檢測編碼光的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及使用攝像機(jī)對編碼光分量(coded light component)的檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]編碼光是指一些技術(shù)，借由這些技術(shù)將信號嵌入由發(fā)光設(shè)備發(fā)射的可見光中。因此光包括以下兩者:用于照亮諸如房間這樣的目標(biāo)環(huán)境的可見照明貢獻(xiàn)(典型地是光的主要用途)，以及用于向環(huán)境中提供信息的嵌入的信號。為此，以一定的一個或多個調(diào)制頻率來調(diào)制光。
[0003]在一些最簡單的情況下，信號可以包括單一波形或甚至單一音調(diào)，其被調(diào)制到來自給定發(fā)光設(shè)備的光中。由多個發(fā)光設(shè)備各自發(fā)射的光可以用不同的相應(yīng)調(diào)制頻率來調(diào)制，所述調(diào)制頻率在那些發(fā)光設(shè)備之中是唯一的，并且所述調(diào)制頻率然后可以充當(dāng)發(fā)光設(shè)備或它的光的標(biāo)識符。例如，這可以用在試運(yùn)行階段以識別來自每個發(fā)光設(shè)備的貢獻(xiàn)，或者在操作期間可以被用來識別發(fā)光設(shè)備以便控制它。在另一示例中，通過將標(biāo)識符映射到發(fā)光設(shè)備的已知位置或與位置相關(guān)聯(lián)的信息，所述識別可以被用于導(dǎo)航或其他基于位置的功能性。
[0004]在其他情況下，可以將包括更復(fù)雜數(shù)據(jù)的信號嵌入光中。例如，使用頻率鍵控，給定的發(fā)光設(shè)備可操作來在兩個(或更多個)不同的調(diào)制頻率上發(fā)射，并且通過在不同的調(diào)制頻率之間切換來傳輸數(shù)據(jù)比特(或更一般地是碼元)。如果存在多個這樣的在相同環(huán)境中發(fā)射的發(fā)光設(shè)備，則每個發(fā)光設(shè)備可以被布置成使用不同的相應(yīng)多個頻率來執(zhí)行其相應(yīng)的鍵控。
[0005]W02012/127439公開了一種技術(shù)，借由該技術(shù)可以使用如常常集成到像移動電話或平板電腦這樣的移動設(shè)備中的常規(guī)“卷簾快門(rolling shutter)”型攝像機(jī)來檢測編碼光。在卷簾快門攝像機(jī)中，攝像機(jī)的圖像捕獲元件被分成多排(line)(典型地是水平的排，SP，行(row))，所述多排被逐排順序地曝光。也就是說，為了捕獲給定的幀，將第一排曝光于目標(biāo)環(huán)境中的光，然后在稍稍隨后的時刻將序列中的下一排曝光，以此類推。典型地，序列按序“滾動”跨越幀，例如按行從上到下，從而得名“卷簾快門”。在被用來捕獲編碼光時，這意味著幀內(nèi)的不同排在不同時刻捕獲光，并且因此如果排速率相對于調(diào)制頻率而言足夠高，則在調(diào)制波形的不同階段捕獲光。因此光中的調(diào)制可以被檢測到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]如果攝像機(jī)被用作針對編碼光的檢測器，則該攝像機(jī)的曝光時間在攝像機(jī)傳遞函數(shù)的頻譜中導(dǎo)致盲點。實際上，攝像機(jī)可能無法接收可由一個或多個編碼光源發(fā)送出的所有可能的調(diào)制頻率。
