Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты



Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты
Светодиодный светильник, снабженный механизмом обеспечения защиты

 


Владельцы патента RU 2594360:

ЗЕДЕЛЬ С.А. (FR)

Изобретение относится к светильникам на основе светодиодов и, более конкретно, к головному светодиодному светильнику с устройством для ограничения яркости. Технический результат заключается в создании головного светильника со встроенным защитным механизмом, способным предотвратить формирование света, оказывающего вредное слепящее действие на пользователя или на другого человека. Результат достигается тем, что светильник содержит один или более светодиодов (СД); управляемый модуль (113, 112) питания, обеспечивающий питание СД в составе светильника, модуль (120) управления для настройки уровня света, генерируемого светильником, при этом блок управления содержит датчик изображения, формирующий изображение места, освещаемого светильником, и процессор для обработки изображений, способный детектировать присутствие глаза в предположительно опасной зоне. Вследствие чего модуль управления способен генерировать управляющий сигнал для уменьшения светового потока, генерируемого СД, при детектировании в предположительно опасной зоне человеческого лица, в частности глаза. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к светильникам на основе светодиодов (светодиодным светильникам) и, более конкретно, к головному светодиодному светильнику с устройством для ограничения яркости.

Уровень техники

Использование светодиодов (СД) в источниках света постоянно расширяется по причине их большой световой мощности при низком энергопотреблении.

В связи с этим СД могут использоваться не только в карманных фонариках, но также и в головных светильниках, которые находят широкое применение в различных областях профессиональной деятельности, в спорте и на отдыхе.

Головные светильники предназначены для использования ″без участия рук″; при этом они должны быть эффективными, удобными и гарантирующими максимальный срок службы батареи.

Однако, поскольку эти светильники нового типа на базе СД испускают очень яркий свет, они могут нанести серьезный физический вред как самим пользователям, так и другим людям.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на устранение проблем, связанных с указанной ситуацией.

Более конкретно, изобретение направлено на создание светильника, такого как головной светильник на основе светодиодов, который обладает новыми свойствами, способными существенно увеличить безопасность пользования светильником.

Другая задача, решаемая изобретением, состоит в создании головного светильника со встроенным защитным механизмом, способным предотвратить формирование света, оказывающего вредное слепящее действие на пользователя или на любого другого человека.

Согласно еще одной задаче изобретение направлено на создание светильника и способа управления мощностью, генерируемой СД, с учетом риска слепящего света.

Перечисленные задачи решены созданием светильника, содержащего один или более СД и управляемый модуль питания, которым можно управлять для обеспечения питания СД. Модуль управления содержит датчик изображения, формирующий изображение места, освещаемого светильником, причем последующая обработка этого изображения позволяет детектировать в предположительно опасной зоне присутствие человеческого лица, в частности глаза.

В качестве отклика на такое детектирование модуль управления генерирует управляющий сигнал, поступающий в модуль питания, который в результате существенно уменьшает уровень света, генерируемый СД, чтобы предотвратить повреждение глаза пользователя или другого человека.

В одном варианте модуль управления определяет относительный размер выявленной поверхности человеческого лица на изображении, принятом датчиком изображения, и обеспечивает снижение интенсивности света в соответствии с размером указанной выявленной поверхности.

В одном конкретном варианте уменьшение интенсивности света и возвращение к нормальной интенсивности света осуществляют в соответствии с заданными профилями, под контролем модуля управления.

В другом конкретном варианте предусмотрен инфракрасный датчик (детектор), функционирующий в спектральной области, отличной от области функционирования СД, и генерирующий дополнительную информацию, поступающую в блок управления для управления интенсивностью света, испускаемого СД.

В одном конкретном варианте сохраняют в доступной микропроцессору памяти референтное изображение, соответствующее авторизованному пользователю светильника, и осуществляют авторизацию функционирования светильника только по завершении сравнения хранящегося в памяти референтного изображения с изображением, принятым датчиком изображения.

Изобретение охватывает также способ внесения ограничения в интенсивность света, генерируемого факелом или головным светильником, содержащим один или более СД и управляемый модуль питания для обеспечения питания СД светильника. Способ содержит следующие шаги:

- с использованием датчика изображения получают изображение и обрабатывают его с целью детектировать человеческое лицо и, более конкретно, глаз, который предположительно находится в опасной зоне, в которой существует вероятность воздействия на него световым потоком высокой плотности, и

в качестве отклика на детектирование глаза в указанной опасной зоне уменьшают световую мощность потока, испускаемого СД.

В одном конкретном варианте способ включает следующие шаги:

- определяют относительную площадь поверхности, занятой человеческим лицом в изображении, принятом датчиком изображения, и

- уменьшают интенсивность света в соответствии с указанной площадью поверхности.

В конкретном варианте уменьшение интенсивности света и возвращение к нормальной интенсивности света осуществляют в соответствии с определенными заданными профилями под контролем указанного модуля управления.

