CN106716876B - 高动态范围编码光检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于利用至少包括第一颜色通道和第二颜色通道的图像采集设备确定嵌入光源的光输出中的数据的方法。该方法包括：调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益，以致根据分布的一个或多个量度，用于第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于用于第二颜色通道的像素值的直方图的分布；获得利用被配置有针对第一和第二颜色通道的调整的增益的图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像，场景包含光源的光输出；以及处理所采集的图像的像素值之中的至少一些像素值，以确定所嵌入的数据。

Description

高动态范围编码光检测

技术领域

本发明的实施例一般涉及照明系统和光学接收器的领域，并且更具体地涉及用于利用至少包括两个颜色通道的图像采集设备确定嵌入光源的光输出中的数据的系统和方法。

背景技术

近年来，正在开发允许消费者对于特定房间或空间获得所期望的气氛的高度先进的照明系统。这些照明系统从个别光源的传统控制（接通/关闭和调光）移至其中多组光源同时被控制的场景设置。这样的照明系统的示例是若干组光源在房间、大厅或车辆中的布置。

对于这些场景设置应用而言，直观的用户交互被识别为最重要的成功因素之一。给用户提供与光源相关的信息诸如光源的定位识别、其性能和当前设置是使得直观的交互成为可能的关键。已经提议来给用户提供这样的信息的一种技术基于通过调制光源的照明（光）输出的一个或多个特征来嵌入数据，例如，诸如识别光源或一组光源和/或提供有关该光源或其周围的信息的识别符（ID）。因为正是此（多个）设备的光输出携带所嵌入的ID或其它数据，所以这样的技术已被称为“编码光”（CL）技术并且这样的光源则被称为“CL源”。

在本领域中已知用于将数据嵌入光源的光输出中的各种CL技术。也已知检测系统，其中检测系统内的照相机被配置成采集场景的一个或多个图像，这些图像包含光源的光输出，并且这些图像接着被处理以检测这些调制并从而重新获得所嵌入的数据。照相机可以在用于控制光源的远程控制器中进行实现或者可以被包括在诸如开关或传感器设备之类的另一单元中。此技术也已经开放了将常用的智能电话和平板计算机用作CL检测器的可能性，这是因为这些天那些设备典型地被配备有照相机。

US20060067707A1公开允许同时使用不同波长的光的通信的一种可视光通信系统。颜色传感器允许多个数据传输通道出现在光源和光检测器之间。不同波长的光能够同时被检测并且在每一个波长上调制的数据能够独立地和同时地进行处理。

US20100215378A1公开用于在可见光通信网络中使用的通道选择的设备和方法。该方法包括：在第一设备的多个支持的颜色通道之中的每一个颜色通道上发送来估计在每一个支持的颜色通道上的环境干扰，以及在支持的颜色通道之中的至少一些颜色通道上接收传输。

WO2011086501公开用于确定光源的光贡献是否存在于2D场景内的选择位置上的CL检测系统。光贡献包括具有N个符号的重复序列的嵌入代码。检测系统包括照相机和处理单元。照相机被配置成经由快门的具体打开/关闭模式来采集场景的一系列图像。处理单元被配置成：通过例如将对应于选择的物理位置的所采集系列的像素序列与N个符号的第一序列相关来处理所采集的一系列图像，以确定第一光源的光贡献是否存在于场景内的选择的物理位置上。

然而，由于照相机的限制，特别地当使用低成本的平板计算机或电话照相机时，从所采集的图像中重新获得所嵌入的数据并不总是可能的。这其中的一个原因是：可以采集这些图像，以致对于嵌入数据（即，从中可以重新获得所嵌入的数据的像素）的检测而言相关的像素（即，照相机的光传感器）被过饱和或被曝光不足。当此发生时，进行任何的CL检测是不可能的，这是因为被过饱和的或被曝光不足的光传感器无法检测到对于确定所嵌入的CL数据而言必要的所接收的光强度的差异。

本领域中所需要的是允许减少或消除这些问题之中的一个或多个问题的CL检测的方案。

发明内容

如本领域技术人员将意识到的，本发明的各方面可以被体现为系统、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例（包括固件、常驻软件、微码等等）或者将软件和硬件方面进行组合的可以全部一般在本文被称为“电路”、“模块”或“系统”的实施例的形式。在此公开中所描述的功能可以作为由计算机的微处理器执行的算法来实现。此外，本发明的各方面可以采取被收录在其上面收录例如存储计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。例如，计算机可读存储介质可以是但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或者前述内容的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例（非详尽列表）将包括以下：具有一个或多个导线的电连接，便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪存），光纤，便携式光盘只读存储器（CD-ROM），光学存储设备，磁存储设备或前述内容的任何合适的组合。在此文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储程序以便被指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相结合使用的任何有形介质。

计算机可读信号介质可以包括其中收录计算机可读程序代码的例如在基带中或作为载波的一部分传播的数据信号。这样的传播信号可以采取各种各样形式之中的任何形式，其包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何的计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且能够通信、传播或运输程序以便被指令执行系统、装置或设备使用或者与指令执行系统、装置或设备相结合使用。

在计算机可读介质上收录的程序代码可以使用包括但不限于无线、线缆、光纤、电缆、RF等等或前述内容的任何合适的组合的任何适当的介质来发送。用于针对本发明的各方面来完成操作的计算机程序代码可以被写入一种或多种编程语言的任何组合，其中编程语言包括面向对象的编程语言诸如Java（TM）、Smalltalk、C++等等以及常规的程序性编程语言诸如“C”编程语言或相似的编程语言。程序代码可以完全执行在用户的计算机上、部分地执行在用户的计算机上、作为独立的软件包执行、部分地执行在用户的计算机上且部分地执行在远程计算机上、或完全执行在远程计算机或服务器上。在后面的情形中，远程计算机可以通过包括局域网（LAN）或广域网（WAN）的任何类型的网络被连接到用户的计算机，或可以（例如使用因特网服务提供商、通过因特网）使得该连接至外部计算机。

下面参考根据本发明的实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图图示和/或方框图来描述本发明的各方面。将明白：这些流程图图示和/或方框图之中的每一个方框以及这些流程图图示和/或方框图之中的方框的组合能够利用计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供至处理器，尤其通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的微处理器或中央处理单元（CPU），以制造机器，以致经由计算机的处理器、其它可编程数据处理装置或其它设备执行的指令创建用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的手段。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，其中计算机可读介质能够指挥计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定的方式起作用，以致存储在计算机可读介质中的指令制造包括实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上，以引起一系列的操作步骤在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行来产生计算机实现的过程，以致在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的过程。

附图中的流程图和方框图说明根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的体系结构、功能和操作。在这方面，流程图或方框图中的每一个方框可以代表模块、段（segment）或代码的部分，其包括用于实现（多个）指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。也应该注意：在一些可供选择的实现方式中，在这些方框中所指出的功能可以不按照附图中所指出的顺序发生。例如，取决于所牵涉的功能，连续显示的两个方框事实上可以基本上同时被执行，或者这些方框有时可以按照相反的顺序来执行。也将注意：方框图和/或流程图图示之中的每一个方框以及方框图和/或流程图图示之中的方框的组合能够利用执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实现。

为了减少或消除上面讨论的问题之中的至少一些问题，根据本发明的实施例的一个方面，公开一种用于确定嵌入光源的光输出中的数据的计算机实现的方法。作为光输出的一个或多个特征的调制、优选地光输出的强度调制而在光输出中嵌入数据。该方法依赖于至少包括第一颜色通道和第二颜色通道的图像采集设备例如照相机的使用，其中第一颜色通道包括被配置成检测第一波长范围中的光的多个第一像素，第二颜色通道包括被配置成检测第二波长范围中的光的多个第二像素，第二波长范围与第一波长范围不同。该方法包括调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤，以致根据分布的一个或多个量度，第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于第二颜色通道的像素值的直方图的分布。因而，在此步骤中，调整这些颜色通道之中的至少一个颜色通道的增益设置，但是可能地调整这些颜色通道之中的每一个颜色通道的增益设置。该方法也包括获得利用图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像的步骤，其中图像采集设备被配置有针对第一和第二颜色通道的调整的增益，该场景包含光源的光输出。换句话说，获得场景的一个或多个图像，这些图像已利用调整的增益设置来采集。该方法进一步包括处理一个或多个所采集的图像中的多个第一像素和多个第二像素之中的至少一些像素的像素值以确定嵌入光输出中的数据的步骤。

利用被配置有针对第一和第二颜色通道的调整的增益的图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像此后被称为“修改的图像”，而利用被配置有针对第一和第二颜色通道的初始增益的图像采集设备所采集的场景的图像此后被称为“原始图像”。

