本發(fā)明涉及隱式通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于隱式光通信系統(tǒng)的發(fā)送端空間幀結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隱式光通信系統(tǒng)利用泛在且商用的陣列顯示發(fā)光設(shè)備和終端成像設(shè)備，建立了一個(gè)安全、低成本、顯示通信多樣化的可見光通信鏈路。隱式光通信兼顧人眼的視覺效果與通信系統(tǒng)安全性，將隱式信息嵌入到顯示圖像或視頻中，既保證原有圖像、視頻在顯示屏上的正常顯示和播放功能，又能使隱式信息被終端成像設(shè)備獲取并解調(diào)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)顯示屏到終端成像設(shè)備的單向通信。相較于傳統(tǒng)基于二維碼的短距離通信，隱式光通信系統(tǒng)更注重提升人眼的視覺感知效果、通信速率以及通信鏈路的安全性。

目前，在隱式光通信系統(tǒng)中，需要發(fā)送端在載體視頻中嵌入待傳輸信息的同時(shí)保證良好的視覺效果，即無明顯閃爍感，這主要依賴于發(fā)送端顯示器的高刷新率(120hz)；然而，大多數(shù)現(xiàn)有的商用顯示器，包括電腦顯示器、家用液晶顯示器等，其主流的刷新率仍然為60hz左右。因此，所設(shè)計(jì)的隱式光通信發(fā)送端空間幀格式需要適用于這種低刷新率的顯示源端，在滿足人眼視覺效果的同時(shí)完成較高速率的通信功能。

并且，隱式光通信系統(tǒng)致力于將待傳輸信息嵌入載體視頻中并保證人眼的不可見，但對于用戶而言無法確定顯示器所播放的視頻源是否攜帶有隱式信息，因此，需要設(shè)計(jì)一種對人眼可見但不影響觀看效果的標(biāo)識。

鑒于此，有必要進(jìn)入深入研究以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于隱式光通信系統(tǒng)的發(fā)送端空間幀結(jié)構(gòu)，能夠在一定程度上降低含有隱式信息視頻源的閃爍，保證良好的視覺效果；此外，通過人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo，表明當(dāng)前播放的視頻是否已嵌入隱式信息，并且協(xié)助接收端完成系統(tǒng)同步。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于隱式光通信系統(tǒng)的發(fā)送端空間幀結(jié)構(gòu)，包括：人眼不可見的視覺調(diào)制模塊與人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo；

其中，基于人眼的視覺特性分析信息嵌入載體視頻后對觀看視頻效果的影響因素，并根據(jù)所述影響因素調(diào)整人眼不可見的視覺調(diào)制模塊的各項(xiàng)參數(shù)，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)后的人眼不可見的視覺調(diào)制模塊中，人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在時(shí)間維度上的切換頻率高于閾值，在空間維度上減弱相鄰區(qū)域亮度變化引起的跳變邊沿，并且視覺調(diào)制模塊小于預(yù)定值，從而弱化可能引起的視覺閃爍；

人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo嵌入在視頻畫面的特定位置，能夠在不影響源視頻觀看效果的同時(shí)告知用戶所播放視頻是否攜帶隱式信息，并且所嵌入的人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo還作為隱式光通信系統(tǒng)的時(shí)間同步符號，協(xié)助收發(fā)端進(jìn)行時(shí)間同步。

所述人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在時(shí)間維度上的切換頻率依賴于發(fā)送端顯示器的刷新率。

所述人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在空間上被劃分為k×k個(gè)子模塊，每個(gè)子模塊大小為原視覺調(diào)制模塊的1/(k×k)。

所述視覺調(diào)制模塊的子模塊調(diào)制系數(shù)，服從以子模塊中心處調(diào)制系數(shù)為峰值的二維高斯分布。

所述人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo位于視頻畫面的左上角，用來表明源視頻是否攜帶隱式信息。