В конкретном варианте способ дополнительно включает следующие шаги:

- сохраняют в доступной микропроцессору памяти референтное изображение, соответствующее авторизованному пользователю светильника, и

- обеспечивают возможность использования светильника только по завершении сравнения указанного изображения с изображением, принятым датчиком изображения.

В другом своем аспекте изобретение обеспечивает создание светильника, содержащего:

- один или более СД,

- управляемый модуль питания, служащий источником питания для СД,

- модуль управления для регулирования света, генерируемого светильником,

- инфракрасный датчик, функционирующий в спектральной области, отличной от области функционирования СД, и предназначенный для детектирования человеческого лица, причем при детектировании человеческого лица модуль управления вырабатывает управляющий сигнал для уменьшения количества света, генерируемого СД.

Модуль управления предпочтительно имеет микропроцессорную архитектуру с памятью для обработки информации, генерируемой инфракрасным детектором.

В завершение изобретение обеспечивает создание способа внесения ограничения в интенсивность света, генерируемого светильником, содержащим один или более СД и управляемый блок питания для подачи тока к светодиодам светильника.

Данный способ включает следующие шаги:

- детектируют человеческое лицо посредством инфракрасного датчика, функционирующего в спектральной области, отличной от области функционирования СД;

- как отклик на указанное детектирование, уменьшают световой поток, генерируемый СД.

В одном конкретном варианте способ включает также получение и обработку изображения, причем инфракрасный детектор используют для быстрого уменьшения интенсивности света с последующим подтверждением уменьшения интенсивности путем цифровой обработки изображения, принятого указанным датчиком изображения.

Краткое описание чертежей

Другие особенности, решаемые задачи и преимущества изобретения станут ясны из нижеследующего описания неограничивающих примеров осуществления изобретения и из прилагаемых чертежей.

На фиг.1 представлен первый вариант светильника, снабженный системой защиты против слепящего света.

На фиг.2 представлен второй вариант светильника, снабженный системой защиты на базе микропроцессора.

На фиг.3 представлен третий вариант светильника, снабженный системой защиты, содержащей датчик изображения.

Фиг.4 иллюстрирует способ использования инфракрасного детектирования, чтобы обеспечить функционирование светильника по фиг.1.

На фиг.5 показано двумерное изображение размером 480x640 пикселей, пригодное для детектирования глаза.

Фиг.6 иллюстрирует способ детектирования глаза в прямоугольнике 520.

На фиг.7 иллюстрируется способ уменьшения световой мощности, генерируемой СД, в качестве отклика на результат обработки изображения, принятого датчиком изображения по фиг.3.

На фиг.8 иллюстрируется способ объединения детектирования в инфракрасном излучении и обработки изображения с целью повышения безопасности использования светильника.

Осуществление изобретения

Далее будут рассмотрены примеры, наиболее подходящие для реализации фонаря на основе светодиодов (СД), включая головные фонари (светильники).

Разумеется, такое применение является только частным случаем, и специалисту будет легко адаптировать изобретение к любому другому осветительному устройству с целью повысить безопасность его использования.

Чтобы проиллюстрировать изобретение в целом, далее будут подробно описаны три его конкретных варианта.

Первый вариант (I) направлен на создание фонаря или головного светильника, который содержит недорогой датчик, представляющий собой инфракрасный (ИК) датчик.

Во втором варианте (II) датчик ассоциирован с цифровым контуром обработки, основанным на микропроцессоре.

В третьем наиболее сложном варианте (III), чтобы повысить эффективность или безопасность, ИК-датчик скомбинирован с электронной схемой для приема и обработки изображений или заменен ею.

I. Описание первого варианта

На фиг.1 представлена блок-схема первого варианта светильника 100, содержащего модуль 110 питания, связанный с модулем 120 управления.

Модуль 110 питания содержит все компоненты, которые обычно присутствуют в светильниках на базе СД (светодиодных светильниках), используемых для получения светового пучка высокой интенсивности.

Электрический контур светильника содержит батарею (не изображена) для генерирования напряжения Vcc питания и комплект СД (в качестве примера показаны 2 СД 114 и 115), питание на который подается через силовой полупроводниковый ключ 113, например, в виде биполярного транзистора, полевого транзистора или полевого МОП-транзистора. Чтобы уменьшить джоулевы потери, ключ 113 управляется с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая хорошо известна специалистам как аналогичная применяемой в аудиосистемах класса D. Эта модуляция осуществляется посредством контура 112 ШИМ, управление которым обеспечивается управляющим сигналом 111, подаваемым на его вход.

Компоненты, составляющие блок 110 питания (ключи и контуры), хорошо известны специалистам, так что для облегчения понимания изобретения их описание в отношении обеспечения модуляции будет сокращено.

Управляющий сигнал, который генерируется модулем 120 управления, подается на вход модуля 110 питания, чтобы управлять контуром 112 ШИМ и тем самым интенсивностью света, испускаемого СД.