如在本文所使用的，术语“像素”指的是图像采集设备例如照相机的光传感器，其用于响应于照射到光传感器的光敏材料上的光而生成电信号，典型地电压信号。由像素生成的电信号的大小与照射到该像素上的光的强度直接相关，例如与之成正比。像素作为照射在该像素上的光的结果而生成/包含的值在本文被称为“像素值”。因而，像素值指示照射到像素上的光的强度。

彩色照相机包括像素，其中每一个像素被配置用于检测特定光谱的（即，特定波长范围的）光。常规照相机典型地包括红色、绿色和蓝色像素（RGB），其被配置成检测在电磁能量的各自光谱范围中的光。如在本文所使用的，术语“颜色通道”指的是被配置成检测特定波长范围中的光的多个像素。

本领域技术人员将认识到：因为在本文所描述的图像采集设备具有至少两个不同的颜色通道，所以在本申请中所描述的每一个图像并且尤其在目前的权利要求书中所提到的每一个图像事实上包括两个图像——经由每一个颜色通道采集一个图像。换句话说，在本文所描述的一个或多个所采集的图像之中的每一个图像包括由形成第一颜色通道的像素所生成/包含的像素值的集合（即，经由第一颜色通道所采集的图像）以及由形成第二颜色通道的像素所生成/包含的像素值的集合（即，经由第二颜色通道所采集的图像）。在“一个或多个所采集的图像”中具有多于一个图像的情况下，这些图像指的是对于一些CL检测方法而言可能是必要的顺序采集的场景的图像。

如在本文所使用的，表述“调整的增益”用于描述在调整图像采集设备的颜色通道之中的至少一个颜色通道、但是可能多个颜色通道的初始增益的步骤之后特定颜色通道的增益。因而，即使在调整的步骤中特定通道的增益没有从初始增益中进行改变，此通道的增益也仍然被称为“调整的增益”，其中明白：调整在这样的情况下是零调整，并且调整的增益等于初始增益。表述“增益设置”用于描述图像采集设备的每一个颜色通道的增益值的集合。

如在本文所使用的，术语“直方图”具有在这个上下文中其是像素值的数据的频率分布的图形表示的通常意义。因而，在本申请的上下文中，直方图的x轴标绘像素值，而y轴标绘特定像素值出现或可能出现的发生的频率或计数。

典型地在照相机中采用自动白平衡算法，以便针对假设的“灰色世界”产生适当的颜色渲染，以致依据所有的照明条件（例如，直射阳光、白炽灯或荧光灯）来达到自然白平衡。这样的算法一般倾向于调整个别颜色通道（典型地，红色、绿色和蓝色通道）的增益，直至其各自像素值的直方图重叠。本发明的实施例基于以下认识：在大多数情况中，功能性照明倾向于是白色的，以致当将照相机瞄准光时所有的颜色通道倾向于采用相同的像素值，这意味着：所有不同的颜色通道倾向于在相同的曝光过度或曝光不足的区域中裁剪（clip），以致对于所有的颜色通道而言同时丢失CL调制。

本发明的实施例进一步基于以下认识：调整图像采集设备的不同颜色通道的增益，以致针对不同颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于针对第二颜色通道的像素值的直方图的分布，这能够本质上充当为每一个通道设置单独的ISO。因而，根据本发明的实施例，为了CL检测而优化不同颜色通道的增益，而不是为了美观来优化不同颜色通道的增益（例如，为了获得特定的图像质量或审美效果而优化）。通过有意地设置不同颜色通道的增益值以致直方图各自占据像素值范围的另一区域，每一个颜色通道可以被适配来捕获光强度的动态范围的不同部分，从而最小化或者甚至消除其中相同像素值的裁剪跨越所有的颜色通道同时发生的情形。以这种方式，本发明的实施例允许跨越比当前在现有技术中所进行的更高的动态范围的强度（像素值）来完成CL检测。

在实施例中，除了采集修改的图像之外，该方法还可以包括获得场景的原始图像（即，利用被配置有第一和第二颜色通道的初始增益的图像采集设备所采集的图像）之中的一个或多个原始图像。这样的实施例允许从修改的图像中检测CL光，而同时保证也采集原始图像——例如，为了针对用户而显示它们的目的。后者可能是有利的，这是因为这将消除对于执行修改的图像的后处理以重新创建原始图像的需求。

在实施例中，分布的一个或多个量度能够包括分布的色散（dispersion），其中第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益被调整，以致根据色散的一个或多个量度，针对第一颜色通道的像素值的直方图的色散实质上不同于针对第二颜色通道的像素值的直方图的色散。在各种进一步实施例中，能够从方差、标准偏差和四分位范围的群组中选择色散的一个或多个量度。

在实施例中，处理像素值以确定嵌入光输出中的数据的步骤能够包括：识别一个或多个所采集的图像内将被用于检测嵌入光源的光输出中的数据的一个或多个区域，以及分别地从多个第一像素和多个第二像素中选择对应于所识别的一个或多个区域的第一像素（即，选择形成第一颜色通道的像素）和第二像素（即，选择形成第二颜色通道的像素）。每一个选择的第一像素对应于所识别的一个或多个区域内不同的位置或点，并且每一个选择的第二像素对应于所识别的一个或多个区域内不同的位置或点。该方法进一步包括以下组的步骤之中的一个或者两个。在一个组的步骤中，该方法包括：在一个或多个所采集的图像中识别在所选择的第一像素内包含不适合于检测嵌入光源的光输出中的数据的像素值的第一像素，并且对于每一个所识别的第一像素，在多个第二像素内识别对应于在所识别的一个或多个区域内与所识别的第一像素基本上相同的位置的第二像素，以及使用所识别的第二像素的像素值而优选地不使用所识别的第一像素的像素值来确定嵌入光源的光输出中的数据。在其他组的步骤中（即，对于第一组的步骤而言，或附加地或可供选择地），该方法包括：在一个或多个所采集的图像中识别在所选择的第二像素内包含不适合于检测嵌入光源的光输出中的数据的像素值的第二像素，并且对于每一个所识别的第二像素，在多个第一像素内识别对应于在所识别的一个或多个区域内与所识别的第一像素基本上相同的具体位置的第一像素，以及使用所识别的第一像素的像素值而优选地不使用所识别的第二像素的像素值来确定嵌入光源的光输出中的数据。

在另一实施例中，处理像素值以确定嵌入光输出中的数据的步骤可以包括：从多个第一像素中选择像素（即，选择形成第一颜色通道的像素）和从多个第二像素中选择像素（即，选择形成第一颜色通道的像素）以便被用于检测嵌入光源的光输出中的数据，确定是否任何所选择的像素不适合于检测嵌入光源的光输出中的数据，以及通过只处理对其而言没有确定像素不适合于检测的选择像素的一个或多个所采集的图像中的像素值来确定嵌入光输出中的数据。选择图像采集设备的特定像素对应于识别在所采集的图像内适合于检测嵌入光源的光输出中的数据的子区域。例如，可能已知：特定光源的光足迹或光环将定位在图像中的哪里。由于一些CL检测方法具体地被定制为从光源的光足迹或光环中确定CL数据以便实现那些检测方法，所以对应于一个或多个所采集的图像的这些区域的像素被选择来用于CL检测。接着，确定是否任何选择的像素因为它们例如被曝光过度或被曝光不足而不适合于CL检测，这允许放弃那些像素值并且只处理合适的像素值。

在实施例中，该方法可以进一步包括：获得利用被配置有针对第一和第二颜色通道的初始增益的图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像（即，原始图像），并且从多个第一像素和多个第二像素中确定将被用于在原始图像内检测嵌入光源的光输出中的数据的像素的像素值，其中第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益基于所确定的像素值来调整。在此实施例中，将被用于检测CL数据的像素可以被识别为被描述例如用于“选择像素”。此实施例提供以下优点：初始增益设置鉴于如特定环境（即，具有特定的照明条件并且具有以特定的方式例如依据快门/光圈设置来配置的图像采集设备）中的相关像素所检测的测量的光强度来调整。在进一步实施例中，可能的是：该方法包括处理或尝试处理原始图像内的像素值，以确定嵌入光输出中的数据。当从原始图像中的CL光的检测因为对于检测而言必要的一些像素被曝光过度或被曝光不足而看来似乎是次优的或甚至是不可能的时候，第一和/或第二颜色通道的初始增益能够相应地进行调整（即，以便跨越整个范围的像素值来最小化曝光过度/曝光不足）。

