CN110199489B - 数据传输方法和数据传输设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用显示图像(101)的显示设备(100，200)经由可见光来传输数据(102)的数据传输方法，该方法包括：检测(S1)显示设备(100，200)的若干用户(103)的眼睛运动；计算(S2)所显示的图像(101)中用户(103)的聚焦区域(107，207)；以及根据要传输的数据(102)对调制区域(109，209)中的所显示的图像(101)进行调制(S3)，其中，调制区域(109，209)包括没有用户(103)的聚焦区域(107，207)的图像表面。此外，本发明提供了相应的方法。

Description

数据传输方法和数据传输设备
技术领域
本发明涉及数据传输方法并且涉及数据传输设备。
背景技术
尽管适用于使用经由光的数据传输的任何系统，但是将主要结合经由可见光的数据传输来描述本发明。
现代通信系统应当提供越来越高的数据速率以传输高带宽数据，例如HD视频数据等。
在电磁数据传输系统(例如以太网或WLAN)中，使用多种方法来增加各个系统的带宽。然而，为了进一步增加可能的带宽，可以使用光，特别是可见光，来传输数据。然而，经由光的数据传输必须考虑到人类可能检测到(即看到)光中的调制伪影(artefact)。在这种情况下，光调制的接受度可能较低。
为了避免可见的调制伪影，调制对可见光的影响通常保持为较低。这可以通过使用可见光谱外的光传输数据来完成，或者通过在可见光上仅使用轻微调制来完成，该轻微调制无法被检测到或者不被认为是令人不安的。然而，这减小了可能的带宽。根据HiLight标准经由可见光的数据传输例如仅允许发射光的1％变化。
因此，存在着对可见光的改进调制以用于数据传输的需要。
发明内容
本发明提供了一种数据传输方法以及一种数据传输设备。
一种利用显示图像的显示设备经由可见光来传输数据的数据传输方法包括：检测显示设备的若干(例如一个或更多个)用户的眼睛运动；计算所显示的图像中用户的聚焦区域；以及根据要传输的数据对调制区域中的所显示的图像进行调制，其中，调制区域包括没有用户的聚焦区域的图像表面。
一种利用显示图像的显示设备经由可见光来传输数据的数据传输设备包括：眼睛运动检测器，其被配置成检测显示设备的若干用户的眼睛运动；聚焦计算器，其被配置成计算所显示的图像中用户的聚焦区域；以及图像调制器，其被配置成根据要传输的数据对调制区域中的所显示的图像进行调制，其中，调制区域包括没有用户的聚焦区域的图像表面。
本发明基于以下发现：人眼一次只能聚焦至特定的焦点，并且人类只能清晰地看见该焦点周围的非常小的区域。
本发明现在利用这种知识并且提供了一种经由可见光进行数据传输的方法，该方法可以利用任何类型的显示设备，例如电视机、视频投影仪、数字标牌标志、平板电脑或智能电话等。
本发明基于利用光学传感器，例如利用相机，检测显示设备的用户的眼睛运动，该光学传感器可以例如被嵌入在TV或平板电脑等中。然而，可以提供专用的光学传感器来检测用户的眼睛运动。应当理解，可以使用任何用于检测眼睛运动的适当方法。例如，光，通常为红外光，被从眼睛反射并且可以由光学传感器感测到。然后可以分析信息以根据反射方面的变化来提取眼睛运动或转动信息。基于视频的眼睛跟踪还可以使用角膜反射和瞳孔中心作为随时间跟踪的特征。
基于检测到的眼睛运动，针对单独的用户计算聚焦区域。聚焦区域指的是所显示的图像上用户可以清晰地感知的区域。与图像宽度相比，这些利用人眼的区域通常相对较小。
最后，根据检测到的聚焦区域对所显示的图像进行调制。在此上下文中调制指的是在调制区域中对所显示的图像的图像数据进行调制。调制区域仅包括所显示的图像的以下区域：该区域不是任何检测到的聚焦区域的一部分。
本发明仅使用所显示的图像中的不能被显示设备的用户清晰感知的部分来传输数据。因此，基于用户在任何给定时间可以或将要观看整个图像的假设，与对整个图像进行调制相比，可以大大增加对所显示的图像的该部分的修改。
然后，可以例如经由电子设备的相机来记录经调制的图片或视频，以用于再生原始数据或消息。这样的电子设备可以例如是智能电话、平板电脑等。因此，移动设备可以包括对经调制的图像或视频执行解调所需的相应解调功能或块。
