的攝像機(jī)16指向環(huán)境2中的場景8，光從所述場景8反射。例如，場景可以包括諸如墻壁和/或其他對象這樣的表面。由發(fā)光設(shè)備4中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射的光從場景反射到攝像機(jī)的二維圖像捕獲元件上，所述二維圖像捕獲元件從而捕獲場景8的二維圖像?？商鎿Q地或附加地，還有可能檢測直接來自光源的編碼光(沒有經(jīng)由表面的反射)。因此，移動設(shè)備可以可替換地被直接指向發(fā)光設(shè)備4中的一個(gè)或多個(gè)。
[0020]圖3表示攝像機(jī)16的圖像捕獲元件20。圖像捕獲元件20包括用于捕獲代表在每個(gè)像素上入射的光的信號的像素陣列，例如典型地是方形或矩形像素的方形或矩形陣列。在卷簾快門攝像機(jī)中，像素被布置成多排，例如，水平行22。為了捕獲幀，將每一排順序地曝光，每次曝光達(dá)攝像機(jī)的曝光時(shí)間Tf3xp的一個(gè)接連的實(shí)例(instance)。在這種情況下，曝光時(shí)間是單獨(dú)一排的曝光的持續(xù)時(shí)間。還注意到，本公開內(nèi)容中的序列的意思是時(shí)間序列，即，所以每一排(或更一般地是每一部分)的曝光在略微不同的時(shí)間開始。例如，首先，頂部的行221開始被曝光達(dá)持續(xù)時(shí)間Traip，然后在稍稍之后的時(shí)間，下面的第二行2?開始被曝光達(dá)TMP，然后再次地在稍稍之后的時(shí)間，下面的第三行223開始被曝光達(dá)T exp,以此類推，直到底部的行被曝光。然后重復(fù)該過程以曝光一系列幀。
[0021]圖5示出了在連續(xù)的視頻捕獲期間典型的卷簾快門定時(shí)圖的示例。
[0022]在W02012/127439中，例如，已描述了可以如何使用這種類型的傳統(tǒng)視頻攝像機(jī)來檢測編碼光。信號檢測利用卷簾快門圖像捕獲，這促使時(shí)間光調(diào)制轉(zhuǎn)變成在接連的圖像行上的空間強(qiáng)度變化。
[0023]這在圖4中被示意性地示出。在每個(gè)接連的排22被曝光時(shí)，它是在略微不同的時(shí)間被曝光的，并且因此(如果排速率與調(diào)制頻率相比足夠高的話)是在調(diào)制的略微不同的階段被曝光的。因此每一排22被曝光到調(diào)制光的相應(yīng)瞬時(shí)水平。這導(dǎo)致了隨著在給定幀上的調(diào)制而波動或循環(huán)的條狀圖案?；谠撛恚瑘D像分析模塊12能夠檢測被調(diào)制到由攝像機(jī)16接收的光中的編碼光分量。
[0024]然而，獲取過程在獲取的信號上產(chǎn)生低通濾波效應(yīng)。圖6和圖7圖示了曝光時(shí)間為Tmp的卷簾快門攝像機(jī)的獲取過程的低通濾波特性。
[0025]圖6是將曝光時(shí)間表示為時(shí)域中的矩形塊函數(shù)或矩形濾波器的草圖。曝光過程可以被表達(dá)為調(diào)制光信號在時(shí)域中與該矩形函數(shù)的卷積。在時(shí)域中與矩形濾波器的卷積等同于在頻域中與正弦函數(shù)的相乘。因此，如圖7中給定的草圖所圖示的，在頻域中，這導(dǎo)致接收信號譜與正弦函數(shù)相乘。與接收信號譜相乘的函數(shù)可以稱作傳遞函數(shù)，即，它描述了在檢測譜中檢測過程所實(shí)際“看到”的接收信號譜的部分。
