可見光信號的接收方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種可見光信號的接收方法及其裝置，該方法包括以下步驟：控制攝像頭作為光信號接收器，采集涵蓋一發射源的一組連續圖像，該發射源發出可見光信號；從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號。本發明由于采用攝像頭接收可見光信號，可以在不增加和修改硬件的前提下，實現各種設備或系統的可見光通信功能。
【專利說明】可見光信號的接收方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及可見光通信領域，尤其是涉及一種可見光信號的接收方法及其裝置。【背景技術】
[0002]可見光通信是一種在LED技術上發展起來的新興的、短距離高速無線光通信技術。可見光通信的基本原理就是利用發光二極管(LED)比熒光燈和白熾燈切換速度快的特點，通過LED光源的高頻率閃爍來進行通信。有光代表二進制1，無光代表二進制O。包含了數字信息的高速光信號經過光電轉換即可獲得信息。無線光通信技術因為其數據不易被干擾和捕獲，光通信設備制作簡單且不宜損壞或消磁，可以用來制作無線光加密鑰匙。與微波技術相比，無線光通信有相當豐富的頻譜資源，這是一般微波通信和無線通信無法比擬的；同時可見光通信可以適用任何通信協議、適用于任何環境；在安全性方面，無線光通信相比傳統的磁性材料，無需擔心消磁問題，更不必擔心通信內容被人竊取；無線光通信的設備架設靈活便捷，且成本低廉，適合大規模普及應用。
[0003]隨著可見光通信的快速推廣，已經提出了利用電子設備的LED燈發送可見光信號的技術，這使得電子設備與另一設備之間依靠可見光通信來實現短距離通信成為可能。然而目前可見光信號的接收單元普遍地采用基于光電二極管(例如PIN、Aro等)的光信號接收器。光信號接收器接收光信號后，進行光電轉換，然后再對轉換出來的電信號進行解碼等信號處理，還原成原信號。這樣，如果要在接收裝置接收可見光，還需額外配備基于光電二極管的光信號接收器，這需要變更接收裝置的硬件，而且增加了成本。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種可見光信號的接收方法及其裝置，它依靠攝像頭來接收可見光。
[0005]本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種可見光信號的接收方法，包括以下步驟:控制攝像頭作為光信號接收器，采集涵蓋一發射源的一組連續圖像；從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號。
[0006]在本發明的一實施例中，在控制攝像頭作為光信號接收器，采集涵蓋一發射源的一組連續圖像之前還包括:將攝像頭指向可見光信號的發射源，使該發射源落在該攝像頭的攝像范圍之內。
[0007]在本發明的一實施例中，從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號之后還包括:對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息。
[0008]在本發明的一實施例中，從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的步驟包括:將該組連續圖像分割為多幅圖像；對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在可見光信號；分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號。
[0009]在本發明的一實施例中，對該可見光信號進行信號處理的步驟包括解碼、解密和/或解擾。
[0010]在本發明的一實施例中，控制攝像頭作為光信號接收器的步驟包括:控制獨立的攝像頭或集成到一電子設備中的攝像頭作為光信號接收器。
[0011]在本發明的一實施例中，上述方法還包括使該獨立的攝像頭連接到一安防系統、一監控系統或一計算機。
[0012]在本發明的一實施例中，該電子設備為手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器。
[0013]在本發明的一實施例中，該發射源為發光二極管。
[0014]在本發明的一實施例中，該發光二極管為照明燈。
[0015]在本發明的一實施例中，該原始信息包括:文本、圖片、音頻和/或視頻。
[0016]本發明另提出一種可見光信號的接收裝置，包括:用于控制攝像頭作為光信號接收器來采集涵蓋一發射源的一組連續圖像的模塊，該發射源發出可見光信號；以及用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊。
[0017]在本發明的一實施例中，上述接收裝置還包括用于對該可見光信號進行信號處理而還原成原始信息的模塊。
[0018]在本發明的一實施例中，上述用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊包括:用于將該組連續圖像分割為多幅圖像的模塊；用于對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在可見光信號的模塊；以及用于分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號的模塊。
