可见光信号的接收方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种可见光信号的接收方法及其装置，该方法包括以下步骤：控制摄像头作为光信号接收器，采集涵盖一发射源的一组连续图像，该发射源发出可见光信号；从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号。本发明由于采用摄像头接收可见光信号，可以在不增加和修改硬件的前提下，实现各种设备或系统的可见光通信功能。
【专利说明】可见光信号的接收方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及可见光通信领域，尤其是涉及一种可见光信号的接收方法及其装置。【背景技术】
[0002]可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用发光二极管(LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信。有光代表二进制1，无光代表二进制O。包含了数字信息的高速光信号经过光电转换即可获得信息。无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，无线光通信相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。
[0003]随着可见光通信的快速推广，已经提出了利用电子设备的LED灯发送可见光信号的技术，这使得电子设备与另一设备之间依靠可见光通信来实现短距离通信成为可能。然而目前可见光信号的接收单元普遍地采用基于光电二极管(例如PIN、Aro等)的光信号接收器。光信号接收器接收光信号后，进行光电转换，然后再对转换出来的电信号进行解码等信号处理，还原成原信号。这样，如果要在接收装置接收可见光，还需额外配备基于光电二极管的光信号接收器，这需要变更接收装置的硬件，而且增加了成本。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种可见光信号的接收方法及其装置，它依靠摄像头来接收可见光。
[0005]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种可见光信号的接收方法，包括以下步骤:控制摄像头作为光信号接收器，采集涵盖一发射源的一组连续图像；从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号。
[0006]在本发明的一实施例中，在控制摄像头作为光信号接收器，采集涵盖一发射源的一组连续图像之前还包括:将摄像头指向可见光信号的发射源，使该发射源落在该摄像头的摄像范围之内。
[0007]在本发明的一实施例中，从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号之后还包括:对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息。
[0008]在本发明的一实施例中，从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的步骤包括:将该组连续图像分割为多幅图像；对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在可见光信号；分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号。
[0009]在本发明的一实施例中，对该可见光信号进行信号处理的步骤包括解码、解密和/或解扰。
[0010]在本发明的一实施例中，控制摄像头作为光信号接收器的步骤包括:控制独立的摄像头或集成到一电子设备中的摄像头作为光信号接收器。
[0011]在本发明的一实施例中，上述方法还包括使该独立的摄像头连接到一安防系统、一监控系统或一计算机。
[0012]在本发明的一实施例中，该电子设备为手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器。
[0013]在本发明的一实施例中，该发射源为发光二极管。
[0014]在本发明的一实施例中，该发光二极管为照明灯。
[0015]在本发明的一实施例中，该原始信息包括:文本、图片、音频和/或视频。
[0016]本发明另提出一种可见光信号的接收装置，包括:用于控制摄像头作为光信号接收器来采集涵盖一发射源的一组连续图像的模块，该发射源发出可见光信号；以及用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块。
[0017]在本发明的一实施例中，上述接收装置还包括用于对该可见光信号进行信号处理而还原成原始信息的模块。
[0018]在本发明的一实施例中，上述用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块包括:用于将该组连续图像分割为多幅图像的模块；用于对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在可见光信号的模块；以及用于分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号的模块。
[0019]在本发明的一实施例中，上述用于对该可见光信号进行信号处理而还原成原始信息的模块是进行解码、解密和/或解扰。
[0020]本发明的上述技术方案的可见光信号的接收方法，通过摄像头采集连续图像，然后对连续图像进行图像处理，获得可见光信号。这一接收方法采用摄像头接收可见光信号，可以在不增加和修改硬件的前提下，实现各种设备或系统的可见光通信功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明，其中:
[0022]图1示出本发明第一实施例的可见光信号的接收方法流程图。
[0023]图2示出本发明第二实施例的可见光信号的接收方法流程图。
[0024]图3示出本发明第三实施例的可见光信号的接收方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]目前的许多电子设备，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器(如苹果公司的iTouch)、MP4播放器(如苹果公司的iTouch)均配备有摄像头。与之形成比较的是，大部分的电子设备均未配备基于光电二极管作为光信号接收器。因此，本发明的实施例提出一种可见光信号的接收方法，它利用摄像头而不是传统的基于光电二极管作为光信号接收器。这一设计的显而易见的优势是，在许多应用环境中省去了配备专用的光信号接收器的需要，从而节省硬件方面的开支。
[0026]现在参考附图描述所要求保护的发明，在全部附图中使用相同的参考标号来指相同的部件或步骤。在以下描述中，为解释起见，披露了众多具体细节以提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，显而易见的是，这些发明也可以不采用这些具体细节来实施。
[0027]第一实施例
