ein Lichtsignal emittiert wird, wobei unter Verwendung einer Detektionsvorrichtung des Hauptgeräts ein Lichtsignalausschnitt des Lichtsignals in zumindest einer Bildaufnahme detek- tiert wird, wobei der Lichtsignalausschnitt einem Zeitpunkt ΪHQ des Zeitsystems des Hauptgeräts zuordenbar ist, wobei das Lichtsignal eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge umfasst, die einen definierten Bezug zu einem Zeitpunkt tRG des Referenzzeitsystems aufweist, wobei aus einem Vergleich des detektierten Lichtsignalausschnitts mit der vor gegebenen zeitabhängigen Signalfolge des Lichtsignals ein Zeitversatz At be stimmt wird, wobei zur Synchronisation eine Korrektur um den Zeitversatz At durchgeführt wird. A method is proposed for a time synchronization of a time system of a main device with a reference time system of a reference device, in particular for a time synchronization of a time system of a non-real-time capable operating system of the main device with the reference time system of the reference device, a light signal using a light signal device of the reference device is emitted, with a light signal section of the light signal being detected in at least one image recording using a detection device of the main unit, the light signal section being assignable to a point in time ΪH Q of the time system of the main unit, wherein the light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence which has a defined reference to a point in time t RG of the reference time system, a time offset At being determined from a comparison of the detected light signal section with the given time-dependent signal sequence of the light signal, with a correction being made for synchronization the time offset At is carried out.
Unter zeitlicher Synchronisation ist zu verstehen, dass ein Bezug des Zeitsystems des Hauptgeräts zu dem Referenzzeitsystem des Referenzgeräts hergestellt wird. Der Bezug erlaubt, einen Zeitpunkt (insbesondere eine Zeitangabe) des Zeitsys tems des Hauptgeräts in einen Zeitpunkt (insbesondere eine Zeitangabe) des Re ferenzzeitsystems des Referenzgeräts umzurechnen - oder umgekehrt. Ist das Referenzzeitsystem echtzeitfähig, so kann aus dem nicht-echtzeitfähigen Zeitsys tem des Hauptsystems ein Bezug zu einem, insbesondere externen, echtzeitfähi gen Referenzzeitsystem hergestellt werden. Insbesondere kann derart das Haupt gerät ebenfalls echtzeitfähig gemacht werden. Time synchronization is understood to mean that a reference is made between the time system of the main device and the reference time system of the reference device. The reference allows a point in time (in particular a time specification) of the time system of the main device to be converted into a point in time (in particular a time specification) of the reference time system of the reference device - or vice versa. If the reference time system is real-time capable, a reference to an, in particular external, real-time capable reference time system can be made from the non-real-time capable time system of the main system. In particular, the main device can also be made real-time capable in this way.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Hauptgerät durch ein mobiles Gerät wie ein Smartphone, ein Tablet, ein Motion-Controller einer Spielekonsole oder derglei chen realisiert. In einem Ausführungsbeispiel ist das Referenzgerät durch ein ein gebettetes System realisiert. Das Referenzgerät kann insbesondere als ein zum Hauptgerät externes Gerät realisiert sein. Ferner kann das Referenzgerät als ein eingebettetes System (engl, „embedded System“ oder „embedded device“) reali siert sein. In einem Anwendungsbeispiel kann das Verfahren zur Synchronisation in einem Verfahren zur Positionierung eines mobilen Gerätes (Referenzgerät) ge nutzt werden, wobei beispielsweise von einer Inertialsensorik des Gerätes bereit gestellte relative Positionsdaten (aus der Bewegung des Gerätes) mit absoluten Positionsdaten abgeglichen werden, wobei die absoluten Positionsdaten mit ei nem Kamerasystem eines weiteren Geräts (Hauptgerät), beispielsweise eines Smartphones, erfasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Synchroni sation ermöglicht es, eine Latenzzeit (auch: Latenz) des weiteren Geräts bei der Auswertung (sog. „sensor fusion“) der relativen und absoluten Positionsdaten zu berücksichtigen. In one embodiment, the main device is implemented by a mobile device such as a smartphone, a tablet, a motion controller of a game console or the like. In one embodiment, the reference device is implemented by an embedded system. The reference device can in particular be implemented as a device external to the main device. Furthermore, the reference device can be implemented as an embedded system (“embedded system” or “embedded device”). In an application example, the method for synchronization can be used in a method for positioning a mobile device (reference device), with relative position data provided by an inertial sensor system of the device (from the movement of the device) being compared with absolute position data, with the absolute Position data can be recorded with a camera system of another device (main device), for example a smartphone. The inventive method for synchronization allows a latency period (also: latency) of the other device in the Evaluation (so-called "sensor fusion") of the relative and absolute position data must be taken into account.
Es sei angemerkt, dass im Folgenden keine explizite Unterscheidung zwischen einem Zeitsystem (Referenzzeitsystem) eines Hauptgeräts (Referenzgeräts) und einem Zeitsystem (Referenzzeitsystem) eines Betriebssystems, das auf dem Ge rät (Referenzgerät) betrieben wird, gemacht wird. Beides wird hier synonym ver wendet. It should be noted that in the following no explicit distinction is made between a time system (reference time system) of a main device (reference device) and a time system (reference time system) of an operating system that is operated on the device (reference device). Both are used synonymously here.
Die Lichtsignalvorrichtung dient der Erzeugung und Emission eines Lichtsignals, das von der Detektionsvorrichtung detektierbar ist. Das Lichtsignal kann prinzipiell in einem beliebigen Spektralbereich realisiert sein, beispielsweise im visuellen Lichtspektrum, im Ultraviolett- Bereich und/oder im Infrarot- Bereich. In einer Aus führungsform des Verfahrens umfasst die Lichtsignalvorrichtung zumindest eine LED. Insbesondere kann die Lichtsignalvorrichtung auch mehrere LEDs, insbe sondere zur Erzeugung unterschiedlicher Farben, umfassen. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Lichtsignalvorrich tung zumindest eine Laserdiode und/oder zumindest eine Laserdiode zur Erzeu gung einer Laserlinie. Unter einer Laserdiode zur Erzeugung einer Laserlinie ist insbesondere eine Laserdiode mit einer optischen Vorrichtung, beispielsweise ei ner Zylinderlinse, zu verstehen, wobei die optische Vorrichtung einen von der La serdiode emittierten Laserstrahl derart in eine Laserebene aufspaltet, dass die Pro jektion der Laserebene auf einen Gegenstand eine Laserlinie erzeugt. The light signal device is used to generate and emit a light signal that can be detected by the detection device. The light signal can in principle be implemented in any desired spectral range, for example in the visual light spectrum, in the ultraviolet range and / or in the infrared range. In one embodiment of the method, the light signal device comprises at least one LED. In particular, the light signal device can also comprise several LEDs, in particular special ones for generating different colors. In an alternative or additional embodiment of the method, the light signal device comprises at least one laser diode and / or at least one laser diode for generating a laser line. A laser diode for generating a laser line is to be understood in particular as a laser diode with an optical device, for example egg ner cylinder lens, the optical device splitting a laser beam emitted by the laser diode into a laser plane in such a way that the projection of the laser plane onto an object a laser line is generated.
Die Detektionsvorrichtung ist zumindest im Spektralbereich des verwendeten Lichtsignals empfindlich und derart dazu eingerichtet, das Lichtsignal zumindest teilweise zu detektieren. Der zumindest teilweise detektierte Ausschnitt des Licht signals wird als Lichtsignalausschnitt bezeichnet. Die Detektionsvorrichtung ist ins besondere ortsauflösend. Die Detektionsvorrichtung weist insbesondere ein Array lichtempfindlicher Elemente (Pixel) auf. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Detektionsvorrichtung einen Rolling-Shutter- Effekt auf. Unter dem „Rol- ling-Shutter- Effekt“ ist zu verstehen, dass die Belichtung aller lichtempfindlicher Elemente der Detektionsvorrichtung nicht zum exakt gleichen Zeitpunkt erfolgt, sondern dass ein Bereich gleichzeitiger Belichtung - typischerweise eine Spalte oder eine Zeile - spaltenweise bzw. zeilenweise über die Detektionsvorrichtung wandert. Dabei benötigt der Bereich bei seiner spaltenweisen oder zeilenweisen Bewegung eine nicht zu vernachlässigende Zeit, sodass insbesondere bei sich schnell ändernden Motiven jeder sukzessiv durchlaufene Bereich - d.h. jede Spalte oder Zeile - ein verändertes Motiv abbildet. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Detektionsvorrichtung als ein optischer Bildsensor, insbeson dere als ein optischer Bildsensor mit einem Rolling-Shutter- Effekt, ganz insbeson dere als ein CMOS-Bildsensor, realisiert. Der optische Bildsensor kann als Kamera bezeichnet werden. The detection device is sensitive at least in the spectral range of the light signal used and is set up to at least partially detect the light signal. The at least partially detected section of the light signal is referred to as the light signal section. In particular, the detection device is spatially resolving. The detection device has in particular an array of light-sensitive elements (pixels). In one embodiment of the method, the detection device has a rolling shutter effect. The “rolling shutter effect” means that the exposure of all light-sensitive elements of the detection device does not take place at exactly the same point in time, but that an area of simultaneous exposure - typically a column or a line - moves over the detection device column by column or line by line. The area needs a period of time that cannot be neglected when it moves column-wise or line-wise, so that, especially in the case of rapidly changing motifs, each successively traversed area - ie every column or line - depicts a changed motif. In one embodiment of the method, the detection device is implemented as an optical image sensor, in particular as an optical image sensor with a rolling shutter effect, in particular as a CMOS image sensor. The optical image sensor can be referred to as a camera.
Das Lichtsignal bezeichnet ein von der Lichtsignalvorrichtung emittiertes Signal, beispielsweise ein kontinuierlich oder zeitweise emittiertes Licht einer oder mehre rer Farben und/oder ein kontinuierlich oder zeitweise emittiertes Licht einer oder mehrerer Intensitäten. Das Lichtsignal wird von der Lichtsignalvorrichtung emit tiert, d.h. ausgesendet, und von der Detektionsvorrichtung - zumindest teilweise als Lichtsignalausschnitt - detektiert, d.h. empfangen. Das Lichtsignal in Verbin dung mit der Lichtsignalvorrichtung und der Detektionsvorrichtung dient als zur Synchronisation genutzte Schnittstelle des Systems aus Hauptgerät und Refe- renzgerät. The light signal denotes a signal emitted by the light signal device, for example a continuously or intermittently emitted light of one or more colors and / or a continuously or intermittently emitted light of one or more intensities. The light signal is emitted, i.e. transmitted, by the light signal device and detected, i.e. received, by the detection device - at least partially as a light signal section. The light signal in connection with the light signal device and the detection device serves as the interface used for synchronization of the system comprising the main device and the reference device.
Das Lichtsignal umfasst eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge. Eine Sig nalfolge bezeichnet dabei eine Abfolge von unterscheidbaren Zuständen des emit tierten Lichtsignals. Die unterscheidbaren Zustände sind insbesondere mittels der Detektionsvorrichtung erfassbar. Die unterscheidbaren Zustände - beispielsweise unterschiedliche Farben oder Intensitäten des Lichtsignals - bewirken zwischen aufeinanderfolgenden Zuständen jeweils eine Zustandsänderung - beispielsweise von Rot zu Grün. Insbesondere kann die zeitabhängige Signalfolge auch als eine vorgegebene zeitabhängige Signalmodulation des Lichtsignals realisiert sein. The light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence. A signal sequence denotes a sequence of distinguishable states of the emitted light signal. The distinguishable states can be detected in particular by means of the detection device. The distinguishable states - for example different colors or intensities of the light signal - each cause a change of state between successive states - for example from red to green. In particular, the time-dependent signal sequence can also be implemented as a predefined time-dependent signal modulation of the light signal.
