本發(fā)明的實施例通常涉及光照系統(tǒng)的領(lǐng)域，且更具體地涉及用于確定在這樣的光照系統(tǒng)內(nèi)的光源的未知位置的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

戶外照明應(yīng)用高度注重關(guān)于照明裝置相對于路面的位置的信息，例如在空間中的高度和方位。這個信息在照明網(wǎng)絡(luò)的整個操作壽命中的各種階段被使用。在安裝的時間，安裝者需要精確的位置信息來確保所安裝的照明器材具有最佳光照和安全考慮因素。在遠程調(diào)試、校準(zhǔn)和安裝后階段期間，位置信息對采取必要的校正和補償行動非常有用。

目前，手動地確定位置信息，其中安裝者帶著測斜器和傾角儀在照明裝置周圍行走，并測量期望值。這樣的方法是耗時的、昂貴的和易于出錯的。

在本領(lǐng)域中所需的是以提高上面所述的問題中的至少一些的方式來使能確定照明裝置的光源的未知位置的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了用于確定在一地點內(nèi)的光源的未知位置（即未知安裝高度和/或方位（該方位包括繞著一個或多個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)）的計算機實施的方法。該確定基于由光學(xué)傳感器（例如攝像機或光電管）獲取的在該地點內(nèi)的場景的第一圖像。第一圖像被獲取以包含由光源從未知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的至少一部分。該方法包括下列步驟：處理第一圖像以確定在第一圖像內(nèi)的光覆蓋區(qū)的至少所述部分的一個或多個特性，比較所確定的特性與由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的一個或多個相應(yīng)的已知（例如所計算的、預(yù)期的、預(yù)測的、統(tǒng)計的等）特性以確定在所確定的特性和已知特性之間的偏差，以及基于所確定的偏差來確定光源的未知位置。知道光源的安裝位置在例如使能光源的光強度的優(yōu)化以匹配規(guī)定亮度級或檢測不正確的安裝位置方面提供優(yōu)點。

本發(fā)明的實施例基于幾個認(rèn)識。首先，發(fā)明人認(rèn)識到，對具有在智能光監(jiān)控和控制的照明安裝中的自動解決方案的增加的需要可擴展到照明裝置/光源位置的確定。此外，發(fā)明人認(rèn)識到，因為光源的一般照明剖面或型式通常在工廠的設(shè)計階段中被標(biāo)準(zhǔn)化，集成或附加光學(xué)傳感器可用于通過謹(jǐn)慎地對照預(yù)期的已知剖面的那些特性匹配它的光覆蓋區(qū)剖面的選定特性來估計照明裝置的位置。以這種方式，可提供用于確定照明裝置的位置的自動和集成解決方案，從而與手動技術(shù)比較減小所花費的時間、成本和與得到位置信息相關(guān)的誤差。此外，因為以電子形式立即得到位置信息，與例如安裝者手動進行測量并接著必須將所測量的結(jié)果輸入到計算機內(nèi)相反，這個信息到可能感興趣的方的散播變得更容易、更快和更可靠。例如，如果照明裝置包括能夠通過將數(shù)據(jù)編碼到它的光輸出內(nèi)作為例如在光信號的振幅或相位中的一系列調(diào)制（有時被稱為“編碼光”的一種技術(shù)）來發(fā)送數(shù)據(jù)的光源，則這樣的照明裝置可將它的所確定位置信息發(fā)送到其它方，例如照明網(wǎng)絡(luò)的中央控制器。以這種方式，本發(fā)明的實施例提供在整個照明部署過程中連續(xù)地監(jiān)控光源的位置的機會，而且每當(dāng)照明裝置的光源由不同的原型代替時。

在一個實施例（在本文所述的情形1）中，光源的未知位置可包括光源的安裝高度，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性可包括在光覆蓋區(qū)內(nèi)的最大強度、在光覆蓋區(qū)內(nèi)的預(yù)定位置處的強度和/或在光覆蓋區(qū)內(nèi)的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度的和。

在另一實施例（在本文所述的情形2）中，光源的未知位置可包括光源的安裝方位，即光源繞著預(yù)定單個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，該軸位于平行于光覆蓋區(qū)的平面中（即在平行于由光源照亮的表面的平面中），在當(dāng)前的附圖中被示為y軸。對于這樣的實施例，由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)包括由光源從光源繞著預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的預(yù)定安裝旋轉(zhuǎn)發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)。在這個實施例中，光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括指示沿著在第一圖像中的所謂的“梯度線”的在第一圖像中的強度分布中的梯度的特性，梯度線垂直于作為預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸到光覆蓋區(qū)/第一圖像上的投影的線。

在各種實施例中，指示梯度的特性可包括例如在光覆蓋區(qū)內(nèi)的最大光強的相對于攝像機的光軸或光源的光軸的沿著梯度線的位置、沿著梯度線的在光覆蓋區(qū)內(nèi)的強度分布、和/或在光覆蓋區(qū)內(nèi)的沿著梯度線的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度。

在前面描述的實施例的繼續(xù)中，光源的未知位置還可包括光源的安裝高度。在這種情況下，該方法還可包括下列步驟：處理第一圖像以確定在第一圖像內(nèi)的光覆蓋區(qū)的一個或多個另外特性，比較一個或多個所確定的另外特性與由光源從預(yù)定安裝高度發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的一個或多個已知的另外特性以確定在一個或多個所確定的另外特性和一個或多個已知的另外特性之間的另外偏差，以及基于所確定的另外偏差來確定光源的安裝高度。在各種實施例中，光覆蓋區(qū)的一個或多個另外特性可包括在光覆蓋區(qū)內(nèi)的沿著在第一圖像中垂直于梯度線的線的最大強度、在光覆蓋區(qū)內(nèi)的沿著在第一圖像中垂直于梯度線的線的在預(yù)定位置處的強度、和/或在光覆蓋區(qū)內(nèi)的沿著在第一圖像中垂直于梯度線的線的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度的和。

在另一實施例（在本文所述的情形3）中，光源的未知位置包括光源的安裝高度和安裝方位，方位包括光源繞著任一個或多個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。在這樣的實施例中，由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)是由光源從預(yù)定高度和預(yù)定安裝旋轉(zhuǎn)發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括在光覆蓋區(qū)內(nèi)的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度。

上面所述的實施例（即情形1-3）提供下列優(yōu)點：以涉及感測模態(tài)和信號處理能力的非常有限的要求提取光覆蓋區(qū)特性，以便得到光源的安裝高度和/或安裝方位。

在又一實施例（在本文所述的情形4）中，光源的未知位置包括光源的安裝方位，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括指示光覆蓋區(qū)的形狀的一個或多個特性。

在前面描述的實施例的繼續(xù)中，光源的未知位置還可包括光源的安裝高度。在這種情況下，該方法還可包括下列步驟：處理第一圖像以確定在第一圖像內(nèi)的光覆蓋區(qū)的一個或多個另外特性，比較一個或多個所確定的另外特性與由光源從預(yù)定安裝高度發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的一個或多個已知的另外特性以確定在一個或多個所確定的另外特性和一個或多個已知的另外特性之間的另外偏差，以及基于所確定的另外偏差來確定光源的安裝高度。光覆蓋區(qū)的一個或多個另外特性可包括在光覆蓋區(qū)內(nèi)的最大強度、在光覆蓋區(qū)內(nèi)的預(yù)定位置處的強度、和/或在光覆蓋區(qū)內(nèi)的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度的和。

在再一實施例（在本文所述的情形5）中，光源的未知位置可包括光源繞著在平行于由光源發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的平面中的預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的安裝旋轉(zhuǎn)。在這樣的實施例中，使用三角測量技術(shù)，其中由光源從未知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)包括由光源從光源繞著預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的已知安裝旋轉(zhuǎn)發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括光覆蓋區(qū)的至少一個端點（即沿著那條線的光覆蓋區(qū)的開始或末尾）在光覆蓋區(qū)內(nèi)并沿著垂直于作為預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸到光覆蓋區(qū)上的投影的線的位置。

在也基于三角測量的另一實施例（本文所述的情形6）中，光源的未知位置包括光源的安裝高度。在這樣的實施例中，由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)是由光源從已知高度發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括指示光覆蓋區(qū)的面積的一個或兩個特性。

在基于三角測量的第三實施例（本文所述的情形7）中，光源的未知位置包括光源繞著在平行于由光源發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的平面中的預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的安裝旋轉(zhuǎn)和光源的安裝高度。在這樣的實施例中，由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)是由光源從繞著預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的已知安裝旋轉(zhuǎn)和從已知高度發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)，且光覆蓋區(qū)的一個或多個特性包括指示光覆蓋區(qū)的面積的一個或多個特性以及指示光覆蓋區(qū)在第一圖像內(nèi)的位置的一個或多個特性。

