Система управления светом и способ автоматического предоставления сцены освещения

Изобретение относится к автоматическому предоставлению сцены освещения с помощью системы освещения, в частности, к управлению предоставлением. Основная идея изобретения заключается в улучшении предоставления сцены освещения посредством автоматической компенсации помехи как, например, постороннего источника освещения или динамического события нарушения предоставляемой сцены освещения. Вариант осуществления изобретения обеспечивает способ управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения, причем система (10) управления светом адаптирована для слежения за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи (14, 20, 22, 24) и автоматического повторного конфигурирования системы освещения так, чтобы отслеженное возникновение помехи было компенсировано (16, 18, 12). Технический результат - повышение качества автоматического предоставления сцены освещения. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к автоматическому предоставлению сцены освещения с помощью системы освещения, в частности, к управлению предоставлением.

Технологические разработки в модулях освещения, например, твердотельное освещение, предусматривают создание сложных атмосфер или сцен освещения, которые извлекают выгоду из использования расширенных характеристик освещения, подобных цвету, (коррелированной) цветовой температуре, переменной ширине луча и т.д. Для эффективного управления многочисленными параметрами управления этих модулей освещения были разработаны усовершенствованные системы управления светом, которые могут представить конечному пользователю помощь в конфигурировании параметров настройки модулей освещения. Эти усовершенствованные системы управления светом также могут автоматически предоставлять конкретные атмосферы или сцены освещения в помещении, например из файла XML, содержащего абстрактное описание конкретной атмосферы или сцены освещения, которое автоматически обрабатывается для генерирования значений или параметров управления для модулей освещения конкретной инфраструктуры освещения. В целом, атмосферы или сцены освещения могут быть определены в качестве коллекции эффектов освещения, которые гармонично возникают в пространстве и времени.

Однако при возникновении неожиданных событий, как, например, сбой любого из задействованных источников света, неожиданное внедрение источника света, не относящегося к системе управления светом, то есть неуправляемого посредством системы, для предоставления намеченной сцены, или динамические характеристики солнечного света, в результате, могут разрушить предоставленную сцену. Кроме того, эффект нарушения становится более заметным всякий раз, когда для реализации упомянутых атмосфер или сцен используется цветной свет. Нежелательные эффекты и эффекты нарушения в настоящем документе, в целом, обозначены как помехи предоставляемой атмосферы или сцены освещения.

Документ US 6,118,231 раскрывает систему и устройство управления для управления яркостью в помещении, освещенном с помощью нескольких источников света или нескольких групп источников света. Для управления яркостью используется система, с помощью которой может быть отрегулирован или изменен коэффициент между интенсивностью света отдельных источников света или групп источников света, а также с помощью которой может быть отрегулирована или изменена общая яркость в помещении, в то время как коэффициент между интенсивностью света отдельных источников света или групп источников света сохраняется постоянным. В частности, для этой цели, устройство управления интегрируется в систему, а также соединяется со всеми рабочими устройствами различных источников света для управления энергопотреблением отдельных источников света. Система может быть дополнительно сконфигурирована для управления не только источниками искусственного света, но также и для управления дневным светом, попадающим в помещение, интенсивность которого может быть отрегулирована через устройства затемнения помещения.

Задача настоящего изобретение заключается в обеспечении улучшенной системы управления светом, а также способа автоматического предоставления сцены освещения.

Задача решается посредством независимых пунктов формулы изобретения. Кроме того, варианты осуществления показаны посредством зависимых пунктов формулы изобретения.

Основная идея изобретения заключается в улучшении предоставления сцены освещения посредством автоматической компенсации помехи, как например посторонний источник света или динамическое событие нарушения предоставляемой сцены освещения. В частности, если обнаружена помеха предоставляемой сцены освещения, и считается приемлемой, то она может быть охарактеризована, а ее характеризация затем может быть использована для повторного конфигурирования предоставляемой сцены освещения. В результате, изобретение предоставляет возможность предотвращения динамических нарушений или непредвиденных событий, например вызванных посредством дефектных или посторонних источников света, от искажения предоставления намеченной сцены освещения. Кроме того, если солнечный свет воспринимается или идентифицируется в качестве нарушения, то изобретение потенциально предоставляет возможность сбора дневного света, приводящего к повышенной эффективности использования энергии для системы освещения.

Используемый в настоящем документе термин «помеха» должен быть понят, как содержащий любой эффект, который вызывает отклонение атмосферы или сцены освещения от намеченной атмосферы или сцены освещения, которая должна быть автоматически предоставлена посредством системы управления светом. Например, помеха может являться любым нежелательным эффектом и эффектом нарушения предоставляемой сцены освещения, вызванным, например, посредством сбоя любого из задействованных источников света, неожиданного внедрения постороннего источника света, то есть неуправляемого посредством системы, для предоставления намеченной сцены освещения, или динамических характеристик солнечного света.

