專利名稱：可見光通信裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從圖像中接收可見光所包含的數(shù)據(jù)的可見光通信裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對(duì)可見光進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)而進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)的可見光通信裝置的開發(fā)正 在被推進(jìn)。在可見光通信裝置的接收單元中，存在如下單元利用攝像機(jī)等所具有的圖像傳 感器，通過圖像處理來取出所發(fā)送的可見光所包含的數(shù)據(jù)。該接收單元由鏡頭等光學(xué)系統(tǒng)、 圖像傳感器以及圖像處理單元構(gòu)成。上述接收單元為，通過數(shù)碼攝像裝置的攝影對(duì)象確認(rèn)單元對(duì)可見光通信的受光狀 態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。但是，為了從所攝影的圖像中可靠地取出通過可見光通信所發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要 用于可靠地提取該數(shù)據(jù)的主體即數(shù)據(jù)比特串的圖像處理。并且，要求能夠不通過復(fù)雜、高成 本的圖像處理裝置而通過構(gòu)成簡單、低成本的圖像處理裝置來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
可見光通信裝置具有圖像輸入單元、計(jì)算單元、前置碼檢測單元、比特串檢測單元 以及接收單元。該圖像輸入單元輸入對(duì)包含數(shù)據(jù)的可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像數(shù) 據(jù)。該計(jì)算單元從上述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)。該前置碼檢測單 元基于上述亮度值數(shù)據(jù)檢測與上述數(shù)據(jù)的開頭相當(dāng)?shù)那爸么a。該比特串檢測單元基于上述 前置碼從上述圖像數(shù)據(jù)中檢測上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特串。該接收單元從上述數(shù)據(jù)比特串再生 上述數(shù)據(jù)。


圖1是用于說明實(shí)施方式的可見光通信裝置的構(gòu)成的框圖。圖2是用于說明其他實(shí)施方式的可見光通信裝置的構(gòu)成的框圖。圖3是用于說明實(shí)施方式的可見光通信裝置的具體構(gòu)成的框圖。圖4是用于說明實(shí)施方式的可見光通信裝置的動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式通常，根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方式
，可見光通信裝置具有圖像輸入單元、計(jì)算單元、前 置碼檢測單元、比特串檢測單元以及接收單元。該圖像輸入單元配置用于輸入對(duì)包含數(shù)據(jù) 的可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像數(shù)據(jù)。該計(jì)算單元配置用于從上述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于 指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)。該前置碼檢測單元配置用于基于上述亮度值數(shù)據(jù)檢測與上 述數(shù)據(jù)的開頭相當(dāng)?shù)那爸么a。該比特串檢測單元配置用于基于上述前置碼從上述圖像數(shù)據(jù)中檢測上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特串。該接收單元配置用于從上述數(shù)據(jù)比特串再生上述數(shù)據(jù)。以下，參照

具體實(shí)施方式
