CN104156179B - 一种可见光通讯的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可见光通讯的方法，所述方法包括发送和接收两个过程：所述发送过程具体包括：数据分段为基本数据块；将基本单元按颜色空间编码；用特定颜色代表特定的数据块；将颜色块组合为二维颜色矩阵显示在发送端显示屏；所述接收过程具体包括：接收端摄像头采集图像信息；将二维颜色块矩阵还原为数据输出。本发明的优点是：可以重复利用手持设备上的原有硬件，在不增加设备成本的基础上提供了一个方便、可靠的小数据量通讯手段。不仅节约了传输时间，而且提高了数据传输的抗干扰性和可靠性。

Description

一种可见光通讯的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种通讯技术，更具体地说涉及一种可见光通讯的装置和方法。
背景技术
目前在手持设备上的通讯方式主要是通过WIFI，蓝牙等进行数据传输，在1对1传输数据量的时候，需要一个建立连接、匹配确认的过程，之后才能进行数据连接，对于传输量较少的情况下，建立连接的过程远超过数据传输的时间，比较不方便。
可见光通信系统即利用可见光进行通信、数据传输，实现高达1Gbps的数据传输速率。包括可见光通信协议栈的开发，可见光通信编解码芯片的开发。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。使用可见光进行数据传输，数据率更高，安全性更高。
目前存在的相关技术，比如在2013-01-09公开的，公开号为102868448A的中国发明《可见光通信的数据传输、接收方法及装置》，该专利一方面未考虑到利用可见光的颜色信息，提高单点编码的信息量；一方面未考虑到将多个同样像素点组合成为大的块，提高抗干扰性和可靠性。但是，国内外在可视光通信这一领域还处在研究和试制阶段，尚没有能够实现超高速可见光通信技术及相关终端产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种可见光通讯的方法，通过手持设备的显示屏和摄像头作为信息传递的设备，通过对图像进行颜色图像识别的原理进行数据的发送和接收。
本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：一种可见光通讯的方法，其包括发送和接收两个过程：
所述发送过程具体包括如下步骤：
步骤10、将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
步骤11、将RGB颜色空间分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可；
步骤12、将每一个基本数据块一一映射到对应的颜色区域，在附图中的示意图上显示为黑白；
步骤13、同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块，可以增大识别面积和精度，提高抗干扰性和可靠性；
步骤14、将W*H个矩形颜色块，排列成一个二维颜色矩阵，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
步骤15、发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
所述接收过程具体包括如下步骤：
步骤20、接收端通过可见光采集图像信息；
步骤21、将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
步骤22、解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
步骤23、组合基本数据块后输出。
进一步的，所述W*H个矩形颜色块按从左到右，自上而下的方式，组合为二维颜色矩阵，作为一帧一次传输，可以一次性发送多组信息。
进一步的，所述接收端利用手持设备的摄像头进行拍摄来获取图像信息。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种可见光通讯的装置，通过手持设备的显示屏和摄像头作为信息传递的设备，通过对图像进行颜色图像识别的原理进行数据的发送和接收。
本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：一种可见光通讯的装置，其包括发送和接收两个装置：
所述发送装置包括：
数据切分模块：将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
数据单元-颜色块转换模块：将RGB颜色空间分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可，所述基本单元Nbits可以表示2N个状态，和RGB颜色空间划分的2N个颜色区域一一对应，通过该对应实现数据与颜色的转换。
颜色矩阵组合模块：将同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块，将W*H个矩形颜色块，排列成一个二维颜色矩阵，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
显示模块：发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
所述接收装置包括：
图像采集模块：接收端通过可见光采集图像信息；
颜色矩阵分解模块：将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
颜色块-数据单元转换模块：解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
数据组合模块：组合基本数据块后输出信息。
进一步的，所述W*H个矩形颜色块按从左到右，自上而下的方式，组合为二维颜色矩阵，作为一帧一次传输，可以一次性发送多组信息。
进一步的，所述接收端利用手持设备的摄像头进行拍摄来获取图像信息。
本发明具有如下优点：
1、利用可见光的颜色信息，提高单点编码的信息量；
2、将多个同样像素点组合成为大的块，提高抗干扰性和可靠性；
3、将颜色信息排列成二维颜色块矩阵进行传输，可以一次性发送多组信息；
4、用户可以在目前通用的手持设备上重复利用原有的硬件资源，从而在不增加设备成本的基础上，方便、可靠地完成小数据量的传输通信。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明可见光通讯的设备装置模块原理框图。
图2为本发明可见光通讯的方法中发送端流程图。
图3为本发明方法一实施例的颜色块索引示意图。
图4为本发明方法一实施例的二维颜色块矩阵示意图。
