检测编码光的制作方法

文档序号:9476559阅读:290来源:国知局
检测编码光的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及使用摄像机对编码光分量(coded light component)的检测。
【背景技术】
[0002]编码光是指一些技术,借由这些技术将信号嵌入由发光设备发射的可见光中。因此光包括以下两者:用于照亮诸如房间这样的目标环境的可见照明贡献(典型地是光的主要用途),以及用于向环境中提供信息的嵌入的信号。为此,以一定的一个或多个调制频率来调制光。
[0003]在一些最简单的情况下,信号可以包括单一波形或甚至单一音调,其被调制到来自给定发光设备的光中。由多个发光设备各自发射的光可以用不同的相应调制频率来调制,所述调制频率在那些发光设备之中是唯一的,并且所述调制频率然后可以充当发光设备或它的光的标识符。例如,这可以用在试运行阶段以识别来自每个发光设备的贡献,或者在操作期间可以被用来识别发光设备以便控制它。在另一示例中,通过将标识符映射到发光设备的已知位置或与位置相关联的信息,所述识别可以被用于导航或其他基于位置的功能性。
[0004]在其他情况下,可以将包括更复杂数据的信号嵌入光中。例如,使用频率键控,给定的发光设备可操作来在两个(或更多个)不同的调制频率上发射,并且通过在不同的调制频率之间切换来传输数据比特(或更一般地是码元)。如果存在多个这样的在相同环境中发射的发光设备,则每个发光设备可以被布置成使用不同的相应多个频率来执行其相应的键控。
[0005]W02012/127439公开了一种技术,借由该技术可以使用如常常集成到像移动电话或平板电脑这样的移动设备中的常规“卷帘快门(rolling shutter)”型摄像机来检测编码光。在卷帘快门摄像机中,摄像机的图像捕获元件被分成多排(line)(典型地是水平的排,SP,行(row)),所述多排被逐排顺序地曝光。也就是说,为了捕获给定的帧,将第一排曝光于目标环境中的光,然后在稍稍随后的时刻将序列中的下一排曝光,以此类推。典型地,序列按序“滚动”跨越帧,例如按行从上到下,从而得名“卷帘快门”。在被用来捕获编码光时,这意味着帧内的不同排在不同时刻捕获光,并且因此如果排速率相对于调制频率而言足够高,则在调制波形的不同阶段捕获光。因此光中的调制可以被检测到。