。[可見光通信裝置的構(gòu)成]圖1是用于說明本實(shí)施方式的可見光通信裝置的構(gòu)成的框圖。如圖1所示，可見光通信裝置大體上由發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置1和接收數(shù)據(jù)的接收 裝置2構(gòu)成。本實(shí)施方式的可見光通信裝置主要與接收裝置2有關(guān)，為了方便使其為不包 括發(fā)送裝置的構(gòu)成。如圖1所示，發(fā)送裝置1具有發(fā)光可見光的發(fā)光源10和發(fā)送控制控制器11。發(fā)送 控制器11對(duì)發(fā)光源10進(jìn)行控制，通過來自未圖示的發(fā)送單元的發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)從發(fā)光源10發(fā) 光的可見光進(jìn)行調(diào)制。另一方面，接收裝置2進(jìn)行對(duì)從發(fā)送裝置1發(fā)送的可見光進(jìn)行受光、而對(duì)可見光所 包含的數(shù)據(jù)(被調(diào)制了的發(fā)送數(shù)據(jù))進(jìn)行解調(diào)的接收處理。具體地說，本實(shí)施方式的接收 裝置2大體上由照相機(jī)12和計(jì)算機(jī)13構(gòu)成。照相機(jī)12為，組裝有CXD或者CMOS等圖像傳感器，輸出對(duì)包括發(fā)光源10的攝影 對(duì)象進(jìn)行攝影而得到的圖像數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)13例如為個(gè)人計(jì)算機(jī)，安裝有本實(shí)施方式的可見 光接收所需要的圖像處理用軟件130。計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行該軟件130，而執(zhí)行從通過照相機(jī)12 攝影的圖像(圖像數(shù)據(jù))中解調(diào)可見光所包含的數(shù)據(jù)(被調(diào)制了的發(fā)送數(shù)據(jù))的接收處理。圖2是用于說明其他實(shí)施方式的可見光通信裝置的構(gòu)成的框圖。其他實(shí)施方式的 接收裝置2為，如圖2所示，也可以代替安裝了圖像處理用軟件130的計(jì)算機(jī)13，而使用專 用的可見光接收裝置14?？梢姽饨邮昭b置14主要通過硬件構(gòu)成，從通過照相機(jī)12得到的 圖像(圖像數(shù)據(jù))中解調(diào)可見光所包含的數(shù)據(jù)(被調(diào)制了的發(fā)送數(shù)據(jù))。[可見光通信裝置的作用效果]以下，參照?qǐng)D3以及圖4的流程圖，說明本實(shí)施方式的可見光通信裝置的動(dòng)作。首先，在本實(shí)施方式中，如圖1所示，在發(fā)送裝置1中，發(fā)送控制器11對(duì)發(fā)光源10 進(jìn)行控制，以便通過來自未圖示的發(fā)送單元的發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)可見光進(jìn)行調(diào)制。發(fā)送數(shù)據(jù)由后 述的前置碼(數(shù)據(jù)的開頭)以及作為數(shù)據(jù)主體的數(shù)據(jù)比特串(編碼數(shù)據(jù))構(gòu)成。另一方面，接收裝置2為，通過照相機(jī)12對(duì)包括發(fā)光源10的攝影對(duì)象進(jìn)行攝影， 并輸出圖像數(shù)據(jù)。以下，參照?qǐng)D3以及圖4說明本實(shí)施方式的接收裝置2的數(shù)據(jù)接收處理。在接收裝置2中，如圖3所示，除了圖像傳感器30以及圖形存儲(chǔ)器31之外，圖像 輸入控制器32以及各單元33 42通過計(jì)算機(jī)13的硬件以及軟件130來實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，計(jì)算機(jī)13執(zhí)行照相機(jī)12的各種設(shè)定和圖像輸入所需要的定時(shí)器設(shè) 定等的初始化處理(步驟Si)。照相機(jī)12通過所組裝的圖像傳感器30來取入包括發(fā)光源 10的攝影對(duì)象的圖像。計(jì)算機(jī)13將以與照相機(jī)12的性能相對(duì)應(yīng)的幀率(幀/秒)攝影的 圖像，例如作為16幀量的圖像數(shù)據(jù)而連續(xù)地輸入(步驟S2)。該所輸入的幀單位的圖像數(shù) 據(jù)按照攝像順序存儲(chǔ)在圖形存儲(chǔ)器31中。計(jì)算機(jī)13對(duì)圖形存儲(chǔ)器31所存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)以幀單位進(jìn)行圖像處理，而提取 (解調(diào))在與脈沖信號(hào)的有效(ON)、無效(OFF)相對(duì)應(yīng)的發(fā)光源10的點(diǎn)滅狀態(tài)下所調(diào)制的 數(shù)據(jù)比特串，并存儲(chǔ)到內(nèi)單元存儲(chǔ)器中(步驟S4)。并且，計(jì)算機(jī)13將該數(shù)據(jù)比特串轉(zhuǎn)換為 字符串?dāng)?shù)據(jù)(字符代碼串)并作為接收數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出(步驟S6)。