图5为本发明可见光通讯的方法中接收端流程图。
具体实施方式
请参照图1所示的设备装置模块原理框图，本发明一种可见光通讯的装置，包括发送和接收两个装置：
所述发送装置具体包括如下模块：
数据切分模块：将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
数据单元-颜色块转换模块：将RGB颜色空间分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可，所述基本单元Nbits可以表示2N个状态，和RGB颜色空间划分的2N个颜色区域一一对应，通过该对应实现数据与颜色的转换。
颜色矩阵组合模块：将同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块，将W*H个矩形颜色块，排列成一个二维颜色矩阵，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
显示模块：发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
所述接收装置具体包括如下模块：
图像采集模块：接收端通过可见光采集图像信息；
颜色矩阵分解模块：将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
颜色块-数据单元转换模块：解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
数据组合模块：组合基本数据块后输出信息。
基于以上装置，本发明可见光通讯的方法，包括发送和接收两个过程：
如图2所示，所述发送过程具体包括如下步骤：
步骤10、将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
步骤11、RGB颜色空间可以按四面体形状分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可；
步骤12、将每一个基本数据块一一映射到对应的颜色区域：由于所述基本数据块有N bits的信息量，所以基本单元N bits可以表示2N个状态，和RGB颜色空间划分的2N个颜色区域一一对应；
如图3所示，二进制数据取N＝4bits为基本单元，这样基本单元N bits可以表示为16个状态，和RGB颜色空间划分的16个颜色区域一一对应。在附图中的颜色空间显示的是彩色图块转化为灰度后的效果；
步骤13、同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块；
步骤14、将W*H个矩形颜色块，排列成一个二维颜色矩阵，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
如图4所示，一个矩形颜色块由同种颜色的多个像素点形成，取4*4个矩形颜色块按从左到右，自上而下的方式，组合为一个二维颜色矩阵，作为一帧一次传输；
步骤15、发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
如图5所示，所述接收过程具体包括如下步骤：
步骤20、接收端通过可见光采集图像信息；
步骤21、将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
步骤22、解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
步骤23、组合基本数据块后输出。
本发明可以应用于日常生活的多种场合，例如可以在手持设备之间互相传递信息，还可以在有彩色显示屏的家用电器与手持设备之间传递信息等等。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种可见光通讯的方法，其特征在于：包括发送和接收两个过程：
所述发送过程具体包括如下步骤：
步骤10、将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
步骤11、将RGB颜色空间分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可；
步骤12、将每一个基本数据块一一映射到对应的颜色区域；
步骤13、同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块；
步骤14、将W*H个矩形颜色块按从左到右，自上而下的方式，组合为二维颜色矩阵，作为一帧，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
步骤15、发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
所述接收过程具体包括如下步骤：
步骤20、接收端通过可见光采集图像信息；
步骤21、将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
步骤22、解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
步骤23、组合基本数据块后输出。
2.根据权利要求1所述的一种可见光通讯的方法，其特征在于：所述接收过程的步骤20进一步具体为：接收端利用手持设备的摄像头进行拍摄来获取图像信息。
3.一种可见光通讯的装置，其特征在于：包括发送和接收两个装置：
所述发送装置包括：
数据切分模块：将二进制数据以N bits为基本单元按顺序切分，切分得到基本数据块，N为大于1的整数；
数据单元-颜色块转换模块：将RGB颜色空间分为2N个颜色区域，每个颜色区域具有唯一的显示颜色，只要各个颜色区域的颜色能有比较明显区别即可，所述基本单元N bits表示2N个状态，和RGB颜色空间划分的2N个颜色区域一一对应，通过该对应实现数据与颜色的转换；
颜色矩阵组合模块：将同一RGB颜色空间内映射后的颜色区域的颜色值，组合成一个同种颜色的矩形颜色块，将W*H个矩形颜色块按从左到右，自上而下的方式，组合为二维颜色矩阵，作为一帧，横轴为W，纵轴为H，W、H均为正整数；
显示模块：发送端显示屏显示二维颜色块矩阵，通过可见光的形式将信息发送给接收端；
所述接收装置包括：
图像采集模块：接收端通过可见光采集图像信息；
颜色矩阵分解模块：将采集到的二维颜色块矩阵切分还原为W*H个矩形颜色块；
颜色块-数据单元转换模块：解码分解后的每一矩形颜色块，得到对应的基本数据块；
数据组合模块：组合基本数据块后输出信息。
4.根据权利要求3所述的一种可见光通讯的装置，其特征在于，所述接收端利用手持设备的摄像头进行拍摄来获取图像信息。
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