在一个实施例中，调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤可以包括将或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值降低至某一非零值，以致对于其增益值正被降低的颜色通道而言，在依据初始增益所采集的至少一个图像中被曝光过度的像素（即，包含被裁剪至最大像素值的像素值的像素）的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的所谓的“曝光过度阈值”。后面的图像能够是但是不必是实际上从中确定嵌入光输出中的数据的修改的图像之一。换句话说，可以降低这些通道之一的增益，以致在利用被配置有针对那个通道的初始增益的图像采集设备所采集的场景的图像中曝光过度的像素的数量在利用被配置有针对那个通道的调整的增益的图像采集设备所采集的场景的图像中被降低至等于或低于预定义的曝光过度阈值。以这种方式，以前被裁剪至像素值范围的最大像素值、例如当像素值范围是0-255时被裁剪到255的值的像素值之中的至少一些像素值不再被裁剪，并且从那些像素之中的至少一些像素中检测CL是有可能的。

替代于如上所述的降低增益的实施例，在实施例中，调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤能够包括将或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值降低至某一非零值，以致对于其增益值正被降低的颜色通道而言，在依据调整的增益所采集的至少一个图像（该图像再次能够是但是不必是实际上从中确定CL数据的修改的图像之一）中，没有包含超过预定义最大值的像素值的像素。换句话说，能够降低这些通道之一的增益，以致在利用被配置有针对那个通道的调整的增益的图像采集设备采集图像的时候，没有包含超过预定义的最大像素值的像素值的像素，例如，如从那个通道的像素值的直方图中能够看到的。这样的实施例确保：能够识别CL的强度调制的整个范围。

在实施例中，调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤能够包括增加或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值正被增加的颜色通道而言，在依据初始增益所采集的至少一个图像中被曝光不足的像素（即，包含被裁剪至最小像素值的像素值的像素）的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的所谓的“曝光不足阈值”。再次，后面的图像能够是但是不必是实际上从中确定嵌入光输出中的数据的修改的图像之一。换句话说，可以增加这些通道之一的增益，以致利用被配置有针对那个通道的初始增益的图像采集设备所采集的场景的图像中曝光不足的像素的数量在利用被配置有针对那个通道的增加的增益的图像采集设备所采集的场景的图像中被降低至等于或低于预定义的曝光不足阈值。以这种方式，以前被裁剪到像素值范围的最小像素值、例如当像素值范围是0-255时被裁剪到0的值的像素值之中的至少一些像素值不再被裁剪，并且从那些像素之中的至少一些像素中检测CL是有可能的。

替代于如上所述的增加增益的实施例，在实施例中，调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤能够包括：增加或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值正被增加的颜色通道而言，在依据调整的增益所采集的至少一个图像（再次，该图像能够是但是不必是实际上从中确定CL数据的修改的图像之一）中，没有像素包含低于预定义最小值的像素值。换句话说，可以增加这些通道之一的增益，以致当利用被配置有针对那个通道的调整的增益的图像采集设备采集图像时，没有像素包含低于预定义最小像素值的像素值，例如，如从那个通道的像素值的直方图中能够看到的。

在实施例中，调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益的步骤能够包括调整图像采集设备的色温设置。例如从标准“日光”色温设置到“钨”色温设置的调整图像采集设备的色温设置导致至少一个颜色通道覆盖与其它通道不同范围的强度值。在一个进一步实施例中，调整色温设置的步骤能够包括从多个预定义的色温设置中选择一个色温设置。图像采集设备的这样的多个预定义的色温设置能够包括常规照相机的标准设置，例如，诸如钨、日光或多云和阴影色温设置。

在实施例中，该方法可以进一步包括将第一逆向调整功能应用于多个第一像素的一个或多个所采集的图像的像素值以及将第二逆向调整功能应用于多个第二像素的一个或多个所采集的图像的像素值，以获得对应于第一和第二颜色通道的初始增益的一个或多个所采集的图像的像素值。以这种方式，在后处理中，能够补偿利用为了CL检测而优化的增益所采集的图像，以至少获得将利用具有不同颜色通道的初始增益的图像采集设备所采集的图像的近似值。

在实施例中，该方法可以进一步包括将逆向调整应用于第一颜色通道和第二颜色通道的调整的增益，以致第一和第二颜色通道的增益是初始增益。此实施例有利地允许图像采集设备的设置从为了CL检测而优化的设置到例如为了白平衡而优化的标准设置的逆转。

在各种实施例中，所采集的图像可以是静止图像（即，图像采集设备是静物照相机（still camera）的一部分）或者可以是形成视频流的图像（即，图像采集设备是摄像机的一部分）。当然，图像采集设备能够是能够作为静物照相机和作为摄像机两者起作用的照相机的一部分。

根据本发明的另一方面，公开一种数据处理系统，其至少包括被配置用于完成在本文描述的方法的处理器。

根据本发明的又一方面，公开一种CL检测系统，用于确定作为光输出的一个或多个特征的调制、优选地作为光输出的强度调制而被嵌入光源的光输出中的数据。该系统至少包括图像采集设备和处理单元。图像采集设备例如照相机被配置用于采集将由处理单元处理的一个或多个图像。图像采集设备至少包括第一颜色通道和第二颜色通道，其中第一颜色通道包括被配置成在图像的采集期间检测第一波长范围中的光的多个第一像素，第二颜色通道包括被配置成在图像的采集期间检测第二波长范围中的光的多个第二像素，第二波长范围不同于第一波长范围。处理单元被配置用于完成在本文描述的方法。特别地，处理单元被配置用于：调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益，以致根据分布的一个或多个量度，用于第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于用于第二颜色通道的像素值的直方图的分布；获得利用被配置有第一和第二颜色通道的调整的增益的图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像，该场景包含光源的光输出；以及处理一个或多个所采集的图像中的多个第一像素和多个第二像素之中的至少一些像素的像素值，以确定嵌入光输出中的数据。这样的CL检测系统可以例如被实现在用于控制照明系统的远程控制器中或者被包括在随后也可以例如用于控制照明系统的个别CL源的另一单元诸如照相机、平板计算机、智能电话、开关或传感器设备之中。

此外，提供用于完成在本文描述的方法的计算机程序以及存储计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。计算机程序可以例如被下载（被更新）至现有的控制系统（例如，至现有的光学接收器、远程控制器、智能电话或平板计算机）或在制造这些系统时被存储。

在下文，将进一步详细描述本发明的实施例。然而，应该意识到：此实施例不可以被解释为限制本发明的保护范畴。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的在结构中安装的照明系统的示意图示；

图2是根据本发明的一个实施例的CL检测系统的示意图示；

图3是根据本公开的一个实施例的示例性数据处理系统的示意图示；

图4A和4B提供根据本发明的一个实施例的分别地根据初始的增益设置和调整的增益设置而与两个不同的颜色通道相关联的直方图的示意图示；

图5是根据本发明的一个实施例的依据图4A的初始增益设置、分别地经由第一和第二颜色通道所采集的第一图像和第二图像的示意图示；

图6是根据本发明的一个实施例的沿着图5所示的示例线的像素值的示意图示；

图7是根据本发明的一个实施例的依据图4B的调整的增益设置、分别地经由第一和第二颜色通道所采集的第一图像和第二图像的示意图示；

图8是根据本发明的一个实施例的沿着图7所示的针对第一颜色通道的图像中的示例线的像素值的示意图示；

图9是根据本发明的一个实施例的沿着图7所示的针对第二颜色通道的图像中的示例线的像素值的示意图示；

图10A和10B是根据本发明的各种实施例的用于确定嵌入光源的光输出中的数据的方法步骤的流程图；

图11图示在实际照相机中依据调整的增益设置而与三个颜色通道（红色、绿色和蓝色）相关联的直方图；以及

图12沿着一个所采集的图像中的示例线来图示依据图11所示的实际照相机的调整的增益设置、用于三个颜色通道的像素值。

具体实施方式

在以下描述中，阐述许多具体细节以提供本发明的更全面理解。然而，对于本领域技术人员而言，以下将是显而易见的：可以在没有这些具体细节之中的一个或多个具体细节的情况下实践本发明。在其它实例中，为了避免模糊本发明而没有描述众所周知的特性。

图1图示其中安装照明系统110的示例性结构100，其在此是房间。在图1所示的说明性实施例中，照明系统110包括两个光源121和122。这些光源可以包括任何合适的光源，例如，诸如高/低压气体放电光源、激光二极管、无机/有机发光二极管、白炽光源或荧光灯源。在操作期间，由光源121提供的光输出和/或由光源122提供的光输出对于用于至少照亮结构100的各部分的由照明系统110提供的总照明作出贡献。在该结构上来自光源121和122的照明贡献在图1中分别被显示为足迹131和132（在此示例性图中的足迹打算位于离读者最远的结构100的透视图的墙上）。来自这些光源的足迹可以重叠。