Модуль управления содержит инфракрасный датчик 122, расположенный позади оптической системы 121, содержащей линзу Френеля, предназначенную для фокусирования на инфракрасный датчик излучения, испускаемого телом человека, в частности человеческим лицом. На фиг.1 иллюстрируется применение фотодатчика, установленного в излучателе (светильнике) и обеспечивающего первое сигнальное напряжение. Однако специалисту будет легко понять, что этот вариант соответствует только неограничивающему иллюстративному примеру. Альтернативно, для восприятия инфракрасного пучка, фокусируемого линзой, могут использоваться и другие схемы. В одном конкретном варианте пучок будет приниматься в пределах конуса с углом расхождения примерно 10°-20°, расположенного на продолжении оптической оси светильника или инфракрасного датчика.

В одном конкретном варианте инфракрасный датчик может относиться к типу пассивных ИК датчиков, изготавливаемых на основе кристаллического компонента, который под воздействием излучения инфракрасного источника генерирует поверхностный электрический заряд. В случае каких-либо вариаций инфракрасного излучения датчик реагирует на это изменениями электрического заряда, которые могут быть измерены, например, посредством усилителя полевого эффекта (полевого транзистора) или любой другой подходящей схемы.

Сигнал, сформированный датчиком 122, поступает в усилительный контур 123, обеспечивающий, одновременно с адекватным усилением сигнала, соответствующую фильтрацию. В результате в сигнале сохраняются только полезные частоты и отсутствуют шумовые компоненты. Следует также отметить, что датчик обладает чувствительностью в широком интервале частот. При этом в одном конкретном варианте в результате фильтрации в сигнале сохраняется только излучение с длинами волн в интервале 8-14 мкм, который близок к интервалу, в котором происходит испускание излучения человеческим телом.

Таким образом, усилитель 123 генерирует, усиливает и фильтрует аналоговый компонент, соответствующий инфракрасному излучению, принятому датчиком 122, и этот компонент подается на первый вход компаратора 124, на второй вход которого поступает референтный (опорный) сигнал Vref. Компаратор 124 генерирует выходной сигнал 126, который подается на управляющий блок 125, способный обработать данный сигнал и выработать в результате управляющий сигнал 111, поступающий на вход контура 112 ШИМ.

Управляющий блок 125 может быть реализован в различных вариантах.

В наиболее простом варианте этот блок содержит адекватные электронные схемы для управления заданным ослаблением света, испускаемого СД, при детектировании инфракрасного излучения, превышающего пороговое значение, заданное компаратором 124.

В одном конкретном варианте при ослаблении света его интенсивность будет установлена равной 80-95% максимально возможной интенсивности, чтобы избежать неизбежного повреждения глаза человека.

При этом можно установить, посредством моностабильной схемы, имеющейся в управляющем блоке 125, минимальный период, в течение которого уменьшенная яркость остается постоянной, чтобы избежать мешающего мелькания света.

Альтернативно, может быть предусмотрен соответствующий электронный контур для задания первого профиля уменьшения яркости, за которым следует второй профиль повышения яркости, когда инфракрасный источник перестанет находиться напротив датчика 122.

Можно показать, что модуль управления, содержащий инфракрасный датчик, осуществляющий детектирование инфракрасного излучения, является достаточно надежным, чтобы воспользоваться управляющим блоком 125 для генерирования управляющего сигнала 111, подаваемого на вход контура 112 ШИМ.

В результате обеспечивается особенно эффективный и дешевый механизм, ограничивающий мощность, генерируемую СД.

В международной заявке PCT/FR 2009/00447 от 16.04.2009 (опубликованной, как WO 2009/133309), поданной заявителем настоящего изобретения, был предложен управляющий контур, обеспечивающий детектирование света, отраженного от светильника, чтобы регулировать его мощность; однако теперь можно утверждать, что для этого существует и другой фундаментально отличный и эффективный механизм.

Модуль 120 управления по фиг.1 отличается от известной системы в следующих двух аспектах:

во-первых, модуль 120 управления предназначен для приема не части света, отраженной от освещаемого объекта, как это предусматривалось заявкой PCT/FR 2009/00447, но собственного излучения, генерируемого любым объектом, в частности излучения, генерируемого человеческим лицом в инфракрасном спектре;

во-вторых, чтобы обеспечить полную независимость между (высокой) интенсивностью пучков, генерируемых светодиодными светильниками, и (низкой) интенсивностью излучения, испускаемого человеческим лицом, используется спектральный интервал, в котором различия между этими излучениями особенно значительны. В частности, рекомендуется использовать оптическую систему и СД, генерирующие излучение, лежащее в синей или в белой области спектра и не содержащее инфракрасной компоненты. Поэтому инфракрасный датчик будет детектировать именно излучение, испускаемое объектом, находящимся перед светильником, в том числе человеческим лицом.

При таких условиях слабое ИК-излучение, генерируемое человеческим лицом и воспринятое инфракрасным датчиком 122, может оказаться особенно полезным.