計(jì)算機(jī)13如后述那樣，作為通過比特串解碼器38對(duì)數(shù)據(jù)比特串進(jìn)行提取(檢測) 的前階段處理，執(zhí)行對(duì)作為數(shù)據(jù)比特串的開頭的前置碼進(jìn)行檢測的處理(步驟S3)。參照?qǐng)D 3具體說明與該前置碼檢測相關(guān)聯(lián)的處理。首先，圖像輸入控制器32以輸入圖像傳感器30整體的圖像數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行設(shè)定。 該整體圖像數(shù)據(jù)為，指定的幀數(shù)量(此處為16幀)連續(xù)地存儲(chǔ)在圖形存儲(chǔ)器31中。接著， 目標(biāo)候補(bǔ)捕捉單元34，從指定的幀數(shù)量的整體圖像數(shù)據(jù)中，作為目標(biāo)候補(bǔ)(單元量圖像)而 提取圖像之間亮度值的變動(dòng)較大的亮點(diǎn)，并求出圖像數(shù)據(jù)中的位置。目標(biāo)候補(bǔ)捕捉單元34，在存在多個(gè)目標(biāo)候補(bǔ)的情況下，對(duì)他們的位置都進(jìn)行記錄。 接著，注目范圍設(shè)定單元33選擇1個(gè)目標(biāo)候補(bǔ)，并將包圍該亮點(diǎn)的注目區(qū)域設(shè)定到圖像輸 入控制器32中。圖像輸入控制器32進(jìn)行控制，以便僅該注目區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)(部分圖像) 以較高幀率從圖像傳感器30輸出，并存儲(chǔ)到圖形存儲(chǔ)器31中。亮度位置計(jì)算單元35對(duì)各圖像數(shù)據(jù)的注目區(qū)域的亮點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算。接著，亮度 值計(jì)算單元36對(duì)亮度位置計(jì)算單元35計(jì)算出的亮點(diǎn)位置的亮度值進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)作為其 計(jì)算結(jié)果的亮度值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。該亮度值數(shù)據(jù)是與攝影順序的幀數(shù)量(此處為16幀) 相對(duì)應(yīng)的每個(gè)幀序號(hào)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。亮度值計(jì)算單元36，將計(jì)算出的亮度值數(shù)據(jù)輸出到前置碼檢索單元37和變動(dòng)閾 值計(jì)算單元41。變動(dòng)閾值計(jì)算單元41根據(jù)亮度值數(shù)據(jù)計(jì)算亮度最大值和亮度最小值，并計(jì) 算與脈沖信號(hào)的有效、無效相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)滅的閾值。變動(dòng)閾值計(jì)算單元41將計(jì)算出的閾值輸 出到前置碼檢索單元37以及比特串解碼器38。前置碼檢索單元37，對(duì)于幀數(shù)量(此處為16幀)的每個(gè)圖像數(shù)據(jù)，基于通過變動(dòng) 閾值計(jì)算單元41計(jì)算出的閾值，檢索表示發(fā)送數(shù)據(jù)的開頭的前置碼(步驟S3)。S卩，前置 碼檢索單元37，在表示亮度最大值的幀的亮度值數(shù)據(jù)中，在與該亮度值數(shù)據(jù)的脈沖信號(hào)的 有效、無效相對(duì)應(yīng)的時(shí)間滿足指定的條件的情況下，檢測為前置碼。換言之，前置碼檢索單 元37，在與脈沖信號(hào)的有效、無效相對(duì)應(yīng)的發(fā)光源10的點(diǎn)滅狀態(tài)下，將從點(diǎn)燈定時(shí)開始最 初出現(xiàn)的脈沖檢測為前置碼。比特串解碼器38，將通過前置碼檢索單元37檢測的前置碼以后的亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為數(shù)據(jù)比特串并輸出(步驟S4、S5)。此處，比特串解碼器38執(zhí)行根據(jù)1幀量的亮度數(shù)據(jù) 計(jì)算前置碼的位置、數(shù)據(jù)大小(1字節(jié))、作為數(shù)據(jù)主體的數(shù)據(jù)比特串的大小(1字節(jié))的處 理。另外，幀率修正單元42基于逐次副幀精度來計(jì)算轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)比特串的比特位置，并 將對(duì)其錯(cuò)位進(jìn)行修正的結(jié)果輸出到比特串解碼器38。字符串解碼器39，將從比特串解碼器38輸出的數(shù)據(jù)比特串(編碼數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換(解 碼)為字符串?dāng)?shù)據(jù)(步驟S6)。