因此，本发明提供了一种用于将数据从显示器传输至任何支持相机的设备的数据通信系统。
参照附图，本发明的另外的实施方式是以下描述的主题。
在实施方式中，检测用户的眼睛运动可以包括记录用户的图像和在记录的图像中检测用户的眼睛。记录图像可以例如由任何类型的相机执行。这样的相机可以例如被嵌入在TV的框架中或者智能电话或平板电脑中。可替选地，可以独立于显示设备来放置附加相机，以跟踪用户的眼睛运动。检测可以例如由眼睛检测器部件来执行。眼睛检测器部件可以例如是在处理器(例如在相机中)或数据传输设备的任何其他处理器上执行的软件部件。
在实施方式中，计算聚焦区域可以包括计算用户的焦点和计算各个视点周围的以下区域：该区域对应于0°至10°的视角，尤其是8°、6°、4°或2°的视角。限定聚焦区域的人眼的视角，即人们清晰感知的整个视图的部分是非常有限的。通过使聚焦区域适应于整个视图的这个非常有限的部分，图像的较大部分可被提供用于数据的调制。
在实施方式中，计算聚焦区域可以包括：计算各个视点周围的具有不同的视角或半径的至少两个区域，其中，相应区域的视角或半径限定了相应区域的调制量。在该上下文中逐步计算区域指的是计算相应焦点周围的不止单个区域，其中，这些区域包括不同的半径范围，并且被布置成像围绕焦点的环，例如，作为射击目标盘的环等。相应环的距离可以例如限定对允许将数据调制到图像中的相应区域的修改量。该量可以例如被限定为例如颜色或亮度值的修改百分比。应当理解，这些区域还可以是具有不同半径的椭圆形。
在实施方式中，数据传输方法可以包括通过在所显示的图像中掩蔽用户的聚焦区域来计算调制区域。掩蔽是将可以用于调制的图像区域与不能用于调制的图像区域分离的非常有效的方式。可以例如像图像处理程序中的“α”层或者像RGBA图像数据中的α信息那样提供这种掩蔽。但是，可以使用任何其他掩蔽类型。掩蔽中的信息还可以限定针对相应部分的调制等级或量。
在实施方式中，调制可以包括在调制区域中根据要传输的数据来对所显示的图像的颜色和/或强度进行修改。对图像的单独的像素或区域的颜色和/或强度进行修改是通过经由所显示的图像发射的可见光来提供和传输信息的有效方式。应当理解，这样的调制可以例如包括将信息作为随机背景噪声嵌入图像中、颜色偏移、或对图像的任何其他特征性特性进行修改。
例如，可以同时使用两种调制，例如基于颜色和亮度的调制。
在实施方式中，调制可以包括调制所显示的图像的内容，使得原始图像数据被修改20％至90％之间的程度，尤其是40％、60％或80％。20％至90％之间的修改量指的是例如所显示的图像的各个区域的颜色或亮度方面的变化。这意味着在调制区域中，例如亮度可以改变达到原始亮度值的90％。各个区域或像素的亮度可以例如降低或增加，以将相应数据调制到所显示的图像中。另外地或可替选地，可以应用颜色调制，其中各个图像的颜色值被修改达到90％。此变化可以指单个颜色或α通道，或者指组合的颜色信息。用于调制的颜色基础可以是任何适当的颜色方案，例如RGB、YMCK等。颜色方案例如可以是显示设备使用的颜色方案。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参照以下描述。下面使用在附图的示意图中指定的示例性实施方式对本发明进行更详细地说明，在附图中：
图1示出了根据本发明的方法的实施方式的流程图；
图2示出了根据本发明的方法的另一实施方式的流程图；
图3示出了根据本发明的设备的实施方式的框图；以及
图4示出了根据本发明的设备的另一实施方式的框图。
在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
为清楚起见，与图3和图4一起使用的设备元件的附图标记也被用于图1和图2中对方法的描述中。
图1示出了利用显示图像101的显示设备100、200经由可见光来传输数据102的数据传输方法的流程图。
该方法包括检测S1显示设备100、200的多个用户103的眼睛运动。在该步骤S1中可以跟踪或检测任意数目的用户103(例如一个或更多个用户103)的眼睛运动。
在检测到用户103的眼睛运动之后，计算S2所显示的图像101中的用户103的聚焦区域107、207。聚焦区域107、207指的是相应用户103正在看的焦点以及该焦点周围的预定区域。