Следует также отметить, что, если пользователь активирует источник тепла, такой как костер или портативная печка, испускаемое при этом инфракрасное излучение приведет, с большой вероятностью, к падению яркости СД.

Однако этот недостаток является приемлемым с учетом особенно низкой стоимости данного варианта светильника (причем во втором и третьем вариантах, рассматриваемых далее, подобные недостатки устранены). Кроме того, в рамках решаемой задачи, а именно сохранения зрения, подобные недостатки являются второстепенными. Следует также отметить, что в некоторых ситуациях уменьшение яркости увеличит срок службы батареи, т.е. даст весьма полезный эффект, особенно когда пользователь обращен к довольно яркому источнику света и инфракрасного излучения, например к костру.

Кроме того, в одном конкретном варианте механизм обеспечения безопасности может быть деактивирован.

Таким образом, в первом варианте, когда инфракрасный датчик воспринимает испускание инфракрасного излучения, превосходящего заданный порог (установленный из расчета детектирования человеческого лица, находящегося на расстоянии примерно от 30 см до 5 м), модуль управления генерирует управляющий сигнал контуру ШИМ, чтобы обеспечить существенное уменьшение интенсивности света от СД.

Очевидно, можно рассмотреть также дополнительные эффекты, которые могут комбинироваться с падением яркости. Например, в европейской заявке 06831147 (опубликованной как ЕР 1952676), озаглавленной ″ЭЛЕКТРОННОЕ ЗУММИРОВАНИЕ″, показана возможность автоматически управлять переходом от узкого пучка к широкому пучку, чтобы уменьшить плотность светового потока, который, с определенной вероятностью, может попасть на сетчатку человеческого глаза.

Таким образом, инфракрасный датчик может использоваться в различных приложениях, обеспечивая во всех случаях существенное повышение безопасности использования светильника.

Описанный выше первый вариант предназначен для реализации экономичного светильника, рассчитанного на массовое производство. Как было показано, для осуществления детектирования требуется небольшое количество компонентов, и при этом достигается эффективное управление интенсивностью света, генерируемого СД.

Однако при рассмотрении второго варианта будет продемонстрировано, насколько эффективной может быть детектирование инфракрасного излучения одновременно с обработкой сигнала с использованием цифровой архитектуры на основе микропроцессора.

II. Описание второго варианта: инфракрасный датчик встроен в микропроцессорную архитектуру

Во втором варианте, который описывается далее и который частично проиллюстрирован на фиг.2, управляющий блок 125′ реализован на основе микропроцессорной архитектуры.

Управляющий блок содержит центральный процессор (процессор изображения) 210, подключенный посредством обычных адресной шины, шины данных и управляющей шины к памяти 220 с произвольным доступом (RAM) и к постоянной памяти 230 (ROM), например к электрически стираемой программируемой постоянной памяти, где записаны команды и микропрограммы. Процессор подключен также к контуру 200 ввода/вывода (I/O), который является интерфейсом для внешних сигналов, в число которых входят выходной сигнал 126 компаратора 124 и управляющий сигнал 111, подаваемый на управляющий вход контура 112 ШИМ.

В качестве опции, управляющий блок 125′ может быть снабжен USB-модулем 240, обеспечивающим возможность обмена данными через последовательный интерфейс 250, соответствующий стандарту USB (порт USB).

При таком выполнении блок управления сможет осуществлять коммуникацию с устройством обработки данных, таким как персональный компьютер или лэптоп.

Такая коммуникация особенно эффективна, например, для обмена конфигурационными данными и настройками (″профилями″), которые могут использоваться с целью сохранения и выбора, по мере необходимости, настроек светильника в соответствии с его использованием по желанию пользователя. В частности, через интерфейс светильника на базе порта USB может быть отключена функция безопасности.

В дополнение к центральному процессору (микрокомпьютеру) 210, блоки RAM 220, ROM 230 и управляющий блок 125′ могут содержать также буферные контуры, такие как счетчики или дополнительные регистры, хорошо известные специалистам и поэтому не требующие подробного описания.

Можно видеть, что управляющий блок 125′ использует более сложную схему, чем базовый вариант, описанный со ссылками на фиг.1.

Однако благодаря быстрому развитию микроэлектронных технологий, постоянному росту степени интеграции компонентов на кремниевой подложке и существенному снижению производственных затрат дополнительные затраты будут умеренными, так что возможность использования электронной архитектуры согласно фиг.2 может быть рассмотрена даже применительно к недорогим головным светильникам.

Можно даже рассмотреть, в качестве альтернативы, использование цифрового инфракрасного датчика для прямого генерирования цифровой информации, которая затем в виде сигнала 126 (см. фиг.2) будет прямо подаваться через контур I/O 200 (контур ввода/вывода) в микропроцессор.

На фиг.4 представлен пример обработки цифровой информации, генерируемой таким цифровым инфракрасным датчиком.

