再生装置、再生方法、程序、以及系统与流程

文档序号:12071713阅读:203来源:国知局
再生装置、再生方法、程序、以及系统与流程

本申请涉及再生装置、再生方法、程序、以及系统。



背景技术:

作为照明光源广泛地利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)。LED与白炽灯或者荧光灯相比较,具有响应速度较快这样的特征。利用该特征,研究通过以人的眼睛不能够识别的速度使LED闪烁而将信息重叠于从LED发出的照明光来进行通信的可见光通信技术。而且,研究了在限制电波的使用的场所的通信用途,限定在室内等光到达的范围的信息配发,或者,智能传输系统(ITS)等利用可见光通信(例如,非专利文献1)。

然而,提出了包含使规定的区域发光来发送信息的发光单元、和根据在时间序列上拍摄规定的区域的图像对信息进行解码的受光单元的信息发送系统。在该信息传送系统中,规定的区域与信息对应地发出至少多值化为三值进行颜色调制的光,受光单元基于规定的区域的多值化后的颜色调制信息对信息进行解码(例如,专利文献1)。另外,提出了包含发出原色光的至少两个一次光源,并根据埋入的数据调制从一次光源发出的光的颜色坐标,在光设置数据的光模块(例如,专利文献2)。另外,提出了利用了可见光通信的特征的各种提案。

专利文献1:日本特开平03‐10483号公报

专利文献2:国际公开第2009/136312号

专利文献3:日本特开2011‐114634号公报

专利文献4:日本特开2010‐98574号公报

专利文献5:日本特开2011‐29871号公报

非专利文献1:春山真一郎,“可见光通信”,电子信息通信学会论文杂志,Vol.J86‐A,No.12pp.1284‐1291,2003年12月

非专利文献2:富士通株式会社,“开发仅利用移动电话拍摄电视影像就能够实现信息的获取的新的通信技术”,[online],2012年6月4日,[2014年9月8日检索],网络<URL:http://pr.fujitsu.com/jp/news/2012/06/4-1.html>

有在从重叠了信息的光再生该信息时不能够良好地进行再生的情况。



技术实现要素:

本申请的目的在于提供能够良好地从重叠了信息的光再生该信息的再生装置。

公开的再生装置是接收基于至少由在特定的颜色空间中具有特定的振幅的多个信号构成,且重叠了信息的上述多个信号发出的光,并再生重叠的上述信息的再生装置,具有:生成部,其根据接收光生成上述特定的颜色空间中的多个信号;修正部,其基于上述特定的振幅来修正生成的上述多个信号;以及获取部,其基于修正后的上述多个信号来获取上述信息。

公开的再生装置能够良好地从重叠了信息的光再生该信息。

附图说明

图1是实施方式的信息分发系统。

图2是实施方式中重叠了特定的信息的光的例子。

图3是实施方式的再生装置中的处理的例子。

图4是颜色空间的转换的例子。

图5是第一实施方式。

图6是第一实施方式的功能块。

图7是第一实施方式中的处理。

图8是第二实施方式。

图9是第二实施方式的功能块。

图10是第二实施方式的处理。

图11是第三实施方式。

图12是第三实施方式的功能块。

图13是第三实施方式的处理的例子。

图14是第三实施方式的处理的其它的例子。

图15是第四实施方式。

图16第四实施方式的功能块。

图17是第四实施方式的处理。

图18是第五实施方式。

图19是第五实施方式的功能块。

图20是第五实施方式的处理。

图21是实施例的再生装置以及照明装置的硬件构成。

具体实施方式

图1示出实施方式的信息分发系统。图1所示的信息分发系统100包含照明装置110、物体130、再生装置150、以及服务器装置170。

照明装置110例如包含与RGB的各成分对应的发光元件(例如LED)。通过控制该发光元件的发光量、相位而特定的信息125作为水印信号重叠于从照明装置110发出的照明光115(实线)。

照明光115的至少一部分作为照射光120(虚线)照射到物体130,该照射光120被该物体130反射所引起的反射光140(点划线)被再生装置150接收。

再生装置150具有拍摄部(照相机),利用该拍摄部按照接收的接收光来拍摄物体130等。而且,虽然详细后述,但再生装置150拍摄物体130的同时,从接收光根据该反射光130所包含的信息135再生该特定的信息125。

此外,虽然为了说明而省略,但一般来说,在再生装置150接收的接收光不仅包含物体130的反射光140,还包含照明装置110发出的照明光115本身、该光被物体130以外反射后的反射光等。

这里,重叠于从照明装置110发出的照明光115的特定的信息125是指与照射该照明光115的物体130相关的信息,或者即使与物体130无关也想要经由再生装置150接收与物体130对应的反射光140的情况下的接收光获取的信息等。

例如,在物体130是商品、广告等的情况下是与商品、广告有关的信息、优惠券,或者是用于说明与物体130有关的信息的说明内容,或者是与物体130相关联地进行的预定的操作等有关的说明内容、指示内容等,各种信息。

而且,该特定的信息既有显示于再生装置150的显示部的情况,也有通过再生装置150的投影部投影到物体130、其它的物体的情况。

另外,该特定的信息125也可以是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息。例如,也可以是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等。

服务器装置170保持该其它的信息,再生装置150经由有线或者无线的网络,指定通过对信息135进行再生获取的与该特定的信息125所对应的ID、URL等并访问服务器装置170,作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息。

这样,在重叠于从照明装置110发出的照明光115的特定的信息125是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息的情况下,虽然最终地使所希望的信息被再生装置150获取,但能够减少照明装置110中重叠于照明光115的信息的信息量。

此外,也可以利用信息分发系统100,实施在再生装置150显示信息、从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费等服务。

然而,一般而言,物体130具有特定的光谱反射率。例如,在物体130具有吸收相当于可见光区域的红色的波长区域的特性的情况下,该物体130所引起的该光的反射光140受到物体130的光谱反射率的影响,而相当于可见光区域的红色的波长区域的成分与该照射光120相比减少。

即,若反射照射光120的物体不同,则该照射光120受到其不同的光谱反射率的影响并被反射,所以反射光140所包含的RGB颜色空间的各成分的比例与照射光120中的比例相比改变。

因此,即使假设与从照明装置110发出的照射光120重叠的信息相同,换句话说,即使假设照射光120所包含的RGB颜色空间的各成分的比例相同,若反射照射光120的物体不同,则反射光140所包含的RGB颜色空间的各成分的比例也改变,所以有重叠在反射光140的信息不为所希望的信息的情况。

虽然详细后述,但发明者们发现在与照明光115重叠的特定的信息125经由物体130到达再生装置150的情况下,若不考虑再生装置150接收受到与物体130的光谱反射率对应的影响的反射光140,则不能够根据信息135良好地再生该特定的信息125。

图2示出实施方式中重叠了特定的信息的光的例子。图2中为了说明在照明装置110中,通过与特定的信息125对应地调制YUV颜色空间中的U成分以及V成分对该各成分重叠特定的信息125,之后,通过在后述的转换式(1)~(3)代入YUV颜色空间中的该各成分的值转换为RGB颜色空间的各成分从而生成的情况下的照明光115,示出了YUV颜色空间中的各成分的值的时间变化(A)与RGB颜色空间中的各成分的值的时间变化(B)的关系的例子。此外,图2所示的例子是与后述的各实施方式相关的例子。此外,例示图表220、230、240、250以及260中的被虚线划分的区间的各个所包含的波形作为与作为信号所重叠的信息的最小单位的码元(例如,“0”以及“1”)对应的波形。

图2的(A)示出与特定的信息125对应的YUV颜色空间的各成分的值。如最上方的图表210所示,Y成分,即、灰度成分不管时间经过而保持恒定。另一方面,如中央的图表220所示,作为色差成分的一个的U成分的值与特定的信息125对应地进行相位调制而随着时间经过变化。同样地,如最下方的图表230所示,作为另一个色差成分的V成分的值也与特定的信息125对应地进行相位调制而随着时间经过变化。

另一方面,图2的(B)示出了与图2的(A)对应的、RGB颜色空间的各成分的值。图表240、250以及260分别示出红色成分、绿色成分、蓝色成分的时间变化,各颜色成分的时间变化通过对重叠了特定的信息125的YUV颜色空间中的多个色差信号实施向RGB颜色空间的转换得到。照明装置110使与颜色成分对应的发光元件以与各颜色成分的时间变化的各取样点的值对应的每个单位时间的发光光量发光。

此外,虽然在图2中,沿YUV颜色空间进行了例示,但发明并不限定于此。例如,也可以是以灰度成分和其它的成分表现颜色的颜色空间且能够通过特定的转换式与RGB颜色空间相互转换的例如HLS颜色空间。

另外,在图2中,例示了不调制YUV颜色空间中的Y成分的情况但发明并不限定于此。虽然在使信息重叠于光的情况下根据该信息对光进行调制,但人的眼睛的对颜色中的颜色的变化的感知性与针对亮度的变化的感知性相比较低。因此,通过使灰度成分恒定,并对作为色差成分的U成分、V成分调制,能够不使作为照明的功能降低,而对发出的光埋入信息。

