一種利用來自光源的不同顏色的可見光信號傳輸信息方法和裝置的制造方法
【專利說明】一種利用來自光源的不同顏色的可見光信號傳輸信息方法 和裝置
[0001] 本申請是以下專利申請的分案申請：
[0002] 【申請?zhí)枴?01410168806. 1
[0003] 申請日：2014年4月24日
[0004]發(fā)明名稱：一種利用可見光信號傳輸/獲取信息的方法和裝置
技術領域
[0005] 本發(fā)明涉及可見光通信領域，尤其涉及利用可見光信號傳輸/獲取信息的方法和 裝置。
【背景技術】
[0006] 可見光通信是利用可見光（顏色、強度或位置）的變化傳輸信息的通信技術。這 種用于傳輸信息的通信技術是基于高頻閃爍的光信號。具體地，待傳輸信息首先被編碼為 數(shù)字信號；然后該數(shù)字信號被用于調制光源的驅動電流或驅動電壓的持續(xù)時間或頻率，使 得光源高頻閃爍。該高頻閃爍信號可由光敏裝置檢測到，例如，圖像傳感器，并恢復為所傳 輸?shù)男畔?。這種可見光傳輸技術的主要優(yōu)點為高度保密性、不占無線信道資源、成本低且容 易與LED集成。
[0007] 其中一種現(xiàn)有的可見光通信技術是基于圖像傳感器的"卷簾快門"機制。圖像傳 感器的不同部分在不同時間曝光，即每行或每列在不同時間曝光。基于該特征，當拍攝亮 度快速變化的光源的圖像時，帶有卷簾快門的圖像傳感器可獲取包含明條紋或暗條紋的圖 像。通過測量條紋的寬度或灰度，可恢復所傳輸?shù)男畔ⅰ?br>[0008] 但是，該方法有如下缺陷：圖像傳感器的局部過度曝光可能影響條紋的寬度，例 如，在過度曝光區(qū)域內，條紋可能變窄或者甚至消失，導致圖像分析和解碼失??；以及不同 的背景光照條件可導致測量條紋寬度的不確定性。
[0009] 此外，在這種可見光通信中使用的光敏裝置必須是特別設計的，以檢測可見光，因 此，只能應用于有限的場景。而且，雖然商業(yè)可獲取的移動設備（如智能手機、平板電腦、掌 上電腦）具有光敏部件，例如圖像傳感器，但是其不適合這種高頻閃爍信號。

【發(fā)明內容】

[0010] 鑒于上述問題，提出了本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種利用可見光信號傳輸或從可見 光信號獲取信息的技術方案，以克服至少一種上述缺陷。
[0011] 根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種利用來自光源的不同顏色的可見光信號傳輸 信息的方法，包括：基于待傳輸?shù)男畔ⅲ{制所述光源的兩個或更多個驅動信號，以獲取用 于驅動所述光源發(fā)射不同顏色的可見光信號的兩個或更多個調制驅動信號，所述調制驅動 信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之間變 化；以及基于所述兩個或更多個調制驅動信號，發(fā)射不同顏色的可見光信號，以傳輸從所述 可見光信號所獲取的圖像中顯示的不同顏色的可見光信號的組合所獲得的不同的彩色條 紋的圖案，所述可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高 電平和低電平之間變化，其中通過帶有卷簾快門的圖像傳感器獲取所述圖像，所述卷簾快 門的采樣頻率高于所述圖像傳感器的幀速率，以及其中彩色條紋的每一個代表至少3個數(shù) 據位。
[0012] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述方法中，其中基于待傳輸?shù)男畔ⅲ{制所述 光源的兩個或更多個驅動信號，以獲取兩個或更多個調制驅動信號包括：基于待傳輸?shù)男?息，調制所述光源的兩個或更多個驅動電壓或兩個或更多個驅動電流，以獲取第一組調制 驅動電壓或第一組調制驅動電流。
[0013] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中所述第一組調制驅動電 流分別大于未調制驅動電流，使得由所述第一組調制驅動電流驅動的光源的光通量等于由 所述未調制驅動電流所驅動的光源的光通量。
[0014] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，還包括：基于帶有高頻載波信 號的第二組調制驅動電流，發(fā)射所述可見光信號，所述第二組調制驅動電流大于未調制驅 動電流，使得由所述第二組調制驅動電流驅動的光源在包括高電平和低電平的各周期內的 光通量是恒定的。
[0015] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中不同的彩色條紋的圖案 對應于包括數(shù)據位的信息，所述數(shù)據位包括對應于所述彩色條紋的個數(shù)、顏色、亮度或排列 順序的數(shù)據。
[0016] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中不同的彩色條紋的圖案 還對應于包括一個或多個起始位和/或一個或多個糾錯位的信息，所述起始位用于識別一 組數(shù)據位的起始位置，所述糾錯位用于檢查所述數(shù)據位中的錯誤。
[0017] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，基于待傳輸?shù)男畔?，調制所述 光源的兩個或更多個驅動信號，以獲取兩個或更多個調制驅動信號包括：調制所述兩個或 更多個驅動信號的頻率和/或相位和/或幅度，以獲取兩個或更多個調制驅動信號。
