一种基于图像传感器通信的LED阵列快速检测方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测方法及装置。

背景技术：

可见光通信(visiblelightcommunication，简称vlc)是一种使用发光二极管(lightemittingdiodes，简称led)的明暗变化进行无线通信的技术。vlc技术具有应用广泛、节约射频频谱资源、保密性能高和无电磁辐射等优点。其中，图像传感器通信(imagesensorcommunication，简称isc)是以led作为信号发射端、图像传感器作为接收端的，主要应用于智能交通和室内定位等场合。另外，为了提高通信性能，多输入多输出(multi-inputmulti-output，简称mimo)技术应用于isc系统中。但是，在mimo-isc技术的应用过程中，由于外界干扰和背景光的存在，以及实验设备的边缘、弯折处的反射等，使得图像传感器不能准确辨别出led的变化，从而降低了系统通信性能。

为了减缓外界干扰光的影响，通常采用边缘算法、区块生长法和帧差法等技术。边缘算法利用边缘处灰度值的明显差别，找到图像的边缘，从而将图像进行分割。但是图像边缘和物体间的边界没有必然的联系，同时成像过程中光噪声的不可避免，导致图像分割困难重重。其中霍夫变换检测圆形时结果可能产生噪声，运算速度较慢；连通区域标记法不能避免非圆光源的检测。区域生长法是从一个或多个定义的种子像素点出发，沿着该像素点生长，直到生长到跟这个像素起始点特性相差太大的而没有更多像素或者其他的小面积的区域可以合并，像素点就停止生长。基本原理就是把相似的点整合到一起组成特定的区域，最严重问题就是分割效率比较地下，代价较大。另外，该方法对阴影处理效果不好。帧差法就是用两帧或者三帧图像来作差，减去图片中相同的信息，保留不同的信息，从而找出两幅图片的不同之处。虽然算法计算量小，复杂度低，背景不累计，但是对于背景噪声比较敏感，阈值过低则不能抑制噪声，阈值过高则不能标记有用信息。对于颜色比较单一的运动物体，可能在内部产生空洞，导致目标不能完整提取。非圆光源的干扰严重，led阵列信号检测的准确性低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测方法，该方法包括：

图像传感器捕捉led阵列的变化信号数据，获取二值化图像；

通过霍夫变换来检测所述变化信号数据的二值化图像中的圆；

连通区域标记法从二值化图像中检测光信号；

通过定位led信号的确定来解码led阵列信号。

优选地，所述霍夫变换具体为：图像中的像素点由abr空间表示，

其中，x、y是像素点的坐标，a、b、r是过像素点的圆的圆心坐标和半径，通过寻找参数空间abr的峰值，来确定圆形光信号。

优选地，所述连通区域标记法采用的是二次遍历完成标记。

优选地，所述二次遍历具体为：第一轮遍历时，逐行扫描图像，把连通区域标为一个团；除第一行外的所有行的团，如果与前一行的团有重叠部分，则给该团赋予相连团的最小标号，且这些同一标号的团的标记都是等价的；第二轮遍历时，遍历开始团的标记，寻找等价序列，重新标记。

优选地，所述led信号的确定通过最大的等腰直角三角形来确定。

优选地，所述霍夫变换和连通区域标记法根据合适的阈值，进行二值化处理。

一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测装置，其特征在于：该装置包括：

捕捉模块，用于图像传感器捕捉led阵列的变化信号数据，获取二值化图像；

霍夫变换模块，用于通过霍夫变换来检测所述变化信号数据的二值化图像中的圆；

检测模块，用于连通区域标记法从二值化图像中检测光信号；

解码模块，用于通过定位led信号的确定来解码led阵列信号。

优选地，所述霍夫变换和连通区域标记法根据合适的阈值，进行二值化处理。

优选地，所述连通区域标记法采用的是二次遍历完成标记。

优选地，所述二次遍历具体为：第一轮遍历时，逐行扫描图像，把连通区域标为一个团；除第一行外的所有行的团，如果与前一行的团有重叠部分，则给该团赋予相连团的最小标号，且这些同一标号的团的标记都是等价的；第二轮遍历时，遍历开始团的标记，寻找等价序列，重新标记。

