ОБНАРУЖЕНИЕ КОДИРОВАННОГО СВЕТА Российский патент 2018 года по МПК G03B7/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к обнаружению компонента кодированного света с использованием камеры.

Уровень техники

Кодированный свет относится к методам, с помощью которых сигнал интегрируется в видимый свет, излучаемый посредством осветительного прибора. Соответственно, свет содержит составляющую видимого освещения, предназначенную для освещения целевой среды, такой как, например, помещение (как правило, основная цель света), и интегрированный сигнал, предназначенный для предоставления информации в среду. Для этого свет модулируется на конкретной частоте или частотах модуляции.

В некоторых простейших случаях сигнал может содержать одну форму волны или даже один тон, модулированный в свет, излучаемый из конкретного осветительного прибора. Свет, излучаемый посредством каждого из множества осветительных приборов, может быть модулирован на особой соответствующей частоте модуляции, которая является уникальной среди тех осветительных приборов, при этом частота модуляции может впоследствии служить в качестве идентификатора осветительного прибора или его света. Например, это может быть использовано на этапе ввода в эксплуатацию для идентификации составляющей освещения от каждого осветительного прибора, или может быть использовано в процессе эксплуатации для идентификации осветительного прибора, чтобы управлять им. В другом примере идентификация может быть использована для навигационной или другой основанной на местоположении функциональности, посредством преобразования идентификатора для известного местоположения осветительного прибора или информации, связанной с местоположением.

В других случаях в свет может быть интегрирован сигнал, содержащий более сложные данные. Например, при использовании частотной манипуляции, конкретный осветительный прибор функционирует для излучения на двух (или более) разных частотах модуляции, а также для передачи битов данных (или, в более общем смысле, символов) посредством переключения между разными частотами модуляции. В случае присутствия множества таких осветительных приборов, осуществляющих излучение в одной среде, каждый из них может быть выполнен с возможностью использования разного соответствующего множества частот для выполнения его соответствующей манипуляции.

В документе WО 2012/127439 раскрывается метод, с помощью которого кодированный свет может быть обнаружен с использованием обычной камеры со "сдвигаемым затвором", которая зачастую интегрируется в мобильное устройство, такое как мобильный телефон или планшетный компьютер. В камере со "сдвигаемым затвором" элемент захвата изображения камеры делится на множество линий (как правило, горизонтальных линий, то есть строк), которые экспонируются в построчной последовательности. То есть для захвата конкретного кадра одна первая линия экспонируется на свет в целевой среде, затем в несколько позднее время экспонируется следующая линия в последовательности, и т.д. Как правило, последовательность "сдвигается" в кадре по порядку, например, по строкам сверху вниз, откуда и произошло название "сдвигаемый затвор". При использовании такого метода для захвата кодированного света подразумевается, что разные линии в пределах кадра захватывают свет в разное время, и поэтому, если построчная развертка является достаточно высокой по отношению к частоте модуляции, на разных фазах формы волны модуляции. Таким образом может быть обнаружена модуляция в свете.

Сущность изобретения

Если камера используется в качестве детектора для кодированного света, то время экспонирования такой камеры порождает слепые зоны в частотном спектре передаточной функции камеры. В действительности камера может быть неспособна принимать все возможные частоты модуляции, которые могут быть отправлены посредством источника или источников кодированного света.

Согласно одному раскрытому в настоящем документе аспекту, обеспечивается устройство, содержащее вход, выполненный с возможностью приема данных изображения, представляющих свет, захваченный посредством камеры, и модуль анализа изображения, выполненный с возможностью обнаружения компонента кодированного света, модулированного в свет на частоте модуляции. Камера имеет связанное время экспонирования, при этом свет захватывается на основе последовательности экспонирования, продолжительность каждой из которых соответствует моменту времени экспонирования. Обнаружение, выполняемое посредством модуля анализа изображения, сталкивается со слепой зоной частоты вследствие влияния упомянутого времени экспонирования. Для решения данной проблемы устройство снабжается выходом, выполненным с возможностью управления одним или более параметрами камеры, которые изменяют интервал времени экспонирования, и контроллером, выполненным с возможностью управления одним или более параметрами для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует слепой зоне частоты.

Например, в камере со сдвигаемым затвором или подобном устройстве, свет захватывается на основе последовательности кадров, при этом в каждом кадре свет захватывается посредством экспонирования последовательности пространственных частей (как правило, линий) в пределах кадра. Каждая из пространственных частей в последовательности экспонируется на свет в момент времени экспонирования, и это время экспонирования порождает слепые зоны в частотной области.

