专利名称：亮度感测系统和使用该系统的照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及亮度感测系统和使用该系统的照明系统。
背景技术：
常规地，已知的照明系统中使用CCD(电荷耦合器件)作为用于感测亮度的传感器 (例如，见日本专利申请公开2004-501496号，W016]段和图3)。在此照明系统中，通过在 CCD相机拍摄的图像数据中对像素探测的光的亮度进行平均来计算图像获取区域的亮度。 基于此计算的结果，提高或降低照明器件的调暗水平，以由此保持目标空间的照度在基本 恒定的水平。在上述照明系统中，如果目标空间的反射率改变了，例如由放置在桌上的白纸片 改变了，则提高探测的亮度。从而，保持桌面上的照度于恒定水平可能是困难的。此外，亮 度超过特定阈值的像素全部被排除在亮度探测中采用的像素之外。这使得不可能仅排除具 有亮度(或反射率)改变的像素区域。结果，精确地探测目标空间的亮度有时是困难的。
发明内容
基于上述，本发明提供一种能够精确并可靠地探测目标空间的亮度的亮度感测系 统和一种使用该系统的照明系统。根据本发明的一方面，提供了一种亮度感测系统，包括用于拍摄目标空间的图像 的图像获取单元；以及用于基于所述图像获取单元拍摄的所述图像来计算图像获取区域的 亮度的计算单元。在亮度感测系统中，如果就先前拍摄的参考图像和当前拍摄的目标图像之间的亮 度改变来说，整个图像和一个或多个像素形成的像素块之间的差或比等于或大于阈值，则 计算单元从比较候选者排除所述像素块，并基于除所述像素块以外的其余像素来比较所述 目标图像的亮度和所述参考图像的亮度。在此配置中，选出亮度改变过度大于整个图像的亮度改变的像素块并将其从参考 图像和目标图像排除。这使得探测目标空间的除反射率改变的区域外的亮度成为可能。结 果精确并可靠地探测目标空间的亮度是可能的。此外，计算单元可以基于所述其余像素的平均亮度来比较所述目标图像的亮度和 所述参考图像的亮度。在此配置中，在所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度的比较中使用平均亮 度。因此，能够根据平均亮度容易地计算目标空间的照度。此外，计算单元可以基于所述其余像素的总亮度来比较所述目标图像的亮度和所 述参考图像的亮度。在此配置中，在所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度的比较中使用总亮 度。这使得能够省略计算平均亮度的步骤。根据本发明的另一方面，提供了一种照明系统，包括如权利要求1所述的亮度感测系统；以及照明器件，用于根据所述亮度感测系统的所述计算单元的比较结果来改变调 暗水平，以保持所述目标空间的照度基本处于恒定水平。这里，如果所述计算单元确定所述目标图像比所述参考图像亮，则所述照明器件 提高所述调暗水平，如果所述计算单元确定所述目标图像比所述参考图像暗，则所述照明 器件减小所述调暗水平。利用此配置，上述亮度感测系统的使用使得提供能够精确并可靠地探测目标空间 的亮度并保持目标空间的照度于恒定水平的照明系统成为可能。
本发明的目标和特点将从结合附图给出的实施例的以下描述变得明显，其中图1是示出根据本发明的实施例的照明系统的示意性框图；图2A至2C是用于解释根据本发明的实施例的照明系统的操作的示意图；图3A至3C是用于解释根据本发明的实施例的照明系统中采用的亮度感测系统的 操作的视图。
具体实施例方式以下，将参照图1至图3C描述根据本发明的实施例的亮度感测系统和使用该系统 的照明系统，图1至图3C形成这些实施例的一部分。本实施例中的亮度感测系统用于探测特定辐照表面S的亮度(照度)，来自如图 2A至2C中所示的照明器件A的光辐照至该表面。本实施例中的照明系统设计为通过使用 亮度感测系统来保持辐照表面S上的照度于基本恒定的水平。参照图1，本实施例的亮度感测系统包括图像获取器件(或图像获取单元)2，由 例如CCD传感器或CMOS传感器形成；透镜3，用于确定图像获取器件2的视场；以及控制单 元1，设置有用于基于图像获取器件2拍摄的图像来计算图像获取区域(本实施例中的辐照 表面S)的亮度的亮度计算单元la。除上述亮度感测系统外，本实施的照明系统包括照明器件A，具有由例如白炽 灯泡、荧光灯或LED形成的照明负载5 ；以及电流控制器4，用于根据从控制单元1输出的 PWM(脉宽调制)信号的占空比来控制流过照明负载5的电流。