一种转动发光器件显示方法及系统与流程

1.本发明涉及发光控制领域，具体涉及到一种转动发光器件显示方法及系统。


背景技术：

2.于旋转的物体的不同圆周位置上，根据分辨率需求设置若干个发光器件，利用人眼短时间内的视觉残留效应，可通过对不同圆周位置上的发光器件的点亮和熄灭控制实现在旋转的物体表面形成完整图像的功能。
3.针对于该技术领域，对于匀速转动的物体可以很好的实现图像的显示功能，而针对于变速转动的物体，尤其是不规律变速转动的物体，目前还缺乏相应的发光器件控制程序能够很好的对发光器件的点亮和熄灭进行控制，以显示出理想的完整图像。


技术实现要素：

4.为了使转动物体能够显示出理想的完整图像，本发明提供了一种转动发光器件显示方法及系统，利用特定的设计公式对转动物体的圈时进行预测，以此为基础对发光器件进行熄灭和点亮控制，可实现通过转动物体的自转在转动物体的表面上显示出完整图像的目的。
5.相应的，本发明提供了一种转动发光器件显示方法，包括：
6.接收转动物体对传感器的触发信息并记录触发信息的发生时刻t
x
，x＝1,2,
…
,a；
7.计算所述转动物体在第x圈的圈时a
x
＝t
x 1-t
x
；
8.预测第a 1圈的圈时b
a 1
＝αta βt
a-1
εt
a-2
σa，其中，α，β，ε均为常数，σa＝αt
a-1
βt
a-2
εt
a-3-aa；
9.将所述转动物体的圈时区间[0,q
max
]划分为k个圈时分组p1＝[0,q1),p2＝[q1,q2),
…
,pk＝[q
k-1
,q
max
)，k为预设整数，q
k-1
为基于人眼视觉残留时间得出的显示阈值圈时；
[0010]
判断第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时是否位于同一圈时分组中，c为预设整数；
[0011]
在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时均小于q
k-1
且在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时均位于同一个圈时分组内时，基于与所述圈时分组对应的发光器件控制程序驱动若干个发光器件的工作状态。
[0012]
可选的实施方式，以所述传感器的第一次的触发信息的发生时刻作为时间零点，t1＝0。
[0013]
可选的实施方式，所述基于与所述圈时分组对应的发光器件控制程序驱动所述若干个发光器件动作包括：
[0014]
以所述圈时分组内的其中一个圈时数据作为圈时基准数据；
[0015]
基于所述圈时基准数据计算每一个发光器件的最小点亮时间，每一个所述发光器件在根据对应的最小点亮时间点亮时所得到的显示图案视为单位像素；
[0016]
所述转动物体在基于所述圈时基准数据转动时，每一个发光器件所对应的单位像
素的弧线长度相同或在预设误差范围内。
[0017]
可选的实施方式，以位于所述转动物体最外圈的发光器件对应的单位像素的弧线长度为基准，在预设误差范围内确认其他圆周位置上的发光器件的最小点亮时间。
[0018]
可选的实施方式，以预设的弧线长度为基准，所述转动物体在基于所述圈时基准数据转动时，每一个发光器件根据对应的圆周位置确立最小点亮时间。
[0019]
可选的实施方式，所述转动物体在基于所述圈时基准数据转动时，不同圆周位置上的发光器件具有不同的像素显示总数，且不同发光器件所具有的像素显示总数随对应的圆周位置的线径的增加递增。
[0020]
可选的实施方式，所述基于与所述圈时分组对应的发光器件控制程序驱动所述若干个发光器件动作包括：
[0021]
每一组所述圈时分组具有对应的一组显示图像；
[0022]
基于所述圈时分组控制所述若干个发光器件显示所述显示图像。
[0023]
可选的实施方式，在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时不位于同一个圈时分组内时，发光器件保持待机状态。
[0024]
相应的，本发明提供了一种转动发光器件显示系统，用于实现其中一种转动发光器件显示方法。
[0025]
综上，本发明实施例提供了一种转动发光器件显示方法及系统，该转动发光器件显示方法利用特定的设计公式对转动物体的圈时进行预测，以此为基础对发光器件进行熄灭和点亮控制，以实现通过转动物体的自转在转动物体的表面上显示出完整图像的目的；对转动物体的圈时预测的计算量较小，成本较低的硬件载体即能满足功能需求；发光器件的控制以不同圈时分组中的发光器件驱动程序进行控制，可针对相应的圈时得到较好的显示效果。
