CN106372701B - 一种光标签的编码及识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光标签的编码及识别方法,包括以下步骤:1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数,光标签为显示屏,光标签包括W个像素,将W个像素分为m个区块,其中,所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块,在发送信息时,控制器根据所述二进制数控制m个区块工作,其中,当二进制数中的第i位为0时,则第i个区块不发光;当二进制数中的第i位为1时,则第i个区块发光;2)当需要识别光标签时,则获取光标签的图像信息,并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数,并对所述m位二进制数进行解码,得光标签显示的信息,该方法能够将显示屏作为光标签进行信息的传递。
Description
技术领域
本发明属于光信息技术领域,涉及一种光标签的编码及识别方法。
背景技术
很多光源在发光的时候,其发射出的光影实际上处于高频闪动的状态,其中,显示屏通常被认为是一种缺陷。由于视觉暂留效应的影响,这些闪动不会被人眼察觉,但对于基于CMOS电路的数字影像设备而言,却很容易被捕捉到,进而形成摄制影像的闪烁或光斑,影响到拍摄效果,实际上,这种闪烁现象完全可以加以利用,用来传递信息,然而现有技术中没有显示屏作为光标签进行传递的技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种光标签的编码及识别方法,该方法能够将显示屏作为光标签进行信息的传递。
为达到上述目的,本发明所述的光标签的编码及识别方法包括以下步骤:
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数,光标签为显示屏,光标签包括W个像素,将W个像素分为m个区块,其中,所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块,在发送信息时,控制器根据所述二进制数控制m个区块工作,其中,当二进制数中的第i位为0时,则第i个区块不发光;当二进制数中的第i位为1时,则第i个区块发光;
2)当需要识别光标签时,则获取光标签的图像信息,并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数,并对所述m位二进制数进行解码,得光标签显示的信息。
步骤1)中光标签的发光周期为T,则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm,其中,T=t1+t2+…+tm。
步骤1)中,在一个周期内,设光标签第一次的闪烁频率为f0,光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f,2≤i≤m,当光标签第一次闪烁时,第一个区块根据二进制数的第一位工作,剩余区块保持不变;当光标签第二次闪烁时,第二个区块根据二进制数的第二位工作,剩余区块保持不变;当光标签第i次闪烁时,第i个区块根据二进制数中的第i为工作,剩余区块保持不变。
步骤2)中,获取光标签的图像信息,并选取光标签的图像信息中的任意一帧,再将该帧分为m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数,并对所述二进制数进行解码,得光标签显示的信息。
步骤2)的具体操作为:
a)获取光标签的图像信息,并按帧对光标签的图像信息进行处理,设置j=1,k=1;
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比,第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时,则舍弃第k+j帧的图像,并转至步骤c),当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时,利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像,得第k个区块,并转至步骤d);
c)使j进行加1,再转至步骤b);
d)当k=m时,得m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数,然后对所述m位二进制数进行解码,得光标签的信息;当k<m时,则使m进行加1,并转至步骤b)。
m个区块所占时间相同。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的光标签的编码及识别方法在具体操作时,以显示屏为光标签,将光标签的信息编码为二进制数,根据显示屏显示过程中会产生明暗条纹的特点,将光标签分为m个区块,其中,每个区块对应二进制数中位,当二进制数中的任意一位为1时,则对应的区块变亮,当二进制数中的任意一位为0时,则对应区块不工作,从而利用这一规律使显示屏的明暗条纹与二进制数相对应,从而实现以显示屏为光标签进行信息的传递,由于显示屏在闪烁时,对人不会造成光污染,因此本发明所述的光标签相对于传统的光标签具有安全、有效、无污染的特点。
附图说明
图1为获取图像的方向图;
图2为光标签一种示意图;
图3为光标签成像示意图;
图4为光标签的又一种示意图;
图5为CMOS拍摄的光源闪烁条纹图;
图6为实施例一获取的图像图;频率组合构造条纹。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明所述的光标签为一个矩形平面光源,为便于识别及增加编码空间,光标签优先选择的外形为长方形、或长方形的组合。假设手机扫描方向如图1所示的垂直方向,则长方形的光标签形状为图2所示,此处长方形的长边及手机的CMOS扫描方向相垂直,宽边及长边的比例约为1:6-12,它在手机上的成像示例为图3;为了保证手机在各种姿态下能够识别,并且在竖屏和横屏下能够达到最大的识别距离,光标签可为多个长方形的组合,如图4给出的两种形式。
实验发现,由于CMOS手机摄像头采集图像是逐行(或多行)扫描的,摄像头拍摄高频闪烁信号时,所成图像会形成如图5所示的条纹,图5中下方的四个方框各代表CMOS手机摄像头采集的一帧图像,上面的黑白框表示拍摄过程中光干涉时产生的高亮(On)及全黑(Off)的像素,基于这种现象,得出一下结果:1)将高亮像素代表数字信号“1”,全黑像素代表数字信息号“0”,基于“0”、“1”就可进行数字编码;2)将多个像素亮暗条纹的组合代表不同码元,利用组合进行编码。
本发明所述的光标签的编码及识别方法包括以下步骤:
