專利名稱：借助于圖像識別控制遮蔽設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制具有多個(gè)可控遮蔽(shading)元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
諸如百葉窗之類的遮蔽設(shè)備用在各種各樣的商業(yè)和家庭應(yīng)用中以便不讓過量的光和熱進(jìn)入諸如辦公大樓之類的建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)。通常，遮蔽設(shè)備安裝在窗戶的內(nèi)部或外部或者安裝在窗格玻璃之間并且是可控的，從而可以人工地或者使用適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)入建筑物內(nèi)的陽光的量。自動(dòng)的控制系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的，其依照諸如日光條件、風(fēng)之類的一個(gè)或多個(gè)測量的環(huán)境參數(shù)或者依照全球建筑控制設(shè)置或用戶偏好控制遮蔽設(shè)備。文獻(xiàn) W02008/149285A1公開了一種具有多個(gè)板條(slat)的可控百葉窗，其中所述板條的傾斜角響應(yīng)于檢測的室內(nèi)光強(qiáng)度而被控制。然而，問題是存在的，因?yàn)榧词巩?dāng)適當(dāng)?shù)乜刂屏耸覂?nèi)光強(qiáng)度時(shí)，仍然可能的是直射光(例如陽光)透射通過遮蔽設(shè)備，這可能造成辦公桌和諸如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器之類的其他鏡面上的過熱或者眩光，從而尤其是在辦公環(huán)境下導(dǎo)致相當(dāng)?shù)母蓴_和不適。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)，其降低直射陽光透射并且增強(qiáng)熱舒適性和照明條件。

發(fā)明內(nèi)容
這個(gè)目的是通過依照權(quán)利要求1、10的用于控制遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)以及對應(yīng)的依照權(quán)利要求9和11的控制遮蔽設(shè)備的方法來解決的。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的系統(tǒng)的基本思想是減弱通過具有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的直射光透射，這通過檢測由所述直射光透射造成的特征圖案并且控制遮蔽元件以便減弱所述特征圖案來實(shí)現(xiàn)。在本文中，術(shù)語“直射光透射”或者“直射光”指的是來自定向源的光，例如陽光。依照本發(fā)明，用于控制具有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于提供遮蔽區(qū)域的圖像信號的檢測器單元以及被配置成接收所述圖像信號的控制單元。該控制單元根據(jù)所述信號確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在特征圖案，并且如果所述特征圖案被確定，則控制所述遮蔽元件以便減弱所述特征圖案。本發(fā)明的系統(tǒng)因此允許降低或者優(yōu)選地消除直射陽光透射，從而可以有利地降低由其引起的熱不適和眩光。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“遮蔽區(qū)域”指的是例如建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的任何區(qū)域或者空間區(qū)段(section)，其至少部分地由所述遮蔽設(shè)備遮蔽。例如，遮蔽區(qū)域可以是由遮蔽設(shè)備遮蔽以免受在正面透射通過窗戶開口的陽光的照射的辦公室。取決于應(yīng)用，遮蔽區(qū)域也可以涉及房間的僅僅一部分(例如工作空間區(qū)域或者桌面區(qū)域)，以降低特定感興趣區(qū)段的眩光。術(shù)語“遮蔽區(qū)域”可以進(jìn)一步涉及房間的區(qū)段，其由所述遮蔽設(shè)備遮蔽并且特別地適合于可靠地檢測所述特征圖案，例如窗框。檢測器單元可以是任何適當(dāng)?shù)念愋?，用于提供所述遮蔽區(qū)域的圖像信號，例如照相機(jī)、CCD線陣列傳感器或者基于有機(jī)光電二極管、非晶硅、厚膜或薄膜印刷的大面積傳感器。