在情形4-7中所述的實施例有利地允許使用不依賴于如在圖像內(nèi)記錄的光強度的絕對值的在所獲取的圖像中的光覆蓋區(qū)的這樣的特性，因而消除了對考慮在表面反射特性中的變化的需要，以便得到光源的安裝位置。

在又一實施例（在本文所述的情形8）中，光源的未知位置包括光源繞著垂直于由光源發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的旋轉(zhuǎn)軸的安裝旋轉(zhuǎn)，且由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)包括由光源從光源繞著旋轉(zhuǎn)軸的已知安裝旋轉(zhuǎn)發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)。在這樣的實施例中，光覆蓋區(qū)的一個或多個特性可包括在沿著光覆蓋區(qū)中的預(yù)定線的強度分布中的預(yù)定梯度點的位置。預(yù)定梯度點可以是例如最大梯度的點或梯度首次從零改變到非零值或反過來時的點。這個實施例提供下面的優(yōu)點：提取由于在表面反射特性中的變化而引起的光覆蓋區(qū)特性，同時具有關(guān)于道路拓?fù)涞南闰炐畔?，以用最有成本效益和最簡單的方式得到涉及沿著單個軸的旋轉(zhuǎn)的光源的方位。替代地，在這個實施例中光覆蓋區(qū)的一個或多個特性可包括指示在光覆蓋區(qū)內(nèi)的預(yù)定二維區(qū)域內(nèi)的強度分布中的梯度的特性。這個實施例有利地允許從它的已知安裝旋轉(zhuǎn)得到關(guān)于光源的旋轉(zhuǎn)方向的信息。

在本文所述的任一方法中，用于與所獲取的第一圖像比較的由光源從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)可選自由光源從多個已知位置發(fā)射的光的多個光覆蓋區(qū)，多個已知位置不同于彼此。該選擇被做出，使得由光源從已知位置發(fā)射的光的選定光覆蓋區(qū)具有在值上最接近包含在第一圖像中的光覆蓋區(qū)的一個或多個特性的一個或多個已知的特性。以這種方式，基于最接近的匹配來估計光源的未知位置，這導(dǎo)致更準(zhǔn)確的估計。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了用于基于在一地點內(nèi)的場景的第一圖像來確定在該地點內(nèi)的光源的未知位置的設(shè)備，第一圖像包含由光源從未知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)。設(shè)備包括至少一個或多個處理器以及都通信地連接到一個或多個處理器的用于得到第一圖像的裝置和存儲器。存儲器可存儲配置成由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個程序。一個或多個程序包括用于執(zhí)行本文所述的任一方法的指令。在各種實施例中，一個或多個處理器可在硬件中、在軟件中或作為具有硬件和軟件部件的混合解決方案來實施。

在這樣的設(shè)備的實施例中，用于得到第一圖像的裝置可包括配置成獲取第一圖像的光學(xué)傳感器，例如攝像機。在其它實施例中，用于得到第一圖像的裝置可包括配置成接收由外部光學(xué)傳感器獲取的第一圖像的接收器。

設(shè)備也可以可選地包括用于輸出光源的所確定的位置的裝置，這樣的裝置也通信地連接到一個或多個處理器。在這樣的設(shè)備的一個實施例中，輸出裝置可包括配置成例如經(jīng)由WiFi或經(jīng)由編碼光將位置信息發(fā)送到另外的設(shè)備的發(fā)送器。在其它實施例中，輸出裝置可包括用于通過在顯示器上顯示所確定的位置來輸出所確定的位置的顯示器。

在實施例中，本文所述的設(shè)備可被包括在包括光源的照明裝置內(nèi)，該光源的位置將被確定。這樣的照明裝置還可包括用于獲取第一圖像的光學(xué)傳感器，因而提供用于確定光源的位置信息的集成解決方案。

而且，提供用于執(zhí)行本文所述的方法的計算機程序（產(chǎn)品）以及存儲計算機程序的計算機可讀存儲介質(zhì)（CRM）。計算機程序可例如被下載（更新）到現(xiàn)有的設(shè)備和照明裝置以將它們配置成確定它們的光源的位置信息或在制造這些設(shè)備時被存儲。優(yōu)選地，CRM包括非暫態(tài)CRM。

在下文中，將更詳細地描述本發(fā)明的實施例。然而應(yīng)認(rèn)識到，這些實施例可以不被解釋為限制本發(fā)明的保護范圍。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的照明系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于執(zhí)行確定光源的未知位置的方法的電子設(shè)備的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定光源的位置的方法步驟的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的由光學(xué)傳感器獲取的示例性圖像的示意圖；

圖5A、5B和5C提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在各種高度處時由光學(xué)傳感器獲取的圖像的例子；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在圖5A-5C中示出的圖像之一中的光覆蓋區(qū)的線剖面的像素強度值的示意圖；

圖7A、7B和7C提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在繞著y軸的各種旋轉(zhuǎn)處時由光學(xué)傳感器獲取的圖像的例子；

圖8A、8B和8C提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的沿著分別在圖7A、7B和7C中示出的相應(yīng)圖像中的光覆蓋區(qū)的x軸的線剖面的像素強度值的示意圖；

圖9提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的從光源移位的光傳感器的示意圖；

圖10A和10B提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在各種方位處時由光學(xué)傳感器獲取的圖像的例子；

圖11A和11B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源的安裝高度是已知的時且當(dāng)光源安裝在不同的方位處時確定光源的未知安裝方位；

圖12A和12B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源的安裝方位是已知的時且當(dāng)光源安裝在不同的高度處時確定光源的未知安裝高度；

圖13A和13B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在不同的高度和方位處時確定光源的未知安裝高度和未知安裝方位；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在繞著z軸的各種旋轉(zhuǎn)處時產(chǎn)生的光覆蓋區(qū)的示意圖；

圖15A提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在圖14中示出的各種旋轉(zhuǎn)處時由光源獲取的圖像的例子；以及

圖15B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的如在圖15A所示的光分布形狀的線剖面（1D）上看到的相應(yīng)的像素強度。

具體實施方式

在下面的描述中，闡述了很多特定的細節(jié)以提供對本發(fā)明的更徹底的理解。然而，對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將明顯，本發(fā)明可在沒有這些特定細節(jié)中的一個或多個的情況下被實踐。在其它實例中，沒有描述公知的特性，以便避免使本發(fā)明模糊。

圖1提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的照明系統(tǒng)100的示意圖。照明系統(tǒng)100包括照明裝置110，照明裝置100包括用于提供光照的至少一個光源112。光源112可包括任何適當(dāng)?shù)墓庠?，例如?低壓氣體放電源、激光二極管、無機/有機發(fā)光二極管（LED）、白熱源或鹵素源。雖然在圖1中光源112被示為單個光源，通常光源112可包括多個光源，例如可例如形成作為單個光源共同操作的光源的陣列的多個LED。

照明系統(tǒng)100還包括光學(xué)（光）傳感器120和用于確定光源112的位置的設(shè)備130。光學(xué)傳感器120和設(shè)備130在圖1中被示為獨立部件以示出在一些實施例中，這些部件中的一個或兩個可以在照明裝置110的外部并被包括在系統(tǒng)100內(nèi)的某個其它地方。例如，光學(xué)傳感器120和設(shè)備130可設(shè)置在可用于使用本文所述的位置確定方法來改裝現(xiàn)有照明裝置的額外的、優(yōu)選地單個的單元中。在實施例中，光學(xué)傳感器120和/或設(shè)備130可配置成附接到照明裝置110。例如，光學(xué)傳感器120和/或設(shè)備130可配置成機械地、物理地附接到照明裝置110的殼體（即與照明裝置110的任何部分物理接觸）。替代地，光學(xué)傳感器120和/或設(shè)備130不必物理地被附接到照明裝置110或與照明裝置110處于任何種類的物理接觸中，并可例如放置在照明裝置110的柱（例如在圖1中示出的照明裝置110的柱114）上或在照明裝置110附近，例如當(dāng)照明裝置110是街燈時。

在其它實施例中，光學(xué)傳感器120和設(shè)備130中的一個或兩個可被包括在照明裝置110內(nèi)。

光學(xué)傳感器120可以是能夠獲取包含由光源112發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的圖像的任何部件。優(yōu)選地，光學(xué)傳感器120可提供電子（模擬或數(shù)字）信號，其幅值量化在所獲取的圖像內(nèi)的各種像素處的檢測到的亮度級。例如，光學(xué)傳感器120可配置成對于每個像素將檢測到的光轉(zhuǎn)換成與在特定的光譜范圍內(nèi)的特定頻率處的光強度成比例的電壓或電流信號。適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)傳感器130的例子包括攝像機、光電二極管、光電晶體管、光敏電阻器、輻射計、光度計、色度計、光譜輻射計或這些設(shè)備中的兩個或多個的任何組合。