Вариант осуществления изобретения обеспечивает систему управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения, причем система управления светом адаптирована для:

- слежения за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи, и

- автоматического повторного конфигурирования системы освещения так, чтобы отслеженное возникновение помехи было компенсировано.

Следовательно, в системе управления светом может быть реализована стратегия управления замкнутого цикла. В отличие от стратегий замкнутого цикла, которые применяются исключительно для выполнения сбора дневного света, где солнечный свет приносит пользу для повышения эффективности использования энергии, изобретенная система предоставляет возможность автономного повторного конфигурирования инфраструктуры освещения в случае возникновения помехи.

Наблюдение за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи может содержать, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения:

- сканирование предоставляемой сцены освещения, и

- обнаружение существенного отклонения сканируемой сцены освещения от опорной сцены освещения.

Сканирование предоставляемой сцены освещения может быть, например, предварительно сформировано посредством сенсорного считывания сцены, например с помощью специальных детекторов или датчиков света, камеры или фотодетектором с большой зоной обнаружения.

В дополнительном варианте осуществления изобретения

- сканирование предоставляемой сцены освещения может содержать взятие образцов в заданных точках измерения в течение периода времени, и

- обнаружение существенного отклонения может содержать обработку образцов.

Например, обработка образцов может быть выполнена посредством специального алгоритма, который может быть выполнен посредством процессора.

Обработка образцов может содержать сравнение образцов с опорными значениями, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения. Опорные значения могут быть выведены из опорной сцены освещения, например, образцов, взятых в определенных опорных позициях в помещении, в котором сцена освещения создана с помощью системы освещения. Как правило, опорные значения выводятся из сцены освещения, которая автоматически создается посредством системы управления светом после точной настройки конечного пользователя. Опорные значения могут быть сохранены в базе данных системы управления светом. Они также могут периодически обновляться, в частности, после регулирования сцены освещения конечным пользователем.

Сравнение образцов с опорными значениями может содержать в вариантах осуществления изобретения одно из следующего:

- усреднение по интересующим областям вычисленной разности между показаниями настроенной пользователем сцены освещения и предоставляемой сценой освещения, низкочастотная фильтрация вычисленной разности, и сравнение вычисленной разности, прошедшей низкочастотную фильтрацию с пороговым значением для определения того, возникло ли существенное изменение в среднем образцов в течение последних наблюдаемых периодов времени; или

- определение окна времени, охватывающего последние периоды времени до текущего образца, оценку предсказателя, например, линейного предсказателя, из образцов, взятых в течение определенного окна времени, запуск обобщенного теста отношения правдоподобия, и сравнения результата обобщенного теста отношения правдоподобия с пороговым значением для определения того, возникло ли изменение в отслеживаемой величине в конкретной интересующей области.

Первое решение для сравнения образцов с опорными значениями может быть реализовано с относительно низкими вычислительными затратами. Второе решение является более надежным решением для обнаружения присутствия посторонних источников света или удаления или сбоя источников света используемой системы освещения.

Вариант осуществления изобретения обеспечивает, что автоматическое повторное конфигурирование системы освещения может содержать

- инициирование процесса характеризации помех из обнаруженного существенного отклонения, и

- выполнение вычисления параметров настройки конфигурации для системы освещения, чтобы противодействовать охарактеризованной помехе, в зависимости от характеризации.

Характеризация помехи может служить для проверки того, является ли в областях с помехами отклонение от желательной сцены освещения достаточно большим, чтобы сделать желательным предоставление новой сцены освещения.

Система в дополнительном варианте осуществления изобретения может быть адаптирована для выполнения способов, которые предоставляют возможность оценки команд управления освещением из заданных спецификаций эффектов освещения. Это предоставляет возможность дополнительного улучшения предоставления сцены освещения.

Кроме того, в варианте осуществления изобретения система может дополнительно содержать фотометрические характеристические графические изображения или полученные из них математические модели, которые характеризуют поведение аппаратных средств системы освещения, которая должна управляться. Следовательно, предоставление сцены освещения может быть в большей степени адаптировано к восприятию конечными пользователями.

Фотометрические характеристические графические изображения или модели могут в варианте осуществления изобретения обеспечивать взаимосвязь между параметрами настройки конфигурации модулей освещения системы освещения и ожидаемым выводом модулей освещения в опорных точках или на рабочих поверхностях.