[0026]因此，攝像機(jī)的曝光時(shí)間在時(shí)域中是塊函數(shù)，而在頻域中是低通濾波器(正弦)。這造成的結(jié)果是，檢測譜或傳遞函數(shù)在Ι/Texp和Ι/Texp的整數(shù)倍處進(jìn)入零點(diǎn)。因此，由圖像分析模塊12執(zhí)行的檢測過程將在頻域中在1/Texp、2/Texp、3/Texp等等處的零點(diǎn)或零點(diǎn)附近經(jīng)歷盲點(diǎn)。如果調(diào)制頻率落入盲點(diǎn)之一中，則編碼光分量將不可檢測到。注意到，在實(shí)施例中，不需要將盲點(diǎn)看做是僅出現(xiàn)在檢測譜或傳遞函數(shù)中的這些零點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的精確頻率處，而是更一般地盲點(diǎn)可以指檢測譜中在這些零點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)周圍的任何頻率范圍，其中傳遞函數(shù)如此低以至于期望的編碼光分量無法被檢測或無法被可靠地檢測。
[0027]將期望避免光源調(diào)制頻率與攝像機(jī)的曝光時(shí)間的有問題配對，所述有問題配對可導(dǎo)致調(diào)制是攝像機(jī)不可檢測的。
[0028]強(qiáng)力解決方案是預(yù)先規(guī)劃編碼光分量的頻率和攝像機(jī)的曝光時(shí)間以便不沖突。然而，為了確保這可靠地工作，要求設(shè)備6和照明4的各種不同制造商之間的大量協(xié)調(diào)。另一可能的解決方案是讓設(shè)備6在諸如RF信道這樣的合適后向信道上將其曝光時(shí)間或合適頻率的指示反饋給發(fā)光設(shè)備4。然而這會增加不期望程度的額外基礎(chǔ)設(shè)施并且再次地要求制造商之間的協(xié)調(diào)。又一可能的解決方案是讓發(fā)光設(shè)備4逐步地改變其調(diào)制頻率或并行地在多個(gè)諧波頻率上傳輸，使得設(shè)備6總是可以在頻率之一上檢測到編碼光分量。這會避免在設(shè)備6和照明4之間通信的需要。然而不能確保在設(shè)備6可能遇到的所有可能環(huán)境中照明都必然配備有這樣的功能性。
[0029]代替依靠這樣的可能性，本公開內(nèi)容提供了基于以下事實(shí)的解決方案:一些攝像機(jī)設(shè)備提供曝光控制。使用該解決方案，可以使用不同的曝光時(shí)間來捕獲圖像，并且對結(jié)果進(jìn)行組合來確保在存在曝光相關(guān)的抑制效應(yīng)的情況下的頻率檢測?？商鎿Q地，倘若有限的曝光控制可得到，則提供了一些實(shí)施例，其通過控制間接改變曝光時(shí)間的另一參數(shù)(例如，ISO設(shè)置、曝光值(EV)設(shè)置或興趣區(qū))來確保頻率檢測。
[0030]圖8示出了具有1/30秒曝光時(shí)間的示例性傳遞函數(shù)(如圖8中的實(shí)曲線所圖示的)和具有1/40秒曝光時(shí)間的示例性傳遞函數(shù)(如圖8中較淺的曲線所圖示的)以及具有一個(gè)300Hz調(diào)制頻率的燈。如果燈頻率被設(shè)置在300Hz，并且攝像機(jī)的曝光在l/30s (或1/60、1/100)上，則攝像機(jī)不能捕獲它，因?yàn)樵趥鬟f函數(shù)中有零點(diǎn)。然而當(dāng)曝光被設(shè)置為l/40s時(shí)，那么攝像機(jī)再次對300Hz敏感。相同的原理適用于FSK (在多個(gè)頻率之間的切換)。
[0031]再次參考圖2，設(shè)備6包括耦合到攝像機(jī)6的曝光控制模塊14。曝光控制模塊14被配置成控制攝像機(jī)6的直接或間接影響曝光時(shí)間Tmp的至少一個(gè)參數(shù)。
[0032]控制模塊14被配置成經(jīng)由(例如智能電話的)攝像機(jī)16捕獲至少兩幀圖像數(shù)據(jù)，每一幀具有不同的參數(shù)值并且因此具有不同的曝光時(shí)間值TMP。因此，如果編碼在光中的數(shù)據(jù)在一幀圖像數(shù)據(jù)中是不可檢測的，則在下一幀圖像數(shù)據(jù)中它應(yīng)當(dāng)是可檢測的。