取決于要觀察的遮蔽區(qū)域的尺寸或者幾何結(jié)構(gòu)，當(dāng)然可以使用多個(gè)檢測器單元，但是檢測器單元的數(shù)量優(yōu)選地保持為小以便降低系統(tǒng)的總體復(fù)雜度。圖像信號允許確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在特征圖案。所述至少一個(gè)檢測器單元因而可以被配置成提供彩色圖像信號、灰度圖像信號或者甚至僅僅例如由適當(dāng)線性傳感器獲得的一維像素陣列，只要特征圖案的標(biāo)識是可能的。所述至少一個(gè)檢測器單元例如通過適當(dāng)?shù)倪B接將圖像信號提供給控制單元。該連接可以是有線的或無線的，例如說肌、3 1、^^、1-1^^、041^、21813擾、藍(lán)牙或者任何其他適當(dāng)類型的永久或臨時(shí)數(shù)據(jù)連接。一旦接收到圖像信號，控制單元根據(jù)所述信號確定所述遮蔽區(qū)域中是否存在特征圖案，其由例如直射陽光透射產(chǎn)生。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“特征圖案”指的是透射通過具有多個(gè)遮蔽元件的對應(yīng)遮蔽設(shè)備的直射光的特征圖像引起的圖案。所述特征圖案取決于使用的遮蔽設(shè)備的類型并且特別地取決于所述遮蔽元件的形狀，從而控制單元應(yīng)當(dāng)適于依照使用的遮蔽設(shè)備的特定類型檢測該圖案。特征圖案可以是由透射通過所述遮蔽設(shè)備的直射光引起的高亮度區(qū)域與低亮度區(qū)域交替以及與所述多個(gè)遮蔽元件的陰影交替的周期性圖案。例如，在遮蔽設(shè)備為板條百葉窗的情況下，特征圖案為亮/暗條紋圖案?？刂茊卧梢员慌渲贸赏ㄟ^任何適當(dāng)?shù)姆椒ù_定特征圖案的存在性。優(yōu)選地，控制單元包括圖像識別電路，其將圖像信號與定義的參數(shù)集合進(jìn)行比較，從而可以可靠地檢測所述特征圖案?？商鎿Q地，控制單元可以被配置成通過比較具有和沒有特征圖案的所述遮蔽區(qū)域的圖像而“學(xué)習(xí)”特征圖案。例如，可以通過將邊緣檢測應(yīng)用于圖像并且標(biāo)識一定數(shù)量的具有規(guī)則間隔的平行邊緣而檢測亮/暗條紋圖案。通過引用合并的"L. 0' Gorman, Μ. J. Sammonj Μ. Seulj Practical Algorithms for Image Analysis, Cambridge University Press, 2008"中描述了邊緣檢測和另外的圖像分析方法。依照本發(fā)明，一旦確定了特征圖案的存在，則控制單元驅(qū)動(dòng)或控制所述遮蔽元件以便減弱特征圖案。因此，控制單元可以使用適當(dāng)?shù)挠谰没蚺R時(shí)控制連接而連接到遮蔽設(shè)備，所述連接例如上面討論的類型之一的連接。遮蔽元件的控制優(yōu)選地可以在閉環(huán)操作中進(jìn)行，即控制遮蔽元件并且獲得對應(yīng)的圖像信號，使得特征圖案的減弱可以通過所述控制單元確定?？商鎿Q地，控制單元可以被配置成依照一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)置(preset)控制遮蔽元件。例如，一旦檢測到圖案，可以將遮蔽元件驅(qū)動(dòng)到完全閉合的位置，從而消除特征圖案?？刂茊卧梢允侨魏芜m當(dāng)?shù)念愋停试S如上面所討論的確定所述特征圖案并且控制遮蔽元件。例如，控制單元可以包括連同適當(dāng)編程的微處理器或計(jì)算機(jī)。盡管之前將控制單元和檢測器單元作為單獨(dú)的部件進(jìn)行了描述，但是這兩個(gè)單元可以整體地形成或者可以與另外的部件集成。例如，控制單元和/或檢測器單元可以與遮蔽設(shè)備集成以便獲得非常緊湊的系統(tǒng)?？刂茊卧?dāng)然可以被配置成控制超過一個(gè)遮蔽設(shè)備，或者例如在第一組遮蔽元件用于遮蔽并且第二組用于重定向光(有時(shí)稱為“日光收獲”)的情況下，控制遮蔽設(shè)備的僅僅一些遮蔽元件。尤其是在這種情況下，第一組可以依照本發(fā)明有利地進(jìn)行控制，而第二組可以人工地或者通過例如如2005年6月麻省理工學(xué)院的Molly E. McGuire的碩士論文“A System for Optimizing Interior Daylight Distribution Using Reflective Venetian Blinds with Independent Blind Angle Control”及其中引用的文獻(xiàn)中描述的適當(dāng)方法進(jìn)行控制，該論文通過引用合并于此。在這種情況下，控制單元優(yōu)選地可以適于控制所述第一組和第二組。此外，控制單元可以連接到中央控制系統(tǒng)以獲得用于整個(gè)建筑物的總體控制設(shè)置，例如以便在強(qiáng)風(fēng)的情況下將室外遮蔽設(shè)備控制到安全的位置。