Unter „vorgegeben“ ist zu verstehen, dass die Signalfolge definiert und reprodu zierbar ist, wobei sie beispielsweise durch Auslesen aus einer Speichervorrichtung oder von einer Datenkommunikationsschnittstelle der Steuervorrichtung des Hauptgeräts und/oder der Steuervorrichtung des Referenzgeräts bereitstellbar ist. Insbesondere ist die Signalfolge auch an ein weiteres Gerät übermittelbar, bei spielsweise als Code oder Protokoll, sodass die Signalfolge auch dem weiteren Gerät prinzipiell als vorgegebene zeitabhängige Signalfolge bereitstellbar ist. Un ter einer Zustandsänderung ist insbesondere ein Übergang oder ein Wechsel oder eine Abfolge von einem ersten Zustand zu einem zweiten, von dem ersten Zustand unterscheidbaren, Zustand zu verstehen (Zustandswechsels oder Zustandsüber gang oder Zustandsabfolge). “Preset” is to be understood as meaning that the signal sequence is defined and reproducible, whereby it can be provided, for example, by reading out from a memory device or from a data communication interface of the control device of the main device and / or the control device of the reference device. In particular, the signal sequence can also be transmitted to a further device, for example as a code or protocol, so that the signal sequence can in principle also be made available to the further device as a predetermined time-dependent signal sequence. A change of state is to be understood in particular as a transition or a change or a sequence from a first state to a second state that is distinguishable from the first state (state change or state transition or state sequence).
In einer Ausführungsform des Verfahrens tritt innerhalb der vorgegebenen zeitab hängigen Signalfolge des Lichtsignals keine Wiederholung einer Zustandsände rung, insbesondere eines Zustandswechsels oder eines Zustandsübergangs oder einer Zustandsabfolge, auf. Folglich kann eine eindeutige (insbesondere einein deutige) Zuordnung einer Zustandsänderung - zumindest relativ innerhalb der Sig nalfolge - zu einem definierten Zeitpunkt ermöglicht werden, wenn die Zustands änderungsrate der Zustände bekannt ist. Unter der „Zustandsänderungsrate“ ist insbesondere die Frequenz zu verstehen, mit der sich die Zustände der zeitabhän gigen Signalfolge ändern, d.h. mit der eine Zustandsänderung eintritt. „Zustands änderungsrate der Signalfolge“ und „Zustandsänderungsrate der Zustände“ sind synonym verwendet. Die Zustandsänderungsrate (in Hz) kann in eine Zustands dauer umgerechnet werden (entsprechend der zur Frequenz zugehörigen Perio dendauer). Ändern sich die Zustände beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz, so beträgt eine jeweilige Zustandsdauer (d.h. diejenige Dauer, während der das Lichtsignal beispielsweise in Rot emittiert wird) 10 ms. Entsprechend dieser Zustandsdauer erfolgt beispielsweise die dritte Zustandsänderung in der zeitab hängigen Signalfolge nach 30 ms ab Beginn der Signalfolge. In one embodiment of the method, no repetition of a state change, in particular a state change or a state transition or a state sequence, occurs within the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal. Consequently, an unambiguous (in particular unambiguous) assignment of a change in state - at least relatively within the signal sequence - can be made possible at a defined point in time if the rate of change in the state of the states is known. The "rate of change of state" is to be understood in particular as the frequency with which the states of the time-dependent signal sequence change, i.e. with which a change in state occurs. "Rate of change of state of the signal sequence" and "Rate of change of state of the states" are used synonymously. The rate of change of state (in Hz) can be converted into a state duration (corresponding to the period duration associated with the frequency). If the states change, for example, at a frequency of 100 Hz, a respective state duration (i.e. the duration during which the light signal is emitted in red, for example) is 10 ms. According to this duration of state, for example, the third change of state in the time-dependent signal sequence occurs after 30 ms from the start of the signal sequence.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das emittierte Lichtsignal eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge hinsichtlich eines Zustands einer Farbe des Lichtsignals. Beispielsweise kann unter Verwendung von drei LEDs in den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) eine Signalfolge gegeben sein durch die Abfolge der Zustände der Farben R-G-R-B-G-B-R. Die Signalfolge umfasst dabei sechs eindeutig identifizierbare Farbübergänge (R-G, G-R, R-B, ..., B-R) als Zu standsänderungen, wobei innerhalb der Signalfolge R-G-R-B-G-B-R keine Wie- derholung einer Zustandsänderung auftritt. In einem alternativen Ausführungsbei spiel kann unter Verwendung von ebenfalls drei LEDs in den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) sowie den daraus mischbaren Farben Orange (0=R+G), Violett (V=R+B) und Türkis (T=G+B) eine Signalfolge gegeben sein, die dreißig Farbüber- gänge und damit dreißig Zustandsänderungen umfasst. In one embodiment of the method, the emitted light signal comprises a predefined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color of the light signal. For example, using three LEDs in the colors red (R), green (G) and blue (B), a signal sequence can be given by the sequence of the states of the colors RGRBGBR. The signal sequence includes six clearly identifiable color transitions (RG, GR, RB, ..., BR) as changes in status, with no regression within the signal sequence RGRBGBR. repetition of a change of state occurs. In an alternative embodiment example, three LEDs in the colors red (R), green (G) and blue (B) as well as the colors orange (0 = R + G), violet (V = R + B), which can be mixed therefrom, can also be used ) and turquoise (T = G + B) a signal sequence can be given that includes thirty color transitions and thus thirty changes in state.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das emittierte Lichtsignal eine vorgegebene zeit abhängige Signalfolge hinsichtlich eines Zustands einer Intensität des Lichtsig nals. So ist denkbar, dass das Lichtsignal unterscheidbare Zustände wie „hell“ (H), „dunkel“ (D) und „aus“ (A) umfasst. Mit diesen Zuständen kann ebenfalls eine Sig nalfolge gegeben sein, beispielsweise durch die Abfolge der Zustände der Inten sitäten H-D-H-A-D-A-H. Die Signalfolge umfasst dabei sechs eindeutig identifizier bare Intensitätsübergänge (H-D, D-H, ..., A-H) als Zustandsänderungen, wobei in nerhalb der Signalfolge H-D-H-A-D-A-H keine Wiederholung einer Zustandsände rung auftritt. Alternatively or additionally, the emitted light signal comprises a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of an intensity of the light signal. It is conceivable that the light signal includes distinguishable states such as “light” (H), “dark” (D) and “off” (A). A sequence of signals can also be given with these states, for example through the sequence of the states of the intensities H-D-H-A-D-A-H. The signal sequence comprises six clearly identifiable intensity transitions (H-D, D-H, ..., A-H) as changes in state, with no repetition of a state change occurring within the signal sequence H-D-H-A-D-A-H.
Ferner ist ein kombiniertes Lichtsignal denkbar, das eine vorgegebene zeitabhän gige Signalfolge hinsichtlich eines Zustands einer Intensität und Farbe umfasst. Weitere Zustände des emittierten Lichtsignals sind prinzipiell denkbar, beispiels weise Zustände eines Kontrasts oder Zustände eines Polarisationswinkels. Die Auswahl der Zustände - d.h. die Auswahl einer Art der Zustände des Lichtsignals - kann auf die verwendete Detektionsvorrichtung abgestimmt sein. Beispielsweise kann die Auswahl der Art der Zustände des Lichtsignals abhängig vom Auflösungs vermögen der Detektionsvorrichtung hinsichtlich eines Helligkeitsunterschieds und/oder einer Farbnuance sein. Eine Aneinanderreihung der Signalfolge zur Er zeugung eines kontinuierlichen Lichtsignals umfassend eine, insbesondere perio disch, wiederholte Signalfolge ist denkbar. Furthermore, a combined light signal is conceivable which comprises a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of an intensity and color. Further states of the emitted light signal are in principle conceivable, for example states of a contrast or states of a polarization angle. The selection of the states - i.e. the selection of a type of the states of the light signal - can be matched to the detection device used. For example, the selection of the type of states of the light signal can be dependent on the resolution capability of the detection device with regard to a brightness difference and / or a color nuance. A stringing together of the signal sequence to generate a continuous light signal comprising a, in particular periodically, repeated signal sequence is conceivable.
Die vorgegebene zeitabhängige Signalfolge weist einen definierten (d.h. determi nistischen oder bestimmbaren oder berechenbaren) Bezug zu einem Zeitpunkt tRG des Referenzzeitsystems des Referenzgeräts (Index „RG“) auf. Insbesondere kann die vorgegebene zeitabhängige Signalfolge zu dem Zeitpunkt tRG des Refe renzzeitsignals beginnen bzw. gestartet werden. Als definierter Bezug ist ebenfalls ein definierter zeitlicher Versatz - von beispielsweise 10 ms (z.B. in Folge einer Latenzzeit) - oder ein determinierbarer (berechenbarer oder bestimmbarer) und dadurch definierter zeitlicher Versatz denkbar. Durch diesen eindeutigen (insbe sondere eineindeutigen) Bezug kann die von der Lichtsignalvorrichtung mittels des Lichtsignals emittierte und derart übertragene vorgegebene zeitabhängige Signal folge mit dem Referenzzeitsystem des Referenzsystems verknüpft werden. Durch die Verwendung einer Signalfolge mit eindeutigen (d.h. jeweils für sich genommen einmaligen) Zustandsänderungen kann folglich für jede Zustandsänderung ein zeitlicher Bezug zu dem Zeitpunkt tRGdes Referenzzeitsystems hergestellt werden, wenn - wie oben bereits erläutert - die Zustandsänderungsrate der zeitabhängi gen Signalfolge bekannt ist. Folglich kann ein Zeitpunkt, zu dem eine eindeutige Zustandsänderung - zumindest innerhalb der vorgegebenen Signalfolge - erfolgt, bezogen auf das Referenzzeitsystem eineindeutig bestimmt werden, wenn die Zu standsänderungsrate der Signalfolge bekannt ist. Ändern sich die Zustände bei spielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz (entsprechend einer Zustandsdauer von 10 ms) und die Signalfolge beginnt zum Zeitpunkt tRG° bezogen auf das Refe renzzeitsystem, so erfolgt die dritte Zustandsänderung in der Signalfolge bei dem Zeitpunkt tRG 3 = tRG° + 30 ms, bezogen auf das Referenzzeitsystem. The predefined time-dependent signal sequence has a defined (ie deterministic or determinable or calculable) reference to a point in time t RG of the reference time system of the reference device (index “RG”). In particular, the predetermined time-dependent signal sequence can begin or be started at the point in time t RG of the reference time signal. A defined time offset - of, for example, 10 ms (e.g. as a result of a Latency) - or a determinable (calculable or determinable) and thus defined time offset conceivable. Through this clear (in particular special one-to-one) reference, the predetermined time-dependent signal sequence emitted by the light signal device by means of the light signal and transmitted in this way can be linked to the reference time system of the reference system. By using a signal sequence with unambiguous (that is, one-off) state changes, a time reference to the time t RG of the reference time system can be established for each state change if - as already explained above - the rate of state change of the time-dependent signal sequence is known. Consequently, a point in time at which an unambiguous change in state occurs - at least within the specified signal sequence - can be determined unambiguously with reference to the reference time system if the rate of change in state of the signal sequence is known. If the states change, for example, with a frequency of 100 Hz (corresponding to a state duration of 10 ms) and the signal sequence begins at time t RG ° based on the reference time system, the third change in state in the signal sequence occurs at time t RG 3 = t RG ° + 30 ms, based on the reference time system.
