TWI576533B - Intelligent adaptive lighting system - Google Patents

Description

智慧型適應性照明系統

本發明涉及一種智慧型適應性照明系統，尤指一種能應用於需照明之場所的智慧型控制系統。

日常生活中，照明是不可或缺的一樣物品，從過去使用的煤氣燈、蠟燭、油燈等，到現代人工照明主要使用的電力照明裝置，而前述電力裝置大多為設置在天花板上的日光燈，及一般放置在桌面上的檯燈等，讓人們在光線不足的場所或環境中提供光源，以便能進行閱讀文件等其他工作。

一般人於桌面上閱讀文件等其他工作時，由於天花板上的日光燈與桌面間的距離太長，故即使開啟日光燈，也無法提供足夠的光線於桌面上，不僅讓人的眼睛易於因光線亮度的不足感到不適，造成眼睛視力的退化，縱使設置了檯燈置於桌面上，但由於每個人的體型都不一樣，會因視線高低的不同，而容易產生局部刺眼、局部亮度不均、或較暗等情境，故勢必要重新手動調整燈頭位置，十分不便。

雖然另有業者開發了一種智慧型照明系統，然而，目前市面上常見的照明系統大多是使用感測器，例如能感測房間是否有充足日光，以調整燈源光暗的日光感測器，或是能感測人體近靠與否，以控制燈亮滅的紅外線感測器等，但很明顯的，上述方式僅有開燈與關燈的控制，卻無法解決或達到同時多區域照度的調整、不同姿態或不同方向穩定照度的適 應性調整及應用。

有鑑於此，如何提供一種能達到同時多區域照度、多姿態、及多方向穩定亮度的調整，以提供人於場所中觀察物件所需的視覺需求，達到符合適合人眼觀察狀態的智慧型適應性照明系統，便成為本發明欲改進的課題。

本發明目的在於提供一種能達到同時多區域照度的調整、多姿態、及多方向亮度調整的多元控制之穩定照明應用，且能提供人於場所中觀察物件所需的視覺需求，以達到符合適合人眼觀察狀態的智慧型適應性照明系統。

為解決上述問題及達到本發明的目的，本發明的技術手段，是這樣實現的，為一種智慧型適應性照明系統，其特徵在於：所述智慧型適應性照明系統(100)，其應用於需要照明的環境中，並包括有一嵌入式系統(1)、至少一影像擷取裝置(2)、及至少一可調式發光裝置(3)；所述嵌入式系統(1)，其能供連接外部電源，並包括有一具有嵌入式影像處理演算法的視覺處理晶片(11)；所述影像擷取裝置(2)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供擷取影像畫面；所述可調式發光裝置(3)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供調整照射時的不同區域亮度、角度、多姿態、及方向；而當有一物件(A)置於該可調式發光裝置(3)下，且位於該影像擷取裝置(2)所涵蓋的範圍時，藉由該視覺處理晶片(11)的演算法，以辨識認知動態的環境亮度狀態，並偵測出該物件(A)的精確位置，且透過該影像擷取裝置(2)以影像畫面擷取到該物件(A)其附近每一座標的亮度，來隨時修正控制該可調式發光裝置(3)，藉以產生均勻照明或適應環境需求的亮度。

更優選的是，所述可調式發光裝置(3)，其更包括有至少一 晶片控制電路板(31)、及數個與該晶片控制電路板(31)做電性連接的發光元件(32)。

更優選的是，所述數個發光元件(32)，其更是呈矩陣排列設置，而該數個發光元件(32)在該晶片控制電路板(31)的控制下，能獨立且個別朝不同角度、不同方向適應性的照射或調整。

更優選的是，所述智慧型適應性照明系統(100)，其更包括有一與該嵌入式系統(1)做電性連接、以便能編輯並修正該視覺控制晶片(11)之演算法的電子裝置(4)。

更優選的是，所述電子裝置(4)更是為下列之一，智慧型手機、桌上型電腦、個人數位助理[PDA]、筆記型電腦。

與現有技術相比，本發明的作用及效果如下：

第一點：本發明中，其是利用嵌入式系統(1)、及影像擷取裝置(2)，以精細分析動態的環境亮度狀態，並擷取物件(A)上每一個座標的亮度，來分析判斷物件(A)上每一個座標應該給予的亮度修正值，藉此控制可調式發光裝置(3)調整各區域照射時所需的區域亮度、角度、及方向，以給予物件(A)對點、對區域面、或全面的均勻照明，或者是能適應性地依照特定座標點或特定區域，給予不同情境的光源或指定亮度。