另外,优选以照明装置110中的各发光元件的每个单位时间的发光光量的变动宽度相对于该发光元件的每个单位时间的发光光量的一个码元所对应的期间的时间平均值成为百分之几的程度的方式,决定U成分以及V成分的值。由此,与特定的信息125对应的光的特性的时间变化更不容易被人知觉。

另外,在根据特定的信息125而沿时间序列变化的光的特性是每个单位时间的光量的情况下,例如,也在特定的信息125的一个周期设定多个取样点(例如,10~20点),并根据特定的信息125决定在各取样点的发光元件的每个单位时间的发光量即可。

此外,有由于发光元件具有的特性的偏差,而在使信息与YUV颜色空间的各成分重叠时设想的发光量与实际的发光量产生偏差的情况。在这样的情况下,在考虑实际的发光元件具有的特性的偏差的基础上,决定与重叠的信息对应的发光量即可。或者,若发光元件具有的特性的偏差所引起的影响较小,而设想的发光量与实际的发光量的偏差为能够忽略的程度,则也可以将它们作为一致的发光量进行处理。

此外,在图2所示的例子中,例示了通过YUV颜色空间中的相位调制使特定的信息125重叠于照明光115的情况,但发明并不限定于此。

例如,也可以进行使用了BPSK(Binary Phase Shift Keying:二进制相移键控)等调制方式的通信,另外,也可以使用使用了四个不同的相位的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:正交相移键控)、也加上对振幅的调制的QAM(Quadrature Amplitude Modulation:正交振幅调制)等。关于调制方式,只要是基于电波的通信等所利用的调制方式则可以是任意的调制方式。

并且,也可以使用多个频率使信息多路复用,该情况下在如OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交频分复用)那样对相互正交的多个频率进行调制使信息多路复用并发送的情况下,在再生装置150中通过傅立叶变换计算每个频率的振幅和相位,检测埋入的信息。

另外,也考虑来自设置在照明装置110的周围的其它的照明装置的光成为噪声而影响信息的发送接收的情况,所以也可以利用CDMA(Code Division Multiple Access:码分多址)方式所利用的扩频,将一个信息扩散为多个频率进行埋入。

然而,图1所示的再生装置150接收图2的(B)所示的根据时间转换的光所对应的接收光。然后,再生装置150对接收光实施向YUV颜色空间的转换而生成多个色差信号,并基于生成的多个色差信号再生特定的信息125。

图3示出实施方式的再生装置中的处理的例子。图3示出了根据通过图1所示的再生装置150的拍摄部(照相机)获取的图像再生特定的信息125的情况下的处理的概要。此外,图3所示的例子是与后述的各实施方式相关的例子。

再生装置150基于包含照射光120被物体130反射所引起的反射光140的接收光对物体130的图像进行拍摄,并且对根据接收光生成的色差信号实施后述的修正等从而再生特定的信息125。

此外,在根据接收光生成色差信号的情况下,将通过拍摄部获取的各时间的图像作为取样数据,并根据基于各取样数据的受光强度等物理量来再生色差信号。即,再生的色差信号的精度取决于拍摄部拍摄物体130作为动画的情况下的帧速率。

例如,在拍摄部的帧速率为每秒30帧的情况下,使特定的信息125以即使以该帧速率进行取样也能够再生信息的程度的数据速率重叠于照明光115。发明并不限定于此,但该情况下的数据速率例如为表示特定的信息125的信号的一个周期为100毫秒~1秒。

如沿着图2上述的那样,在YUV颜色空间中使灰度成分恒定,并对色差成分进行调制来使特定的信息125重叠于照明光115的情况下,即使以比较低的速率使该色差信号调制,人的眼睛也不容易看到其变化。

换句话说,在设想通过比较低的帧速率的装置再生重叠于照明光115的特定的信息125的情况下,为了使照明装置110兼为照明装置以及分发信息的分发源,而不对RGB颜色空间的颜色成分进行直接调制,而对YUV颜色空间中的色差成分进行调制更好。

但是,发明并不限定于使YUV颜色空间中的色差成分调制的例子。只要通过在对RGB颜色空间的颜色成分进行直接调制的情况下以比人的眼睛感到闪烁的频率高的频率进行调制将特定的信息125重叠照明光115,且在再生装置150具备即使是该频率也能够进行取样的拍摄部即可。

图4示出颜色空间的转换的例子。沿着图4,对由于物体的光谱反射率而在转换颜色空间的情况产生的问题点进行说明。

首先,从YUV颜色空间向RGB颜色空间的转换式(1)~(3)如以下所示。照明装置110根据转换式(1)~(3)对基于特定的信息125调制的色差信号进行转换,并根据通过该转换得到的RGB信号使相应的发光元件发光。

R=1.000Y+1.402V (1)

G=1.000Y-0.344U-0.714V (2)

B=1.000Y+1.772U (3)

接下来,从RGB颜色空间向YUV颜色空间的转换式(4)~(6)如以下所示。再生装置150根据转换式(4)~(6)对接收光所包含的RGB信号进行转换,并根据通过该转换得到的YUV信号尝试照明装置110重叠于光的特定的信息125的再生。

Y=0.299R+0.587G+0.114B (4)

U=-0.169R-0.331G+0.500B (5)

V=0.500R-0.419G-0.081B (6)

此外,转换式(1)~(6)的各项的值例如是在使各成分能够取的值的范围为0~255的等级的情况下,使测定出的物理量均一化为该等级的情况下的值。

若假设再生装置150仅直接接收从照明装置110发出的照明光115,则仅使用转换式(4)~(6)的式从接收光提取YUV信号,就能够再生与照明光115重叠的特定的信息125。

但是,在再生装置150接收的接收光包含照射光120被特定的物体130反射所引起的反射光140的情况下,有根据转换式(4)~(6)的式求出的YUV信号的再生精度取决于物体130的光谱反射率而降低的情况。

图4示出为了使特定的信息125重叠于由照明装置110发出的照明光115,而基于该特定的信息115调制YUV颜色空间中的U成分和V成分而生成的U成分以及Y成分的色差信号作为发送信号。然后,U成分以及Y成分的色差信号以及灰度信号被进行RGB转换,并从照明装置110对物体130照射包含基于该转换的RGB信号的光。

照射到物体130的照射光120所包含的RGB信号根据物体130的光谱反射率而被吸收特定的波长。然后,包含由于该吸收而减少了特定的波长成分的RGB信号的光成为反射光140。然后,包含该反射光140的光作为接收光被再生装置150接收。

即,由于根据物体130的光谱反射率的特定的波长成分的吸收,而到达再生装置150的反射光140的RGB信号成为与照明装置110发出的照明光115的RGB信号不同的R′G′B′信号。

而且,再生装置150在根据接收光对特定的信息125进行再生时,使用上述的转换式(4)~(6),然而基于反射光140的R′G′B′信号计算YUV信号。换句话说,由于根据物体130的光谱反射率的吸收而特定的波长成分损失,所以再生装置150生成的YUV成分成为与照明装置110生成的YUV信号不同的Y′U′V′信号。

换句话说,发明者们发现的这样的现象可以说是在可见光通信中在以实施颜色空间的转换为前提使信息与光重叠的情况下,由于起因于物体的光谱反射率的光的吸收而颜色空间的转换的对称性破坏,而发送信号中的色差信号经由转换式(1)~(6)干扰接收信号中的其它的色差信号的结果。

在本申请中,将由于物体的光谱反射率的影响保持不了颜色空间的转换的对称性,而发送信号中的第一成分影响接收信号中的第二成分称为干扰。而且,发明者们新发现了若在可见光通信中不考虑该干扰,则不能够良好地再生信息。

根据后述的实施例,即使重叠了信息的光到达再生装置为止有通过具有特定的光谱反射率的物体的反射,通过基于已知的振幅的多个色差信号的线性耦合修正接收光中的色差信号,也良好地再生重叠于光的信息。

图5示出第一实施方式。沿着图5,对第一实施方式的概要进行说明。图5示出发送侧500以及接收侧510。发送侧500例如是照明装置110。接收侧510例如是再生装置150。

在发送侧500中通过基于特定的信息对颜色成分1的信号x以及颜色成分2的信号y进行调制,而在发送侧500发出的光重叠该特定的信息。

颜色成分1例如是YUV颜色空间中的U成分。该颜色成分1的信号x是U成分的色差信号。另外,颜色成分2例如是YUV颜色空间中的V成分,该颜色成分2的信号y是V成分的色差信号。此外,也可以将HLS颜色空间的颜色成分等通过灰度和颜色成分表现颜色的颜色空间的成分应用于颜色成分1以及颜色成分2。

此外,在图5所示的例子中,作为调制方法以相位调制为例进行说明,但发明并不限定于此。能够应用沿图2例示的各种调制方式。

除此之外,在图5所示的例子中,以信号x以及信号y的振幅比为1:1的情况为例进行说明。但是,发明并不限定于此,能够通过使信号x以及信号y的振幅比为1:n(n为整数),并对后述的干扰矩阵中的相应的成分考虑1:n的振幅比的贡献量而进行一般化。另外,重叠了信息的信号也可以是信号x以及信号y的任意一方。