[0018] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中不同的彩色條紋的圖案 對應于包括數(shù)據位的信息，在某個時間點傳輸?shù)臄?shù)據位的數(shù)量等于或大于所述可見光信號 的波長的數(shù)量。
[0019] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中所述高電平對應于開啟 狀態(tài)，所述低電平對應于關閉狀態(tài)，且發(fā)射包括發(fā)射以不同頻率在開啟狀態(tài)和關閉狀態(tài)之 間變化的不同顏色的可見光信號。
[0020] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，還包括基于在時間間隔期間 的彩色條紋的亮度水平以及基于彩色條紋的亮度水平是否在時間間隔內改變，將數(shù)據值編 碼到多個彩色條紋的時間間隔。
[0021] 根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種利用來自光源的不同顏色的可見光信號獲取 信息的方法，包括：從光源發(fā)射的不同顏色的所述可見光信號獲取圖像，所述可見光信號的 電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之間變化；測量 從所述可見光信號獲取的所述圖像中的不同的彩色條紋的圖案；以及獲取對應于所述不同 的彩色條紋的圖案的信息，其中由帶有卷簾快門的圖像傳感器獲取所述圖像，所述卷簾快 門的采樣頻率高于所述圖像傳感器的幀速率，并且其中彩色條紋的每一個代表至少3個數(shù) 據位。
[0022] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述方法中，其中獲取圖像包括：在帶有卷簾快 門的圖像傳感器上拍攝所述圖像，其中所述圖像傳感器的不同部分在不同時間點曝光。
[0023] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中所述可見光信號是由所 述光源基于調制驅動信號而發(fā)射的，所述調制驅動信號驅動所述光源發(fā)射所述可見光信 號，所述可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和 低電平之間變化。
[0024] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中所述光源是一組或多組 光源，并且：從光源發(fā)射的所述可見光信號獲取圖像，所述可見光信號的電平以不同的頻率 和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之間變化包括：從所述一組或多組 光源發(fā)射的所述可見光信號獲取圖像，所述可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的 相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之間變化，其中所述圖像中的一個或多個曝光區(qū) 域對應于所述一組或多組光源；測量從所述可見光信號獲取的所述圖像中的不同的彩色條 紋的圖案包括：測量所述圖像中的所述一個或更多個曝光區(qū)域的不同的彩色條紋的圖案； 以及獲取對應于所述不同的彩色條紋的圖案的信息包括：獲取對應于所述圖像中的所述一 個或更多個曝光區(qū)域的所述不同的彩色條紋圖案的信息。
[0025] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中所述圖像中的不同的彩 色條紋是從、具有不同顏色的兩種或更多種具有不同波長的可見光信號的組合得到的，并 且對應于所述不同的彩色條紋的圖案的信息包括數(shù)據位，在某個時間點傳輸?shù)臄?shù)據位的數(shù) 量等于或大于可見光信號的波長的數(shù)量。
[0026] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中在彩色條紋的圖案中的 鄰近的條紋是不同顏色的。
[0027] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，還包括獲取多個時間間隔中 的不同的彩色條紋，并且通過以下步驟獲取來自不同的彩色條紋的單個時間間隔的數(shù)據 值：確定在單個時間間隔期間每種顏色在三個或更多個亮度狀態(tài)中的哪一個狀態(tài)中被檢測 至IJ;確定每種顏色是否在單個時間間隔內改變亮度水平。
[0028] 根據本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于利用不同顏色的可見光信號傳輸信息的 光源，包括：調制器，用于基于待傳輸?shù)男畔ⅲ{制所述光源的兩個或更多個驅動信號，以獲 取用于驅動所述光源發(fā)射不同顏色的可見光信號的兩個或更多個調制驅動信號，所述調制 驅動信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之 間變化；以及發(fā)射器，用于基于所述兩個或更多個調制驅動信號，發(fā)射不同顏色的可見光信 號，以傳輸從所述可見光信號所獲取的圖像中顯示的彩色條紋的圖案，所述可見光信號的 電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之間變化，其中 彩色條紋的每一個代表至少3個數(shù)據位。