Проблема слепых зон частоты может быть решена посредством захвата изображений с использованием разного времени экспонирования. Например, два или более разных кадров могут быть захвачены с использованием разного времени экспонирования в разных кадрах. В случае применения обнаружения кодированного света к разным изображениям, компонент кодированного света будет отыскиваться, по меньшей мере, в одном из таких изображений, даже если их частота модуляции совпадает с неподдающейся обнаружению слепой зоной, которая порождается в результате воздействия времени экспонирования, используемого для захвата одного или более других таких изображений.

Временем экспонирования можно управлять с использованием установочного параметра явного времени, который оказывает непосредственное влияние на время экспонирования, или с помощью другого параметра, который оказывает косвенное влияние на время экспонирования, например, установочного параметра индекса экспонирования или "ISO", установочного параметра величины экспонирования (отличного от установочного параметра времени экспонирования) или установочного параметра представляющей интерес области.

В вариантах осуществления после нахождения значения установочного параметра (или установочных параметров), который формирует изображение, в котором обнаруживается компонент кодированного света, оно может быть сохранено для последующих процессов обнаружения. В качестве альтернативы, контроллер может продолжать опробовать множество значений при каждом выполнении обнаружения (например, принимая во внимание тот факт, что в разных средах или при различных обстоятельствах могут присутствовать разные частоты модуляции).

В вариантах осуществления процесс обнаружения может иметь множество слепых зон, и/или в среде может присутствовать множество частот модуляции. Следовательно, контроллер может быть выполнен с возможностью управления временем экспонирования для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции совпадает с одной из слепых зон (то есть частота не совпадает ни с одной из них), и/или для предотвращения возникновения ситуации, когда одна частота из множества частот модуляции совпадает со слепой зоной (то есть ни одна из частот не совпадает ни с одной слепой зоной).

Согласно другому раскрытому в настоящем документе аспекту, может быть обеспечен компьютерный программный продукт, который реализован на машиночитаемом носителе и сконфигурирован таким образом, чтобы при выполнении он осуществлял любую из операций устройства обнаружения, раскрытого в настоящем документе.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления, а также для демонстрации способа, с помощью которого они могут быть осуществлены на практике, обратимся к прилагаемым чертежам, на которых изображено следующее:

Фиг. 1 схематически демонстрирует пространство, содержащее осветительную систему и камеру,

Фиг. 2 изображает блок-схему устройства с камерой для приема кодированного света,

Фиг. 3 схематически демонстрирует элемент захвата изображения камеры со сдвигаемым затвором,

Фиг. 4 схематически демонстрирует процесс захвата модулированного света посредством сдвигаемого затвора,

Фиг. 5 изображает иллюстративную временную диаграмму процесса захвата с использованием сдвигаемого затвора,

Фиг. 6 изображает иллюстративную передаточную функцию во временной области,

Фиг. 7 изображает иллюстративную передаточную функцию в частотной области, и

Фиг. 8 изображает дополнительные примеры передаточной функции в частотной области.

Подробное описание вариантов осуществления

Фиг. 1 изображает иллюстративную среду 2, в которой могут быть развернуты варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе. Например, среда может содержать одно или более помещений и/или коридоров офиса, дома, школы, больницы, музея или другое закрытое пространство; или открытое пространство, такое как, например, парк, улица, стадион или подобное; или другой тип пространства, такого как, например, беседка или внутреннее пространство транспортного средства. Среда 2 снабжается осветительной системой, содержащей одно или более осветительных устройств 4 в форме одного или более осветительных приборов. Два осветительных прибора 4i и 4ii изображаются в иллюстративных целях, однако следует понимать, что может присутствовать и другое количество. Осветительные приборы могут быть реализованы с центральным управлением или в качестве отдельных автономных блоков. Также в среде 2 присутствует пользовательский терминал 6, предпочтительно являющийся мобильным устройством, таким как, например, смартфон или планшетный компьютер.

Каждый осветительный прибор 4 содержит осветительный элемент, такой как, например, светоизлучающий диод LED, матрица светоизлучающих диодов LED или флуоресцентная трубка для излучения света. Светоизлучающий элемент также может называться лампой или источником света. Свет, излучаемый посредством осветительного элемента каждого из одного или более осветительных приборов, модулируется с компонентом кодированного света на частоте модуляции. Например, модуляция может принимать форму синусоиды, прямоугольной волны или другую форму волны. В случае с синусоидой, модуляция содержит один тон в частотной области. В случае с другой формой волны, такой как прямоугольная волна, модуляция содержит основную частоту и ряд гармоник в частотной области. Как правило, частота модуляции относится к отдельной или основной частоте модуляции, то есть к частоте периода, за который повторяется форма волны.