最后，在调制区域109、209中根据要传输的数据102对所显示的图像101进行调制。调制区域109、209包括没有用户103的聚焦区域107、207的图像表面。这意味着调制区域109、209随着聚焦区域107、207的数目而减少。然而，可能的是，例如不同的用户103正在看同一焦点，并且因此他们具有相同的或交叠的聚焦区域107、207。
图2示出了基于图1的数据传输方法的另一数据传输方法的流程图。
在图2的方法中，检测S1用户103的眼睛运动包括记录S11用户103的图像211，以及在记录的图像211中检测S12用户103的眼睛。
计算S2聚焦区域107、207包括例如基于在图像211中检测到的眼睛的位置和方向来计算S21相应用户103的焦点。
基于关于用户103的焦点的信息，可以计算S22针对每个单独用户的聚焦区域107、207。聚焦区域107、207可以例如在相应视点周围对应于0°至10°的视角，尤其是8°、6°、4°或2°的视角。
计算S22聚焦区域107、207还可以包括计算各个视点周围的具有不同视角的至少两个区域。然后，相应区域的视角可以限定相应区域的调制量。这意味着距焦点的距离限定了相应区域的调制量。聚焦区域离焦点越远，在相应区域中允许的调制越多。最中心的聚焦区域通常不包括调制。
可以例如通过在所显示的图像101中掩蔽用户103的聚焦区域107、207来限定调制区域109、209。
然后，调制S3可以包括在调制区域109、209中根据要传输的数据102来修改所显示的图像101的颜色S31和/或修改所显示的图像101的强度S32。尽管在图2中示出了修改颜色S31和修改强度S32，但应当理解，也可以仅进行一种类型的修改。此外，可以使用任何其他类型的可见光调制方案。当在调制区域109、209中对图像数据进行调制时，可以对所显示的图像101的内容进行调制，使得原始图像数据被修改20％至90％，尤其是40％、60％或80％。
图3示出了用于经由可见光来传输数据102的数据传输设备104的框图。数据传输设备104与显示图像101的TV一起布置。应当理解，数据传输设备104可以与任何其他类型的显示设备一起布置或者被布置在任何其他类型的显示设备中，其他类型的显示设备例如是智能电话、平板电脑、计算机或笔记本电脑。
数据传输设备104包括眼睛运动检测器105，眼睛运动检测器105耦接至聚焦计算器106，聚焦计算器106耦接至图像调制器108。
眼睛运动检测器105检测显示设备100的多个用户103的眼睛运动。当检测到用户103的眼睛运动时，聚焦计算器106基于检测到的眼睛运动来计算在所显示的图像101中用户103的聚焦区域107。在图3中仅示出了一个用户103。然而，应当理解，可以存在任意数目的用户103。
聚焦计算器106可以例如确定用户103注视的方向，并且确定注视的方向与所显示的图像101的交点。聚焦区域107为图像调制器108限定：可以使用所显示的图像101的哪部分以用于根据数据102进行调制。聚焦计算器106可以例如通过在所显示的图像101中掩蔽用户103的聚焦区域107来计算调制区域109。
通常，调制区域109因此包括没有用户103的聚焦区域107的图像表面或区域。
因此，图像调制器108根据要传输的数据102对调制区域109中的所显示的图像101进行调制。
为了将数据102调制到图像101中，图像调制器108可以例如根据数据102修改调制区域109中的所显示的图像101的颜色和/或强度。
此外，为了提供调制使得用户不感知到任何干扰，图像调制器108可以根据预定的调制等级对所显示的图像101的内容进行调制，例如使得原始图像数据被修改20％至90％，尤其是40％、60％或80％。
图4示出了根据本发明的另一数据传输设备204的框图。数据传输设备204基于图1的数据传输设备104并且包括附加部件。
眼睛运动检测器205例如包括耦接至眼睛检测器部件212的相机210。眼睛检测器部件212耦接至焦点计算单元213，该焦点计算单元213耦接至聚焦区域计算单元214。聚焦区域计算单元214耦接至调制区域确定单元215，该调制区域确定单元215耦接至调制器216。
相机210记录用户的图像211，并且将记录的图像211提供至用于在记录的图像211中检测用户的眼睛的眼睛检测器部件212。
