用于检测电子照明闪烁的方法与流程

相关申请案的交叉参考

本申请要求2015年1月8日申请的美国临时专利申请第62/100,909号的权益；所述申请的内容特此以引用的方式并入。

本专利申请大体上涉及电子照明技术，且更具体来说涉及一种用于检测电子照明闪烁的方法。

背景技术：

过去，白炽电灯泡是主要的照明设备。但是它的效率较低。许多能量以热量的形式被浪费。因此，全球照明设备的发展趋势是从白炽灯泡到cfl灯泡，然后到led灯泡。cfl灯泡包含有毒性的汞。led灯泡能效最高，但是有led闪烁的问题。

对于白炽灯泡和cfl灯泡，灯管也有光闪烁的情况，但是led灯泡的问题更严重。如果人们暴露于具有不可见频率(高频)闪烁的灯泡，则会诱发不适、头痛和视力下降。并且，如果人们暴露于可见频率(低频)闪烁，则会诱发癫痫发作、头痛和视力下降。

当今，led灯正在变成一种非常常见的照明设备。如果用户能用简单的方式区分led闪烁程度，他们就能避免使用有害健康的灯。

实际的灯会发出闪烁，这些闪烁是光的亮度的随时间快速并且反复的变化(即具有固定频率的亮度波形)。对于led灯，导致闪烁的原因是灯的驱动器电流随时间快速并且反复地变化，而这个现象是无法避免的。

技术实现要素：

本专利申请涉及一种用于检测电子照明闪烁的方法。在一个方面中，所述方法包含：在预定时段的持续时间中并且用扫描频率拍摄电子灯的视频；从所述视频中提取预定数目个图片帧；基于每一帧中的两条连续亮线之间的像素数目、整个所述帧上的像素数目和拍摄所述帧的时间段确定所述电子灯的闪烁频率；确定每一帧上的至少一个固定参考点；基于每一帧中的所述参考点的亮度值和每一帧中的所述参考点的时间位置值，从所述视频的所有帧中的所述参考点重构所述电子灯的亮度波形；以及确定所述电子灯的闪烁频率与所述视频的扫描频率之间的关系。如果所述闪烁频率是扫描频率的倍数，则用不同扫描频率重新拍摄视频。如果所述闪烁频率和所述扫描频率是同一个数值的倍数，则拍摄电子灯的额外视频或者增加所述参考点的数目。

可以基于闪烁周期确定电子灯的闪烁频率，闪烁周期是基于每一帧中的两条连续亮线或暗线之间的像素数目与整个帧上的像素数目的比率乘以拍摄帧的时间段确定的。可以基于参考点与参考点旁边的亮线之间的像素数目与帧中的两条连续亮线之间的像素数目的比率乘以闪烁周期确定每一帧中的参考点的时间位置值。

如果拍摄电子灯的额外视频，则一个视频的亮度波形的开始点可以不同于另一视频的亮度波形的开始点。

在另一方面，本专利申请提供一种用于检测电子照明闪烁的方法。所述方法包含：在预定时段的持续时间中并且用扫描频率拍摄电子灯的视频；从所述视频中提取预定数目的图片帧；确定所述电子灯的闪烁频率；

确定每一帧上的至少一个固定参考点；以及从所述视频的所有帧中的参考点重构电子灯的亮度波形。

可以基于每一帧中的两条连续亮线之间的像素数目、整个所述帧上的像素数目和拍摄所述帧的时间段确定所述电子灯的闪烁频率。

可以基于闪烁周期确定电子灯的闪烁频率，闪烁周期是基于每一帧中的两条连续亮线或暗线之间的像素数目与整个帧上的像素数目的比率乘以拍摄帧的时间段确定的。

可以基于每一帧中的所述参考点的亮度值和每一帧中的所述参考点的时间位置值，从所述视频的所有帧中的所述参考点重构所述电子灯的亮度波形。可以基于参考点与参考点旁边的亮线之间的像素数目与帧中的两条连续亮线之间的像素数目的比率乘以闪烁周期确定每一帧中的参考点的时间位置值。

用于检测电子照明闪烁的方法可进一步包含确定所述电子灯的闪烁频率与所述视频的扫描频率之间的关系。如果所述闪烁频率是扫描频率的倍数，则可以用不同扫描频率重新拍摄视频。