Durch die Anzahl der vorgesehenen eindeutigen (d.h. sich nicht wiederholenden) Zustandsänderungen in der Signalfolge kann eine zeitliche Auflösung der Signal folge (insbesondere bezogen auf das Referenzzeitsystem) und somit eine zeitliche Auflösung der Synchronisation beeinflusst oder auch gezielt gewählt werden. Eine höhere Anzahl von Zustandsänderungen ermöglicht beispielsweise eine höhere zeitliche Auflösung. Dagegen ermöglicht eine geringere Anzahl von Zustandsän derungen die Realisierung von vergleichsweise langen Emissionsdauern eines je weiligen Zustands, sodass eine Detektierbarkeit und Unterscheidbarkeit des Zu stands mittels der Detektionsvorrichtung vereinfacht wird und eine besonders ro bustes Verfahren erreicht werden kann. Ein robusteres Verfahren kann folglich mit reduzierten Anforderungen an die Lichtsignalvorrichtung und die Detektionsvor richtung realisiert werden. The number of unambiguous (i.e. non-repeating) changes in the state of the signal sequence provided can be used to influence or specifically select a time resolution of the signal sequence (in particular in relation to the reference time system) and thus a time resolution of the synchronization. A higher number of state changes enables, for example, a higher temporal resolution. In contrast, a smaller number of state changes enables the implementation of comparatively long emission periods of a respective state, so that the detection device simplifies the detection and differentiation of the state and a particularly robust method can be achieved. A more robust method can consequently be implemented with reduced requirements for the light signal device and the detection device.
Unter dem Lichtsignalausschnitt ist ein zumindest abschnittsweiser Teil des Licht signals zu verstehen, der zumindest zeitweise oder vorübergehend von der Detek tionsvorrichtung detektiert wird. Dabei umfasst der Lichtsignalausschnitt ebenfalls einen Ausschnitt der mit dem Lichtsignal emittierten vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge - im Folgenden auch als „detektierte Signalfolge“ bezeichnet. Der Lichtsignalausschnitt wird gebildet durch die Anteile des Lichtsignals, die von der Detektionsvorrichtung detektiert werden. Die Detektion erfolgt dabei in Form von Bildaufnahmen (Bilder oder Frames) mittels der Detektionsvorrichtung. Es sei an gemerkt, dass ein Ausschnitt einer Bildaufnahme (beispielsweise erfasst durch eine Hälfte der lichtempfindlichen Fläche der Detektionsvorrichtung) ebenfalls als eine Bildaufnahme angesehen werden kann. Der Lichtsignalausschnitt ist zumin dest einem Zeitpunkt ΪHQ des Zeitsystems des Hauptgeräts (Index „HG“) zuorden bar. Dies kann beispielsweise über einen Zeitstempel der Bildaufnahme in den Metadaten realisiert sein. Der Zeitstempel stammt dabei vorteilhaft von einer phy sischen Vorverarbeitungseinheit der Detektionsvorrichtung und weist somit keine Latenzzeit durch zwischengeschaltete Software-Abstraktionsebenen auf. Über diese Zuordnung kann der Zeitpunkt, zu dem der Lichtsignalausschnitt detektiert wird, mit dem Zeitsystem des Hauptgeräts verknüpft werden. The light signal segment is to be understood as an at least section-wise part of the light signal that is detected at least temporarily or temporarily by the detection device. The light signal section also includes a section of the predetermined time-dependent signal sequence emitted with the light signal - hereinafter also referred to as “detected signal sequence”. The light signal section is formed by the components of the light signal that are detected by the detection device. The detection takes place in the form of image recordings (images or frames) by means of the detection device. It should be noted that a section of an image recording (for example captured through one half of the light-sensitive surface of the detection device) can also be viewed as an image recording. The light signal section can be assigned at least to a point in time ΪH Q of the time system of the main device (index "HG"). This can be implemented, for example, via a time stamp of the image recording in the metadata. The time stamp advantageously originates from a physical preprocessing unit of the detection device and therefore has no latency due to interposed software abstraction levels. This assignment can be used to link the point in time at which the light signal section is detected with the time system of the main device.
Aus einem Vergleich des detektierten Lichtsignalausschnitts, insbesondere der de- tektierten Signalfolge des Lichtsignals, mit der vorgegebenen und folglich bekann ten zeitabhängigen Signalfolge des Lichtsignals wird ein Zeitversatz At bestimmt. Dieser Zeitversatz ist der Schlüssel zur Synchronisation des Zeitsystems des Hauptgeräts und des Referenzzeitsystems des Referenzgeräts. Unter „Vergleich“ ist insbesondere zu verstehen, dass die in dem detektierten Lichtsignalausschnitt enthaltene detektierte Signalfolge derart mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge abgeglichen wird, dass eine Identifikation und/oder Zuordnung von Zu ständen möglich ist. Beispielsweise kann ein detektierter Lichtsignalausschnitt um fassend die detektierte Signalfolge „R-B“ in der im emittierten Lichtsignal umfass ten Signalfolge „R-G-R-B-G-B-R“ entdeckt werden. Über eine Look-up-Tabelle o- der eine Rechenvorschrift kann der Zeitversatz At bestimmt werden. A time offset Δt is determined from a comparison of the detected light signal section, in particular the detected signal sequence of the light signal, with the predetermined and consequently known time-dependent signal sequence of the light signal. This time offset is the key to synchronizing the time system of the main device and the reference time system of the reference device. “Comparison” is to be understood in particular to mean that the detected signal sequence contained in the detected light signal segment is compared with the predefined time-dependent signal sequence in such a way that an identification and / or assignment of states is possible. For example, a detected light signal section comprising the detected signal sequence “R-B” can be discovered in the signal sequence “R-G-R-B-G-B-R” comprised in the emitted light signal. The time offset At can be determined via a look-up table or a calculation rule.
Mit Kenntnis des Zeitversatzes At kann abschließend eine Synchronisation des Zeitsystems des Hauptgeräts und des Referenzzeitsystems des Referenzgeräts durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise das Zeitsystem des Hauptgeräts an das Referenzzeitsystem des Referenzgeräts angepasst werden durch Korrek- tur des Zeitsystems des Hauptgeräts um den Zeitversatz At: ΪHQ := At + tRG°. Alter nativ kann das Referenzzeitsystem des Referenzgeräts an das Referenzzeitsys tem des Referenzgeräts angepasst werden durch Korrektur des Referenzzeitsys tems um den Zeitversatz At: tRG := tHG- At. Die Korrektur bezeichnet dabei insbe sondere ein Verrechnen, Kompensieren, Gleichsetzen, Subtrahieren, Multiplizie ren oder Addieren zumindest eines der Zeitsysteme mit dem Ziel, einen eindeuti gen (insbesondere eineindeutigen) Bezug zwischen den Zeitsystemen herzustel len. Insbesondere ist auch denkbar, eine Korrektur beider Zeitsysteme durchzu führen. With knowledge of the time offset At, a synchronization of the time system of the main device and the reference time system of the reference device can finally be carried out. For example, the time system of the main device can be adapted to the reference time system of the reference device by correcting ture of the time system of the main device by the time offset At: ΪHQ: = At + t RG °. Alternatively, the reference time system of the reference device can be adapted to the reference time system of the reference device by correcting the reference time system by the time offset At: t RG : = t HG - At. The correction denotes in particular offsetting, compensating, equating, subtracting, multiplying or adding at least one of the time systems with the aim of establishing a clear (in particular one-to-one) relationship between the time systems. In particular, it is also conceivable to correct both time systems.
Beispielhaft wird von dem oben exemplarisch eingeführten Lichtsignal umfassend die eindeutige Signalfolge der Zustände der Farben „R-G-R-B-G-B-R“ ausgegan gen. Durch die Verwendung der Signalfolge mit eindeutigen (d.h. jeweils einmali gen) Zustandsänderungen kann - wie oben beschrieben - prinzipiell für jede Zu standsänderung ein eineindeutiger zeitlicher Bezug zu einem Zeitpunkt tRG des Re ferenzzeitsystems hergestellt werden. Hier wird angenommen, dass die vorgege bene zeitabhängige Signalfolge zu dem Zeitpunkt tRG 0 des Referenzzeitsignals be ginnt bzw. gestartet wird. Ferner wird die Zustandsänderungsrate der zeitabhängi gen Signalfolge als bekannt vorausgesetzt. Die Detektionsvorrichtung kann wäh rend der Durchführung des Verfahrens beispielsweise den Lichtsignalausschnitt umfassend die Signalfolge „R-B“ detektieren, beispielsweise in zumindest einer Bildaufnahme, wobei die zumindest eine Bildaufnahme einen Zeitstempel tHG und damit einen eindeutigen (insbesondere eineindeutigen) Bezug bezogen auf das Zeitsystem des Hauptgeräts aufweist. Aus dem Vergleich des detektierten Licht signalausschnitts, insbesondere der detektierten Signalfolge „R-B“, mit der vorge gebenen zeitabhängigen Signalfolge „R-G-R-B-G-B-R“ des Lichtsignals kann nun der Zeitversatz At bestimmt werden. So kann aus dem Vergleich die „Position“ der Zustandsänderung als dritte Zustandsänderung erkannt werden (erste Position „R- G“; zweite Position „G-R“; dritte Position „R-B“). Bei einer angenommenen Zu standsänderungsrate von 100 Hz mit einer Zustandsdauer von 10 ms kann folglich aus dem Wissen um die dritte Position ein Zeitversatz von At = 3 * 10 ms = 30 ms berechnet werden - relativ zum Beginn der Signalfolge, d.h. relativ zu tRG 0. Durch den Bezug der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge zu dem Zeitpunkt tRG des Referenzzeitsystems gilt: tHG = tRG 0 + At, d.h. tHG = tRG 0 + 30 ms. tRG 0 ist aus dem Referenzzeitsystem bekannt und kann beispielsweise unter Verwendung ei ner Datenkommunikationsschnittstelle vom Referenzgerät zum Hauptgerät über mittelt werden. As an example, the light signal introduced above includes the unambiguous signal sequence of the statuses of the colors "RGRBGBR". By using the signal sequence with unambiguous (ie each unique) status changes - as described above - in principle a one-to-one time change can be made for each status change Reference can be made at a point in time t RG of the reference time system. It is assumed here that the specified time-dependent signal sequence begins or is started at time t RG 0 of the reference time signal. Furthermore, the rate of change of state of the time-dependent signal sequence is assumed to be known. While the method is being carried out, the detection device can for example detect the light signal segment including the signal sequence “RB”, for example in at least one image recording, the at least one image recording having a time stamp t HG and thus a clear (in particular one-to-one) reference to the time system of the main device having. The time offset At can now be determined from the comparison of the detected light signal segment, in particular the detected signal sequence “RB”, with the predefined time-dependent signal sequence “RGRBGBR” of the light signal. From the comparison, the “position” of the change in status can be recognized as the third change in status (first position “R-G”; second position “GR”; third position “RB”). Given an assumed rate of change of state of 100 Hz with a state duration of 10 ms, a time offset of At = 3 * 10 ms = 30 ms can be calculated from the knowledge of the third position - relative to the start of the signal sequence, i.e. relative to t RG 0 . By referring to the predetermined time-dependent signal sequence at the point in time t RG of the reference time system, the following applies: t HG = t RG 0 + At, ie t HG = t RG 0 + 30 ms. t RG 0 is off known to the reference time system and can, for example, be transmitted from the reference device to the main device using a data communication interface.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine Synchronisation basierend auf Zeitinformationen durchzuführen, die von einer Peripherie stammen, die diese Zeitinformationen in einer Hardware- Ebene (engl, „hardware layer“) und/oder in solchen Software- Ebenen (engl. „Software layer“) generiert, auf die mit einer de terminierbaren (berechenbaren oder bestimmbaren) Latenzzeit zugegriffen wer den kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein Zeitsystem eines nicht-echtzeitfähi- gen Geräts, insbesondere ein Zeitsystem eines Betriebssystems eines nicht-echt- zeitfähigen Geräts, mit einem Referenzzeitsystem eines Referenzgeräts zu syn chronisieren. The method according to the invention makes it possible to carry out a synchronization based on time information that originates from a peripheral device that stores this time information in a hardware layer and / or in such software layers. ), which can be accessed with a determinable (calculable or determinable) latency period. In this way, it is possible to synchronize a time system of a non-real-time capable device, in particular a time system of an operating system of a non-real-time capable device, with a reference time system of a reference device.
