信號的編解碼方法
【專利摘要】本發明的各實施方式提供了一種信號的編解碼方法，所述方法，包括：以灰階圖像形式接收包含二元編碼的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼；計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；以及基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。本發明可以在不借助移動網絡或者短距離通信方式(例如藍牙、NFC等)的情況下進行消息分享。
【專利說明】信號的編解碼方法
【技術領域】
[0001]本發明的各實施方式涉及信息通訊領域，并且更具體地涉及信號的編解碼方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著硬件設備和通信技術的不斷發展，例如智能手機的移動設備日益普及。智能手機(Smartphone)，類似于個人電腦、具有獨立的操作系統，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務商提供的程序，并可以通過移動通訊網絡來實現無線網絡接入的這樣功能。目前的移動設備，通常配備有閃光燈、攝像頭、觸摸屏等設備，特別對于智能手機，具有日益強大的數據處理和應用服務能力。
[0003]另一方面，摩爾斯電碼(Morse alphabet)是美國人摩爾斯(Samuel FinleyBreese Morse)于1837年發明的，由點dot (.)、劃dash (-)兩種符號組成。1、一點為一基本信號單位，一劃的長度=3點的時間長度。2、在一個字母或數字內，各點、劃之間的間隔應為兩點的時間長度。3、字母(數字)與字母(數字)之間的間隔為7點的時間長度。摩爾斯碼在早期無線電上舉足輕重，是每個無線電通訊者所須必知的。
[0004]由于通訊技術之進步，摩爾斯電碼的應用日益減少。但由于它所占的頻寬最少，同時具有一種技術及藝術的特性，如何將這類電碼與例如智能手機的移動設備結合起來，成為一件令人感興趣的事情。
[0005]目前，市場上沒有利用這種電碼在移動設備終端之間進行通訊的應用，其難點在于信號的移動設備的接收和處理。因此，本發明致力于解決這一技術難題，從而提供一種新穎的移動設備之間的通訊方式，豐富移動設備的用戶體驗。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的一個目的至少在于提供一種新型的通訊方式，其可以在不借助移動網絡或者短距離通信方式(例如藍牙、NFC等)的情況下進行消息分享。在合適的場景下(例如夜晚)還可進行較遠距離的傳輸。本發明比較適合于文字類型的消息分享。進一步地，基于本發明可以衍生出很多種移動設備的應用，譬如消息分享、戶外運動的夜晚通訊工具、社交聊天擴展軟件等等。
[0007]根據本發明的第一方面，提供了一種信號的解碼方法，其特征在于，包括:以灰階圖像形式接收包含二元編碼的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼；計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；以及基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0008]根據本發明進一步的實施例，所述閃光設備包括移動設備的閃光燈或屏幕，以及通過移動設備的攝像頭接收所述閃光信號。
[0009]根據本發明進一步的實施例，基于接收所述閃光信號的攝像頭的平均幀率來設置所述閃光時間長度與間隔。
[0010]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
[0011]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
[0012]根據本發明進一步的實施例，所述二元編碼的機制包括哈夫曼編碼或摩爾斯編碼機制。
[0013]根據本發明的第二方面，提供了一種信號的編解碼方法，其特征在于，包括:基于閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二元編碼；以灰階圖像形式接收包含二元編碼信息的閃光信號；計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；以及基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0014]根據本發明進一步的實施例，所述閃光設備包括移動設備的閃光燈或屏幕，以及通過移動設備的攝像頭接收所述閃光信號。
[0015]根據本發明進一步的實施例，基于接收所述閃光信號的攝像頭的平均幀率來設置所述閃光時間長度與間隔。
[0016]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
[0017]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
[0018]根據本發明進一步的實施例，所述二元編碼的機制包括哈夫曼編碼或摩爾斯編碼機制。
[0019]根據本發明的第三方面，提供了一種信號解碼系統，包括:
[0020]攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含二元編碼信息的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼；以及