接下来,如图5所示,在区间a中,信号x的相位与信号y的相位同相。例如,用于表示信息的码元“0”分配给区间a的相位。另一方面,在区间b中,信号x的相位与信号y的相位反相。例如,用于表示信息的码元“1”分配给区间b中的信号y的相位。

另一方面,接收侧510中的颜色成分1例如是YUV颜色空间中的U成分。该颜色成分1的信号x′是U成分的色差信号。另外,颜色成分2例如是YUV颜色空间中的V成分,该颜色成分2的信号y′是V成分的色差信号。

如沿着图4进行说明的那样,这些信号x′以及信号y′例如成为YUV颜色空间中的信号x以及信号y转换为RGB信号并作为光发出,由于该RGB信号被具有特定的光谱反射率的物体反射而成为颜色成分的构成与反射前的RGB信号不同的R′G′B′信号,其基于通过转换在接收侧接收的R′G′B′信号获取的、构成与原来的YUV信号不同的Y′U′V′信号。

此外,也可以应用后述的第二实施方式所说明的例子,通过发送侧500对信号x以及信号y埋入前导部,在检测信号x′以及信号y′时,通过检测埋入信号的前导部,来检测在其后接着的数据部。

这里应该关注的是接收侧510中的区间b′的颜色成分1的信号x′的相位与发送侧500中的区间b的颜色成分1的信号x的相位相比较反转。这是因为在通过具有特定的光谱反射率的物体的反射时,特定的波长成分被吸收,从而在实施上述的转换式(4)~(6)时受到颜色成分2的信号y的干扰。而且,可知若不考虑该干扰并根据信号x′再生信息,则不能够再生所希望的信息。

因此,在第一实施方式中,即使在光的传播路径上产生特定的波长的吸收,也通过将接收光中的色差信号表示为已知的振幅的多个色差信号的线性耦合来考虑上述的干扰的影响,并通过根据该线性耦合中的系数修正接收光中的色差信号良好地再生信息。以下对具体例进行说明。

假设发送侧500的信号x以及信号y的振幅比为1:1。

另一方面,假设在接收侧510接收的信号x′的区间a′中的振幅(区间a′中的峰值)为0.35。另外,假设在接收侧510接收的信号x′的区间b′中的振幅(区间b′中的峰值)为0.13。这样,由于信号x′的相位可能由于物体中的光的吸收而反转,所以首先着眼于振幅。

另外,假设在接收侧510接收的信号y′的区间a′中的振幅(区间a′中的峰值)为0.44。另外,假设在接收侧510接收的信号y′的区间b′中的振幅(区间b′中的峰值)为0.16。同样地,由于信号y′的相位可能由于物体中的光的吸收而反转,所以首先着眼于振幅。

首先,研究信号x′。由于与沿图4所说明的相同的理由,信号x′有来自信号x的贡献量和来自信号y的贡献量。这里,将来自信号x的贡献量表示为H11,并将来自信号y的贡献量表示为H12

接下来,由于信号x以及信号y均具有波的性质,所以考虑H11以及H12的重叠。若假设信号x以及信号y同相,则信号x以及信号y为相互增强的关系,所以H11以及H12成为通过和连结的关系。另一方面,若信号x以及信号y反相,则信号x以及信号y处于相互减弱的关系,所以H11以及H12成为通过差连结的关系。

在比较信号x′的区间a′中的振幅0.35以及区间b′中的振幅0.13的情况下,区间a′的振幅更大。在发送侧500中通过两个相位表示信息,所以若鉴于这些相位的组合,则可以说区间a′中的信号x′是通过信号x以及信号y相互增强所带来的信号,区间b′中的信号x′是通过信号x以及信号y相互减弱的所带来的信号。

换句话说,由于信号x以及信号y的振幅比设定为1:1,所以能够表示为区间a′中的信号x′是基于H11以及H12的和的信号,区间b′中的信号x′是基于H11以及H12的差的信号。若将这些关系表示为式子,则成为式(7)。此外,由于使用振幅(峰值),所以对于H11以及H12之差为绝对值。

H11+H12:|H11-H12|=0.35:0.13 (7)

接下来,研究信号y′。与信号x′相同,信号y′有来自信号x的贡献量和来自信号y的贡献量。这里,将来自信号x的贡献量表示为H21,并将来自信号y的贡献量表示为H22

而且,由于信号x以及信号y均具有波的性质,所以考虑H21以及H22的重叠。若假设信号x以及信号y同相,则信号x以及信号y处于相互增强的关系,所以H21以及H22成为通过和而连结的关系。另一方面,若信号x以及信号y反相,则信号x以及信号y处于相互减弱的关系,所以H21以及H22成为通过差连结的关系。

在比较信号y′的区间a′中的振幅0.44以及区间b′中的振幅0.16的情况下,区间a′的振幅更大。由于在发送侧500中通过两个相位表示信息,所以若鉴于这些相位的组合,则可以说区间a′中的信号y′是通过信号x以及信号y相互增强所带来的信号,区间b′中的信号y′是通过信号x以及信号y相互减弱所带来的信号。

换句话说,由于将信号x以及信号y的振幅比设定为1:1,所以能够表示为区间a′中的信号y′是基于H21以及H22的和的信号,区间b′中的信号y′是基于H21以及H22的差的信号。若将这些关系表示为式子,则成为式(8)。此外,由于使用振幅(峰值),所以对于H21以及H22之差为绝对值。

H21+H22:|H21-H22|=0.44:0.16 (8)

若求解式(7),则得到H11=0.24并且H12=0.11的组合、以及H11=0.11并且H12=0.24的组合两个解。

若求解式(8),则得到H21=0.14并且H22=0.30的组合、以及H21=0.30并且H22=0.14的组合两个解。

这里,即使在发送侧500重叠了信息的光到达接收侧510之前有通过具有特定的光谱反射率的物体的反射,如上述那样,若将其作为颜色成分彼此的干扰,则也能够将信号x′以及信号y′作为信号x以及信号y的线性耦合如式(9)那样表示。此外,在本申请中,将作为成分具有H11、H12、H21、以及H22的矩阵称为干扰矩阵。

这里,假设H11=0.24并且H12=0.11、以及H21=0.14并且H22=0.30。将它们代入式(9)的干扰矩阵,并求出其逆矩阵,作为信号x′以及信号y′的线性耦合表示信号x以及信号y的是式(10)。

根据式(10),能够估计在接收侧510获取的信号x′以及信号y′的各个的振幅。

接下来,在式(10)中的x′以及y′代入接收侧510的区间a′中的信号x′的振幅0.35和信号y′的振幅0.44。该情况下,发送侧的区间a中的信号x以及信号y的振幅均为1,与假设的振幅比为1:1的相位调制的设定一致。

另一方面,在式(10)中的x′以及y′代入接收侧510的区间b′中的信号x′的振幅0.13和信号y′的振幅0.16。该情况下,发送侧的区间b中的信号x的振幅成为0.37。另外,发送侧的区间b中的信号y的振幅成为0.35。换句话说,违反假设的振幅比为1:1的相位调制的设定。这样一来,基于是否与假设的振幅比为1:1的相位调制的设定一致,来验算通过求解式(7)以及式(8)得到的H11、H12、H21、以及H22的值的组合。

该验算的结果,对于图5所例示的情况,作为干扰矩阵,在式(11)以及式(12)的情况下成为与假设的振幅比为1:1的相位调制的设定一致的干扰矩阵。

接下来,对于式(11)以及式(12)的情况的两个,进行信号x′以及信号y′的解码。而且,在解码是否成功的判定中,进行基于发送信号中除了发送的特定的信息之外附加的错误修正符号等的错误检测。根据该错误检测的结果,选择式(11)或者式(12)的任意一个。

另外,该例子针对信号x′中的来自信号y的贡献与信号y同相,信号y′中的来自信号x的贡献也与信号x同相的情况,但如第三实施方式的说明所例示的那样也可能信号x′中的来自信号y的贡献与信号y反相、信号y′中的来自信号x的贡献与信号x反相。即,有H12、H21为负的系数的情况。该情况下,组合更换式(7)、式(8)中的大小关系的下述那样的式(7)’、式(8)’与式(7)和式(8)进行求解,估计干扰矩阵的模型即可。

|H11+H12|:H11-H12=0.13:0.35 (7)’

|H21+H22|:H21-H22=0.16:0.44 (8)’

而且,对信号x′以及信号y′中的取样点的振幅的各个,使用选择的干扰矩阵的逆矩阵,求出信号x以及信号y对应的取样点。这样一来,即使区间b′中的信号x′的相位与所希望的相位反转,也能够良好地再生信号x以及信号y,能够再生重叠于信号x以及信号y的特定的信息。

此外,虽然在发送侧500中通过相位调制使特定的信息重叠于光,但也可以以在接收侧510接受的信号x′以及信号y′成为所希望的相位的方式,基于选择的干扰矩阵,对信号x以及信号y的振幅进行调制并发出光。