光源121、122的光输出优选地在第一颜色通道的波长范围中和在第二颜色通道的波长范围两者中具有贡献。此外，可以编码光源121、122之中的至少一个光源的光输出，以致光输出包括在其中嵌入的数据，例如，分别地，个别识别符代码ID#1、2，其典型地是作为从光源发射的光的特征中调制的时间序列而发射的嵌入码。如在本文所使用的，术语“识别符”或“ID码”指的是允许照明系统内个别CL源的充分识别的任何代码。由CL源产生的编码光可以进一步包括关于光源的其它信息，例如，诸如当前光设置和/或可能或者可能不与光源相关的其它信息。

通过针对每一个CL源来调制将被应用于光源的驱动信号以响应特定码信号，将数据嵌入CL源的光输出中。具有用于将数据嵌入光源的光输出中的各种技术（例如脉宽调制、幅度调制等等）以及用于在接收端上（即，从利用图像采集设备所检测的光中）解码嵌入数据的各种技术，所有的这些技术对于本领域技术人员来说是已知的并因此在此不具体进行描述。

照明系统110可以进一步包括检测系统140，用于允许嵌入光源的光输出中的数据的检测，即允许CL的检测。图2是根据本发明的一个实施例的CL检测系统140的示意图示。如图2所示，CL检测系统140至少包括被配置用于采集场景的一个或多个图像的例如采用照相机的形式的图像采集设备210和被配置用于根据在本文所描述的方法来处理所采集的图像的处理单元220。可选地，CL检测系统140也能够包括具体指定的控制元件230，例如RF/WiFi通信启用元件，用于例如一旦已检测到嵌入其光输出中的数据就控制生成CL的光源。

如图2所示，图像采集设备210包括多个第一像素212和多个第二像素214。这些像素212和214之中的每一个像素是或者包括光传感器，用于响应于照射在光传感器的光敏材料上的光而生成电信号，典型地电压信号。像素的光传感器典型地是图像采集设备的最小可寻址元件，并且图像采集设备的像素典型地被布置在一个或多个矩阵中。

利用像素所生成的电信号的大小典型地与在该像素被配置成感测的波长范围中照射在该像素上的光的强度成比例，而光的强度反过来可以代表照明系统在场景内的特定物理位置上的总的光输出。换句话说，像素作为照射在该像素上的光的结果而生成和包含的像素值指示在该像素被配置成在其中检测光的波长范围中照射在像素上的总的光强度。优选地，像素包含数字值，例如每一个像素值能够是8比特值，因而提供从0到255的256个不同像素值的分辨率。

多个像素212之中的每一个像素被配置成检测在第一波长范围中的光，并且多个像素212之中的每一个像素被配置成检测在第二波长范围中的光。因而，像素212形成多颜色通道的图像采集设备210的第一颜色通道，而像素214形成第二颜色通道。图像采集设备210可以包括进一步颜色通道，其各自包括被配置成检测在实质上不同的波长范围（然而，不同的颜色通道的波长范围可以重叠）中的光的多个像素。例如，常规照相机典型地包括红色、绿色和蓝色像素（RGB），其被配置成分别检测在电磁能量的红色、绿色和蓝色光谱范围中的光。例如，如本领域中所使用的，术语“红色通道”典型地指的是以大约680 nm（纳米）为中心的波长范围（例如从620 nm到740 nm），术语“绿色通道”典型地指的是以大约530 nm为中心的波长范围（例如从490 nm到570 nm），术语“蓝色通道”典型地指的是以大约470 nm为中心的波长范围（例如从450 nm到490 nm）等等。

如下面更详细描述的，处理单元220被配置成控制图像采集设备210的功能之中的至少一些功能，例如，诸如调整图像采集设备210的不同颜色通道的增益和命令该设备210采集场景的图像。

虽然CL检测系统140在图2中被图示为单个单元，但是本领域技术人员将认识到：在图2中被图示为在系统140内的个别元件的功能也能够在若干其它单元之中进行分布。特别地，图像采集设备210和处理单元220不必形成同一设备的一部分。然而，例如，如果CL检测设备140是照相机、智能电话、平板计算机或便携式电子设备，通常情况下图像采集设备210和处理单元220形成同一设备的一部分。

图3是根据本发明的一个实施例的可以用作例如图2所示的处理单元220的示例性数据处理系统300的示意图示。

数据处理系统300可以包括至少一个处理器302，其通过系统总线310被耦合到存储元件304。因此，数据处理系统300可以在存储元件304内存储程序代码。进一步，处理器302可以执行经由系统总线310从存储元件304中存取的程序代码。在一方面，数据处理系统300可以作为适合于存储和/或执行程序代码的计算机来实现。然而，应该意识到：系统300可以采用能够执行在此说明书内描述的功能的包括处理器和存储器的任何系统的形式来实现。

在各种实施例中，存储元件304可以包括一个或多个物理存储设备，例如，诸如本地存储器306和一个或多个大容量存储设备308。本地存储器可以指的是一般在程序代码的实际执行期间使用的随机存取存储器或（多个）其它的非永久性存储设备。大容量存储设备可以作为硬盘驱动器或其它的永久性数据存储设备来实现。处理系统300也可以包括一个或多个高速缓冲存储器（未示出），其提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备308中检索程序代码的次数。

被描绘为输入设备312和输出设备314的输入/输出（I/O）设备可选地能够被耦合到数据处理系统300。输入设备的示例可以包括但不限于例如键盘、指向设备诸如鼠标等等。输出设备的示例可以包括但不限于例如监视器或显示器、扬声器等等。输入设备312和/或输出设备314可以或者直接地或者通过中间I/O控制器（未在图3中示出）被耦合到数据处理系统300。可选地，网络适配器316也可以被耦合到数据处理系统300，以使之能够变成通过中间的私人网络或公用网络而被耦合到其它系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。在实施例中，网络适配器316可以特别地包括用于接收数据的数据接收器318和用于发送数据至所述系统、设备和/或网络的数据发射器320，其中数据由所述系统、设备和/或网络发送至所述数据。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统300一起使用的不同类型的网络适配器的示例。

存储元件304可以存储应用（未示出）。应该意识到：数据处理系统300可以进一步执行能够促进应用的执行的操作系统（未在图3中示出）。采取可执行程序代码的形式实现的应用能够通过数据处理系统300、例如通过处理器302来执行。响应于执行程序，数据处理系统可以被配置成执行将在本文进一步详细描述的一个或多个操作。

图4A和4B提供根据本发明的一个实施例的分别地根据初始的增益设置和调整的增益设置而与两个不同的颜色通道相关联的直方图的示意图示。在图4A和4B中，水平轴描绘可能的像素值的范围。在此示例性图示中，此范围利用值0和255来定界（即，像素值是8比特值）。如本领域技术人员将认识到的，包括超过预定上阈值（在此情况中，255）的像素值的像素指示像素的曝光过度或饱和（即提供像素数据的传感器的饱和），而包括低于预定下阈值（在此情况中，0）的像素值的像素指示像素的曝光不足（即，提供像素数据的传感器的曝光不足）。

图4A和4B的垂直轴描绘每一个像素值的发生的频率。在图4A和4B中，一个颜色通道例如第一颜色通道的直方图利用实线来代表，而其它颜色通道例如第二颜色通道的直方图利用虚线来代表。

图4A示意地描绘作为初始的增益设置的结果的针对第一和第二颜色通道的直方图的示例。这样的初始增益设置例如能够源自通常基于世界是灰色的假设来调整每一个通道的增益的照相机的自动白平衡控制。结果，如能够在图4A中所看到的，每一个颜色通道的直方图倾向于大部分重合。并且，结果，一些检测到的像素值被裁剪到最小像素值（在此情况中，0）和最大像素值（在此情况中，255）。这对于两个通道同时发生，如在针对两个通道的直方图中在0的像素值上和在255的像素值上利用尖峰（spike）（即，垂直线）所示的。因而，图4A图示：依据典型的增益设置，当将照相机瞄准光时，所有的颜色通道倾向于采纳大约相同的像素值，并且倾向于在相同的曝光过度或曝光不足的区域中裁剪。对于所有的颜色通道而言，则将同时丢失CL调制。

图4B示意地描绘作为调整的增益设置的结果的针对第一和第二颜色通道的直方图的示例。如从图4B中能够看到的，已经从图4A的初始值减少第一颜色通道的增益，以致初始地包含被裁剪的像素值（即，在图4A的直方图中在255的像素值上的第一颜色通道的垂直尖峰）的所采集图像的亮区现在在可用像素值范围内被量化。结果，在图4B中，在255的像素值上没有针对第一颜色通道的垂直尖峰，这指示：在像素212内没有曝光过度的像素。然而，这是以在较低像素值边界上被裁剪的值的增加（即，在像素值0上更多的裁剪）为代价而发生的。