Abhängig von einem Verhältnis einer Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung und einer Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge sind unter schiedliche Ausführungsformen des Verfahrens mit unterschiedlichen Wirkungen denkbar, die im Folgenden kurz skizziert werden sollen. Depending on a ratio of an image recording rate of the detection device and a rate of change of state of the time-dependent signal sequence, different embodiments of the method with different effects are conceivable, which will be outlined briefly below.
In einer Ausführungsform des Verfahrens entspricht eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung im Wesentlichen einer Zustandsänderungsrate der zeitab hängigen Signalfolge. Alternativ ist eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrich tung größer als eine Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge (d.h. die Bildaufnahmefrequenz ist schneller). Bei diesen Ausführungsformen des Ver fahrens kann zur Bestimmung des Zeitversatzes At ein Lichtsignalausschnitt aus gewertet werden, der in einer Mehrzahl von, insbesondere sequentiellen, Bildauf nahmen detektiert wird. Unter „entspricht im Wesentlichen“ ist hier insbesondere zu verstehen, dass die Bildaufnahmerate und die Zustandsänderungsrate der zeit abhängigen Signalfolge nicht mehr als 10 % voneinander abweichen, insbeson dere nicht mehr als 5 % voneinander abweichen, ganz insbesondere nicht mehr als 2 % voneinander abweichen. Unter „größer“ ist hier insbesondere zu verstehen, dass die Bildaufnahmerate mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, ganz insbesondere mindestens 15 % größer ist als die Zustandsänderungsrate. In ei nem Ausführungsbeispiel sind Bildaufnahmerate und die Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge identisch. Damit weist ein Lichtsignalausschnitt, der in einer Mehrzahl von Bildaufnahmen detektiert wird, nach einer Zeitdauer, die zur Detektion einer Bildaufnahme verstreicht, jeweils einen geänderten Zustand auf. Umfasst das emittierte Lichtsignal beispielsweise eine vorgegebene zeitab hängige Signalfolge hinsichtlich eines Zustands einer Farbe, so ist bei sequentiell detektierten Bildaufnahmen jeweils eine Zustandsänderung, d.h. eine andere Farbe, pro Bildaufnahme zu erwarten. Diese Abfolge der in einer Mehrzahl von Bildaufnahmen detektierten Zustände - d.h. die detektierte Signalfolge - kann an schließend mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge verglichen werden. Unter der Mehrzahl von Bildaufnahmen können insbesondere sequentiell detek tierte Bildaufnahmen verstanden werden. Alternativ können die Bildaufnahmen auch aus einer Reihe sequentiell detektierter Bildaufnahmen herausgegriffen sein. In one embodiment of the method, an image recording rate of the detection device essentially corresponds to a rate of change of state of the time-dependent signal sequence. Alternatively, an image recording rate of the detection device is greater than a state change rate of the time-dependent signal sequence (ie the image recording frequency is faster). In these embodiments of the method, in order to determine the time offset At, a light signal section can be evaluated which is detected in a plurality of, in particular sequential, image recordings. In this context, “essentially corresponds” is to be understood as meaning that the image recording rate and the rate of change of state of the time-dependent signal sequence do not differ from one another by more than 10%, in particular do not differ from one another by more than 5%, in particular no more than 2% from one another. “Greater” is to be understood here in particular to mean that the image recording rate is at least 5%, in particular at least 10%, very particularly at least 15% greater than the rate of change of state. In one embodiment, the image capture rate and the state change rate are identical to the time-dependent signal sequence. A light signal section which is detected in a plurality of image recordings thus has a changed state after a period of time which elapses for the detection of an image recording. If the emitted light signal comprises, for example, a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color, then in sequentially detected image recordings, a change in state, ie a different color, is to be expected per image recording. This sequence of the states detected in a plurality of image recordings - ie the detected signal sequence - can then be compared with the predetermined time-dependent signal sequence. The plurality of image recordings can in particular be understood to mean sequentially detected image recordings. Alternatively, the image recordings can also be selected from a series of sequentially detected image recordings.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung kleiner als eine Zustandsänderungsrate der zeitabhän gigen Signalfolge (d.h. die Bildaufnahmefrequenz ist langsamer). Bei dieser Aus führungsform des Verfahrens kann zur Bestimmung des Zeitversatzes At ein Licht signalausschnitt ausgewertet werden, der in einer Mehrzahl von, insbesondere se quentiellen, Bildaufnahmen detektiert wird. Unter „kleiner“ ist hier insbesondere zu verstehen, dass die Bildaufnahmerate mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, ganz insbesondere mindestens 15 % kleiner ist als die Zustandsänderungs rate. Damit weist ein Lichtsignalausschnitt, der in einer Mehrzahl von Bildaufnah men detektiert wird, typischerweise eine Mehrzahl von detektierten Zuständen pro Bildaufnahme auf. Umfasst das emittierte Lichtsignal beispielsweise eine vorgege bene zeitabhängige Signalfolge hinsichtlich eines Zustands einer Farbe, so sind bei sequentiell detektierten Bildaufnahmen jeweils pro Bildaufnahme eine Mehr zahl von Zustandsänderung, d.h. mehrere Farbwechsel, zu erwarten. Diese Ab folge der detektierten Zustände - d.h. der detektierten Signalfolge - kann anschlie ßend mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge verglichen werden. Ferner kann bei dieser Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung des Zeitversat zes At alternativ oder zusätzlich auch ein Lichtsignalausschnitt ausgewertet wer den, der in (insbesondere auch: innerhalb) einer einzelnen Bildaufnahme der De tektionsvorrichtung detektiert wird. Da eine einzige Bildaufnahme bereits eine Mehrzahl von detektierten Zuständen umfasst, kann der so detektierte Lichtsignal ausschnitt - d.h. die in einer einzelnen Bildaufnahme detektierte Signalfolge - mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge des Lichtsignals verglichen werden. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass ein Rolling-Shutter- Effekt der Detektions vorrichtung eine Art „Barcode“ erzeugt. Der „Barcode“ bezeichnet dabei in der Bild aufnahme (spaltenweise oder zeilenweise) nebeneinander angeordnete Bereiche von Zuständen, in denen jeweils auf Grund einer gleichzeitigen Belichtung - einer jeweiligen Spalte oder einer jeweiligen Zeile - ein zum Zeitpunkt der Belichtung im Lichtsignalausschnitt vorliegender Zustand (z.B. Farbe) abgebildet wurde. In an alternative embodiment of the method, an image recording rate of the detection device is less than a state change rate of the time-dependent signal sequence (ie the image recording frequency is slower). In this embodiment of the method, to determine the time offset At, a light signal segment can be evaluated, which is detected in a plurality of, in particular sequential, image recordings. “Smaller” here is to be understood in particular to mean that the image recording rate is at least 5%, in particular at least 10%, very particularly at least 15% less than the rate of change of state. A light signal section that is detected in a plurality of image recordings thus typically has a plurality of detected states per image record. If the emitted light signal comprises, for example, a predetermined time-dependent signal sequence with regard to a state of a color, a plurality of changes in state, ie several color changes, can be expected for sequentially detected image recordings. This sequence of the detected states - ie the detected signal sequence - can then be compared with the predetermined time-dependent signal sequence. Furthermore, in this embodiment of the method for determining the time offset At, alternatively or in addition, a light signal excerpt can also be evaluated which is detected in (in particular also: within) a single image recording of the detection device. Since a single image capture is already a If it comprises a plurality of detected states, the light signal segment detected in this way - ie the signal sequence detected in a single image recording - can be compared with the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal. It is particularly advantageous that a rolling shutter effect of the detection device generates a type of “barcode”. The "barcode" refers to areas of states arranged next to one another in the image recording (column by column or line by line) in which, due to a simultaneous exposure - a respective column or a respective line - a state that was present in the light signal section at the time of exposure (e.g. color ) was shown.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird aus einem Vergleich zumindest ei nes weiteren detektierten Lichtsignalausschnitts mit der vorgegebenen zeitabhän gigen Signalfolge des Lichtsignals zumindest ein weiterer Zeitversatz At, bestimmt, wobei aus den Zeitversatzen At und At, eine relative Zeitdrift ermittelt wird, wobei zur Synchronisation ferner eine Korrektur um die relative Zeitdrift durchgeführt wird. Es ist bekannt, dass Zeitsysteme, die unter Verwendung unterschiedlicher Taktgeber erzeugt werden, mit der Zeit driften, d.h. auseinanderlaufen, können. Beispielsweise kann ein Quarz unter Einfluss von Temperaturschwankungen einer zeitlichen Drift unterliegen, d.h. die Zeit vergeht schneller oder langsamer. Weisen das Zeitsystem des Hauptgeräts und das Referenzzeitsystem des Referenzsys tems unterschiedliche Taktgeber und/oder unterschiedliche Einflussparameter (z.B. Temperatur) auf, so können die Zeitsysteme trotz initialer Synchronisation - beispielsweise zum Zeitpunkt tHG s = tRG s - auseinanderdriften. Es sei angemerkt, dass zur Synchronisation des Zeitsystems des Hauptgeräts und des Referenzzeit systems des Referenzgeräts die Korrektur um die relative Zeitdrift wieder am Zeit system des Hauptgeräts und/oder am Referenzzeitsystem des Referenzgeräts durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist denkbar, eine Taktrate des Zeitsys tems des Hauptgeräts mit einem Skalierungsfaktor zu beaufschlagen, der der Kompensation und somit der Korrektur der relativen Zeitdrift dient. Der Skalie rungsfaktor kann beispielsweise aus dem Verhältnis der bestimmten Zeitversatze s = At/Ati ermittelt werden. Ferner ist denkbar, weitere Zeitversatze kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zu bestimmen und derart eine fortlaufende Synchronisa tion oder zumindest eine fortlaufende Kontrolle der Synchronisation der Zeitsys teme zu realisieren. ln einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem vorhergehenden Verfah rensschritt zumindest ein Einstellungsparameter, insbesondere betreffend die De tektionsvorrichtung und/oder die Lichtsignalvorrichtung und/oder die vorgegebene zeitabhängige Signalfolge, von dem Hauptgerät an das Referenzgerät und/oder von dem Referenzgerät an das Hauptgerät übertragen, wobei abhängig von dem zumindest einen übertragenen Einstellungsparameter eine Anpassung der Licht signalvorrichtung und/oder der Detektionsvorrichtung und/oder der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge durchgeführt wird. Ein Einstellungsparameter betref fend die Detektionsvorrichtung kann beispielsweise eine Aufnahmerate, eine Be lichtungsdauer, ein ISO-Wert, eine Fokuseinstellung, eine Weißabgleicheinstel- lung und/oder dergleichen sein. Ein Einstellungsparameter betreffend die Lichtsig nalvorrichtung kann beispielsweise eine Leuchtkrafteinstellung sein. Ein Einstel lungsparameter betreffend die Signalfolge kann beispielsweise eine Einstellung der Art der Zustände des Lichtsignals (Farbe, Intensität, ...) und/oder eine Zu standsänderungsrate der Zustände sein. Beispielsweise kann die Zustandsände rungsrate durch Übergabe eines entsprechenden Einstellungsparameters an eine verwendete Detektionsvorrichtung, insbesondere deren Bildaufnahmerate, ange passt werden. Eine Übertragung kann insbesondere unter Verwendung einer ka belgebundenen oder kabellosen Datenkommunikationsschnittstelle realisiert sein, beispielsweise einer WLAN-, Bluetooth- oder einer NFC-Schnittstelle. Der zumin dest eine übertragene Einstellungsparameter ermöglicht, zur Durchführung des Verfahrens vorteilhafte Anpassungen vorzunehmen. So kann beispielsweise eine Anpassung der Lichtsignalvorrichtung eine Auswahl der Lichtsignalvorrichtung und/oder eine Auswahl einer Art der Zustände des Lichtsignals (Farbe, Intensität, ...) umfassen oder ferner eine Einstellung der Leuchtkraft oder dergleichen. Eine Anpassung der Detektionsvorrichtung kann beispielsweise eine Bildaufnahmerate oder eine Belichtungsdauer betreffen. Eine Anpassung der vorgegebenen zeitab hängigen Signalfolge kann insbesondere die Auswahl der Signalfolge umfassen. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens sind die Einstellungspara meter fest vordefiniert und insbesondere dem Hauptgerät und dem Referenzgerät, insbesondere unveränderlich, bereitgestellt. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System umfassend zumindest ein Hauptgerät und zumindest ein Referenzgerät vorgeschlagen, wobei das Hauptge rät und das Referenzgerät dazu eingerichtet sind, das erfindungsgemäße Verfah ren auszuführen. Insbesondere weist das Hauptgerät und das Referenzgerät, ins besondere jeweils, eine Steuervorrichtung auf, die zur Durchführung des Verfah rens, insbesondere zur Durchführung der Synchronisation, eingerichtet ist. Eine Steuervorrichtung weist eine Prozessorvorrichtung und eine Speichervorrichtung auf (hier nicht näher dargestellt). In der Speichervorrichtung ist das Verfahren zu mindest teilweise als maschinenlesbares Computerprogramm hinterlegt. Das Computerprogramm enthält Anweisungen, die bei Ausführung durch die Pro zessorvorrichtung die Prozessorvorrichtung veranlassen, das Verfahren zur Syn chronisation, zumindest teilweise, auszuführen. In one embodiment of the method, at least one further time offset At, is determined from a comparison of at least one further detected light signal section with the predetermined time-dependent signal sequence of the light signal, a relative time drift being determined from the time offsets At and At Correction for the relative time drift is carried out. It is known that time systems generated using different clocks can drift, ie diverge, over time. For example, a quartz can be subject to a time drift under the influence of temperature fluctuations, ie time passes faster or slower. If the time system of the main unit and the reference time system of the reference system have different clocks and / or different influencing parameters (e.g. temperature), the time systems can drift apart despite initial synchronization - for example at time t HG s = t RG s. It should be noted that in order to synchronize the time system of the main device and the reference time system of the reference device, the correction for the relative time drift can be carried out again on the time system of the main device and / or on the reference time system of the reference device. For example, it is conceivable to apply a scaling factor to a clock rate of the time system of the main device, which is used to compensate and thus correct the relative time drift. The scaling factor can be determined, for example, from the ratio of the specific time offsets s = At / Ati. It is also conceivable to determine further time offsets continuously or quasi-continuously and to implement a continuous synchronization or at least a continuous control of the synchronization of the time systems in this way. In one embodiment of the method, in a preceding process step, at least one setting parameter, in particular relating to the detection device and / or the light signal device and / or the predefined time-dependent signal sequence, is transmitted from the main device to the reference device and / or from the reference device to the main device, wherein an adaptation of the light signal device and / or the detection device and / or the predetermined time-dependent signal sequence is carried out as a function of the at least one transmitted setting parameter. A setting parameter relating to the detection device can be, for example, a recording rate, an exposure duration, an ISO value, a focus setting, a white balance setting and / or the like. A setting parameter relating to the light signal device can be, for example, a luminosity setting. A setting parameter relating to the signal sequence can, for example, be a setting of the type of states of the light signal (color, intensity, ...) and / or a rate of change in the state of the states. For example, the rate of change of state can be adjusted by transferring a corresponding setting parameter to a detection device used, in particular its image recording rate. A transmission can in particular be implemented using a wired or wireless data communication interface, for example a WLAN, Bluetooth or an NFC interface. The at least one transmitted setting parameter enables advantageous adaptations to be made in order to carry out the method. For example, an adaptation of the light signal device can include a selection of the light signal device and / or a selection of a type of the states of the light signal (color, intensity, ...) or, furthermore, an adjustment of the luminosity or the like. An adaptation of the detection device can relate to an image recording rate or an exposure duration, for example. An adaptation of the predetermined time-dependent signal sequence can in particular include the selection of the signal sequence. In an alternative embodiment of the method, the setting parameters are permanently predefined and, in particular, are made available to the main device and the reference device, in particular invariably. In a further aspect of the invention, a system comprising at least one main device and at least one reference device is proposed, the main device and the reference device being set up to carry out the method according to the invention. In particular, the main device and the reference device, in particular each, have a control device which is set up to carry out the method, in particular to carry out the synchronization. A control device has a processor device and a memory device (not shown here in more detail). The method is at least partially stored in the memory device as a machine-readable computer program. The computer program contains instructions which, when executed by the processor device, cause the processor device to, at least partially, execute the synchronization method.
In einer Ausführungsform des Systems ist die Lichtsignalvorrichtung als zumindest eine LED und/oder eine Laserdiode und/oder einer Laserdiode zur Erzeugung ei ner Laserlinie realisiert ist. Insbesondere ist die Lichtsignalvorrichtung dem Refe renzgerät zugeordnet. In one embodiment of the system, the light signal device is implemented as at least one LED and / or a laser diode and / or a laser diode for generating a laser line. In particular, the light signal device is assigned to the reference device.
In einer Ausführungsform des Systems ist die Detektionsvorrichtung ist die Detek tionsvorrichtung als ein optischer Bildsensor, insbesondere als ein optischer Bildsensor mit einem Rolling-Shutter- Effekt, ganz insbesondere als ein CMOS- Bildsensor, realisiert. In one embodiment of the system, the detection device is implemented as an optical image sensor, in particular as an optical image sensor with a rolling shutter effect, in particular as a CMOS image sensor.
Unter „vorgesehen“ oder „eingerichtet“ soll im Folgenden speziell „programmiert“, „ausgelegt“, „konzipiert“ und/oder „ausgestattet“ verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen“ oder „eingerichtet“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen. In the following, “provided” or “set up” should be understood specifically as “programmed”, “designed”, “designed” and / or “equipped”. The fact that an object is “provided” or “set up” for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or performs this specific function in at least one application and / or operating state or is designed to do so Function.
Zeichnungen drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszei chen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente. The invention is explained in more detail in the following description with reference to Ausführungsbei shown in the drawings. The drawings that The description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations. The same reference characters in the figures denote the same elements.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems; Figure 1 is a schematic view of a system according to the invention;
Figur 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dargestellt in einem Verfahrensdiagramm; FIG. 2 shows an embodiment of the method according to the invention, shown in a method diagram;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Zeitsystems eines Hauptgeräts und eines Referenzzeitsystems eines Referenzgeräts; FIG. 3 shows a schematic representation of a time system of a main device and a reference time system of a reference device;
Figur 4 schematische Ansichten von während der Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens zu verschiedenen Zeiten (a) und (b) erfassten Bildaufnahmen; FIG. 4 shows schematic views of image recordings recorded during the implementation of the method according to the invention at different times (a) and (b);
Figur 5 eine schematische Ansicht einer während der Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens erfassten Bildaufnahme. FIG. 5 shows a schematic view of an image recording acquired while the method according to the invention is being carried out.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Systems 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100. Das System 10 um fasst ein Hauptgerät 12 und ein Referenzgerät 14. Das Hauptgerät 12 ist beispiel haft als ein Smartphone realisiert. Das Referenzgerät ist beispielhaft als ein zum Hauptgerät 12 externes mobiles Gerät realisiert. Eine zeitliche Synchronisation beider Geräte ist gewünscht, um Zeitpunkte des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 in Zeitpunkte des Referenzzeitsystems 30 des Referenzgeräts 14 - und umge kehrt - präzise umrechnen zu können. FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of the system 10 for carrying out the method 100 according to the invention. The system 10 comprises a main device 12 and a reference device 14. The main device 12 is implemented, for example, as a smartphone. The reference device is implemented, for example, as a mobile device external to the main device 12. A time synchronization of both devices is desired in order to be able to convert precisely times of the time system 28 of the main device 12 into times of the reference time system 30 of the reference device 14 - and vice versa.
Das Hauptgerät 12 und das Referenzgerät 14 weisen jeweils eine Steuervorrich tung 16 (unter der auch jeweils eine Auswertevorrichtung verstanden werden soll) auf. Die jeweilige Steuervorrichtung 16 ist speziell zur Durchführung des Verfah rens 100 eingerichtet. Dazu weist die jeweilige Steuervorrichtung 16 eine Pro zessorvorrichtung und eine Speichervorrichtung auf (hier nicht näher dargestellt). In der Speichervorrichtung ist das Verfahren 100 zumindest teilweise als maschi- nenlesbares Computerprogramm hinterlegt. Das Computerprogramm enthält An weisungen, die bei Ausführung durch die Prozessorvorrichtung die Prozessorvor richtung veranlassen, das Verfahren zur Synchronisation, zumindest teilweise, auszuführen. Die jeweilige Steuervorrichtung 16 ist ferner zum Betrieb des zuge ordneten Geräts eingerichtet und signaltechnisch mit funktionalen Komponenten des jeweiligen Geräts verbunden. The main device 12 and the reference device 14 each have a control device 16 (which should also be understood to mean an evaluation device). The respective control device 16 is specially set up to carry out the method 100. For this purpose, the respective control device 16 has a processor device and a storage device (not shown in detail here). In the storage device, the method 100 is at least partially as a machine n-readable computer program stored. The computer program contains instructions which, when executed by the processor device, cause the processor device to, at least partially, execute the synchronization method. The respective control device 16 is also set up to operate the assigned device and is connected in terms of signaling to functional components of the respective device.