[0021]處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0022]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
[0023]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
[0024]根據本發明的第四方面，提供了一種信號編解碼系統，包括信號調制器，被配置為調制閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二元編碼；攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含所述二元編碼信息的閃光信號；以及處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0025]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
[0026]根據本發明進一步的實施例，所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]當結合附圖閱讀下文對示范性實施方式的詳細描述時，這些以及其他目的、特征和優點將變得顯而易見，在附圖中:
[0028]圖1示出了根據本發明的移動設備的信號通訊的示意場景圖。；
[0029]圖2示出了根據本發明的一個實施例的信號的解碼方法的流程圖；
[0030]圖3示出了根據本發明的一個實施例獲得的亮度波形
[0031]圖4示出了根據本發明的一個實施例的處理防抖與距離影響的示意圖；以及
[0032]圖5示出了根據本發明的一個實施例的信號的編解碼方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發明各種實施例的裝置、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個接連地表示的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或操作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。
[0034]下面將結合附圖描述本申請的各個實施方式。
[0035]圖1示出了根據本發明的移動設備的信號通訊的示意場景圖。圖1中包括第一移動設備110和第二移動設備112。該第一移動設備110至少具備閃光設備,例如閃光燈。該第二移動設備112至少具備攝像頭。第一和第二移動設備可以是基于各種操作系統的移動設備，例如智能手機。各種操作系統例如包括但不限于1S操作系統、安卓操作系統、windows phone操作系統等。
[0036]在圖1中，第一移動設備110控制閃光設備發出閃光信號，例如該閃光信號被控制成以一定的閃爍時間間隔和長度進行閃爍，形成一種類似于摩爾斯電碼的二元編碼。例如，使用長閃與短閃作為基本元素，可以表示二進制的O和I。可以基于攝像頭的平均幀率來確定閃爍時間間隔和長度。比如，對于30幀每秒的攝像頭，則可設定其最小閃光時長應為0.03秒，短閃、長閃以及閃爍時間間隔均可以是其的一定倍數。然后可以基于哈夫曼編碼機制、摩爾斯編碼機制等構成26個英文字母、0-9數字、以及部分標點符號的信令集合。對于中文的編碼，則可以參照中文電碼編碼，例如使用4位數字來表示一個漢字。由此，用戶可以根據設定的編碼機制將通訊的信息編碼在閃光信號中。
[0037]本申請優選閃光燈作為閃光設備發射經編碼的閃光信號，但在其他實施例中，也可以采用例如觸摸屏的屏幕作為閃光設備，這特別適用于長距離及夜晚情況下的兩個移動設備之間的信號通訊。
[0038]第二移動設備112通過攝像頭接收第一移動設備110發送的閃光信號。為了準確地接收閃光信號，可以要求將第二移動設備112的攝像頭對準閃光源，這可以例如通過查看攝像頭預覽來確定是否已經對準來實現，以便形成點對點的通訊連接。為了準確接收閃光信號，還可以要求兩個移動設備在正式建立通訊之前適配信令。適配信令是為在兩個移動設備間建立通訊所使用的信令。因為使用光通訊，在不同環境和場景下會有干擾，適配信令目的用于標示移動設備的發送及接受狀態。例如可以使用循環間隔I秒并使用2短閃，表示設備處于待匹配狀態，2秒長閃標示發送消息完畢狀態，及其他狀態標示信令集合。另夕卜，為了后續所述的亮度值的準確獲取，還可以要求鎖定第二移動設備112的自動白平衡。
[0039]下面重點描述第二移動設備對接收到的上述經編碼的閃光信號的解碼。
[0040]圖2示出了根據本發明的一個實施例的信號的解碼方法的流程圖。如圖2所示，該解碼方法200從步驟S210開始。
[0041]在步驟S220，以灰階圖像形式接收包含二元編碼的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼。
[0042]具體地，例如第二移動設備112使用攝像頭預覽的方法，讓用戶手持第二移動設備對準第一移動設備的閃光源，形成點對點的通訊連接。在接收閃光信號信息時，攝像頭以灰階圖像的形式進行接收。另外，需注意的是，在設備信令匹配階段，可以選擇讀取一段時間內閃爍的強度來動態計算出合適的亮度閾值，以便后續對灰階圖像中亮度的處理。
[0043]在步驟S230，計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值。
