CN115189769B - 一种可见光通信的编码方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可见光通信的编码方法，包括：使用条形码编码规则对可见光进行调制，通过控制条形码起始静区和末尾静区的大小来调节LED光源的亮度；进一步地，通过调整LED光源的闪烁频率调节条纹的宽度，进而达到调节LED光源亮度的效果。其中，条形码图像包括起始静区、数据区、以及末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头，末尾静区对应于数据帧的帧尾，并且数据区对应于由待传输数据块转换获得的采用条形码编码的二进制数组；其中，通过改变帧头和帧尾的数据的长度，以调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。

Description

一种可见光通信的编码方法

技术领域

本申请涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信中的编码方法、解码方法以及用于可见光通信的发光装置。

背景技术

可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用发光二极管(LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，发出高速的光信号，再经过光电转换而获得信息。

无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，其相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取。此外，无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。

发明人注意到，在可见光通信系统中，存在的问题是如何调节照明亮度而不影响系统的通信性能。现有技术中，解决该问题的一种思路是通过对传输的一帧数据进行调制，以实现对照明亮度的控制。例如中国发明专利(CN104753595B)中公开的一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法。另一种思路是通过设计大功率可见光LED的驱动电路，实现多级调节。例如中国发明专利(CN103841732A)中公开的同时实现亮度控制和数据传输的室内可见光通信方法。

然而，上述第一种技术方案采用调制方式，一方面复杂的信号处理如编解码会对硬件设备的要求很高，设备的成本很高；另一方面由于需要经过调制，数据传输过程中如果产生丢包则很难复原。对于第二种技术方案，则需要改变硬件设计，不利于低成本地从软件上实现亮度的调节。

应理解，上述所列举的技术问题仅作为示例而非对本发明的限制，本发明并不限于同时解决上述所有技术问题的技术方案。本发明的技术方案可以实施为解决上述或其他技术问题中的一个或多个。

发明内容

为解决上述和其他问题，本申请提供了一种可见光通信的编码方法，包括：步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；步骤S3：为二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中所述帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；步骤S4：逐位读取数据帧以控制光源发射出与数据帧相对应的光，其中光源的闪烁频率为至少100Hz，光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；其中，通过改变帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。

可选地，在步骤S3中，控制光源发射出与数据帧相对应的光包括：当从数据帧中读取的数据为“1”时，控制光源发光并持续一个闪烁周期，形成条形码图像中的一个明条纹；当读取的数据为“0”时，控制光源关闭并持续一个闪烁周期，形成条形码图像中的一个暗条纹，其中闪烁周期与光源的闪烁频率互为倒数。

可选地，提高或者降低光源的闪烁频率，以相应地减小或增大条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

可选地，预设帧间间隔设置为摄像头的采样间隔的至少两倍的倍数。

可选地，条形码编码的编码方式为EAN条形码编码、UPC条形码编码、ITF条形码编码、Code39条形码编码、CODABAR条形码编码和Code128条形码编码中的任意一种。

可选地，条形码编码的编码方式为EAN-8编码方式。

进一步可选地，步骤S1包括将待传输数据以7个字符为单位进行拆分，并基于7个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括7个字符以及1位校验码。

可选地，条形码编码的编码方式为EAN-13编码方式。

进一步可选地，步骤S1包括将待传输数据以12个字符为单位进行拆分，并基于12个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括12个字符以及1位校验码。

可选地，光源为发光二极管。

可选地，摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

本申请还提供了一种可见光通信的解码方法，包括：摄像头以预设采样频率对光源进行拍摄，并将拍摄获得的图片存储于缓冲队列中，其中预设采样频率的倒数为预设帧间间隔；对缓冲队列中的任意连续两帧或更多帧图像进行拼接，以获取条形码图像；通过条形码识别库对条形码图像进行解码，以获得光源发出的数据；其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；其中，条形码的起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比可调节。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的曝光时间至最大值。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的ISO感光度至最小值。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头与光源的距离使得其小于等于最大允许距离。

可选地，光源为发光二极管。

可选地，提高或者降低光源的闪烁频率，以相应地减小或增大条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

