信号的编解码方法
【专利摘要】本发明的各实施方式提供了一种信号的编解码方法，所述方法，包括：以灰阶图像形式接收包含二元编码的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码；计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；以及基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。本发明可以在不借助移动网络或者短距离通信方式(例如蓝牙、NFC等)的情况下进行消息分享。
【专利说明】信号的编解码方法
【技术领域】
[0001]本发明的各实施方式涉及信息通讯领域，并且更具体地涉及信号的编解码方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着硬件设备和通信技术的不断发展，例如智能手机的移动设备日益普及。智能手机(Smartphone)，类似于个人电脑、具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样功能。目前的移动设备，通常配备有闪光灯、摄像头、触摸屏等设备，特别对于智能手机，具有日益强大的数据处理和应用服务能力。
[0003]另一方面，摩尔斯电码(Morse alphabet)是美国人摩尔斯(Samuel FinleyBreese Morse)于1837年发明的，由点dot (.)、划dash (-)两种符号组成。1、一点为一基本信号单位，一划的长度=3点的时间长度。2、在一个字母或数字内，各点、划之间的间隔应为两点的时间长度。3、字母(数字)与字母(数字)之间的间隔为7点的时间长度。摩尔斯码在早期无线电上举足轻重，是每个无线电通讯者所须必知的。
[0004]由于通讯技术之进步，摩尔斯电码的应用日益减少。但由于它所占的频宽最少，同时具有一种技术及艺术的特性，如何将这类电码与例如智能手机的移动设备结合起来，成为一件令人感兴趣的事情。
[0005]目前，市场上没有利用这种电码在移动设备终端之间进行通讯的应用，其难点在于信号的移动设备的接收和处理。因此，本发明致力于解决这一技术难题，从而提供一种新颖的移动设备之间的通讯方式，丰富移动设备的用户体验。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的一个目的至少在于提供一种新型的通讯方式，其可以在不借助移动网络或者短距离通信方式(例如蓝牙、NFC等)的情况下进行消息分享。在合适的场景下(例如夜晚)还可进行较远距离的传输。本发明比较适合于文字类型的消息分享。进一步地，基于本发明可以衍生出很多种移动设备的应用，譬如消息分享、户外运动的夜晚通讯工具、社交聊天扩展软件等等。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种信号的解码方法，其特征在于，包括:以灰阶图像形式接收包含二元编码的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码；计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；以及基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0008]根据本发明进一步的实施例，所述闪光设备包括移动设备的闪光灯或屏幕，以及通过移动设备的摄像头接收所述闪光信号。
[0009]根据本发明进一步的实施例，基于接收所述闪光信号的摄像头的平均帧率来设置所述闪光时间长度与间隔。
[0010]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
[0011]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
[0012]根据本发明进一步的实施例，所述二元编码的机制包括哈夫曼编码或摩尔斯编码机制。
[0013]根据本发明的第二方面，提供了一种信号的编解码方法，其特征在于，包括:基于闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二元编码；以灰阶图像形式接收包含二元编码信息的闪光信号；计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；以及基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0014]根据本发明进一步的实施例，所述闪光设备包括移动设备的闪光灯或屏幕，以及通过移动设备的摄像头接收所述闪光信号。
[0015]根据本发明进一步的实施例，基于接收所述闪光信号的摄像头的平均帧率来设置所述闪光时间长度与间隔。
[0016]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
[0017]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
[0018]根据本发明进一步的实施例，所述二元编码的机制包括哈夫曼编码或摩尔斯编码机制。
[0019]根据本发明的第三方面，提供了一种信号解码系统，包括:
[0020]摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含二元编码信息的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码；以及
[0021]处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0022]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
[0023]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
[0024]根据本发明的第四方面，提供了一种信号编解码系统，包括信号调制器，被配置为调制闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二元编码；摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含所述二元编码信息的闪光信号；以及处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0025]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
[0026]根据本发明进一步的实施例，所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]当结合附图阅读下文对示范性实施方式的详细描述时，这些以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中:
[0028]图1示出了根据本发明的移动设备的信号通讯的示意场景图。；
[0029]图2示出了根据本发明的一个实施例的信号的解码方法的流程图；
[0030]图3示出了根据本发明的一个实施例获得的亮度波形