在操作中，光學(xué)傳感器120被定位，以便能夠獲取包含由光源112所發(fā)射的光創(chuàng)建的光覆蓋區(qū)的至少一部分的圖像。為了那個目的，光學(xué)傳感器120的視場與由光源112產(chǎn)生的光的光照覆蓋區(qū)至少部分地重疊。在圖1中，由光源112發(fā)射的光被示為光錐116，其具有在由光源112照亮的表面140上的光覆蓋區(qū)118。

在照明裝置110是戶外燈柱且光源112配置成照亮在它之下的表面的實施例中，光學(xué)傳感器120可安裝在照明裝置110內(nèi)或附近，使得在操作期間光學(xué)傳感器120面向下，其中它的視場將與由光源112照亮的區(qū)域重疊，并捕獲包含光源112的光覆蓋區(qū)的至少一部分的圖像。例如，光學(xué)傳感器120可通過在操作期間面向下而被構(gòu)建到照明裝置110內(nèi)，如使用圖1中的插圖A所示的，圖1示出包括殼體122的照明裝置110，其中光源112與光學(xué)傳感器120一起布置在共面布置中。共面布置通過注意到表示光源112的光軸的線124平行于表示光源120的光軸的線126而變得明顯。插圖A還示出光源112可包括例如布置成形成由虛線描繪的陣列的多個光源128。

在圖2中更詳細描述的設(shè)備130是能夠根據(jù)本文所述的方法讀取并處理光學(xué)傳感器120的測量結(jié)果以確定光源112在空間中的高度和/或方位的智能控制器。如在本文使用的，光源112或照明裝置120的術(shù)語“高度”指在光源112和照亮的表面140之間的最短距離，其在圖1中用雙向箭頭150示出。如在本文使用的，光源112或照明裝置120的術(shù)語“方位”指相對于一個或多個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)程序。例如，在圖1中的插圖B使用兩個箭頭示出對于以光源112的光學(xué)中心為中心的x, y, z坐標(biāo)系繞著y軸的旋轉(zhuǎn)和繞著z軸的旋轉(zhuǎn)。在下面的描述中，當(dāng)方位被討論時，指示方位是否指繞著y軸的單軸旋轉(zhuǎn)、繞著z軸的單軸旋轉(zhuǎn)或繞著兩個或多個軸的多軸旋轉(zhuǎn)。下面提供繞著y軸和z軸的單軸旋轉(zhuǎn)的例子。在此沒有描述繞著x軸的單軸旋轉(zhuǎn)，因為與針對繞著y軸的單軸旋轉(zhuǎn)描述的那些考慮因素類似的考慮因素適用。當(dāng)光源112的光軸124垂直于表面140、即光軸124與z軸對齊時，光源的方位可被描述為繞著x軸的0度旋轉(zhuǎn)、繞著y軸的0度旋轉(zhuǎn)和繞著z軸的0度旋轉(zhuǎn)，即（0^o, 0^o, 0^o）旋轉(zhuǎn)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于執(zhí)行使能光源112的位置的確定的方法的電子設(shè)備200的示意圖。如所示，電子設(shè)備200包括用于接收由光學(xué)傳感器130獲取的圖像的無線接收器202、存儲器元件204和通過系統(tǒng)總線212耦合到存儲器元件204和接收器202的一個或多個處理器210。

可實施以包括處理器和存儲器的任何系統(tǒng)的形式的電子設(shè)備200，其能夠執(zhí)行使用本說明書所述的功能。在一個方面中，電子設(shè)備200可被實施為適合于存儲和/或執(zhí)行程序代碼的計算機。為了那個目的，存儲器元件204可存儲應(yīng)用（未示出），該應(yīng)用以可執(zhí)行程序代碼的形式實施。一個或多個處理器210可執(zhí)行經(jīng)由系統(tǒng)總線212從存儲器元件204訪問的程序代碼。響應(yīng)于執(zhí)行應(yīng)用，電子設(shè)備200可配置成執(zhí)行在本文更詳細描述的一個或多個方法步驟。應(yīng)認(rèn)識到，電子設(shè)備200還可執(zhí)行可便于應(yīng)用的執(zhí)行的操作系統(tǒng)（未示出）。

存儲器元件204可包括一個或多個物理存儲器設(shè)備，例如本地存儲器206和一個或多個大容量存儲設(shè)備208。本地存儲器206可以指隨機存取存儲器或通常在程序代碼的實際執(zhí)行期間使用的其它非持久存儲器設(shè)備。大容量存儲設(shè)備208可被實施為硬盤驅(qū)動器或其它持久數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。電子設(shè)備200還可包括提供至少一些程序代碼的臨時存儲以便減小在執(zhí)行期間必須從大容量存儲設(shè)備取回程序代碼的次數(shù)的一個或多個高速緩存存儲器（未示出）。

電子設(shè)備200可以可選地包括或耦合到用于輸出光源112的所確定的位置的一個或多個輸出設(shè)備214。在實施例中，輸出設(shè)備214可包括用于優(yōu)選地經(jīng)由專用用戶界面向用戶顯示本文所述的方法的結(jié)果的監(jiān)視器或顯示器。如果電子設(shè)備200是便攜式電子設(shè)備例如平板計算機、膝上型計算機、遙控器、智能電話、PDA或用戶可隨身帶著以確定光源的位置的其它手持設(shè)備，則這樣的實施例可以是特別有用的。顯示器214可包括有時也被稱為“觸摸屏顯示器”或“觸敏顯示器”的觸摸屏顯示器，其配置成檢測并響應(yīng)于在屏幕上或附近的觸摸。這樣的顯示器也可被考慮為輸入設(shè)備，因為它允許用戶通過使用物理對象例如用戶的手指或手寫筆在觸摸屏顯示器上或附近進行運動來向電子設(shè)備200提供用戶輸入。也可以可選地耦合到設(shè)備200的輸出設(shè)備的其它例子包括例如揚聲器等。

如果照明裝置包括能夠通過將數(shù)據(jù)編碼到其光輸出內(nèi)例如作為在光信號的振幅或相位中的一系列調(diào)制——有時被稱為“編碼光”的一種技術(shù)——來發(fā)送數(shù)據(jù)的光源，則輸出設(shè)備214可被實施為配置成控制照明裝置120的光源112以將它的所確定位置信息發(fā)送到其它方（例如照明網(wǎng)絡(luò)的中央處理器）的設(shè)備。當(dāng)然，用于發(fā)送數(shù)據(jù)的其它技術(shù)可用于例如經(jīng)由WiFi使用下面所述的數(shù)據(jù)發(fā)送器222來發(fā)送所確定的位置信息，例如無線發(fā)送。

電子設(shè)備200還可以可選地包括一個或多個外圍輸入設(shè)備216。輸入設(shè)備216的例子可包括但不限于例如鍵盤、指點設(shè)備（例如鼠標(biāo)）等。

輸入設(shè)備和/或輸出設(shè)備可以直接或通過介于中間的I/O控制器耦合到電子設(shè)備200。

網(wǎng)絡(luò)適配器218也可耦合到電子設(shè)備200以使設(shè)備200能夠通過介于中間的專用或公共網(wǎng)絡(luò)變得耦合到其它系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、遠程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和/或遠程存儲設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)適配器可特別包括用于接收由所述系統(tǒng)、設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收器220和用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述系統(tǒng)、設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送器222。調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器和以太網(wǎng)卡是可與電子設(shè)備200一起使用的不同類型的網(wǎng)絡(luò)適配器的例子。

無線接收器202可被實施為數(shù)據(jù)接收器220（的一部分），或它可被實施為用于從光學(xué)傳感器130接收所獲取的圖像的指定接收器。因此，如在本文使用的，術(shù)語“用于得到第一圖像的裝置”可以指無線接收器202和/或數(shù)據(jù)發(fā)送器220。類似地，輸出設(shè)備214可被實施為數(shù)據(jù)發(fā)送器222（的一部分）。因此，如在本文使用的，術(shù)語“輸出裝置”可以指輸出設(shè)備214和/或數(shù)據(jù)發(fā)送器222。

在實施例中，當(dāng)設(shè)備130配置成基于光源112的所確定的位置來控制光源112的操作時，設(shè)備130還可包括用于控制光源112的控制器（未在圖2中示出的控制器）。例如，光源112包括一個或多個LED，設(shè)備130可包括驅(qū)動器部件（例如常規(guī)LED鎮(zhèn)流器），其能夠在必要時接通或斷開（多個）LED并通過調(diào)節(jié)例如施加到（多個）LED的驅(qū)動電流和/或調(diào)節(jié)接通/斷開循環(huán)的定時來調(diào)節(jié)（多個）LED所產(chǎn)生的光的光通量.

