编码光分量的调制的制作方法_4

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应从高斯形状产生并且也采取高 斯形状:
其中参数.^§^,:斬^^|'3确定空间-频率带宽。由于高斯空间-频率特性在理论上是无 界的,因此其带宽可W描述在50%传输(传统的3地带宽)W及90%传输处,分别为:
使用90%传输带宽的动机在于用于检测的信道分离通常可W小于传统3地带宽。
[0069] 图7示出在图6中描绘的示例加博滤波器的幅度响应。
[0070] 妨/琢-錫率选择性由沿时间轴的频率检测确定。为了快速检测,合期望的是保持 在计算中所使用的帖的数目尽可能小。下文给出在相继帖之上的经相位修正的加和的基础 上的存储器高效计算。当该操作应用在由加博滤波器产生的复数值信号上时,获得每一个 像素处的局部振幅的瞬时估计:
[0071 ] 对于每一个接下来的帖/7,与项终巧||的乘积在加和之前"重 绕'寒翻鳴前相位。*像素健诚,加胃输出;禱嚇唯含纖捕率处的咖信号 的情况下,壤Ii:的计算从预期全部具有相同相位的"相干"值之上的加和产生。公共相位 的精确值不已知,但是也不相关。
[0072] 给定公共但未知的相位值的情况,可W证实根据表达式(15)经相位修正的加和事 实上是如由相机在像素捕获的经调制的灯信号的幅度的最大似然估计
[0073] 表达式(15)的幅度响应由下式给出:
其中J猶是信道在其附近定必的灯C的表观时间频率。相关联的截止频率仅为帖数目Ii犧續的函数并且可W分别通过W下近似:
[0074] 给定六个不同灯频率的集合,在图8中描绘时间频率检测的幅度响应。运示出 基于^胃;曰象个相继帖之上的计算而针对帖速率根据表达式(16 )的时间 子带响应的示例。具有最左峰值的曲线具有袭I鐵擊||^。具有下一最左峰值的曲线具有 :篇P。具有之后的下一最左峰值的曲线具有受胃3。具有从右数第S峰值的曲 线,下一集群中的第一个,具有Jp。#帛f狡。具有从右数第二峰值的曲线具有豬i;聋繼;纖。具 有最右峰值的曲线具有
[00巧]根据表达式(15)经相位修正的累积允许子带响应在任何任意表观时间频率处定 屯、,其在实施例中可能是必要的,因为灯频率可W仅在频率的有限集合处产生。例如,可产 生的灯频率通常限于整数值。
[0076] 运在许多帖并入振幅估计中的情况下变得特别相关。在该情况中,检测带宽变得 非常小。作为替代,本公开的目标是在灯信号检测中使用非常小数目的帖。然后,带宽相对 宽使得检测选择性变得更加难W实现。
[0077] 运样的空间时间检测带的限定使得能够实现空间时间检测信道的拓扑的组成。运 样的拓扑的示例在图9中示出,运给出基于;義胃:;曰謂鱗殺褒沁誦猴&和度个帖 作为用于估计的基础的示例检测信道拓扑。空间加博滤波器的长度为101抽头。
[0078] 本公开基于W下观察:对于小数目的帖,时间-频率检测选择性可能是欠佳的但 是展现出针对特定频率的不同零值。
[0079] 目的是选择物理调制频率呆非使得相关联的表观时间频率補濟[循环/帖]提 供其它调制频率的最优抑制W及所捕获的视频中的静态背景的最优抑制。运可WW图形来 图示。在图10中,在仅3个帖使用在灯足迹的检测中时,计算时间频率响应。图形从表达 式(16)产生,使用并且调制频率已经选择成使得检测带响应中的每一个峰值与其它带响应 中的零值重合,包括到DC,即二0循环/帖。
[0080]图10的顶部针对帖计数心達示出作为表观时间频率的函数的检测带的 幅度响应W用于调制频率的最优选择。底部示出与3个帖之上的时间平均相关联的幅度响 应。
[0081] 带然后应当然后在表观时间频率附近定屯、:
J循环/帖],并且 :循环/帖] (19)。
[0082] 由于111娠附近的混叠,存在映射到相同表观时间频率的多个物理调制频率:
分别针对滚:;;;::?燕:沒,…,。针对其1?動襄機ill映射到DC的任何物理频率,因此 循环/帖。图10中的相关联的幅度响应在濃卿SS输;[循环/帖]处具有零值, 使得时间帖平均与编码光源导致的调制完全无关。