[0029] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述光源中，其中所述調制器用于：基于待傳輸 的信息，調制所述光源的兩個或更多個驅動電壓或兩個或更多個驅動電流，以獲取第一組 調制驅動電壓或第一組調制驅動電流。
[0030] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一光源中，其中所述第一組調制驅動電 流分別大于未調制驅動電流，使得由所述第一組調制驅動電流驅動的光源的光通量等于由 所述未調制驅動電流所驅動的光源的光通量。
[0031] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一光源中，其中所述發(fā)射器用于：基于帶 有高頻載波信號的第二組調制驅動電流，發(fā)射所述可見光信號，所述第二組調制驅動電流 大于未調制驅動電流，使得由所述第二組調制驅動電流驅動的光源在包括高電平和低電平 的各周期內的光通量是恒定的。
[0032] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一光源中，其中不同的彩色條紋的圖案 對應于包括數(shù)據位的信息，其包括對應于所述不同的彩色條紋的個數(shù)、顏色、亮度或排列順 序的數(shù)據。
[0033] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一方法中，其中不同的彩色條紋的圖案 還對應于包括一個或多個起始位和/或一個或多個糾錯位的信息，所述起始位用于識別一 組數(shù)據位的起始位置，所述糾錯位用于檢查所述數(shù)據位中的錯誤。
[0034] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一光源中，其中所述調制器用于：調制所 述兩個或更多個驅動信號的頻率和/或相位和/或幅度，以獲取兩個或更多個調制驅動信 號。
[0035] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一光源中，其中所述圖像中的不同的彩 色條紋是從具有不同顏色的可見光信號的組合得到的，并且所述不同的彩色條紋的圖案對 應于包括數(shù)據位的信息，在某個時間點傳輸?shù)臄?shù)據位的數(shù)量等于或大于可見光信號的波長 的數(shù)量。
[0036] 根據本發(fā)明的第四方面，提供了一種從來自光源的不同顏色的可見光信號獲取信 息的裝置，包括：圖像傳感器，用于從光源發(fā)射的不同顏色的所述可見光信號獲取圖像，所 述可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平 之間變化，其中所述圖像傳感器具有卷簾快門，并且其中所述卷簾快門的采樣頻率高于所 述圖像傳感器的幀速率；存儲器，用于儲存所述圖像傳感器獲得的圖像；處理器，用于測量 儲存在所述存儲器中的所述圖像中的不同的彩色條紋的圖案，并獲取對應于所述不同的彩 色條紋的圖案的信息，其中彩色條紋的每一個代表至少3個數(shù)據位。
[0037] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述裝置中，其中所述圖像傳感器是帶有卷簾 快門的圖像傳感器并用于從可見光信號獲取圖像，其中所述圖像傳感器的不同部分在不同 時間點曝光。
[0038] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一裝置中，其中所述可見光信號是由所 述光源基于調制驅動信號而發(fā)射的，所述調制驅動信號驅動所述光源發(fā)射所述可見光信 號，所述可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和 低電平之間變化。
[0039] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述裝置中，其中所述光源是一組或多組光源， 并且：所述圖像傳感器用于從所述一組或多組光源發(fā)射的所述可見光信號獲取圖像，所述 可見光信號的電平以不同的頻率和/或不同的相位和/或不同的幅度在高電平和低電平之 間變化，其中所述圖像中的一個或多個曝光區(qū)域對應于所述一組或多組光源；所述存儲器 用于儲存所述圖像傳感器獲取的圖像；所述處理器用于測量所述圖像中的所述一個或更多 個曝光區(qū)域的不同的彩色條紋的圖案，并獲取對應于所述圖像中的所述一個或更多個曝光 區(qū)域的所述不同的彩色條紋的圖案的信息。
[0040] 可選地，在根據本發(fā)明的實施例的上述任一裝置中，其中所述圖像中的不同的彩 色條紋是從具有不同顏色的可見光信號的組合得到的，并且對應于所述不同的彩色條紋的 圖案的信息包括數(shù)據位，在某個時間點傳輸?shù)臄?shù)據位的數(shù)量等于或大于可見光信號的波長 的數(shù)量。
[0041] 綜上，本發(fā)明的示例性實施例提供了一種有效且高效的用于傳輸/獲取信息的方 案，其更快速且更準確地傳輸/獲取信息，并且所傳輸/所獲取的信息可包含更多數(shù)據位。 白光傳輸僅具有代表" 1"或"〇"的傳輸或不傳輸兩種選擇，在單位時間內，僅能傳輸1比特 的數(shù)據。與白光傳輸相比，根