以对应于PWM信号的调暗水 平开启照明负载5。图1中的参考符号“AC”表示用于给照明负载5提供电力的商业AC电 源。在本实施例的照明系统中，由图像获取器件2先前拍摄的4X 5像素大小的参考图 像Pl (见图3A)存储于控制单元1的存储单元(未示出)中。亮度计算单元Ia将参考图 像Pl的亮度与当前拍摄的目标图像P2(见图3)的亮度进行比较。从控制单元1向电流控 制器4输出对应于比较结果的PWM信号。响应于PWM信号，电流控制器4向照明负载5供给电流。例如，如果目标图像P2 比参考图像Pl亮，则电流控制器4减小照明负载5的调暗水平。相反，如果目标图像P2比 参考图像Pl暗，则电流控制器4提高照明负载5的调暗水平。结果，保持辐照表面S，即目 标空间，的照度为基本等于对应于参考图像Pl的照度变得可能。图2A是示出根据本发明的实施例的照明系统的示意图。如果光(由图2A中的箭头指示)从照明器件A朝向辐照表面S辐照，则图像获取器件2捕获从辐照表面S反射的 光(由图2A中的箭头b指示)。例如，在照明器件A的调暗水平设定为例如50%，而辐照 表面S的照度为7501x(参考照度)的条件下获得参考图像P1。图2A至2C中的参考符号 “B”表示照度计。如果如图2B中所示地将白纸片放置于辐照表面S上，则辐照表面S的反射率由白 纸片6提高(见图2B中的箭头b’ )。从而，图像获取器件2拍摄的目标图像P2变得比参 考图像Pl亮。为此原因，如果在例如图像Pl和P2的比较中使用所有像素，则照明器件A 的调暗水平将减小至例如40% (见图2C中的箭头a’)，使得目标图像P2与参考图像Pl的 亮度能够相等。结果，辐照表面S的照度降低至例如6001x，这使得不可能保持辐照表面S 的照度为等于对应于参考图像Pl的参考照度。在本实施例中，如在后续程序中那样通过从比较候选者排除由于反射率的改变而 显示出强烈的亮度改变的像素，提高了参考图像Pl和目标图像P2的比较精度。以下，将参 照图3A至3C 描述以像素块基础执行的像素排除程序。在此范例中，一个像素构成一个像 素块，并且填写于图3A至3C中的像素中的参考数字表示像素(或像素块)编号。如图3A中所示，对于先前拍摄的参考图像Pl和当前拍摄的目标图像P2的每一 个，首先计算所有像素块1至20的平均亮度。然后，计算亮度比X(X = X2(目标图像P2的 平均亮度)/Xl (参考图像Pl的平均亮度))，其中，图像的平均亮度是例如图像中所有像素 的亮度的总和除以其像素数目。接下来，如图3B中所示，根据目标图像P2的像素块1至20的每一个的亮度和参 考图像Pl的对应像素块1至20的每一个的亮度来计算每个像素块的亮度比Y (Y = Y2 (目 标图像P2的每个像素块的亮度)/Yl (参考图像Pl的对应像素块的亮度))。然后，将亮度 比Y等于或大于亮度比X例如两(阈值1)倍，或者等于或小于亮度比X例如一半(阈值2) 的像素块选出。替代地，可以使用参考图像Pl和目标图像P2之间的亮度差代替使用参考图像 Pl和目标图像P2的亮度比来选出亮度具有大的改变的像素块。在此情况下，计算亮度差 X’(X’ = X2-X1)和每个像素块的亮度差Y’(Y’ = Y2-Y1)，然后，可以将亮度差Y’等于或 大于亮度差X’例如N(阈值3)倍，或者等于或小于亮度差X’例如1/M(阈值4)的像素块 选出，N和M是大于1的数。此外，为了选出经历了过大改变的像素块，优选地，可以选出X(或X’)和Y(或Y’) 之间的亮度差等于或大于阈值，或者等于或小于另一阈值的像素块。此外，为了选出过亮或过暗的像素块，优选地，可以仅使用阈值中的一个来确定要 选出的像素块，该一个阈值例如是阈值1或2。例如，如果在图3B所示的步骤中选出了像素块10、16和17，则使用像素块10、16 和17以外的其余像素块来计算参考图像Pl和目标图像P2的每一个的平均亮度，如图3C 所示。在如此获得的目标图像P2的平均亮度大于如此获得的参考图像Pl的平均亮度时， 确定辐照表面S的照度大于参考照度(此例中为7501x)。因此，从控制单元1向电流控制 器4输出用于减小照明负载5的调暗水平的PWM信号。响应于PWM信号，电流控制器4控 制流至照明负载5的电流，由此减小照明负载5的调暗水平。结果，保持辐照表面S的照度 基本等于对应于参考图像Pl的参考照度。