На шаге 410 процессор 210 осуществляет семплирование (снятие отсчета) цифрового значения, сгенерированного инфракрасным детектором.

Затем, на шаге 420, процессор 210 записывает в RAM 220 информацию, которая может использоваться для промежуточных вычислений, включая статистические расчеты.

После этого, на шаге 430, процессор выполняет тест, состоящий в сравнении считанного значения и референтного значения, хранящегося в блоке RAM 220.

Если значение, сгенерированное инфракрасным датчиком, превышает референтное значение, способ переходит на шаг 440, на котором процессор 210 изменяет значение управляющего сигнала 111, подаваемого в контур 112, чтобы уменьшить на первую величину, например на 30%, ток, подаваемый на светодиод, и возвращается на шаг 410, чтобы начать обработку нового отсчета.

Если на шаге 430 оказывается, что значение, сгенерированное инфракрасным датчиком, меньше заданного порогового значения, способ переходит на шаг 450, на котором выполняется новый тест, чтобы определить, была ли уже достигнута нужная интенсивность света.

Если результат теста на шаге 450 негативный, способ возвращается на шаг 410 для обработки другого отсчета.

Напротив, если результат теста на шаге 450 положительный, способ продолжается шагом 460, на котором процессор 210 изменяет значение управляющего сигнала 111, передаваемого контуру 112 ШИМ, чтобы увеличить интенсивность света, генерируемого СД, на заданную величину, которая может составлять менее упомянутого значения 30%.

Затем способ возвращается на шаг 410 для обработки нового отсчета.

Как можно видеть из примера по фиг.4, описанный способ позволяет очень легко осуществлять контроль над уменьшением интенсивности света, но также и над возвратом к ″нормальным″ условиям работы в соответствии с различными профилями.

В одном конкретном варианте представляется полезным ″быстрое падение″ интенсивности света при детектировании инфракрасного излучения, чтобы не повредить зрения пользователя или другого человека, тогда как ″нормальные″ условия работы будут восстанавливаться постепенно, аналогично процессу на сетчатке глаза, аккомодация которой происходит различным образом при существенном увеличении или падении яркости.

Таким образом, процессор 210 придает головному светильнику много новых свойств и возможностей, которые не требуют дальнейшего обсуждения.

В завершение будет рассмотрен третий вариант, в котором в головной светильник введен отдельный блок для приема и обработки изображения, придающий головному светильнику дополнительные функции.

III. Описание третьего варианта: датчик изображения и блок расчета

На фиг.3 проиллюстрирован третий вариант, который полностью использует возможности микропроцессорной архитектуры и включает блок для приема и обработки изображений.

Для облечения восприятия описания элементы, общие с управляющим блоком 125′, имеют те же цифровые обозначения.

В третьем варианте управляющий блок 125″ снабжен процессором 210, который предпочтительно приспособлен для обработки изображений и для коммуникации по обычным адресной шине, шине данных и управляющей шине с памятью RAM 220, ROM 230 и контуром 200 ввода/вывода (I/O) для взаимодействия с внешними сигналами, например с информацией, генерируемой компаратором 124, или, альтернативно, с цифровой информацией, генерируемой непосредственно инфракрасным датчиком. Как и в варианте по фиг.2, контур 200 ввода/вывода генерирует управляющий сигнал 111, передаваемый на вход контура ШИМ. Порт 250 USB доступен через USB-модуль, подключенный к шине.

Управляющий блок 125″ дополнительно содержит блок расчета изображения, основу которого составляет датчик 300 изображения, проиллюстрированный на фиг.3 как аналоговый датчик, такой, например, как модуль видеокамеры или модуль аналоговой камеры, снабженный соответствующей оптической системой. Блок 125″ дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь (A/D) 310 для преобразования аналоговых сигналов, генерируемых камерой 300, в цифровую информацию, которая после этого становится доступна процессору 210 изображений через контур 200 ввода/вывода.

Применительно к одному конкретному варианту будет рассмотрена полностью цифровая схема. Блоки 300-310 будут заменены цифровым датчиком на базе ПЗС-датчика, хорошо известного в области цифровой фотографии. В результате будет доступно цифровое изображение, организованное в пиксели, например, с размерностью 640×480 пикселей. Каждому пикселю I(x,y) будет приписано значение, характеризующее яркость изображения или его цветовые компоненты.

В предпочтительном варианте у датчика изображения имеется ось, соответствующая оптической оси СД, так что изображение, воспринимаемое датчиком 300, совпадает с зоной, освещаемой СД.

Чтобы избежать опасности направления оптической оси СД на сетчатку глаза пользователя или любого другого человека, процессор 210 изображения реализует загруженную в память 230 компьютерную программу, предотвращающую, насколько это возможно, направление оси формируемого пучка на глаз пользователя.