基于在记录的图像211中检测到的用户的眼睛，计算功能213计算各个用户的焦点。然后，聚焦区域计算功能214计算聚焦区域207。聚焦区域计算功能214可以例如计算聚焦区域207，使得聚焦区域207在相应视点周围对应于0°至10°的视角，尤其是8°、6°、4°或2°的视角。聚焦区域计算功能213还可以被配置成计算各个视点周围的具有不同视角的至少两个区域。在这样的实施方式中，相应区域的视角限定了相应区域的调制量。
利用关于聚焦区域207的信息，图像调制器208的调制区域确定单元215确定调制区域，即，可以被用于数据202的调制的图像201的部分。调制区域确定单元215还可以确定具有不同调制量的多个调制区域，例如以用于与环状布置的聚焦区域一起使用，如上所述。
最后，调制器216在调制区域处将数据202调制到图像201中，并且将图像201转发至显示设备200。
应当理解，可以作为单独的或专用的实体来提供数据传输设备104、204的元件，例如眼睛运动检测器105、205，聚焦计算器106、206或图像调制器108、208或它们的任何从属元件。还应当理解，任何这些元件也可以例如作为程序部件而提供，并且可以在设备(例如电视机或平板电脑)的处理器中执行，其中在该设备中设置有数据传输设备104、204。
尽管本文已说明和描述了特定实施方式，但本领域的普通技术人员将理解，存在各种替选和/或等同实现方式。应当理解，一个或更多个示例性实施方式仅是示例，并不旨在以任何方式限制范围、适用性或配置。相反，前面的概述和详细描述将为本领域技术人员提供用于实现至少一个示例性实施方式的便利路线图，应当理解，在不脱离所附权利要求书及其合法等同物中所阐述的范围的情况下，可以在示例性实施方式中描述的元件的功能和布置方面做出各种改变。通常，本申请旨在涵盖本文所讨论的特定实施方式的任何修改或变型。
本发明提供了一种利用显示图像(101)的显示设备(100，200)经由可见光来传输数据(102)的数据传输方法，该方法包括：检测(S1)显示设备(100，200)的多个用户(103)的眼睛运动；计算(S2)所显示的图像(101)中用户(103)的聚焦区域(107，207)；以及根据要传输的数据(102)对调制区域(109，209)中的所显示的图像(101)进行调制(S3)，其中，调制区域(109，209)包括没有用户(103)的聚焦区域(107，207)的图像表面。此外，本发明提供了相应的方法。
附图标记列表
100、200 显示设备
101、201 图像
102、202 数据
103 用户
104、204 数据传输设备
105、205 眼睛运动检测器
106、206 聚焦计算器
107、207 聚焦区域
108、208 图像调制器
109、209 调制区域
210 相机
211 图像
212 眼睛检测器部件
213 焦点计算功能
214 聚焦区域计算功能
215 调制区域确定单元
216 调制器
217 图像
S1-S4 方法步骤
S11、S12 方法步骤
S21、S22 方法步骤
S31、S32 方法步骤

Claims (14)

1.一种利用显示图像(101)的显示设备(100，200)经由可见光将数据(102)传输至电子设备的数据传输方法，所述方法包括：
检测(S1)所述显示设备(100，200)的若干用户(103)的眼睛运动；
基于检测的眼睛运动来计算(S2)所显示的图像(101)中所述用户(103)的聚焦区域(107，207)，其中，计算(S2)所述聚焦区域(107，207)包括：计算(S21)相应用户(103)的焦点，以及计算(S22)相应视点周围的聚焦区域(107，207)，所述聚焦区域对应于0°至10°的视角；以及
根据要传输的数据(102)对调制区域(109，209)中的所显示的图像(101)进行调制(S3)，其中，所述调制区域(109，209)包括没有所述用户(103)的所述聚焦区域(107，207)的图像表面。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其中，检测(S1)所述用户(103)的眼睛运动包括：记录(S11)所述用户(103)的图像(211)，以及在所记录的图像(211)中检测(S12)所述用户(103)的眼睛。