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定光源112的位置的方法步驟的流程圖。雖然結(jié)合在圖1和2中所示的元件描述了方法步驟，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識到，配置成以任何順序執(zhí)行方法步驟的任何系統(tǒng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

該方法以步驟302開始，在步驟302中，光學(xué)傳感器120獲取在本文被稱為“第一圖像”的圖像。當(dāng)光源112發(fā)射光時，該圖像被獲取。通過使光學(xué)傳感器的視場與由光源112照亮的區(qū)域?qū)R，所獲取的第一圖像包含由光源112在所照亮的表面上創(chuàng)建的光覆蓋區(qū)的至少一部分。所獲取的第一圖像包含多個像素。圖4提供包含與圖1所示的光覆蓋區(qū)118類似的光覆蓋區(qū)418的這樣的像素化第一圖像400的例子。即使圖4示出包含整個光覆蓋區(qū)418的圖像400，當(dāng)然在其它實施例中，圖像400只包含光覆蓋區(qū)418的一部分，只要該部分被選擇為使得本文所述的相關(guān)處理可被執(zhí)行以確定光源112的位置信息。這可應(yīng)用于本文所述的所有其它第一圖像。

在步驟304中，通信地連接到光學(xué)傳感器120（直接地或經(jīng)由某個額外的部件）的處理器210從光學(xué)傳感器120得到所獲取的第一圖像。處理器210可從光學(xué)傳感器120得到所獲取的圖像的方式取決于系統(tǒng)100的配置。例如，處理器120可配置成經(jīng)由在適當(dāng)位置上的WiFi連接例如通過從數(shù)據(jù)接收器222接收圖像來得到圖像。替代地，處理器210可借助于特別指定的無線接收器202接收所獲取的圖像。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將容易認(rèn)識到用于使能在處理器210和光學(xué)傳感器120之間的這樣的通信的方式。

在步驟306中，處理器210可處理所得到的第一圖像以確定光覆蓋區(qū)的圖像的一個或多個特性。如從下面的例證性例子將變得明顯的，光覆蓋區(qū)的哪些特性從光覆蓋區(qū)得到取決于在系統(tǒng)100內(nèi)的元件的配置。例如，哪些特性是相關(guān)的可取決于光源112的高度或方位是否是固定的且因此是已知的以及只有光源位置的其它未知分量應(yīng)被確定，取決于光源112是否使得它只繞著單個軸或繞著兩個或更多軸旋轉(zhuǎn)，或取決于光源112和光學(xué)傳感器120是否是共面的來確定。

處理器210訪問指示光源112和光學(xué)傳感器120的布置（共面與否）的信息。在操作中，在共面布置的情況下，處理器210將使用與光覆蓋區(qū)的強度的分析有關(guān)的所提出的方法來得到光源的安裝高度和/或方位，而在非共面或移位布置的情況下，處理器210將使用所提出的三角測量方法或光覆蓋區(qū)的形狀屬性來得到光源的安裝高度和/或方位。

處理器210訪問指示由光源從不同的已知位置發(fā)射的光的至少一個但優(yōu)選地多個光覆蓋區(qū)的所計算/預(yù)期/預(yù)測/統(tǒng)計的、即已知的特性的信息。這些已知的特性是與在步驟306中由處理器從所獲取的圖像確定的那些特性相同類型的特性。這些已知的特性與從第一圖像得到的特性可比較，因為它們包含指示可由從光源112發(fā)射的光創(chuàng)建的光覆蓋區(qū)的信息。然而，與對于在第一圖像中的光覆蓋區(qū)不同，對于已知特性相關(guān)聯(lián)的光覆蓋區(qū)，導(dǎo)致那些光覆蓋區(qū)的光源的位置（即高度和方位）是已知的。這樣的已知特性可因此用作用于確定創(chuàng)建了第一圖像中的光覆蓋區(qū)的光源112的未知位置的比較的基礎(chǔ)。

由光源（例如光源112）從已知位置發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)的特性（其用作比較的基礎(chǔ)）可以用各種方式變得已知。在一個實施例中，可基于利用光渲染軟件工具的模擬來確定這些特性，光渲染軟件工具將模擬當(dāng)光源安裝在不同的安裝位置上時光源的光覆蓋區(qū)像什么。在另一實施例中，可通過實際代表性設(shè)置的校準(zhǔn)來確定這些特性。在這樣的實施例中，類似于第一圖像的一個或多個圖像（即這些圖像也包含當(dāng)圖像被獲取時由光源發(fā)射的光的光覆蓋區(qū)）在代表其中具有未知位置的光源112被部署的情形的設(shè)置中被獲取，除了在這個校準(zhǔn)情形中，當(dāng)圖像被獲取時的光源的安裝位置是已知的以外。與光源的各種已知位置的光覆蓋區(qū)相關(guān)的特性可接著被確定并作為“已知特性”例如存儲在存儲器裝置204內(nèi)用于未來的比較。在其它實施例中，可使用用于確定可用于比較的特性的值的至少這兩個和可能其它方式的組合。

已知特性可以以各種方式被存儲并變得可用于比較。例如，在一個實施例中，可使用已知特性的值。在其它實施例中，可使用這些值的各種導(dǎo)數(shù)。在又一些其它實施例中，可使用具有那些特性的光覆蓋區(qū)（或其足夠的部分），可由處理器210從其容易確定特性。因此，術(shù)語“指示已知特性的信息”在本發(fā)明中用于涵蓋用于得到并存儲已知特性的各種可能的方式。

存儲指示已知特性的信息，使得對于每組已知特性，將導(dǎo)致具有那些特性的光覆蓋區(qū)的產(chǎn)生的光源的位置也是可得到的（被存儲）。這樣的光覆蓋區(qū)可以是虛擬光覆蓋區(qū)，因為它們不是作為光源的任何實際光照的結(jié)果的實際光覆蓋區(qū)，而更確切地是指示當(dāng)安裝在各種位置上的光源照亮表面時產(chǎn)生的光覆蓋區(qū)的一個或多個特性的數(shù)據(jù)集合。

指示已知特性的信息可例如存儲在處理器210訪問的校準(zhǔn)表或參量模型中。指示已知特性的信息可在配置成執(zhí)行本文所述的方法的設(shè)備130的固件中被預(yù)先編程或例如由光管理系統(tǒng)（在附圖中未示出）提供到這樣的設(shè)備。

應(yīng)注意，除了一個或多個已知特性以外，為了在步驟306中確定特性并在步驟308中進行有意義的比較，處理器210必須訪問其它先驗信息。這樣的信息包括什么取決于特定的部署情形。例如，它可包括光學(xué)傳感器120相對于光源112的相對位置、（道路）表面反射率模型或光學(xué)傳感器120的特性例如成像器靈敏度和與傳感器相關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)的配置。下面所述的示例性情形將提供對于技術(shù)人員能夠容易得到的足夠的信息，也對于其它情形，哪個信息需要是處理器210可獲得的，以便使處理器能夠確定光源112的未知位置。

在步驟308中，處理器210比較從第一圖像得到的一個或多個特性的值與和如由光源從至少一個已知位置產(chǎn)生的至少一個光覆蓋區(qū)相關(guān)的相應(yīng)的已知特性，以確定在所測量的和已知的特性之間的偏差。因為從所獲取的第一圖像確定的特性和已知特性是可比較的，由于它們都與在光源112（或代表光源112的光源，在已知特性的情況下）的光覆蓋區(qū)的至少一部分內(nèi)的光分布有關(guān)，以及因為導(dǎo)致與已知特性相關(guān)的光覆蓋區(qū)的創(chuàng)建的光源的位置是已知的，所計算的偏差允許處理器210在步驟310中確定導(dǎo)致在第一圖像中的光覆蓋區(qū)的產(chǎn)生的光源112的未知位置。

雖然與僅僅一組已知特性（即與從或可從某些已知位置產(chǎn)生的單個光覆蓋區(qū)相關(guān)的特性）的比較足以確定光源112的未知位置，在一些實施例中，與使光源的不同的已知位置相關(guān)的多組已知特性的比較可能是有益的，以便更準(zhǔn)確地評估未知位置。例如，處理器210可配置成與不同組的已知特性進行比較，直到它確立了離在步驟306中從所獲取的圖像確定的特性的偏差最小時所對應(yīng)的組為止。然后可基于與那組已知特性的偏差來確定光源112的位置。或處理器210可首先識別哪些已知特性具有與步驟306的所確定的特性的值最接近的值，且只有在那之后計算偏差并確定未知位置。

