一种光标签和识别光标签的设备的制造方法_2

文档序号:8827599阅读:来源:国知局
,时间戳信息可以是自预设的起始时间(例如2014年1月1日北京时间0时 〇分〇秒)起到当前时刻的秒数或分钟数等,该时间戳信息可由控制电路中的时钟来提供。 它赋予了光标签所绑定的事物的时间属性,使光标签成为了一个带时间维度的四维标签, 具有广泛的用途。例如,通过时间戳,可定义一个光标签绑定的事物只能在特定的时间段才 能被进行特定的操作;还可以定义多个光标签对应的事物的操作必须满足某种时序关系。
[0033] 二、控制电路及电源
[0034] 控制电路用于控制发光源发射的光的变化模式、提供时间戳信息以及负责硬件故 障的处理操作。根据一个实施例,当控制电路检测到任何一个发光源不正常工作时,控制电 路将关闭所有的发光源。
[0035] 电源用于为控制电路和发光源提供能源,该电源可以是电池,也可以是市电等其 他供电设备。
[0036] 三、可选的其他模块
[0037] 在一个实施例中,光标签还可以包括其他功能模块,像各种传感器,如位置传感 器、温度传感器以及光传感器等。
[0038] 下文以闪烁变化模式为例描述发光源的工作方式。发光源通过以预定的模式进行 闪烁来发出光信号,其可以采用各种发光技术,例如,发光源可以是灯泡(如LED灯泡),对 于闪烁变化模式,多个发光源可以是多个发射相同波长的光的灯泡,或者优选地,是多个发 射不同波长的光的灯泡(含可见光和非可见光波段)。对于波长变化模式,多个发光源可以 以相同变化模式随时间变化波长,或者优选地,以不同的变化模式随时间变化波长。对发光 源的设置涉及发光源数量的设置、光波波段的设置、变化频率的设置以及闪烁信息的设置, 下面将结合图3分别进行描述。
[0039] 1.发光源的数量
[0040] 在设定发光源的数量时,考虑的因素包括:光标签的能耗和易于由具有摄像装置 的个人设备(后文也简称为个人设备)进行识别。应理解,本文所述的个人设备包括但不 限于手机、平板电脑、智能眼镜等。
[0041] 在需要由电源供电的情况下,能耗是一个重要的性能指标,低能耗要求光标签上 的发光源的数量较少;而考虑到个人设备识别的因素,发光源的数量越多,则越有利于个人 设备对发光源的定位、去噪声和初始时间点的同步等后续处理,以及有利于标识更多的事 物。权衡以上两个因素,本实用新型的发光源的数量N优选为3至6个。
[0042] 2.每个光源的光波波长
[0043] 在设定发光源的光波波长时,考虑的因素包括:适合不同的应用环境、能够被具有 摄像装置的个人设备捕获,以及在光波融合的情况下能由个人设备识别出每个光波。下面 针对这三个因素分别进行描述。
[0044] ①、对于不同的应用环境,可以相应选择不同类型的波长。例如,在不想被人注意 到该光标签的环境下(如室内环境),可以选取不可见光波,如红外或紫外波段的光波;在 期望被人眼观察到的环境下(如室外环境),可以选取可见光波。此外,光标签也可以选取 可见光波的发光源和不可见光波的发光源的组合。
[0045] ②、由于发光源发出的光波需能够被个人设备的摄像装置获取,这就要求光波波 段必须符合该摄像装置的拍摄技术指标。在如上文所述选取人眼不可见的光波时,需要考 虑个人设备的摄像装置是否能够捕获这些光波。例如,iPhone 4S之后的苹果手机添加了 红外截止滤镜来滤除红外光,但这种滤除并不是100 %,因此,可以选择红外截止滤镜边缘 波段的红外光波(如截止波长+/-l〇〇nm),优选地,波长可选择在780nm左右。
[0046] ③、在某些场景下,例如从超远距离或从边缘视角捕获发光源的闪烁光时,光标签 中的多个发光源可能会融合成一个(即光波融合),由于个人设备需要对融合的光波进行 分解以便识别出每个发光源发出的光波(将在下文中描述),这就需要对于一个光标签,其 所有可能的光波组合的叠加结果是唯一的,而且区分度明显。例如,根据本实用新型的一个 实施例,可按如下方式来选择光标签上的N个光波:
[0047] A)、将光波在计算机上表示为一个向量,寻找N个发光源的N(N大于等于2)个光 波,使得光标签上的N个发光源的光波是正交化的,其中正交化检测可通过向量间点乘是 否为0来检测;并且使得它们之间的向量距离是相等且最大的,其中向量距离可通过向量 间的欧式距离来衡量。
[0048]B)、要保证任何一种光波组合的叠加结果都是唯一的,其中共有 CL + C〗+…+ C〗种组合方式。对于选取的N个正交光波,进行其所有组合的叠加,如果发 现其中结果有重合,则更改N个光波中某些光波的波长,重复这个过程,最终保证光波叠加 的唯一性。
[0049] 根据以上步骤可得到光标签上N个发光源的光波%,%,…,wN。(然而,在不考虑 光波融合的情况下,上述③中的选择步骤可以省略)。
[0050] 以上针对闪烁变化模式描述了波长的设定,对于波长变化模式,每个发光源可以 随时间以不同的变化模式来变化波长,则需对每个发光源设定其可变化的波长范围,使得 在光波融合时,能够识别出每个发光源发出的光波。
[0051] 3?变化频率
[0052] 变化频率是每个发光源发射的光在Is内可变化的次数(即最大变化次数)。例 如,在闪烁变化模式下,用横坐标表示时间、纵坐标表示发光源的亮灭(例如1表示亮、〇表 示灭),则发光源的不间断亮灭/灭亮(即发射的光的变化)在二维坐标系中表现为具有固 定时间间隔t的1和0,该固定时间间隔t的倒数即为变化频率。应理解,该变化频率是发 光源发射的光在Is内的最大变化次数,发光源也可以在距离上次变化正整数个t的时刻进 行变化。
[0053] 这种变化是亮灭的强度变化。如果光的变化频率为f,则Is内有f个1/f秒的时 间段,光在每个时刻可以有强度大和强度小(可能体现为亮和灭)两种选择。
[0054] 在设定变化频率时,考虑的因素包括:是否能被个人设备获取,以及是否适合可传 递识别的应用场景,下面分别描述。
[0055] ①、为了使光标签发射的光能够被具有摄像装置的个人设备捕获,普通情况下,需 要个人设备上摄像装置的拍摄帧率等于或高于发光源的变化频率的2倍。其原因是由于摄 像头快门的存在,拍摄一帧画面需要一定的时间,所以需要在每个时间段采样两次,才能正 确判断光标签发射的光在这个时间段的状态。例如,如果手机的拍摄帧率为120Hz,则发光 源的变化频率需要等于或低于60Hz。
[0056] 在某些情况下,也可以通过特殊的编码方式或者延长拍摄时间来补偿摄像装置的 拍摄能力。例如,如果发光源的变化频率和所发射的光变化的周期(即发射表示一个完整 的编码信息的光的时间,简称周期)分别为b赫兹和c秒,且摄像装置的拍摄频率为a赫兹, 则需要拍摄的最短时间为nc秒(其中,n为整数,拍摄时间必须为周期的整数倍),它们之 间的关系满足如果用t表示拍摄视频的时间,则& 1 c。 2_ a
[0057] 又例如,如果发光源的变化频率和所发射的光变化的周期分别为b赫兹和c秒、 手机拍摄频率为a赫兹,且满足b>a/2,设m为2b/a的上取整数,即m =「26/彳,则在一个实 施例中,可以采用以下方式通过延长拍摄时间在me秒内获取光标签发出的光在c秒的变 化(在后文的识别方法中有相应的描述):第一步、手机先进行c秒的拍摄,得到a帧画面; 第二步、停止1/ma秒后再进行c秒拍摄,得到另外a帧画面;重复第二步m-2次,得到另外 (m-2) a帧画面。总共得到了 ma帧画面,其包含了变化频率为bHz的光标签发出的光在c秒 内变化的所有信息。
[0058] 对于上述例子,在另一个实施例中,还可以采用下面的编码方式来使得个人设备 能够在约me秒内获取光标签发出的光在c秒内的变化:第一步、光标签先执行c秒周期的 光的变化;第二步、停止1/ma秒,接着执行c秒周期的光的变化(相当于相位移动了 1
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