按照本发明提供的一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测方法及装置与现有技术相比具有如下优点：

1)、本发明设计定位led的方案不仅能确定led阵列的方向，还能适用于led阵列发生旋转的情况。

2)、本发明提出的定位led的判定方法，运算速度快，具有独创性、新颖性。

3)、本发明采用霍夫变换、连通区域标记法联合进行边缘检测，不仅可以大大避免外界干扰光的影响，尤其是非圆光源，还能提高led阵列检测的准确性，进而提高通信系统的性能。

4)、本发明不仅可以快速检测led阵列信号，还可以应用于室内定位中，具有实际价值。

附图说明

图1是本发明的工作流程图,

图2是本发明的定位led的识别，

图3是本发明的结构图。

具体实施方式

为清楚的说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开的应用或用途。应当理解的是，在全部的附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

如图1所示。一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测方法，该方法包括：

s101，图像传感器捕捉led阵列的变化信号数据，获取二值化图像；

s102，通过霍夫变换来检测所述变化信号数据的二值化图像中的圆；所述霍夫变换具体为：图像中的像素点由abr空间表示，

其中，x、y是像素点的坐标，a、b、r是过像素点的圆的圆心坐标和半径，通过寻找参数空间abr的峰值，来确定圆形光信号。

s103，连通区域标记法从二值化图像中检测光信号；所述连通区域标记法采用的是二次遍历完成标记。所述二次遍历具体为：第一轮遍历时，逐行扫描图像，把连通区域标为一个团；除第一行外的所有行的团，如果与前一行的团有重叠部分，则给该团赋予相连团的最小标号，且这些同一标号的团的标记都是等价的；第二轮遍历时，遍历开始团的标记，寻找等价序列，重新标记。

s104，通过定位led信号的确定来解码led阵列信号。所述led信号的确定通过最大的等腰直角三角形来确定。具体为：本发明通过计算任意两点间的距离，寻找出最大的等腰直角三角形，且该等腰直角三角形的直角边是n*nled阵列的间距的n-1倍，则该三角形的三个顶点是定位led，分别为(1,1)、(1，n)和(n，1)，处于亮的状态，另一个定位led则位于该三点构成的正方形的另一个顶点(n，n)，处于关的状态，如图2所示。

所述霍夫变换和连通区域标记法根据合适的阈值，进行二值化处理。具体为：无论是霍夫变换还是连通区域标记检测算法，皆可以获得所有led和干扰源的位置。根据合适的阈值，进行二值化处理，同时判断该位置的光源的类型。只有同时满足hij和pij都为1时，led才能解码为1；反之为0。

其中，thmax、thmin分别为led的最大、最小灰度值，sij是灰度图像中光源(i，j)的灰度值。

其中，x1、y1是定位led(1,1)的坐标，d是led阵列间距，δ是位置误差量。

如图3所示，一种基于图像传感器通信的led阵列快速检测装置，其特征在于：该装置包括：

捕捉模块201，用于图像传感器捕捉led阵列的变化信号数据，获取二值化图像；

霍夫变换模块202，用于通过霍夫变换来检测所述变化信号数据的二值化图像中的圆；所述霍夫变换和连通区域标记法根据合适的阈值，进行二值化处理。

检测模块203，用于连通区域标记法从二值化图像中检测光信号；所述连通区域标记法采用的是二次遍历完成标记。所述二次遍历具体为：第一轮遍历时，逐行扫描图像，把连通区域标为一个团；除第一行外的所有行的团，如果与前一行的团有重叠部分，则给该团赋予相连团的最小标号，且这些同一标号的团的标记都是等价的；第二轮遍历时，遍历开始团的标记，寻找等价序列，重新标记。

解码模块204，用于通过定位led信号的确定来解码led阵列信号。

综上所述，以上所述内容仅为本发明的实施例，仅用于说明本发明的原理，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。