第二點：本發明中，其視覺處理晶片(11)是放有嵌入式影像處理演算法，以辨識認知環境光源、當時各照明情境、及於環境中各種物質的動態行為，因此若有物件(A)置於可調式發光裝置(3)下，且在影像擷取裝置(2)所涵蓋範圍處，則透過視覺處理晶片(11)中的演算法則，能偵測出涵蓋範圍中物件(A)的精確位置，以隨時符合人眼舒適觀察、閱讀或觀看的情境。

1‧‧‧嵌入式系統

11‧‧‧視覺處理晶片

2‧‧‧影像擷取裝置

3‧‧‧可調式發光裝置

31‧‧‧晶片控制電路板

32‧‧‧發光元件

4‧‧‧電子裝置

100‧‧‧智慧型適應性照明系統

A‧‧‧物件

第1圖：本發明的立體示意圖。

第2圖~第3圖：為第1圖應用於需照明之環境的立體實施示意圖。

第4圖：本發明另一種實施方式的立體示意圖。

以下依據圖面所示的實施例詳細說明如後：如第1圖~第4圖所示，圖中揭示出，為一種智慧型適應性照明系統，其特徵在於：所述智慧型適應性照明系統(100)，其應用於需要照明的環境中，並包括有一嵌入式系統(1)、至少一影像擷取裝置(2)、及至少一可調式發光裝置(3)；所述嵌入式系統(1)，其能供連接外部電源，並包括有一具有嵌入式影像處理演算法的視覺處理晶片(11)；所述影像擷取裝置(2)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供擷取影像畫面；所述可調式發光裝置(3)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供調整照射時的不同區域亮度、角度、多姿態、及方向；而當有一物件(A)置於該可調式發光裝置(3)下，且位於該影像擷取裝置(2)所涵蓋的範圍時，藉由該視覺處理晶片(11)的演算法，以辨識認知動態的環境亮度狀態，並偵測出該物件(A)的精確位置，且透過該影像擷取裝置(2)以影像畫面擷取到該物件(A)其附近每一座標的亮度，來隨時修正控制該可調式發光裝置(3)，藉以產生均勻照明或適應環境需求的亮度。

其中，一般日光燈照射於書本時，可能產生局部刺眼、局部亮度不均、或較暗情境等情形，故如第1圖所示，通過嵌入式系統(1)、影像擷取裝置(2)、及可調式發光裝置(3)所組成的智慧型適應性照明系統(100)，能如第2圖~第3圖所示，應用於需要照明的環境場所中，並藉由嵌入式系統(1)上的視覺處理晶片(11)與影像擷取裝置(2)的配合下，徹底解決在不同位 置所呈現刺眼、或照度不均勻、以及各種可能適應性照明需求等問題。

其次，通過嵌入式系統(1)的視覺處理晶片(11)之嵌入式影像處理演算法，以便能進行相當複雜的計算及控制，辨識認知環境光源、當時各照明情境、及於環境中各種物件的動態行為，以及與影像擷取裝置(2)所擷取影像上每一個座標之亮度的搭配實施下，供可調式發光裝置(3)開始做動，而嵌入式影像處理演算法除了根據一般影像處理的標準程序，如物件影像輸入、影像雜訊處理、影像強化、物件特徵擷取、物件影像切割、物件影像分類等之外，還能將人工智慧如模糊理論、類神經演算法則等植入，讓本發明智慧型適應性照明系統(100)具有學習功能，能以自主人工智慧功能，自動學習模仿使用者對於光源控制使用的特定需求與行為模式。

因此，請參照第2圖~第3圖所示，當有一物件(A)例如人體位於可調式發光裝置(3)下方，且位於影像擷取裝置(2)所涵蓋的範圍時，此時嵌入式系統(1)中的視覺處理晶片(11)，便藉由影像擷取裝置(2)開始精細分析物件(A)位置中之動態的環境亮度狀態，同時影像擷取裝置(2)以影像方式擷取物件(A)其附近座標的亮度，再分析判斷物件(A)其附近座標應該給予的亮度修正值，即以回授控制[Feedback control]的概念，隨時控制並修正可調式發光裝置(3)調整照射時的區域亮度、角度、及方向，以給予物件(A)對點、對區域面、或全面的均勻照明，達到隨時符合人眼舒適觀察或閱讀的情境。

上述中，所述可調式發光裝置(3)，其更包括有至少一晶片控制電路板(31)、及數個與該晶片控制電路板(31)做電性連接的發光元件(32)。

又上述中，所述數個發光元件(32)，其更是呈矩陣排列設置，而該數個發光元件(32)在該晶片控制電路板(31)的控制下，能獨立且個別朝不同角度、不同方向適應性的照射或調整。

