CN103873778A - 可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统，包括：采用变焦镜头接收发送端发送的光信号，并将其转换为图像；对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，如果是，对所述图像进行解码，获得原始数据，如果否，将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，然后对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

Description

可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，更具体地说，涉及一种可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统。

背景技术

可见光通信（Visible Light Communication，VLC）技术是一种宽带无线接入技术。发送端通过发光二极管或荧光灯等发出的肉眼察觉不到的高速闪烁的光信号传输数据信息，接收端通过光电探测器等进行光信号的检测，获取传输的数据信息。

近年来，随着可见光通信的迅猛发展，以及移动电话等移动终端上安装照相机越来越普遍，使用镜头进行可见光通信的方案也开始出现，然而这种方案现在还比较少，研究还不够透彻。

现有技术提供了一种应用于智能交通中的可见光通信的系统，其接收端通过摄像头拍摄图像，然后对该图像进行处理，获取传输的数据信息。发明人发现，上述现有技术中，摄像头仅具有对接收到光信号进行拍摄的功能，方式简单、机械，拍摄的图像质量较差，导致传输的数据误差较大，限制了可见光通信的应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统，以解决现有技术中基于摄像头的可见光通信系统，拍摄的图像质量较差，导致传输的数据误差较大，限制了可见光通信的应用范围的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可见光信号接收方法，应用于可见光通信系统，包括：

采用变焦镜头接收发送端发送的光信号，并将其转换为图像；

对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，如果是，对所述图像进行解码，获得原始数据，如果否，将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，然后对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。

优选的，所述将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距的过程，包括：

根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，并根据所述第一焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距；

根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，并根据所述第二焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距。

优选的，当所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头的焦距范围时，向所述发送端发送反馈信号，调整所述光信号的发送模式。

一种可见光信号接收设备，包括：

变焦镜头，用于接收发送端发送的光信号；

与所述变焦镜头相连的图像传感器，用于将所述光信号转换为图像；

与所述图像传感器相连的处理器，对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，并在满足标准时，将所述图像发送至图像解码器，在不满足标准时，产生反馈信号并发送至驱动电路，然后将调焦后获得的图像发送至图像解码器；

与所述变焦镜头和处理器相连的驱动电路，根据所述反馈信号，将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距；

与所述处理器相连的图像解码器，用于对所述处理器发送的图像进行解码，获得原始数据。

优选的，所述处理器包括：

第一处理模块，用于根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，产生第一反馈信号，并发送至所述驱动电路，使所述驱动电路将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距；

第二处理模块，用于根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，产生第二反馈信号，并发送至所述驱动电路，使所述驱动电路将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距。

优选的，所述处理器还包括：

第三处理模块，用于在所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头的焦距范围时，产生第三反馈信号并发送至所述发送端，调整所述光信号的发送模式。

优选的，所述图像的定位信息为锚点或锚块信息。

优选的，所述图像传感器为CCD图像传感器。

一种可见光通信系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括：

图像编码模块，用于将接收到的数据编码为具有定位信息的二维图像信号；

与所述图像编码模块相连的驱动模块，用于根据所述二维图像信号驱动图像显示模块形成光信号，并将其发送至接收端；

所述接收端为如上所述的可见光信号接收设备。

优选的，所述驱动模块具有通信模块，用于接收所述接收端发送的第三反馈信号，并根据所述第三反馈信号调整所述光信号的发送模式。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统，接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

并且，本发明提供的接收设备及系统，由于能够自动调节变焦镜头的焦距，因此，可以相对地扩大发送端与接收端之间的距离，即扩大可见光通信的距离和范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的可见光信号接收方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的可见光信号接收设备结构图；

图3为本发明实施例三提供的可见光通信系统结构图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术提供的应用于智能交通中的可见光通信的系统，其接收端通过镜头拍摄图像，然后对该图像进行处理，获取传输的数据信息，但是，其镜头不能自动调节焦距，使得接收端接收到的图像质量较差，导致传输的数据误差较大，不利于基于镜头的可见光通信系统的广泛应用。

基于此，本发明提供了一种可见光信号接收方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：

采用变焦镜头接收发送端发送的光信号，并将其转换为图像；对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，如果是，对所述图像进行解码，获得原始数据，如果否，将所述变焦镜头的焦距调整至最佳焦距，然后对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。

本发明还提供了一种可见光信号接收设备，包括：

变焦镜头，用于接收发送端发送的光信号；与所述变焦镜头相连的图像传感器，用于将所述光信号转换为图像；处理器，对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，并在满足标准时，将所述图像发送至图像解码器，在不满足标准时，产生反馈信号并发送至驱动电路，然后将调焦后获得的图像发送至图像解码器；与所述变焦镜头和处理器相连的驱动电路，根据所述反馈信号，将所述变焦镜头的焦距调整至最佳焦距；与所述处理器相连的图像解码器，用于对所述处理器发送的图像进行解码，获得原始数据。