本發(fā)明的系統(tǒng)當(dāng)然可以包括另外的部件，例如用于檢測環(huán)境參數(shù)(例如亮度、室內(nèi)或室外溫度、風(fēng))的另外的檢測器、到中央控制系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)慕涌凇⑷斯た刂破鞯鹊?。依照本發(fā)明的系統(tǒng)可以用來控制任何類型的具有多個(gè)單獨(dú)的遮蔽元件的遮蔽設(shè)備，所述遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)。遮蔽設(shè)備可以例如為卷簾、百褶簾或者豎直或水平板條百葉窗，只要所述遮蔽元件的至少一個(gè)參數(shù)是可控的。本發(fā)明特別地適合用于水平板條百葉窗，也記為“活動(dòng)百葉窗”?？煽貐?shù)可以例如為打開/閉合狀態(tài)、遮蔽元件下降到的高度或者任何其他適當(dāng)?shù)目煽貐?shù)。依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，至少遮蔽元件的角位置是可控的，并且控制單元適于至少控制該角位置以便減弱特征圖案。角位置的控制尤其是在其入射角隨著日期和年份而改變的陽光的情況下可靠地允許減弱所述特征圖案。優(yōu)選地，特征圖案為例如由板條百葉窗形成的條紋圖案?？刂茊卧顑?yōu)選地被配置成通過檢測條紋圖案的條紋的對比度比值而確定條紋圖案是否存在，并且在對比度比值高于最大對比度閾值的情況下，控制所述遮蔽元件以減弱所述條紋圖案。條紋圖案的條紋的對比度比值(即亮度對比度比值)的確定允許實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致相當(dāng)不適的直射光的進(jìn)一步增強(qiáng)的檢測。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“條紋圖案”指的是至少四個(gè)交替的高低亮度條紋的圖案。條紋的幾何結(jié)構(gòu)當(dāng)然取決于使用的遮蔽設(shè)備的類型、入射光的角度以及與遮蔽設(shè)備有關(guān)的觀察遮蔽區(qū)域的位置?？刂茊卧獌?yōu)選地可以被配置成確定具有低亮度的多個(gè)條紋的中間亮度(median luminance)并且將得到的值與具有高亮度的多個(gè)條紋的中間亮度進(jìn)行比較以便獲得所述條紋圖案的對比度比值?？商鎿Q地或者此外，可以通過將條紋圖案的表現(xiàn)出最低亮度的條紋與表現(xiàn)出最高亮度的條紋進(jìn)行比較來確定對比度比值。為了確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在干擾直射光以及所述遮蔽元件的控制是否必要，將確定的對比度比值與最大對比度閾值進(jìn)行比較。該閾值可以由控制單元設(shè)置或者可以例如通過使用適當(dāng)?shù)娜斯た刂破鞫鵀橛脩艨煽氐摹？商鎿Q地或者此外，最大對比度閾值可以由如上面所描述的中央控制系統(tǒng)設(shè)置。
最大對比度閾值可以根據(jù)各應(yīng)用進(jìn)行選擇。例如，盡管在家庭應(yīng)用中可以容忍一定程度的直射光透射，但是在辦公環(huán)境中的計(jì)算機(jī)工作場所處，任何眩光都可能是不可接受的。優(yōu)選地，按照條紋圖案的所述亮/暗條紋的最大對比度比值，最大對比度閾值為 10:1，這對于大多數(shù)應(yīng)用而言提供了足夠的保護(hù)以免受直射光。最優(yōu)選地，最大對比度閾值為10:2，進(jìn)一步優(yōu)選地為10:3。如上面所提到的，一旦檢測到條紋圖案，控制單元被配置成控制所述遮蔽元件以減弱條紋圖案。當(dāng)然，優(yōu)選的是，將遮蔽元件控制成使得條紋圖案完全被消除并且遮蔽區(qū)域內(nèi)不存在眩光。由于人類亮度感知的靈敏性，所述條紋圖案的完全消除近似對應(yīng)于對比度比值等于或低于10:9。然而，在許多應(yīng)用中，通過所述遮蔽設(shè)備的限定的量的直射光透射可能是可接受的。因此，優(yōu)選的是，控制單元將所述遮蔽元件控制到低于最大對比度閾值的對比度比值。 這在用戶通過遮蔽設(shè)備觀看是重要的時(shí)候可能是特別有用的，從而向例如具有對應(yīng)遮蔽設(shè)備的房間中的用戶提供到外部的視野(view)，從而增強(qiáng)了用戶的幸福感。依照本發(fā)明的發(fā)展，控制單元被配置成控制所述遮蔽元件，使得所述對比度比值基本上對應(yīng)于最大對比度閾值。因此，來自直射光透射的干擾眩光有利地降低至可接受的水平，而通過遮蔽設(shè)備例如到房間外部的視野被最大化。