可选地，摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

再一方面，本申请还提供了一种用于可见光通信的发光装置，该发光装置包括光源和控制器；其中，控制器用于执行以下步骤：步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；步骤S3：为二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；步骤S4：逐位读取数据帧以控制光源发射出与数据帧相对应的光，其中光源的闪烁频率为至少100Hz，光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；其中，通过改变帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。

本申请所提供的可见光通信编码方式，使用条形码编码规则对可见光进行调制，一方面通过控制条形码起始静区和末尾静区的大小来调节LED光源的亮度；另一方面通过调整LED光源的闪烁频率调节条纹的宽度，进而达到调节LED光源亮度的效果。通过本申请的技术方案以条形码编码的方式对可见光进行编码，其技术益处是解码高效、误码率低、适用范围广。既可以通过应用不同的条形码编码规则来适配不同使用场景，同时可以为不同场景下的LED光源根据本申请的技术方案进行亮度调节，以适应不同的需求。

本发明使用条形码的方式对数据进行编码，通过调节静区与数据区的占比达到亮度控制的效果。由于条形码静区不传递数据，其大小对数据传输无影响，本发明的技术方案无需对硬件的设计进行修改，并且亮度的调节不会影响数据的传输。与现有技术中通过改变编码方式实现亮度的调节相比，本发明的技术方案通过改变条形码静区的占比，将数据的传输与亮度的调节分开，即无需改变条形码数据区的编码方式，即可实现亮度的改变。本发明的技术方案实现简单，成本低廉。

附图说明

在下文中，将基于实施例参考附图进一步解释本申请。

图1示意性地示出条形码的示例图像；

图2示意性地示出了根据本申请的可见光通信的编码方法的一种具体实施方式的流程图；

图3示意性地示出根据本申请的一个具体实施例中N个由数据帧构成条形码图像的示例图像；

图4(a)和图4(b)示意性地示出根据本申请的一个具体示例中两个由数据帧构成条形码图像的示例图像；

图5示意性地示出根据本申请的可见光通信的解码方法的一种具体实施方式的流程图；

图6示意性地示出根据本申请的一种用于可见光通信的发光装置的示意框图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体的实施方式，对本申请的方法和装置进行详细说明。应理解，附图所示以及下文所述的实施例仅仅是说明性的，而不作为对本申请的限制。

本发明公开一种可见光通信的编码方法。该编码方法使用条形码编码规则对可见光进行调制，即将待传输的数据采用条形码的编码方式转换成二进制的格式，并由光源(例如LED光源)通过高频闪烁进行通信，其中，如果二进制数据为1，则光源发光，如果二进制数据为0，则光源不发光。再经由带有摄像头的移动设备(例如，手机、平板电脑等)通过摄像头对高频闪烁的光源进行拍照采样成像，以产生明暗变化的条形码，进而对条形码进行解码即可获得该光源发出的信息。条形码的示例图像具体如图1所示，其包括起始静区、数据区和末尾静区。

图2示出了本申请所提供的可见光通信的编码方法的一种具体实施方式的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；

步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；

步骤S3：为二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；

步骤S4：逐位读取数据帧以控制光源发射出与数据帧相对应的光，其中光源的闪烁频率为至少100Hz，光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；

循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；

其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；

并且其中，通过改变帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。

可以理解的是，本申请中条形码编码的方式可以根据不同的使用场景和待传输数据所包含的字符类型进行选取。例如交叉25码(Interleaved 2of5)条码编码通常用于物流管理。此外，选择合适的编码方式，可以提高传输效率。例如，如果数据均由数值组成，可以使用EAN编码方式，其比使用CODE编码方式生成的二进制数更短。

优选地，条形码编码的编码方式为EAN条形码编码、UPC条形码编码、ITF条形码编码、Code39条形码编码、CODABAR条形码编码和Code128条形码编码中的任意一种。例如，如果待传输数据为仅包含数值的数据，可以选择使用EAN或UPC条形码编码；如果待传输数据包含数值、字母、符号以及起止符，则可以选择使用Code39或CODABAR条形码编码；如果待传输数据包含数值、字母、大小写符号和控制符，则可以选择使用Code128条形码编码。