附图说明
[0026]
图1为本发明实施例的转动发光器件显示方法流程图。
[0027]
图2为本发明实施例的转动发光器件显示系统结构图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
本发明实施例提供了一种转动发光器件显示方法，该转动时发光器件显示方法的控制对象为设置在一转动物体上的发光器件，所述转动物体绕一转轴自转。
[0030]
需要说明的是，理论上，由于存在视觉残留效应，当转动物体的自转转速到达一定值后，所述转动物体上的每一个线径的圆周上仅需布置一个发光器件即可，具体的，由于转动物体上每一点的位置的角速度相同，因此，仅需针对具体一个圆周位置上的发光器件进行分析，即可得到所有圆周上的发光器件的控制方式。因此，本发明实施例主要以一个圆周上设置一个发光器件为例对本发明实施例的转动发光器件显示方法进行说明。
[0031]
实际实施中，若需要满足转动物体低转速就能实现完整图案显示的目的，可通过在同一圆周位置上设置多个发光器件的技术手段实现，为了最大化的利用每一个发光器件，同一圆周上的多个发光器件的最优设置方式为沿对应的圆周均匀设置。相应的，若在一个圆周上均匀设置有多个发光器件，相应的，在满足人眼视觉残留的基础上，转动物体的所需的最低转速相应的降低。
[0032]
图1示出了本发明实施例中的转动发光器件显示方法流程图，包括：
[0033]
s101：接收转动物体对传感器的触发信息并记录触发信息的发生时刻；
[0034]
具体的，以所述转动物体的非转轴位置上的一个具体位置点作为识别点，于与所述转动物体的转轴位置相对固定的位置上设置一传感器，所述传感器的设置位置与所述识别点相对应。
[0035]
在所述转动物体自转时，所述识别点能够触发所述传感器或所述传感器能够感知到所述识别点产生触发信息。
[0036]
相应的，在本发明实施例中，由于需要利用到触发信息的触发时间，因此，需要对触发信息的产生时间进行记录。
[0037]
具体的，为了便于统计，以传感器第一次触发作为时间零点，所述触发信息的时刻记录为t
x
，x＝1,2,
…
,a，a为所述转动物体的标记点经过标记点的次数，根据前述定义，t
x
＝0。
[0038]
s102：计算所述转动物体在第x圈的圈时a
x
；
[0039]
具体的，根据前述定义，第x圈的圈时为a
x
＝t
x 1-t
x
。
[0040]
具体的，转动物体在第一圈的圈时为t2时刻减去t1时刻的差值，依次类推，由此可见，在转动物体完整转过一圈后才能获取到转动物体的实际运动时间(圈时)。
[0041]
s103：预测第a 1圈的圈时b
a 1
；
[0042]
为了保证发光器件的显示接近于理想情况，发光器件的点亮和熄灭控制不能滞后于转动物体的转动速度，即需要对转动物体的未来转动情况进行预测，并同步地根据预测结果对发光器件的点亮和熄灭控制进行预控制，在转动物体的后续转动时相应的对发光器件的点亮和熄灭控制进行预控制。
[0043]
具体的，在本发明实施例中，第a 1圈的圈时b
a 1
的计算公式为：
[0044]ba 1
＝αta βt
a-1
εt
a-2
σa；
[0045]
其中，α，β，ε均为常数，σa＝αt
a-1
βt
a-2
εt
a-3-aa。
[0046]
具体的，α，β，ε为三个常数系数，由于转动物体的转速为连续的，非离散的，因此，基于计算的便利性以及预估的准确性而言，取转动物体的最后三圈的圈时作为参考对象，利用系数对所述转动物体的最后三圈的圈时进行加权，具体的，转动物体的转动圈数越接近第a 1圈，转动物体的转动圈数所对应的圈时对第a 1圈的圈时关联性越大，因此，α，β，ε三个常数系数的大小依次增加。
[0047]
具体的，本发明实施例基于计算的便利性考虑，为了不涉及复杂的函数，采用三个定值常数系数对相关的圈时进行加权，而三个定值常数系数的加权与实际肯定是存在误差的，为了对该误差进行纠正以及判断圈时的变化趋势，本发明实施例在系数加权的基础上，利用转动物体转动的最后一圈圈时对估测圈时进行校正。
[0048]
具体的，在本发明实施例中，利用转动物体转动的最后一圈的圈时进行校正的方
式为补充一校正数据σa，校正数据σa的计算公式为σa＝αt
a-1
βt
a-2
εt
a-3-aa。
[0049]