下面的八種情形將提供圖3的方法可如何確切地被實施的一些示例性情形。可基于照明裝置110和光學(xué)傳感器120是否共同定位來區(qū)分這些情形。

在其中照明裝置110和光學(xué)傳感器120共同定位的系統(tǒng)100的架構(gòu)中，按照設(shè)計，在照明裝置110（即光源112）和光學(xué)傳感器120之間的幾何關(guān)系是已知的。特別是，當(dāng)傳感器120和照明裝置110是共面的（如例如在圖1的插圖A中所示的）時，則光源112和傳感器120具有相同的觀察方向且在它們之間存在相對小的移位，所以光源112的光軸124和傳感器120的光軸126可被認(rèn)為是相同的。實際上，這兩個光軸不是相同的但平行于彼此，然而由于在光源112和傳感器120之間的小位移，差異可被忽略。因此，三角測量方法不能用于確定光源112的位置。然而當(dāng)光源112的光軸和傳感器120的光軸126不同時，三角測量技術(shù)也可被應(yīng)用以得到光源112的高度和方位。由于在視角中的差異，將在圖像中的與遠對象不同的位置處觀察到近對象。

在另一架構(gòu)中，傳感器120從照明裝置110移位。例如，傳感器120可在照明裝置之下幾米固定到燈桿114。按照設(shè)計，在照明裝置110（即光源112）和光學(xué)傳感器120之間的幾何關(guān)系是已知的。在它們之間的相對大位移導(dǎo)致明顯不同的觀點。因此，三角測量方法可用于確定光源112的位置和方位。

情形1：基于強度級的高度確定

這個情形是例如在圖1的插圖A中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的共同定位和共面配置的例子。光源112的未知位置只包括光源的安裝高度（即光源的安裝方位是已知的）。

圖5A、5B和5C提供當(dāng)光源112分別安裝在0.75、1和1.25（如何任意距離單元）的高度處時如可在方法的步驟302中由光學(xué)傳感器120獲取的圖像500A、500B和500C（即“第一圖像”）的例子。圖像500A-500C分別包含類似于圖1所示的光覆蓋區(qū)118的光覆蓋區(qū)518A-518C。如可通過比較圖5A-5C看到的，光源112的安裝高度越高，在光覆蓋區(qū)518A-518C內(nèi)的光分布的強度就越小，其中較低的強度用較暗的灰色陰影示出，且較高的強度用在光覆蓋區(qū)內(nèi)的較淡的灰色陰影示出。x和y軸交叉的在圖像500A-500C中的點是光源112的光軸。

在這個情形中處理器210可采用的先驗信息可包括光源112的安裝方位（其在這種情況下包括繞著照明裝置的光學(xué)x和y軸的已知旋轉(zhuǎn)）、光源112和傳感器120共同定位的事實、傳感器120相對于光源112的相對位置、傳感器120的光軸和光源112的光軸是平行的并可近似被考慮為相同（共面配置）的事實、光源112的光分布、路面反射率模型、觀察光學(xué)傳感器120和可能這樣的傳感器可被包括于的攝像機模塊（例如成像器靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)）的特性和觀察光學(xué)傳感器120相對于光源112的位置。此外，處理器210訪問至少一個但優(yōu)選地更多組已知特性，提供關(guān)于在預(yù)期光分布和光源112的高度之間的關(guān)系的信息。

一旦處理器210在步驟304中得到由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像（即在圖5A-5C中所示的任一圖像），處理器210訪問已知特性和至少一些或所有上面所述的先驗信息，該方法就繼續(xù)進行到步驟306，其中處理器210分析所獲取的圖像，以便特性化所測量的光分布。圖6是在圖5A-5C之一的所獲取的2D圖像中的以光源112的光軸為中心的沿著任何線的線剖面600的因而產(chǎn)生的像素強度值的示意圖。換句話說，圖6示出沿著可在圖5A-5C之一的2D光覆蓋區(qū)上繪制的任何線的1D強度值，2D光覆蓋區(qū)包含其中x軸與y軸交叉的點（因為交叉點對應(yīng)于光源112的光軸；光源112的光軸垂直于在圖500A-500C中所示的2D圖像的平面）。在步驟306中由處理器210從所獲取的圖像得到的一個或多個特性可包括例如在圖6中示出的曲線600的最大強度值的值。此外或替代地，一個或多個特性可包括在光覆蓋區(qū)518A-518C內(nèi)的特定預(yù)定位置處的強度，例如在離光源112的光軸一段特定的預(yù)定距離處的線剖面600處的強度。另一方法可以是處理器210取在圖5A-5C的光覆蓋區(qū)內(nèi)的所有像素強度的和。中間策略可以是處理器210取在圖5A-5C的光覆蓋區(qū)內(nèi)的僅僅一些像素值的強度的和，例如沿著經(jīng)過光源112的光學(xué)中心的線例如沿著在圖5A-5C中由黑色箭頭指示的x或y軸的和。

一旦處理器210從所獲取的圖像500A-500C之一得到與所測量的光分布有關(guān)的一個或多個相關(guān)特性，處理器210就在步驟308中繼續(xù)比較由所確定的特性表示的所測量的光分布與例如由如存儲在校準(zhǔn)表或參量模型中的已知特性表示的一個或多個已知的光分布。特別是，處理器210比較從自未知高度的位置拍攝的所獲取的第一圖像得到的一個或多個特性的值與和某些已知高度相關(guān)的類似的已知特性以確定在所確定的和已知的特性之間的偏差。作為步驟308的一部分，處理器210可識別預(yù)定已知光分布中的哪一個具有與在步驟306中得到的一個或多個特性的值的最接近的匹配?；谒_定的偏差，處理器210在步驟310中將光源112的未知高度確定為例如與最接近的匹配相關(guān)的高度。處理器210還可通過在校準(zhǔn)表或參量模型中找到的最接近的高度值的內(nèi)插來細化實際高度。

情形2：基于強度梯度的方位確定

這個情形是例如在圖1的插圖A中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的共同定位和共面配置的另一例子。在這個情形中，光源112的未知位置包括光源的安裝方位。特別是，方位在這種情況下是光源繞著位于平行于光覆蓋區(qū)118的平面（該平面在圖1中用虛線160示出，指示平面160垂直于圖1的視圖的平面）中的單個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)軸可以是在當(dāng)前的附圖中所示的y軸，但類似的推理可適用于在平面160中的任何其它軸。未知位置還可進一步包括光源的安裝高度。

圖7A、7B和7C提供當(dāng)光源112分別安裝在具有繞著y軸的0度（即無旋轉(zhuǎn)）、15度和30度旋轉(zhuǎn)的安裝方位處時如可在方法的步驟302中由光學(xué)傳感器120獲取的圖像700A、700B和700C（即“第一圖像”）的例子。圖像700A-700C分別包含類似于圖1所示的光覆蓋區(qū)118的光覆蓋區(qū)718A-718C。如可通過比較圖7A-7C看到的，光源112繞著y軸的旋轉(zhuǎn)越大，在光覆蓋區(qū)718A-718C內(nèi)越過垂直于y軸的線的光分布的強度中的變化（即梯度）就越大，其中較低的強度用較暗的灰色陰影示出，且較高的強度用在光覆蓋區(qū)內(nèi)的較淡的灰色陰影示出。垂直于y軸的這樣的線因此在本文被稱為“梯度線”。例如，x軸可被考慮為梯度線。x和y軸交叉的在圖像700A-700C中的點是光源112的光軸。

應(yīng)注意，更確切地說，在圖像700A-700C中所示的y軸實際上是被描述為經(jīng)過光源112的光學(xué)中心的y軸到光覆蓋區(qū)118的平面上的投影的表示。梯度線于是為在圖像700A-700C內(nèi)的垂直于那條線的任何線。如圖7A-7C所示的x軸（或更確切地說，x軸到光覆蓋區(qū)118的平面上的投影）可用作梯度線。然而，在2D圖像700A-700C中的垂直于y軸（的投影）的任何其它線可用作梯度線。

在這個情形中處理器210可采用的先驗信息可包括光源112和傳感器120共同定位的事實、傳感器120相對于光源112的相對位置、傳感器120的光軸和光源112的光軸是平行的并可近似被考慮為相同（共面配置）的事實、光源112的光分布、路面反射率模型、觀察光學(xué)傳感器120和可能這樣的傳感器可被包括于的攝像機模塊（例如成像器靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)）的特性和觀察光學(xué)傳感器120相對于光源112的位置。此外，處理器210訪問關(guān)于由光源從已知位置發(fā)射的光的一個或多個光覆蓋區(qū)的信息，提供關(guān)于在預(yù)期光分布和光源112繞著y軸的旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系的信息。