如以上所述那样,在可见光通信中以实施颜色空间的转换为前提使信息重叠于光的情况下,即使由于起因于物体的光谱反射率的光的吸收而颜色空间的转换的对称性破坏,也能够通过基于已知的振幅的多个信号(例如发送侧的色差信号)的线性耦合修正接收光中的信号(例如色差信号),良好地再生重叠于光的信息。

图6示出第一实施方式的功能块。如图6所示,图1所示的再生装置150例如通过由再生装置150的CPU执行下载到作为工作存储器使用的再生装置150的RAM的程序,作为生成部600、修正部610、解码部620、以及获取部630发挥作用。此外,这些功能部是用于实现沿图5说明的第一实施方式的功能块。沿图7后述通过这些功能部执行的处理,沿图21后述实现这些功能部的硬件构成。

图7示出第一实施方式中的处理。图7所示的处理是由图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿图5说明的第一实施方式,良好地根据再生装置150接收的接收光再生特定的信息的处理。图7所示的处理通过处理700开始。

接着处理700,通过生成部600执行根据接收光生成各颜色成分的接收信号的处理702。在处理702中,在时间序列上对再生装置150接收的光的RGB成分的各个的强度进行取样,并将该取样的强度例如均一化为0~255的等级。然后,通过将RGB成分的各个的均一化后的值代入上述的转换式(4)~(6),生成作为照明装置110重叠了信息的信号的例如YUV成分中的U成分以及V成分的色差信号作为该接收信号。

通过修正部610执行对于生成的接收信号基于振幅较大的区间以及较小的区间的振幅比、以及已知的振幅比,获取干扰矩阵的成分的候补的处理704。在处理704中,如沿图5上述的那样,获取干扰矩阵的成分的候补。

在处理704中,例如,对于通过处理702生成的U成分的色差信号,基于在处理702计算出的各取样点的值,将一个调制周期中的峰值作为该振幅。接下来,对于其它的调制周期也获取峰值,并通过对每个调制周期的峰值的各个相互进行比较,决定该振幅较大的区间以及较小的区间的振幅比。

同样地,对于通过处理702生成的V成分的色差信号,也决定该振幅较大的区间以及较小的区间的振幅比。

然后,对于U成分的色差信号以及V成分的色差信号,根据决定的振幅比的各个、和获取的各峰值,建立相当于上述的式(7)以及式(8)的关系式,并通过求解该关系式,获取由作为干扰矩阵的成分的H11,H12,H21,以及H22的值的候补构成的组合的一个以上的组合候补。

通过修正部610执行针对干扰矩阵的成分的候补选择未选择的组的处理706。在处理706中,从通过处理704获取的由H11、H12、H21、以及H22的值的候补构成的组合的一个以上的组合候补中,选择未选择的组合。

通过修正部610执行根据基于选择的组所包含的成分的候补的干扰矩阵的逆矩阵,修正各颜色成分的接收信号的处理708。在处理708中,计算通过处理706选择的由H11、H12、H21、以及H22的值的候补构成的干扰矩阵的逆矩阵。然后,为了估计在发送侧重叠了信息时的色差信号,基于该逆矩阵修正接收光中的U成分以及V成分的色差信号的各个。

更具体而言,如沿着图5上述的式(10)那样,基于该逆矩阵,将发送侧的U成分以及V成分的色差信号的各个表示为接收光中的U成分以及V成分的色差信号的各个的线性耦合。然后,通过对接收光中的U成分以及V成分的色差信号实施逆矩阵进行修正,估计发送侧的U成分以及V成分的色差信号的各个。

接着处理708,通过修正部610执行判定修正后的接收信号的振幅是否与已知的振幅对应的处理710。在处理710中,判定通过处理708修正的接收信号的振幅是否与在处理704中也参照的已知的振幅比对应。

这里,对该处理710的意义进行说明。若假设在处理706选择的H11、H12、H21、以及H22的值的候补合适,而良好地修正了接收光中的U成分以及V成分的色差信号,则通过该修正应该能够再生发送侧的U成分以及V成分的色差信号。除此之外,可以说若鉴于根据该已知的振幅比对发送侧的U成分以及V成分的色差信号进行调制,则通过判定修正后的接收信号的振幅是否与该已知的振幅一致,能够确认在处理706中选择的H11、H12、H21、以及H22的值的候补是否合适。在该处理704中,判定在处理706选择的H11、H12、H21、以及H22的值的候补的合适性。

在处理710中未判定为修正后的接收信号的振幅与已知的振幅对应的情况下,通过修正部610执行判定成分的候补的全部的组合是否被选择完毕的处理718。在判定为并不是成分的候补的全部的组合被选择完毕的情况下移至处理706,在判定为成分的候补的全部的组合被选择完毕的情况下移至处理720结束图7所示的处理。

在处理710中判定为修正后的接收信号的振幅与已知的振幅对应的情况下,通过解码部620执行对修正后的接收信号进行解码的处理712。在处理712中,为了获取特定的信息,而根据将信息与光重叠时的调制方式对被处理708修正后的色差信号进行解码。

接着处理712,通过解码部620执行判定解码是否成功的处理714。在处理714中,对通过处理712解码的色差信号进行基于埋入到信号的特定的位置的错误修正符号等的错误检测,并根据该错误检测的结果判定解码是否成功。

在处理714中未判定为解码成功的情况下移至处理718。

在处理714中判定为解码成功的情况下,获取部630执行基于解码后的信号获取特定的信息的处理716。在处理714中解码成功可以说是在处理706选择的干扰矩阵的成分的候补为合适的成分。因此,获取通过对根据该选择的干扰矩阵修正的色差信号进行解码获取的信息作为在发送侧重叠于光的特定的信息。

此外,接着处理716,也可以在如沿着图1上述的那样,获取的特定的信息是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息,例如,是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等的情况下,通过获取部630执行指定与该特定的信息125对应的ID、URL等访问保持该其它的信息的服务器装置170,并作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息的处理。并且,也可以在从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费。

在持续对接收光进行接收,并持续使用特定的干扰矩阵,并根据该接收光再生特定的信息的处理的情况下反复处理702~718,在结束图7所示的处理的情况下移至处理720结束处理。

根据上述的第一实施方式,通过将接收光中的色差信号表示为已知的振幅的多个色差信号的线性耦合,并基于表示为该线性耦合时的干扰矩阵的成分修正接收光中的色差信号,能够良好地再生在发送侧重叠于光的信息。

图8示出第二实施方式。沿着图8,对第二实施方式的概要进行说明。图8(A)示出在信号埋入的前导的例子。此外,虽然发明并不限定于此,但也可以也将这里例示那样的前导埋入其它的实施方式中的信号。图8(B)示出发送侧800以及接收侧810。发送侧800例如是照明装置110。接收侧810例如是再生装置150。

如图8(A)所示那样,在某个颜色成分的信号,除了重叠于光的特定的信息以外,还重叠作为前导识别的特定的模型。该特定的模型是已知的模型,是与在重叠特定的信息时应用的调制的时间特性不同的时间特性的模型。

这样一来,来自发送侧800的发送信号、以及接收侧810的接收信号至少具有基于特定的模型的前导部、以及基于特定的信息的数据部。此外,由于该特定的模型是已知的模型,所以也可以说是在发送信号以及接收信号插入有预先决定的参照信号。

在接收侧810,根据接收光生成色差信号之后,使该色差信号的成为运算对象的信号区间在时间方向上滑动,并且计算各区间中的信号与特定的模型的互相关函数。然后,该计算的结果,确定与该特定的模型的互相关函数最大的信号区间作为前导部。

此外,若使埋入YUV颜色空间中的U成分以及V成分的色差信号的参照信号的各个为正交关系,则在根据上述的接收光生成的色差信号与特定的模型的互相关函数的计算中,不引起U成分以及V成分之间的干扰。

另外,在YUV颜色空间中的U成分以及V成分的色差信号埋入同一参照信号S(t)的情况下,U成分的接收信号的前导部Su(t)以及V成分的接收信号的前导部Sv(t)均成为参照信号S(t)的线性变换信号,所以即使由于U成分以及V成分的干扰而前导部的信号的正负反转,也能够容易地检测与S(t)或者-S(t)的互相关函数的峰值。

接下来,在图8(B)中,在发送侧800基于特定的信息对颜色成分1的信号x以及颜色成分2的信号y进行调制,从而在发送侧800发出的光重叠该特定的信息。而且,在信号x以及信号y中,除了重叠了特定的信息的数据部之外,还在该数据部之前设置用于作为信号的前导识别的具有特定的模型的前导部。

此外,颜色成分1例如是YUV颜色空间中的U成分。该颜色成分1的信号x为U成分的色差信号。另外,颜色成分2例如是YUV颜色空间中的V成分,该颜色成分2的信号y是V成分的色差信号。此外,也可以将HLS颜色空间的颜色成分等以灰度和颜色成分表现颜色的颜色空间的成分应用于颜色成分1以及颜色成分2。