如果闪烁频率和扫描频率是同一个数值的倍数，则可以拍摄电子灯的额外视频。如果闪烁频率和扫描频率是同一个数值的倍数，则参考点的数目可以增加。

在又一方面中，本专利申请提供一种用于检测电子照明闪烁的方法。所述方法包含：在预定时段的持续时间中并且用扫描频率拍摄电子灯的视频，所述视频包含预定数目的图片帧；确定所述电子灯的闪烁频率；确定每一帧上的至少一个固定参考点；确定所述电子灯的闪烁频率与所述视频的扫描频率之间的关系；以及基于所述确定的关系从所述视频的所有帧中的参考点重构所述电子灯的亮度波形。

可以基于每一帧中的两条连续亮线之间的像素数目、整个所述帧上的像素数目和拍摄所述帧的时间段确定所述电子灯的闪烁频率。可以基于闪烁周期确定电子灯的闪烁频率，闪烁周期是基于每一帧中的两条连续亮线或暗线之间的像素数目与整个帧上的像素数目的比率乘以拍摄帧的时间段确定的。

可以基于每一帧中的所述参考点的亮度值和每一帧中的所述参考点的时间位置值，从所述视频的所有帧中的所述参考点重构所述电子灯的亮度波形。可以基于参考点与参考点旁边的亮线之间的像素数目与帧中的两条连续亮线之间的像素数目的比率乘以闪烁周期确定每一帧中的参考点的时间位置值。

如果所述闪烁频率是扫描频率的倍数，则可以用不同扫描频率重新拍摄视频。如果所述闪烁频率和所述扫描频率是同一个数值的倍数，则可以拍摄电子灯的额外视频或者可以增加所述参考点的数目。

附图说明

图1示出了led驱动器的示例性电流波形。

图2示出了led灯的光闪烁的示例性亮度波形。

图3示出了led灯的光闪烁的另一示例性亮度波形。

图4示出了led驱动器的电流波形。

图5示出了移动电话相机记录的照片或视频中的光闪烁的暗线和亮线。

图6a示出了led灯的视频的示例性帧。

图6b示出了led灯的视频的另一示例性帧。

图6c示出了led灯的视频的又一示例性帧。

图7示出了智能手机相机记录的led灯的视频的帧中的固定参考点a和固定参考点b。

图8示出了由点a的y数目个亮度和时间位置值构成的亮度波形。

图9示出了智能手机相机获取帧1和帧2的光闪烁波形。

图10示出了智能手机相机获取帧1-6的光闪烁波形。

图11示出了智能手机相机获取帧1-6的光闪烁波形，其中亮度波形的开始点不同于图10中的波形。

图12示出了智能手机相机获取帧1-31的光闪烁波形。

图13是示出根据本专利申请的实施例的用于检测电子照明闪烁的方法的流程图。

图14示出可以通过计算像素数目“a”和像素数目“b”的比并且乘以1/30s来计算亮度波形的周期。

图15示出了一个帧当中的在灯泡旁边的五个固定参考点。

图16示出led灯的光闪烁的亮度波形的重构。

具体实施方式

现在将详细参照本专利申请中公开的用于检测电子照明闪烁的方法的优选实施例，以下描述中还提供该方法的示例。详细地描述在本专利申请中公开的用于检测电子照明闪烁的方法的示例性实施例，但相关领域的技术人员将显而易见，为清楚起见，可以不示出对于理解用于检测电子照明闪烁的方法并非特别重要的一些特征。

此外，应理解，本专利申请中公开的用于检测电子照明闪烁的方法不限于下文描述的准确的实施例，并且在不脱离保护精神或范围的前提下，本领域技术人员可以对其实现各种变化和修改。举例来说，在本公开的范围内，不同的说明性实施例的元件及/或特征可以与彼此组合及/或替代彼此。

在下面的实施例中，用于检测电子照明闪烁的方法涉及一种led灯。应理解，该方法可以应用于其它形式的具有周期性闪烁的电子照明。图1示出了led驱动器的示例性电流波形101。电流波形101具有固定周期。led闪烁廓线(产生的led灯的亮度波形)与电流波形101相同。闪烁频率还与电流频率完全相同。

图2示出了led灯的光闪烁的示例性亮度波形201。闪烁百分比、闪烁指数和闪烁频率是用于描述光闪烁的严重程度的量度。闪烁百分比和闪烁指数越高，光闪烁就越严重，其中：