其中，在公式σa＝αt
a-1
βt
a-2
εt
a-3-aa中，公式中的αt
a-1
βt
a-2
εt
a-3
部分用于表示基于同一组α，β，ε系数预估的第a圈的圈时，aa则为第a圈的实际圈时，由于转动物体的转动速度是不会突变的，以第a圈的圈时的理论值与实际值的差值，代入至第a 1圈中，可很好的满足实际的预测圈时要求，且由于该方式所涉及的计算方式为加法，对于机器计算而言，计算速度块，处理器性能占用少，能够接近于实时计算。
[0050]
需要说明的是，由于第a圈的实际圈时需要转动物体在第a圈完全转动结束后才能够得到，因此，对于转动物体在第a 1圈的圈时预测的执行效率需求是极高的，因此，在预估公式的选用上，本发明实施例选取的转动物体的最后三圈的圈时作为基准，然后以加法补偿的方式，通过转动物体在最后一圈的圈时对预估结果进行校准，以降低计算误差。
[0051]
理论计算中，若以转动物体为汽车轮毂的情况对其可能存在的运动情况进行预估，假定汽车以100km/h的速度行进，轮胎外径选取为0.6m，则汽车轮毂的转动速度约为53078r/h，即约为885r/min(14.75r/s)，相应的，汽车轮毂的圈速为0.068s/r，假设当前分辨率设定为最外圈圆周方向500像素，即每一圈的每个发光器件单个像素显示时长为0.068/500＝0.000136秒，数量级为0.000001。
[0052]
而实际试验中，基于前述的预估公式，关于第a 1圈的圈时预测，经过统计发现，在常规的硬件载体上，其花费时间的数量级在纳秒级，能够很好的满足实际使用需求。
[0053]
或从另一方面而言，为了更好地控制效果，通过所需的数量级选取合适的硬件载体进行计算，以满足实际使用需求。
[0054]
相应的，通过前述所距离的实施手段可知，本发明实施例的转动时发光器件显示方法在实施中会存在一定的技术限制，即在配置完成的硬件系统中，若转动物体的转速超出一定区间，则第a 1圈的圈时预测所花费的时间在所述转动物体第a 1圈的实际转动圈时中占比越大，通过预测得出的圈时计算结果再对发光器件进行控制会存在滞后性，导致显示图像的成像失败；因此，需要每个像素有提前点亮的控制时长(即提前量)，同理，具体实施中，需要根据转动物体的实际转速范围合理选用硬件载体，以满足图像显示的需求。
[0055]
实际操作中，受限于驱动系统，转动物体的转速不可能是无上限的，因此，本发明实施例所提供的转动发光器件显示方法能够应用于大部分的实际场合中。
[0056]
s104：判断统计第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时是否位于圈时分组中；
[0057]
具体的，假定所述转动物体的圈时区间为[0,q
max
]，即所述转动物体的转动圈时的最小值为0，最大值为q
max
。
[0058]
理论上，根据圈时的不同，需要实时获取转动物体的转速并根据转速调整发光器件的点亮和熄灭。但在实际实施中，一方面，为了于转动物体上显示出完整的图案，需要同一圆周位置上的发光器件在预设时间内的转动轨迹累计为一圈，因此，以一圈为基准单位对发光器件进行控制统计是较为合理的；另一方面，如果需要做到真正的实时控制，对转动物体的转动速率的监控需要满足实时监控较高的精度要求，且对硬件载体的处理效率要求较高，整个系统构建成本花费较大，不利于实际应用。因此，在本发明实施例中，以圈时为基准单位，并通过将圈时区间划分为圈时分组的方式，在每一个圈时分组中执行相应的一套发光器件控制程序，以兼顾成本和效率的平衡性。
[0059]
具体的，将所述圈时区间[0,q
max
]划分为k个圈时分组p1＝[0,q1),p2＝[q1,q2),
…
,pk＝[q
k-1
,q
max
)；每一个圈时分组对应有一个发光器件控制程序。
[0060]
具体的，如果圈时的变化波动较大，例如转动物体在连续几个时间统计间隔内跨域多个圈时分组，若根据每一圈的预测圈时进行图像显示，则在人眼会感知到图像的频闪，观感较差，且由于不同圈时分组中对应有不同的控制程序，如果不同的控制程序存在不同的图像显示内容，则会存在如乱码般的显示效果，因此，为了保证图像的显示完整性以及确保人眼的观感，需要在转动物体的转速稳定后再执行相关的发光器件控制程序。
[0061]
在本发明实施例中，包括第a 1圈在内的最后c圈圈时均位于同一个圈时分组中时，开始执行该圈时分组对应的发光器件控制程序。
[0062]