此外,在图8所示的例子中,是采用相位调制作为调制方法的例子,但发明并不限定于此。能够应用沿图2例示的各种调制方式。

除此之外,在图8所示的例子中,以信号x以及信号y的振幅比为1:1的情况为例进行说明。但是,发明并不限定于此,也可以使信号x以及信号y的振幅比为1:n(n是整数)。另外,重叠了信息的信号也可以是信号x以及信号y的任意一方。

另一方面,接收侧810的颜色成分1例如是YUV颜色空间中的U成分。该颜色成分1的信号x′是U成分的色差信号。另外,颜色成分2例如是YUV颜色空间中的V成分,该颜色成分2的信号y′是V成分的色差信号。如图8所例示的那样,信号x′以及信号y′具有前导部和数据部。

而且,如沿着图4所说明的那样,这些信号x′以及信号y′例如成为YUV颜色空间中的信号x以及信号y转换为RGB信号并作为光发出,由于该RGB信号被具有特定的光谱反射率的物体反射而颜色成分的构成与反射前的RGB信号不同的R′G′B′信号,其基于通过转换在接收侧接收的R′G′B′信号获取的、构成与原来的YUV信号不同的Y′U′V′信号。

在第二实施方式中,估计由式(13)表示的权重矩阵W,如式(14)所示那样,能够经由权重矩阵W将信号x以及信号y的各个表示为信号x′以及信号y′的线性耦合。然后,使用权重矩阵W的逆矩阵修正信号x′以及信号y′。

此外,权重矩阵W的估计例如将YUV颜色空间中的各颜色成分视为MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output:多输入多输出)通信中的多个频道,并例如使用MMSE(Minimum Mean Square Error:最小均方误差)算法即可。另外,作为基于前导部修正接收的信号的方法,也可以应用BLAST(Basic Local Alignment Search Tool:局部序列基本检索工具)法、MLD(Maximum Likelihood Detection:最大似然检测)法,SD法,QRM‐MLD(Comprexity‐reduced Maximum Likelihood Detection with QR decomposition and M‐algolithm:基于QR分解和M算法的最大似然检测)法等各种方法。通过应用这样的算法,能够高精度地估计并抑制颜色成分之间的干扰、其以外的噪音的影响。其结果,能够高精度地抑制接收信号的劣化

图9示出第二实施方式的功能块。如图9所示,图1所示的再生装置150例如通过由再生装置150的CPU执行下载到作为工作存储器使用的再生装置150的RAM的程序,作为生成部900、检测部910、获取部920、以及修正部930发挥作用。此外,这些功能部是用于实现沿图8说明的第二实施方式的功能块。沿图10后述由这些功能部执行的处理,沿图21后述实现这些功能部的硬件构成。

图10示出第二实施方式的处理。图10所示的处理是由图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿图8说明的第二实施方式,根据再生装置150接收的接收光良好地再生特定的信息的处理。图10所示的处理通过处理1000开始。

接着处理1000,通过生成部900执行根据接收光生成各颜色成分的接收信号的处理1002。在处理1002中,在时间序列上对再生装置150接收的光的RGB成分的各个的强度进行取样,并将该取样的强度例如均一化为0~255的等级。然后,通过将RGB成分的各个的均一化后的值代入上述的转换式(4)~(6),生成作为照明装置110重叠了信息的信号的例如YUV成分中的U成分以及V成分的色差信号作为该接收信号。

通过检测部910执行检测生成的接收信号中的前导部的处理1004。在处理1004中,使通过处理1002生成的U成分以及V成分的色差信号在时间方向上滑动,并且计算各区间中的信号与和前导对应的特定的模型的互相关函数。然后,该计算的结果,检测与该特定的模型的互相关函数最大的信号区间作为前导部。

通过获取部920执行通过对检测出的前导部与特定的模型进行比较获取权重矩阵的处理1006。在处理1006中,通过将通过处理1004检测出的例如U成分以及V成分的色差信号的各个的前导部视为MIMO通信中的多个频道,并例如使用MMSE算法,估计由上述的式(13)表示的权重矩阵W,从而获取权重矩阵W。

通过修正部930执行将获取的权重矩阵施加给接收信号来修正接收信号的处理1008。在处理1008中,通过使用通过处理1006获取的权重矩阵W计算上述的式(14),修正接收侧810的U成分以及V成分的色差信号。通过处理1008,再生发送侧800发送时的U成分以及V成分的色差信号。

通过获取部920执行基于修正后的接收信号获取特定的信息的处理1010。在处理1010中,基于通过处理1008修正的U成分以及V成分的色差信号,获取发送侧800重叠于光的特定的信息。

此外,接着处理1010,也可以在如沿着图1上述的那样,获取的特定的信息是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息,例如,是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等的情况下,通过获取部920执行指定与该特定的信息125对应的ID、URL等访问保持该其它的信息的服务器装置170,并作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息的处理。并且,也可以在从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费。

而且,通过处理1012,结束图10所示的处理。

根据上述的第二实施方式,即使由于物体的光谱反射率的影响保持不了颜色空间的转换的对称性,而发送信号中的第一成分对接收信号中的第二成分进行干扰,也能够通过预先规定前导的模型,并利用通过将接收信号中的各颜色成分视为MIMO通信的多个频道获取的权重矩阵,良好地再生重叠于光的特定的信息。

图11示出第三实施方式。沿图11对第三实施方式的概要进行说明。在第三实施方式中,是通过估计照射照明装置110发出的光的物体的光谱反射率,并使用与估计出的光谱反射率对应的干扰矩阵,再生装置150能够根据接收光良好地再生特定的信息的实施方式。

此外,虽然后述,但作为第三实施方式所使用的干扰矩阵,也可以从设想照明装置110发出的光照射各种物体而预先准备的、与各种光谱反射率对应的多个干扰矩阵选择与估计的光谱反射率对应的干扰矩阵。而且,在这种情况下,若没有与估计出的光谱反射率一致的光谱反射率相关联的干扰矩阵,则也可以选择与估计出的光谱反射率最相似的光谱反射率相关联的干扰矩阵。另外,即使未预先准备干扰矩阵,也可以在估计出物体的光谱反射率时,基于该光谱反射率计算干扰矩阵。

首先,对于第三实施方式,例示作为发送信号的颜色成分1的信号x以及颜色成分2的信号y是振幅比为1:1的正弦波,颜色成分1是YUV颜色空间中的U成分且颜色成分2是YUV颜色空间中的V成分,但在此说明与上述的实施方式相同,发明并不限定于这些例示。

此外,颜色成分1的信号x′例如是YUV颜色空间中的U成分的色差信号,颜色成分2的信号y′例如是YUV颜色空间中的V成分的色差信号。

如沿着图4所说明的那样,这些信号x′以及信号y′例如成为YUV颜色空间中的信号x以及信号y转换为RGB信号并作为光发出,由于该RGB信号被具有特定的光谱反射率的物体反射而颜色成分的构成与反射前的RGB信号不同的R′G′B′信号,其基于通过转换在接收侧接收的R′G′B′信号获取的、内容与原来的YUV信号不同的Y′U′V′信号。

此外,也可以应用上述的第二实施方式所说明的例子,通过发送侧在信号x以及信号y埋入前导部,在检测信号x′以及信号y′时,通过检测埋入信号的前导部,来检测在其后接着的数据部。

图11(A)示出包含振幅为1的U成分的信号x作为发送信号的光被物体反射的结果,受到该物体的光谱反射率的影响,而其一部分作为H11贡献给作为接收信号的U成分的信号x′,另外一部分作为H12贡献给作为接收信号的V成分的信号y′。

然而,该物体的光谱反射率能够作为对在接收侧将构成物体的反射光的RGB信号转换为YUV信号时的转换系数乘以特定的反射系数α、β、γ(0≤α≤1,0≤β≤1,0≤γ≤1)后的值进行处理。其如式(15)~(17)所示。此外,在式(15)~(17)中,对R乘以α后的αR是上述的R′,对G乘以β后的βG是上述的G′,对B乘以γ后的γB是上述的B′。

Y′=α×0.299R+β×0.587G+γ×0.114B (15)

U′=α×(-0.169)R+β×(-0.331)G+γ×0.500B (16)

V′=α×0.500R+β×(-0.419)G+γ×(-0.081)B (17)

这里,若作为物体的光谱反射率,例如,设定为α=1.0、β=0.6、γ=0.0,则作为灰度信号的Y成分恒定,并且信号x以及信号y的振幅分别为1,所以通过使用了式(1)~(3)以及式(15)~(17)的计算,从信号x贡献给信号x′的H11成分为0.07。同样地,从信号y贡献给信号y′的H12成分为0.09。

另一方面,图11(B)示出包含振幅为1的V成分的信号y作为发送信号的光被物体反射的结果,受到该物体的光谱反射率的影响,而其一部分作为H21贡献给作为接收信号的U成分的信号x′,另一部分作为H22贡献给作为接收信号的V成分的信号y′。