[0019]在本發明的一實施例中，上述用于對該可見光信號進行信號處理而還原成原始信息的模塊是進行解碼、解密和/或解擾。
[0020]本發明的上述技術方案的可見光信號的接收方法，通過攝像頭采集連續圖像，然后對連續圖像進行圖像處理，獲得可見光信號。這一接收方法采用攝像頭接收可見光信號，可以在不增加和修改硬件的前提下，實現各種設備或系統的可見光通信功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0022]圖1示出本發明第一實施例的可見光信號的接收方法流程圖。
[0023]圖2示出本發明第二實施例的可見光信號的接收方法流程圖。
[0024]圖3示出本發明第三實施例的可見光信號的接收方法流程圖。
【具體實施方式】
[0025]目前的許多電子設備，例如手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器(如蘋果公司的iTouch)、MP4播放器(如蘋果公司的iTouch)均配備有攝像頭。與之形成比較的是，大部分的電子設備均未配備基于光電二極管作為光信號接收器。因此，本發明的實施例提出一種可見光信號的接收方法，它利用攝像頭而不是傳統的基于光電二極管作為光信號接收器。這一設計的顯而易見的優勢是，在許多應用環境中省去了配備專用的光信號接收器的需要，從而節省硬件方面的開支。
[0026]現在參考附圖描述所要求保護的發明，在全部附圖中使用相同的參考標號來指相同的部件或步驟。在以下描述中，為解釋起見，披露了眾多具體細節以提供對所要求保護的主題的全面理解。然而，顯而易見的是，這些發明也可以不采用這些具體細節來實施。
[0027]第一實施例
[0028]本實施例是在手機作為可見光信號的接收裝置的環境下實施的。關于發射源，可以是發光二極管(LED)或發光二極管芯片。發光二極管可以集成到手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器這樣的電子設備中。發光二極管也可以是單獨的裝置，例如照明燈。這一照明燈所發出的可見光可以受一控制裝置的調制，從而攜帶信號。
[0029]圖1示出本發明第一實施例的可見光信號的接收方法流程圖。參照圖1所示，該方法包括:
[0030]步驟101，打開手機的攝像頭，將其指向可見光信號的發射源，使發射源落在攝像頭的攝像范圍之內；
[0031]步驟102，控制手機的攝像頭作為光信號接收器，采集一組連續圖像；
[0032]這組連續圖像將會包含發射源的可見光信號所形成的圖像和背景圖像，因此關鍵是將可見光信號所形成的圖像從背景圖像中分離。
[0033]步驟103，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號；以及
[0034]步驟104，對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息。
[0035]在本實施例中，原始信息包括但不限于，文本、圖片、音頻、和/或視頻。
[0036]在步驟103中，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的方法包括:
[0037]首先，將連續圖像分割為多幅圖像。
[0038]然后，對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在來自該發射源的可見光信號；至于其它沒有連續變化的區別，則被判定為背景圖像。
[0039]接著，分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號。
[0040]在手機中可配置專門的視頻處理模塊，對獲得的連續圖像進行分析處理以分離出其中的可見光信號。
[0041]根據發射源的處理，例如編碼、解密和/或加擾，在步驟104中，對該可見光信號進行信號處理的步驟可相應地包括逆處理，例如解碼、解密和/或解擾。
[0042]當攝像頭所采集的圖像包含上述發射源的可見光信號時，上述步驟所分離出的原始信息可以獨立于背景圖像，傳送給后續的模塊。當攝像頭所采集的圖像未包含上述發射源的可見光信號時，經過上述步驟后僅會輸出普通的背景圖像。
[0043]本實施例提供的采用手機攝像頭接收可見光信號的方法，將手機攝像頭指向可見光信號發射源采集連續圖像，然后對連續圖像進行圖像處理，獲得可見光信號，接著對可見光信號進行解碼等信號處理，還原成原始信息。由于這一方法采用手機攝像頭接收可見光信號，可以在不增加和修改手機硬件的前提下，實現采用手機接收可見光信號的功能。這樣，手機就可在非連接狀態下從其它設備，例如另一手機、平板電腦中接收文本、圖片、音頻、和/或視頻等數據。
[0044]第二實施例
[0045]本實施例是在平板電腦作為可見光信號的接收裝置的環境下實施的。關于發射源，可以是發光二極管(LED)或發光二極管芯片。發光二極管可以集成到手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器這樣的電子設備中。發光二極管也可以是單獨的裝置，例如照明燈。這一照明燈所發出的可見光可以受一控制裝置的調制，從而攜帶信號。
[0046]圖2示出本發明第二實施例的可見光信號的接收方法流程圖。參照圖1所示，該方法包括:
[0047]步驟201，打開平板電腦的攝像頭，將其指向可見光信號的發射源，使發射源落在攝像頭的攝像范圍之內；
[0048]步驟202，控制平板電腦的攝像頭作為光信號接收器，采集一組連續圖像；