以前述汽车轮毂作为转动物体的例子中的参数进行参考，当汽车运动速度为100km/h时，其轮毂转速为14.75r/s；当汽车运动速度为30km/h时，其轮毂转速为4.92r/s。
[0063]
具体实施中，为了了解人眼对图像频闪与图像的显示之间的临界时间，，以对照组的方式统计多个实验者的反馈数据，通过统计发现，若图像的显示时间大于0.3秒，则实验者可认为图案的显示较为清楚，认定为不属于。相应的，以0.3秒为基准，当汽车运动速度为100km/h时，轮毂需要维持一个图像显示转动约5圈才能够满足显示标准；当汽车运动速度为30km/h时，轮毂需要维持一个图像显示转动约2圈才能够满足显示标准。结合人眼视觉残留的时间阈值，为了满足转动物体的表面所有区域能够显示出完整的图像，在满足转动物体的下限速度的基础上，该数据可用于确定于同一圆周上设置发光器件的数量。
[0064]
由于发光器件控制程序是用于控制第a 1圈时的发光器件的显示内容的，因此，在本发明实施例中，可以取c＝4，即第a 1圈、第a圈、第a-1圈、第a-2圈的圈时均位于同一个圈时分组时，以该圈时分组对应的控制程序控制转动物体上的发光器件在第a 1圈时的点亮和熄灭。c＝4的取值的实际意义在于，在已知的圈时数据中，最后三圈的数据满足条件，在此基础上，预估第四圈也满足条件；具体实施中，可根据实际需求进行选用。
[0065]
s105：在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时均位于同一个圈时分组内时，基于对应的发光器件控制程序驱动所述若干个发光器件动作。
[0066]
需要说明的是，发光器件控制程序的作用主要为，发光器件控制程序将需要显示的图片转化为控制代码以控制转动物体上的发光器件的点亮和熄灭。
[0067]
图片的组成元素为像素，发光器件控制程序的作用即是指利用转动物体上的发光器件显示出图片的像素，通过像素的组合形成所需要显示的图案。基本的，由于发光器件是随转动物体转动的，从微分角度，发光器件每次点亮都会显示为一段圆弧，如何确定圆弧与像素之间的对应关系，是本发明实施例的发光器件控制程序所要解决的基本问题之一。
[0068]
具体的，常规的像素排列顺序为行列阵列式的，在本发明实施例中，由于转动物体上的发光器件为转动的，因此，对于每一个圆周上的发光器件，其能控制的像素区域为一个圆周上的像素；最终，在转动物体上的显示方向上，所能得到的显示区域即为一个由若干个圆周像素区域组成的显示区，其具体结构与传统的行列阵列式的像素显示区域具有一定的差异性。
[0069]
具体的，发光器件控制程序的内容包括以下几方面内容：
[0070]
1、发光器件的点亮和熄灭控制
[0071]
具体的，本发明实施例的发光器件的点亮和熄灭控制主要是指为了在满足固定的
像素密度时，每一个圆周上的发光器件的点亮时长。
[0072]
具体的，由于人眼存在视觉残留效应，转动物体的每一个圆周上的发光器件的圆周线速度的不一致，若以同样的点亮时间控制不同圆周上的发光器件，则会导致不同圆周上的发光器件产生不同的显示效果；若以同样的点亮时长控制不同圆周上的发光器件的点亮，并以该点亮时间所得到的弧线长度作为每个发光器件的单位像素，则不同圆周上的发光器件所对应的单位像素的大小(弧线长度)具有很大的差异性，不能满足实际应用需求。
[0073]
为了使每一个发光器件的点亮表示一个弧线长度较为接近的单位像素，需要结合对应的圈时分组数据(即圈时和圈速)以及发光器件所设置的圆周位置，以得到每一个圆周上的发光器件需要点亮一个单位像素时的点亮时间。
[0074]
具体的，可将转动物体上最外圈的发光器件的最短点亮时间(也可以为指定的点亮时间)在对应转速下转过的弧线长度作为一个单位像素，相应的，对应于最外圈的发光器件显示一个单位像素时的弧线长度，相对内圈的发光器件所需显示一个单位像素时的点亮时间所产生的弧线长度应该与最外圈的发光器件显示一个单位像素时的弧线长度一致或在一定的误差范围内，即相对内圈的发光器件需要点亮一个单位像素的点亮时间较相对外圈的发光器件点亮一个单位像素的点亮时间长。
[0075]
具体的，还可以以弧线长度作为单位，以设定的弧线长度作为一个单位像素的基准，每一个圆周上的发光器件以显示该弧线长度的点亮时间作为基准。实际实施中，假设每一个发光器件都有一个最低点亮时间，对应于一个具体圆周上的发光器件，发光器件在最低点亮时间所能产生的显示弧线长度为单位弧线长度，发光器件通过单位弧线长度的累积得到所需的单位像素对应的弧线长度，不同圆周上的发光器件所对应单位弧线长度的累积数量不同。