这里,若作为物体的光谱反射率,与图11(A)的情况相同,设定为α=1.0、β=0.6、γ=0.0,则由于作为灰度信号的Y成分恒定,并且信号x以及信号y的振幅分别为1,所以通过使用了式(1)~(3)以及式(15)~(17)的计算,从信号y贡献给信号x′的H21成分为0.10。同样地,从信号y贡献给信号y′的H11成分为0.88。

此外,在接收侧检测的信号x′的振幅成为图11(A)所示的信号x′的H11成分与图11(B)所示的信号x′的H21成分的和。另一方面,在接收侧检测的信号y′的振幅成为图11(A)所示的信号y′的H12成分与图11(B)所示的信号y′的H22成分的和。

这里,应该留意的是基于物体的光谱反射率设定了α=1.0、β=0.6、γ=0.0的情况下,发送侧的信号x的相位在接收侧反转。在使用相位信息使信息重叠于光的情况下,若产生这样的相位反转则不能够正确地再生信息。

因此,在第三实施方式中,例如,设想照明装置110发出的光照射各种物体,并预先准备假定各种光谱反射率的干扰矩阵。若是上述的光谱反射率的例子,则预先准备的干扰矩阵成为式(18),信号x以及信号y和信号x′以及信号y′的关系由式(19)表示。此外,在式(18)中,使H21的符号为负是因为如图11(B)所示那样,反映相位反转。

在第三实施方式中,针对设想的光谱反射率的各个,求出由式(18)表示的干扰矩阵或者其逆矩阵,使干扰矩阵或者其逆矩阵的各个与在求解它们时设定的光谱反射率相关联并预先储存于存储装置。

然后,预先决定用于重叠特定的信息的光的光谱分布,并根据接收光与该预先决定的光的光谱分布,估计反射系数α、β以及γ。

如上述那样,在第三实施方式中,干扰矩阵或者其逆矩阵例如与对应的反射系数相关联地预先准备,所以选择与估计出的反射系数相关联的干扰矩阵或者其逆矩阵。然后,通过基于根据选择出的干扰矩阵求出的逆矩阵或者选择出的逆矩阵修正根据接收光生成的信号x′以及信号y′,估计发送侧的信号x以及信号y,再生并获取重叠的特定的信息。

此外,虽然在上述使发送侧的U成分与Y成分的振幅比为1:1,但在U成分与V成分的振幅比为1:n的情况下,只要使干扰矩阵为式(20)即可。然后,与反射系数相关联地预先准备根据式(20)的干扰矩阵或者其逆矩阵即可。

图12示出第三实施方式的功能块。如图12所示,图1所示的再生装置150例如通过由再生装置150的CPU执行下载到作为工作存储器使用的再生装置150的RAM的程序,作为生成部1200、估计部1210、选择部1220、修正部1230、以及获取部1240发挥作用。此外,这些功能部适用于实现沿图11说明的第三实施方式的功能块。沿图13以及14后述由这些功能部执行的处理,沿图21后述实现这些功能部的硬件构成。

图13示出第三实施方式的处理的例子。图13所示的处理是由图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿图11说明的第三实施方式,良好地根据再生装置150接收的接收光再生特定的信息的处理。图13所示的处理通过处理1300开始。

通过生成部1200执行根据接收光生成各颜色成分的接收信号的处理1302。在处理1302中,在时间序列上对再生装置150接收的光的RGB成分的各个的强度进行取样,并将该取样的强度例如均一化为0~255的等级。然后,通过将RGB成分的各个的均一化后的值代入上述的转换式(4)~(6),生成作为照明装置110重叠了信息的信号的例如YUV成分中的U成分以及V成分的色差信号作为该接收信号。

通过估计部1210执行估计物体的光谱反射率的处理1304。在处理1304中,如沿图11上述的那样,通过根据已知的光谱分布(例如,预先决定光谱分布的发送光、白色光等)和接收光,求出转换式(15)~(17)中的反射系数α、β以及γ,来估计物体的光谱反射率。

例如,在照射到物体的光或者预定照射到物体的光为白色的情况下,对于表示该光的光谱分布的RGB颜色空间中的各成分,均一化为0~255的等级后的值为RGB=(255,255,255)。在由物体反射这样的光,然后,接收了该反射光的情况下,通过比较接收光中的RGB颜色空间的各成分的均一化后的值与该光的光谱分布,能够求出反射系数。

例如,在接收光的RGB颜色空间中的各成分的值为(100,150,60)的情况下,反射系数为α=0.39(=100/255)、β=0.59(=150/255)、γ=0.26(=60/255)。

这里,该光的光谱分布例如也能够通过使用光谱测定器来确定。但是,为了考虑由于光谱测定器的特性与对接收光进行接收的受光元件的特性之差而产生的误差,例如,也可以通过测定由受光元件直接接收预定照射到物体的光的情况下的RGB颜色空间中的各成分的值,来进行针对误差的修正。或者,若受光元件具有的特性的偏差所引起的影响较小,是能够忽略设想的光谱测定与实际接收时的光谱分布的偏差的程度,则也可以将它们作为一致的分布进行处理。

通过选择部1220执行选择预先准备的多个干扰矩阵中,与估计出的光谱反射率对应的干扰矩阵的处理1306。

在处理1306中,预先准备的多个干扰矩阵是根据沿着图11说明的方法设想各种光谱反射率求出的多个干扰矩阵或者它们的逆矩阵,是与对应的光谱反射率(反射系数)相关联地预先存储于存储装置的矩阵。在处理1306中,从预先准备的多个干扰矩阵选择与通过处理1304估计出的光谱反射率(反射系数)对应的干扰矩阵。

另外,在处理1306中,若假设没有找到通过处理1304估计出的光谱反射率(反射系数)对应的干扰矩阵,则既可以选择与与估计出的光谱反射率最相似的光谱反射率相关联的干扰矩阵,也可以应用第一实施方式再生特定的信息。

这里,为了例示如何求出最相似的光谱反射率,以下示出相似度的评价的方法的例子。

例如,将以通过处理1304估计出的反射系数(α,β,γ)中α成为1的方式均一化后的值设为(α′,β′,γ′),并将以RGB颜色空间中的各成分的值(r,g,b)中r成为1的方式均一化照射到物体的光或者预定照射到物体的光的光谱反射率后的值设为(r′,g′,b′)。该情况下,由式(21)表示相似度μ。

μ=[{(α′-r′)2+(β′-g′)2}

+{(α′-r′)2+(γ′-b′)2}+{(β′-g′)2+(γ′-b′)2}]-1 (21)

在式(21)中,考虑比较的两个光谱反射率的距离的倒数作为相似度μ,所以μ越大(即,距离越短)光谱反射率越相似。此外,发明并不限定于该方法,也可以使用评价(α,β,γ)与(r,g,b)的相似度μ的其它的方法。

通过修正部1230执行基于预先决定的振幅比修正选择的干扰矩阵的处理1308。

设想在图13所示的处理中处理的预先准备的多个干扰矩阵不是式(20),而是针对发送侧的色差信号的振幅比为1:1的情况根据各光谱反射率的设定求出的干扰矩阵。因此,在实际根据接收光再生特定的信息的情况下,若假设发送光中的色差信号的振幅比未设定为1:1,则与发送光中的色差信号的振幅比配合地,修正通过处理1306选择出的干扰矩阵的成分。

因此,在处理1308中,基于实际的发送光中的色差信号所应用的振幅比和式(20),修正通过处理1306选择出的干扰矩阵的成分。

通过修正部1230执行基于修正后的干扰矩阵来修正接收信号的处理1310。在处理1310中,基于通过处理1308修正的干扰矩阵的成分,修正接收光中的各色差信号。通过该修正,能够估计发送光中的各色差信号。

通过获取部1240执行基于修正后的接收信号获取特定的信息的处理1312。在处理1312中,通过对通过处理1310修正的各色差信号进行解码,再生并获取重叠于发送光的特定的信息。

此外,接着处理1312,也可以在如沿着图1上述的那样,获取的特定的信息是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息,例如,是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等的情况下,通过获取部1240执行指定与该特定的信息125对应的ID、URL等访问保持该其它的信息的服务器装置170,并作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息的处理。并且,也可以在从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费。

然后,通过处理1314,结束图13所示的处理。

此外,对于图13所示的处理,沿预先准备多个干扰矩阵的情况进行了例示,但发明并不限定于此。

在未预先准备干扰矩阵的情况下,或者,在虽然预先准备多个干扰矩阵但未找到与通过处理1304估计出的光谱反射率(反射系数)对应的干扰矩阵的情况下,也可以根据沿着图11例示的方法,在通过处理1304估计出物体的光谱反射率的时刻,基于该光谱反射率计算干扰矩阵,并根据计算出的干扰矩阵修正接收信号。

图14示出第三实施方式的处理的其它的例子。图14所示的处理是由图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿着图11说明的第三实施方式,良好地根据再生装置150接收的接收光再生特定的信息的其它的处理。