В вариантах осуществления, в одной среде 2 может присутствовать множество осветительных приборов 4i, 4ii, каждый из которых является выполненным с возможностью интегрирования различного соответствующего компонента кодированного света, модулированного на соответствующей частоте модуляции, в свет, излучаемый из соответствующего осветительного элемента. Альтернативно или дополнительно, конкретный осветительный прибор 4 может быть выполнен с возможностью интегрирования двух или более компонентов кодированного света в свет, излучаемый посредством одного осветительного элемента осветительного прибора, каждый из которых модулируется на различной соответствующей частоте модуляции, например, для того, чтобы осветительный прибор мог использовать частотную манипуляцию применительно к интегрированным данным. Также возможна ситуация, когда два или более осветительных приборов 4 находятся в одной среде 2, при этом каждый из них излучает свет, модулированный с двумя или более соответствующими компонентами кодированного света на разных соответствующих частотах модуляции. То есть чтобы первый осветительный прибор 4i мог излучать первое множество компонентов кодированного света на множестве соответствующих частот модуляции, а второй осветительный прибор 4ii мог излучать второе отличное множество компонентов кодированного света, модулированных на втором отличном множестве соответствующих частот модуляции.

Фиг. 2 демонстрирует блок-схему мобильного устройства 6. Устройство 6 содержит камеру, имеющую элемент 20 захвата двухмерного изображения, и модуль 12 анализа изображения, соединенный с элементом захвата изображения. Модуль 12 анализа изображения функционирует для обработки сигналов, представляющих изображения, захваченные посредством элемента захвата изображения, а также для обнаружения компонентов кодированного света в свете, из которого было захвачено изображение. В соответствии с раскрытыми в настоящем документе вариантами осуществления, мобильное устройство 6 также содержит контроллер 14 в форме модуля управления экспонированием, функция которого будет обсуждаться вкратце. Модуль 12 анализа изображения и/или контроллер 14 может быть реализован в форме кода, который хранится на машиночитаемой среде хранения данных и может быть выполнен на процессоре 10, содержащем один или более блоков обработки. Кроме того, не исключается вариант реализации модуля 12 анализа изображения и/или контроллера 14 в специализированной схеме аппаратных средств или перенастраиваемой схеме, такой как, например, программируемая пользователем вентильная матрица FPGA. В целом, компоненты 12, 14 и 16 могут быть интегрированы в один блок.

Один или более осветительных приборов 4 являются выполненными с возможностью излучения света в среду 2, вследствие чего они освещают, по меньшей мере, часть этой среды. Пользователь мобильного устройства 6 может направить камеру 16 устройства в направлении сцены 8 в среде 2, от которой отражается свет. Например, сцена может содержать поверхность, такую как, например, стена, и/или другие объекты. Свет, излучаемый посредством одного или более осветительных приборов 4, отражается от сцены на элемент захвата двухмерного изображения камеры, которая в итоге захватывает двухмерное изображение сцены 8. Альтернативно или дополнительно, также можно обнаружить кодированный свет непосредственно от источника света (без отражения от поверхности). Поэтому в альтернативном варианте мобильное устройство может быть направлено непосредственно на один или более осветительных приборов 4.

Фиг. 3 изображает элемент 20 захвата изображения камеры 16. Элемент 20 захвата изображения содержит матрицу пикселов для захвата сигналов, представляющих свет, падающий на каждый пиксел, например, как правило, квадратную или прямоугольную матрицу квадратных или прямоугольных пикселов. В камере со сдвигаемым затвором пикселы располагаются во множестве линий, например, в горизонтальных строках 22. Для захвата кадра каждая линия экспонируется в последовательности, каждая в очередной момент времени Т_exp экспонирования камеры. В этом случае временем экспонирования является продолжительность экспонирования отдельной линии. Также следует отметить, что последовательность в настоящем раскрытии означает временную последовательность, то есть экспонирование каждой линии (или, в более общем смысле, части) начинается в несколько отличное время. Например, сначала верхняя строка 22₁ начинает экспонироваться в течение времени T_exp, затем в несколько позднее время вторая нижестоящая строка 22₂ начинает экспонироваться в течение времени T_exp, затем в несколько позднее время третья нижестоящая строка 22₃ начинает экспонироваться в течение времени T_exp, и т.д., до тех пор, пока не будет экспонирована нижняя строка. Этот процесс впоследствии повторяется для экспонирования последовательности кадров.