[0044]由于在第二移動設備接收閃光信號時，攝像頭可以以視頻預覽的模式打開，此時，攝像頭所接收的流數據一般為YUV格式。YUV中的Y是指“灰度”或者“明亮度”，而“U”和“V”表示的則是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及飽和度,用于指定像素的顏色。由于我們計算信號的時候，只需計算其光強，故在提取信號源的時候，只需要取YUV中Y分量的信號數據即可.Y與RGB的演算關系為:Y = 0.2126R+0.7152G+0.0722Β。也就是說視頻YUV格式中每一幀畫面中，Y分量記錄著每個像素點的具體灰度值，也就是我們通常理解中的亮度值。而在每一幀YUV畫面數據中，Y分量保持的數據為該畫面的前W*H位(W為拍攝畫面的寬度，H為高度)數據，由此獲取YUV每幀數據中的前W*H位的Y分量數據即可，例如畫面為4*4像素，則前4*4都為Y分量數據。
[0045]由于Y分量是記載著畫面上每個像素點的光強信息，獲取Y分量數據相當于截取了畫面的黑白圖像信息。將獲取到的W*H位長度的像素數組信息，用于計算畫面的光強。如果取全部畫面的亮度值，那么只需將W*H的數據相加就可以得到畫面的總亮度值。每一幀畫面的亮度值作為一個數列排列出來就可以得到一個如圖3所示的亮度波形。
[0046]圖3示出了根據本發明的一個實施例獲得的亮度波形。其中橫坐標表示第二移動設備的攝像頭獲取的閃光信號圖像的幀數，縱坐標表示每幀圖像的亮度總和。
[0047]步驟S240，基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信肩、O
[0048]在該步驟中，可以對上述亮度波形做降噪濾波處理，并基于預設的時鐘間隔，例如將0.03秒的閃爍讀取為0、0.06秒以上的閃爍讀取為1，長度超過0.1秒的黑暗作為字符間隔，則可以將上述亮度波形處理得到以0、1組成的信號串，如下所示:
[0049]0110 00
[0050]最后將該0、1數列放到預設解碼器中，例如通過內置編碼表就可以獲得傳輸信息了。例如，如果使用莫爾斯編碼機制的話，上面信號串“0110 00”所代表的字符就是“Pi”。
[0051]在實際數據處理的時候，信號的時鐘頻率是通計算攝像頭幀率得來的，譬如攝像頭幀率為30fps，那么每幀之間的時間差約為0.03秒。
[0052]步驟S250，結束。
[0053]另外，在實施根據本發明的實施例過程中，本領域技術人員還將理解兩個移動設備之間的距離、閃光信號的光強的大小或者抖動可能會對第二移動設備的信號接收和處理處理產生影響，其中例如使用者手的抖動，會使閃光點在畫面的位置不斷改變，接收數據也會不斷改變。
[0054]對于光強的大小和距離問題，實際上可以歸類為同一個問題，比如距離越近，光強越大；距離越遠，光強越小。因此，作為進一步優選地實施例，本申請引入一個簡單的處理防抖與距離的方法，即設置畫面接收區域(或者對焦區域)，例如如圖4所示，該圖4示出了根據本發明的一個實施例的處理防抖與距離影響的示意圖。
[0055]這樣設計的好處就是，用戶在接收數據的時候，將閃光源放到圓形區域內。而在數據計算的時候，只計算對焦區域或畫面接收區域內的光強(或亮度值)總和即可。這樣，只要光源不離開圓形區域，所計算的光強就是有效的，從而在一定程度上解決了畫面抖動帶來的數據不穩定性。另一方面，設置對焦區域或畫面接收區域，在遠距離閃光傳輸的時候，可以排除對焦區域或畫面接收區域之外的雜光干擾，增加數據的有效性。
[0056]圖5示出了根據本發明的一個實施例的信號的編解碼方法500的流程圖。圖5流程圖中的步驟與圖2中步驟基本上相同，區別僅在于增加了編碼的步驟S520:基于閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二元編碼。該步驟由第一移動設備的閃光設備或者信號調制器實現。
[0057]作為實施上面描述的編碼方法200的設備，本申請公開的解碼系統可以被配置為包括:
[0058]攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含二元編碼信息的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼；以及
[0059]處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0060]而作為實施上面描述的編解碼方法500的設備，本申請公開的編解碼系統可以被配置為包括:
[0061]信號調制器，被配置為調制閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二兀編碼；
[0062]攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含所述二元編碼信息的閃光信號；以及
[0063]處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
[0064]盡管本申請并未對上述解碼系統和編解碼系統的操作作進一步的闡述，但是本領域技術人員將理解，可以應用解碼系統和編解碼系統實現上述解碼方法和編解碼方法中所描述的各個功能。