[0049]步驟203，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號；以及
[0050]步驟204，對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息。
[0051]在本實施例中，原始信息包括但不限于，文本、圖片、音頻、和/或視頻。
[0052]在步驟203中，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的方法包括:
[0053]首先，將連續圖像分割為多幅圖像。
[0054]然后，對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在來自該發射源的可見光信號；至于其它沒有連續變化的區別，則被判定為背景圖像。
[0055]接著，分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號。
[0056]在平板電腦中可配置專門的視頻處理模塊，對獲得的連續圖像進行分析處理以分離出其中的可見光信號。
[0057]根據發射源的處理，例如編碼、解密和/或加擾，在步驟204中，對該可見光信號進行信號處理的步驟可相應地包括逆處理，例如解碼、解密和/或解擾。
[0058]當攝像頭所采集的圖像包含上述發射源的可見光信號時，上述步驟所分離出的原始信息可以獨立于背景圖像，傳送給后續的模塊。當攝像頭所采集的圖像未包含上述發射源的可見光信號時，經過上述步驟后僅會輸出普通的背景圖像。
[0059]本實施例提供的采用平板電腦攝像頭接收可見光信號的方法，將平板電腦攝像頭指向可見光信號發射源采集連續圖像，然后對連續圖像進行圖像處理，獲得可見光信號，接著對可見光信號進行解碼等信號處理，還原成原始信息。由于這一方法采用平板電腦攝像頭接收可見光信號，可以在不增加和修改平板電腦硬件的前提下，實現采用平板電腦接收可見光信號的功能。這樣，平板電腦就可在非連接狀態下從其它設備，例如手機、另一平板電腦、數碼相機中接收文本、圖片、音頻、和/或視頻等數據。
[0060]本發明的攝像頭不僅可以集成在前述的手機、平板電腦上，還可以集成在筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器等其它電子設備上。
[0061]第三實施例[0062]本實施例是在獨立攝像頭作為可見光信號的接收裝置的環境下實施的。關于發射源，可以是發光二極管(LED)或發光二極管芯片。發光二極管可以集成到手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器這樣的電子設備中。發光二極管也可以是單獨的裝置，例如照明燈。這一照明燈所發出的可見光可以受一控制裝置的調制，從而攜帶信號。
[0063]圖3示出本發明第三實施例的可見光信號的接收方法流程圖。參照圖3所示，該方法包括:
[0064]步驟301，打開獨立的攝像頭，將其指向可見光信號的發射源，使發射源落在攝像頭的攝像范圍之內；
[0065]步驟302，控制獨立攝像頭作為光信號接收器，采集一組連續圖像；
[0066]步驟303，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號；以及
[0067]步驟304，對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息。
[0068]在本實施例中，原始信息包括但不限于，文本、圖片、音頻、和/或視頻。
[0069]在步驟303中，采用圖像處理技術從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的方法包括:
[0070]首先，將連續圖像分割為多幅圖像。
[0071]然后，對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在來自該發射源的可見光信號；至于其它沒有連續變化的區別，則被判定為背景圖像。
[0072]接著，分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號。
[0073]在獨立攝像頭或者其后續處理裝置中可配置專門的視頻處理模塊，對獲得的連續圖像進行分析處理以分離出其中的可見光信號。
[0074]根據發射源的處理，例如編碼、解密和/或加擾，在步驟304中，對該可見光信號進行信號處理的步驟可相應地包括逆處理，例如解碼、解密和/或解擾。
[0075]當攝像頭所采集的圖像包含上述發射源的可見光信號時，上述步驟所分離出的原始信息可以獨立于背景圖像，傳送給后續的模塊。當攝像頭所采集的圖像未包含上述發射源的可見光信號時，經過上述步驟后僅會輸出普通的背景圖像。
[0076]本實施例提供的采用獨立攝像頭接收可見光信號的方法，將獨立攝像頭指向可見光信號發射源采集連續圖像，然后對連續圖像進行圖像處理，獲得可見光信號，接著對可見光信號進行解碼等信號處理，還原成原始信息。由于這一方法采用獨立攝像頭接收可見光信號，可以給許多將攝像頭作為標準配備的系統提供可見光通信功能，其它系統也可以配備攝像頭來獲得可見光通信的擴展功能。舉例來說，安防系統或監控系統通常連接配備有許多攝像頭，如果通過這些攝像頭接收可見光信號，然后在系統中進行后續的圖像處理和信號處理，就能夠實現可見光通信功能。另外，對于臺式電腦或者不配備攝像頭的筆記本電腦而言，通過連接一個外置的攝像頭，在獲得視頻拍攝功能的同時，還可以獲得可見光通信的擴展功能。當以臺式電腦或筆記本電腦以主機時，這一功能可便于從手機、平板電腦、數碼相機等便攜式電子設備處獲得數據。