Фиг. 5 изображает пример временную диаграмму типичного сдвигаемого затвора в процессе непрерывного захвата видео.

Например, в документе WO2012/127439 описывается способ обнаружения кодированного света с использованием обычной видеокамеры такого типа. В процессе обнаружения сигнала используется захват изображения с использованием сдвигаемого затвора, что побуждает к преобразованию временных модуляций света в пространственные изменения интенсивности по последовательным строкам изображения.

Этот схематически демонстрируется на Фиг. 4. По мере экспонирования каждой последовательной линии 22, она экспонируется в несколько отличное время, и поэтому (если построчная развертка является достаточно высокой по сравнению с частотой модуляции) на немного отличной фазе модуляции. Соответственно, каждая линия 22 экспонируется на соответствующем мгновенном уровне модулированного света. В результате чего формируется шаблон полос, которые волнообразно или циклически повторяются с модуляцией по конкретному кадру. На основании такого принципа, модуль 12 анализа изображения способен обнаруживать компоненты кодированного света, модулированные в свет, принятый посредством камеры 16.

Однако процесс получения порождает эффект низкочастотной фильтрации применительно к полученному сигналу. Фиг. 6 и 7 демонстрируют характеристику низкочастотной фильтрации процесса получения камеры со сдвигаемым затвором со временем T_exp экспонирования.

Фиг. 6 изображает схематическое изображение, демонстрирующее время экспонирования в качестве прямоугольной функции блокировки или фильтра с прямоугольной характеристикой во временной области. Процесс экспонирования может быть выражен в виде конволюции модулированного светового сигнала с этой прямоугольной функцией во временной области. Конволюция с фильтром с прямоугольной характеристикой во временной области является эквивалентной умножению на функцию синуса в частотной области. Поэтому, как демонстрируется посредством схематического изображения, представленного на Фиг. 7, в частотной области это побуждает к умножению спектра принятого сигнала на функцию синуса. Функция, на которую умножается спектр принятого сигнала, может называться передаточной функцией, то есть она указывает пропорцию спектра принятого сигнала, которая фактически «определяется» посредством процесса обнаружения в спектре обнаружения.

Соответственно, время экспонирования камеры является функцией блокировки во временной области и фильтром низких частот (синусом) в частотной области. В результате чего, спектр обнаружения или передаточная функция достигает нулевой точки в момент 1/T_exp и в целых кратных 1/T_exp. Вследствие этого, процесс обнаружения, выполняемый посредством модуля 12 анализа изображения, будет сталкиваться со слепыми зонами в частотной области на нулевой точке или около нее в моменты 1/T_exp, 2/T_exp, 3/T_exp и т.д. Если частота модуляции совпадает с одной из слепых зон, то компонент кодированного света не будет поддаваться обнаружению. Следует отметить, что в вариантах осуществления не следует рассматривать возникновение слепой зоны только на точных частотах этих нулевых точек или точек пересечения в спектре обнаружения или передаточной функции, однако, в более общем случае, слепая зона может относиться к любому диапазону частот около этих нулевых точек или точек пересечения в спектре обнаружения, где передаточная функция является настолько малой, что желаемый компонент кодированного света не может быть обнаружен или не может быть обнаружен достоверно.

Было бы желательно предотвратить проблематичное сопряжение частоты модуляции источника света со временем экспонирования камеры, которое может привести к тому, что модуляции не будут поддаваться обнаружению камерой.

Прямое решение заключается в предварительном планировании частот компонентов кодированного света и времени экспонирования камеры таким образом, чтобы они не конфликтовали друг с другом. Однако для предоставления гарантий надежной работоспособности требуется выполнить огромный объем работы по согласования между всевозможными производителями устройств 6 и осветительных приборов 4. Другое возможное решение заключается в том, чтобы устройство 6 осуществляло обратную связь, с указанием его времени экспонирования или подходящей частоты, с осветительными приборами 4 по подходящему обратному каналу, такому как, например, радиочастотный (RF) канал. Однако это может увеличить нежелательную степень дополнительной инфраструктуры, и также требует согласования между производителями. Еще одно возможное решение заключается в том, чтобы осветительный прибор 4 постепенно изменял собственную частоту модуляции или выполнял параллельную передачу на множестве гармонических частот, чтобы устройство 6 могло всегда обнаружить компонент кодированного света на одной из частот. В данном случае исключается потребность в установлении связи между устройством 6 и осветительными приборами 4. Однако не гарантируется, что осветительные приборы в обязательном порядке будут оснащены такой функциональностью во всех возможных средах, с которыми может столкнуться устройство 6.