可以理解的是，步骤S1中将待传输数据拆分为N个数据块的具体拆分方式取决于所选择的条形码编码方法。具体地，以EAN条形码编码为例进行说明。优选地，条形码编码的编码方式为EAN-8编码方式。EAN-8条形码由7位字符和1位校验码构成。则进一步地，步骤S1包括将待传输数据以7个字符为单位进行拆分，并基于7个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括7个字符以及1位校验码。

又如，以条形码编码的编码方式为EAN-13编码方式为例。则进一步地，步骤S1包括将待传输数据以12个字符为单位进行拆分，并基于12个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括12个字符以及1位校验码。

可以理解的是，本申请通过调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。由于该方法仅调节起始静区和末尾静区的占比，而不会改变数据区的编码内容，因此可以避免现有技术中改变调制方法，例如在条形码编码中连续插入多个1或0而导致光源出现一直明或一直暗的情形。因此，本方法可以在引起光源亮度的变化及闪烁的同时，还可以对光源的亮度进行控制。

进一步地，上述改变帧头和帧尾的数据的长度可以通过程序代码驱动，以调解起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比。

优选地，在步骤S3中，控制光源发射出与数据帧相对应的光包括：当从数据帧中读取的数据为“1”时，控制光源发光并持续一个闪烁周期，形成条形码图像中的一个明条纹；当读取的数据为“0”时，控制光源关闭并持续一个闪烁周期，形成条形码图像中的一个暗条纹，其中闪烁周期与光源的闪烁频率互为倒数。

可选地，提高或者降低光源的闪烁频率，以相应地减小或增大条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

可以理解的是，通过程序代码驱动在一定范围内调整光源的闪烁频率。通过摄像头识别到的条形码图像中的单个明条纹或单个暗条纹的宽度与光源的闪烁频率成反比。光源的闪烁频率越低，则条形码图像中的单个条纹越宽，后续的图像识别准确率越高。但过低的闪烁频率会使用人眼能感知到LED光源的闪烁。因此，提高或者降低光源的闪烁频率需要保持在一定的范围内。还可以理解的是，为了避免由人眼感知到光源的闪烁，本申请的光源的闪烁频率优选为至少100Hz，即光源为高频闪光源。这样可以保证，人眼看不到光源所进行的明暗变化，而通过摄像机拍摄则可以得到明暗变化的条纹。

更为具体地，通过提高或降低光源的闪烁频率，可以适用于不同的使用场景。例如，如果光源在产品中仅作为指示灯使用，则可以选用较低的闪烁频率，以提高识别率。如果光源在产品中除了通信之外(例如进行密钥、设备ID等少量数据的传输)，还需要作为照明使用，则可以使用较高的闪烁频率，以避免闪烁。

可以理解的是，由于条形码的编码特性，不会产生多个连接黑白的条纹，可以有效的避免产生光源常亮或常暗的情况。此外，由于条形码的静区不参与编码，因此可以通过调整条形码静区的占比，来调节LED光源的亮度。静区所对应的数据为1，即显示为明条纹，对应地LED光源会打开，因此条形码静区的占比越高，LED光源越亮。因此，通过本方法对光源进行条形码编码后再由摄像机捕获的明暗变化的条形码图像中，可以获取条形码所包含的信息，从而完成可见光通信。此外，上述调整条形码静区的占比可以通过程序代码驱动对光源进行设置而实现。

可选地，预设帧间间隔设置为摄像头的采样间隔的至少两倍的倍数。

可以理解的是，为了保证光源与智能移动设备信息传送时的同步，本申请的方法在预设帧间间隔内循环执行步骤S4。其中，预设帧间间隔设置为摄像头的采样间隔的至少两倍的倍数。例如，假设用于拍摄光源以形成条形码图像的摄像头，其采样速率为20Hz，即每隔50ms的采样间隔对光源进行拍摄，则当前预设帧间间隔需设置为100ms或以上，亦即在100ms内光源重复发射相同的数据帧，直至100ms后开始发送下一个数据帧。可以理解的是，通过这样对预设帧间间隔的限定，可以更好的适应采样速率相对较低的摄像头。一方面，可以保证摄像头对同一个数据帧至少采集两次图像以避免错传，又同时可以避免摄像头采样获得一帧图像中出现两帧不同的数据帧(即形成两个条形码图像)而造成数据串扰。