一旦處理器210在步驟304中得到由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像（即在圖7A-7C中所示的圖像中的任一個），處理器210訪問已知特性和至少一些或所有上面所述的先驗信息，該方法就可繼續(xù)進行到步驟306，其中處理器210分析所獲取的第一圖像，以便特性化所測量的光分布。圖8A、8B和8C提供沿著分別在圖7A、7B和7C的所獲取的2D圖像中的梯度線之一、例如沿著x軸的線剖面800A、800B和800C的因而產(chǎn)生的像素強度值的示意圖。步驟306的特性化包括處理器210得到指示在沿著這樣的梯度線的第一圖像中的強度分布中的梯度的一個或多個特性，即確定指示在對應(yīng)于第一圖像（例如圖像700A、700B或700C）的線剖面800A-800C之一中的梯度的特性。

在實施例中，指示梯度的一個特性可包括相對于攝像機的光軸或光源的光軸（在圖8A-8C中用虛線示出）的沿著x軸的在光覆蓋區(qū)內(nèi)的最大強度的位置。如可從圖8A-8C的交叉中看到的，當(dāng)旋轉(zhuǎn)是0度（即圖8A）時，最大強度點810A在線剖面800A中被置于中心，即它在用虛線示出的光軸處。然而，當(dāng)繞著y軸的旋轉(zhuǎn)增加到15度（即圖8B）時，最大強度點810B遠離用虛線所示的光軸移動。當(dāng)繞著y軸的旋轉(zhuǎn)更進一步增加到30度（即圖8C）時，最大強度點810C遠離用虛線所示的光軸移動得更遠。

替代地或此外，處理器210確定的指示梯度的另一特性可以包括在沿著梯度線的光覆蓋區(qū)內(nèi)的強度分布（即在線剖面800A-800C中的強度分布）和/或在沿著第一圖像內(nèi)的梯度線的兩個或多個不同的預(yù)定位置處的強度（即在線剖面800A-800C中的兩個或多個不同的位置處的強度）。

一旦處理器210得到與在線剖面800A-800C之一中的梯度有關(guān)的一個或多個相關(guān)特性，處理器210就在步驟308中繼續(xù)比較所測量的梯度與已知梯度值，即來自例如與如存儲在校準(zhǔn)表或參量模型中的并關(guān)聯(lián)到繞著y軸的旋轉(zhuǎn)的特定水平的一個或多個不同的已知位置相關(guān)的光覆蓋區(qū)的梯度值。作為步驟308的一部分，處理器210可識別已知梯度值中的哪一個最接近于在步驟306中得到的一個或多個梯度特性的對應(yīng)值并確定偏差。一旦偏差之一被確定，處理器210就在步驟310中將光源112的未知方位，確定為例如與具有最接近的匹配的已知特性相關(guān)的方位。處理器210還可通過在校準(zhǔn)表或參量模型中找到的最接近的高度值的內(nèi)插來細化光源112的實際旋轉(zhuǎn)。

一旦繞著y軸的旋轉(zhuǎn)被確定，處理器210就可遵循與用于確定光源112的安裝高度的在情形1中所述的方法類似的方法，如果高度是未知的。為了那個目的，處理器210可得到沿著在第一圖像中的垂直于梯度線的線（即沿著平行于y軸的線）——在本文被稱為“高度線”——的一個或多個另外特性。優(yōu)選地，這樣的高度線包含光源的光軸（即它是被示為在圖像700A-700C中的y軸的線），但可使用平行于光覆蓋區(qū)內(nèi)的y軸的任何其它線。對于是x軸的高度線，將得到與圖6所示的線剖面類似的線剖面（即在這個例子中，在那里沒有梯度，因為光源不繞著x軸旋轉(zhuǎn)）。

在用于確定高度的步驟306的這個重復(fù)中由處理器210從所獲取的第一圖像得到的一個或多個特性可包括例如包括高度線的線剖面的曲線的最大強度值的值。此外或替代地，一個或多個特性可包括在光覆蓋區(qū)718A-718C內(nèi)的高度線上的特定預(yù)定位置處的強度，例如在離光源112的光軸一段特定的預(yù)定距離處的線剖面600處的強度。另一方法可以是處理器210取沿著在圖7A-7C的光覆蓋區(qū)內(nèi)的高度線的所有像素強度的和。中間策略可以是處理器210取沿著在圖7A-7C的光覆蓋區(qū)內(nèi)的高度線的僅僅一些預(yù)定像素的強度的和。

處理器210可接著重復(fù)用于通過比較在第一圖像內(nèi)的光覆蓋區(qū)的一個或多個所確定的另外特性與和已知高度相關(guān)的光覆蓋區(qū)的一個或多個相應(yīng)已知的另外特性來確定高度的步驟308。后面的光覆蓋區(qū)可以但不必與上面在這個情形中在旋轉(zhuǎn)確定的上下文中所述的光覆蓋區(qū)相同。在這個情形中在旋轉(zhuǎn)確定的上下文中所述的光覆蓋區(qū)是用于比較在繞著y軸的不同旋轉(zhuǎn)處的光分布的光覆蓋區(qū)，而在情形1中所述的且現(xiàn)在用于高度確定的光覆蓋區(qū)是用于對于特定的已知方位比較在不同高度處的光分布的光覆蓋區(qū)。

因此，一旦處理器210得到沿著在所獲取的圖像700A-700C之一中的高度線的一個或多個相關(guān)的另外特性，處理器210就在步驟308中繼續(xù)比較所得到的值（即來自第一圖像的另外的值）與例如存儲在校準(zhǔn)表或參量模型中的類似的已知（多個）特性的值。特別是，處理器210比較從自未知高度的位置拍攝的所獲取的第一圖像得到的一個或多個特性的值與和某些已知高度相關(guān)的一個或多個光覆蓋區(qū)的類似特性。作為步驟308的一部分，處理器210可識別已知光分布中的哪一個具有與在步驟306中得到的一個或多個另外的高度特性的值的最近匹配。基于所確定的偏差，處理器210在步驟310中將光源112的未知高度確定為例如與最接近的匹配相關(guān)的高度。處理器210還可通過在校準(zhǔn)表或參量模型中找到的最接近的高度值的內(nèi)插來細化實際高度。

情形3：基于強度分布的高度和方位確定

這個情形是例如在圖1的插圖A中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的共同定位和共面配置的例子。光源112的未知位置包括光源的安裝高度和安裝方位，其中方位包括繞著一個或多個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。

在這個情形中處理器210可采用的先驗信息可包括光源112的光分布、光源112和傳感器120共同定位的事實、傳感器120相對于光源112的相對位置、傳感器120的光軸和光源112的光軸是平行的并可近似被考慮為相同（共面配置）的事實、路面反射率模型、觀察光學(xué)傳感器120和可能這樣的傳感器可被包括于的攝像機模塊的特性（例如成像器靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)）和觀察光學(xué)傳感器120相對于光源112的位置。此外，處理器210訪問關(guān)于由光源從已知位置發(fā)射的光的一個或多個光覆蓋區(qū)的信息，提供關(guān)于在預(yù)期光分布與光源112的高度和方位之間的關(guān)系的信息。

一旦處理器210在步驟304中得到由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像，處理器210就在步驟306中通過確定在圖像中的至少兩個、但優(yōu)選地更多不同的預(yù)定點處的強度來特性化在所獲取的圖像中的光分布。點被選擇成使得它們將代表在光覆蓋區(qū)中的光分布，其與在由光源從可能的已知位置發(fā)射的光的一個或多個光覆蓋區(qū)中的光分布比較，因為在步驟308中，處理器210查找已知特性中的哪一個具有與在步驟306中確定的值的最近匹配（即最小偏差）。高度和方位然后在步驟310中被確定為對應(yīng)于在步驟308中識別的最接近的匹配或基于偏差的量從最接近的匹配的位置內(nèi)插的那些高度和方位。

例如，處理器210可以通過例如分析在預(yù)期旋轉(zhuǎn)軸中的梯度來比較在第一圖像的光覆蓋區(qū)中的光分布與存儲在校準(zhǔn)表中的已知光分布?？赏ㄟ^比較從所獲取的第一圖像確定的光分布與存儲在校準(zhǔn)表或參量模型中的光分布來得到實際旋轉(zhuǎn)，該校準(zhǔn)表或參量模型包含針對光源的高度和方位的各種已知組合的光分布。可通過采用分布的形狀來得到光分布的特性用于比較。中間策略可以是只對在僅僅幾個位置上的分布采樣以特性化光分布的對稱形狀的變形?？蓮男?zhǔn)表或參量模型得到最接近的匹配分布及其相關(guān)高度和旋轉(zhuǎn)?？赏ㄟ^在校準(zhǔn)表中找到的最接近的高度值的內(nèi)插來細化實際旋轉(zhuǎn)。