其中，透過晶片控制電路板(31)與發光元件(32)的設置，假設通過影像擷取裝置(2)，以供嵌入式系統(1)的視覺處理晶片(11)辨識認知環境的動態狀態時，便能藉由晶片控制電路板(31)來控制數個發光元件(32)的發光數量，而數個發光元件(32)能是為LED元件，並採矩陣式排列組合，每個發光元件(32)為了能任意調整光源投射方向或角度，依應用設計需求，能內嵌驅動馬達以達其效果，另外，若是環境亮度不需太亮，即能使一部分發光元件(32)發出光源，藉以達到部分環境區域發光，進而降低亮度的效果，又或者適應性地依照特定座標點或特定區域，給予不同情境的光源或指定亮度。

上述中，所述智慧型適應性照明系統(100)，其更包括有一與該嵌入式系統(1)做電性連接、以便能編輯並修正該視覺控制晶片(11)之演算法的電子裝置(4)。

又上述中，所述電子裝置(4)更是為下列之一，智慧型手機、桌上型電腦、個人數位助理[PDA]、筆記型電腦。

其中，請參照第4圖所示，透過電子裝置(4)的設置，能供智慧型適應性照明系統(100)提供廣泛的應用情境範圍，以達清晰視覺的效果，例如建築業者常需要模型製作，必需要在不同觀察角度提供良好的視覺需求，因此能由電子裝置(4)來設定嵌入式系統(1)的視覺處理晶片(11)，而電子裝置(4)能是為智慧型手機、桌上型電腦、個人數位助理[PDA]、及筆記型電腦，並且依據所需空間範圍，設置複數的影像擷取裝置(2)、及可調式發光裝置(3)，以提供建築業者或其他業者於工廠環境作業中所需的情境，不僅如此，亦能提供弱視者殘障需求、甚至其他待開發廣泛的多元工業商業需求，徹底解決既有技術所能提供各種場合照度不均勻的問題，或者執行多元適應的照度任務需求。

以上依據圖式所示的實施例詳細說明本發明的構造、特徵及作用效果；惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，但本發明不以圖面所示限定實施範圍，因此舉凡與本發明意旨相符的修飾性變化，只要在均等範圍內都應涵屬於本發明專利範疇。

1‧‧‧嵌入式系統

11‧‧‧視覺處理晶片

2‧‧‧影像擷取裝置

3‧‧‧可調式發光裝置

31‧‧‧晶片控制電路板

32‧‧‧發光元件

100‧‧‧智慧型適應性照明系統

Claims (5)

1. 一種智慧型適應性照明系統，其特徵在於：所述智慧型適應性照明系統(100)，其應用於需要照明的環境中，並包括有一嵌入式系統(1)、至少一影像擷取裝置(2)、及至少一可調式發光裝置(3)；所述嵌入式系統(1)，其能供連接外部電源，並包括有一具有嵌入式影像處理演算法的視覺處理晶片(11)；所述影像擷取裝置(2)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供擷取影像畫面；所述可調式發光裝置(3)，其與該嵌入式系統(1)做電性連接，能供調整照射時的不同區域亮度、角度、多姿態、及方向；而當有一物件(A)置於該可調式發光裝置(3)下，且位於該影像擷取裝置(2)所涵蓋的範圍時，藉由該視覺處理晶片(11)的演算法，以辨識認知動態的環境亮度狀態，並偵測出該物件(A)的精確位置，且透過該影像擷取裝置(2)以影像畫面擷取到該物件(A)其附近每一座標的亮度，來隨時修正控制該可調式發光裝置(3)，藉以產生均勻照明或適應環境需求的亮度。
2. 如請求項1所述的智慧型適應性照明系統，其中，所述可調式發光裝置(3)，其更包括有至少一晶片控制電路板(31)、及數個與該晶片控制電路板(31)做電性連接的發光元件(32)。
3. 如請求項2所述的智慧型適應性照明系統，其中，所述數個發光元件(32)，其更是呈矩陣排列設置，而該數個發光元件(32)在該晶片控制電路板(31)的控制下，能獨立且個別朝不同角度、不同方向適應性的照射或調整。
4. 如請求項1所述的智慧型適應性照明系統，其中，所述智慧型適應性照明系統(100)，其更包括有一與該嵌入式系統(1)做電性連接、以便能編輯並修正該視覺控制晶片(11)之演算法的電子裝置(4)。
5. 如請求項4所述的智慧型適應性照明系統，其中，所述電子裝置(4)更是為下列之一，智慧型手機、桌上型電腦、個人數位助理[PDA]、筆記型電腦。