CN103905117A - 基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法 - Google Patents
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Abstract
基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，利用发光设备作为信息发射源，信息接收源为有摄像头的智能手机；信息接收步骤包括：开启摄像头通信功能，通过摄像头检测握手信号，握手信号合法则建立数据通信通道；建立数据通道后，通过摄像头检测传输信号，储存或解码检测到的信号；数据传输完毕后，信息发射源发射终止信号，摄像头检测到终止信号后，关闭数据通信通道；所述信息接收步骤中，摄像头通过检测设定时长内获取图像的平均灰度值是否大于预设阈值，判断该数据信息。相对于现有的蓝牙数据传递方式，在信息量较小时，具有功耗上的显著优势。
Description
技术领域
本发明属于电子通信领域，具体地，涉及一种基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法。
背景技术
当前智能手机的使用越来越普及，基于手机的无线通信方法也很多，比如蓝牙、wifi、NFC等等。蓝牙和wifi在几乎所有手机上都可以通用，但是这些通信方式对外部设备的功耗和技术要求比较高；NFC对外部设备的功耗要求虽然不高，但是这种方法在很多智能手机中并不支持。
现实应用中，很多便携式设备只需要单向往智能手机终端传输数据，所以一种便捷廉价的数据传输方法就显得非常实用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够利用智能手机自身携带的摄像头和相关硬件接收外界数据的方法，具体是一种基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法。
本发明所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，利用发光设备作为信息发射源，所述信息发射源以在设定时长的发射亮度表征二进制形式的字节信息；所述设定时长不小于智能手机的最小图像检测周期；
信息接收源为有摄像头的智能手机；
信息接收步骤包括：
开启摄像头通信功能，通过摄像头检测握手信号，握手信号合法则建立数据通信通道；
建立数据通道后，通过摄像头检测传输信号，储存或解码检测到的信号；
数据传输完毕后，信息发射源发射终止信号，摄像头检测到终止信号后，关闭数据通信通道；
所述信息接收步骤中，摄像头通过检测设定时长内获取图像的平均灰度值是否大于预设阈值，判断该数据信息。
优选的，发射和接收信号时，每一数据单元包括至少六个字节信息。
优选的，所述信息接收步骤中，开启摄像头通信功能后，摄像头分辨率降低至10万像素以下，曝光时间小于1毫秒。
优选的，所述设定时长为1-10毫秒。
优选的，检测图像平均灰度值的方法为：随机在图像上取A个像素点，计算平均灰度值，计算出平均灰度值并判断是否大于阈值，若连续B次结果相同，则终止计算；所谓结果相同，即每次得到的平均灰度值均大于或小于阈值，所述A、B为预先设定的检测像素点个数和检测次数。
进一步的，所述A为3至10,B=3。
优选的，所述信息接收步骤中，在检测到握手信号合法并建立数据通信通道之后，还包括阈值调整步骤，所述阈值调整步骤为：信息发射源以设定时长为单位，交替维持亮灭状态，摄像头检测并计算阈值调整步骤内全部时间段的平均灰度并将其作为阈值。
本发明所述的技术方案，具备如下技术效果：
1、提供了一种简便易行的智能手机信息通信方式，采用灰度识别作为二进制数据的判定方式，从而实现数据通信。在物理层基础上，不需要增加任何硬件设备，只要在利用现有智能手机摄像头及相应的处理系统，配合一定的软件，即可以完成外部设备到手机端的单项通信，本发明的功耗相对于现有的蓝牙数据传递方式，在信息量较小时，具有功耗上的显著优势。
2、利用算法进一步改进了图像灰度识别方法，提高了信息传递和识别速率,降低了功耗。
3、本发明通过在信息传递前调整二进制零一判断的阈值，从而适应不同的发光光源，使得检测判断更加准确。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施方式原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，利用发光设备作为信息发射源，所述信息发射源以在设定时长的发射亮度表征二进制形式的字节信息；所述设定时长不小于智能手机的最小图像检测周期；
所述发光设备可以为各种高频发光器件，例如发光二极管配合具备调光功能的集成电路芯片，可以到数十千赫到兆赫级别的闪烁频率，发光频率越高，意味着短时间内携带数据量越大。以发光器件的在预先设定的设定时长内的亮灭分别表示二进制的1和0。
以设定时长1毫秒为例，开始通信时，智能手机开启摄像头通信功能，摄像头开始检测图像，发光二极管首先发射握手信号，例如握手信号111000，即连续3毫秒亮，随后3毫秒灭，摄像头检测到握手信号后，即开始接收发光信息。