本发明还提供了一种可见光通信系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括：图像编码模块，用于将接收到的数据编码为具有定位信息的二维信号；与所述图像编码模块相连的驱动模块，用于根据所述二维信号驱动图像显示模块形成光信号，并将其发送至接收端；所述接收端为如上所述的可见光信号接收设备。

本发明所提供的可见光信号接收方法、设备及可见光通信系统，接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

并且，本发明提供的接收设备及系统，由于能够自动调节变焦镜头的焦距，因此，可以相对地扩大发送端与接收端之间的距离，即扩大可见光通信的距离和范围。

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面通过几个实施例详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种可见光信号接收方法，其流程图如图1所示，包括：

S101：采用变焦镜头接收发送端发送的光信号，并将其转换为图像；

发送端将数据转换为光信号后，发出该光信号，采用变焦镜头接收到该光信号后，通过图像传感器将其转换为图像，该图像传感器优选为CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件）图像传感器。

S102：对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，如果是，进入步骤S103，如果否，进入步骤S104；

获得与光信号对应的图像后，对该图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，该预设标准可以根据实际情况具体设定，以能够最大限度的还原传输的原始数据为准。当判断结果为满足预设标准时，进入步骤S103，当判断结果为不满足预设标准时，进入步骤S104。

S103：对所述图像进行解码，获得原始数据。

通过图像解码器对该图像进行解码，解码的过程为发送端对原始数据进行编码的逆过程，以获得原始数据。其中，在对该图像进行解码之前，还需对该图像进行失真校正、滤波和去噪等操作。

S104：将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距；

将所述变焦镜头的焦距调整至最佳焦距的过程，包括：

S1041：根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，并根据所述第一焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距；

其中，图像的定位信息为锚点信息或锚块信息，是由发送端的图像编码模块加载在二维图像信号中的。由于光信号是根据该二维图像信号形成的，而接收端获得的图像是由该光信号转换得到的，因此，该图像中具有所述锚点信息或锚块信息。

当图像不满足预设标准时，就需要对变焦镜头的焦距进行调整，以使获得的图像满足要求，进行调整之前，就需要确定焦距调整值，本实施中，先根据图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，并根据所述第一焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距，以使图像成像最大化，使调整后获得的图像充满镜头的整个视野，充分利用图像的信息，提高图像检测的准确度，进而更大限度地获取原始数据。

S1042：根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，并根据所述第二焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距。

根据清晰度对焦距的调整，可以使图像变得更清晰，避免由于模糊清晰度差等原因造成系统性能的下降。将变焦镜头的焦距调整至第一焦距后，根据图像的清晰度计算出第二焦距调整值，并根据所述第二焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为最佳焦距。该图像清晰度的计算是由处理器根据自动对焦算法进行的，以保证图像的清晰度，使该图像能够正确解码。

S105：对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。

将所述变焦镜头的焦距调整至最佳焦距后，对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。其中，在对该图像进行解码之前，还需对该图像进行失真校正、滤波和去噪等操作。

本实施例中，在调整变焦镜头的焦距的过程中，当所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头的焦距范围时，还包括步骤：向所述发送端发送反馈信号，调整所述光信号的发送模式。所述光信号的发送模式是指光信号信息块的大小等，对光信号的发送模式进行调整后，相应的锚点信息或锚块信息等也会调整，从而可以根据调整后的该信息调节焦距，以使第一焦距或第二焦距不超出所述变焦镜头的焦距范围。

本实施例提供的可见光信号接收方法，接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

实施例二

本实施例提供了一种可见光信号接收设备，用于接收可见光信号发送端发送的光信号，如图2所示，包括：变焦镜头201、与变焦镜头201相连的图像传感器202、与图像传感器202相连的处理器203、与变焦镜头201和图像传感器202相连的驱动电路204、与处理器203相连的图像解码器205。

变焦镜头201，用于接收发送端发送的光信号；图像传感器202，用于将所述光信号转换为图像；处理器203，对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，并在满足标准时，将所述图像发送至图像解码器202，在不满足标准时，产生反馈信号并发送至驱动电路204，然后将调焦后获得的图像发送至图像解码器205；驱动电路204，根据所述反馈信号，将所述变焦镜头201的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距；图像解码器205，用于对所述处理器203发送的图像进行解码，获得原始数据。

其中，处理器203，包括：第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，第一处理模块，用于根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，产生第一反馈信号，并发送至所述驱动电路204，使所述驱动电路204将所述变焦镜头201的焦距调整至第一焦距；第二处理模块，用于根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，产生第二反馈信号，并发送至所述驱动电路204，使所述驱动电路204将所述变焦镜头201的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为最佳焦距；第三处理模块，用于在所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头201的焦距范围时，产生第三反馈信号并发送至所述发送端，调整所述光信号的发送模式。

本实施例中，图像的定位信息为锚点或锚块信息，图像传感器202为CCD图像传感器。

本实施例提供的可见光信号接收设备，接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

并且，本实施例提供的可见光信号接收设备，由于能够自动调节变焦镜头的焦距，因此，可以相对地扩大发送端与接收端之间的距离，即扩大可见光通信的距离和范围。

实施例三

本实施例提供了一种可见光通信系统，包括发送端10和接收端20，如图3所示，所述发送端10包括：图像编码模块101、与所述图像编码模块101相连的驱动模块102、以及与所述驱动模块102相连的图像显示模块103，该图像显示模块103为LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）阵列或LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。