图14所示的处理与图13所示的处理的不同在于图13所示的处理设想针对发送侧的色差信号的振幅比为1:1的情况根据各光谱反射率的设定求出的干扰矩阵,作为预先准备的多个干扰矩阵,与此相对,在图14所示的处理中,设想针对发送侧的色差信号的振幅比为1:n的情况下的n的候补的各个根据各光谱反射率的设定求出的干扰矩阵。

换句话说,在图13所示的例子中,具有通过处理1308基于实际的振幅比修正干扰矩阵的成分的处理,所以预先准备针对发送侧的色差信号的振幅比为1:1的情况的干扰矩阵即可,与此相对在图14所支援的例子中,将预先准备的干扰矩阵与发送侧的色差信号的振幅比为1:n的情况下的n的候补数对应地较多地准备,而省去修正干扰矩阵的处理。

若通过处理1400来开始处理,则通过生成部1200执行根据接收光生成各颜色成分的接收信号的处理1402。在时间序列上对再生装置150接收的光的RGB成分的各个的强度进行取样,并将该取样的强度例如均一化为0~255的等级。然后,通过将RGB成分的各个的均一化后的值代入上述的转换式(4)~(6),生成作为照明装置110重叠了信息的信号的例如YUV成分中的U成分以及V成分的色差信号作为该接收信号。

通过估计部1210执行估计物体的光谱反射率的处理1404。在处理1404中,如沿着图11上述的那样,通过根据已知的光谱分布(例如,预先决定了光谱分布的发送光、白色光等)和接收光的光谱分布,求出转换式(15)~(17)中的反射系数α、β以及γ,来估计物体的光谱反射率。

通过选择部1220执行选择预先准备的多个干扰矩阵中,与估计出的光谱反射率以及预先决定的振幅比对应的干扰矩阵的处理1406。在处理1406中,从预先准备的多个干扰矩阵,选择与通过处理1404估计出的光谱反射率(反射系数)和预先决定的发送信号的振幅比对应的干扰矩阵。

此外,在处理1404中,若假设未找到对应的干扰矩阵,则应用第一实施方式再生特定的信息即可。

通过修正部1230执行基于选择出的干扰矩阵修正接收信号的处理1408。在处理1408中,基于通过处理1406选择出的干扰矩阵的成分,修正接收光中的各色差信号。通过该修正,能够估计发送光中的各色差信号。

通过获取部1240执行基于修正后的接收信号获取特定的信息的处理1410。在处理1410中,通过对由处理1408修正的各色差信号进行解码,再生并获取重叠于发送光的特定的信息。

然后,通过处理1412,结束图14所示的处理。

根据上述的第三实施方式,通过设想重叠了特定的信息的光照射到各种物体,并预先准备设想的各种光谱反射率的干扰矩阵,能够良好地根据接收光再生该特定的信息。

图15示出第四实施方式。沿着图15,对第四实施方式的概要进行说明。在第四实施方式中,是用于在可见光通信中的光照射到物体的情况下,根据包含物体的反射光的接收光估计该物体的光谱反射率的实施方式。

接下来,在该第四实施方式中,预先决定发送光的光谱分布,并通过接收光与根据预先决定的光谱分布的发送光的比较,估计式(15)~(17)中的反射系数α、β、以及γ,并通过将反射系数的倒数施加给接收光的RGB值,防止颜色空间的转换中的非对称性所引起的干扰。此外,反射系数的估计例如与第三实施方式的说明所述的方法同样地进行即可。

在接收的光的RGB值为R′(=α×R)、G′(=β×G)、B′(=γ×B)的情况下,通过对这些值施加估计出的反射系数的倒数而进行再转换。将再转换后的值分别设为R”、G”、B”。由于R”=R,G”=G,B”=B所以转换到YUV空间的接收信号Y′U′V′为,

Y′=0.299R”+0.587G”+0.114B”=Y (22)

U′=-0.169R”+(-0.331)G”+0.500B”=U (23)

V′=0.500R”+(-0.419)G”+(-0.081)B”=V (24)

在接收侧能够消除干扰的影响恢复发送信号。

此外,根据接收侧的受光元件的特性,也有产生α、β、γ的估计误差的情况。该情况下,严格来说并不是R”=R、G”=G、B”=B,但只要是在发送信号的恢复中没有影响的范围,则也可以视为相同。另外,也可以进一步加上受光元件的确定来施加修正。

另外,在再转换中,也可以不施加α、β、γ的倒数,而施加各自的系数的反比。

例如,在α=0.125、β=0.25、γ=0.50的情况下,各自的系数的倒数为1/α=8、1/β=4、1/γ=2。另一方面,α:β:γ的反比为4:2:1。

相对于使用基于倒数的转换R”=R′×8、G”=G”=G′×4、B”=2×B′生成Y′U′V′的情况,使用基于反比的转换R”=R′×4,G”=G”=G′×2,B”=1×B′生成的Y′U′V′为Y′=1/2Y、U′=1/2U、V′=1/2V。即,生成将发送信号线性变换后的信号,能够容易地进行信息的解码。

另外,关于这里估计出的反射系数的任意一个成为0的情况,也可以代替例如使系数的倒数为无限,而使其为能够设置的最大值。

但是,如图15(A)所示,接收光的强度随着时间变化,所以若使用在对接收光进行取样的情况下的每个取样点,比较接收光的值与光谱分布已知的发送光求出的反射系数α、β、以及γ,则在修正接收光时,有丢失与发送光重叠的特定的信息的可能性。

因此,在该第四实施方式中,如图15(B)所示,通过接收光中的n(0<n)个周期的平均值与光谱分布已知的发送光的比较决定反射系数α、β、以及γ。根据该第四实施方式,如果以若根据信号周期进行平均则光谱分布恒定的方式埋入水印信号,则通过与该信号同步地进行平均化处理能够高精度地估计光谱分布。

另外,能够实现利用相同的方法估计光谱反射率(反射系数),并使用估计出的光谱反射率(反射系数),预先准备或者当场计算第三实施方式中说明的干扰矩阵等应用。另外,在第三实施方式中,生成YUV空间中的接收信号后使用干扰矩阵来修正接收信号,但也可以代替使用干扰矩阵而使用估计出的反射系数的倒数修正生成的接收信号。作为实际的处理,分别对式(15)~(17)的R的项、G的项、B的项施加1/α、1/β、1/γ,最终成为与式(22)~(24)相同的式子。

此外,虽然为了高精度的估计,而示出了使用n(0<n)个周期的平均值,但发明并不限定于此。例如,在图15(A)中,若使用接收信号的第一个取样点估计光谱反射率以及修正值,且在后面的取样点也使用与根据第一个取样点估计出的修正值相同的修正值转换接收光,则水印信号不会消失。

图16示出第四实施方式的功能块。如图16所示,图1所示的再生装置150例如通过由再生装置150的CPU执行下载到作为工作存储器使用的再生装置150的RAM的程序,作为估计部1600、修正部1610、生成部1620、以及获取部1630发挥作用。此外,这些功能部是用于实现沿着图15说明的第四实施方式的功能块。沿图17后述由这些功能部执行的处理,沿着图21后述实现这些功能部的硬件构成。

图17示出第四实施方式的处理。图17所示的处理是由图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿着图15说明的第四实施方式,在可见光通信中的光照射到物体的情况下,根据包含物体的反射光的接收光估计该物体的光谱反射率的处理。图17所示的处理通过处理1700开始。

通过估计部1600执行在n个周期的时间对接收光进行平均的处理1702。在处理1702中,与沿着图15说明的相同,对于再生装置150接收的例如在YUV颜色空间的U成分以及V成分的色差信号埋入了信息的接收光,计算在n个周期的时间的各取样点的接收值的平均。

通过估计部1600执行通过比较进行了平均的接收光与发送光的光谱分布,估计反射系数的处理1704。在处理1704中,与沿着图15说明的相同,通过比较通过处理1702进行了平均的接收光与光谱分布已知的发送光,估计用于修正从RGB颜色空间向YUV颜色空间转换时的转换式中的转换系数的反射系数α、β以及γ。

通过修正部1610执行基于估计出的反射系数修正接收光的处理1706。在处理1706中,使用通过处理1704估计出的反射系数α、β以及γ的倒数,修正接收光的RGB颜色空间的各成分的值。

接下来,通过生成部1620进行根据修正后的接收光生成YUV颜色空间中的信号的处理1708。然后,通过获取部1630执行基于生成的信号获取特定的信息的处理1710。

此外,接着处理1710,也可以在如沿着图1上述的那样,获取的特定的信息是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息,例如,是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等的情况下,通过获取部1640执行指定与该特定的信息125对应的ID、URL等访问保持该其它的信息的服务器装置170,并作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息的处理。并且,也可以在从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费。

然后,通过处理1712,结束图17所示的处理。

根据上述的第四实施方式,在可见光通信中,能够估计用于修正从RGB颜色空间向YUV颜色空间的转换式中的转换系数的反射系数。此外,也可以将第四实施方式的方法应用于第三实施方式的处理1304、处理1404。