所述人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo在視頻畫面左上角位置處每隔與發(fā)送端數(shù)據(jù)包長度相對應(yīng)的時(shí)間跳變一次，協(xié)助收發(fā)端進(jìn)行時(shí)間同步。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過采用各子模塊調(diào)制系數(shù)服從二維高斯分布的視覺調(diào)制模塊，可以將視覺調(diào)制模塊大小變?yōu)樵瓉淼?/(k×k)并弱化了相鄰視覺調(diào)制模塊之間的跳變邊沿，從而可以進(jìn)一步降低源視頻的閃爍；實(shí)驗(yàn)證明，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，采用該種視覺調(diào)制模塊對降低源視頻的閃爍有一定的作用。此外，通過采用固定在播放視頻畫面左上角位置處類似于電視節(jié)目中臺標(biāo)的源標(biāo)識-同步雙用logo，可在不影響源視頻觀看效果的同時(shí)，完成告知用戶該視頻已嵌入隱式信息的功能；實(shí)驗(yàn)證明，固定位置處每隔與發(fā)送端數(shù)據(jù)包長度相對應(yīng)的時(shí)間跳變一次的視頻類型標(biāo)注logo能夠協(xié)助接收端即使在幀率不穩(wěn)的情況下，依然達(dá)到魯棒性好的同步性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的隱式可見光通信的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的人眼不可見的視覺調(diào)制模塊示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于隱式光通信系統(tǒng)的發(fā)送端空間幀結(jié)構(gòu)，包括：人眼不可見的視覺調(diào)制模塊與人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo；

其中，基于人眼的視覺特性分析信息嵌入載體視頻后對觀看視頻效果的影響因素，并根據(jù)所述影響因素調(diào)整人眼不可見的視覺調(diào)制模塊的各項(xiàng)參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述的影響因素主要包括如下三種：

1、在時(shí)間維度上，人眼無法感知視頻流中超越人眼閃爍頻率閾值(cff)的亮度變化，所感知的只是視頻流中亮度變化的均值，當(dāng)亮度變化頻率低于cff時(shí)，人眼就能感知到亮度變化，從而產(chǎn)生閃爍感，且變化頻率越低閃爍越明顯。

2、在空間維度上，人眼對由于空間相鄰區(qū)域亮度變化而產(chǎn)生的跳變邊沿比較敏感，即使在時(shí)間維度上的切換頻率遠(yuǎn)高于cff，這種空間跳變邊緣引起的閃爍也很容易被人眼感知。

3、無論是在時(shí)間維度還是空間維度上，減小源端視覺調(diào)制模塊大小能夠減小由于嵌入信息所引起的閃爍。

本發(fā)明實(shí)施例所設(shè)計(jì)的適用于隱式光通信系統(tǒng)的人眼不可見的視覺調(diào)制模塊應(yīng)統(tǒng)籌兼顧以上三種影響因素，即調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)后的人眼不可見的視覺調(diào)制模塊中：人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在時(shí)間維度上的切換頻率盡可能高(高于閾值)，在空間維度上減弱相鄰區(qū)域亮度變化引起的跳變邊沿，并且視覺調(diào)制模塊盡可能的小(小于預(yù)定值)，從而弱化可能引起的視覺閃爍。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在時(shí)間維度上的切換頻率依賴于發(fā)送端顯示器的刷新率。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述人眼不可見的視覺調(diào)制模塊在空間上被劃分為k×k個(gè)子模塊，每個(gè)子模塊大小為原視覺調(diào)制模塊的1/(k×k)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述視覺調(diào)制模塊的子模塊調(diào)制系數(shù)，服從以子模塊中心處調(diào)制系數(shù)為峰值的二維高斯分布。

本發(fā)明實(shí)施例中，人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo嵌入在視頻畫面的特定位置，能夠在不影響源視頻觀看效果的同時(shí)告知用戶所播放視頻是否攜帶隱式信息，并且所嵌入的人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo還作為隱式光通信系統(tǒng)的時(shí)間同步符號，協(xié)助收發(fā)端進(jìn)行時(shí)間同步。具體來說：

所述人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo位于視頻畫面的左上角，用來表明源視頻是否攜帶隱式信息。