Das Referenzgerät 14 weist eine Lichtsignalvorrichtung 20 auf, die als zumindest eine LED realisiert ist. Die LED ist dazu vorgesehen, zumindest die unterschiedli chen Farben Rot, Grün und Blau zu erzeugen und als Lichtsignal 22 zu emittieren. Das Hauptgerät 12 weist eine Detektionsvorrichtung 18 auf, die als ein CMOS- Bildsensor realisiert ist. Der CMOS-Bildsensor weist einen Rolling-Shutter- Effekt (hier nicht näher dargestellt) auf. Die Detektionsvorrichtung 18, insbesondere der CMOS-Bildsensor, ist dazu eingerichtet, einen Lichtsignalausschnitt 24 des Licht signals 22 in zumindest einer Bildaufnahme 26 (vgl. Figuren 4 und 5) zu detektie- ren. The reference device 14 has a light signal device 20 which is implemented as at least one LED. The LED is provided to generate at least the different colors red, green and blue and to emit them as light signal 22. The main device 12 has a detection device 18 which is implemented as a CMOS image sensor. The CMOS image sensor has a rolling shutter effect (not shown in detail here). The detection device 18, in particular the CMOS image sensor, is set up to detect a light signal section 24 of the light signal 22 in at least one image recording 26 (cf. FIGS. 4 and 5).
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 in einem Verfahrensdiagramm dargestellt. Das Verfahren 100 dient der zeitlichen Synchronisation des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 mit dem Referenzzeit system 30 des Referenzgeräts 14. Das Verfahren 100 wird im Folgenden im Zu sammenhang mit Figur 3 erläutert, wobei Figur 3 eine schematische Darstellung des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 und des Referenzzeitsystems 30 des Re ferenzgeräts 14 wiedergibt. Jedes Zeitsystem ist dabei als ein vertikaler Zeitstrahl mit Strichen als Zeiteinheiten dargestellt. Wie in Figur 3 erkennbar ist, sind die beiden Zeitsysteme nicht synchron - hier dargestellt durch nicht übereinstim mende Zeiteinheiten (Strichen) und unterschiedliche Abstände der Striche in den beiden Zeitsystemen. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass der Pfeil 40, der von einer Zeiteinheit (Strich) des Referenzzeitsystems 30 ausgeht, nicht auf eine Zeiteinheit (Strich) im Zeitsystem 28 fällt. Ferner sind in Figur 3 - zur Verdeutli chung der nachfolgend diskutierten Zusammenhänge - mit einem Lichtsignal 22 emittierte Signalfolgen 32, 32a, 32b sowie detektierte Signalfolgen 34, 34a, 34b eines detektierten Lichtsignalausschnitts 24 dargestellt. In Verfahrensschritt 102 wird zwischen dem Hauptgerät 12 und dem Referenzge rät 14 unter Verwendung einer dem Hauptgerät 12 zugeordneten Datenkommuni kationsschnittstelle (hier nicht näher dargestellt) und einer dem Referenzgerät 14 zugeordneten Datenkommunikationsschnittstelle (hier ebenfalls nicht näher dar gestellt) eine Kommunikationsverbindung aufgebaut. Die Datenkommunikations schnittstellen sind beispielhaft als Bluetooth-Datenkommunikationsschnittstellen ausgebildet, wobei die Kommunikationsverbindung eine Bluetooth- Kommunikati onsverbindung ist. Unter Verwendung der Kommunikationsverbindung werden Einstellungsparameter betreffend die Detektionsvorrichtung 18 sowie betreffend die vorgegebene zeitabhängige Signalfolge 32, 32a von dem Hauptgerät 12 an das Referenzgerät 14 übertragen. Das Referenzgerät 14 bestätigt den Erhalt der Einstellungsparameter. Die Einstellungsparameter umfassen eine Aufnahmerate und eine Belichtungsdauer der Detektionsvorrichtung 18 sowie eine Art der Zu stände des Lichtsignals (hier „Farbe“, vgl. unten) und eine Zustandsänderungsrate der mit dem Lichtsignal 22 zu emittierenden Signalfolge 32, 32a (hier 100 Hz). Damit ist für das Referenzgerät 14 spezifiziert, dass Lichtsignal 22 eine vorgege bene zeitabhängige Signalfolge 32, 32a hinsichtlich eines Zustands 36 einer Farbe des Lichtsignals 22 umfassen soll. Abhängig von den übertragenen Einstellungs parametern führt die Steuervorrichtung 16 des Referenzgeräts 14 eine Auswahl und/oder Anpassung der Lichtsignalvorrichtung 20 durch. Insbesondere wird die Art der Zustände 36 des Lichtsignals 22 auf „Farbe“ eingestellt (z.B. im Unter schied zu „Intensität“) und die Zustandsänderungsrate der Zustände 36 auf 100 Hz gesetzt. Ferner wird eine Leuchtkrafteinstellung der LED an die übermittelte Belichtungsdauer angepasst. Die Steuervorrichtung 16 des Hauptgeräts 12 führt abhängig von den übertragenen Einstellungsparametern eine Auswahl und/oder Anpassung der Detektionsvorrichtung 18 durch. Insbesondere wird die Bildaufnah merate und die Belichtungsdauer der Detektionsvorrichtung 18 angepasst bzw. eingestellt. Ferner wird ein auf die Art der Zustände 36 angepasster Auswerteal gorithmus zur Erkennung und Unterscheidung von Farben in detektierten Bildauf nahmen 26 ausgewählt. In FIG. 2, an exemplary embodiment of the method 100 according to the invention is shown in a method diagram. The method 100 is used to synchronize the time system 28 of the main device 12 with the reference time system 30 of the reference device 14. The method 100 is explained below in connection with FIG Reference time system 30 of the reference device 14 reproduces. Each time system is shown as a vertical timeline with lines as time units. As can be seen in FIG. 3, the two time systems are not synchronous - represented here by inconsistent time units (lines) and different intervals between the lines in the two time systems. In particular, it should be pointed out that the arrow 40, which starts from a time unit (line) in the reference time system 30, does not fall on a time unit (line) in the time system 28. Furthermore, in Figure 3 - to clarify the interrelationships discussed below - signal sequences 32, 32a, 32b emitted with a light signal 22 and detected signal sequences 34, 34a, 34b of a detected light signal section 24 are shown. In method step 102, a communication link is established between the main device 12 and the reference device 14 using a data communication interface assigned to the main device 12 (not shown here) and a data communication interface assigned to the reference device 14 (also not shown here). The data communication interfaces are exemplified as Bluetooth data communication interfaces, the communication link being a Bluetooth communication link. Using the communication connection, setting parameters relating to the detection device 18 and relating to the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a are transmitted from the main device 12 to the reference device 14. The reference device 14 confirms receipt of the setting parameters. The setting parameters include a recording rate and an exposure duration of the detection device 18 as well as a type of status of the light signal (here “color”, see below) and a status change rate of the signal sequence 32, 32a to be emitted with the light signal 22 (here 100 Hz). This specifies for the reference device 14 that the light signal 22 should include a predetermined time-dependent signal sequence 32, 32a with regard to a state 36 of a color of the light signal 22. The control device 16 of the reference device 14 selects and / or adjusts the light signal device 20 as a function of the transmitted setting parameters. In particular, the type of states 36 of the light signal 22 is set to “color” (for example, in contrast to “intensity”) and the rate of change of state of the states 36 is set to 100 Hz. Furthermore, a luminosity setting of the LED is adapted to the transmitted exposure duration. The control device 16 of the main device 12 selects and / or adjusts the detection device 18 as a function of the transmitted setting parameters. In particular, the image recording rate and the exposure duration of the detection device 18 are adapted or set. Furthermore, an evaluation algorithm adapted to the type of states 36 for recognizing and differentiating colors in detected image recordings 26 is selected.
In Verfahrensschritt 104 wird unter Verwendung der Lichtsignalvorrichtung 20 des Referenzgeräts 14 ein Lichtsignal 22 emittiert, wobei das Lichtsignal 22 eine vor gegebene zeitabhängige Signalfolge 32, 32a umfasst. Die Signalfolge 32, 32a ist als Abfolge von Farbzuständen 36 des emittierten Lichtsignals 22 der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) realisiert, wobei die Signalfolge 32, 32a hier die Abfolge R-G-R-B-G-B-R umfasst. Die Signalfolge 32, 32a umfasst sechs eindeutig identi fizierbare (d.h. für sich jeweils einmalige) Farbübergänge als Zustandsänderungen 38, wobei innerhalb der Signalfolge R-G-R-B-G-B-R keine Wiederholung einer Zu standsänderung 38 (d.h. eines spezifischen Farbübergangs wie „R-G“ oder „G-R“) auftritt. Zur Emission des Lichtsignals 22 umfassend die Signalfolge 32, 32a steu ert die Steuervorrichtung 16 des Referenzgeräts 14 die LED entsprechend der vor gegebenen Signalfolge 32, 32a an. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Signalfolge anstatt einer Abfolge von Farbzuständen auch eine Abfolge von Intensitätszuständen umfassen (hier nicht näher dargestellt). Die Signalfolge 32, 32a weist einen definierten Bezug zu dem Zeitpunkt tRG° des Referenzzeitsys tems 30 auf, indem der Beginn der Emission der Signalfolge 32, 32a (nicht not wendigerweise des Lichtsignals 22), hier auf den Zeitpunkt tRG° fällt. Das Lichtsig nal 22 umfassend die Signalfolge 32, 32a wird hier einmalig ausgesendet. Dabei wird eine eineindeutige Zuordnung einer Zustandsänderung 38 zu einem bestimm ten Zeitpunkt tRG ermöglicht. Da sich die Zustände 36 hier mit einer Zustandsän derungsrate von 100 Hz ändern, erfolgt beispielsweise die dritte Zustandsände rung 38 „R-B“ in der Signalfolge 32, 32a nach einem Zeitversatz At (Bezugszeichen 42, 42a) von 30 ms ab Beginn der Signalfolge, d.h. nach dem Zeitpunkt tRG 0. In method step 104, a light signal 22 is emitted using the light signal device 20 of the reference device 14, the light signal 22 comprising a given time-dependent signal sequence 32, 32a. The signal sequence 32, 32a is implemented as a sequence of color states 36 of the emitted light signal 22 of the colors red (R), green (G) and blue (B), the signal sequence 32, 32a here comprising the sequence RGRBGBR. The signal sequence 32, 32a comprises six clearly identifiable (that is, each unique) color transitions as state changes 38, with no repetition of a state change 38 (ie of a specific color transition such as “RG” or “GR”) occurring within the signal sequence RGRBGBR. To emit the light signal 22 comprising the signal sequence 32, 32a, the control device 16 of the reference device 14 controls the LED in accordance with the given signal sequence 32, 32a. In an alternative embodiment, instead of a sequence of color states, the signal sequence can also comprise a sequence of intensity states (not shown in more detail here). The signal sequence 32, 32a has a defined reference to the point in time t RG ° of the reference time system 30, in that the start of the emission of the signal sequence 32, 32a (not necessarily the light signal 22) falls here on the point in time t RG °. The light signal 22 comprising the signal sequence 32, 32a is sent out once here. A one-to-one assignment of a state change 38 to a specific point in time t RG is made possible. Since the states 36 change here with a state change rate of 100 Hz, the third state change 38 “RB” occurs, for example, in the signal sequence 32, 32a after a time offset At (reference number 42, 42a) of 30 ms from the start of the signal sequence, ie after time t RG 0 .