Система в варианте осуществления изобретения может дополнительно содержать инструментальные средства, адаптированные для предоставления конечному пользователю возможности точной настройки автоматически предоставляемой сцены освещения, в соответствии с предпочтением конечного пользователя. Например, инструментальные средства могут являться компьютером, выполняемым специальные программные средства управления для точной настройки сцены освещения, предоставляемой посредством системы управления светом. Компьютер может быть соединен с системой управления светом, например через проводное или беспроводное соединение. Программные средства управления могут быть адаптированы для генерирования сигналов управления, которые будут переданы системе управления светом для точной настройки предоставляемой сцены освещения.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, система может быть адаптирована для выполнения способов оценки, а также может содержать границы точности, которые предоставляют возможность

- оценки возникновения статистического изменения в величинах в предоставляемой сцене освещения, за которой следят с помощью системы управления светом, и

- принятия решения о необходимости повторного конфигурирования системы освещения.

Система в варианте осуществления изобретения может дополнительно содержать блоки обработки, адаптированные к использованию предшествующих элементов для оценки параметров настройки конфигурации освещения, которые соответствуют заданной сцене освещения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, система может дополнительно содержать технологии связи и сетевую инфраструктуру, адаптированную для воплощения обмена информацией между всеми датчиками, процессорами и приводами системы управления светом, которые задействованы в процессе автоматического предоставления сцены освещения.

Дополнительный вариант осуществления изобретения обеспечивает способ управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения, и содержит:

- слежение за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи, и

- автоматическое повторное конфигурирование системы освещения так, чтобы отслеженное возникновение помехи было компенсировано.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения может быть обеспечена компьютерная программа, которая предоставляет возможность выполнения вышеупомянутого способа, в соответствии с изобретением, при выполнении посредством компьютера.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения может быть обеспечен носитель записи, хранящий компьютерную программу, в соответствии с изобретением, например, CD-ROM, DVD, карта памяти, дискета или подобный носитель информации, подходящий для сохранения компьютерной программы для электронного доступа.

В довершении всего, вариант осуществления изобретения обеспечивает компьютер, запрограммированный для выполнения способа, в соответствии с изобретением, а также содержащий интерфейс для связи с системой освещения.

Эти и другие аспекты изобретения станут понятны из разъясненных вариантов осуществления, описанных ниже.

Далее, со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления изобретение будет описано более подробно. Однако изобретение не ограничивается этими иллюстративными вариантами осуществления.

Фиг.1 изображает схему последовательности операций варианта осуществления способа автоматического предоставления сцены освещения, в соответствии с изобретением; и

Фиг.2 изображает блок-схему варианта осуществления системы для автоматического предоставления сцены освещения, в соответствии с изобретением.

В дальнейшем, функционально подобные или идентичные элементы могут иметь одинаковые ссылочные номера.

Предположительная избыточность, которая является необходимой для создания сложной атмосферы освещения, предоставляемая посредством модулей освещения, может быть использована системой управления светом для обеспечения повышенной результативности и увеличенной зависимости системы освещения через стратегии оперативного повторного конфигурирования.

Нижеследующее описание раскрывает, как это может быть достигнуто посредством стратегии управления с обратной связью, причем предоставляемая сцена активно отслеживается и анализируется для наблюдения за любым возможным нарушением сцены или атмосферы освещения. При обнаружении какого-либо нарушения или помехи, и если они считаются достаточно беспокоящими/раздражающими, то система может охарактеризовать их, и использовать эту информацию при запуске алгоритмов, задействованных в вычисление параметров настройки конфигурации для системы освещения.

В результате, можно предотвратить динамические события нарушения или непредвиденные события (дефектные или посторонние источники света системы управления) от искажения предоставления намеченной сцены освещения, тогда как, если солнечный свет воздействует как нарушение, то сбор дневного света потенциально приводит к повышению эффективности использования энергии для системы управления светом.

Представленные в настоящем документе варианты осуществления изобретения могут включить в себя в качестве главных элементов один или несколько следующих элементов:

- Способы, которые предоставляют возможность оценки команд управления освещением из заданных спецификаций эффектов освещения.

- Фотометрические характеристические графические изображения или их модели, которые характеризуют поведение установленных аппаратных средств освещения. Они обеспечивают взаимосвязь между параметрами настройки конфигурации модулей освещения и (ожидаемым) выводом модулей освещения в опорных точках или на рабочих поверхностях.

- Подходящие инструментальные средства, предоставляющие конечному пользователю возможность точной настройки первоначально автоматически предоставляемой сцены, в соответствии с предпочтением конечного пользователя.

- Подходящие фотодатчики, которые в течение работы системы освещения собирают показания связанных с освещением величин в (на) опорных точках измерения (рабочих поверхностях).

- Способы и четко определенные границы точности, которые предоставляют возможность оценки возникновения статистического изменения в отслеженных величинах в предоставляемой сцене освещения, а также принятия решения о необходимости повторного конфигурирования системы освещения.

- Блоки обработки, которые используют предшествующие элементы для оценки параметров настройки конфигурации освещения, которые соответствуют заданной сцене освещения.

- Технологии связи и сетевая инфраструктура для воплощения обмена информацией между всеми задействованными датчиками, процессорами и приводами.