[0031]图4示出了根据本发明的一个实施例的处理防抖与距离影响的示意图；以及
[0032]图5示出了根据本发明的一个实施例的信号的编解码方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033]附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0034]下面将结合附图描述本申请的各个实施方式。
[0035]图1示出了根据本发明的移动设备的信号通讯的示意场景图。图1中包括第一移动设备110和第二移动设备112。该第一移动设备110至少具备闪光设备,例如闪光灯。该第二移动设备112至少具备摄像头。第一和第二移动设备可以是基于各种操作系统的移动设备，例如智能手机。各种操作系统例如包括但不限于1S操作系统、安卓操作系统、windows phone操作系统等。
[0036]在图1中，第一移动设备110控制闪光设备发出闪光信号，例如该闪光信号被控制成以一定的闪烁时间间隔和长度进行闪烁，形成一种类似于摩尔斯电码的二元编码。例如，使用长闪与短闪作为基本元素，可以表示二进制的O和I。可以基于摄像头的平均帧率来确定闪烁时间间隔和长度。比如，对于30帧每秒的摄像头，则可设定其最小闪光时长应为0.03秒，短闪、长闪以及闪烁时间间隔均可以是其的一定倍数。然后可以基于哈夫曼编码机制、摩尔斯编码机制等构成26个英文字母、0-9数字、以及部分标点符号的信令集合。对于中文的编码，则可以参照中文电码编码，例如使用4位数字来表示一个汉字。由此，用户可以根据设定的编码机制将通讯的信息编码在闪光信号中。
[0037]本申请优选闪光灯作为闪光设备发射经编码的闪光信号，但在其他实施例中，也可以采用例如触摸屏的屏幕作为闪光设备，这特别适用于长距离及夜晚情况下的两个移动设备之间的信号通讯。
[0038]第二移动设备112通过摄像头接收第一移动设备110发送的闪光信号。为了准确地接收闪光信号，可以要求将第二移动设备112的摄像头对准闪光源，这可以例如通过查看摄像头预览来确定是否已经对准来实现，以便形成点对点的通讯连接。为了准确接收闪光信号，还可以要求两个移动设备在正式建立通讯之前适配信令。适配信令是为在两个移动设备间建立通讯所使用的信令。因为使用光通讯，在不同环境和场景下会有干扰，适配信令目的用于标示移动设备的发送及接受状态。例如可以使用循环间隔I秒并使用2短闪，表示设备处于待匹配状态，2秒长闪标示发送消息完毕状态，及其他状态标示信令集合。另夕卜，为了后续所述的亮度值的准确获取，还可以要求锁定第二移动设备112的自动白平衡。
[0039]下面重点描述第二移动设备对接收到的上述经编码的闪光信号的解码。
[0040]图2示出了根据本发明的一个实施例的信号的解码方法的流程图。如图2所示，该解码方法200从步骤S210开始。
[0041]在步骤S220，以灰阶图像形式接收包含二元编码的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码。
[0042]具体地，例如第二移动设备112使用摄像头预览的方法，让用户手持第二移动设备对准第一移动设备的闪光源，形成点对点的通讯连接。在接收闪光信号信息时，摄像头以灰阶图像的形式进行接收。另外，需注意的是，在设备信令匹配阶段，可以选择读取一段时间内闪烁的强度来动态计算出合适的亮度阈值，以便后续对灰阶图像中亮度的处理。
[0043]在步骤S230，计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值。
[0044]由于在第二移动设备接收闪光信号时，摄像头可以以视频预览的模式打开，此时，摄像头所接收的流数据一般为YUV格式。YUV中的Y是指“灰度”或者“明亮度”，而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。由于我们计算信号的时候，只需计算其光强，故在提取信号源的时候，只需要取YUV中Y分量的信号数据即可.Y与RGB的演算关系为:Y = 0.2126R+0.7152G+0.0722Β。也就是说视频YUV格式中每一帧画面中，Y分量记录着每个像素点的具体灰度值，也就是我们通常理解中的亮度值。而在每一帧YUV画面数据中，Y分量保持的数据为该画面的前W*H位(W为拍摄画面的宽度，H为高度)数据，由此获取YUV每帧数据中的前W*H位的Y分量数据即可，例如画面为4*4像素，则前4*4都为Y分量数据。
[0045]由于Y分量是记载着画面上每个像素点的光强信息，获取Y分量数据相当于截取了画面的黑白图像信息。将获取到的W*H位长度的像素数组信息，用于计算画面的光强。如果取全部画面的亮度值，那么只需将W*H的数据相加就可以得到画面的总亮度值。每一帧画面的亮度值作为一个数列排列出来就可以得到一个如图3所示的亮度波形。
[0046]图3示出了根据本发明的一个实施例获得的亮度波形。其中横坐标表示第二移动设备的摄像头获取的闪光信号图像的帧数，纵坐标表示每帧图像的亮度总和。
[0047]步骤S240，基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信肩、O
[0048]在该步骤中，可以对上述亮度波形做降噪滤波处理，并基于预设的时钟间隔，例如将0.03秒的闪烁读取为0、0.06秒以上的闪烁读取为1，长度超过0.1秒的黑暗作为字符间隔，则可以将上述亮度波形处理得到以0、1组成的信号串，如下所示:
[0049]0110 00
[0050]最后将该0、1数列放到预设解码器中，例如通过内置编码表就可以获得传输信息了。例如，如果使用莫尔斯编码机制的话，上面信号串“0110 00”所代表的字符就是“Pi”。
[0051]在实际数据处理的时候，信号的时钟频率是通计算摄像头帧率得来的，譬如摄像头帧率为30fps，那么每帧之间的时间差约为0.03秒。
[0052]步骤S250，结束。
[0053]另外，在实施根据本发明的实施例过程中，本领域技术人员还将理解两个移动设备之间的距离、闪光信号的光强的大小或者抖动可能会对第二移动设备的信号接收和处理处理产生影响，其中例如使用者手的抖动，会使闪光点在画面的位置不断改变，接收数据也会不断改变。
[0054]对于光强的大小和距离问题，实际上可以归类为同一个问题，比如距离越近，光强越大；距离越远，光强越小。因此，作为进一步优选地实施例，本申请引入一个简单的处理防抖与距离的方法，即设置画面接收区域(或者对焦区域)，例如如图4所示，该图4示出了根据本发明的一个实施例的处理防抖与距离影响的示意图。
[0055]这样设计的好处就是，用户在接收数据的时候，将闪光源放到圆形区域内。而在数据计算的时候，只计算对焦区域或画面接收区域内的光强(或亮度值)总和即可。这样，只要光源不离开圆形区域，所计算的光强就是有效的，从而在一定程度上解决了画面抖动带来的数据不稳定性。另一方面，设置对焦区域或画面接收区域，在远距离闪光传输的时候，可以排除对焦区域或画面接收区域之外的杂光干扰，增加数据的有效性。
[0056]图5示出了根据本发明的一个实施例的信号的编解码方法500的流程图。图5流程图中的步骤与图2中步骤基本上相同，区别仅在于增加了编码的步骤S520:基于闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二元编码。该步骤由第一移动设备的闪光设备或者信号调制器实现。
