[发明专利]基于物体表面三维形貌分析的智能照明控制系统及方法

说明书

一种基于物体表面三维形貌分析的智能照明控制系统及方法，所述系统包括：传感器单元，用来获取待照明区域的三维形貌数据；后端数据处理和控制单元，用来对照明效果进行三维建模、根据预先设定的照明评估准则分析计算出最优照明效果，并得出最优照明效果对应的控制指令；还包括半导体照明单元和运动控制单元，用来执行所述控制指令以输出最优照明效果。本发明提出的通过待照明区域表面三维形貌感知计算进行照明输出效果控制的系统和方法，能够实现对待照明区域的精细化感知分析以及照明效果的精细化输出控制；还提出了一种基于人因学实验方法的三维照明效果评估方法，实现了对三维照明效果图像的客观、准确的评价。

技术领域

本发明属于智能照明领域，特别涉及一种基于物体表面三维形貌分析的智能照明控制系统及方法。

背景技术

本发明的智能照明控制系统及方法适合于近景照明中需要对光照效果进行精细控制的应用场合，常见的应用如航天领域的卫星与空间站在轨服务应用、伴飞小卫星的科学实验应用等；也可包括深海水下机器人的潜航探测应用等；又可包括工业中产品生产过程中缺陷自动或半自动检测应用等。上述应用均需要照明环境光符合特定的要求，因此需要进行精细的环境光控制。

智能照明技术是指利用物联网技术、有线/无线通讯技术、电力载波通讯技术、嵌入式计算机智能化信息处理，以及节能控制等技术组成的分布式照明控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。传统智能照明技术的研究热点主要在于结合特定应用的照明电路的设计方法；其研究的目的更关注“绿色”、“节能”，以及景观照明中如何提高照明输出的视觉效果。其不足主要体现在：现有智能照明对环境分析以及照明输出光的控制不够精细。

智能照明近年来得到快速发展，涌现了一批相关的专利或文献。如中国专利“追踪照明装置及方法”，专利公开号CN201710381719.8中提出了一种根据图像拍摄结果进行照明效果控制的系统，该系统采用滑动轨道控制的方式进行照明灯具照明效果的控制；中国专利“一种智能感应灯”，专利公开号CN201620850881.0中提出了一种通过识别客户抓取或触摸商品手势信号控制LED光线变化，实现和客户互动达到灵动的智能照明效果的照明系统设计方案；中国专利“基于图像处理的智能灯光调节系统及其调节方法”，专利公开号CN201610625999.8中，提出了一种根据对图像的对比、判断和计算，实现弯道补光、眩光避让、转向随动以及照射角度变换的智能车灯；中国专利“图像处理设备和图像处理方法”，专利公开号CN201580021217.3中，提出了一种根据二维图像分析进行照明控制的方法；中国专利“灯光智能照明系统及其方法”，专利公开号CN201710165564.4中，提出了一种根据颜色传感器测量结果进行照明效果智能控制的方案。

一般而言，智能照明产品主要由三部分组成：传感器、半导体照明单元，以及后端数据处理和控制单元。上述组成中，传感器用来感知环境态势的变化(不一定仅仅是环境光变化，如有典型事件发生也算在内)，并将感知测量的结果输出给后端数据处理和控制单元；后端数据处理和控制单元通过采用数学物理的方法对采集到的数据进行分析，将分析结果转换为特定的控制指令发送给半导体照明单元，最终半导体照明单元发射出特定的输出光。在许多场合下，智能照明产品除了上述三个基础组成部分外，还可以包含运动控制单元，用来控制半导体照明单元的空间姿态。这样，智能照明系统不但可以控制半导体照明单元的亮度、颜色等发光效果，还可以控制其照明方向与姿态。

在智能照明产品设计中，常见的传感器可以是光敏电阻、红外线传感器、超声波传感器、成像传感器、振动传感器等；常见的半导体灯具可以是发光二极管(Light-EmittingDiode,LED)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等电路可控发光效果的半导体灯具，且半导体灯具的个数与空间布局可根据具体的需要进行任意布置；常见的后端数据处理和控制单元可以是单片机电路、ARM(Acorn RISC Machine)电路、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)电路或电脑等；常见的运动机构可以控制半导体照明单元执行平动和转动的基本运动姿态。