Фиг.1 изображает схему последовательности операций способа автоматического предоставления сцены освещения, в соответствии с изобретением. Способ содержит следующие существенные этапы:

Этап S10: сканирование сцены освещения, автоматически предоставляемой посредством системы управления светом, которая соответственно конфигурирует систему освещения.

Этап S12: обнаружение существенного отклонения сканируемой сцены освещения относительно опорной сцены освещения.

Этап S14: инициирование процесса характеризации помехи из обнаруженного существенного отклонения.

Этап S16: выполнение вычисления параметров настройки конфигурации для системы освещения для противодействия охарактеризованной помехе, в зависимости от характеризации.

Каждый из вышеупомянутых этапов может содержать несколько подэтапов, выполняющих дополнительный анализ или обработку сканируемой предоставляемой сцены освещения, как будет описано более подробно ниже.

Этап S10 может содержать интенсивное сканирование предоставляемой атмосферы освещения через сенсорные показания. Сенсорный ввод может быть обработан для поиска следов любого постороннего, дефектного или удаленного источника света (либо искусственного, либо естественного). Для этого исходное измерение настроенной пользователем сцены освещения могут быть проведены в качестве опорных.

Обнаружение существенного отклонения от опорной сцены освещения на этапе S12 инициирует процесс характеризации помехи на этапе S14, и, соответственно, новое вычисление подходящих параметров настройки конфигурации для противодействия ей на этапе S16.

Для дополнительного понимания этапов S12-S16, предполагается, что атмосфера освещения предоставляется в определенном помещении. Предполагается, что эта атмосфера возникает в результате работы системы управления светом, которая автоматически вычисляет параметры настройки конфигурации, необходимые установленным аппаратным средствам освещения, то есть системе освещения, для предоставления распределений света и других эффектов освещения в различных интересующих областях помещения.

Ввод, заданный упомянутой системе для представления намеченных распределений света, может состоять из (предпочтительно большого динамического диапазона, поскольку может быть задействован дневной свет), битовых карт (как описано в публикации «Recovering high dynamic range radiance maps from photographs», Debevec P.E. и Malik J., Proceedings ACM SIGGRAPH, 31:369-378, август 1997), цветовой температуры, карт яркости и освещенности т.д. В дальнейшем атмосфера, которая была автоматически предоставлена посредством системы из спецификации, называется нулевой сценой. Выход фотометрических детекторов в виде либо изображений, либо показаний, используется для выполнения измерения в различных интересующих областях в атмосфере освещения. Впоследствии измерения сохраняются в банке данных, например, в качестве конфигурации исходной сцены освещения или нулевой сцены. Затем конечному пользователю предоставляется возможность подстройки нулевой сцены, в соответствии с его(ее) собственным предпочтением. Для этого он(а) может использовать подходящие инструментальные средства точной настройки. После настройки нулевой сцены, в соответствии с предпочтением пользователя, итоговая предоставляемая сцена называется подстроенной сценой. После чего ему (ей) может быть направлен запрос на соответствие подстройки, и после согласования те же самые измерения, выполненные на нулевой сцене, повторяются для подстроенной сцены, а их значения записываются в упомянутый банк данных (разности между двумя группами измерений должны являться, до некоторой степени, представляющими изменения, вызванными посредством операций по подстройке конечного пользователя). Этот процесс может рассматриваться в качестве исходной установки системы, поскольку обычно он имеет место быть, когда конечный пользователь инициирует предоставление конкретной сцены освещения, а также регулирует нулевую сцену в соответствии с ее/его предпочтением.

Затем, в течение этапа S10, на равных интервалах времени, реализовываются подобные измерения и записи данных, которые выполняются для нулевых и подстроенных сцен. Полученные при выборке результаты затем сравниваются с полученными для подстроенной сцены (следовательно, подстроенная сцена берется в качестве опорной сцены) для обнаружения существенного отклонения сканируемой подстроенной сцены освещения.

Далее описано обнаружение при помощи наблюдения и сравнения с подстроенной сценой, поскольку это может быть выполнено в одном или обоих этапах S10-S12.

Формат данных, используемых посредством системы управления светом для автоматического вычисления параметров настройки управляемого осветительного прибора, определяет процедуру, следующую для выполнения сравнения между текущим статусом, изображенным посредством показаний во время осуществлении выборки, и статусом подстроенной сцены. Цель сравнения заключается в определении того, наблюдалось ли существенное отклонение от подстроенной сцены. При положительном результате может являться желательным новое предоставление сцены освещения, которая учитывает наблюдаемые новые граничные условия.