比特串錯(cuò)誤訂正單元40檢測并訂正字符串?dāng)?shù)據(jù)中的錯(cuò)誤 (步驟S7)。或者，比特串錯(cuò)誤訂正單元40將檢測出錯(cuò)誤的字符串?dāng)?shù)據(jù)廢棄。對(duì)于以上那樣的目標(biāo)候補(bǔ)1點(diǎn)，在注目范圍設(shè)定單元33的處理、圖像輸入處理、數(shù) 據(jù)比特串解碼、字符串解碼、以及到比特錯(cuò)誤訂正為止的一系列處理結(jié)束之后，對(duì)于其他目 標(biāo)候補(bǔ)也重復(fù)同樣的處理。如上所述，本實(shí)施方式的可見光通信裝置為，通過在照相機(jī)12中組裝的圖像傳感 器30將包括發(fā)光源10的攝影對(duì)象的圖像連續(xù)地輸入，并執(zhí)行對(duì)于該輸入圖像的圖像處理， 而提取(解調(diào))在發(fā)光源10的點(diǎn)滅狀態(tài)下被調(diào)制的數(shù)據(jù)比特串。此時(shí)，本實(shí)施方式的可見光通信裝置，作為通過比特串解碼器38提取數(shù)據(jù)比特串的前階段處理，而可靠地檢測出在 我數(shù)據(jù)比特串的開頭的前置碼。因此，能夠從輸入圖像中可靠地提取前置碼以后的作為數(shù) 據(jù)主體的數(shù)據(jù)比特串(編碼數(shù)據(jù))。換言之，能夠從通過照相機(jī)攝影的圖像中可靠地取出通過可見光通信發(fā)送的數(shù) 據(jù)。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，如安裝了圖像處理用軟件130的個(gè)人計(jì)算機(jī)13等那樣，能夠通 過構(gòu)成簡單、低成本的圖像處理裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收所需要的圖像處理。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的圖像處理方法，通過利用圖3所示的功能要素30 36的 一系列處理，能夠提供從攝影圖像中自動(dòng)地檢測出可見光通信發(fā)送側(cè)的發(fā)光源10的功能。 并且，在數(shù)據(jù)接收中，在發(fā)送裝置1的發(fā)光源10的位置移動(dòng)的情況下，還能夠提供常時(shí)追隨 其位置的功能。并且，在圖像中存在多個(gè)發(fā)光源10的情況下，通過依次捕捉各發(fā)光源10能 夠?qū)崿F(xiàn)來自多個(gè)發(fā)送側(cè)的數(shù)據(jù)接收。主要來說，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠根據(jù)對(duì)可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像的亮 度值來檢測可見光所包含的數(shù)據(jù)的前置碼。因此，能夠基于該前置碼從圖像中提取發(fā)送數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)比特串。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他優(yōu)點(diǎn)和變通是很容易聯(lián)想得到的。因此，本發(fā)明就 其較寬方面而言，并不限于本申請(qǐng)給出和描述的具體細(xì)節(jié)和說明性實(shí)施例。因此，在不偏 離所附權(quán)利要求及其等同物定義的總發(fā)明構(gòu)思精神或保護(hù)范圍的前提下，可以做出各種修 改。
權(quán)利要求
1.一種可見光通信裝置，具有圖像輸入單元，輸入對(duì)包含數(shù)據(jù)的可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像數(shù)據(jù)； 計(jì)算單元，根據(jù)上述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)； 前置碼檢測單元，基于上述亮度值數(shù)據(jù)檢測與上述數(shù)據(jù)的開頭相當(dāng)?shù)那爸么a； 比特串檢測單元，基于上述前置碼從上述圖像數(shù)據(jù)中檢測上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特串；以及接收單元，從上述數(shù)據(jù)比特串再生上述數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的可見光通信裝置，其中，所述圖像輸入單元連續(xù)地輸入一定幀數(shù)量的圖像數(shù)據(jù)；所述計(jì)算單元根據(jù)上述每幀的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)； 上述前置碼檢測單元，從上述各亮度值數(shù)據(jù)中選擇表示最大亮度值的圖像數(shù)據(jù)，并基 于該選擇的圖像數(shù)據(jù)的亮度值數(shù)據(jù)檢測上述前置碼。