Альтернативно или дополнительно, имеется возможность детектировать лицо и/или глаз человека. В конкретном варианте обработка изображения, производимая управляющим блоком, приведет к обнаружению относительной поверхности лица на изображении, разбитом на пиксели (например на 640×480 пикселей), чтобы сгенерировать управляющую функцию для этой поверхности.

Более конкретно, можно сфокусироваться на детектировании глаза.

На фиг.5 иллюстрируется пример изображения, состоящего из 480×640 пикселей и представляющего человеческое лицо с двумя глазами. При этом зона 510 выделена как опасная зона, в которой сконцентрировано большое количество световых лучей. Далее будет описан способ, обеспечивающий при детектировании глаза резкое уменьшение интенсивности света, генерируемого СД.

Разработано много алгоритмов для осуществления идентификации человеческого глаза, которые могут быть разделены на способы, ориентированные на различные признаки, и на способы, основанные на изображениях, причем специалист сможет адаптировать доступные ему алгоритмы в соответствии с требованиями, заданными для осуществления фонарика или головного светильника.

Один пример описан в патенте США №6072892, выданном 6.06.2000 и описывающем способ детектирования положения глаза на изображении лица, основываясь на пороге интенсивности на гистограмме изображения, с целью определить на гистограмме три пика, ассоциированные с кожей вокруг зрачка и с белками глаз. Как показано на фиг.6, каждому пику соответствует одна из трех зон 610, 620 и 630.

На фиг.7 иллюстрируется вариант способа уменьшения количества света, генерируемого СД.

Способ начинается на шаге 700, на котором, с регулярными интервалами, производится семплирование и хранение изображения, сгенерированного датчиком изображения.

Затем, на шаге 710, способ переходит к детектированию человеческого лица посредством выполнения соответствующего алгоритма, например основанного на поиске овала.

Затем, на шаге 720, способ продолжается путем детектирования прямоугольной зоны, такой как зона 520 на фиг.5, которая с большой вероятностью заключает в себе глаз. С этой целью может использоваться способ согласно патенту США №6072892 или другой известный способ.

Затем, на шаге 730, способ выполняет тест, чтобы определить, детектируется ли глаз в предположительно опасной зоне 510.

Если тест успешный, т.е. указывает, что один глаз был детектирован в опасной зоне, способ переходит на шаг 740, на котором процессор генерирует управляющий сигнал 111, поступающий в контур 112 ШИМ, чтобы существенно - например, на 80-90% - ослабить интенсивность света, испускаемого СД. Затем способ возвращается на шаг 700 для нового семплирования.

Если на шаге 730 сделан вывод, что глаз не был обнаружен, способ возвращается на шаг 700 для нового семплирования.

Способ, описанный со ссылкой на фиг.7, может быть, по желанию, усложнен и даже скомбинирован с любым подходящим алгоритмом с целью обеспечения дополнительных функциональностей.

В частности, восприятие изображений может быть эффективно скомбинировано с инфракрасным детектированием, которое было описано в рамках первого и второго вариантов.

Действительно, инфракрасный датчик обеспечивает особенно быстрое детектирование человеческого лица, тогда как обработка изображения позволит получить высокую точность детектирования с целью устранить ложные детектирования.

Такое сочетание двух эффектов будет поэтому особенно эффективным.

Данная комбинация иллюстрируется фиг.8.

На шаге 810 способ приступает к семплированию цифрового значения, сгенерированного инфракрасным датчиком (возможно, после аналого-цифрового преобразования, если оно требуется).

Найденное цифровое значение записывается на шаге 820 в блок RAM, в частности, для использования при промежуточных расчетах или для целей статистики.

Затем, на шаге 830, способ выполняет тест, состоящий в сравнении сохраненного значения с референтным значением Vref. Следует отметить, что в зависимости, в частности, от результатов расчетов, выполненных цифровым процессором, референтное значение может являться фиксированным, заданным значением или, возможно, переменной

Если тест неудачен, способ возвращается на шаг 810.

Если тест на шаге 830 показывает, что значение, выданное инфракрасным детектором, превышает референтное значение, способ переходит на шаг 840, на котором процессор 210 генерирует управляющий сигнал 111, чтобы существенно ослабить свет генерируемый СД.

Затем способ переходит на шаг 850, состоящий в приеме (захвате) и сохранении изображения, сгенерированного датчиком 300 изображения.

Далее способ инициирует детектирующий алгоритм с целью детектирования на шаге 860 человеческого лица, и, более конкретно, алгоритм с целью детектирования глаза в изображении, записанном в память.

После этого способ продолжается шагом 870, состоящим в тесте для определения, был ли детектирован глаз в предположительно опасной зоне.

Если тест на шаге 870 дал положительный результат, способ переходит на шаг 880, заключающийся в подтверждении уменьшения интенсивности света, необходимость которого была определена на шаге 840. Альтернативно или дополнительно, может быть реализован любой механизм, такой, например, как в упомянутой европейской заявке на ″ЭЛЕКТРОННОЕ ЗУММИРОВАНИЕ″, т.е. расширение конуса светового пучка, чтобы понизить плотность светового потока, который с существенной вероятностью может достичь сетчатки глаза человека.