Теперь рассмотрим коллекцию возможных гетерогенных фотометрических детекторов, развернутых в заданных позициях в помещении, которые взяты в качестве опорных точек измерения. $$\rho$$ _j,k[0] является датчиком, считывающим в k^-ой точке измерения в подстроенной сцене (освещения). j является положительным целым числом в пределах 1-N_r, где N_r является количеством интересующих областей, отслеженных в сцене освещения. k является положительным целым числом в пределах 1-N_j, где N_j является количеством точек измерения, которые отслеживаются и расположены в j^-ой интересующей области в сцене освещения. Подобным образом $$\rho$$ _j,k[i] означает показание датчика в той же самой точке измерения, выполненное во время i^-ой выборки в предоставляемой сцене освещения.

Многие альтернативные варианты являются возможными для выполнения сравнения с опорными значениями для обнаружения присутствия мешающих источников света. Некоторые из них представлены в настоящем документе ниже. Первый вариант реализован посредством усреднения по интересующим областям вычисленной разности (вычитания) между показаниями подстроенной сцены и предоставляемой сцены освещения.

Затем итоговые разности (каждой зоны) проходят низкочастотную фильтрацию при использовании средневзвешенного значения последних N_w показаний (обратите внимание, что это подразумевает, что количество периодов наблюдения превышает N_w), где равные или большие весовые коэффициенты (w) могут быть назначены более свежим показаниям.

В заключение, поскольку при идеальных условиях, то есть в отсутствии помех, вычисленные индексы, которые, как ожидается, будут близки к нулю, могут быть сравнены с пороговыми значениями $$\delta r_j^{thr}[i]$$ (чем выше ожидаемое отклонение шума в показаниях, тем выше выбранные пороговые значения) для определения того, возникло ли существенное изменение в значении фотометрических показаний в течение последних наблюдаемых N_w периодов времени, для того, чтобы новое предоставление сцены являлось разумным выбором для компенсации отклонения от намеченной сцены освещения, то есть подстроенной пользователем.

Второй, более надежный вариант обнаружения присутствия посторонних источников света, или, альтернативно, оценки удаления или сбоя источников света, используемых для предоставления желательной сцены, может состоять из определения (скользящего) окна времени, охватывающего последние N_w периодов времени до текущего момента выборки, из показаний которых оценивается линейный предсказатель, хотя вместо него могут быть использованы любые другие линейные (например, пространство состояний) или нелинейные модели. Следовательно, предполагается, что для линейного предсказателя соблюдается следующее выражение:

Но с другой стороны, другой линейный предсказатель, совместно использующий ту же самую структуру с предыдущим, вычисляется, возможно, адаптивным способом, например, с помощью рекурсивного метода наименьших квадратов, из всех предшествующих показаний из упомянутого окна времени.

Если векторная запись принята для считывания, то предшествующие уравнения могут быть выражены более сжато и удобно:

,

где вектор

содержит фактические измерения, которые попадают в окно времени; векторы-столбцы $$\theta j$$ и $$\theta j.0$$ содержат N_p параметров, которые определяют оба линейных предсказателя в то время, как векторы e_j и e_j,0 ошибок содержат N_w последних ошибок предсказания, в соответствии с обоими предсказателями.

Если предполагается, что коэффициенты линейных предсказателей были вычислены посредством метода наименьших квадратов, и те ошибки e_j предсказания не являются коррелированными и следуют за Гауссовыми распределениями с нулевым средним значением, то вектор e_j ошибки предсказания следует за многомерным Гауссовым распределением, чье среднее является нулевым вектором в R^Nw, а также чья ковариационная матрица является $$\sum j$$ .

Затем может быть запущен обобщенный тест отношения правдоподобия, чтобы значение L_glr могло быть вычислено как

где $${\sum }_j^{*}$$ получают из вычисления максимального оценщика $${\sum }_j^{}$$ правдоподобия. Для этого следующие уравнения могут быть использованы, чтобы оценить это из значений, находящихся за пределами окна времени.

Если значение L_glr превышает конкретное пороговое значение, то предполагается, что в отслеженной величине по j^-ой интересующей области было обнаружено изменение. За дополнительными подробностями способов выбора порогового значения вы можете обратиться к следующей литературе «Detection of abrupt changes. Theory and Applications. Information and System Sciences.», Basseville M. и Nikiforov I.V., Prentice Hall, первое издание, апрель 1993, и «Adaptive filtering and change detection», Gustafsson F., John Wiley and Sons, первое издание, январь 2000.

Альтернативно, если фотометрический детектор, используемый для слежения, является либо обычной камерой, либо фотометром с большой зоной обнаружения, который получает неподвижные изображения интересующих областей, то сравнение может быть выполнено следующим образом. Также любой другой фотометрический датчик, который выдает координаты цвета в качестве вывода или чей вывод может быть преобразован в координаты цвета (например колориметры, спектрофотометры и т.д.).