[0057]作为实施上面描述的编码方法200的设备，本申请公开的解码系统可以被配置为包括:
[0058]摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含二元编码信息的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码；以及
[0059]处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0060]而作为实施上面描述的编解码方法500的设备，本申请公开的编解码系统可以被配置为包括:
[0061]信号调制器，被配置为调制闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二兀编码；
[0062]摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含所述二元编码信息的闪光信号；以及
[0063]处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
[0064]尽管本申请并未对上述解码系统和编解码系统的操作作进一步的阐述，但是本领域技术人员将理解，可以应用解码系统和编解码系统实现上述解码方法和编解码方法中所描述的各个功能。
[0065]因此，通过上面的描述可见，本发明利用现有的移动设备提供了一种新型的通讯方式，其可以在不借助移动网络或者短距离通信方式(例如蓝牙、NFC等)的情况下进行消息分享。在合适的场景下(例如夜晚)还可进行较远距离的传输。本发明比较适合于文字类型的消息分享。进一步地，基于本发明可以衍生出很多种移动设备的应用，譬如消息分享、户外运动的夜晚通讯工具、社交聊天扩展软件等等。
[0066]已经出于示出和描述的目的给出了本发明的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的发明。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。本领域技术人员应当理解，本发明实施方式中的方法和装置可以以软件、硬件、固件或其组合实现。
[0067]因此，实施方式是为了更好地说明本发明的原理、实际应用以及使本领域技术人员中的其他人员能够理解以下内容而选择和描述的，即，在不脱离本发明精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本发明保护范围内。
【权利要求】
1.一种信号的解码方法,其特征在于,包括: 以灰阶图像形式接收包含二元编码的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码； 计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；以及 基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中， 所述闪光设备包括移动设备的闪光灯或屏幕，以及通过移动设备的摄像头接收所述闪光信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中， 基于接收所述闪光信号的摄像头的平均帧率来设置所述闪光时间长度与间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
5.根据权利要求1所述的方法，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算所述画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中， 所述二元编码的机制包括哈夫曼编码或摩尔斯编码机制。
7.一种信号的编解码方法，其特征在于，包括: 基于闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二元编码； 以灰阶图像形式接收包含二元编码信息的闪光信号； 计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；以及 基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中， 所述闪光设备包括移动设备的闪光灯或屏幕，以及通过移动设备的摄像头接收所述闪光信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中， 基于接收所述闪光信号的摄像头的平均帧率来设置所述闪光时间长度与间隔。
10.根据权利要求7所述的方法，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
11.根据权利要求7所述的方法，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算所述画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
12.根据权利要求7所述的方法，其中， 所述二元编码的机制包括哈夫曼编码或摩尔斯编码机制。
13.—种信号解码系统,包括: 摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含二元编码信息的闪光信号，其中所述二元编码为基于闪光设备的闪光时间长度与间隔的编码；以及 处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
14.根据权利要求13所述的系统，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
15.根据权利要求13所述的系统，其中: 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算所述画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
16.—种信号编解码系统,包括 信号调制器，被配置为调制闪光设备的闪光时间长度与间隔，对闪光信号进行二元编码； 摄像头，被配置为以灰阶图像形式接收包含所述二元编码信息的闪光信号；以及处理装置，被配置用于计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值；并且基于所述灰阶图像的帧的亮度值变化，解析出所述二元编码对应的信息。
17.根据权利要求16所述的系统，其中， 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括计算所述每帧画面内区域的每个像素点的亮度值之和。
18.根据权利要求16所述的系统，其中: 所述计算所接收信号的灰阶图像中的每帧画面内区域的亮度值包括设置画面接收区域，并且计算画面接收区域内的每帧画面内区域的亮度值。
【文档编号】H04N5/232GK104348761SQ201310327384
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】段毅 申请人:北京千橡网景科技发展有限公司