情形4：基于強度分布的高度和方位確定

這個情形是例如在圖9中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的移位或非平面配置的例子。光源112的未知位置至少包括光源的安裝方位和可能還有安裝高度。方位包括繞著一個或多個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。

在這個情形中處理器210可采用的先驗信息可包括光源112的光分布、路面反射率模型、觀察光學(xué)傳感器120的特性和可能這樣的傳感器可被包括于的攝像機模塊的特性（例如成像器靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)）和傳感器120相對于光源112的相對位置。此外，處理器210訪問提供關(guān)于對光源112的不同3D姿勢的預(yù)期光分布的信息的一個或多個組的已知特性，因而提供關(guān)于在光分布與光源的3D姿勢之間的關(guān)系的信息。

一旦處理器210在步驟304中得到由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像，處理器210就在步驟306中通過確定指示在圖像中的光覆蓋區(qū)的形狀的一個或兩個特性來特性化在所獲取的圖像中的光分布，因為光覆蓋區(qū)的形狀直接與光源的3D方位有關(guān)。

圖10A和10B分別提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的當(dāng)光源安裝在各種方位處時由光學(xué)傳感器獲取的圖像1000A和1000B的例子。特別是，圖10A示出來自照明系統(tǒng)100的設(shè)置的光覆蓋區(qū)1018A的所觀察到的形狀，光源112的光軸和光學(xué)傳感器120的光軸都垂直于路面（即垂直于包含光覆蓋區(qū)1018A的平面）。圖10B另一方面示出來自照明系統(tǒng)100的類似設(shè)置的光覆蓋區(qū)1018B的所觀察到的形狀，但光源112繞著光學(xué)傳感器120的行軸旋轉(zhuǎn)。作為結(jié)果，在圖10B中的光覆蓋區(qū)1018B具有梯形形狀，其中梯形的確切形狀取決于旋轉(zhuǎn)的程度?？捎糜诿枋?D姿勢估計算法所需的形狀屬性的一個或多個特性包括如使用描畫光覆蓋區(qū)1018B的剖面的線1020示出的形狀的剖面、示出形狀剖面的端點的圓1030和顯示光覆蓋區(qū)1018B的形狀的短軸和長軸的兩個雙向箭頭1040。

一旦處理器210在步驟306中特性化在由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像中的光覆蓋區(qū)的形狀，該方法就繼續(xù)進行到步驟308，其中處理器210比較指示在第一圖像中的形狀的一個或多個特性與和光源的已知方位相關(guān)的類似的已知特性以確定偏差，并接著基于該偏差在步驟310中確定光源112的未知方位。替代地或此外，可通過使如從所獲取的圖像確定的光覆蓋區(qū)的形狀擬合到參量模型來更準(zhǔn)確地得到或確定光源112的方位。在計算機視覺中廣泛應(yīng)用從2D圖像得到/估計已知對象的3D姿勢的后一方法。

當(dāng)光源的方位是已知的時，在高度是未知的情況下，如在情形1中所述的方法可用于確定光源112的高度。因為這樣的描述已經(jīng)在情形1中被提供并針對在情形2中的高度確定重復(fù)，為了簡潔，這個描述不在這里重復(fù)。

情形5：基于三角測量的方位確定

這個情形是例如在圖9中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的移位和非平面配置的另一例子。在這個情形中，光源112的未知位置包括光源的安裝方位。特別是，方位在這種情況下是繞著位于平行于光覆蓋區(qū)118的平面（那個平面在圖1中用虛線160示出，指示平面160垂直于圖1的視圖的平面）中的單個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)軸可以是在當(dāng)前的附圖中所示的y軸，但類似的推理將適用于在平面160中的任何其它軸。

圖11A和11B示出三角測量可如何用于確定光源112的方位。圖11A和11B示出照明裝置110包括提供光照的光源112。圖11A示出由光源112從包括繞著y軸的單軸旋轉(zhuǎn)的不同的方位產(chǎn)生的光錐A、B、C和D。光錐A-D產(chǎn)生在地平面1140（垂直于繪圖的平面）上的光覆蓋區(qū)。由錐A、B、C和D產(chǎn)生的光覆蓋區(qū)的端點（邊緣）在圖11A中被示為用于錐A的點11A和12A、用于錐B的點11B和12B、用于錐C的點11C和12C和用于錐D的點11D和12D。檢查圖11A揭露沿著在圖11A中所示的線（即沿著在光覆蓋區(qū)的平面中的與作為旋轉(zhuǎn)軸到覆蓋區(qū)的平面上的投影的線垂直的線）的這些端點的位置取決于繞著y軸的旋轉(zhuǎn)的量。因此，這些端點中的任一個可用作用于確定光源112相對于y軸的旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。

圖11B提供由照明裝置110產(chǎn)生的光錐之一的不同視圖。圖11B示出只要光學(xué)傳感器120的視場1120使得它可覆蓋在地平面1140中的光覆蓋區(qū)1118，由光學(xué)傳感器獲取的圖像就將包含光覆蓋區(qū)1118且處理器210將能夠識別端點11-1和11-2中的一個或兩個。圖11B還提供作為旋轉(zhuǎn)軸（即y軸）到光覆蓋區(qū)1118的平面1140上的投影的線1142和垂直于投影1142的線1144的圖示?；谘刂€1144或平行于越過光覆蓋區(qū)1118的線1144的任何線的光覆蓋區(qū)1118的任一端點，處理器210可通過比較任一端點11-1和11-2的位置與和已知位置相關(guān)的光覆蓋區(qū)的相應(yīng)的已知位置來確定光源112的y軸旋轉(zhuǎn)。

情形6：基于三角測量的高度確定

這個情形是例如在圖9中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的移位和非平面配置的另一例子。在這個情形中，光源112的未知位置包括光源的安裝高度。

圖12A和12B示出三角測量可如何用于確定光源112的高度。圖12A和12B示出照明裝置110包括提供光照的光源112，其中圖12A與圖12B不同在于在圖12B中照明裝置110安裝得比在圖12A中高。由照明裝置110的光源產(chǎn)生的光錐產(chǎn)生在地平面1240上的光覆蓋區(qū)（地平面1240垂直于繪圖的平面），光覆蓋區(qū)在圖12A和12B中分別被示為覆蓋區(qū)1218A和1218B。

比較圖12A和12B揭露光覆蓋區(qū)1218A和1218B的面積取決于光源112的高度。因此，指示覆蓋區(qū)的面積的光覆蓋區(qū)1218A和1218B的任何特性可用作用于確定光源112的高度的基礎(chǔ)。例如，在光覆蓋區(qū)的任一端點的在所獲取的圖像內(nèi)的位置可用作這樣的基礎(chǔ)，只要預(yù)定哪個端點被考慮并與和已知高度的光覆蓋區(qū)相關(guān)的相應(yīng)點的已知位置比較。例如，點12-1和12-2中的任一個可用作這樣的基礎(chǔ)。

基于光覆蓋區(qū)1218A和1218B的任一預(yù)定端點，處理器210可通過比較在所獲取的圖像內(nèi)的預(yù)定端點的位置與和已知高度相關(guān)的光覆蓋區(qū)的相應(yīng)已知位置來確定光源112的高度。

情形7：基于三角測量的方位和高度確定

這個情形是例如在圖9中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的移位和非平面配置的另一例子。在這個情形中，光源112的未知位置包括光源的安裝高度和安裝方位。特別是，方位在這種情況下是繞著位于平行于光覆蓋區(qū)118的平面中的單個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)（那個平面在圖1中用虛線160示出，指示平面160垂直于圖1的視圖的平面）。這樣的旋轉(zhuǎn)軸可以是在當(dāng)前的附圖中所示的y軸，但類似的推理將適用于在平面160中的任何其它軸。

圖13A和13B示出三角測量可如何用于確定光源112的方位（單軸旋轉(zhuǎn)）和高度。圖13A和13B示出照明裝置110包括提供光照的光源112，其中圖13A與圖13B不同在于在圖13B中照明裝置110安裝得比在圖13A中高且也相對于圖13A中的照明裝置方位繞著y軸旋轉(zhuǎn)。由照明裝置110的光源產(chǎn)生的光錐產(chǎn)生在地平面1340上的光覆蓋區(qū)，光覆蓋區(qū)在圖13A和13B中分別被示為覆蓋區(qū)1318A和1318B。