如从图4B中也能够看到的，已经从图4A的初始值增加第二颜色通道的增益，以致初始地包含被裁剪的像素值（即，在图4A的直方图中在0的像素值上的第二颜色通道的垂直尖峰）的所采集图像的暗区现在被分散在多个像素值上，但是其代价是亮区中的额外裁剪（即，在像素值255上更多的裁剪）。

图5是根据本发明的一个实施例的依据图4A的初始增益设置、分别地经由第一和第二颜色通道所采集的第一图像512和第二图像514的示意图示。因而，第一图像512代表利用像素212生成的像素值，而第二图像514代表利用像素214生成的像素值，其考虑根据图像采集设备210的可用像素值范围的至最小和最大像素值的裁剪。

如在图5中能够看到的，依据自动白平衡调整，尤其在场景中缺少强烈饱和的颜色的情况下，图像512和514倾向于变得相类似。两个图像以几乎相同的方式描绘白色或灰色目标，诸如头部雕塑520和灯530。图5中的线540描绘包含亮区550和暗区560两者的示例柱（column）的位置。亮区550有可能导致对应像素被曝光过度并且其像素值被裁剪到图像采集设备的像素值范围的最大像素值，而暗区560有可能导致对应像素被曝光不足并且其像素值被裁剪到图像采集设备的像素值范围的最小像素值。

图6是根据本发明的一个实施例的沿着图5的示例线540的像素值的示意图示。在图6中，水平轴描绘垂直位置的示例范围，其中0的值与图5的图像中的顶行相关联，而480的值与底行相关联。垂直轴描绘可能的像素值的范围（即，0-255范围）。

与图5中的亮区550相关联的像素值包含图6中被裁剪的像素值650。与图3中的暗区560相关联的像素值包含图6中被裁剪的像素值660。显然，没有CL检测能够根据裁剪的像素值650和660来执行。

图6仅提供第二颜色通道的结果（即图像）中的示例线的图示。因为依据如图4A中所描绘的初始增益设置、两个通道采用大致相同的像素值，所以没有提供诸如针对第一颜色通道的输出中的示例线的图6的图示，这是因为其将看起来与图6的图示基本上相同。

图7是根据本发明的一个实施例的依据图4B的调整的增益设置、分别地经由第一和第二颜色通道所采集的第一图像712和第二图像714的示意图示。因而，第一图像712代表利用像素212生成的像素值，而第二图像714代表利用像素214生成的像素值，其考虑根据图像采集设备210的可用像素值范围的到最小和最大像素值的裁剪。

如从图像714中能够看到的，增加第二颜色通道的增益减少暗区诸如暗区760（对应于图5中的区域560）中的裁剪，但是增加亮区诸如亮区750（对应于图5中的区域550）中的裁剪。图7中的线740描绘经由第二颜色通道所采集的图像714中的示例柱的位置，其对应于图5的线540。

如从图像712中能够看到的，降低第一颜色通道的增益减少亮区诸如亮区770（对应于图5中的区域550，如果那个区域已在图5中在第一颜色通道的图像中被识别的话）中的裁剪，但是增加暗区诸如暗区780（对应于图5中的区域560，如果那个区域已在图5中在第一颜色通道的图像中被识别的话）中的裁剪。图7中的线790描绘经由第一颜色通道所采集的图像712中的示例柱的位置，其类似于图5的线540，但是针对第一颜色通道的输出进行绘制。

图8是根据本发明的一个实施例的沿着图7所示的针对第一颜色通道的图像712中的示例线790的像素值的示意图示。图8提供两个视图，顶视图在垂直轴上针对整个像素值范围（即范围0-255）沿着线790图示像素值的曲线，而底视图图示与顶视图中的曲线相同的但是在垂直方向上放大的曲线（即，垂直轴没有图示像素值的整个范围，而是图示顶视图中的曲线的最高像素值的子范围）。图8中的两条垂直虚线指示图8的顶视图和底视图中的对应曲线分段。

图7中的亮区770中的像素在图8的顶视图中利用像素值870来代表。图7中的暗区780中的像素在图8的顶视图中利用像素值880来代表。如从图8的顶视图中能够看到的，当第一颜色通道的增益被降低时，在由于曝光过度而之前被裁剪的像素之中的至少一些像素（参见图6中的像素值650）不再被裁剪（参见图8中的像素值870）。然而，在图像的更暗区域中，被裁剪的像素的数量增加，如从以下事实中能够看到的：在图8中，相比于图6中的像素值660，具有更多的像素值880被裁剪至0 的最小像素值。

像素值870的放大版本在图8的底视图中被显示为像素值875。像素值875图示：假设光包含采取时间调制的形式的嵌入信息，在缺少由于曝光过度而裁剪的情况下，利用像素值875所指示的调制现在在可能的像素值的范围内被捕获。

图9是根据本发明的一个实施例的沿着图7所示的第二颜色通道的图像714中的示例线740的像素值的示意图示。与图8相类似，图9提供两个视图，顶视图在垂直轴上针对整个像素值范围（即，范围0-255）沿着线740图示像素值的曲线，而底视图图示与顶视图中的曲线相同的但是在垂直方向上放大的曲线（即，垂直轴没有图示像素值的整个范围，而是图示顶视图中的曲线的最低像素值的子范围）。图9中的两条垂直虚线指示图9的顶视图和底视图中的对应曲线分段。

图7中的亮区750中的像素在图9的顶视图中利用像素值950来代表。图7中的暗区760中的像素在图9的顶视图中利用像素值960来代表。如从图9的顶视图中能够看到的，当第二颜色通道的增益被增加时，由于被曝光不足而之前被裁剪的像素之中的至少一些像素（参见图6中的像素值660）不再被裁剪（参见图9中的像素值960）。然而，在图像的较亮区域中，裁剪像素的数量增加，如从以下事实中能够看到的：在图9中，相比于图6中的像素值650，具有更多的像素值950被裁剪到255的最大像素值。

像素值960的放大版本在图9的底视图中被显示为像素值965。像素值965图示：假设光包含采取时间调制的形式的嵌入信息，在缺少由于曝光不足而裁剪的情况下，利用像素值965所指示的调制现在在可能像素值的范围内被捕获。

CL的检测于是能够基于如在上述附图中所示的来自第一和第二颜色通道之中的任一颜色通道的修改的图像的像素值、或者部分地基于来自第一颜色通道的像素的修改的图像的像素值并且部分地基于来自第二颜色通道的像素的修改的图像的像素值来完成，这取决于哪些像素值没有被裁剪。例如，如果期待CL调制沿着垂直线790和740而存在于明亮的所采集的图像712和714的区域（例如区域770和750）中，则CL的检测应该基于第一颜色通道（即，与初始增益值相比，针对其的增益已被降低的通道）的像素值870/875来完成，这是因为那些像素没有被裁剪，而具有调整的增益的第二颜色通道的对应像素的像素值950以及依据初始增益设置的第一和第二颜色通道两者的像素值650因为被曝光过度而被裁剪。另一方面，如果期待CL调制沿着垂直线790和740而存在于黑暗的所采集的图像712和714的区域（例如区域780和760）中，则CL的检测应该基于第二颜色通道（即，与初始增益值相比，针对其的增益已被增加的通道）的像素值960/965来完成，这是因为那些像素没有被裁剪，而具有调整的增益的第一颜色通道的对应像素的像素值950以及依据初始增益设置的第一和第二颜色通道两者的像素值660因为被曝光不足而被裁剪。因而，在其中CL检测是不可能的曝光过度和曝光不足的区域或像素值与其中CL检测是可能的区域或像素值之间进行区分允许检测CL，即使图像采集设备可能正在采集一个或多个图像，以致一些颜色通道中的至少一些像素可能被曝光过度或被曝光不足。本领域技术人员将认识到用于选择和使用来自一个或多个颜色通道的未裁剪的像素值来检测嵌入各种光源的光输出中的数据的各种方式，这取决于特定的部署方案。

图10A和10B是根据本发明的各种实施例的用于确定嵌入光源的光输出中的数据的方法步骤的流程图。图10A和10B的方法步骤可应用于给场景提供光贡献的任何CL源，例如，诸如图1所示的光源121或122。虽然与图1和2所示的元件相结合来描述这些方法步骤，但是本领域技术人员将认识到：被配置成以任何顺序来执行这些方法步骤的任何系统在本发明的范畴之内。