[0077]在本發明的上述實施例中，攝像頭可以是電荷耦合器件(CXD)類型或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)類型。
[0078]本發明的上述實施例所提出一種可見光信號的接收方法，通過將攝像頭指向可見光信號發射源采集連續圖像，然后對連續圖像進行圖像處理，獲得可見光信號，接著對可見光信號進行解碼等信號處理，還原成原始信息。這一接收方法采用攝像頭接收可見光信號，可以在不增加和修改硬件的前提下，實現各種設備或系統的可見光通信功能。
[0079]本發明另提出一種可見光信號的接收裝置，包括:用于控制攝像頭作為光信號接收器來采集涵蓋一發射源的一組連續圖像的模塊，該發射源發出可見光信號；以及用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊。
[0080]上述接收裝置還包括用于對該可見光信號進行信號處理而還原成原始信息的模塊。
[0081]上述用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊包括:用于將該組連續圖像分割為多幅圖像的模塊；用于對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在可見光信號的模塊；以及用于分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號的模塊。
[0082]上述用于對該可見光信號進行信號處理而還原成原始信息的模塊是進行解碼、解密和/或解擾。
[0083]雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，在沒有脫離本發明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種可見光信號的接收方法，包括以下步驟: 控制攝像頭作為光信號接收器，采集涵蓋一發射源的一組連續圖像，該發射源發出可見光信號； 從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在使用攝像頭作為光信號接收器，采集涵蓋一發射源的一組連續圖像之前還包括:將攝像頭指向可見光信號的發射源，使該發射源落在該攝像頭的攝像范圍之內。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號之后還包括:對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的步驟包括: 將該組連續圖像分割為多幅圖像； 對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在可見光信號；以及 分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對該可見光信號進行信號處理的步驟包括解碼、解密和/或解擾。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，控制攝像頭作為光信號接收器的步驟包括:控制獨立的攝像頭或集成到一電子設備中的攝像頭作為光信號接收器。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括使該獨立的攝像頭連接到一安防系統、一監控系統或一計算機。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，該電子設備為手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器或MP4播放器。
9.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該發射源為發光二極管。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，該發光二極管為照明燈。
11.如權利要求3所述的方法，其特征在于，該原始信息包括:文本、圖片、音頻和/或視頻。
12.—種可見光信號的接收裝置，包括: 用于控制攝像頭作為光信號接收器來采集涵蓋一發射源的一組連續圖像的模塊，該發射源發出可見光信號； 用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括用于對該可見光信號進行信號處理，還原成原始信息的模塊。
14.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，用于從該組連續圖像中獲得來自該發射源的可見光信號的模塊包括: 用于將該組連續圖像分 割為多幅圖像的模塊； 用于對比各幅圖像中每個固定大小區域的明暗隨時間的變化情況，選取出有連續變化的區域，并判定該區域中存在可見光信號的模塊；以及 用于分析處理該區域的明暗變化，獲得來自發射源的可見光信號的模塊。
15.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，用于對該可見光信號進行信號處理而還原成原始信息的模塊是進行解碼、解密和/或解擾。
【文檔編號】H04B10/116GK103812558SQ201310330068
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】不公告發明人 申請人:深圳光啟創新技術有限公司