[0076]
进一步的，根据常规图片行列阵列式的像素分布特征，将行列阵列式的像素分布特征与转动物体上的发光器件的发光特性所导出的像素分布情况相结合，还可以根据下列方式确定发光器件需要显示单个像素时的点亮时间。
[0077]
具体的，位于相对内圈的发光器件所能够显示的总的像素数量较位于相对外圈的发光器件所能够显示的总的像素数量少，即在转动物体的显示区域内，相对内圈的圆周上的像素数量较相对外圈的圆周上的像素数量少，转动物体的显示区域可视为从行列阵列式的像素区域内截取一个圆形的显示区得到。
[0078]
可选的，假如最内圈圆周上的发光器件的最低点亮时间为0.01秒，转动物体在转速为10r/s时，圈时为0.1s/r；则在忽略掉开关时间时，发光器件在转动物体转动一圈时能点亮10次(点亮和熄灭的控制视为等价控制)，则在该发光器件对应的圆周上，具有10个像素；相应的，位于相对外圈圆周上的像素的数量会比相对内圈圆周上的像素的数量增加，通过合理设置每一个圆周上的像素数量变化规律，可将转动物体的显示区域设计为与行列阵列式像素区域近似或相同的像素分布情况，从而能够很好的适配图像的显示。
[0079]
2、图案显示
[0080]
具体的，在不同的圈时分组中，可根据实际需求选择不同的显示内容，也可以针对同一内容在不同圈时分组中进行不同的驱动，以提高图像显示的稳定性。
[0081]
具体的，由于本发明实施例的转转动发光器件显示方法利用到人眼的视觉残留效应，由于视觉残留的时间为有线的，当转动物体的转速过低时，即使圆周位置上的发光器件
不熄灭，也无法构成一个完整的圆环，在该情况下，在转动物体上不需要发光器件的点亮控制。
[0082]
3、图像切换
[0083]
当涉及到图像显示的切换时，即由于转动物体的圈速变化导致图像需要切换显示时，为了避免旧图像的残留以及影响新图像的显示，图像在需要切换显示时，在触发位置或触发位置转动一定弧度后强制结束旧图像的显示，并显示新的图像
[0084]
s106：在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时不位于同一个圈时分组内时，保持待机状态。
[0085]
相应的，为了保证图案形成的完整性，由于发光器件控制程序的不同，以及点亮发光器件所显示的图案的维持时间不够，基于观感考虑，当圈速剧烈变化时(即在第a 1圈、第a圈
……
第a-c 3圈、第a-c 2圈的圈时不位于同一个圈时分组内时)，包括发光器件在内的整个系统处于待机状态，即发光器件均为熄灭状态。
[0086]
相应的，就程序设计而言，圈时分组pk＝[q
k-1
,q
max
)所对应的发光器件控制程序。具体的，q
k-1
为满足视觉残留最低的圈时要求，即转动物体的圈时只有小于q
k-1
时，才开始对发光器件的点亮和熄灭进行控制以实现完整的图案显示，当圈时大于q
k-1
时，不会进行完整的图案显示控制，但会对发光器件进行控制以使得转动物体的表面能够显示出光线，可用于供外界对转动物体进行识别以及供转动物体对外部进行警示。具体的，转动物体可以为车轮轮毂等做自转运动的物体。
[0087]
相应的，为了实现上述转动发光器件显示方法，图2示出了本发明实施例中的转动发光器件显示系统结构示意图，该转动发光器件显示系统包括：
[0088]
转动物体：绕一转轴做自转运动；
[0089]
传感器：用于获取所述转动物体上的预设位置经过一相对于所述转轴固定的位置；
[0090]
发光器件：设置于所述转动物体的非转轴位置上；
[0091]
控制模块：用于接收所述传感器的触发信号并控制所述发光器件的点亮和熄灭，控制模块分别与所述传感器和发光器件连接。
[0092]
综上，本发明实施例提供了一种转动发光器件显示方法及系统，该转动发光器件显示方法利用特定的设计公式对转动物体的圈时进行预测，以此为基础对发光器件进行熄灭和点亮控制，以实现通过转动物体的自转在转动物体的表面上显示出完整图像的目的；对转动物体的圈时预测的计算量较小，成本较低的硬件载体即能满足功能需求；发光器件的控制以不同圈时分组中的发光器件驱动程序进行控制，可针对相应的圈时得到较好的显示效果。
[0093]
以上对本发明实施例的转动发光器件显示方法及系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。