[0028]本实施例是在手机作为可见光信号的接收装置的环境下实施的。关于发射源，可以是发光二极管(LED)或发光二极管芯片。发光二极管可以集成到手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器这样的电子设备中。发光二极管也可以是单独的装置，例如照明灯。这一照明灯所发出的可见光可以受一控制装置的调制，从而携带信号。
[0029]图1示出本发明第一实施例的可见光信号的接收方法流程图。参照图1所示，该方法包括:
[0030]步骤101，打开手机的摄像头，将其指向可见光信号的发射源，使发射源落在摄像头的摄像范围之内；
[0031]步骤102，控制手机的摄像头作为光信号接收器，采集一组连续图像；
[0032]这组连续图像将会包含发射源的可见光信号所形成的图像和背景图像，因此关键是将可见光信号所形成的图像从背景图像中分离。
[0033]步骤103，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号；以及
[0034]步骤104，对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息。
[0035]在本实施例中，原始信息包括但不限于，文本、图片、音频、和/或视频。
[0036]在步骤103中，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的方法包括:
[0037]首先，将连续图像分割为多幅图像。
[0038]然后，对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在来自该发射源的可见光信号；至于其它没有连续变化的区别，则被判定为背景图像。
[0039]接着，分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号。
[0040]在手机中可配置专门的视频处理模块，对获得的连续图像进行分析处理以分离出其中的可见光信号。
[0041]根据发射源的处理，例如编码、解密和/或加扰，在步骤104中，对该可见光信号进行信号处理的步骤可相应地包括逆处理，例如解码、解密和/或解扰。
[0042]当摄像头所采集的图像包含上述发射源的可见光信号时，上述步骤所分离出的原始信息可以独立于背景图像，传送给后续的模块。当摄像头所采集的图像未包含上述发射源的可见光信号时，经过上述步骤后仅会输出普通的背景图像。
[0043]本实施例提供的采用手机摄像头接收可见光信号的方法，将手机摄像头指向可见光信号发射源采集连续图像，然后对连续图像进行图像处理，获得可见光信号，接着对可见光信号进行解码等信号处理，还原成原始信息。由于这一方法采用手机摄像头接收可见光信号，可以在不增加和修改手机硬件的前提下，实现采用手机接收可见光信号的功能。这样，手机就可在非连接状态下从其它设备，例如另一手机、平板电脑中接收文本、图片、音频、和/或视频等数据。
[0044]第二实施例
[0045]本实施例是在平板电脑作为可见光信号的接收装置的环境下实施的。关于发射源，可以是发光二极管(LED)或发光二极管芯片。发光二极管可以集成到手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器这样的电子设备中。发光二极管也可以是单独的装置，例如照明灯。这一照明灯所发出的可见光可以受一控制装置的调制，从而携带信号。
[0046]图2示出本发明第二实施例的可见光信号的接收方法流程图。参照图1所示，该方法包括:
[0047]步骤201，打开平板电脑的摄像头，将其指向可见光信号的发射源，使发射源落在摄像头的摄像范围之内；
[0048]步骤202，控制平板电脑的摄像头作为光信号接收器，采集一组连续图像；
[0049]步骤203，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号；以及
[0050]步骤204，对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息。
[0051]在本实施例中，原始信息包括但不限于，文本、图片、音频、和/或视频。
[0052]在步骤203中，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的方法包括:
[0053]首先，将连续图像分割为多幅图像。
[0054]然后，对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在来自该发射源的可见光信号；至于其它没有连续变化的区别，则被判定为背景图像。
[0055]接着，分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号。
[0056]在平板电脑中可配置专门的视频处理模块，对获得的连续图像进行分析处理以分离出其中的可见光信号。
[0057]根据发射源的处理，例如编码、解密和/或加扰，在步骤204中，对该可见光信号进行信号处理的步骤可相应地包括逆处理，例如解码、解密和/或解扰。
[0058]当摄像头所采集的图像包含上述发射源的可见光信号时，上述步骤所分离出的原始信息可以独立于背景图像，传送给后续的模块。当摄像头所采集的图像未包含上述发射源的可见光信号时，经过上述步骤后仅会输出普通的背景图像。
[0059]本实施例提供的采用平板电脑摄像头接收可见光信号的方法，将平板电脑摄像头指向可见光信号发射源采集连续图像，然后对连续图像进行图像处理，获得可见光信号，接着对可见光信号进行解码等信号处理，还原成原始信息。由于这一方法采用平板电脑摄像头接收可见光信号，可以在不增加和修改平板电脑硬件的前提下，实现采用平板电脑接收可见光信号的功能。这样，平板电脑就可在非连接状态下从其它设备，例如手机、另一平板电脑、数码相机中接收文本、图片、音频、和/或视频等数据。
[0060]本发明的摄像头不仅可以集成在前述的手机、平板电脑上，还可以集成在笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器等其它电子设备上。
[0061]第三实施例[0062]本实施例是在独立摄像头作为可见光信号的接收装置的环境下实施的。关于发射源，可以是发光二极管(LED)或发光二极管芯片。发光二极管可以集成到手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器这样的电子设备中。发光二极管也可以是单独的装置，例如照明灯。这一照明灯所发出的可见光可以受一控制装置的调制，从而携带信号。
[0063]图3示出本发明第三实施例的可见光信号的接收方法流程图。参照图3所示，该方法包括:
[0064]步骤301，打开独立的摄像头，将其指向可见光信号的发射源，使发射源落在摄像头的摄像范围之内；
[0065]步骤302，控制独立摄像头作为光信号接收器，采集一组连续图像；
[0066]步骤303，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号；以及
[0067]步骤304，对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息。
[0068]在本实施例中，原始信息包括但不限于，文本、图片、音频、和/或视频。