[0065]因此，通過上面的描述可見，本發明利用現有的移動設備提供了一種新型的通訊方式，其可以在不借助移動網絡或者短距離通信方式(例如藍牙、NFC等)的情況下進行消息分享。在合適的場景下(例如夜晚)還可進行較遠距離的傳輸。本發明比較適合于文字類型的消息分享。進一步地，基于本發明可以衍生出很多種移動設備的應用，譬如消息分享、戶外運動的夜晚通訊工具、社交聊天擴展軟件等等。
[0066]已經出于示出和描述的目的給出了本發明的說明書，但是其并不意在是窮舉的或者限制于所公開形式的發明。本領域技術人員可以想到很多修改和變體。本領域技術人員應當理解，本發明實施方式中的方法和裝置可以以軟件、硬件、固件或其組合實現。
[0067]因此，實施方式是為了更好地說明本發明的原理、實際應用以及使本領域技術人員中的其他人員能夠理解以下內容而選擇和描述的，即，在不脫離本發明精神的前提下，做出的所有修改和替換都將落入所附權利要求定義的本發明保護范圍內。
【權利要求】
1.一種信號的解碼方法,其特征在于,包括: 以灰階圖像形式接收包含二元編碼的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼； 計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；以及 基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其中， 所述閃光設備包括移動設備的閃光燈或屏幕，以及通過移動設備的攝像頭接收所述閃光信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其中， 基于接收所述閃光信號的攝像頭的平均幀率來設置所述閃光時間長度與間隔。
4.根據權利要求1所述的方法，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
5.根據權利要求1所述的方法，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算所述畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
6.根據權利要求1所述的方法，其中， 所述二元編碼的機制包括哈夫曼編碼或摩爾斯編碼機制。
7.一種信號的編解碼方法，其特征在于，包括: 基于閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二元編碼； 以灰階圖像形式接收包含二元編碼信息的閃光信號； 計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；以及 基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
8.根據權利要求7所述的方法，其中， 所述閃光設備包括移動設備的閃光燈或屏幕，以及通過移動設備的攝像頭接收所述閃光信號。
9.根據權利要求8所述的方法，其中， 基于接收所述閃光信號的攝像頭的平均幀率來設置所述閃光時間長度與間隔。
10.根據權利要求7所述的方法，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
11.根據權利要求7所述的方法，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算所述畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
12.根據權利要求7所述的方法，其中， 所述二元編碼的機制包括哈夫曼編碼或摩爾斯編碼機制。
13.—種信號解碼系統,包括: 攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含二元編碼信息的閃光信號，其中所述二元編碼為基于閃光設備的閃光時間長度與間隔的編碼；以及 處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
14.根據權利要求13所述的系統，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
15.根據權利要求13所述的系統，其中: 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算所述畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
16.—種信號編解碼系統,包括 信號調制器，被配置為調制閃光設備的閃光時間長度與間隔，對閃光信號進行二元編碼； 攝像頭，被配置為以灰階圖像形式接收包含所述二元編碼信息的閃光信號；以及處理裝置，被配置用于計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值；并且基于所述灰階圖像的幀的亮度值變化，解析出所述二元編碼對應的信息。
17.根據權利要求16所述的系統，其中， 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括計算所述每幀畫面內區域的每個像素點的亮度值之和。
18.根據權利要求16所述的系統，其中: 所述計算所接收信號的灰階圖像中的每幀畫面內區域的亮度值包括設置畫面接收區域，并且計算畫面接收區域內的每幀畫面內區域的亮度值。
【文檔編號】H04N5/232GK104348761SQ201310327384
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】段毅 申請人:北京千橡網景科技發展有限公司