Затем способ возвращается на шаг 810 для семплирования новой информации, детектированной инфракрасным датчиком.

Можно видеть, что инфракрасный датчик может особенно эффективно сочетаться со способом детектирования изображения с целью, с одной стороны, гарантировать высокую скорость детектирования и, с другой стороны, добиться высокой точности, обеспечиваемой цифровой обработкой.

Кроме того, специалисту должно быть понятно, что применение цифрового процессора создаст новые возможности, делая доступным, с одной стороны, дальнейшее повышение эффективности защиты, обеспечиваемой устройством (в том числе использование различных порогов, рассчитываемых по данным статистики), а с другой стороны, добавление новых, особенно полезных функциональностей.

Например, в одном конкретном варианте светильник дополнительно снабжен специальной компьютерной программой, обеспечивающей распознавание лица авторизованного пользователя. В результате становится возможным, посредством сравнительного теста лица пользователя и записанного изображения, предотвратить неавторизованное использование светильника. В результате будет создано весьма эффективное устройство, предотвращающее кражу, поскольку никто не сможет воспользоваться светильником без разрешения его оригинального владельца, который единственный может активировать и деактивировать те или иные функции.

Следует также отметить, что, хотя инфракрасный детектор скомбинирован с датчиком изображения, можно также рассмотреть существование блока управления, который содержит только единственный датчик изображения при отсутствии любого инфракрасного детектора.

Кроме того, может быть разработана конкретная интегральная схема, реализующая функцию захвата изображения вместе с его обработкой, так что на выходе интегральной схемы будет выдаваться логический сигнал, который будет характеризовать присутствие человеческого лица и который будет направляться в блок управления.

1. Портативный светильник, содержащий:
- один или более светодиодов (СД);
- управляемый модуль (113, 112) питания, обеспечивающий питание СД в составе светильника,
- модуль (120) управления для настройки уровня света, генерируемого светильником,
отличающийся тем, что модуль управления содержит датчик изображения, формирующий изображение места, освещаемого светильником, и процессор для обработки изображений, способный детектировать присутствие глаза в предположительно опасной зоне, при этом модуль (120) управления способен вырабатывать управляющий сигнал для уменьшения светового потока, генерируемого СД, при детектировании в предположительно опасной зоне человеческого лица, в частности глаза.

2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что модуль управления способен определять относительный размер выявленной поверхности человеческого лица на изображении, принятом датчиком изображения, и обеспечивать уменьшение интенсивности света в соответствии с размером указанной выявленной поверхности.

3. Светильник по п.1, дополнительно содержащий интерфейс USB для подключения к компьютеру или микрокомпьютеру.

4. Светильник по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью уменьшения интенсивности света и возвращения к нормальной интенсивности света в соответствии с заданными профилями под управлением блока управления.

5. Светильник по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью хранения в доступной для микропроцессора памяти референтного изображения, в частности изображения авторизованного пользователя светильником, и с возможностью функционирования только после сравнения изображения, принятого датчиком, с референтным изображением.

6. Светильник по п.1, дополнительно содержащий инфракрасный детектор, функционирующий в спектральной области, отличной от области функционирования СД, и обеспечивающий блок управления дополнительной информацией.

7. Способ внесения ограничения в интенсивность света, генерируемого светильником, включающий следующие шаги:
с использованием управляемого модуля питания подают ток на один или более СД, посредством датчика изображения получают изображение и обрабатывают его с целью детектировать человеческое лицо и, более конкретно глаз, с определенной вероятностью расположенный в предположительно опасной зоне, предназначенной для приема светового потока высокой плотности, и
в качестве отклика на детектирование глаза в указанной опасной зоне, уменьшают световую мощность потока, испускаемого СД.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие шаги:
- определяют относительную площадь поверхности, занятой человеческим лицом в изображении, принятом датчиком изображения, и
- уменьшают интенсивность света в соответствии с указанной площадью поверхности.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что уменьшение интенсивности света и возвращение к нормальной интенсивности света осуществляют в соответствии с определенными заданными профилями.

10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие шаги:
- сохраняют в доступной микропроцессору памяти референтное изображение, соответствующее авторизованному пользователю светильника, и
- осуществляют авторизацию функционирования светильника только по завершении сравнения референтного изображения с изображением, принятым датчиком изображения.

11. Светильник, содержащий
- один или более СД;
- управляемый модуль (113, 112) питания, служащий источником питания для светодиодного светильника,
- модуль (120) управления для регулирования света, генерируемого светильником,
- инфракрасный датчик, функционирующий в спектральной области, отличной от области функционирования СД, и предназначенный для детектирования человеческого лица,
при этом при детектировании человеческого лица модуль (120) управления вырабатывает управляющий сигнал для уменьшения количества света, генерируемого СД.