在实施例中，图10A的方法可以开始于可选的（即，不是针对所有的实施例都需要的）两个步骤，即步骤1010和1020。

在步骤1010中，图像采集设备210例如在从处理单元220接收到针对那个效果的指令时利用被配置有初始增益设置的图像采集设备210来采集场景的一个或多个图像。该场景被选择成这样的，以致至少该场景的一部分至少包括将针对其完成嵌入的CL数据的检测的CL源的光输出的一部分。这意味着：如果例如在光源121和122之中只有光源121是CL源并且嵌入光源121的光输出中的数据将被确定的话，则该场景应该被选择成诸如至少包括光源121的足迹131的一部分。如本领域技术人员将认识到的，对于一些CL检测方法，该场景也应该包括光源121本身。如果光源121和122两者是CL源，则该场景被选择成诸如至少包括足迹131和132两者的各部分（以及可能地，光源121、122本身）。

依据初始增益设置采集场景的一个或多个图像的一个目的是：稍后确定应该如何调整增益设置来针对CL检测进行优化。步骤1010的另一目的能够是确保：除了修改的图像之外，依据初始增益设置所采集的原始图像也可用于处理单元，例如为了向用户显示原始图像（其为了审美原因而优化）的目的，而正是（在步骤1040中所采集的）修改的图像用于CL检测。在步骤1010中采集图像于是将是有利的，这是因为其将消除对于执行修改图像的后处理以重新创建原始图像来向用户显示它们的需求。

在步骤1020中，一旦处理单元220获得在步骤1010中采集的一个或多个图像，处理单元220就从在步骤101中依据初始增益设置所采集的图像中确定分别形成第一和第二颜色通道的像素212和像素214之中将被用于检测CL的像素的像素值。

识别或选择将被用于CL检测的图像采集设备210的特定像素对应于识别适合于检测嵌入光源的光输出中的数据的所采集的图像内的子区域，其中所采集的图像内的子区域对应于其图像被采集的场景内的子区域。例如，可能已知：特定光源的光足迹或光环将被定位在图像中的哪里。由于一些CL检测方法具体地被定制成从光源的光足迹或光环中确定CL数据，所以为了实现那些检测方法而选择对应于一个或多个所采集的图像的这些区域的像素以便用于CL检测。

在进一步可选的实施例中，图10A的方法可以进一步包括处理或尝试处理原始图像内的像素值以确定嵌入光输出中的数据的步骤（此步骤没有在图10A中示出）。如果处理单元220随后将确定基于在步骤1010中采集的原始图像的CL检测例如因为对于检测而言必要的一些像素被曝光过度或被曝光不足而是次优的或是完全不可能的话，则能够在步骤1030中使用那个信息来相应地调整第一和/或第二颜色通道的初始增益（即，跨越整个范围的像素值来最小化曝光过度/曝光不足）。

在步骤1030中，处理单元220调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益以便针对CL检测进行优化，这意味着：这些增益被调整，以致根据分布的一个或多个量度，针对第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于针对第二颜色通道的像素值的直方图的分布。因而，如果第一和第二颜色通道的初始增益诸如将导致例如图4A所示的直方图，则在调整之后，直方图例如将如图4B所示，如上所述。

在实施例中，分布的量度能够是色散。如众所周知的，在统计学中，色散（也被称为变异性、散射或扩散）表示或理论上的或依据统计样本的分布如何被拉伸或被挤压。统计色散的量度的一些常见示例是方差、标准偏差和四分位范围。

如在本文所使用的，上面段落中的表述“实质上不同”用于描述第一和第二颜色通道的直方图之间的重叠被减少至低于依据直方图的集成表面的50%、优选地低于30%、更优选地低于10%。

在实施例中，步骤1030能够是图10A的方法的第一步骤（即，步骤1010和1020没有被执行）。在这样的情况中，处理单元220将例如基于CL检测将发生在具有已知色温的环境（例如，和办公楼）中的假设来调整第一和/或第二颜色通道的增益。此色温或用于CL检测的最佳增益值能够经由辅助通信通道（例如使用那个办公楼中的无线连接）或者经由具有针对不同位置的已知光源特征的数据库来提供。

然而，在优选的实施例中，处理单元220将基于处理依据初始增益设置所采集的图像的结果（即，基于步骤1020的结果）在步骤1030中调整这些增益。

例如，在实施例中，处理单元220能够针对两个通道如上所述沿着图6所示的线分析像素值并且得出以下结论：因为像素值650是将被用于CL检测的像素值，但是它们看起来似乎由于依据初始增益设置被曝光过度而针对所有的颜色通道被裁剪，所以至少一个通道（例如第一通道）的增益应该被降低，以致能够基于图8所示的像素值875来完成CL检测。

在一个实施例中，能够降低第一颜色通道的增益，直至依据初始增益所采集的针对第一颜色通道的图像512中被曝光过度的像素的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的曝光过度阈值。以这种方式，至少一些但是优选所有的以前被裁剪至可用像素值范围的最大像素值的像素值将不再被裁剪，并且从那些像素之中的至少一些像素中检测CL将是可能的。下面更详细描述如何能够设置或定义曝光过度阈值。

在可供选择的实施例中，能够降低第一颜色通道的增益，以致在依据针对第一颜色通道的调整的增益所采集的至少一个图像中没有像素包含超过预定义最大值的像素值。例如，如果图像采集设备210的可用像素值范围被定义为0-255，那么预定义的最大像素值能够被设置为例如250，其指示：通道的增益应该被调整，直至依据所调整的增益而没有像素包含高于250的值。

在针对如上所述的降低颜色通道之一的增益的示例而言可供选择的或附加的示例中，处理单元220能够再次沿着图6所示的线分析像素值，如上所述，并且得出结论：因为像素值660是将被用于CL检测的像素值，但是它们看起来似乎由于依据初始增益设置被曝光不足而针对所有的颜色通道被裁剪，所以应该增加至少一个通道的（例如，第二通道的）增益，以致能够基于图9所示的像素值965来完成CL检测。

在一个实施例中，能够增加第二颜色通道的增益，直至依据初始增益所采集的针对第二颜色通道的图像514中被曝光不足的像素的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的曝光不足阈值。以这种方式，至少一些但是优选所有的以前被裁剪至可用像素值范围的最小像素值的像素值将不再被裁剪，并且从那些像素之中的至少一些像素中检测CL将是可能的。

在可供选择的实施例中，能够增加第二颜色通道的增益，以致在针对第二颜色通道、依据调整的增益所采集的至少一个图像中没有像素包含低于预定义最小值的像素值。例如，如果图像采集设备的像素值范围被定义为0-255，则预定义的最小像素值能够被设置为例如5，这指示：应该调整通道的增益，直至依据调整的增益而没有像素包含低于5的值。

前述描述说明：如果能够或者只基于诸如于是利用像素值650所示的像素值或者只基于诸如利用像素值660所示的像素值来完成CL检测，那么如上所述调整两个颜色通道之一的增益将是足够的（即，或者如果正是像素值650将被用于CL检测，则降低一个通道的增益，或者如果正是像素值660将被使用，则增加一个通道的增益）。如果正是像素值650和66两者将被用于CL检测，那么在步骤1030中处理单元220可以调整这两个设置的初始增益，如上面结合图8和9以及这些附图所涉及的更早附图所描述的。

根据本发明的各种实施例，现在描述用于设置曝光过度阈值的一些示例性方式。

在一个示例性实施例中，曝光过度阈值能够被设置为依据初始增益被曝光过度的此颜色通道的像素的数量的百分比值。在这样的实施例中，N%（N是0和100之间的数字）的曝光过度阈值意味着：依据调整的增益被曝光过度的像素的数量必须低于依据初始增益被曝光过度的像素的数量的N%。曝光过度阈值于是能够被设置为例如20%、优选地10%、更优选地0%（后者意味着：依据调整的增益而没有像素被曝光过度）。

在另一示例性实施例中，曝光过度阈值能够被设置为绝对值。在这样的实施例中，例如M（M是小于其增益正被降低的颜色通道的像素的总数K的整数）的曝光过度阈值意味着：依据调整的增益被曝光过度的像素的数量必须小于M个像素。曝光过度阈值于是能够被设置为例如0.2*K（即M=0.2*K）、优选地0.1*K（即M=0.1*K）、更优选地0（后者意味着：依据调整的增益而没有像素被曝光过度）。

类似于上面针对曝光过度阈值的讨论，在各种实施例中，曝光不足阈值能够以各种方式来设置。

在一个示例性实施例中，曝光不足阈值能够被设置为依据初始增益被曝光不足的此颜色通道的像素的数量的百分比值。在这样的实施例中，P%（P是0和100之间的数字，P等于或不同于上面讨论的数字N）的曝光不足阈值意味着：依据调整的增益被曝光不足的像素的数量必须低于依据初始增益被曝光不足的像素的数量的P%。曝光不足阈值于是能够被设置为例如20%、优选地10%、更优选地0%（后者意味着：在依据调整的增益所采集的图像中没有像素被曝光不足）。