[0007]根據(jù)本文公開的一個方面，提供了一種設(shè)備，包括:輸入，用于接收表示由攝像機(jī)捕獲的光的圖像數(shù)據(jù)；以及圖像分析模塊，用于檢測以調(diào)制頻率被調(diào)制到該光中的編碼光分量。攝像機(jī)具有關(guān)聯(lián)的曝光時間，并且光是在一系列曝光上被捕獲的，每次曝光持續(xù)達(dá)曝光時間的一個實例。由圖像分析模塊執(zhí)行的檢測由于所述曝光時間的影響而經(jīng)歷頻率盲點。為了解決該問題，為設(shè)備提供:輸出，用于控制攝像機(jī)的影響曝光時間的一個或多個參數(shù)；以及控制器，被配置成控制所述一個或多個參數(shù)以避免調(diào)制頻率與頻率盲點相對應(yīng)。
[0008]例如，在卷簾快門攝像機(jī)或類似物中，光是在一系列幀上被捕獲的，并且在每一幀中通過將幀內(nèi)的一系列空間部分(典型地是排)曝光來捕獲光。所述系列中的空間部分的每個空間部分被曝光于所述光達(dá)曝光時間的一個實例，并且就是該曝光時間導(dǎo)致了頻域中的盲點。
[0009]通過使用不同的曝光時間來捕獲圖像，可以解決頻率盲點的問題。例如，可以在不同的幀中使用不同的曝光時間來捕獲兩個或更多個不同的幀。當(dāng)對不同的圖像應(yīng)用編碼光檢測時，將會在這些圖像中的至少一個圖像內(nèi)找到編碼光分量，即使是在編碼光分量的調(diào)制頻率落入了由被用來捕獲這些圖像中的一個或多個其他圖像的曝光時間所導(dǎo)致的不可檢測的盲點的情況下。
[0010]可以使用直接影響曝光時間的顯式時間設(shè)置或經(jīng)由間接影響曝光時間的另一參數(shù)一一例如曝光指數(shù)或“ISO”設(shè)置、曝光值設(shè)置(與曝光時間設(shè)置不同)或興趣區(qū)設(shè)置一一來控制曝光時間。
[0011]在實施例中，一旦找到產(chǎn)生在其中檢測到編碼光分量的圖像的設(shè)置(或多個設(shè)置)的值，可以記住該值以用于將來的檢測。可替換地，控制器可以繼續(xù)在每當(dāng)執(zhí)行檢測時嘗試多個值(例如，以計及在不同的環(huán)境或境況中可能存在不同的調(diào)制頻率的事實)。
[0012]在實施例中，檢測過程可能具有多個盲點，和/或可能在環(huán)境中存在多個調(diào)制頻率。因此控制器可以被配置成控制曝光時間以避免某調(diào)制頻率落入任何盲點(即，它沒有落入任一盲點中)和/或避免多個調(diào)制頻率中的任何調(diào)制頻率落入盲點中(即，沒有一個調(diào)制頻率落入任何盲點中)。
[0013]根據(jù)本文公開的另一方面，可以提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其體現(xiàn)在計算機(jī)可讀介質(zhì)上并且被配置成使得在被執(zhí)行時完成本文公開的檢測設(shè)備的任何操作。
【附圖說明】
[0014]為了更好地理解本文公開的實施例并示出這些實施例可以如何付諸實施，對附圖進(jìn)行參考，其中:
圖1示意性地圖示了包括照明系統(tǒng)和攝像機(jī)的空間，
圖2是具有用于接收編碼光的攝像機(jī)的設(shè)備的示意性框圖，
圖3示意性地圖示了卷簾快門攝像機(jī)的圖像捕獲元件，
圖4示意性地圖示了通過卷簾快門對調(diào)制光的捕獲，
圖5是卷簾快門捕獲過程的示例性定時圖，
圖6示出了時域中的示例性傳遞函數(shù)，