此外,虽然在图17中示出了在n个周期的时间对接收光进行平均的例子,但发明并不限定于此。例如,在图15(A)中,也可以使用接收了信号的第一个取样点估计光谱反射率以及修正值,且在后面的取样点中也使用与根据第一个取样点估计出的修正值相同的修正值转换接收光。

图18示出第五实施方式。沿着图18,对第五实施方式的概要进行说明。在第五实施方式中,在照明装置110中,在光谱分布已知的光(例如白色)埋入特定的信息。而且,如图18所示,从照明装置110发出的该光照射到特定的物体130。

在接收包含通过该物体130的反射光的光的再生装置150中,在基于接收光利用照相机拍摄该物体130的情况下,将包含该物体的图像1800分割为多个区域。

这里,作为发送光使用光谱分布已知的光,所以比较多个区域的每一个的接收光与发送光,并优先选择得到具有与发送光的光谱分布更近的光谱分布的接收光的区域,解析接收光。另外,通过针对得到具有与发送光的光谱分布更近的光谱分布的接收光的区域进行更大的加权,来解析接收光。

根据第五实施方式,能够使用物体的光谱反射率所带来的影响更少的接收光,来再生该特定的信息,所以该再生的信息的准确度提高。另外,即使在拍摄的视角内有多个具有不同的光谱反射率的物体的情况下,也能够抑制具有对彼此的成分产生干扰的光谱反射率的物体彼此的反射的影响。

图19示出第五实施方式的功能块。如图19所示,图1所示的再生装置150例如,通过由再生装置150的CPU执行下载到作为工作存储器使用的再生装置150的RAM的程序,作为获取部1900、以及解析部1910发挥作用。此外,这些功能部是用于实现沿着图18说明的第五实施方式的功能块。沿图20以及21后述通过这些功能部执行的处理,沿图21后述实现这些功能部的硬件构成。

图20示出第五实施方式的处理。图20所示的处理是通过图1所示的再生装置150执行的处理,是用于实现沿着图18说明的第五实施方式,以进一步减少物体的光谱反射率所带来的影响的方式再生该特定的信息的处理。图20所示的处理通过处理2000开始。

通过获取部1900执行基于接收光获取图像的处理2002。在处理2002中,例如,通过再生装置150所包含的拍摄部(照相机)对接收光进行接收,并获取通过该接收拍摄到的图像。

通过解析部1910执行将获取到的图像分割为多个区域的处理2004。在处理2004中,如沿着图18上述的那样,将通过处理2002获取的图像分割为多个区域。

通过解析部1910执行基于发送光中的已知的光谱分布,按照每个区域评价接收光的处理2006。在处理2006中,通过对通过处理2004生成的多个区域的每一个,将在该区域接收的接收光的各个与发送光中的已知的光谱分布进行比较,来评价每个区域的接收光的各个的光谱分布与该已知的光谱分布的相似度。在求解每个区域的光谱分布时,例如考虑使用区域内的平均像素值。另外,与实施方式3相同,示出相似度的评价的方法的例子。

例如,将以估计出的反射系数(α,β,γ)中α成为1的方式进行均一化的值设为(α′,β′,γ′),并将以RGB颜色空间中的各成分的值(r,g,b)中r为1的方式将照射到物体的光或者预定照射到物体的光的光谱分布均一化后的值设为(r′,g′,b′)。该情况下,由式(25)表示相似度μ。

μ=[{(α′-r′)2+(β′-g′)2}

+{(α′-r′)2+(γ′-b′)2}+{(β′-g′)2+(γ′-b′)2}]-1 (25)

此外,发明并不限定于该方法,也可以使用评价(α,β,γ)与(r,g,b)的相似度μ的其它的方法。

通过解析部1910执行根据评价结果解析接收光的处理2008。在处理2008中,根据通过处理2006评价出的、每个区域的相似度,对区域进行加权。例如,对于相似度比阈值大的区域,由于优先考虑所以进行较大的加权。另一方面,对于相似度比阈值小的区域进行较小的加权。此外,若将针对相似度较小的区域的权重设为0,则能够仅选择相似度较大的区域。

通过解析部1910执行基于加权对接收光进行解析的处理2010。在处理2010中,根据通过处理2008进行了加权的多个区域中的接收光,与上述的各实施方式相同地求出干扰矩阵,并通过干扰矩阵来修正接收光从而解析该接收光,根据修正后的接收光再生并获取特定的信息。

此外,接着处理2010,也可以在如沿着图1上述的那样,获取的特定的信息是用于确定想要使再生装置150获取的其它的信息的信息,例如,是用于确定该其它的信息的ID,或者是用于确定用于获取该其它的信息的URL的信息等的情况下,通过解析部1910执行指定与该特定的信息125对应的ID、URL等访问保持该其它的信息的服务器装置170,并作为针对该访问的来自服务器装置170的响应获取该其它的信息的处理。并且,也可以在从服务器装置170获取其它的信息的情况下进行收费。

通过处理2012,结束图20所示的处理。

根据上述的第五实施方式,能够以进一步减少物体的光谱反射率所带来的影响的方式再生该特定的信息,所以再生后的信息的准确度提高。

图21示出实施例的再生装置以及照明装置的硬件构成。图1所示的再生装置150、以及照明装置110具有图21所图示的一般的计算机2100的构成。此外,在实施例中为了使说明简单化,而将再生装置150、以及照明装置110集中沿着图21进行说明。因此即使再生装置150、以及照明装置110的各个独立也使用相同的符号(例如CPU2102等)进行说明。并且,如后述那样,这里叙述即使是仅包含在再生装置150,或者照明装置110任意一方的构成,也在图21集中示出。

计算机2100包含中央处理器(CPU)2102、只读存储器(ROM)2104、以及随机存储器(RAM)2106。该计算机2100还包含硬盘装置2108、输入装置2110、输出装置2112、接口装置2114、以及记录介质驱动装置2116。而且,在再生装置150的情况下,包含拍摄装置2122,也可以包含投影装置(投影仪)2124。另一方面,在照明装置110的情况下,具备具有在如上述那样使信息重叠于光的可见光通信中发出光的多个发光元件(LED)的发光装置2126。

此外,上述的各构成要素经由总线2120相互连接,并在CPU2102的管理下相互交换各种数据。

CPU2102是控制该计算机2100整体的动作的运算处理装置,作为计算机2100的控制处理部发挥作用。

ROM2104是预先记录了规定的基本控制程序的读出专用半导体存储器。CPU2102通过在计算机2100的启动时读出并执行该基本控制程序,能够进行该计算机2100的各构成要素的动作控制。

RAM2106是在CPU2102执行各种控制程序时,根据需要作为工作存储区域使用的能够随时写入读出的半导体存储器。

在再生装置150的情况下,通过将用于执行上述的图7、图10、图13、图14、图17以及图20所示的处理的程序读出到RAM2106,并由CPU2102执行该程序,再生装置150通过各处理,实现图6、图9、图12、图16、以及图19所示的功能。

硬盘装置2108是存储由CPU2102执行的各种控制程序、各种数据的存储装置。CPU2102通过读出并执行存储于硬盘装置2108的规定的控制程序,能够进行后述的各种控制处理。

输入装置2110例如是鼠标装置、键盘装置,若由计算机2100的用户进行操作,则获取与该操作内容相对应的各种信息的输入,并将获取的输入信息送至CPU2102。

输出装置2112例如是液晶显示器,根据从CPU2102送来的显示数据显示各种文本、图像。

接口装置2114进行与和该计算机2100连接的各种设备之间的各种信息的交换的管理。接口装置2114例如是NIC(Network Interface Card:网卡)。

记录介质驱动装置2116是进行记录于便携式记录介质2118的各种控制程序、数据的读出的装置。CPU2102通过经由记录介质驱动装置2116读出记录于便携式记录介质2118的规定控制程序并执行,也能够进行后述的各种控制处理。此外,作为便携式记录介质2118,例如有具备了USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)标准的连接器的闪存、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory:只读光盘)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory:数码多功能只读光盘)等。

拍摄装置2122例如具有通过CCD或者CMOS等对照明装置110发出的光具有灵敏度的固体拍摄元件的二维阵列形成的图像传感器、和在该图像传感器上对拍摄范围的像进行成像的成像光学系统。拍摄装置2122若在对接收光进行接收的期间接受拍摄指示,则以规定的拍摄速率(例如,30帧/秒)执行拍摄,且每次进行拍摄即生成图像。

符号说明

100…信息分发系统,110…照明装置,115…照明光,120…照射光,125…特定的信息,130…物体,135…信息,140…反射光,150…再生装置,170…服务器装置,500、800…发送侧,510、810…接收侧,600、900、1200、1620…生成部,610、930、1230、1610…修正部,620…解码部,630、920、1240、1630、1900…获取部,910…检测部,1210、1600…估计部,1220…选择部,1600…受光部,1800…图像,1910…解析部,2100…计算机,2102…CPU,2104…ROM,2106…RAM,2108…硬盘装置,2110…输入装置,2112…输出装置,2114…接口装置,2116…记录介质驱动装置,2118…便携式记录介质,2120…总线,2122…拍摄装置,2124…投影装置,2126…发光装置。

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