闪烁频率＝1/周期

闪烁百分比＝(max-min)/(max+min)x100％

图3示出了led灯的光闪烁的另一示例性亮度波形301。参看图3，闪烁指数＝平均值以上的面积/总面积＝面积1/(面积1+面积2)。

根据本专利申请的一个实施例，使用数码相机或智能手机相机记录的照片或视频中产生的光闪烁的特性(亮线和暗线)找出光闪烁的准确的亮度波形，因而计算闪烁量度值。

可以从照片或视频帧中找到光闪烁频率。智能手机相机通常用1/ys拍摄照片或视频帧。实际上，整个照片或帧并不是在同一个时刻拍摄的，而是逐个列拍摄的(滚动快门技术)。由于光闪烁导致灯的亮度变化，所以照片或帧中会出现亮线和暗线。

在图5中，照片中的亮度模式(亮线和暗线)从右到左变化并且与图4中的led驱动器的电流波形模式匹配，并且又与光闪烁的亮度波形匹配。因此，通过找到两个连续亮线(501和503)之间的像素数目与整张照片或帧505上的像素数目的比率并且乘以1/ys，可以找到光闪烁的周期。

光闪烁周期＝(1/y)x(两个连续亮线或暗线之间的像素数目/整张照片或帧上的像素总数)

光闪烁频率f＝1/光闪烁周期

在这个实施例中，如上所述，基于闪烁周期确定电子灯的闪烁频率，闪烁周期进而是基于每一帧中的两个连续亮线(501和503)或暗线之间的像素数目与整帧上的像素数目的比率乘以拍摄该帧的时间段(1/y)确定的。

可以从视频中找到亮度波形。从智能手机相机拍摄1s的视频。该1s的视频具有y数目个帧。帧与帧之间的帧的亮度模式(亮线和暗线)发生转变，参看图6a、图6b和图6c中的帧。在每个帧中，定义固定参考点a，参看图7。

接下来，获得每一帧中的点a的亮度值。此外，找到点a在每一帧中的对应周期中的时间位置值。这个操作可以如下完成：计算像素数目t和s之间的比率，然后乘以光闪烁周期，参看图7。

因此，获得来自y数目个帧的y个亮度值和y个对应的时间位置值。参看图8，可以通过y个亮度和时间位置值重构光闪烁的亮度波形。

在这个实施例中，如上所述，基于参考点与参考点旁边的亮线之间的像素数目(对应于“t”)与帧中的两个连续亮线之间的像素数目(对应于“s”)乘以闪烁周期，借此确定每一帧中的参考点的时间位置值。

如果点a的y个亮度和时间位置值不足以重构亮度波形，则可以限定每一帧中的另一固定点b(参看图7)并且获得另一组y数目个亮度和时间位置值。因而，在对点a和点b进行归一化之后，使用2乘以y数目个亮度和时间位置值来重构亮度波形。此外，可以进一步限定越来越多的固定点c、d、e、f等。

在这个实施例中，有时会重复点a的y数目个亮度和时间位置值，即(a1,t1),(a2,t2)…….,(ay,ty)。例如，(a1,t1)值可以与(a4,t4)值相同。这是因为智能手机相机的视频扫描频率f与光闪烁频率f之间的关系。

第1种情况：如果光闪烁频率f是视频扫描频率f的倍数，则(a1,t1)＝(a2,t2)＝(a3,t3)＝………＝(ay,ty)。假设f是30hz并且f是120hz。在第一1/30s中，移动电话相机将拍摄1帧，并且光闪烁波形将经过4个周期，即4组亮线和暗线。在第二1/30s中，移动电话相机将拍摄第二帧，并且光闪烁波形将经过第二4个周期。参看图9，点a的亮度和时间位置值一直保持不变。

重构光闪烁的亮度波形可能不是仅仅通过单一亮度和时间位置值(a1,t1)执行的。这个问题的解决方法可以是通过改变智能手机相机的视频扫描频率f从而使得光闪烁频率f不再是它的倍数。