12. Светильник по п.11, отличающийся тем, что имеет микропроцессорную архитектуру с цифровой памятью для обработки информации, генерируемой инфракрасным детектором.

13. Светильник по п.11 или 12, отличающийся тем, что указанный модуль (120) управления дополнительно содержит датчик изображения, способный генерировать изображение, подлежащее обработке с целью генерирования информации, подтверждающей необходимость снижения интенсивности излучения СД.

14. Способ внесения ограничения в интенсивность света, генерируемого светильником, содержащим один или более СД и управляемый блок питания для подачи тока к светодиодам светильника, причем указанный способ включает следующие шаги:
- детектируют человеческое лицо посредством инфракрасного датчика, функционирующего в спектральной области, отличной от области функционирования СД;
- как отклик на указанное детектирование, уменьшают световой поток, генерируемый СД.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что дополнительно включает получение и обработку изображения, при этом инфракрасный детектор используют для быстрого уменьшения интенсивности света с последующим подтверждением уменьшения интенсивности путем цифровой обработки изображения, принятого указанным датчиком изображения.

16. Светильник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что содержит единственную схему для приема и обработки изображения с целью детектирования человеческого лица, причем указанная логическая схема выполнена способной выработать логическую информацию, репрезентативную для детектирования человеческого лица и подаваемую в блок управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к блоку (1) управления и способу для управления таким блоком в установке передачи питания по Ethernet (PoE). Блок (1) управления содержит, по меньшей мере, один первый порт (12a), к которому может подсоединяться внешнее устройство (2), и он выполнен с возможностью управления питанием, доставляемым на первом порте (12a), в зависимости от предварительно определенных правил переключения.

Изобретение относится к области светотехники. Варианты осуществления изобретения представляют управляющий аппарат (100) для осветительного средства (12), содержащий интерфейс (15) для двунаправленного обмена данными с устройством управления (20) и устройство (25) измерения энергии или мощности для определения потребления энергии или мощности осветительным средством.

В осветительном устройстве первичный модуль (103) управления и группа модулей (107) освещения расположены в цепи источника питания, каждый модуль (107) освещения упомянутой группы выполнен с возможностью приема команд из первичного модуля (103) управления через интерфейс (117) модуля освещения в модуле (107) освещения, в котором каждый последующий модуль (103; 107) в цепи имеет вход (145) питания, который подключается к переключаемому выходу (147) питания соответствующего предшествующего модуля (103; 107), каждый предшествующий модуль (103; 107) выполнен с возможностью подачи питания на выход (147) питания только после инициализации идентификации адреса модуля, и каждый последующий модуль (103; 107) выполнен с возможностью инициализировать идентификацию адреса модуля после подачи питания на вход (145) питания.

Изобретение относится к системам освещения. Техническим результатом является расширение арсенала технических возможностей системы освещения.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к устройству установки уровней диммирования множества источников света. Техническим результатом является предоставление устройств для интеллектуального управления освещением.

Изобретение относится к контроллеру освещения для системы освещения и к системе освещения, выполненной с возможностью адаптивного управления. Техническим результатом является уменьшение потребления энергии системой освещения.

Изобретение относится к схемам для возбуждения электрических нагрузок. Техническим результатом является компенсация сдвигов в ЦАПах и других компонентах схем, используемых для возбуждения электрических нагрузок.

Изобретение относится к области наружного освещения. Система наружного освещения содержит наружные светильники, распределенные по пространственным участкам наружного пространства.

Изобретение относится к обеспечению освещения помещения. Техническим результатом является управление интенсивностью света в соответствии с моделью, с которой обеспечивается освещение помещения.

Изобретение относится к осветительным системам, а более конкретно к настройке сети кодированного света. Техническим результатом является соотнесение осветительных устройств-сателлитов в сети кодированного света с центральным осветительным устройством, в том числе и в условии помех от других источников света - сателлитов в поле зрения, которые не принадлежат комплектуемой осветительной системе. Результат достигается тем, что осветительная система (100) содержит центральное осветительное устройство (111), по меньшей мере одно осветительное устройство-сателлит (121, 131) и контроллер (141) для регулировки настроечных параметров света. Контроллер выполнен с возможностью передачи запроса соотнесения по первому каналу (142) связи в ответ на запрос (140) пользователя. Центральное осветительное устройство выполнено с возможностью приема запроса соотнесения и повторной передачи этого запроса соотнесения по второму каналу посредством кодированного света (112). Осветительное устройство-сателлит выполнено с возможностью передачи своего идентификатора в центральное осветительное устройство в ответ на прием запроса соотнесения. Идентификатор передают, только если процесс соотнесения разрешен. Процесс соотнесения разрешают в течение ограниченного периода времени в ответ на запрос пользователя. Центральное осветительное устройство дополнительно выполнено с возможностью соотнесения осветительного устройства-сателлита с центральным осветительным устройством в ответ на прием идентификатора. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх