PL249113B1 - Sposób kalibracji rozkładu luminancji oraz układ do stosowania tego sposobu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób i układ kalibracji rozkładu luminancji do określania pożądanego rozkładu luminancji, który realizuje się na rzeczywistym obiekcie, przy użyciu danych fotometrycznych opraw oświetleniowych. Sposób polega na tym, że wyświetlany rozkład luminancji początkowej (LP) poddawany jest analizie za pomocą matrycowego miernika luminancji (MML). Dane przesyłane są do jednostki rejestrująco-przetwarzającej (RP), która przetwarza dane w postać matrycy złożonej z wartości luminancji zmierzonych w każdym pikselu (LPZ) o liczbie pomiarowej w zależności od zastosowanej rozdzielczości matrycy matrycowego miernika luminancji (MML), przy czym równocześnie jednostka rejestrująco-przetwarzająca (JRP) przetwarza obliczony na płaszczyźnie (O) rozkład luminancji (L) w matrycę wartości luminancji punktowych obliczonych (LPO) w każdym pikselu obrazu, a na podstawie wczytanych danych pomiarowych luminancji zmierzonych w każdym pikselu (LPZ), stanowiących rozkład luminancji początkowy (LP) zrealizowany na rzeczywistym obiekcie (RO), rozdzielczość obliczonego na płaszczyźnie (O) rozkładu luminancji (L) jest korygowana za pomocą współczynników korekcyjnych rozdzielczości (KR), tak aby była zgodna z rozdzielczością zastosowanego matrycowego miernika luminancji (MML), jednostka rejestrująco—przetwarzająca (JRP) oblicza wartości współczynników korekcyjnych luminancji punktowych (KLP) dla każdego piksela wyznaczając wartość luminancji skorygowanej każdego piksela (LSP), stanowiącej każdy piksel rozkładu luminancji skorygowanej (LS), który po wyświetleniu przez projektor multimedialny (P) na rzeczywisty obiekt (RO) realizuje rozkład luminancji (L) zgodny z obliczonym na płaszczyźnie (O). Układ, zawierający jednostkę rejestrująco—przetwarzającą z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania danych fotometrycznych opraw oświetleniowych w odpowiadające im rozkłady luminancji na płaszczyźnie, połączoną z projektorem multimedialnym, wyświetlającym obraz rozkładu luminancji na rzeczywistym obiekcie, charakteryzuje się tym, że jednostka rejestrująco-przetwarzająca (JRP) jest połączona z matrycowym miernikiem luminancji (MML).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kalibracji rozkładu luminancji oraz układ do stosowania tego sposobu, zwłaszcza sposób automatycznej kalibracji rozkładu luminancji obrazu wyświetlanego przez projektor multimedialny na obiekt i układ do stosowania tego sposobu, stosowany zwłaszcza do projektowania oraz stałej iluminacji obiektu za pomocą projektora multimedialnego.

Z opisu patentowego Pat. 225208 znany jest sposób kształtowania rozkładu luminancji i układ do stosowania tego sposobu oparty na projektorze multimedialnym. Istota sposobu polega na tym, że określa się pożądany rozkład luminancji, który realizuje się na rzeczywistym obiekcie, przy użyciu danych fotometrycznych konkretnych, rynkowych opraw oświetleniowych. Pliki brył fotometrycznych opraw, zawierające dane fotometryczne wczytuje się do układu w położeniu i ukierunkowaniu względem płaszczyzny, co odpowiada rzeczywistemu obiektowi. Następnie oblicza się luminancje w punktach, a powstały w ten sposób na płaszczyźnie rozkład luminancji za pomocą projektora multimedialnego wyświetla się na rzeczywistym obiekcie. W przypadku rozbieżności wyznaczonego rozkładu luminancji od zamierzonego, przekształca się za pomocą aplikacji komputerowej dane fotometryczne wybranej oprawy oświetleniowej, w dane fotometryczne przekształcone realizujące rozkład luminancji dla wybranego położenia i ukierunkowania bryły fotometrycznej nowej oprawy względem płaszczyzny. Jeżeli rozkład luminancji po obliczeniach przedstawiony na obiekcie odpowiada zamierzonemu, dane fotometryczne przekształcone są poszukiwanymi parametrami fotometrycznymi nowej oprawy oświetleniowej. Jeżeli rozkład luminancji po obliczeniach przedstawiony na obiekcie nie odpowiada zamierzonemu, za pomocą aplikacji komputerowej, pomijając wczytanie pliku bryły fotometrycznej rzeczywistej oprawy oświetleniowej wyznacza się rozkład luminancji dla nowej oprawy, w położeniu i ukierunkowaniu względem płaszczyzny i na podstawie aplikacji komputerowej za pomocą znanych wzorów oblicza się światłości oprawy oświetleniowej w kierunkach Cy, a dane te są poszukiwanymi parametrami fotometrycznymi nowej oprawy.

W trakcie badań na rzeczywistych obiektach oraz użytkowania układu przez rynek oświetleniowy odkryto niedoskonałości zastosowanego sposobu kalibracji układu. Kalibracja jest analogowa i polega na pomiarze współczynnika odbicia w jednym punkcie rzeczywistego obiektu oraz zdefiniowaniu tzw. luminancji kalibracyjnej układu. Jest ona jednorodna dla całej projekcji. Z projektora multimedialnego wyświetlany jest więc obraz o stałej luminancji. Następnie zmniejsza się strumień świetlny źródła światła projektora, tak aby w punkcie pomiaru współczynnika odbicia na rzeczywistym obiekcie uzyskać zdefiniowaną wartość luminancji kalibracyjnej. Kalibracja jest punktowa, podczas gd y współczynnik odbicia na obiekcie może być mocno zróżnicowany. Pomiar punktowy jest również wrażliwy na przesunięcia elementów układu względem siebie. Kolejną niedogodnością punktowej kalibracji jest fakt, że jednoczesna zmiana o stałym współczynniku jasności wszystkich pikseli wchodzących w skład matrycy obrazu wyświetlanego przez projektor w przypadkach dużych kontrastów luminancji nie jest precyzyjna ze względu na nieliniowość zmian luminancji pikseli stanowiących tę matrycę. W artykule pt. “Luminance distribution projection method in dynamic floodlight design for architectural features”, Automation in Construction z 2020 roku, opisano zasadę działania systemu w warunkach laboratoryjnych oraz za pomocą matrycowego miernika luminancji sprawdzono zbieżność rozkładu luminancji obliczonego przez system ze zrealizowanym na makiecie obiektu przez projektor. Makieta ma jednorodny kolor, a miernik luminancji jest używany do weryfikacji poprawności zastosowanego układu kalibracji, nie jest częścią integralną systemu, nie bierze w nim udziału.

Celem wynalazku jest udoskonalenie układu oraz sposobu jaki ujawniony jest w opisie Pat. 225208 poprzez wprowadzenie automatycznej, precyzyjnej kalibracji układu oraz przedstawienia sposobu precyzyjnej kalibracji. Sposób i układ dodatkowo w sposób ciągły analizuje rozkład luminancji na rzeczywistym obiekcie i dokonuje płynnej korekcji poziomów luminancji w każdym z punktów obiektu niezależnie, w przypadku zmiennych warunków zewnętrznych.

Sposób kalibracji rozkładu luminancji do określania pożądanego rozkładu luminancji, który realizuje się na rzeczywistym obiekcie, przy użyciu danych fotometrycznych opraw oświetleniowych, a pliki brył fotometrycznych opraw, zawierające dane fotometryczne wczytuje się do układu w położeniu X, Y, Z i ukierunkowaniu R względem płaszczyzny, co odpowiada rzeczywistemu obiektowi i następnie oblicza się luminancje w punktach stanowiących rozkład luminancji na całej płaszczyźnie, a tak powstały na płaszczyźnie rozkład luminancji za pomocą projektora multimedialnego wyświetla się na rzeczywistym obiekcie, polega na tym, że wyświetlany rozkład luminancji początkowej poddawany jest analizie za pomocą matrycowego miernika luminancji, dane przesyłane są do jednostki rejestrująco-przetwarzającej, która przetwarza dane w postać matrycy złożonej z wartości luminancji zmierzonych w każdym pikselu o liczbie pomiarowej w zależności od zastosowanej rozdzielczości matrycy miernika luminancji, przy czym równocześnie jednostka rejestrująco-przetwarzająca przetwarza obliczony na płaszczyźnie rozkład luminancji w matrycę wartości luminancji punktowych obliczonych w każdym pikselu obrazu, a na podstawie wczytanych danych pomiarowych luminancji zmierzonych w każdym pikselu, stanowiących rozkład luminancji początkowej zrealizowany na rzeczywistym obiekcie, rozdzielczość obliczonego na płaszczyźnie rozkładu luminancji jest korygowana za pomocą współczynników korekcyjnych rozdzielczości, tak aby była zgodna z rozdzielczością zastosowanego matrycowego miernika luminancji, jednostka rejestrująco-przetwarzająca oblicza wartości współczynników korekcyjnych luminancji punktowych dla każdego piksela wyznaczając wartość luminancji skorygowanej każdego piksela, stanowiącej każdy piksel rozkładu luminancji skorygowanej, który po wyświetleniu przez projektor multimedialny na rzeczywisty obiekt realizuje rozkład luminancji zgodny z obliczonym na płaszczyźnie.

Korzystnie, przy chwilowej zmianie warunków zewnętrznych układ reaguje zmianą parametrów współczynników korekcyjnych luminancji punktowych dla każdego piksela wyświetlanego obrazu.

Układ do kalibracji rozkładu luminancji, zawierający jednostkę rejestrująco-przetwarzającą z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania danych fotometrycznych opraw oświetleniowych w odpowiadające im rozkłady luminancji na płaszczyźnie, połączoną z projektorem multimedialnym, wyświetlającym obraz rozkładu luminancji na rzeczywistym obiekcie, charakteryzuje się tym, że jednostka rejestrująco przetwarzająca jest połączona z matrycowym miernikiem luminancji.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia obieg sygnałów w układzie, a fig. 2. schemat blokowy układu.

Jak przedstawiono na fig. 1, zgodnie ze sposobem określa się pożądany rozkład luminancji, który realizuje się na rzeczywistym obiekcie RO przy użyciu plików brył fotometrycznych PBF opraw oświetleniowych. Pliki te, zawierające dane fotometryczne DF wczytuje się do układu w położeniu X, Y, Z i ukierunkowaniu R względem płaszczyzny O, co odpowiada rzeczywistemu obiektowi RO. Następnie oblicza się luminancję w punktach stanowiących rozkład luminancji na całej płaszczyźnie. Tak powstały na płaszczyźnie O rozkład luminancji L za pomocą projektora multimedialnego P wyświetla się na rzeczywistym obiekcie RO. Zrealizowany w ten sposób rozkład luminancji początkowej LP wymaga kalibracji ze względu na parametry projektora multimedialnego P oraz jego odległość od rzeczywistego obiektu RO. Wyświetlany rozkład luminancji początkowej LP poddawany jest analizie za pomocą matrycowego miernika luminancji MML. Dane przesyłane są do jednostki rejestrująco-przetwarzającej JRP, która przetwarza te dane w postać matrycy złożonej z wartości punktowych luminancji zmierzonej w każdym pikselu LPZ o liczbie pomiarowej w zależności od zastosowanej rozdzielczości matrycy matrycowego miernika luminancji MML. Równocześnie jednostka rejestrująco-przetwarzająca JRP przetwarza obliczony na płaszczyźnie O rozkład luminancji L w matrycę wartości luminancji punktowych obliczonych LPO dla każdego piksela obliczonego rozkładu luminancji L. Rozdzielczość obliczonego rozkładu luminancji L nie musi być taka sama jak rozdzielczość projektora multimedialnego P oraz rozdzielczość matrycowego miernika luminancji MML. Na podstawie wartości luminancji zmierzonych w każdym pikselu LPZ zmierzonego na rzeczywistym obiekcie RO rozkładu luminancji początkowej LP, obliczona na płaszczyźnie O rozdzielczość obliczonego rozkładu luminancji L jest korygowana za pomocą współczynników korekcyjnych rozdzielczości KR, tak aby była zgodna z rozdzielczością zastosowanego matrycowego miernika luminancji MML, co odpowiada liczbie punktowych luminancji zmierzonych w każdym pikselu LPZ. Następnie jednostka rejestrująco-przetwarzająca JRP oblicza wartości współczynników korekcyjnych luminancji punktowych KLP dla każdego piksela wyznaczając wartość luminancji skorygowanej piksela LSP, stanowiącej każdy piksel skorygowanego rozkładu luminancji LS, który po wyświetleniu przez projektor multimedialny P na rzeczywisty obiekt RO realizuje rozkład luminancji L zgodny z obliczonym na płaszczyźnie O. W przypadku nawet chwilowej zmiany warunków zewnętrznych układ reaguje zmianą parametrów współczynników korekcyjnych luminancji punktowych KLP dla każdego piksela wyświetlanego obrazu analizując za pomocą matrycowego miernika luminancji MML rozkład luminancji L zrealizowany na rzeczywistym obiekcie RO tak, aby był zgodny z obliczonym na płaszczyźnie O.

Zgodnie z fig. 2, układ do kalibracji projektora multimedialnego P zawiera jednostkę rejestrująco-przetwarzającą JRP z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania danych pomiarowych pozyskanych z matrycowego miernika luminancji MML. Zadaniem matrycowego miernika luminancji MML jest ciągły pomiar luminancji na rzeczywistym obiekcie RO. Jednostka rejestrująco-przetwarzająca JRP współpracuje z projektorem multimedialnym P. Zadaniem projektora multimedialnego P jest realizacja rozkładu luminancji początkowej LP oraz rozkładu luminancji L obliczonej oraz skorygowanej przez jednostkę rejestrująco-przetwarzającą JRP na obiekcie rzeczywistym RO. Zadaniem jednostki rejestrująco-przetwarzającej JRP jest przetworzenie z plików brył fotometrycznych PBF danych fotometrycznych DF opraw oświetleniowych w rozkłady luminancji L na płaszczyźnie O uwzględniając położenie X, Y, Z i ukierunkowanie R brył fotometrycznych względem płaszczyzny O, rejestracja i przetworzenie cyfrowych danych pomiarowych z matrycowego miernika luminancji MML oraz przetworzenie danych pomiarowych pozyskanych przez matrycowy miernik luminancji MML i wyświetlenie skorygowanego rozkładu luminancji LS w postaci matrycy danych pomiarowych odpowiadających rozdzielczości zastosowanego projektora multimedialnego P oraz matrycowego miernika luminancji MML. Jako jednostkę rejestrująco-przetwarzającą JRP można zastosować komputer osobisty, komputer przenośny, mikrokomputer lub urządzenie przenośne typu smartfon lub tablet.

Sposób i układ według wynalazku pozwalają na precyzyjną kalibrację rozkładu luminancji niezależnie od rozdzielczości zastosowanego projektora multimedialnego oraz matrycowego miernika luminancji. Korekcja odbywa się w sposób dynamiczny, w zależności od zmiany jasności otoczenia obiektu.

Claims (3)

1. Sposób kalibracji rozkładu luminancji do określania pożądanego rozkładu luminancji, który realizuje się na rzeczywistym obiekcie, przy użyciu danych fotometrycznych opraw oświetleniowych, a pliki brył fotometrycznych opraw, zawierające dane fotometryczne wczytuje się do układu w położeniu X, Y, Z i ukierunkowaniu R względem płaszczyzny, co odpowiada rzeczywistemu obiektowi i następnie oblicza się luminancje w punktach stanowiących rozkład luminancji na całej płaszczyźnie, a tak powstały na płaszczyźnie rozkład luminancji za pomocą projektora multimedialnego wyświetla się na rzeczywistym obiekcie, znamienny tym, że wyświetlany rozkład luminancji początkowej (LP) poddawany jest analizie za pomocą matrycowego miernika luminancji (MML), dane przesyłane są do jednostki rejestrująco-przetwarzającej (JRP), która przetwarza dane w postać matrycy złożonej z wartości luminancji zmierzonych w każdym pikselu (LPZ) o liczbie pomiarowej w zależności od zastosowanej rozdzielczości matrycy matrycowego miernika luminancji (MML), przy czym równocześnie jednostka rejestrująco-przetwarzająca (JRP) przetwarza obliczony na płaszczyźnie (O) rozkład luminancji (L) w matrycę wartości luminancji punktowych obliczonych (LPO) w każdym pikselu obrazu, a na podstawie wczytanych danych pomiarowych luminancji zmierzonych w każdym pikselu (LPZ), stanowiących rozkład luminancji początkowej (LP) zrealizowany na rzeczywistym obiekcie (RO), rozdzielczość obliczonego na płaszczyźnie (O) rozkładu luminancji (L) jest korygowana za pomocą współczynników korekcyjnych rozdzielczości (KR), tak aby była zgodna z rozdzielczością zastosowanego matrycowego miernika luminancji (MML), jednostka rejestrująco-przetwarzająca (JRP) oblicza wartości współczynników korekcyjnych luminancji punktowych (KLP) dla każdego piksela wyznaczając wartość luminancji skorygowanej każdego piksela (LSP), stanowiącej każdy piksel rozkładu luminancji skorygowanej (LS), który po wyświetleniu przez projektor multimedialny (P) na rzeczywisty obiekt (RO) realizuje rozkład luminancji (L) zgodny z obliczonym na płaszczyźnie (O).

2. Sposób kalibracji według zastrz. 1, znamienny tym, że przy chwilowej zmianie warunków zewnętrznych układ reaguje zmianą parametrów współczynników korekcyjnych luminancji punktowych (KLP) dla każdego piksela wyświetlanego obrazu.

3. Układ do kalibracji rozkładu luminancji, zawierający jednostkę rejestrująco-przetwarzającą z oprogramowaniem przystosowanym do przetwarzania danych fotometrycznych opraw oświetleniowych w odpowiadające im rozkłady luminancji na płaszczyźnie, połączoną z projektorem multimedialnym, wyświetlającym obraz rozkładu luminancji na rzeczywistym obiekcie, znamienny tym, że jednostka rejestrująco-przetwarzająca (JRP) jest połączona z matrycowym miernikiem luminancji (MML).