同時(shí)，所述人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo在視頻畫面左上角位置處每隔與發(fā)送端數(shù)據(jù)包長度相對應(yīng)的時(shí)間跳變一次，協(xié)助收發(fā)端進(jìn)行時(shí)間同步。

為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖1-3對本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。

如圖1中所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的隱式可見光通信的示意圖，其采用了本發(fā)明實(shí)施例所提供的發(fā)送端空間幀結(jié)構(gòu)(人眼不可見的視覺調(diào)制模塊與人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo)。其中發(fā)送端顯示器所播放的視頻為已經(jīng)嵌入隱式信息的視頻；人眼無法感知已嵌入的信息，并且視頻觀看質(zhì)量較未嵌入信息的原視頻無明顯降低；接收端相機(jī)能夠提取視頻中已嵌入的信息，并經(jīng)過同步、信號解調(diào)后恢復(fù)出已嵌入的信息。

如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)送端人眼不可見的視覺調(diào)制模塊示意圖；將大小為m×n像素點(diǎn)的視覺調(diào)制模塊劃分為k×k個(gè)子模塊，各子模塊大小為原視覺調(diào)制模塊的1/(k×k)，示意圖中k取值為3。并且，各子模塊所代表的調(diào)制深度服從以子模塊中心為峰值的二維高斯分布；位于原視覺調(diào)制模塊中心的子模塊其調(diào)制系數(shù)較其它子模塊大，具有較高的峰值。采用此種設(shè)計(jì)的視覺調(diào)制模塊，將原視覺調(diào)制模塊劃分為k×k個(gè)子模塊，減小了最小調(diào)制單元的大小，從而降低了可能產(chǎn)生的閃爍感；每個(gè)子模塊的調(diào)制系數(shù)服從二維高斯分布，弱化了相鄰視覺調(diào)制模板的跳變邊沿，可以進(jìn)一步降低由于明顯跳變邊緣帶來的視頻閃爍。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)送端人眼可見的源標(biāo)識-同步雙用logo示意圖；若顯示器上所播放的視頻畫面左上角有諸如此類的logo即表征該視頻流內(nèi)嵌入了隱式信息，若無此logo即表征該視頻未嵌入隱式信息。該logo可以幫助用戶判斷視頻流是否含有隱式信息，并且位于視頻畫面左上角類似于電視節(jié)目中的臺標(biāo)，不影響源視頻的觀看效果。圖3左圖與右圖logo的一次跳變，即表征發(fā)送端已完成一個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送，接收端相機(jī)捕獲到該跳變即可準(zhǔn)確定位每個(gè)數(shù)據(jù)包在時(shí)域上的包頭與包尾，從而在一定程度上解決了由于接收端相機(jī)幀率不穩(wěn)所帶來的同步問題。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖3的主要目的是為了示出左上角的源標(biāo)識-同步雙用logo，而視頻畫面所示圖像僅為舉例。

本發(fā)明實(shí)施例的上述方案中，通過采用各子模塊調(diào)制系數(shù)服從二維高斯分布的視覺調(diào)制模塊，可以將視覺調(diào)制模塊大小變?yōu)樵瓉淼?/(k×k)并弱化了相鄰視覺調(diào)制模塊之間的跳變邊沿，從而可以進(jìn)一步降低源視頻的閃爍；實(shí)驗(yàn)證明，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，采用該種視覺調(diào)制模塊對降低源視頻的閃爍有一定的作用。此外，通過采用固定在播放視頻畫面左上角位置處類似于電視節(jié)目中臺標(biāo)的源標(biāo)識-同步雙用logo，可在不影響源視頻觀看效果的同時(shí)，完成告知用戶該視頻已嵌入隱式信息的功能；實(shí)驗(yàn)證明，固定位置處每隔與發(fā)送端數(shù)據(jù)包長度相對應(yīng)的時(shí)間跳變一次的視頻類型標(biāo)注logo能夠協(xié)助接收端即使在幀率不穩(wěn)的情況下，依然達(dá)到魯棒性好的同步性能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。