如果图3C中获得的目标图像P2的平均亮度小于图3C中获得的参考图像Pl的平 均亮度，则确定辐照表面S的照度小于参考照度。因此，从控制单元1向电流控制器4输出 用于提高照明负载5的调暗水平的PWM信号。响应于PWM信号，电流控制器4控制流至照 明负载5的电流，由此提高照明负载5的调暗水平。结果，保持辐照表面S的照度基本等于 对应于参考图像Pl的参考照度。对于本实施例，将亮度改变过度大于整个图像的亮度改变的像素块区域选出并从 参考图像Pl和目标图像P2排除。这使得探测辐照表面(目标空间)S的除反射率改变的 区域的亮度成为可能。结果，精确并可靠地探测辐照表面S的亮度成为可能。因为比较目 标图像P2的亮度和参考图像Pl的亮度时使用平均亮度，所以能够根据平均亮度容易地估 计辐照表面S的照度。虽然本实施例中使用平均亮度来比较目标图像P2的亮度和参考图像Pl的亮度， 但是为该目的，使用例如像素块的总亮度也是可能的。在此情况下，能够省略计算平均亮度 的步骤。即，针对参考图像Pl和目标图像P2的每一个计算所有像素的总亮度，以计算亮度 比X。然后，在排除经历了过度改变的像素块后，使用其余像素来计算参考图像Pl和目标图 像P2的每一个的总亮度，以使得参考图像Pl和目标图像P2之间的照度基本相等，其余像 素 即其余像素块的像素。使用本实施例的亮度感测系统使得提供能够精确并可靠地探测辐照表面S的亮 度并保持辐照表面S的照度于恒定水平的照明系统成为可能。然而，可以根据使用环境等任意地设定选出要从比较候选者排除的像素中使用的 阈值。虽然图3B中示例的步骤中一个像素构成一个像素块，但是多个像素可以构成一个像 素块。在此情况下，通过对构成该像素块的像素的亮度进行平均或求和获得了每个像素块 的亮度(Yl和Y2)。虽然以将白纸片6放置于辐照表面S上为范例描述了实施例，但是在具有黑头发 的人处于图像拍摄区域内的情况中从比较候选者排除某些像素也是可能的。结果，保持辐 照表面S的照度于恒定水平的可能性是相等的。虽然针对实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，可以不脱 离以下权利要求限定的本发明的范例进行各种改变和更改。
权利要求
一种亮度感测系统，包括用于拍摄目标空间的图像的图像获取单元；以及用于基于所述图像获取单元拍摄的所述图像来计算图像获取区域的亮度的计算单元，其中，如果就先前拍摄的参考图像和当前拍摄的目标图像之间的亮度改变来说，整个图像和一个或多个像素形成的像素块之间的差或比等于或大于阈值，则计算单元从比较候选者排除所述像素块，并基于除所述像素块以外的其余像素来比较所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度。
2.如权利要求1所述的亮度感测系统，其中，所述计算单元基于所述其余像素的平均 亮度来比较所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度。
3.如权利要求1所述的亮度感测系统，其中，所述计算单元基于所述其余像素的总亮 度来比较所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度。
4.一种照明系统，包括如权利要求1至3中任一项所述的亮度感测系统；以及照明器件，用于根据所述亮度感测系统的所述计算单元的比较结果来改变调暗水平， 以保持所述目标空间的照度基本处于恒定水平，其中，如果所述计算单元确定所述目标图像比所述参考图像亮，则所述照明器件提高 所述调暗水平，如果所述计算单元确定所述目标图像比所述参考图像暗，则所述照明器件 减小所述调暗水平。
全文摘要
一种亮度感测系统，包括用于拍摄目标空间的图像的图像获取单元；以及用于基于所述图像获取单元拍摄的所述图像来计算图像获取区域的亮度的计算单元。在亮度感测系统中，如果就先前拍摄的参考图像和当前拍摄的目标图像之间的亮度改变来说，整个图像和一个或多个像素形成的像素块之间的差或比等于或大于阈值，则计算单元从比较候选者排除所述像素块，并基于除所述像素块以外的其余像素来比较所述目标图像的亮度和所述参考图像的亮度。
文档编号H05B37/02GK101963527SQ20101023734
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者川岛寿一, 松田真二, 谷川哲也 申请人:松下电工株式会社