3.如權(quán)利要求2所述的可見光通信裝置，其中，上述前置碼檢測單元，在上述選擇的圖像數(shù)據(jù)的亮度值數(shù)據(jù)的有效和無效的時(shí)間滿足 指定的條件的情況下，檢測為上述前置碼。
4.如權(quán)利要求2所述的可見光通信裝置，其中，還具有變動(dòng)閾值計(jì)算單元，該變動(dòng)閾值計(jì)算單元根據(jù)上述各亮度值數(shù)據(jù)計(jì)算最大亮度 值和最小亮度值，并基于該計(jì)算結(jié)果計(jì)算用于檢測上述有效和無效的閾值，將上述閾值輸 出到上述比特串檢測單元。
5.如權(quán)利要求3所述的可見光通信裝置，其中，還具有變動(dòng)閾值計(jì)算單元，該變動(dòng)閾值計(jì)算單元根據(jù)上述各亮度值數(shù)據(jù)計(jì)算最大亮度 值和最小亮度值，基于該計(jì)算結(jié)果計(jì)算用于檢測上述有效和無效的閾值，將上述閾值輸出 到上述前置碼檢測單元。
6.如權(quán)利要求1所述的可見光通信裝置，其中，還具有提取單元，該提取單元提取包含上述圖像數(shù)據(jù)的亮度值的變動(dòng)大的亮點(diǎn)位置的 注目圖像區(qū)域；上述圖像輸入單元將與上述注目圖像區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)作為接收對(duì)象。
7.如權(quán)利要求6所述的可見光通信裝置，其中，還具有亮點(diǎn)位置計(jì)算單元，該亮點(diǎn)位置計(jì)算單元計(jì)算與上述注目圖像區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖 像數(shù)據(jù)的亮點(diǎn)位置；上述計(jì)算單元計(jì)算上述亮點(diǎn)位置的亮度值。
8.如權(quán)利要求1所述的可見光通信裝置，其中，還具有修正單元，該修正單元對(duì)于由上述比特串檢測單元檢測的數(shù)據(jù)比特串，基于上 述圖像數(shù)據(jù)的幀率變動(dòng)對(duì)比特位置的錯(cuò)位進(jìn)行修正。
9.如權(quán)利要求1所述的可見光通信裝置，其中， 上述圖像輸入單元包括裝有圖像傳感器的照相機(jī)。
10.如權(quán)利要求1所述的可見光通信裝置，其中，上述接收單元將由上述比特串檢測單元檢測的數(shù)據(jù)比特串轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)據(jù)。
11.一種可見光通信方法，在可見光通信中從可見光接收數(shù)據(jù)，包括輸入對(duì)可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像數(shù)據(jù)； 從上述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)； 基于上述亮度值數(shù)據(jù)檢測與上述數(shù)據(jù)的開頭相當(dāng)?shù)那爸么a； 基于上述前置碼從上述圖像數(shù)據(jù)中檢測上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特串；以及 從上述數(shù)據(jù)比特串再生上述數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可見光通信裝置，具有圖像輸入單元、計(jì)算單元、前置碼檢測單元、比特串檢測單元以及接收單元。該圖像輸入單元配置用于輸入對(duì)包含數(shù)據(jù)的可見光的發(fā)光源進(jìn)行了攝影的圖像數(shù)據(jù)。該計(jì)算單元配置用于從上述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于指定位置的圖像的亮度值數(shù)據(jù)。該前置碼檢測單元配置用于基于上述亮度值數(shù)據(jù)檢測與上述數(shù)據(jù)的開頭相當(dāng)?shù)那爸么a。該比特串檢測單元配置用于基于上述前置碼從上述圖像數(shù)據(jù)中檢測上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特串。該接收單元配置用于從上述數(shù)據(jù)比特串再生上述數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102006120SQ201010253270
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者上野秀樹, 島田重人, 片岡淳, 藤田稔 申請(qǐng)人:東芝解決方案株式會(huì)社, 株式會(huì)社東芝