在另一示例性实施例中，曝光不足阈值能够被设置为绝对值。在这样的实施例中，例如Q（Q是小于其增益正被增加的颜色通道的像素的总数R的整数）的曝光不足阈值意味着：依据调整的增益被曝光不足的像素的数量必须小于Q个像素。曝光不足阈值则能够被设置为例如0.2*R（即Q=0.2*R）、优选地0.1*R（即Q=0.1*R）、更优选地0（后者意味着：依据调整的增益而没有像素被曝光不足）。

在各种实施例中，曝光过度和/或曝光不足阈值能够或者例如如上所述由处理单元220来确定和设置或者能够在处理单元220访问的存储器中被预定义和被存储。

在实施例中，在步骤1030中调整第一和/或第二颜色通道的初始增益能够包括调整图像采集设备210的色温设置。例如，从标准“日光”色温设置到“钨”色温设置的调整将引起至少一个颜色通道覆盖与其它（多个）通道不同的强度值的范围。可能地，调整色温设置的步骤能够包括从例如诸如钨、日光或多云和阴影色温设置之类的多个预定义色温设置中选择一个色温设置。

该方法随后可以前进到步骤1040，其中图像采集设备210例如一旦从处理单元220接收到针对那个效果的指令就依据调整的增益设置即利用如在步骤1030中调整的针对第一和第二颜色通道的增益值来采集场景的一个或多个图像。关于上面针对步骤1010所提供的场景的选择的讨论在此是适用的并因此不进行重复。事实上，其图像在步骤1040中被采集的场景优选地但不一定是与其图像在步骤1010中被采集的场景相同的场景。

在实施例中，在步骤1040中所采集的图像（以及在步骤1010中所采集的图像）可以利用图像采集设备210来采集，其中图像采集设备210是卷帘式快门照相机，其中不同的像素（或不同群组的像素）在不同的时间点上被曝光，以致光输出的一个或多个特征的调制在与适当的Gabor滤波器卷积的所采集的图像中作为图像中的交替条纹而是可观察到的。在其公开内容通过引用而被整体引入在本文的专利申请WO2012/127439A1中详细描述为了检测CL的目的的卷帘式快门图像采集设备的使用。使用卷帘式快门图像采集设备的一个优点是：相比于使用全局快门的图像采集设备，这样的图像采集设备在设计上是更简单的并因此是成本更低的（例如，因为每个像素需要更少的芯片面积）。另一优点是：这样的图像采集设备是在目前的时间上在平板计算机和智能电话中所采用的设备，这使得这些常见的设备特别适合于实现本发明的实施例。

在步骤1040中采集场景的一个或多个图像的一个目的是CL检测，其中嵌入光源的光输出中的数据被确定。因而，所采集的图像的最小数量应该是这样的，以致所采集的图像允许这样的检测。因为各种检测技术是众所周知的，所以本领域技术人员将认识到：对于在给定设置中完成检测而言，多少图像是足够的。图像的最小数量取决于例如光源的类型和数量、用于将代码嵌入光源的光输出中的技术、所使用的图像采集设备的技术特征和在处理这些图像中所采用的检测技术之中的一个或多个。例如，如果使用上述的卷帘式快门照相机，其中照相机的（多个）图像传感器的不同部分在不同的时间点上被曝光，那么只有单个图像可能是足够的，这是因为嵌入的代码可以作为图像中的交替条纹而是可观察到的，例如，如在US 8,248,467 B1、WO2012/127439A1和US 61/698761中所述的。另一方面，如果使用全局快门照相机，其中照相机的（多个）图像传感器的所有部分在帧期间在相同的时间实例（time instance）上被曝光并且所嵌入的数据是包括S个符号的重复序列的代码，那么如在WO2011/086501A1中所描述的，至少应该采集S个不同的图像，每一个图像利用总的曝光时间来采集，其中总的曝光时间包括在S个符号的重复序列内在不同的时间位置上的一个或多个曝光实例。当然，在步骤1040中可以采集更多的图像，以便例如改善嵌入各种光源的光输出中的数据的正确确定的概率或者跟踪不同光源的光贡献随时间的变化。相同的讨论适用于在步骤1010中所采集的许多图像，当那些图像被用于进行或者尝试进行CL检测时。

在一个实施例中，图10A的方法可以在步骤1050中结束，其中一旦处理单元220获得在步骤1040中所采集的一个或多个图像，处理单元220就能够在步骤1040的图像内处理像素212（第一颜色通道）和像素214（第二颜色通道）之中的至少一些像素的像素值，以确定嵌入特定CL源的光输出中的数据。

图10B图示根据本发明一个实施例的在图10A的步骤1050中处理像素值的方法步骤的流程图。

如图10B所示，像素值的处理能够在步骤1052中开始于从第一像素212和第二像素214中选择将被用于检测嵌入光源的光输出中的数据的像素。这些像素能够采用与上面针对在步骤1010中所采集的图像内能够用于CL检测的像素的识别/选择而描述的方式相类似的方式来选择，其描述因此不在此进行重复。

图10B的方法随后能够前进到步骤1054，其中对于在步骤1052中所选择的像素，处理单元220确定是否形成颜色通道之一的任何选择的像素、例如形成第一颜色通道的像素包含不适合于CL检测的像素值。如果像素值例如或者在可用像素值范围的最小或最大值上被裁剪或者太接近可用像素值范围的或最小或最大值以致不允许检测CL的强度调制的整个范围，那么这些像素值不适合于CL检测。什么是“太接近”取决于用于将CL数据嵌入光源的光输出中的特定方法。例如，如果数据被嵌入以致CL的强度调制的范围是比如说10个像素值，那么当像素值的可用范围是从0到255时253的像素值不是合适的，这是因为如果那个像素值恰好在CL调制的范围的下端上，则应该在CL调制的范围的上端上捕获该强度的像素值将是253+10=263，其将被裁剪至可用像素值范围的最大值，即被裁剪至255的值。处理单元220能够通过例如确定这些像素值之中的每一个像素值是否在像素值的预定义间隔内来确定哪些像素值由于“太接近可用像素值范围的或最小或最大值”而不是合适的。因而，对于其中强度调制的范围是10个像素值并且像素值的可用范围是0-255的上述的示例而言，处理单元220能够确定：在范围9-245之外的任何像素值即小于9的像素值和大于245的像素值不适合于CL检测。

在步骤1054中肯定确定时，处理单元220能够在步骤1056中处理在所采集的图像之中的一个或多个图像中形成其它颜色通道的选择像素的像素值，以确定嵌入光输出中的数据。以这种方式，在一个颜色通道中被曝光过度或被曝光不足的像素的像素值可以被丢弃，并且其它通道的对应像素值能够用于CL检测，倘若形成其他颜色通道的选择像素不包含不适合于检测嵌入数据的像素值。

例如，如果将被用于CL检测的像素位于如利用像素值650所指示的所采集的图像内（即，在当依据初始增益设置被采集时被曝光过度的图像的区域中）并且如果如结合图8和9以及这些附图所涉及的更早附图所述来调整第一和第二颜色通道的增益，那么在步骤1054中，处理单元220将确定：第二颜色通道的像素值950因为其被曝光过度而不适合于CL检测。处理单元220也将确定：然而，第一颜色通道的像素值870适合于CL检测并将随后着手处理这些像素值来检测CL数据。

在对于上述的示例而言可供选择的或附加的另一示例中，如果将被用于CL检测的像素位于如利用像素值660所指示的所采集的图像内（即，在当依据初始增益设置被采集时被曝光不足的图像的区域中）并且如果如结合图8和9以及这些附图所涉及的更早附图所述来调整第一和第二颜色通道的增益，那么在步骤1054中，处理单元220将确定：第一颜色通道的像素值880因为其被曝光不足而不适合于CL检测。处理单元220也将确定：然而，第二颜色通道的像素值960适合于CL检测并将随后着手处理这些像素值来检测CL数据。

在实施例中，如上所述，CL的检测也能够部分地基于来自第一颜色通道的像素的修改图像的像素值并且部分地基于来自第二颜色通道的像素的修改图像的像素值来完成，这取决于哪些像素值没有被裁剪。因而，对于上述的示例，步骤1056中的CL的检测能够针对对应于像素值870的场景的所采集的图像的区域（即，针对亮区）基于第一颜色通道的像素值870来完成并且针对对应于像素值960的场景的所采集的图像的区域（即，针对暗区）基于第二颜色通道的像素值960来完成。