In Verfahrensschritt 106 wird unter Verwendung der Detektionsvorrichtung 18 des Hauptgeräts 12 ein Lichtsignalausschnitt 24 des Lichtsignals 22 in zumindest einer Bildaufnahme 26 detektiert. Der Lichtsignalausschnitt 24 umfasst ebenfalls einen Ausschnitt der mit dem Lichtsignal 22 emittierten vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge 32, 32a, hier bezeichnet mit „detektierter Signalfolge 34, 34a“. Der de- tektierte Lichtsignalausschnitt 24 ist mittels der zumindest einen Bildaufnahme 26 eindeutig einem Zeitpunkt tHG des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 zuordenbar. Hier wird die eindeutige Zuordnung unter Verwendung eines Zeitstempels der zu mindest einen Bildaufnahme 26 in den Metadaten realisiert. Der in diesem Ausfüh rungsbeispiel detektierte Lichtsignalausschnitt 24 umfasst die detektierte Signal folge 34, 34a, die in Figur 3 als „R-B“ wiedergegeben ist. Folglich ist der Farbüber- gang bzw. allgemeiner die Zustandsänderung 38 in der detektierten Signalfolge 34, 34a ebenfalls eindeutig dem Zeitpunkt tHG des Zeitsystems 28 zuordenbar. Eine mögliche Latenzzeit zwischen dem Zeitpunkt ΪHQ und der Bildaufnahme 26 ist prinzipiell als deterministische (d.h. fest definierte, bestimmbare oder berechen bare) Größe für die Durchführung des Verfahrens 100 bekannt und wird hier nicht weiter betrachtet. In method step 106, a light signal section 24 of the light signal 22 is detected in at least one image recording 26 using the detection device 18 of the main device 12. The light signal section 24 also includes a section of the predetermined time-dependent signal sequence 32, 32a emitted with the light signal 22, here referred to as “detected signal sequence 34, 34a”. The detected light signal segment 24 can be clearly assigned to a point in time t HG of the time system 28 of the main device 12 by means of the at least one image recording 26. Here, the unambiguous assignment is implemented using a time stamp of at least one image recording 26 in the metadata. The light signal segment 24 detected in this exemplary embodiment comprises the detected signal sequence 34, 34a, which is shown in FIG. 3 as “RB”. Consequently, the color transition or, more generally, the change of state 38 in the detected signal sequence 34, 34a can also be clearly assigned to the point in time t HG of the time system 28. A possible latency period between the point in time ΪH Q and the image recording 26 is known in principle as a deterministic (ie firmly defined, determinable or calculable) variable for carrying out the method 100 and is not considered further here.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einstellungsparameter der Lichtsignalvorrichtung 20 und/oder der Detektionsvorrichtung 18 derart gewählt, dass eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung 18 im Wesentlichen der Zu standsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge 32, 32a entspricht (oder wie derum alternativ oder zusätzlich auch größer ist als die Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge 32, 32a). Figuren 4a und 4b zeigen jeweils eine Bildaufnahme 26, wie sie mittels der Detektionsvorrichtung 18 von der Lichtsignal vorrichtung 20, insbesondere der LED, aufgenommen wurden. Figuren 4a und 4b zeigen dabei einen Lichtsignalausschnitt 24, insbesondere eine detektierte Signal folge 34, 34a, der bzw. die in einer Mehrzahl von - hier sequentiellen - Bildauf nahmen 26 der Detektionsvorrichtung 18 detektiert wird. Dabei gibt Figur 4a eine Bildaufnahme 26 wieder, die unmittelbar vor der Bildaufnahme 26 der Figur 4b detektiert wurde. Es ist erkennbar, dass auf Grund der vergleichsweise langsamen Bildaufnahmerate bei sequentiell detektierten Bildaufnahmen 26 jeweils eine Zu standsänderung 38, d.h. eine andere Farbe als Zustand 36, pro Bildaufnahme 26 detektiert wird. In Figur 4a bildet die Bildaufnahme 26 den Zustand 36 Rot ab, während die Bildaufnahme 26 in Figur 4b den Zustand 36 Blau abbildet (vgl. auch Figur 3). Diese Abfolge der detektierten Zustände 36 kann anschließend mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge 32, 32a verglichen werden. Jede Bild aufnahme 26 erhält dabei einen eindeutigen Zeitstempel, sodass die Zustandsän derung 38 eindeutig einem Zeitpunkt ΪHQ des Zeitsystems 28 zuordenbar ist. In the exemplary embodiment shown, the setting parameters of the light signal device 20 and / or the detection device 18 are selected such that an image recording rate of the detection device 18 essentially corresponds to the rate of change of state of the time-dependent signal sequence 32, 32a (or, alternatively or additionally, is also greater than the rate of change of state the time-dependent signal sequence 32, 32a). FIGS. 4a and 4b each show an image recording 26 as it was recorded by the light signal device 20, in particular the LED, by means of the detection device 18. FIGS. 4a and 4b show a light signal section 24, in particular a detected signal sequence 34, 34a, which is detected in a plurality of - here sequential - image recordings 26 of the detection device 18. Here, FIG. 4a reproduces an image recording 26 which was detected immediately before the image recording 26 of FIG. 4b. It can be seen that due to the comparatively slow image recording rate in sequentially detected image recordings 26, a change in status 38, ie a different color than status 36, is detected per image recording 26. In FIG. 4a, the image recording 26 depicts the state 36 red, while the image recording 26 in FIG. 4b depicts the state 36 blue (see also FIG. 3). This sequence of the detected states 36 can then be compared with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a. Each image recording 26 is given a unique time stamp so that the state change 38 can be clearly assigned to a point in time ΪH Q of the time system 28.
In einem alternativen oder zusätzlichen Ausführungsbeispiel sind die Einstellungs parameter der Lichtsignalvorrichtung 20 und/oder der Detektionsvorrichtung 18 wie oben beschrieben derart gewählt, dass eine Bildaufnahmerate der Detektions vorrichtung 18 kleiner ist als eine Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Sig nalfolge 32, 32a. Figur 5 zeigt eine Bildaufnahme 26, wie sie mittels der Detekti onsvorrichtung 18 von der Lichtsignalvorrichtung 20, insbesondere der LED, auf- genommen wurde. Dabei ist ein Lichtsignalausschnitt 24, insbesondere eine de- tektierte Signalfolge 34, 34a, zu sehen, der bzw. die in einer (einzigen) Bildauf nahme 26 der Detektionsvorrichtung 18 detektiert wird. Es ist erkennbar, dass auf Grund des Rolling-Shutter- Effekts (angedeutet durch den Pfeil 44, in dessen Rich tung hier die spaltenweise Belichtung während einer Bildaufnahme 26 voran schreitet) eine zeitabhängige Aufspaltung des Lichtsignalausschnitts 24 in die un terschiedlichen Zustände 36 in einer Bildaufnahme 26 erfolgt, sodass die eine (ein zige) Bildaufnahme 26 bereits eine Mehrzahl von detektierten Zuständen 36 um fasst (als „Barcode“ bezeichenbar). Es sei angemerkt, dass sich die Darstellung der Figur 5 in der Anzahl der detektierten Zustände 36 zur Verdeutlichung des Effekts von der schematischen Darstellung in Figur 2 - dort nur zwei Zustände in 34, 34a eingetragen - unterscheidet. Ferner ist natürlich auch denkbar, einen in mehreren Bildaufnahmen 26 detektierten Lichtsignalausschnitt 24 (d.h. mehrere „Barcodes“) auszuwerten. In an alternative or additional embodiment, the setting parameters of the light signal device 20 and / or of the detection device 18 are selected as described above such that an image recording rate of the detection device 18 is less than a rate of change of state of the time-dependent signal sequence 32, 32a. FIG. 5 shows an image recording 26 as recorded by the light signal device 20, in particular the LED, by means of the detection device 18. was taken. A light signal excerpt 24, in particular a detected signal sequence 34, 34a, can be seen here, which is detected in a (single) image recording 26 of the detection device 18. It can be seen that due to the rolling shutter effect (indicated by the arrow 44, in the direction of which the column-by-column exposure proceeds during an image recording 26), a time-dependent splitting of the light signal section 24 into the different states 36 in an image recording 26 takes place, so that the one (only) image recording 26 already comprises a plurality of detected states 36 (can be referred to as a “barcode”). It should be noted that the illustration in FIG. 5 differs in the number of detected states 36 to clarify the effect from the schematic illustration in FIG. 2 - there only two states are entered in 34, 34a. Furthermore, it is of course also conceivable to evaluate a light signal segment 24 (ie several “barcodes”) detected in several image recordings 26.
In Verfahrensschritt 108 wird ein Vergleich des detektierten Lichtsignalausschnitts 24, insbesondere der detektierten Signalfolge 34, 34a, mit der vorgegebenen zeit abhängigen Signalfolge 32, 32a des Lichtsignals 22 durchgeführt und daraus ein Zeitversatz At (Bezugszeichen 42, 42a) bestimmt. Dabei wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Zeitversatz At 42, 42a des Lichtsignalausschnitt 24 aus gewertet, der in zwei sequentiellen Bildaufnahmen 26 detektiert wurde (vgl. Figu ren 4a und 4b). Insbesondere wird dabei der Farbübergang der detektierten Sig nalfolge 34, 34a mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge 32, 32a abge glichen, wobei eine Identifikation und Zuordnung von Zuständen 36 möglich ist. Der oben genannte Auswertealgorithmus ist zur Durchführung dieser Identifikation und Zuordnung basierend auf Bilderkennungsalgorithmen und/oder Bildanalyseal gorithmen eingerichtet. So kann in diesem Ausführungsbeispiel der detektierte Lichtsignalausschnitt 24 umfassend die Signalfolge „R-B“ in der im emittierten Lichtsignal 22 umfassten Signalfolge 32, 32a „R-G-R-B-G-B-R“ als dritte Zustand sänderung 38 erkannt werden. Bei der bekannten Zustandsänderungsrate von 100 Hz (Zustandsdauer 10 ms) kann folglich aus dem Wissen um die dritte Zustands änderung 38 der Zeitversatz 42, 42a zu At = 3 * 10 ms = 30 ms berechnet werden - relativ zum Beginn der Signalfolge bei tRG° des Referenzzeitsystems 30. In dem alternativen oder zusätzlichen Ausführungsbeispiel ist denkbar, in einem Verfahrensschritt 108 ein Vergleich des detektierten Lichtsignalausschnitts 24, ins besondere der detektierten Signalfolge 34, 34a, mit der vorgegebenen zeitabhän gigen Signalfolge 32, 32a des Lichtsignals 22 durchzuführen, wobei der Zeitver satz At 42, 42a dann aus dem Lichtsignalausschnitt 24 ausgewertet wird, der in der Mehrzahl der - hier sequentiellen - Bildaufnahmen 26 detektiert wurde. In method step 108, a comparison of the detected light signal segment 24, in particular the detected signal sequence 34, 34a, with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a of the light signal 22 is carried out and a time offset At (reference numeral 42, 42a) is determined therefrom. In the illustrated embodiment, the time offset At 42, 42a of the light signal section 24 is evaluated, which was detected in two sequential image recordings 26 (see. Figu ren 4a and 4b). In particular, the color transition of the detected signal sequence 34, 34a is matched with the predefined time-dependent signal sequence 32, 32a, with an identification and assignment of states 36 being possible. The above-mentioned evaluation algorithm is set up to carry out this identification and assignment based on image recognition algorithms and / or image analysis algorithms. In this exemplary embodiment, the detected light signal section 24 comprising the signal sequence “RB” in the signal sequence 32, 32a “RGRBGBR” included in the emitted light signal 22 can be recognized as a third change in state 38. With the known rate of change of state of 100 Hz (duration of state 10 ms), the time offset 42, 42a can therefore be calculated from the knowledge of the third state change 38 to At = 3 * 10 ms = 30 ms - relative to the start of the signal sequence at t RG ° of the reference time system 30. In the alternative or additional exemplary embodiment, it is conceivable to carry out a comparison of the detected light signal section 24, in particular the detected signal sequence 34, 34a, with the predetermined time-dependent signal sequence 32, 32a of the light signal 22 in a method step 108, the time offset At 42, 42a is then evaluated from the light signal excerpt 24 which was detected in the majority of the - here sequential - image recordings 26.