图像编码模块101，用于将接收到的数据编码为具有定位信息的二维图像信号；驱动模块102，用于根据所述二维图像信号驱动图像显示模块103形成光信号，并将其发送至接收端20；其中，所述驱动模块102具有通信模块，用于接收所述接收端20发送的第三反馈信号，并根据所述第三反馈信号调整所述光信号的发送模式。该驱动模块102与接收端20之间的通信可以采用有线的方式，也可以采用无线的方式，当然该无线通信方式不包括可见光通信。

所述接收端20为上述实施例提供的可见光信号接收设备，包括：变焦镜头201、与变焦镜头201相连的图像传感器202、与图像传感器202相连的处理器203、与变焦镜头201和图像传感器202相连的驱动电路204，与处理器203相连的图像解码器205。

本实施例提供的可见光通信系统，发送端的图像编码模块将接收到的原始数据编码为具有定位信息的二维图像信号，然后驱动模块根据所述二维图像信号驱动图像显示模块形成光信号，并将其发送至接收端；接收端通过变焦镜头接收该光信号，并将所述光信号转换为图像，然后对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，在满足标准时，将所述图像发送至图像解码器，对图像进行解码获得原始数据；在不满足标准时，产生反馈信号并发送至驱动电路，驱动电路根据所述反馈信号，将所述变焦镜头的焦距调整至最佳焦距，然后将调焦后获得的图像发送至图像解码器，进行解码，获得原始数据。

本实施例提供的可见光通信系统，接收设备通过变焦镜头接收发送端发送的光信号，并对转换后的图像进行分析判断，根据判断结果将变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，从而可以更加精确地检测和定位光信号，获得质量较高的图像，减小数据传输的误差，提高数据传输的信噪比。

并且，本实施例提供的可见光通信系统，由于能够自动调节变焦镜头的焦距，因此，可以相对地扩大发送端与接收端之间的距离，即扩大可见光通信的距离和范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可见光信号接收方法，应用于可见光通信系统，其特征在于，包括：

采用变焦镜头接收发送端发送的光信号，并将其转换为图像；

对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，如果是，对所述图像进行解码，获得原始数据，如果否，将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距，然后对调焦后获得的图像进行解码，获得原始数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述变焦镜头的焦距调整至获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距的过程，包括：

根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，并根据所述第一焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距；

根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，并根据所述第二焦距调整值将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头的焦距范围时，向所述发送端发送反馈信号，调整所述光信号的发送模式。

4.一种可见光信号接收设备，其特征在于，包括：

变焦镜头，用于接收发送端发送的光信号；

与所述变焦镜头相连的图像传感器，用于将所述光信号转换为图像；

与所述图像传感器相连的处理器，对所述图像进行分析，判断所述图像是否满足预设标准，并在满足标准时，将所述图像发送至图像解码器，在不满足标准时，产生反馈信号并发送至驱动电路，然后将调焦后获得的图像发送至图像解码器；

与所述变焦镜头和处理器相连的驱动电路，根据所述反馈信号，将所述变焦镜头的焦距调整至使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距；

与所述处理器相连的图像解码器，用于对所述处理器发送的图像进行解码，获得原始数据。

5.根据权利要求4所述的接收设备，其特征在于，所述处理器包括：

第一处理模块，用于根据所述图像中的定位信息计算出第一焦距调整值，产生第一反馈信号，并发送至所述驱动电路，使所述驱动电路将所述变焦镜头的焦距调整至第一焦距；

第二处理模块，用于根据所述图像的清晰度计算出第二焦距调整值，产生第二反馈信号，并发送至所述驱动电路，使所述驱动电路将所述变焦镜头的焦距调整至第二焦距，所述第二焦距即为使获得的图像满足所述预设标准的最佳焦距。

6.根据权利要求5所述的接收设备，其特征在于，所述处理器还包括：

第三处理模块，用于在所述第一焦距或第二焦距超出所述变焦镜头的焦距范围时，产生第三反馈信号并发送至所述发送端，调整所述光信号的发送模式。

7.根据权利要求6所述的接收设备，其特征在于，所述图像的定位信息为锚点或锚块信息。

8.根据权利要求7所述的接收设备，其特征在于，所述图像传感器为CCD图像传感器。

9.一种可见光通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于，

所述发送端包括：

图像编码模块，用于将接收到的数据编码为具有定位信息的二维图像信号；

与所述图像编码模块相连的驱动模块，用于根据所述二维图像信号驱动图像显示模块形成光信号，并将其发送至接收端；

所述接收端为权利要求4-8任一项所述的可见光信号接收设备。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述驱动模块具有通信模块，用于接收所述接收端发送的第三反馈信号，并根据所述第三反馈信号调整所述光信号的发送模式。

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