Вместо зависимости от таких возможностей, настоящее раскрытие обеспечивает решение, основанное на том факте, что некоторые устройства камеры обеспечивают управление экспонированием. В случае использования такого решения, изображения могут быть захвачены с использованием разного времени экспонирования, а результаты объединены для предоставления гарантий обнаружения частоты в присутствии эффекта подавления, связанного с экспонированием. В качестве альтернативы, в случае доступности ограниченного управления экспонированием, обеспечиваются варианты осуществления, которые предоставляют гарантии обнаружения частоты посредством управления другим параметром, который косвенно изменяет время экспонирования, таким как, например, установочный параметр ISO, установочный параметр величины экспонирования (EV) или установочный параметр представляющей интерес области.

Фиг. 8 изображает иллюстративную передаточную функцию с временем экспонирования, равным 1/30 секунды (демонстрируется посредством сплошной кривой на Фиг. 8), и передаточную функцию с временем экспонирования, равным 1/40 секунды (демонстрируется посредством светлой кривой на Фиг. 8), а также лампу с одной частотой модуляции, равной 300 Гц. Если частота лампы задается равной 300 Гц, а время экспонирования камеры равно 1/30 (или 1/60, 1/100) секунды, то камера не сможет осуществить захват, поскольку передаточная функция является нулевой. Однако когда время экспонирования задается равным 1/40 секунды, камера снова становится чувствительной к 300 Гц. Аналогичный принцип применяется к FSK (переключению между множеством частот).

Как изображено на Фиг. 2, устройство 6 содержит модуль 14 управления экспонированием, соединенный с камерой 6. Модуль 14 управления экспонированием является выполненным с возможностью управления, по меньшей мере, одним параметром камеры 6, который оказывает непосредственное или косвенное влияние на время Т_exp экспонирования.

Модуль 14 управления является выполненным с возможностью захвата, по меньшей мере, двух кадров данных изображения посредством камеры 16 (например, смартфона), где каждый кадр имеет отличное значением параметра, и поэтому отличное значение времени T_exp экспонирования. Соответственно, если кодированные в свете данные не поддаются обнаружению в одном кадре данных изображения, то они должны поддаваться обнаружению в следующем.

Предпочтительно, чтобы предложение позволяло исключить обратный канал для осветительного прибора с функцией кодирования света (то есть передатчика), поскольку отсутствует необходимость того, чтобы камера (то есть приемник) указывала осветительному прибору частоты модуляции, которые он должен использовать. Кроме того, более высокая скорость передачи данных может быть использована в случае, когда передатчик не обеспечивает механизм для предотвращения недостатков комбинации частоты модуляции с временем экспонирования (например, альтернативное решение излучения из осветительного прибора 4 с использованием двойной параллельной или изменяющихся во времени частот будет понапрасну растрачивать половину полосы частот).

Модуль 14 управления экспонированием является выполненным с возможностью захвата двух (или более) разных кадров с разными соответствующими временами экспонирования, а также с возможностью применения процесса обнаружения модуля 12 анализа изображения к разным кадрам по отдельности. Каждое время экспонирования соответствует связанной передаточной функции в частотной области, при этом разные времена экспонирования располагаются на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы практически не перекрывать слепые зоны (неподдающийся обнаружению диапазон частот около нулевой точки или точки пересечения одной передаточной функции времени экспонирования не перекрывается неподдающимся обнаружению диапазоном около нулевой точки или точки пересечения другой передаточной функции времени экспонирования). Кроме того, времена экспонирования располагаются таким образом, чтобы местоположения частот их слепых зон являлись соответственно негармоническими, по меньшей мере, чтобы одно значение времени 1/T_exp не являлось целым кратным другого значения времени 1/T_exp. Таким образом, когда модуль 12 анализа изображения применяется к разным кадрам, захваченным с разными соответствующими временами экспонирования, по меньшей мере, один будет всегда обеспечивать положительное обнаружение (предполагается наличие компонента кодированного света, подлежащего обнаружению).