第2种情况：如果光闪烁频率f不是视频扫描频率f的倍数，而是这两个频率都能被常数数值整除，换句话说，这两个频率是同一个数值的倍数，则在n数目个帧之后亮度和时间位置值开始自身重复。假设f是30hz并且f是50hz，

f/f＝50/30；

f/f＝5/3(这两个频率都被常数数值“10”整除)；

分母是“3”，这表明对于第一3个帧，亮度和时间位置值是不同的。但是，参看图10，在这3个帧之后，这些值将开始重复。

重构光闪烁的亮度波形可能不是仅仅通过点a的3组亮度和时间位置值执行的。这可以通过以如下方式获得更多亮度和时间位置值解决：

1.限定大量固定点(b、c、d、e等等)而非仅单点a。

2.拍摄更多视频，因为每个视频中的光闪烁的亮度波形的开始点可能会改变。如图11中所示，这是第二视频，其中亮度波形的开始点不同于图10中的视频1。

第3种情况：如果光闪烁频率f不是视频扫描频率f的倍数，并且这两个频率不都能被常数数值整除，则(a1,t1),(a2,t2)….(ay,ty)不会重复。假设f是31hz并且f是50hz，f/f＝50/31。分母是“31”，这表明对于31个帧，亮度和时间位置值是不同的。参看图12，可以通过单点a的31个亮度和时间位置值重构光闪烁的亮度波形。

图13示出了关于如何通过拍摄光闪烁的视频来重构亮度波形的整体步骤。将根据以下示例详细描述这些步骤。

步骤1301：拍摄1s的视频

如图13中所示，使用智能手机相机拍摄灯泡的1s的视频。智能手机相机的视频扫描频率f是30hz。视频中会出现亮线和暗线，并且这些亮线和暗线从帧到帧变化。

步骤1303和步骤1305：从视频中提取30个帧，并且找到光闪烁频率f。如图14中所示，可选择该视频中的一个帧以计算亮度波形的周期。这个操作的执行是通过计算像素数目“a”和像素数目“b”的比率并且乘以1/30s。该周期大约是0.01s，这表明光闪烁频率f大约是100hz。

步骤1307：检查光闪烁频率与视频扫描频率的关系。

如上所述，存在三种情况。当属于第1种情况时，也就是说，光闪烁频率f是视频扫描频率f的倍数(步骤1309)，可以改变视频扫描频率f(1311)，然后可以再次检查光闪烁频率与视频扫描频率的关系(步骤1307)。

当属于第2种情况时，也就是说，光闪烁频率f不是视频扫描频率f的倍数，这两个频率都能被常数数值整除(步骤1313)，换句话说，这两个频率都是同一个数值的倍数，可以拍摄更多的视频和/或可以获得视频帧中的更多固定点(步骤1315)。

当属于第3种情况时，也就是说，光闪烁频率f不是视频扫描频率f的倍数，并且这两个频率不都能被常数数值整除，则可以重构波形(步骤1317)。

在这个实施例中，举例来说，帧1、2和3的亮度模式是不同的，但是在第3个帧之后开始重复，这表明帧1的亮度模式与帧4、7、10、13、16、19、22、25、28的亮度模式相同，帧2的亮度模式与帧5、8、11、14、17、20、23、26、29的亮度模式相同，并且帧3的亮度模式与帧6、9、12、15、18、21、24、27、30的亮度模式相同。

这属于如上所述的第2种情况：

f/f＝100/30；

f/f＝10/3；

分母是3，因而在3个帧之后，亮度模式将开始重复。

在这种情况下执行步骤1315(拍摄更多视频，并且在视频帧中限定更多的固定点)。参看图15，可以拍摄另外五个视频并且可以限定这5个视频的帧中的五个固定参考点(a、b、c、d和e)。因而对于点a，可以收集来自这5个视频的15组亮度和时间位置值。对于点b，可以获得另外15组，点c、d和e同样如此。因此，在对所有点进行归一化之后，可以实现75组亮度和时间位置值。

接着执行步骤1321(重构亮度波形)。如图16中所示，重构光闪烁的亮度波形。一些亮度和时间位置值可能重叠。在这种情况下，可以获取它们的平均值。

在这之后执行步骤1319(检查是否能够重构亮度波形)。在这种情况下，可以重构亮度波形，并且该过程在步骤1323结束。

在重构亮度波形之后，可以计算闪烁量度：闪烁百分比和闪烁指数，以便确定光闪烁是否严重。当拍摄视频时，存在一些背景噪声。那些噪声包含其它背景光源和数码相机或智能手机相机的振动。然而，通过噪声过滤技术可以过滤掉这些噪声。应理解，以上实施例提供的用于检测电子照明闪烁的方法可以通过例如移动电话或平板电脑、数码相机、编程计算机等等的移动装置实施。

尽管本专利申请已经特定参考其多个实施例而示出且描述，但应注意在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种其它变化或修改。