返回到图10A中所图示的方法，在实施例中，该方法可以进一步包括将适当的功能应用于所采集的修改图像的像素值以达到依据初始增益设置而将采集到的第一和第二颜色通道的像素值的近似值的可选步骤（未在图10A中示出）。如果图10A的方法不包括其中依据初始增益设置的图像被采集的步骤1010，或者如果这样的图像在系统中不再可用于向用户显示的话，则这样的实施例可能是特别有利的。以这种方式，在后处理中，能够补偿利用针对CL检测而优化的增益所采集的图像，以获得利用具有针对不同颜色通道的初始增益的图像采集设备已采集的图像的近似值，这例如由于审美原因而可能是所期望的。例如，依据调整的增益设置的“不正确的”白平衡所拍摄的图像能够利用互补的后处理操作来校正，以致再次至少近似获得正确的白平衡的外观。在此的目的将是利用恢复的“正确的”白平衡来渲染图像或视频流。如本领域技术人员将认识到的，这一般意味着：执行逆向gamma（伽玛）校正、不同颜色通道的图像与校正因子进行相乘以及前向gamma校正。一般地，利用这样的方案，彩色赝像将发生在其中一个或多个颜色通道被裁剪的所恢复的原始图像的区域中并且对人类而言可能是可见的。这样的赝像能够通过对于因为被曝光过度而被裁剪的像素而言利用白色的颜色代替该颜色以及对于因为被曝光不足而被裁剪的像素而言利用黑色的颜色替代该颜色来修复。

在另一实施例中，图10A的方法可以进一步包括将逆向调整应用于第一和第二颜色通道的调整的增益，以致第一和第二颜色通道的增益再次位于其初始值上（此步骤未在图10A中示出）。如果在完成CL检测之后，图像采集设备210将被用作常规照相机（即，不用于CL检测），此实施例可能是特别有利的。

图11图示在实际的照相机中依据调整的增益设置而与三个不同的颜色通道（红色、绿色和蓝色）相关联的直方图。图11可比于上述的图4b，其中图4b是直方图的理想化的理论视图，而图11图示基于实际的实验数据的直方图。

图12沿着一个所采集的图像中的示例线来图示依据如图11所示的调整的增益设置、用于三个颜色通道的像素值。图12可比于上述的图8和9的组合的顶视图，其中图8和9的顶视图是沿着特定线的像素值的理想化的理论视图，而图12图示基于实际的实验数据的像素值。

本发明的各种实施例可以作为用于与计算机系统一起使用的程序产品来实现，其中程序产品的（多个）程序定义实施例的功能（包括在本文所描述的方法）。在一个实施例中，（多个）程序能够被包含在各种各样的非暂时性计算机可读存储媒体上，其中如在本文所使用的，表述“非暂时性计算机可读存储媒体”包括所有的计算机可读媒体，其中唯一的例外是暂时性传播信号。在另一实施例中，（多个）程序能够被包含在各种各样的暂时性计算机可读存储媒体上。说明性的计算机可读存储媒体包括但不限于：（i）在其上面永久性存储信息的不可写存储媒体（例如计算机内的只读存储设备诸如利用CD-ROM驱动器可读的CD-ROM盘、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器）；以及（ii）在其上面存储可变信息的可写存储媒体（例如闪存、磁盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器）。计算机程序可以被运行在本文所描述的处理单元220上。

尽管前述内容针对本发明的实施例，但是可以设想出本发明的其它和进一步实施例而不偏离其基本范畴。例如，本发明的各方面可以在硬件或软件中或在硬件与软件的组合中进行实现。因此，本发明的范畴利用跟随其后的权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于利用图像采集设备（210）确定在光源（121，122）的光输出中嵌入的数据的方法，所述图像采集设备至少包括第一颜色通道和第二颜色通道，其中第一颜色通道包括被配置成检测第一波长范围中的光的多个第一像素（212），第二颜色通道包括被配置成检测第二波长范围中的光的多个第二像素（214），所述方法包括以下步骤：

调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益，以致根据分布的一个或多个量度，第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于第二颜色通道的像素值的直方图的分布；

获得利用被配置有第一和第二颜色通道的调整的增益的图像采集设备（210）所采集的场景的一个或多个图像，所述场景包含所述光源的光输出；以及

处理在一个或多个所采集的图像中的多个第一像素（212）和多个第二像素（214）之中的至少一些像素的像素值，以确定在光输出中嵌入的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分布的一个或多个量度包括所述分布的色散，并且其中第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益被调整，以致根据色散的一个或多个量度，第一颜色通道的像素值的直方图的色散实质上不同于第二颜色通道的像素值的直方图的色散。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中处理像素值以确定在光输出中嵌入的数据的步骤包括：

识别在一个或多个所采集的图像内将被用于检测在光源的光输出中嵌入的数据的一个或多个区域；

从多个第一像素中选择对应于所识别的一个或多个区域的第一像素，其中每一个所选择的第一像素对应于在所识别的一个或多个区域内的不同位置；

从多个第二像素中选择对应于所识别的一个或多个区域的第二像素，其中每一个所选择的第二像素对应于在所识别的一个或多个区域内的不同位置；

在一个或多个所采集的图像中识别在所选择的第一像素内包含不适合于检测在光源的光输出中嵌入的数据的像素值的第一像素，并且对于每一个所识别的第一像素，在多个第二像素内识别对应于在所识别的一个或多个区域内与所识别的第一像素基本上相同的位置的第二像素，以及使用所识别的第二像素的像素值而不使用所识别的第一像素的像素值来确定在光源的光输出中嵌入的数据；和/或

在一个或多个所采集的图像中识别在所选择的第二像素内包含不适合于检测在光源的光输出中嵌入的数据的像素值的第二像素，并且对于每一个所识别的第二像素，在多个第一像素内识别对应于在所识别的一个或多个区域内与所识别的第一像素基本上相同的具体位置的第一像素，以及使用所识别的第一像素的像素值而不使用所识别的第二像素的像素值来确定在光源的光输出中嵌入的数据。

4.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：

获得利用被配置有第一和第二颜色通道的初始增益的图像采集设备（210）所采集的场景的一个或多个图像；以及

在利用被配置有第一和第二颜色通道的初始增益的图像采集设备（210）所采集的场景的一个或多个图像内，从多个第一像素和多个第二像素中确定将被用于检测在光源的光输出中嵌入的数据的像素的像素值，

其中第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益基于所确定的像素值来调整。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中调整的步骤包括降低或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值被降低的颜色通道而言，在依据初始增益所采集的至少一个图像中被曝光过度的像素的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的曝光过度阈值。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中调整的步骤包括降低或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值被降低的颜色通道而言，在依据调整的增益所采集的至少一个图像中，没有像素包含超过预定义的最大值的像素值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中调整的步骤包括增加或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值被增加的颜色通道而言，在依据初始增益所采集的至少一个图像中被曝光不足的像素的数量在依据调整的增益所采集的至少一个图像中降低至等于或低于预定义的曝光不足阈值。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中调整的步骤包括增加或者第一颜色通道或者第二颜色通道的初始增益的增益值，以致对于其增益值被增加的颜色通道而言，在依据调整的增益所采集的至少一个图像中，没有像素包含低于预定义的最小值的像素值。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中调整的步骤包括调整所述图像采集设备（210）的色温设置。

10.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：将第一逆向调整功能应用于多个第一像素的一个或多个所采集的图像的像素值，以及将第二逆向调整功能应用于多个第二像素的一个或多个所采集的图像的像素值，以获得对应于第一和第二颜色通道的初始增益的一个或多个所采集的图像的像素值。

11.一种计算机可读介质，包括软件代码部分，其被适配成当在处理单元上被执行时执行根据权利要求1-10之中任何一项权利要求所述的方法的步骤。

12.一种数据处理系统（300），至少包括被配置用于执行根据权利要求1-10之中任何一项权利要求所述的方法的步骤的处理器（302）。

13.一种用于确定在光源的光输出中嵌入的数据的系统（140），所述系统包括：

用于采集图像的图像采集设备（210），所述图像采集设备至少包括第一颜色通道和第二颜色通道，其中第一颜色通道包括被配置成检测第一波长范围中的光的多个第一像素（212），第二颜色通道包括被配置成检测第二波长范围中的光的多个第二像素（214）；以及

处理单元（220），用于：

调整第一颜色通道的初始增益和/或第二颜色通道的初始增益，以致根据分布的一个或多个量度，第一颜色通道的像素值的直方图的分布实质上不同于第二颜色通道的像素值的直方图的分布，

获得利用被配置有第一和第二颜色通道的调整的增益的图像采集设备所采集的场景的一个或多个图像，所述场景包含所述光源的光输出，以及

处理在一个或多个所采集的图像中的多个第一像素（212）和多个第二像素（214）之中的至少一些像素的像素值，以确定在光输出中嵌入的数据。

14.根据权利要求13所述的系统（140），其中所述处理单元进一步被配置用于执行根据权利要求2-10之中任何一项权利要求所述的方法的步骤。

15.根据权利要求13或14所述的系统（140），其中所述系统是照相机、智能电话、平板计算机或便携式电子设备。