【发明内容】

[0006]如果摄像机被用作针对编码光的检测器,则该摄像机的曝光时间在摄像机传递函数的频谱中导致盲点。实际上,摄像机可能无法接收可由一个或多个编码光源发送出的所有可能的调制频率。
[0007]根据本文公开的一个方面,提供了一种设备,包括:输入,用于接收表示由摄像机捕获的光的图像数据;以及图像分析模块,用于检测以调制频率被调制到该光中的编码光分量。摄像机具有关联的曝光时间,并且光是在一系列曝光上被捕获的,每次曝光持续达曝光时间的一个实例。由图像分析模块执行的检测由于所述曝光时间的影响而经历频率盲点。为了解决该问题,为设备提供:输出,用于控制摄像机的影响曝光时间的一个或多个参数;以及控制器,被配置成控制所述一个或多个参数以避免调制频率与频率盲点相对应。
[0008]例如,在卷帘快门摄像机或类似物中,光是在一系列帧上被捕获的,并且在每一帧中通过将帧内的一系列空间部分(典型地是排)曝光来捕获光。所述系列中的空间部分的每个空间部分被曝光于所述光达曝光时间的一个实例,并且就是该曝光时间导致了频域中的盲点。
[0009]通过使用不同的曝光时间来捕获图像,可以解决频率盲点的问题。例如,可以在不同的帧中使用不同的曝光时间来捕获两个或更多个不同的帧。当对不同的图像应用编码光检测时,将会在这些图像中的至少一个图像内找到编码光分量,即使是在编码光分量的调制频率落入了由被用来捕获这些图像中的一个或多个其他图像的曝光时间所导致的不可检测的盲点的情况下。
[0010]可以使用直接影响曝光时间的显式时间设置或经由间接影响曝光时间的另一参数一一例如曝光指数或“ISO”设置、曝光值设置(与曝光时间设置不同)或兴趣区设置一一来控制曝光时间。
[0011]在实施例中,一旦找到产生在其中检测到编码光分量的图像的设置(或多个设置)的值,可以记住该值以用于将来的检测。可替换地,控制器可以继续在每当执行检测时尝试多个值(例如,以计及在不同的环境或境况中可能存在不同的调制频率的事实)。
[0012]在实施例中,检测过程可能具有多个盲点,和/或可能在环境中存在多个调制频率。因此控制器可以被配置成控制曝光时间以避免某调制频率落入任何盲点(即,它没有落入任一盲点中)和/或避免多个调制频率中的任何调制频率落入盲点中(即,没有一个调制频率落入任何盲点中)。
[0013]根据本文公开的另一方面,可以提供一种计算机程序产品,其体现在计算机可读介质上并且被配置成使得在被执行时完成本文公开的检测设备的任何操作。
【附图说明】
[0014]为了更好地理解本文公开的实施例并示出这些实施例可以如何付诸实施,对附图进行参考,其中:
图1示意性地图示了包括照明系统和摄像机的空间,
图2是具有用于接收编码光的摄像机的设备的示意性框图,
图3示意性地图示了卷帘快门摄像机的图像捕获元件,
图4示意性地图示了通过卷帘快门对调制光的捕获,
图5是卷帘快门捕获过程的示例性定时图,
图6示出了时域中的示例性传递函数,
图7示出了频域中的示例性传递函数,以及图8示出了频域中的传递函数的另外的示例。
【具体实施方式】
[0015]图1示出了在其中可以部署本文公开的实施例的示例性环境2。例如,环境可以包括:办公室、家、学校、医院、博物馆或其他室内空间的一个或多个房间和/或走廊;或室外空间,比如公园、街道、运动场或诸如此类;或另一类型的空间,比如露台或车辆的内部。环境2安装有照明系统,所述照明系统包括以一个或多个发光设备形式的一个或多个照明设备4。出于说明性目的示出了两个发光设备4 i和4 ii,但是将认识到可以存在其他数目的发光设备。发光设备可以在中央控制下被实现,或者被实现为分立的独立单元。在环境2中还存在用户终端6,其优选地是诸如智能电话或平板电脑这样的移动设备。
[0016]每个发光设备4包括用于发射光的照明元件,比如LED、LED阵列或荧光灯管。光发射元件也可以称作灯或光源。可以以调制频率用编码光分量来调制由一个或多个发光设备中的每个发光设备的照明元件发射的光。例如,调制可以采取正弦、矩形波或其他波形的形式。在正弦的情况下,调制包括频域中的单音。在像矩形波这样的另一波形的情况下,调制包括频域中的基波和一系列谐波。典型地,调制频率是指调制的单一或基波频率,即,波形在其上重复的时段的频率。
[0017]在实施例中,可以在相同环境2中存在多个发光设备4 1、4 ii,每个发光设备被配置成将以相应的调制频率调制的不同的相应编码光分量嵌入从相应的照明元件发射的光中。可替换地或附加地,给定的发光设备4可以被配置成将两个或更多个编码光分量嵌入由相同发光设备的照明元件发射的光中,每个编码光分量处在不同的相应调制频率处,例如以使该发光设备能够使用频率键控来嵌入数据。还可能的是,相同环境2中的两个或更多个发光设备4各自发射用两个或更多个相应的编码光分量调制的光,编码光分量全都在不同的相应调制频率处。即,所以第一发光设备4 i可以在多个相应的调制频率下发射第一多个编码光分量,并且第二发光设备4 ii可以在第二不同的多个相应调制频率下发射第二不同的多个编码光分量。
[0018]图2给出了移动设备6的框图。设备6包括摄像机,所述摄像机具有二维图像捕获元件20和耦合到图像捕获元件的图像分析模块12。图像分析模块12可操作来处理表示由图像捕获元件捕获的图像的信号,并检测从其捕获图像的光中的编码光分量。根据本文公开的实施例,其中移动设备6还包括以曝光控制模块形式的控制器14,控制器14的功能将被简短论述。图像分析模块12和/或控制器14可以用代码的形式实现,所述代码被存储在一个或多个计算机可读存储介质上,并且被布置成在包括一个或多个处理单元的处理器10上执行。可替换地,不排除某些或全部图像分析模块12和/或控制器14被实现在专用硬件电路或诸如FPGA这样的可重配置的电路中。一般地,组件12、14和16可以集成到相同单元中,或可以不集成到相同单元中。
[0019]—个或多个发光设备4被配置成向环境2中发射光,并从而照亮那个环境的至少一部分。移动设备6的用户能够将设备
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