В вариантах осуществления это может быть реализовано посредством конфигурирования модуля 14 экспонирования для опробования двух (или более) конкретных времен экспонирования, предварительно определенных для таких свойств. В качестве альтернативы, модуль 14 управления экспонированием может быть выполнен с возможностью осуществления сканирования по множеству или диапазону разных времен экспонирования, чтобы попытаться выполнить обнаружение с каждым из них.

Поэтому следует отметить, что не нужно обязательно знать фактическое местоположение слепых зоны частоты. При условии, что время экспонирования варьируется среди, по меньшей мере, двух разных захваченных изображений, могут быть предоставлены гарантии того, что модуляция будет поддаваться обнаружению, по меньшей мере, в одном из этих изображений.

В вариантах осуществления модуль 14 управления экспонированием и модуль 12 анализа изображения могут захватить кадр и попытаться выполнить обнаружение на основании каждого из различных времен экспонирования, когда принятый свет инспектируется на предмет наличия сигнала или образца кодированного света, а затем модуль 12 анализа изображения может выбрать один или более кадров из числа захваченных кадров, которые привели к положительному обнаружению, или даже может усреднить или накопить захваченные кадры для формирования совокупного изображения, из которого может быть обнаружен кодированный свет. В качестве альтернативы, модуль 14 управления экспонированием может быть выполнен с возможностью переключения, циклического повтора или сканирования разных значений параметра только до тех пор, пока модуль 12 анализа изображения не сообщит о положительном обнаружении.

После нахождения значения параметра, что приводит к положительному обнаружению, он может быть сохранен для дальнейшего использования. В качестве альтернативы, разные значения параметра могут быть опробованы при каждом инспектировании принятого света на предмет наличия сигнала или образца кодированного света.

Операция инспектирования принятого света на предмет наличия сигнала кодированного света может быть инициирована, например, в ответ на пользовательский ввод или автоматически, например, с интервалами, например, периодически.

В вариантах осуществления параметр, используемый для оказания воздействия на время экспонирования, может содержать установочный параметр явного времени экспонирования, которым контроллер 14 может непосредственно управлять.

В качестве альтернативы, если время экспонирования не может быть задано напрямую (или даже в качестве дополнительного способа управления временем экспонирования), то один из нижеприведенных способов может быть использован для косвенного получения изображений с разными временами экспонирования. Эти способы предусматривают управление другим параметром, который, по сути, не является установочным параметром времени экспонирования, но оказывает косвенное воздействие на время экспонирования.

В одном таком примере модуль 14 управления экспонированием может быть выполнен с возможностью получения различных времен экспонирования посредством применения разных значений установочного параметра индекса экспонирования (EI) камеры 16, как правило, относящегося к установочному параметру ISO. Это указывает уровень чувствительности камеры к свету.

В другом примере установочный параметр "величины экспонирования" (EY) может быть изменен (следует отметить, что он не является "индексом экспонирования" или "значением времени экспонирования"). Управление EV направлено на принудительное осуществление недостаточного или чрезмерного экспонирования. Экспонирование является количеством света, принятого посредством датчика, и зависит от апертурной диафрагмы камеры и времени экспонирования. Как правило, регулировка уменьшает или увеличивает дробные шаги (например, шаги ±1/3, ±1/2, ±1, ±2 или ±3) стандартного или предварительно определенного экспонирования камеры. Как правило, это относится к текущему (выбранному автоматически) времени экспонирования.

В еще одном примере параметр(ы), управление которым осуществляется посредством модуля 14 управления экспонированием, содержит установочный параметр или установочные параметры, указывающие "представляющую интерес область" (ROI) в пределах кадра, на основе которых камера регулирует параметры экспонирования. "Представляющая интерес область" является выбранной подобластью в пределах области кадра. В этом случае модуль 14 управление экспонированием выбирает, по меньшей мере, две зоны в области кадра, скажем, яркую и темную зоны захватываемой сцены. При захвате кадра с областью ROI в темной зоне и кадра с областью ROI, размещенной в светлой зоне, параметры экспонирования (включая время экспонирования) будут впоследствии изменены автоматически посредством камеры, в ответ на изменение местоположения области ROI. Это может оказаться полезным, например, если ни один из параметров экспонирования не был задан напрямую, и встроенная мобильная камера 16 может принять только местоположение области ROI экспонирования. Эта ситуация является довольно распространенной в современных мобильных устройствах.