[0069]在步骤303中，采用图像处理技术从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的方法包括:
[0070]首先，将连续图像分割为多幅图像。
[0071]然后，对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在来自该发射源的可见光信号；至于其它没有连续变化的区别，则被判定为背景图像。
[0072]接着，分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号。
[0073]在独立摄像头或者其后续处理装置中可配置专门的视频处理模块，对获得的连续图像进行分析处理以分离出其中的可见光信号。
[0074]根据发射源的处理，例如编码、解密和/或加扰，在步骤304中，对该可见光信号进行信号处理的步骤可相应地包括逆处理，例如解码、解密和/或解扰。
[0075]当摄像头所采集的图像包含上述发射源的可见光信号时，上述步骤所分离出的原始信息可以独立于背景图像，传送给后续的模块。当摄像头所采集的图像未包含上述发射源的可见光信号时，经过上述步骤后仅会输出普通的背景图像。
[0076]本实施例提供的采用独立摄像头接收可见光信号的方法，将独立摄像头指向可见光信号发射源采集连续图像，然后对连续图像进行图像处理，获得可见光信号，接着对可见光信号进行解码等信号处理，还原成原始信息。由于这一方法采用独立摄像头接收可见光信号，可以给许多将摄像头作为标准配备的系统提供可见光通信功能，其它系统也可以配备摄像头来获得可见光通信的扩展功能。举例来说，安防系统或监控系统通常连接配备有许多摄像头，如果通过这些摄像头接收可见光信号，然后在系统中进行后续的图像处理和信号处理，就能够实现可见光通信功能。另外，对于台式电脑或者不配备摄像头的笔记本电脑而言，通过连接一个外置的摄像头，在获得视频拍摄功能的同时，还可以获得可见光通信的扩展功能。当以台式电脑或笔记本电脑以主机时，这一功能可便于从手机、平板电脑、数码相机等便携式电子设备处获得数据。
[0077]在本发明的上述实施例中，摄像头可以是电荷耦合器件(CXD)类型或者互补金属氧化物半导体(CMOS)类型。
[0078]本发明的上述实施例所提出一种可见光信号的接收方法，通过将摄像头指向可见光信号发射源采集连续图像，然后对连续图像进行图像处理，获得可见光信号，接着对可见光信号进行解码等信号处理，还原成原始信息。这一接收方法采用摄像头接收可见光信号，可以在不增加和修改硬件的前提下，实现各种设备或系统的可见光通信功能。
[0079]本发明另提出一种可见光信号的接收装置，包括:用于控制摄像头作为光信号接收器来采集涵盖一发射源的一组连续图像的模块，该发射源发出可见光信号；以及用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块。
[0080]上述接收装置还包括用于对该可见光信号进行信号处理而还原成原始信息的模块。
[0081]上述用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块包括:用于将该组连续图像分割为多幅图像的模块；用于对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在可见光信号的模块；以及用于分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号的模块。
[0082]上述用于对该可见光信号进行信号处理而还原成原始信息的模块是进行解码、解密和/或解扰。
[0083]虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种可见光信号的接收方法，包括以下步骤: 控制摄像头作为光信号接收器，采集涵盖一发射源的一组连续图像，该发射源发出可见光信号； 从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在使用摄像头作为光信号接收器，采集涵盖一发射源的一组连续图像之前还包括:将摄像头指向可见光信号的发射源，使该发射源落在该摄像头的摄像范围之内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号之后还包括:对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的步骤包括: 将该组连续图像分割为多幅图像； 对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在可见光信号；以及 分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对该可见光信号进行信号处理的步骤包括解码、解密和/或解扰。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制摄像头作为光信号接收器的步骤包括:控制独立的摄像头或集成到一电子设备中的摄像头作为光信号接收器。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括使该独立的摄像头连接到一安防系统、一监控系统或一计算机。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该电子设备为手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3播放器或MP4播放器。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该发射源为发光二极管。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该发光二极管为照明灯。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该原始信息包括:文本、图片、音频和/或视频。
12.—种可见光信号的接收装置，包括: 用于控制摄像头作为光信号接收器来采集涵盖一发射源的一组连续图像的模块，该发射源发出可见光信号； 用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括用于对该可见光信号进行信号处理，还原成原始信息的模块。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，用于从该组连续图像中获得来自该发射源的可见光信号的模块包括: 用于将该组连续图像分 割为多幅图像的模块； 用于对比各幅图像中每个固定大小区域的明暗随时间的变化情况，选取出有连续变化的区域，并判定该区域中存在可见光信号的模块；以及 用于分析处理该区域的明暗变化，获得来自发射源的可见光信号的模块。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，用于对该可见光信号进行信号处理而还原成原始信息的模块是进行解码、解密和/或解扰。
【文档编号】H04B10/116GK103812558SQ201310330068
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司