I_j[0] является N_jx3 массивом, который содержит N_j пиксельных значений (выраженных в трехцветном пространстве), полученных из изображения j^-ой интересующей области в подстроенной сцене (освещения). j является положительным целым числом в пределах 1-N_r, где N_r является количеством интересующих областей, отслеженных в сцене освещения.

I_j[i] является N_jx3 массивом, который содержит N_j пиксельных (трехцветных) значений (выраженных в том же самом цветовом пространстве как I_j[0]), получаемых из измерения во время i^-ой выборки j^-ой интересующей области в предоставляемой сцене освещения. Предполагается, что оба изображения подверглись этапу записи изображения, чтобы информационное содержание изображений, соответствующее подобным областям, было упорядочено в подобных координационных кадрах.

Сравнение выполняется посредством вычисления (пиксельного) цветового различия между изображениями I_j[0] и I_j[i]. Для этого применяется подходящее уравнение цветового различия. Двумя возможными вариантами выбора являются так называемые CIELAB $$\Delta$$ _ab или CIE DE2000 $$\Delta$$ ₀₀ (которые, в свою очередь, могут быть дополнительно расширены посредством применения любой из S-CIELAB, CVDM или МОМ моделей, предоставляя возможность оценки пространственно сложных стимулов, цветовой адаптации и других аспектов человеческой визуальной системы, которые в большой степени влияют на качество восприятия изображения, и, например, описаны в публикации «Sharpness rules», Johnson G.M. и Fairchild M.D., Proceedings of the Color Imaging Conference 2000, 1:24-30, 2000).

Если рассматривается исключительно j^-ая интересующая область в сцене освещения, то N_jx1 массив, который далее обозначен как $$\Delta$$ I_j[i], получается из сравнения. Из этого массива может быть вычислено среднее значение среднего цветового различия. Это (скалярное) среднее значение может быть обозначено как $$\delta$$ I_j[i], а также использоваться для подведения итога различия.

В дальнейшем скалярно вычисленное цветовое различие $$\delta$$ I_j[i] может быть использовано таким же образом $$\delta$$ r_j[i], которое было ранее представлено, чтобы проверить возникновение какого-либо изменения. Выбор средних значений цветовых различий по интересующим областям повышает надежность обнаружения изменения, относительно нехватки точности в процессе записи изображения.

Далее описано характеризация и использование обнаруженных изменений, которые могут произойти на этапе S14.

После идентификации одной или нескольких интересующих областей, где новое предоставление может являться желательным, они должны быть проверены на предмет того, достаточно ли большим является отклонение в упомянутых областях относительно подстроенной сцены, чтобы сделать новое предоставление сцены освещения целесообразным. Это может быть легко проверено посредством показаний различных датчиков, то есть посредством проверки того, что среднее значение по определенному окну времени измеренных значений находится в пределах. При отрицательном результате источник помехи или событие должно быть охарактеризовано, чтобы учесть это на новом этапе предоставления.

Далее рассматривается система управления светом, которая использует изображения (или числовые массивы, содержащие фотометрические значения) в качестве ввода для системы, чтобы определить намеченное распределение(я) света по интересующим областям на конкретных рабочих поверхностях.

Для такой системы управления светом обнаруженные посторонние источники света или источники помех должны быть предпочтительно объединены для вычисления решения в качестве ограничений или граничных условий. Для реализации этого должен быть использован формат, который является совместимым с используемым для определения цели. Другими словами, если изображения использовались для определения целевого распределения света, то изображение также должно быть использовано для определения нарушения.

Для такой системы управления светом функциональные возможности источников света сохраняются в качестве либо изображений (выраженных в подходящем цветовом пространстве), либо массива фотометрических измерений. Затем, в соответствии с тем, чему учит наука о цвете, принцип суперпозиции сохраняет силу, и, следовательно, если пространственно совпадающие измерения (то есть причины, по которой должна быть использована запись изображения для обработки изображений, полученных с помощью детекторов, подобных камере) эффектов, сгенерированных посредством отдельных источников света в определенной позиции, являются доступными, то они могут быть использованы для предсказания того, как эффект объединения всех подразумеваемых источников должен выглядеть посредством простого сложения их значений.

Соответственно, если пространственно совпадающие измерения идентифицированного нарушения являются доступными, они также могут быть добавлены для того, чтобы система учитывала их в случае вычисления подходящих значений управления, которые их компенсируют. Поэтому, если нарушение находится в j₀ ^-ой интересующей области, а i₀ обозначает последний период выборки, то оно может быть непосредственно охарактеризовано в качестве разности между его последним измерением(ями) и соответствующим измерением(ями) в подстроенной сцене. То есть для детекторов, подобных камере,

где матрицы I_j0[] предназначены для выражения в линейном колориметрическом цветовом пространстве, как например CIE XYZ, LMS или RIMM RGB так, чтобы прямое вычитание цветовых координат было эффективным для характеризации нарушения в контексте цвета (отметим, что спектральные показания со спектрофотометров или многоспектральной камеры могут быть обработаны подобным образом, поскольку их измерения также являются совокупными).