Следует понимать, что вышеописанные варианты осуществления были описаны исключительно в иллюстративных целях. Например, изобретение может быть применено в широком диапазоне вариантов применения, таких как, например, обнаружение кодированного света с помощью оборудованных камерой устройств, таких как, например, смартфоны и планшетные компьютеры, обнаружение кодированного света на основе камеры (например, для осветительной установки в потребительской и профессиональной области), персонифицированное управление светом, пометка объекта на основе света и навигацию в помещении на основе света.

Кроме того, область применения изобретения не ограничивается предотвращением порождения слепых зон методами сдвигаемого затвора или слепых зон в любом конкретном эффекте фильтрации или спектре обнаружения. Например, в случае, когда частота кадров является достаточно высокой и время экспонирования все еще оказывает влияние на частотную характеристику процесса обнаружения, может быть использован кадровый затвор. В настоящем раскрытии следует понимать, что использование разных времен экспонирования может снизить риск неудачного обнаружения модуляции вследствие слепых зон частоты, возникающих в результате любого побочного эффекта или ограничения, связанного с временем экспонирования любого устройства обнаружения, используемого для обнаружения модулированного света.

Как было упомянуто выше, когда модуляция принимает несинусоидальную форму волны, такую как, например, прямоугольная волна, как правило, частота модуляции относится к основной частоте. В вышеупомянутых примерах, когда слепые зоны возникают в целых кратных времени 1/T_exp, формы волны, такие как, например, прямоугольная волна, создаются из основной частоты и гармоник целых кратных основной частоты, предоставляя гарантии того, что основная частота модуляции предотвратит порождение слепой зоны, а также означает, что гармоники предотвратят порождение слепых зон. Тем не менее, в целом, не исключено, что компонент кодированного света будет рассматриваться в качестве подлежащего модулированию с частотой основной и/или любой желаемой гармоники, и предотвращение возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует слепой зоне, может означать предотвращение возникновения ситуации, когда основная и/или любая желаемая гармоника (которая оказывает влияние на способность обнаружения компонента) совпадает со слепой зоной.

Представленное выше описание было описано с точки зрения опробования разных времен экспонирования применительно к разным кадрам, однако в других вариантах реализации не исключается тот факт, что контроллер 14 может использовать разные времена экспонирования применительно к, скажем, разным половинам или, в более общем смысле, частям одного кадра. В качестве альтернативы, каждое отличное время экспонирования может быть использовано в группе кадров, а обнаружение применяется к каждой из различных групп.

Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть восприняты и произведены специалистами в соответствующей области техники при осуществлении на практике заявленного изобретения после изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, а упоминание элемента в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Отдельный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Лишь тот факт, что конкретные измерения перечислены в отличающихся друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на невозможность полезного применения их комбинации. Компьютерная программа может быть сохранена или распространяться на подходящем носителе, таком как, например, оптический информационный носитель или твердотельный носитель, поставляемый совместно или в составе других аппаратных средств, однако также может распространяться в других формах, таких как, например, через сеть Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Никакие ссылочные позиции в нижеследующей формуле изобретения не следует рассматривать в порядке ограничения ее объема.

Изобретение относится к области обработки изображений. Устройство (6) содержит вход, выполненный с возможностью приема данных изображения, представляющих свет, захваченный посредством камеры (16), камера имеет время экспонирования, и свет захватывается на основе последовательности экспонирования, продолжительность каждой из которых соответствует моменту времени экспонирования, модуль (12) анализа изображения, выполненный с возможностью обнаружения компонента кодированного света, модулированного в свет на частоте модуляции, при упомянутом обнаружении имеется слепая зона частоты вследствие влияния упомянутого времени экспонирования. Выход, выполненный с возможностью управления параметрами камеры, которые изменяют интервал времени экспонирования, и контроллер (14), выполненный с возможностью управления параметрами для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует слепой зоне частоты. Технический результат заключается в устранении слепой зоны частоты. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство (6) обнаружения кодированного света, содержащее:

вход, выполненный с возможностью приема данных изображения, представляющих свет, захваченный посредством камеры (16), камера имеет время экспонирования, и свет захватывается на основе последовательности экспонирования, продолжительность каждой из которых соответствует моменту времени экспонирования;

модуль (12) анализа изображения, выполненный с возможностью обнаружения компонента кодированного света, модулированного в свет на частоте модуляции, при упомянутом обнаружении имеется слепая зона частоты вследствие влияния упомянутого времени экспонирования;

выход, выполненный с возможностью управления одним или более параметрами камеры, которые изменяют интервал времени экспонирования; и

контроллер (14), выполненный с возможностью управления одним или более параметрами для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует слепой зоне частоты.