[0083] 在该情况中,存在造成在该示例的上下文中被视为"最优"的情形的两个表观时间 频率: 在表观时间频率处最优地检测的任何响应展现出任何其它表观时间频率殘处 的零值,其中載灌壤。(在W上示例中,针对Ip心-1議[循环/帖]的检测的带在:~|談[每 帖循环]处"达到峰值"并且在来y讓[循环/帖]处具有零值,因此在 >打'"处)。
[0084] 在表观时间频率I參附近最优地检测的任何响应在表观时间频率#藻处展现出 零值,其与视频帖中的静态背景相关联。
[00财图11针对帖计数幾嚇,9:巧;歲示出作为表观时间频率;的函数的幅度响应W用于 频率的最优选择。在此,选择成使得表观时间频率限于鎌1~獻秦?或者相比 于图8中的频率分配,一些曲线不可见,因为它们映射到相同的表观时间频率。具有最左峰 值的曲线具有攘潑g。具有下一最左峰值的曲线具有!!i:#黎誦li。具有从右数第二 峰值的曲线具有,;#;續濟鎌蚊。具有最右峰值的曲线具有3?二1如。
[0086] 图12针对帖计数资示出作为表观空间和时间频率)的函数 的示例幅度响应W用于频率的最优选择。在此,g选择成使得表观时间频率限于 繫黨,4簿,:;|懲或者续讀。竖直虚线指示在5个帖用于信号检测的情况中的最优频率的 位置。
[0087] 所描述的方案的优点在于,其提供了在给定数个帖的情况下灯信号检测中的最佳 可能信道分离。甚至对于小数目的帖,可W实现最优信道分离和最优背景抑制。在实施例 中,运在灯信号调制在频率中变化的情况中特别有利,诸如使用在频移键控(FSK)中。快速 检测允许快速频率切换,使得可W实现较高传输比特率。
[0088] 本公开描述了灯调制频率的选择,使得对于给定帖速率处的给定奇数个帖实现 最优信号检测。在W上说明的示例中,最优调制频率然后选择成使得: 对于不是N的整数倍的任何整数;
[0089] 在图13中,针对各种数目的帖描绘了幅度响应。图12在3, 5, 7和15个帖用作用 于在根据"设计规则"(21)的最优频率选择的基础上的频率检测的基础的情况下针对检测 带示出幅度响应。
[0090] 在其它实施例中,单个光源可WW时间顺序或者同时产生包含多个频率的信号, 使得运些频率中的至少一个(如果不是全部的话)是"最优的"。
[0091] 在其它实施例中,单个光源可W产生分组流,使得一个或多个谐波频率分量与所 述最优频率重合。
[0092] 在另外的实施例中,在相继帖的基础上的灯信号检测W及背景提取可W在每一个 新帖之后重复,使得第一估计使用帖采壤条知,浆并且发生使用帖2, 3, 4'''的新估计。因 此,在前#1^帖之后,检测提供每一个新帖的新灯信号振幅估计。运样的快速估计使得能够 实现与相机设备连接的显示器上的单独光足迹的实时可视化。
[0093] 在另外的实施例中,帖2, 3, 4…7^1的检测在从振幅估计移除帖1的贡献并且将帖 并入W形成新的振幅估计集合之后发生。如果该移除和并入分别基于所丢弃的帖数据 的经相位补偿的减法和新帖数据的经相位补偿的加法,则运是可能的。相位由感兴趣的灯 频率确定并且在相关联的时间帖索引上确定。
[0094] 在另外的实施例中,灯频率可W限于值的有限集合(例如仅整数值)。所选灯频率 可W选择为最接近的值。在整数灯频率的情况中,运将意味着四舍五入到最近的整数。
[0095] 在其它实施例中,所提到的"最优"频率的选择可W组合在与其它选择准则的组合 中。(运隐含地应用在图12中所描绘的拓扑中,其中时间和空间-频率选择性组合成楠圆 子带形状。楠圆的最优打包将要求频率在六边形网格上的放置)。曝光时间还导致频率的 选择性衰减;曝光时间的知识还可W组合在最终的频率集合的选择中。
[0096] 在实施例中,所公开的方案可W用于编码光的基于相机的检测W用于照明系统的 安装和投用W及用于照
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