在本文中，措詞“基本上”對應(yīng)于士 10%的細(xì)微偏差，但是優(yōu)選的是，對比度比值稍微低于所述最大對比度閾值。在板條百葉窗具有角度可控板條(有時(shí)稱為“百葉窗角度控制”)的情況下，板條只在必要時(shí)才閉合以便將眩光降低至可接受的水平，同時(shí)有利地最大化通過百葉窗的視野。如上面所討論的，通過遮蔽設(shè)備的視野可以有利地進(jìn)一步增強(qiáng)用戶的幸福感。因此，優(yōu)選的是，在所述對比度比值低于最小對比度閾值的情況下，也控制所述遮蔽元件。依照當(dāng)前的實(shí)施例，系統(tǒng)不僅在直射光透射為高的情況下控制遮蔽元件以便降低眩光，而且在通過遮蔽設(shè)備的視野有限的情況下也控制遮蔽元件。最小對比度閾值可以依照應(yīng)用進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，最小對比度比值為10:9，進(jìn)一步優(yōu)選地為10:5并且最優(yōu)選地為10:4。依照本發(fā)明的發(fā)展，控制單元被配置成控制所述遮蔽元件，使得條紋圖案的所述對比度比值介于10:5與10:1之間，并且優(yōu)選地介于10:4與10:2之間，從而允許對眩光的充分(substantial)的控制和降低，同時(shí)維持通過遮蔽設(shè)備的足夠的視野。尤其是在這種情況下，控制單元優(yōu)選地可以被配置成利用適當(dāng)?shù)倪t滯 (hysteresis)控制所述遮蔽元件，使得例如10:3的對比度比值被選擇為目標(biāo)對比度比值， 但是僅在對比度比值高于最大對比度閾值或者低于最小對比度閾值的情況下才進(jìn)行所述遮蔽元件的控制。為了獲得本發(fā)明的系統(tǒng)的最緊湊的設(shè)置，檢測器單元優(yōu)選地可以被配置用于安裝到窗框上?？商鎿Q地，檢測器單元可以被設(shè)置成觀察窗框?？梢韵蚓哂兄辽僖粋€(gè)帶有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的遮蔽系統(tǒng)提供如上面所討論的用于控制所述遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)。在下文中，在本發(fā)明的另一方面中討論上面的和其他的目的的獨(dú)立或附加的解決方案。
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本發(fā)明的系統(tǒng)的這個(gè)方面的基本思想是降低通過具有多個(gè)遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的直射光透射，所述遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)，這通過在改變所述可控參數(shù)時(shí)檢測所述遮蔽設(shè)備的遮蔽區(qū)域內(nèi)的亮度并且根據(jù)相應(yīng)亮度信號的梯度確定適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。在本文中，術(shù)語“直射光透射”或者“直射光”指的是來自定向源的光，例如陽光。依照當(dāng)前方面的用于控制具有多個(gè)遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于提供遮蔽區(qū)域的亮度信號的檢測器單元以及控制單元。遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)。依照當(dāng)前方面的控制單元被配置成改變所述至少一個(gè)可控參數(shù)并且接收所述亮度信號。該控制單元計(jì)算所述亮度信號的梯度并且根據(jù)所述梯度確定用于遮蔽元件的適當(dāng)參數(shù)設(shè)置。遮蔽元件利用相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行控制。依照當(dāng)前方面的系統(tǒng)允許通過根據(jù)所述梯度確定適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置而降低眩光，所述梯度即在改變所述可控參數(shù)時(shí)所述遮蔽區(qū)域內(nèi)的亮度的變動(dòng)。因此，梯度可以指至少一個(gè)值，其描述所述遮蔽區(qū)域內(nèi)的亮度的變化，使得優(yōu)選地所述可控參數(shù)的多個(gè)值與亮度的關(guān)聯(lián)的梯度之間的映射是可能的。檢測器單元可以是任何適當(dāng)?shù)念愋?，用于提供所述遮蔽區(qū)域的所述亮度信號，例如光電二極管。取決于要觀察的遮蔽區(qū)域的尺寸或幾何結(jié)構(gòu)，當(dāng)然可以使用多個(gè)檢測器單元，并且亮度信號可以例如通過每個(gè)檢測器單元的平均亮度信號形成。優(yōu)選地，檢測器單元被放置成靠近遮蔽設(shè)備以便觀察所述遮蔽區(qū)域的至少一部分，其中例如在窗框上直射光與間接光的比值是大的。亮度信號允許至少在改變所述至少一個(gè)可控參數(shù)時(shí)確定所述遮蔽區(qū)域或者其部分內(nèi)的亮度。檢測器單元例如通過適當(dāng)?shù)倪B接提供亮度信號給控制單元。該連接可以是有線的或無線的，例如UART、SPI、LAN、W-LAN、DALI、Zigbee、藍(lán)牙或者任何其他適當(dāng)類型的永久或臨時(shí)數(shù)據(jù)連接?？刂茊卧梢员慌渲贸赏ㄟ^任何適當(dāng)?shù)姆椒ǎ缤ㄟ^將梯度與給定閾值進(jìn)行比較而確定所述參數(shù)設(shè)置。優(yōu)選地，控制單元被配置成通過確定梯度的充分變化而確定參數(shù)設(shè)置。關(guān)聯(lián)的參數(shù)設(shè)置與這樣的遮蔽元件設(shè)置對應(yīng)，在該遮蔽元件設(shè)置處，直射光基本上被阻擋，同時(shí)通過遮蔽設(shè)備的視野被最大化。當(dāng)前實(shí)施例基于以下結(jié)論當(dāng)連續(xù)地改變所述至少一個(gè)可控參數(shù)時(shí)，亮度將基本上相應(yīng)地變化。梯度(即亮度的變化)是恒定的。當(dāng)把可控參數(shù)從直射光透射通過遮蔽設(shè)備所在的設(shè)置改變?yōu)榛旧蠜]有直射光被透射，即只有間接光存在于遮蔽區(qū)域內(nèi)所在的設(shè)置時(shí)，或者反之亦然，可以注意到梯度的充分變化，即亮度的急劇增加。關(guān)聯(lián)的參數(shù)設(shè)置有利地與這樣的遮蔽元件設(shè)置對應(yīng)，在該遮蔽元件設(shè)置處，通過遮蔽設(shè)備的視野被最大化，同時(shí)直射光基本上被阻擋。梯度的充分變化可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉泶_定?？刂茊卧梢岳绫容^連續(xù)參數(shù)設(shè)置的亮度信號的梯度并且因而確定梯度的充分變化。可替換地或者此外，控制單元可以被配置成計(jì)算亮度信號的二階導(dǎo)數(shù)。上面提到的急劇增加對應(yīng)于亮度信號二階導(dǎo)數(shù)的奇點(diǎn)或者峰，從而關(guān)聯(lián)的參數(shù)設(shè)置可以通過將二階導(dǎo)數(shù)與幅度閾值進(jìn)行比較來確定，所述幅度閾值可以根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行選擇?？商鎿Q地，所述參數(shù)設(shè)置可以通過檢測亮度信號的二階導(dǎo)數(shù)的最高峰來確定。優(yōu)選地，所述峰具有所有另外的峰的幅度的二倍的幅度。依照本發(fā)明的系統(tǒng)可以用來控制任何類型的具有多個(gè)單獨(dú)的遮蔽元件的遮蔽設(shè)備，所述遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)。該遮蔽設(shè)備可以例如為卷簾、百褶簾或者豎直或水平板條百葉窗，只要所述遮蔽元件的至少一個(gè)參數(shù)是可控的。本發(fā)明特別地適合用于水平板條百葉窗，也記為“活動(dòng)百葉窗”。可控參數(shù)可以例如為打開/閉合狀態(tài)、遮蔽元件下降到的高度或者任何其他適當(dāng)?shù)目煽貐?shù)。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)可控參數(shù)為遮蔽元件的角位置，并且控制單元適于改變和控制至少所述角位置。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的以下描述將變得清楚明白，其中 圖1示出了依照本發(fā)明的用于控制遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)的第一實(shí)施例的三維視圖，
圖2示出了圖1所示實(shí)施例的示意性框圖， 圖3示出了依照本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施例， 圖4示出了依照本發(fā)明的系統(tǒng)的第三實(shí)施例，以及圖5示出了控制依照圖4實(shí)施例的遮蔽設(shè)備的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了安裝在房間1 (例如辦公大樓的房間)中的用于控制遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)的第一實(shí)施例的三維視圖。房間1包括到辦公大樓外部的窗戶2。窗戶2包括普通的活動(dòng)板條百葉窗3，其具有多個(gè)水平地設(shè)置的單獨(dú)的矩形板條 4。板條4的角度(即傾斜角)使用電機(jī)和對應(yīng)的懸掛系統(tǒng)(未示出)而可控。此外，板條下降到的高度是可控的。板條百葉窗3通過使用無線連接而連接到控制單元5以便控制板條4的傾斜角。CXD照相機(jī)6被設(shè)置成觀察房間1，尤其是由板條百葉窗3遮蔽以免受通過窗戶2 落入的陽光的照射的桌子7。照相機(jī)6通過使用無線連接而連接到控制單元5。圖2中示出了依照當(dāng)前實(shí)施例的系統(tǒng)的示意性框圖。由圖2可見，系統(tǒng)可選地可以連接到中央建筑控制系統(tǒng)8以便獲得一般的控制參數(shù)，例如基于溫度、日光條件、季節(jié)、 風(fēng)等的控制預(yù)設(shè)置。此外，中央控制系統(tǒng)8可以配置有在試運(yùn)行過程中獲得的用于房間1 的特定控制參數(shù)。系統(tǒng)可以進(jìn)一步或者可替換地與人工控制器9連接，該人工控制器例如安裝在房間1中以便允許用戶設(shè)置板條4的傾斜角以及百葉窗3的板條4人工地降低(如果必要的話)到的高度。用于控制的系統(tǒng)通過借助于使用控制器9的人工命令或者借助于中央控制系統(tǒng)8 的對應(yīng)命令降低百葉窗3的板條4而激活?？刂茊卧?接收相應(yīng)的控制命令并且降低板條 4?？刂茊卧?然后查詢照相機(jī)6以便獲得桌子7的圖像信號。在直射陽光如圖1中示意性所示通過百葉窗3落入的情況下，存在由所述陽光形成的且與板條4的陰影交替的條紋圖案10，并且由于眩光和熱而導(dǎo)致不適。當(dāng)接收到圖像信號時(shí)，控制單元5確定所述條紋圖案10是否存在，并且一旦檢測到條紋圖案，則發(fā)送對應(yīng)的控制命令給百葉窗3以便改變板條4的傾斜角。在控制傾斜角期間，照相機(jī)6不斷地向控制單元5提供桌子7的圖像信號，從而允許實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)操作以減弱條紋圖案10。依照當(dāng)前的實(shí)施例，控制單元5使用基于邊緣檢測的圖像識別算法確定條紋圖案 10是否存在。控制單元5然后確定條紋圖案的條紋的亮度對比度比值，即通過將具有最高亮度的條紋與具有最低亮度的條紋進(jìn)行比較而確定所述亮度對比度比值。百葉窗3的控制在對比度比值高于10:2的情況下進(jìn)行以便降低眩光，或者在對比度比值低于10:4的情況下進(jìn)行以便向房間用戶提供通過窗戶2到外部的視野?？刂茊卧?配置有遲滯并且將板條4的傾斜角控制到10:3的目標(biāo)對比度比值。這樣，將板條4的傾斜角控制到用于降低眩光的最佳位置，同時(shí)維持到外部的視野，即百葉窗3只在有必要降低眩光時(shí)才閉合。除了觀察房間1的照相機(jī)6的布置之外或者作為該布置的替換，可以在窗戶2的窗框32上提供傳感器模塊31，如圖3的本發(fā)明系統(tǒng)的第二實(shí)施例中所示。圖3的實(shí)施例與圖1和圖2的實(shí)施例對應(yīng)，例外之處在于，代替照相機(jī)6的是，將兩個(gè)傳感器模塊31設(shè)置在窗戶2的窗框32上以便檢測條紋圖案10，從而允許實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的非常緊湊的設(shè)置。傳感器模塊31包括例如可從Melexis公司獲得的型號為MRX90255BC的線性傳感器陣列。圖3實(shí)施例的操作的細(xì)節(jié)與圖1和圖2的實(shí)施例對應(yīng)。在圖4中，在房間1的三維視圖中示出用于控制遮蔽設(shè)備的本發(fā)明系統(tǒng)的第三實(shí)施例。當(dāng)前的實(shí)施例基本上與圖1的實(shí)施例對應(yīng)，但是代替照相機(jī)6的是，光電二極管41 設(shè)置在房間1中，其連接到控制單元5。圖4中所示的系統(tǒng)的操作在下文中參照圖5的流程圖進(jìn)行解釋。依照當(dāng)前的實(shí)施例，由透射通過遮蔽設(shè)備的直射光引起的眩光的檢測基于在改變板條4的傾斜角時(shí)房間1中的亮度梯度變化的檢測。在當(dāng)前的實(shí)施例中，控制單元5被配置用于進(jìn)行校準(zhǔn)過程，該校準(zhǔn)過程由控制單元5在步驟51中響應(yīng)于中央控制系統(tǒng)8或者人工控制器9的控制命令而啟動(dòng)?？商鎿Q地， 該過程可以在周期性的基礎(chǔ)上(例如每兩個(gè)小時(shí))進(jìn)行。控制單元5被配置成在步驟52中例如從完全閉合的位置到打開的位置改變板條4 的傾斜角。在改變傾斜角的同時(shí)，控制單元5接收所述光電二極管41的亮度信號，從而獲得針對傾斜角的每個(gè)設(shè)置的亮度值并且將其存儲到控制單元5的適當(dāng)?shù)拇鎯ζ髦?。在步驟53中，控制單元5計(jì)算亮度信號的梯度并且在步驟M中通過計(jì)算亮度信號的二價(jià)導(dǎo)數(shù)且確定所述二階導(dǎo)數(shù)的最高峰而確定是否存在梯度的充分變化，例如間斷。如果存在這樣的充分變化，那么在步驟55中由控制單元5將板條4的傾斜角控制為這樣的設(shè)置，該設(shè)置與梯度的充分變化對應(yīng)，并且過程在步驟56中結(jié)束。在沒有確定梯度的充分變化的情況下，過程在板條4升起的情況下或者在設(shè)置了使到外部的視野最大化的角位置的情況下直接結(jié)束。
當(dāng)前的實(shí)施例基于以下結(jié)論在改變百葉窗3的板條4的傾斜角的同時(shí)，亮度將相應(yīng)地改變。亮度信號的梯度(即亮度的變化)將是恒定的。當(dāng)把傾斜角從百葉窗3的閉合狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)時(shí)并且在直射陽光通過百葉窗3落在特定角位置處的情況下，亮度將在該角位置處劇烈地增加。亮度信號的梯度因此改變。獲得用于板條4的最佳傾斜角，其中直射光被阻擋，同時(shí)通過百葉窗3提供足夠的視野。上面的實(shí)施例的若干修改是可能的。-系統(tǒng)可以用于控制超過一個(gè)百葉窗3或者用于控制百葉窗3的僅僅一組板條4。-在控制僅僅一組板條4的情況下，另一組可以用于將光重定向到房間中，也稱為“日光收獲”，其依照2005年6月麻省理工學(xué)院的Molly Ε. McGuire的碩士論文“A System for Optimizing Interior Daylight Distribution Using Reflective Venetian Blinds with Independent Blind Angle Control”及其中引用的文獻(xiàn)中公開的方法。-代替使用照相機(jī)6或者傳感器模塊31的是，例如"H.Tanaka, T. Yasuda, K. Fujita, T. Tsutsui, Transparent image sensors using an organic multilayer photodiode, Advanced Materials, 2006，Vol. 18，p. 2230-2233"中公開的類型的有機(jī)多層光電二極管可以用于提供圖像信號。-可替換地，可以使用"Tse Nga Ng, et. al, Low temperature a-Si: Photodiodes and flexible image sensor arrays patterned by digital lithography, Applied Physics Letters, 2007，Vol. 91，0635050, 3 pages” 中公開的類型的傳感器陣列。-在另一可替換方案中，可以使用如‘‘Μ.Yahaya et. al, Fabrication of photodiode by screen printing technique, Proceedings IEEE, ICSE 1998, p. 254-259”中所描述的光電二極管。-作為圖3實(shí)施例的設(shè)置的可替換方案，可以通過適當(dāng)?shù)某上窆鈱W(xué)器件將條紋圖案映射到線性傳感器的表面上。如果使用了成像光學(xué)器件，那么條紋圖案可以與傳感器模塊31位于窗框的相同側(cè)，或者它們可以位于相對側(cè)。在所述附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細(xì)地圖示和描述了本發(fā)明。這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性或示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，措詞“包括/包含”并沒有排除其他的元件，并且不定冠詞“一” 并沒有排除復(fù)數(shù)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述特定技術(shù)措施這一事實(shí)并不意味著這些技術(shù)措施的組合不可以加以利用。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為對范圍的限制。附圖標(biāo)記列表
1房間
2窗戶
3百葉窗 4板條
5控制單元 6照相機(jī)7桌子
8中央控制系統(tǒng) 9人工控制器 10條紋圖案 31傳感器模塊 32 窗框 41光電二極管
權(quán)利要求
1.用于控制具有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)，包括-至少一個(gè)檢測器單元，其用于提供遮蔽區(qū)域的圖像信號，以及 -控制單元(5)，其被配置成 -接收所述圖像信號，-根據(jù)所述信號確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在特征圖案，并且 -如果所述特征圖案被確定，則控制所述遮蔽元件以便減弱所述特征圖案。
2.依照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中至少所述遮蔽元件的角位置是可控的，并且所述控制單元(5)適于至少控制所述角位置以便減弱所述特征圖案。
3.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述特征圖案為條紋圖案(10)，并且所述控制單元(5)被配置成通過檢測所述條紋圖案(10)的條紋的對比度比值而確定特征圖案是否存在，并且在所述對比度比值高于最大對比度閾值的情況下，控制所述遮蔽元件。
4.依照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述最大對比度閾值為10:1。
5.依照權(quán)利要求3或4的系統(tǒng)，其中控制單元(5)被配置成控制所述遮蔽元件，使得所述對比度比值基本上對應(yīng)于所述最大對比度閾值。
6.依照權(quán)利要求3-5之一的系統(tǒng)，其中所述控制單元(5)被配置成在所述對比度比值低于最小對比度閾值的情況下控制所述遮蔽元件。
7.依照權(quán)利要求3-6之一的系統(tǒng)，其中所述控制單元(5)被配置成控制所述遮蔽元件， 使得所述對比度比值介于10:4與10:2之間。
8.遮蔽系統(tǒng)，具有至少一個(gè)帶有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備以及依照前面的權(quán)利要求之一的用于控制所述遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)。
9.控制具有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的方法，包括 -接收遮蔽區(qū)域的圖像信號，-根據(jù)所述信號確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在特征圖案，以及 -如果所述特征圖案被確定，則控制所述遮蔽元件以便減弱所述特征圖案。
10.用于控制具有多個(gè)遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)，其中所述遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)，該系統(tǒng)包括-至少一個(gè)檢測器單元，其用于提供遮蔽區(qū)域的亮度信號，以及 -控制單元(5)，其被配置成 -改變所述至少一個(gè)可控參數(shù)， -接收所述亮度信號， -計(jì)算所述亮度信號的梯度，-對于所述至少一個(gè)可控參數(shù)根據(jù)所述梯度確定參數(shù)設(shè)置，并且 -利用所述參數(shù)設(shè)置控制所述遮蔽元件。
11.控制具有多個(gè)遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的方法，其中所述遮蔽元件具有至少一個(gè)可控參數(shù)，該方法包括步驟-改變所述至少一個(gè)可控參數(shù)， -接收遮蔽區(qū)域的亮度信號， -計(jì)算所述亮度信號的梯度，-對于所述至少一個(gè)可控參數(shù)根據(jù)所述梯度確定參數(shù)設(shè)置，以及-利用所述參數(shù)設(shè)置控制所述遮蔽元件。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于控制具有多個(gè)可控遮蔽元件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)。為了提供用于控制降低直射陽光透射并且增強(qiáng)熱舒適和照明條件的遮蔽設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)檢測器單元，其用于提供遮蔽區(qū)域的圖像信號；以及控制單元(5)，其被配置成接收所述圖像信號，根據(jù)所述信號確定所述遮蔽區(qū)域內(nèi)是否存在特征圖案，并且如果所述特征圖案被確定，則控制所述遮蔽元件以便減弱所述特征圖案。
文檔編號E06B9/24GK102378846SQ201080014581
公開日2012年3月14日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者阿克曼 B. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司