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其中，计算(S22)所述聚焦区域(107，207)包括：计算各个视点周围具有不同视角的至少两个区域，其中，相应区域的视角限定相应区域的调制量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的数据传输方法，包括：通过在所显示的图像(101)中掩蔽所述用户(103)的所述聚焦区域(107，207)来计算(S4)所述调制区域(109，209)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的数据传输方法，其中，调制(S3)包括：在所述调制区域(109，209)中根据要传输的数据(102)修改所显示的图像(101)的颜色(S31)和/或修改所显示的图像(101)的强度(S32)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的数据传输方法，其中，调制(S3)包括对所显示的图像(101)的内容进行调制，使得原始图像数据被修改20％至90％之间的程度。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的数据传输方法，其中，调制(S3)包括对所显示的图像(101)的内容进行调制，使得原始图像数据被修改40％、60％或80％的程度。
8.一种利用显示图像(101)的显示设备(100，200)经由可见光将数据(102)传输至电子设备的数据传输设备(104，204)，所述数据传输设备包括：
眼睛运动检测器(105，205)，其被配置成检测所述显示设备(100，200)的若干用户(103)的眼睛运动；
聚焦计算器(106，206)，其被配置成基于检测的眼睛运动来计算所显示的图像(101)中所述用户(103)的聚焦区域(107，207)，其中，所述聚焦计算器(106，206)包括计算功能(213)，所述计算功能(213)被配置成计算相应用户(103)的焦点并且计算相应视点周围的聚焦区域(107，207)，所述聚焦区域对应于0°至10°的视角；以及
图像调制器(108，208)，其被配置成根据要传输的数据(102)对调制区域(109，209)中的所显示的图像(101)进行调制，其中，所述调制区域(109，209)包括没有所述用户(103)的所述聚焦区域(107，207)的图像表面。
9.根据权利要求8所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述眼睛运动检测器(105，205)包括：相机(210)，其被配置成记录所述用户(103)的图像(211)；以及眼睛检测器部件(212)，其被配置成在记录的图像(211)中检测所述用户(103)的眼睛。
10.根据权利要求8所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述计算功能被配置成计算各个视点周围具有不同视角的至少两个区域，其中，相应区域的视角限定相应区域的调制量。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述聚焦计算器(106，206)被配置成通过在所显示的图像(101)中掩蔽所述用户(103)的所述聚焦区域(107，207)来计算所述调制区域(109，209)。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述图像调制器(108，208)被配置成在所述调制区域(109，209)中根据要传输的数据(102)修改所显示的图像(101)的颜色和/或强度。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述图像调制器(108，208)被配置成对所显示的图像(101)的内容进行调制，使得原始图像数据被修改20％至90％之间的程度。
14.根据权利要求8至10中任一项所述的数据传输设备(104，204)，其中，所述图像调制器(108，208)被配置成对所显示的图像(101)的内容进行调制，使得原始图像数据被修改40％、60％或80％的程度。
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