這個情形是上面所述的情形5和6的組合。在這里可應(yīng)用情形5的教導(dǎo)，其中沿著在圖11A中示出的線（即沿著在光覆蓋區(qū)的平面中的與作為旋轉(zhuǎn)軸到覆蓋區(qū)的平面上的投影的線垂直的線）的端點的位置取決于繞著y軸的旋轉(zhuǎn)的量。然而，這些點的位置也可由于在照明裝置的安裝高度中的變化而改變。因此，當(dāng)不僅旋轉(zhuǎn)而且照明裝置的高度是未知的時，也必須確定指示在所獲取的圖像中的光覆蓋區(qū)的面積的特性。在這里可應(yīng)用情形6的教導(dǎo)，其中圖13A和13B的比較揭露光覆蓋區(qū)1318A和1318B的面積取決于光源112的高度。

因此，這些端點中的任一個可用作用于確定光源112相對于y軸的旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。因此，為了解決繞著y軸的旋轉(zhuǎn)和照明裝置110的高度，指示覆蓋區(qū)的面積的光覆蓋區(qū)1318A和1318B的任何特性可與指示在所獲取的圖像內(nèi)的覆蓋區(qū)的位置的光覆蓋區(qū)1318A和1318B的任何特性結(jié)合來用作用于確定光源112的高度和繞著y軸的旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。這樣的特性可包括例如交叉13-1和13-2的位置或交叉13-3和13-4的位置。

情形8：基于不同的表面反射的方位確定

這個情形是例如在圖1的插圖A中所示的光學(xué)傳感器120和照明裝置110的共同定位和共面配置的另一例子。在這個情形中，光源112的未知位置包括光源的安裝方位。特別是，方位在這種情況下是光源繞著垂直于光覆蓋區(qū)118的單個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)（即繞著在當(dāng)前的附圖中所示的z軸）。

圖14提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的從照明裝置110繞著z軸的兩個不同的旋轉(zhuǎn)（對于覆蓋區(qū)1418-1是~110度，而對于覆蓋區(qū)1418-2是~30度）產(chǎn)生的光覆蓋區(qū)1418-1和1418-2的示意圖。點線邊界1418-0指照明裝置110的原始方位。

圖15A提供當(dāng)光源112安裝在具有對于頂部圖像（即包含光覆蓋區(qū)1418-1的圖像）繞著z軸的~110度旋轉(zhuǎn)和對于頂部圖像（即包含光覆蓋區(qū)1418-2的圖像）繞著z軸的~30度旋轉(zhuǎn)的安裝方位處時如可在方法的步驟302中由光學(xué)傳感器120獲取的圖像1500-1和1500-2（即“第一圖像”）的例子。圖15B示出如在圖15A中示出的光分布形狀的光剖面（1D）上看到的相應(yīng)的像素強度。在圖15B中再次，頂部圖指~110度旋轉(zhuǎn)的情形，底部圖指~30度旋轉(zhuǎn)的情形。點線框1510指提取旋轉(zhuǎn)方向（順時針/逆時針）所需的2D光分布。

如可通過比較在圖15A的頂部圖像中和在圖15A的底部圖像中的光覆蓋區(qū)來看到的，由于不同表面（例如瀝青道路的表面相對于路緣人行道的表面相對于周圍植被的表面）的不同表面反射率，光源112繞著z軸的旋轉(zhuǎn)改變在光覆蓋區(qū)1418-1和1418-2內(nèi)的光分布，其中在光覆蓋區(qū)內(nèi)較低的強度用較暗的灰色陰影示出，而較高的強度用較淺的灰色陰影示出。因此，分析在光分布中的強度中的變化（即梯度）并與某些已知值比較可允許繞著z軸的未知旋轉(zhuǎn)的計算。

在這個情形中處理器210可采用的先驗信息首先包括路面反射率模型。這樣的模型包括關(guān)于道路拓?fù)浜?或布局的信息，例如關(guān)于道路是否是瀝青道路的信息、關(guān)于周圍植被的信息、關(guān)于路緣人行道的位置和存在的信息等。此外，先驗信息可包括光源112和傳感器120共同定位的事實、傳感器120相對于光源112的相對位置、傳感器120的光軸和光源112的光軸是平行的并可近似被考慮為相同（共面配置）的事實、光源112的光分布、觀察光學(xué)傳感器120和可能這樣的傳感器可被包括于的攝像機模塊的特性（例如成像器靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)）和觀察光學(xué)傳感器120相對于光源112的位置。此外，處理器210訪問關(guān)于由光源從已知位置發(fā)射的光的一個或多個光覆蓋區(qū)的信息，提供關(guān)于在預(yù)期光分布和光源112繞著y軸的旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系的信息。

一旦處理器210在步驟304中得到由光學(xué)傳感器獲取的第一圖像（即在圖15A中所示的任一圖像），處理器210訪問至少路面反射率模型的已知特性和可能一些或所有其它上面所述的先驗信息，該方法就繼續(xù)進行到步驟306，其中處理器210分析所獲取的圖像，以便通過例如分析在所獲取的圖像中的梯度來特性化所測量的光分布。這樣的分析可根據(jù)下面所述的兩種不同的方法來完成。

在第一方法中，處理器210可分析在所獲取的圖像的光覆蓋區(qū)內(nèi)的光剖面的ID分布以從它的預(yù)期位置（即在從不同的已知位置發(fā)射的光的一個或多個光覆蓋區(qū)中的位置）確定在光剖面中的梯度中的某個特性點的位置（例如最大梯度的位置或梯度變成非零時的點的位置，即在光分布中的強度改變時的邊緣）以得到旋轉(zhuǎn)的變化/量?？梢杂门c例如在情形2或3中所述的方式類似的方式來分析1D剖面，其描述因此不在這里重復(fù)。

雖然這樣的方法將不給出旋轉(zhuǎn)方向（順時針/逆時針）的主意，在一些部署情形中，關(guān)于旋轉(zhuǎn)的量的信息可能已經(jīng)是足夠的。

在第二方法中，可能不僅確定繞著z軸的旋轉(zhuǎn)的量而且確定這樣的旋轉(zhuǎn)的方向。在這樣的方法中，使用例如以圖15A中的框1510所示的、從在所獲取的光覆蓋區(qū)內(nèi)的最少2x2像素的區(qū)得到的2D光分布允許確定在2D區(qū)域內(nèi)的梯度以及估計梯度的方向，這不僅給出旋轉(zhuǎn)的變化/量而且給出該旋轉(zhuǎn)的方向，解決了否則對第一方法持續(xù)的模棱兩可問題?？赏ㄟ^首先計算在水平和垂直方向上的導(dǎo)數(shù)并其次計算由在水平和垂直方向上的導(dǎo)出的導(dǎo)數(shù)組成的矢量的方向來計算方位梯度。

在這個情形的各種實施例中，可通過采用分布的形狀來得到光分布的特性用于比較。中間策略可以是對只在所獲取的圖像內(nèi)的幾個位置上的分布采樣以特性化在光覆蓋區(qū)內(nèi)的光分布的對稱形狀的變形。

如前面在本文所述的，可從校準(zhǔn)表得到最接近的匹配分布及其相關(guān)旋轉(zhuǎn)。處理器210可通過在校準(zhǔn)表或參量模型中找到的最接近的高度值的內(nèi)插來進一步細化光源112的實際旋轉(zhuǎn)。

一旦繞著z軸的旋轉(zhuǎn)被確定，處理器210就可遵循與在情形1和2中所述的方法類似的方法用于確定光源112的安裝高度，如果高度是未知的話。

本發(fā)明的各種實施例可被實施為用在計算機系統(tǒng)上的程序產(chǎn)品，其中程序產(chǎn)品的（多個）程序定義實施例的功能（包括本文所述的方法）。在一個實施例中，（多個）程序可被包含在各種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)上，其中如在本文使用的，措辭“非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)”包括所有計算機可讀介質(zhì)，唯一的例外是暫態(tài)、傳播的信號。在另一實施例中，（多個）程序可被包含在各種暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)上。例證性計算機可讀存儲介質(zhì)包括但不限于：（i）信息可永久地被存儲于的不可寫存儲介質(zhì)（例如在計算機內(nèi)的只讀存儲器設(shè)備，例如由CD-ROM驅(qū)動器可讀取的CD-ROM磁盤、ROM芯片或任何類型的固態(tài)非易失性半導(dǎo)體存儲器）；以及（ii）可變更的信息存儲于的可寫存儲介質(zhì)（例如閃存、在磁盤驅(qū)動器內(nèi)的軟盤或硬盤驅(qū)動器或任何類型的固態(tài)隨機存取半導(dǎo)體存儲器）。計算機程序可在本文所述的一個或多個處理器210上運行。

雖然前述內(nèi)容針對本發(fā)明的實施例，可設(shè)想本發(fā)明的其它和另外的實施例而不偏離其基本范圍。例如，本發(fā)明的方面可在硬件或軟件中或在硬件和軟件的組合中實施。因此，本發(fā)明的范圍由接下來的權(quán)利要求確定。