为节省功耗，提高摄像头接收速度，在开启摄像头通信功能后，通常会自动降低摄像头分辨率，并提高摄像头曝光时间，现实中，手机摄像头像素通常达到百万像素级别，但在本发明中，只检测灰度，不需要如此高的分辨率，一般会降低到10万像素以下，例如5万或1万像素即可，降低像素的同时可以提高手机曝光时间，增大信息传输量。手机曝光时间缩短至毫秒或毫秒以下，相应的调整发光设备的闪烁频率，接收数据速度可以达到KB每秒级别。
摄像头检测握手信号合法后则建立数据通信通道，通过摄像头检测传输信号，储存或解码检测到的信号；外设发光管亮灭频率与手机应用软件图像采样率保持一致，比如25帧/秒，发送数据；例如需要发送0x75，则发送二进制位01110101，对应发光二极管亮灭顺序为灭亮亮亮灭亮灭亮。
数据传输完毕后，信息发射源发射终止信号，止信号原理与握手信号类似，摄像头检测到终止信号后，关闭数据通信通道。
摄像头通过检测拍摄照片的平均灰度值是否大于预设值判断数据信息，例如以亮度大于阈值记为1，低于阈值记为零。发射和接收数据时，每一数据单元最好包括6个以上字节信息，则一共可以包含64个不同信息，可以应用于包括26个英文字母和若干特殊符号的英文字符信息。
检测图像的平均灰度值可以采用精确度最高的逐点扫描计算，但为提高判断速度，通常不采用该方法。本发明优选的采用随机平均法，具体为：随机在图像上取A个像素点，计算平均灰度值，计算出平均灰度值并判断是否大于阈值，若连续B次结果相同，则终止计算；所谓结果相同，即每次得到的平均灰度值均大于或小于阈值，所述A、B为预先设定的检测像素点个数和检测次数。现实操作中，可以取A=3-10，B=3。
数码相机或智能手机上的摄像头均采用逐行逐点扫描的方式获取图像，本发明中仅对图像的平均灰度关注，在大部分区域均为高亮或黑暗的灰度近似的成像效果下，采用上述方式，利用随机撒点的方式，重复计算平均取值的方式应用于精度要求较低的灰阶判断，显著减小了运算量，并保证了计算精度。
本发明通过检测图像灰阶是否大于预设的阈值判断信息值，对于亮度不同的光源，同时部分光源在高频闪烁状态下的灭状态可能仍具备一定的亮度，因此针对不同发光体，所针对的阈值应该不同，本发明提供一种优选的阈值调整步骤，在检测到握手信号合法并建立数据通信通道之后，进行阈值调整步骤，所述阈值调整步骤为：信息发射源以设定时长为单位，交替维持亮灭状态，摄像头检测并计算阈值调整步骤内全部时间段的平均灰度并将其作为阈值。例如整个阈值调整步骤长度为8毫秒，设定时长为1毫秒，则阈值调整步骤内，发光体为亮灭亮灭亮灭亮灭、或灭亮灭亮灭亮灭亮，取检测到的8毫秒内的平均灰度，作为阈值。
本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，
利用发光设备作为信息发射源，所述信息发射源以在设定时长的发射亮度表征二进制形式的字节信息；所述设定时长不小于智能手机的最小图像检测周期；
信息接收源为有摄像头的智能手机；
信息接收步骤包括：
开启摄像头通信功能，通过摄像头检测握手信号，握手信号合法则建立数据通信通道；
建立数据通道后，通过摄像头检测传输信号，储存或解码检测到的信号；
数据传输完毕后，信息发射源发射终止信号，摄像头检测到终止信号后，关闭数据通信通道；
所述信息接收步骤中，摄像头通过检测设定时长内获取图像的平均灰度值是否大于预设阈值，判断该数据信息。
2.根据权利要求1所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，发射和接收信号时，每一数据单元包括至少六个字节信息。
3.根据权利要求1所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，所述信息接收步骤中，开启摄像头通信功能后，摄像头分辨率降低至10万像素以下，曝光时间小于1毫秒。
4.根据权利要求1所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，所述设定时长为1-10毫秒。
5.根据权利要求1所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，检测图像平均灰度值的方法为：随机在图像上取A个像素点，计算平均灰度值，计算出平均灰度值并判断是否大于阈值，若连续B次结果相同，则终止计算；所谓结果相同，即每次得到的平均灰度值均大于或小于阈值，所述A、B为预先设定的检测像素点个数和检测次数。
6.根据权利要求5所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，所述A为3至10,B=3。
7.根据权利要求1所述基于有摄像头的智能手机的无线数据通信方法，其特征在于，所述信息接收步骤中，在检测到握手信号合法并建立数据通信通道之后，还包括阈值调整步骤，所述阈值调整步骤为：信息发射源以设定时长为单位，交替维持亮灭状态，摄像头检测并计算阈值调整步骤内全部时间段的平均灰度并将其作为阈值。
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