С другой стороны, подобным образом, если детекторы, не камера, обнаружили какую-либо помеху в j^-ой интересующей области, а i₀ обозначает последний период выборки, то коллекция разности относительно подстроенной сцены может быть использована для ее характеризации (до тех пор, пока принцип суперпозиции сохраняет силу для измеренной величины, которая обычно рассматривается для большинства величин, связанных со светом, а также фотометрических величин (например освещенность, яркость), относившийся к разработке освещения)

Альтернативно, вместо использования исключительно последнего измерения для характеризации источника помехи, скользящее среднее значение может выполнить намного лучшую работу в некоторых случаях посредством применения рекурсий

где $$\alpha$$ функционирует в качестве коэффициента исключения, который придает больший (или меньший) вес для более свежих измерений.

После определения местоположения источников помех и математической характеризации их влияния, они могут быть включены в способ автоматического предоставления атмосферы или сцены освещения из абстрактного описания, в частности на этапе S16. Как было упомянуто, алгоритмы, используемые для автоматического вычисления значений управления и параметров настройки конфигурации установленного освещения, могут рассмотреть эффекты источников помех посредством их добавления и реализации намеченного распределения освещения. Однако до любого вычисления целесообразно при любой возможности выполнить проверку функциональных возможностей любого осветительного прибора (или лампы), который освещает любую рабочую поверхность или интересующую область, где было обнаружено нарушение. Причиной этого является то, что обнаруженные нарушения также могут быть сгенерированы посредством сбоя в аппаратных средствах освещения. Следовательно, если какое-либо освещение недоступно, то алгоритмы должны быть информированы об этом обстоятельстве, чтобы не использовать любые дефектные компоненты для предоставления атмосферы освещения и, следовательно, чтобы учитывать это в процессе вычисления.

Фиг.2 изображает блок-схему системы 10 управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения. Система 10 управления светом генерирует параметры настройки 12 конфигурации для модулей освещения системы освещения (не показано).

Система управления светом содержит блок 14 слежения для сканирования сцены освещения, предоставляемой посредством системы освещения, в частности, на предмет возникновения помехи в предоставляемой сцене освещения. Блок 14 слежения принимает сигналы от датчиков 20, 22 и 24, которые расположены в различных позициях в помещении, а также адаптированы для измерения параметров освещения в этих различных позициях. Датчики могут являться, например, камерой или фотодатчиком. Блок 14 слежения, в частности, адаптирован для выполнения этапа 10 способа, изображенного на фиг.1. Следовательно, блок 14 слежения может быть реализован посредством блока обработки, который выполняет программные средства, реализующие этап S10.

Результат сканирования отправляется с блока 14 слежения на блок 16 характеризации, который адаптирован для характеризации сканируемого возникновения помехи. Блок 16 характеризации дополнительно адаптирован для сравнения охарактеризованного возникновения помехи с опорными значениями ссылки, а также для принятия решения относительно того, требуется ли адаптация сцены освещения. Если адаптация требуется, то блок 16 характеризации адаптируется для инициирования повторного конфигурирования предоставляемой сцены освещения посредством посылки сигнала инициирования на блок 18 повторного конфигурирования. В частности, блок 16 характеризации может быть адаптирован для выполнения этапов S12 и S14 способа, изображенного на фиг.1. Он также может быть реализован посредством блока обработки, который выполняет программные средства, реализующие этапы S12 и S14.

Блок 18 повторного конфигурирования адаптирован для инициирования нового процесса предоставления сцены освещения на основе результата характеризации возникновения помехи, а также для применения вновь предоставленной сцены освещения в качестве вновь вычисленных параметров настройки 12 конфигурации к системе освещения для создания новой сцены освещения. В частности, блок 18 повторного конфигурирования может быть адаптирован для выполнения этапов S16 и S18 способа, изображенного на фиг.1. Следовательно, он может быть реализован посредством блока обработки, который выполняет программные средства, реализующие этапы S16 и S18.

Компьютер 26 соединяется с системой 10 управления светом и предоставляет конечному пользователю возможность точной настройки предоставляемой сцены освещения с помощью специальных программных средств с графическим пользовательским интерфейсом (GUI), который может, например, представить схему помещения с системой освещения и возможные эффекты системы освещения. Кроме того, обеспечивается база 28 данных, соединенная с системой 10 управления светом. База 28 данных может сохранять параметры системы освещения, в частности, параметры настройки конфигурации для системы освещения, такие как параметры настройки нулевой сцены или параметры настройки подстроенной сцены. Кроме того, конечный пользователь может сохранить параметры настройки точной настройки сцены освещения через интерфейс GUI компьютера 26 в базе 28 данных. К тому же, записи данных сканируемой сцены освещения могут быть сохранены в базе 28 данных, например, автоматически посредством системы 10 управления светом на равных интервалах времени, в частности для дополнительной обработки, такой как статистические исследования, которые будут выполнены посредством блока 16 характеризации для обнаружения изменений сцены освещения.