In Verfahrensschritt 110 wird zur Synchronisation eine Korrektur um den Zeitver satz At 42, 42a durchgeführt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel ein Korrektur wert in der Steuervorrichtung 16 des Hauptgeräts 12 zwischengespeichert wird, der der Umrechnung des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 in das Referenzzeit system 30 des Referenzgeräts 14 - und umgekehrt - dient. Die Rechenvorschrift zur Korrektur ist dann durch ΪHQ = At + tRG gegeben, d.h. hier durch ΪHQ = tRG + 30 ms. In method step 110, a correction by the time offset At 42, 42a is carried out for synchronization, whereby in this embodiment a correction value is temporarily stored in the control device 16 of the main device 12, which is used to convert the time system 28 of the main device 12 into the reference time system 30 of the Reference device 14 - and vice versa - is used. The calculation rule for the correction is then given by ΪH Q = At + t RG , ie here by ΪH Q = t RG + 30 ms.
Das Verfahren 100 kann dabei wiederholt ausgeführt werden - hier dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil 112. Mittels der erneuten Durchführung des Verfah rens 100 ist es möglich, aus einem Vergleich (Verfahrensschritt 108) zumindest eines weiteren detektierten Lichtsignalausschnitts 24, insbesondere einerweiteren detektierten Signalfolge 34, 34b (vgl. Figur 3), mit einer weiteren vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge 32, 32b (die auch identisch sein kann mit der ersten Signalfolge 32, 32a) des Lichtsignals 22 zumindest einen weiteren Zeitversatz At, 42, 42b zu bestimmen. Aus den Zeitversatzen At 42, 42a und At, 42, 42b kann sodann in Unterverfahrensschritt 110a eine relative Zeitdrift ermittelt werden, wo bei zur Synchronisation ferner eine Korrektur um die relative Zeitdrift durchgeführt wird. Dabei wird in Verfahrensschritt 110 in diesem Ausführungsbeispiel ein Kor rekturwert in der Steuervorrichtung 16 des Hauptgeräts 12 zwischengespeichert, der der Umrechnung des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 in das Referenzzeit system 30 des Referenzgeräts 14 sowie der Korrektur der Zeitdrift dient. Vorteilhaft ist nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 ein zeit licher Bezug des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 zu dem Referenzzeitsystem 30 des Referenzgeräts 14 hergestellt. Der Bezug erlaubt es, einen Zeitpunkt des Zeitsystems 28 des Hauptgeräts 12 in einen Zeitpunkt des Referenzzeitsystems 30 des Referenzgeräts 14 - und umgekehrt - umzurechnen. The method 100 can be carried out repeatedly - shown here by a dashed arrow 112. By performing the method 100 again, it is possible, from a comparison (method step 108), to determine at least one further detected light signal segment 24, in particular a further detected signal sequence 34, 34b (cf. FIG. 3), with a further predetermined time-dependent signal sequence 32, 32b (which can also be identical to the first signal sequence 32, 32a) of the light signal 22 to determine at least one further time offset At, 42, 42b. A relative time drift can then be determined from the time offsets At 42, 42a and At, 42, 42b in sub-method step 110a, where a correction for the relative time drift is also carried out for synchronization. In method step 110 in this exemplary embodiment, a correction value is temporarily stored in the control device 16 of the main device 12, which is used to convert the time system 28 of the main device 12 into the reference time system 30 of the reference device 14 and to correct the time drift. After the method 100 according to the invention has been carried out, a temporal reference between the time system 28 of the main device 12 and the reference time system 30 of the reference device 14 is advantageously established. The reference allows a point in time of the time system 28 of the main device 12 to be converted into a point in time of the reference time system 30 of the reference device 14 - and vice versa.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zu einer Synchronisation eines Zeitsystems (28) eines Hauptge räts (12) mit einem Referenzzeitsystem (30) eines Referenzgeräts (14),1. A method for synchronizing a time system (28) of a main device (12) with a reference time system (30) of a reference device (14),
• wobei unter Verwendung einer Lichtsignalvorrichtung (20) des Refe renzgeräts (14) ein Lichtsignal (22) emittiert wird, • a light signal (22) being emitted using a light signal device (20) of the reference device (14),
• wobei unter Verwendung einer Detektionsvorrichtung (18) des Hauptge räts (12) ein Lichtsignalausschnitt (24) des Lichtsignals (22) in zumin dest einer Bildaufnahme (26) detektiert wird, wobei der Lichtsignalaus schnitt (24) einem Zeitpunkt ΪHQ des Zeitsystems (28) des Hauptgeräts (12) zuordenbar ist, wobei • using a detection device (18) of the main device (12) a light signal section (24) of the light signal (22) is detected in at least one image recording (26), the light signal section (24) at a point in time ΪH Q of the time system ( 28) of the main unit (12) can be assigned, wherein
• das Lichtsignal (22) eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge (32, 32a, 32b) umfasst, die einen definierten Bezug zu einem Zeitpunkt tRG des Referenzzeitsystems (30) aufweist, • the light signal (22) comprises a predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) which has a defined reference to a point in time t RG of the reference time system (30),
• wobei aus einem Vergleich des detektierten Lichtsignalausschnitts (24) mit der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b) des Lichtsignals (22) ein Zeitversatz At (42, 42a, 42b) bestimmt wird, • where a time offset At (42, 42a, 42b) is determined from a comparison of the detected light signal section (24) with the predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) of the light signal (22),
• wobei zur Synchronisation eine Korrektur um den Zeitversatz At (42, 42a, 42b) durchgeführt wird. • a correction by the time offset At (42, 42a, 42b) being carried out for synchronization.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus einem Vergleich zumindest eines weiteren detektierten Lichtsignalausschnitts (24) mit der vorgegebenen zeit abhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b) des Lichtsignals (22) zumindest ein weiterer Zeitversatz At, (42, 42a, 42b) bestimmt wird, wobei aus den Zeitver- satzen At und At, eine relative Zeitdrift ermittelt wird, wobei zur Synchronisa tion ferner eine Korrektur um die relative Zeitdrift durchgeführt wird. 2. The method according to claim 1, wherein from a comparison of at least one further detected light signal section (24) with the predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) of the light signal (22) at least one further time offset At, (42, 42a, 42b) is determined, with a relative time drift being determined from the time offsets At and At, with a correction for the relative time drift also being carried out for synchronization.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das emittierte Lichtsignal (22) eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge (32, 32a, 32b) hinsichtlich eines Zustands (36) einer Farbe des Lichtsignals (22) umfasst. 3. The method according to any one of claims 1-2, wherein the emitted light signal (22) comprises a predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) with regard to a state (36) of a color of the light signal (22).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das emittierte Lichtsignal (22) eine vorgegebene zeitabhängige Signalfolge (32, 32a, 32b) hinsichtlich eines Zustands (36) einer Intensität des Lichtsignals (22) umfasst. 4. The method according to any one of claims 1-3, wherein the emitted light signal (22) comprises a predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) with regard to a state (36) of an intensity of the light signal (22).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei innerhalb der vorgegebe nen zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b) des Lichtsignals (22) keine Wiederholung einer Zustandsänderung (38) auftritt. 5. The method according to any one of claims 1-4, wherein within the given time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) of the light signal (22) no repetition of a change of state (38) occurs.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Detektionsvorrichtung (18) einen Rolling-Shutter- Effekt (44) aufweist. 6. The method according to any one of claims 1-5, wherein the detection device (18) has a rolling shutter effect (44).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung (18) im Wesentlichen einer Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b) entspricht oder wobei eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung (18) größer ist als eine Zustand sänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b). 7. The method according to any one of claims 1-6, wherein an image recording rate of the detection device (18) corresponds essentially to a rate of change of state of the time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) or wherein an image recording rate of the detection device (18) is greater than a rate of change of state of the time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei eine Bildaufnahmerate der Detektionsvorrichtung (18) kleiner ist als eine Zustandsänderungsrate der zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b). 8. The method according to any one of claims 1-6, wherein an image recording rate of the detection device (18) is less than a rate of change of state of the time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei zur Bestimmung des Zeitversatzes At (42, 42a, 42b) ein Lichtsignalausschnitt (24) ausgewertet wird, der in einer Mehrzahl von Bildaufnahmen (26) detektiert wird. 9. The method according to claim 7 or 8, wherein to determine the time offset At (42, 42a, 42b), a light signal section (24) is evaluated, which is detected in a plurality of image recordings (26).
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zur Bestimmung des Zeitversatzes At (42, 42a, 42b) ein Lichtsignalausschnitt (24) ausgewertet wird, der in einer Bild aufnahme (26) der Detektionsvorrichtung (18) detektiert wird. 10. The method according to claim 8, wherein to determine the time offset At (42, 42a, 42b), a light signal section (24) is evaluated, which is detected in an image (26) of the detection device (18).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei in einem vorhergehenden Verfahrensschritt zumindest ein Einstellungsparameter, insbesondere be treffend die Detektionsvorrichtung (18) und/oder die Lichtsignalvorrichtung (20) und/oder die vorgegebene zeitabhängige Signalfolge (32, 32a, 32b), von dem Hauptgerät (12) an das Referenzgerät (14) und/oder von dem Re ferenzgerät (14) an das Hauptgerät (12) übertragen wird, wobei abhängig von dem zumindest einen übertragenen Einstellungsparameter eine Anpas sung der Lichtsignalvorrichtung (20) und/oder der Detektionsvorrichtung (18) und/oder der vorgegebenen zeitabhängigen Signalfolge (32, 32a, 32b) durchgeführt wird. 11. The method according to any one of claims 1-10, wherein in a preceding method step at least one setting parameter, in particular be relevant to the detection device (18) and / or the light signal device (20) and / or the predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) , is transmitted from the main device (12) to the reference device (14) and / or from the reference device (14) to the main device (12), with an adaptation of the light signal device (20) and / or depending on the at least one transmitted setting parameter the detection device (18) and / or the predetermined time-dependent signal sequence (32, 32a, 32b) is carried out.
12. System (10) umfassend zumindest ein Hauptgerät (12) und zumindest ein Referenzgerät (14), wobei das Hauptgerät (12) und das Referenzgerät (14) dazu eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11 aus zuführen. 12. System (10) comprising at least one main device (12) and at least one reference device (14), wherein the main device (12) and the reference device (14) are set up to carry out a method according to any one of claims 1-11.
13. System (10) nach Anspruch 12, wobei die Lichtsignalvorrichtung (20) als zu mindest eine LED und/oder eine Laserdiode und/oder eine Laserdiode zur Erzeugung einer Laserlinie realisiert ist und/oder wobei die Detektionsvor richtung (20) als ein optischer Bildsensor, insbesondere als ein optischer Bildsensor mit einem Rolling-Shutter- Effekt (44), ganz insbesondere als ein CMOS-Bildsensor, realisiert ist. 13. System (10) according to claim 12, wherein the light signal device (20) is implemented as at least one LED and / or a laser diode and / or a laser diode for generating a laser line and / or wherein the Detektionsvor device (20) as an optical Image sensor, in particular as an optical image sensor with a rolling shutter effect (44), in particular as a CMOS image sensor, is implemented.
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