圖7示出了頻域中的示例性傳遞函數(shù)，以及圖8示出了頻域中的傳遞函數(shù)的另外的示例。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出了在其中可以部署本文公開的實施例的示例性環(huán)境2。例如，環(huán)境可以包括:辦公室、家、學(xué)校、醫(yī)院、博物館或其他室內(nèi)空間的一個或多個房間和/或走廊；或室外空間，比如公園、街道、運(yùn)動場或諸如此類；或另一類型的空間，比如露臺或車輛的內(nèi)部。環(huán)境2安裝有照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)包括以一個或多個發(fā)光設(shè)備形式的一個或多個照明設(shè)備4。出于說明性目的示出了兩個發(fā)光設(shè)備4 i和4 ii，但是將認(rèn)識到可以存在其他數(shù)目的發(fā)光設(shè)備。發(fā)光設(shè)備可以在中央控制下被實現(xiàn)，或者被實現(xiàn)為分立的獨立單元。在環(huán)境2中還存在用戶終端6，其優(yōu)選地是諸如智能電話或平板電腦這樣的移動設(shè)備。
[0016]每個發(fā)光設(shè)備4包括用于發(fā)射光的照明元件，比如LED、LED陣列或熒光燈管。光發(fā)射元件也可以稱作燈或光源。可以以調(diào)制頻率用編碼光分量來調(diào)制由一個或多個發(fā)光設(shè)備中的每個發(fā)光設(shè)備的照明元件發(fā)射的光。例如，調(diào)制可以采取正弦、矩形波或其他波形的形式。在正弦的情況下，調(diào)制包括頻域中的單音。在像矩形波這樣的另一波形的情況下，調(diào)制包括頻域中的基波和一系列諧波。典型地，調(diào)制頻率是指調(diào)制的單一或基波頻率，即，波形在其上重復(fù)的時段的頻率。
[0017]在實施例中，可以在相同環(huán)境2中存在多個發(fā)光設(shè)備4 1、4 ii，每個發(fā)光設(shè)備被配置成將以相應(yīng)的調(diào)制頻率調(diào)制的不同的相應(yīng)編碼光分量嵌入從相應(yīng)的照明元件發(fā)射的光中。可替換地或附加地，給定的發(fā)光設(shè)備4可以被配置成將兩個或更多個編碼光分量嵌入由相同發(fā)光設(shè)備的照明元件發(fā)射的光中，每個編碼光分量處在不同的相應(yīng)調(diào)制頻率處，例如以使該發(fā)光設(shè)備能夠使用頻率鍵控來嵌入數(shù)據(jù)。還可能的是，相同環(huán)境2中的兩個或更多個發(fā)光設(shè)備4各自發(fā)射用兩個或更多個相應(yīng)的編碼光分量調(diào)制的光，編碼光分量全都在不同的相應(yīng)調(diào)制頻率處。即，所以第一發(fā)光設(shè)備4 i可以在多個相應(yīng)的調(diào)制頻率下發(fā)射第一多個編碼光分量，并且第二發(fā)光設(shè)備4 ii可以在第二不同的多個相應(yīng)調(diào)制頻率下發(fā)射第二不同的多個編碼光分量。
[0018]圖2給出了移動設(shè)備6的框圖。設(shè)備6包括攝像機(jī)，所述攝像機(jī)具有二維圖像捕獲元件20和耦合到圖像捕獲元件的圖像分析模塊12。圖像分析模塊12可操作來處理表示由圖像捕獲元件捕獲的圖像的信號，并檢測從其捕獲圖像的光中的編碼光分量。根據(jù)本文公開的實施例，其中移動設(shè)備6還包括以曝光控制模塊形式的控制器14，控制器14的功能將被簡短論述。圖像分析模塊12和/或控制器14可以用代碼的形式實現(xiàn)，所述代碼被存儲在一個或多個計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上，并且被布置成在包括一個或多個處理單元的處理器10上執(zhí)行?？商鎿Q地，不排除某些或全部圖像分析模塊12和/或控制器14被實現(xiàn)在專用硬件電路或諸如FPGA這樣的可重配置的電路中。一般地，組件12、14和16可以集成到相同單元中，或可以不集成到相同單元中。
[0019]—個或多個發(fā)光設(shè)備4被配置成向環(huán)境2中發(fā)射光，并從而照亮那個環(huán)境的至少一部分。移動設(shè)備6的用戶能夠?qū)⒃O(shè)備