Описанное в настоящем документе изобретение может быть применено к автоматической конфигурации, слежению и управлению внутренней инфраструктурой освещения для предоставления сложной атмосферы освещения. В частности, описанное в настоящем документе изобретение предоставляет автоматической системе управления светом возможность слежения в процессе предоставления сцены освещения для проверки и обеспечения корректного воспроизведения ее элементов на различных рабочих поверхностях. Наблюдение за предоставляемой сценой освещения предоставляет системе управления светом возможность инициирования политики, которая может компенсировать нежелательные и неожиданные отклонения, возможно, вызванные сбоем источников освещения или внедрением в сцену неуправляемых источников света (например, солнечный свет, предоставляя возможность сбора дневного света, что приводит к более высокой эффективности использования энергии или источники искусственного света). Изобретением может быть запущено на любой автоматической системе управления светом, функционирующей незамкнутым способом, обеспечивая расширенные возможности.

Следовательно, изобретение может рассматриваться в качестве части расширенной современной системы управления освещением для очень сложных и универсальных установок. Кроме того, раскрытое в настоящем документе решение может быть идеальным дополнением к способу или системе для автоматического предоставления атмосферы или сцены освещения из абстрактного описания.

По меньшей мере, некоторые функциональные возможности изобретения могут быть выполнены с помощью аппаратных или программных средств. При программной реализации один или несколько стандартных микропроцессоров или микроконтроллеров могут быть использованы для обработки одного или нескольких алгоритмов, реализующих изобретение.

Следует отметить, что термин «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а также что термины, представленные в единственном числе, не исключают множественное число. Кроме того, любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны быть рассмотрены в качестве ограничения объема изобретения.

1. Способ управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения, содержащий:
слежение за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи, содержащее
сканирование предоставляемой сцены освещения, включающее в себя взятие образцов в заданные точки измерения за период времени, и
обнаружение значительного отклонения сканированной сцены освещения по отношению к опорной сцене освещения посредством обработки образцов, включающей в себя сравнение образцов с опорными значениями, причем сравнение содержит одно из следующего:
усреднение по интересующим областям вычисленной разности между показаниями настроенной пользователем сцены освещения и предоставляемой сценой освещения, выполнение низкочастотной фильтрации вычисленной разности и сравнение отфильтрованной фильтром нижних частот вычисленной разности с пороговым значением для определения, имела ли место значительная вариация в среднем значении образцов в течение последних наблюдаемых периодов времени; или
задание временного окна, охватывающего последние периоды времени, предшествующие текущему образцу, оценивание предсказателя из образцов, взятых в течение заданного временного окна, запуск обобщенного теста отношения правдоподобия и сравнение результата обобщенного теста отношения правдоподобия с пороговым значением для определения, имело ли место изменение в отслеживаемой величине в конкретной интересующей области; и
автоматическое повторное конфигурирование системы освещения так, чтобы отслеженное возникновение помехи было компенсировано.

2. Способ по п.1, в котором этап автоматического повторного конфигурирования системы освещения содержит:
инициирование процесса характеризации помехи из обнаруженного существенного отклонения, и
выполнение вычисления параметров настройки конфигурации для системы освещения, чтобы противодействовать охарактеризованной помехе, в зависимости от характеризации.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий фотометрические характеристические графические изображения или полученные из них математические модели, которые характеризуют поведение аппаратных средств системы освещения, которая должна управляться.

4. Способ по п.3, в котором фотометрические характеристические графические изображения или модели обеспечивают взаимосвязь между параметрами настройки конфигурации модулей освещения системы освещения и ожидаемым выходным сигналом модулей освещения в опорных точках или на рабочих поверхностях.

5. Способ управления светом для автоматического предоставления сцены освещения с помощью системы освещения, содержащий:
слежение за предоставляемой сценой освещения на предмет возникновения помехи, содержащее
сканирование предоставляемой сцены освещения; и
обнаружение значительного отклонения сканированной сцены освещения по отношению к опорной сцене освещения;
автоматическое повторное конфигурирование системы освещения так, чтобы отслеженное возникновение помехи было компенсировано, содержащее:
запуск процесса характеризации помехи от обнаруженного значительного отклонения, и
осуществление вычисления настроек конфигурации для системы освещения, чтобы противодействовать охарактеризованной помехе, в зависимости от характеризации, включая фотометрические характеристические графические изображения или полученные из них математические модели, которые характеризуют поведение аппаратных средств системы освещения, которая должна управляться.