[0033]有利地，該提案使得能省略去往編碼光發(fā)光設(shè)備(S卩，發(fā)射機(jī))的后向信道，因?yàn)椴恍枰獢z像機(jī)(即，接收機(jī))向發(fā)光設(shè)備指定它不應(yīng)使用哪些調(diào)制頻率。此外，在發(fā)射機(jī)沒有實(shí)現(xiàn)用于避免調(diào)制頻率與曝光時(shí)間的不利組合的機(jī)制的情況下(例如，使用雙重同時(shí)的或時(shí)變的頻率從發(fā)光設(shè)備4發(fā)射的可替換解決方案會浪費(fèi)一半的帶寬)，可以使用更高的傳輸數(shù)據(jù)速率。
[0034]曝光控制模塊14被配置成以不同的相應(yīng)曝光時(shí)間捕獲兩個(gè)(或更多個(gè))不同的幀，并對所述不同的幀單獨(dú)地施加圖像分析模塊12的檢測過程。每個(gè)曝光時(shí)間在頻域中對應(yīng)于相應(yīng)的傳遞函數(shù)，并且不同的曝光時(shí)間相隔足夠遠(yuǎn)以至于盲點(diǎn)實(shí)質(zhì)上不重疊(一個(gè)曝光時(shí)間的傳遞函數(shù)的零點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)周圍的不可檢測頻率范圍不與另一個(gè)曝光時(shí)間的傳遞函數(shù)的零點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)周圍的不可檢測范圍重疊)。此外，曝光時(shí)間被布置成使得它們的盲點(diǎn)的頻率位置是適宜地非諧波的(non-harmonic)，至少使得Ι/Texp的一個(gè)值不是Ι/Texp的另一個(gè)值的整數(shù)倍。這樣，當(dāng)圖像分析模塊12被應(yīng)用于以不同的相應(yīng)曝光時(shí)間捕獲的不同幀時(shí)，至少一個(gè)會始終提供肯定的(positive)檢測(假定存在要被檢測的編碼光分量)。
[0035]在實(shí)施例中，這可以通過配置曝光模塊14來嘗試被預(yù)先確定為具有這些性質(zhì)的兩個(gè)(或更多個(gè))特定曝光時(shí)間來實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q地，曝光控制模塊14可以被配置成掃描通過多個(gè)或某個(gè)范圍的不同曝光時(shí)間以便用每個(gè)曝光時(shí)間來嘗試檢測。
[0036]因此，注意到，不必已知頻率盲點(diǎn)的實(shí)際位置。只要曝光時(shí)間在至少兩個(gè)不同的捕獲圖像之間變化，就可以確保在這些圖像中的至少一個(gè)圖像中調(diào)制將是可檢測的。
[0037]在實(shí)施例中，曝光控制模塊14和圖像分析模塊12可以捕獲幀，并且當(dāng)在接收光中探測或查詢編碼光信號或樣本時(shí)基于這些不同曝光時(shí)間的每個(gè)曝光時(shí)間來嘗試檢測，以及圖像分析模塊12然后可以從捕獲的幀中選擇產(chǎn)生肯定檢測的一個(gè)或多個(gè)幀，或者甚至可以對所捕獲的幀求平均或累積所捕獲的幀以產(chǎn)生可以從中檢測到編碼光的聚合幀?？商鎿Q地，曝光控制模塊14可以被配置成在圖像分析模塊12報(bào)告肯定檢測之前僅切換、循環(huán)或掃描通過參數(shù)的不同值。
[0038]—旦找到導(dǎo)致肯定檢測的參數(shù)的值，這便可以被存儲以供將來使用?？商鎿Q地，可以在每個(gè)在接收光中探測或查詢編碼光信號或樣本的場合下嘗試參數(shù)的不同值。
[0039]可以例如響應(yīng)于用戶輸入或者自動地——例如像周期性地每隔一段時(shí)間——觸發(fā)在接收光中查詢編碼光信號的操作。
[0040]在實(shí)施例中，用于影響曝光時(shí)間的參數(shù)可以包括顯式曝光時(shí)間設(shè)置，控制器14可以直接控制所述顯式曝光時(shí)間設(shè)置。
[0041]可替換地，如果曝光時(shí)間不能被直接設(shè)置(或者甚至作為控制曝光時(shí)間的附加方式)，則可以使用以下方法之一來間接地以不同的曝光時(shí)間獲得圖像。這些方法