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数,光标签为显示屏,光标签包括W个像素,将W个像素分为m个区块,其中,所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块,在发送信息时,控制器根据所述二进制数控制m个区块工作,其中,当二进制数中的第i位为0时,则第i个区块不发光;当二进制数中的第i位为1时,则第i个区块发光;
2)当需要识别光标签时,则获取光标签的图像信息,并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数,并对所述m位二进制数进行解码,得光标签显示的信息。
步骤1)中光标签的发光周期为T,则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm,其中,T=t1+t2+…+tm。步骤2)中,获取光标签的图像信息,并选取光标签的图像信息中的任意一帧,再将该帧分为m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数,并对所述二进制数进行解码,得光标签显示的信息,m个区块所占时间相同。
步骤1)中,在一个周期内,设光标签第一次的闪烁频率为f0,光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f,2≤i≤m,当光标签第一次闪烁时,第一个区块根据二进制数的第一位工作,剩余区块保持不变;当光标签第二次闪烁时,第二个区块根据二进制数的第二位工作,剩余区块保持不变;当光标签第i次闪烁时,第i个区块根据二进制数中的第i为工作,剩余区块保持不变。则步骤2)的具体操作为:
a)获取光标签的图像信息,并按帧对光标签的图像信息进行处理,设置j=1,k=1;
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比,第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时,则舍弃第k+j帧的图像,并转至步骤c),当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时,利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像,得第k个区块,并转至步骤d);
c)使j进行加1,再转至步骤b);
d)当k=m时,得m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数,然后对所述m位二进制数进行解码,得光标签的信息;当k<m时,则使m进行加1,并转至步骤b)。
实施例一
以智能手机为例,按照4K分辨率(video的最高分辨率)下,对单一LED灯光源进行闪烁控制,则16K闪烁频率在CMOS摄像电路上相干产生6个条纹,则可以有26=64个组合方案,再利用滚动速度可以有30个编码方案,共有30×64=1920种编码方案,每多一帧,就有1920n个编码空间,两帧约为4百万,3帧约为7×109;对使用的所有频率在智能手机上形成的条纹影像进行先验实验,记录所有条纹信息汇集形成数据库;采集前对智能手机进行以下参数的设定:
■曝光时长:3×10-5秒;
■ISO感光度:664.7;
■拍摄分辨率:4K(3840×2160);
■拍摄速度:30帧/秒;
拍摄时间大于光标签编码周期时间即可获取所需的编码信息;首先将下面数据进行编码,并利用光标签进行发送:
101010001010010101000001001010101010101010111011010101010101010
在利用智能手机对光标签采集,得到如图6所示条纹图像,对条纹图像进行查询、解码,得到如下数据:
101010001010010101000001001010101010101010111011010101010101010
智能手机得到的结果与发送数据完全一致,编码与识别过程完毕。
Claims (3)
1.一种光标签的编码及识别方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数,光标签为显示屏,光标签包括W个像素,将W个像素分为m个区块,其中,所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块,在发送信息时,控制器根据所述二进制数控制m个区块工作,其中,当二进制数中的第i位为0时,则第i个区块不发光;当二进制数中的第i位为1时,则第i个区块发光;
2)当需要识别光标签时,则获取光标签的图像信息,并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数,并对所述m位二进制数进行解码,得光标签显示的信息;
步骤1)中光标签的发光周期为T,则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm,其中,T=t1+t2+…+tm;
步骤2)中,获取光标签的图像信息,并选取光标签的图像信息中的任意一帧,再将该帧分为m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数,并对所述二进制数进行解码,得光标签显示的信息;
步骤2)的具体操作为:
a)获取光标签的图像信息,并按帧对光标签的图像信息进行处理,设置j=1,k=1;
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比,第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时,则舍弃第k+j帧的图像,并转至步骤c),当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时,利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像,得第k个区块,并转至步骤d);
c)使j进行加1,再转至步骤b);
d)当k=m时,得m个区块,并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数,然后对所述m位二进制数进行解码,得光标签的信息;当k<m时,则使m进行加1,并转至步骤b)。
2.根据权利要求1所述的光标签的编码及识别方法,其特征在于,步骤1)中,在一个周期内,设光标签第一次的闪烁频率为f0,光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f,2≤i≤m,当光标签第一次闪烁时,第一个区块根据二进制数的第一位工作,剩余区块保持不变;当光标签第二次闪烁时,第二个区块根据二进制数的第二位工作,剩余区块保持不变;当光标签第i次闪烁时,第i个区块根据二进制数中的第i位 工作,剩余区块保持不变。
3.根据权利要求1所述的光标签的编码及识别方法,其特征在于,m个区块所占时间相同。
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