2. Устройство по п. 1, в котором контроллер (14) выполнен с возможностью выполнения упомянутого управления посредством: изменения одного или более параметров для опробования, по меньшей мере, двух разных интервалов времени экспонирования и управления модулем (12) анализа изображения для попытки осуществления упомянутого обнаружения в течение каждого из различных интервалов времени экспонирования.

3. Устройство по п. 2, в котором контроллер (14) выполнен с возможностью, на основании упомянутых попыток, определения значения или значений одного или более параметров, приводящих к обнаружению компонента кодированного света, и задания определенного значения или значений, подлежащих использованию при последующем обнаружении компонента кодированного света.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором свет захватывается на основе последовательности кадров, и в каждом кадре свет захватывается посредством экспонирования последовательности пространственных частей (22) в пределах кадра, каждая из пространственных частей в последовательности экспонируется на свет в момент времени экспонирования.

5. Устройство по п. 4, в котором камера (16) является камерой со сдвигаемым затвором, при этом каждая из упомянутых пространственных частей (22) является линиями кадра.

6. Устройство по п. 1, в котором контроллер (14) выполнен с возможностью выполнения упомянутого управления посредством: изменения одного или более параметров для опробования, по меньшей мере, двух разных интервалов времени экспонирования и выполнения управления модулем (12) анализа изображения для попытки осуществления упомянутого обнаружения в течение каждого из различных интервалов времени экспонирования и в котором свет захватывается на основе последовательности кадров, и в каждом кадре свет захватывается посредством экспонирования последовательности пространственных частей (22) в пределах кадра, каждая из пространственных частей в последовательности экспонируется на свет в момент времени экспонирования, и при этом

контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью опробования разных интервалов времени экспонирования применительно к разным кадрам.

7. Устройство по п. 1, в котором один или более параметров содержат установочный параметр времени экспонирования, явным образом указывающий интервал времени экспонирования.

8. Устройство по п. 1, в котором один или более параметров содержат индекс экспонирования, указывающий чувствительность к свету.

9. Устройство по п. 1, в котором один или более параметров содержат установочный параметр величины экспонирования, указывающий степень недостаточного или чрезмерного экспонирования.

10. Устройство по п. 6, в котором кадры имеют область кадра и один или более параметров содержат установочный параметр представляющей интерес области, указывающий область в пределах области кадра, который оказывает влияние на время экспонирования в зависимости от яркости или затемнения области.

11. Устройство по п. 1, в котором при упомянутом обнаружении имеется множество слепых зон частоты вследствие влияния упомянутого времени экспонирования, и контроллер (14) выполнен с возможностью управления одним или более параметрами для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует любой из множества слепых зон.

12. Устройство по п. 11, в котором слепые зоны находятся на целых кратных времени 1/T_exp, где T_exp является временем экспонирования.

13. Устройство по п. 11 или 12, в котором упомянутое обнаружение имеет синусоидальную передаточную функцию в частотной области, слепые зоны возникают вследствие нулевых точек в синусоидальной передаточной функции.

14. Устройство по п. 11 или 12, в котором модуль (12) анализа изображения обнаруживает множество компонентов кодированного света, модулированных в свет на разных соответствующих частотах модуляции, при этом контроллер (14) выполнен с возможностью управления одним или более параметрами для предотвращения возникновения ситуации, когда любая из частот модуляции множества компонентов кодированного света соответствует слепой зоне или слепым зонам.

15. Машиночитаемый носитель, имеющий сохраненный на нем компьютерный программный продукт, который при выполнении на процессоре побуждает процессор выполнять операции:

приема данных изображения, представляющих свет, захваченный посредством камеры (16), камера имеет время экспонирования, и свет захватывается на основе последовательности экспонирования, продолжительность каждой из которых соответствует моменту времени экспонирования;

выполнения процесса обнаружения для обнаружения компонента кодированного света, модулированного в свет на частоте модуляции, при упомянутом процессе обнаружении имеется слепая зона частоты вследствие влияния упомянутого времени экспонирования; и

управления одним или более параметрами камеры, которые изменяют интервал времени экспонирования для предотвращения возникновения ситуации, когда частота модуляции соответствует слепой зоне частоты.