进一步地，参考附图3，示出了N个由数据帧构成条形码图像，如上所述，在第一个预设帧间间隔内，光源循环发送第一个数据帧1(对应第一个条形码图像)。在第二个预设帧间间隔内，光源循环发送数据帧2(对应第二个条形码图像)。以此类推，直至所有N个数据帧均已轮询发送完毕，则重新循环该组数据帧，即从第一个数据帧重新开始发送。

具体地，本申请的方法可以应用于智能设备的指示灯上，例如应用于智能灯，用于传输智能灯的ID信息、厂商信息、错误的状态信息等，也可以用于智能灯的配网过程中用于传输配网信息。根据实际情况，例如当应用于配网过程中传输配网信息时，循环发送携带配网信息的一组数据帧，直至智能设备的配网完成后，即可停止循环。由此，可以提高信息接收的准确性。

根据本申请的技术方案，采用条形码对可见光通信进行编码，可以直接使用当前已经成熟的条形码的图像识别技术，无需针对可见光通信进行单独图像的处理和编解码操作，可以快速的完成多平台的适配，项目开发周期可以极大的缩短。

可选地，光源为发光二极管。

可选地，摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

以下进一步说明本申请的编码方法的具体流程。假设待传输数据为数值“123456789”，条形码编码方式采用EAN-8的编码方式，即每个数据块由7个字符加1位校验码组成。

在步骤S1中，首先将待传输数据进行拆分。由于待传输数据包含超过7个字符，因此其将被分成2部分，即“1234567”和“89”，并为其添加校验码和补位，获得两个数据块分别是“12345670”和“89000007”，其中最末尾一位为校验码。

在步骤S2中，分别将这两个数据块中的每一个转换为二进制数组，由于传输数据均为数字选用EAN-8的条形码编码方式对数据进行编码，获得以下二进制数组：

“0101100110110110010000101100010101010110001010111101110110001101010”

以及

“0101110110111010010110001110010101010001101000110100011010111011010”

在步骤S3中，为第一个数据块添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中帧头和帧尾分别由连续9个“1”所组成。值得注意的是，帧头和帧尾的“1”的数量是可调节的，以调节静区的占比，获得第一个数据帧：

“1111111110101100110110110010000101100010101010110001010111101110110001101010111111111”；

在步骤S4中，逐位读取第一个数据帧，以控制光源循环发射出与第一个数据帧相对应的光，并由摄像头检测到如图4(a)所示的条形码图像；

循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至第二个二进制数组，为第二个二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中帧头和帧尾分别由连续9个“1”所组成，获得第二个数据帧：

“1111111110101110110111010010110001110010101010001101000110100011010111011010111111111”；

执行步骤S4，逐位读取第二个数据帧，以控制光源循环发射出与第二个数据帧相对应的光，并由摄像头检测到如图4(b)所示的条形码图像。循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束。

图5示出本申请所提供的可见光通信的解码方法的一种具体实施方式的流程图，该解码方法包括以下步骤：

摄像头以预设采样频率对光源进行拍摄，并将拍摄获得的图片存储于缓冲队列中，其中预设采样频率的倒数为预设帧间间隔；

对缓冲队列中的任意连续两帧或更多帧图像进行拼接，以获取条形码图像；

通过条形码识别库对条形码图像进行解码，以获得光源发出的数据；

其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；

其中，条形码的起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比可调节。

可以理解的是，对缓冲队列中的任意连续两帧或更多帧图像进行拼接。这是由于一张图像有可能无法得到完整的条形码图像，例如采集到的图像刚好是连续的相同两个条形码图像之间的一部分。

可以理解的是，在图像拼接后，通过条形码识别库对条形码图像进行解码，其解码的方法可以采用现有技术中扫码枪扫描二维码图像进行解码的方法。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的曝光时间至最大值。

可以理解的是，曝光频率至少是光源的闪烁频率的两倍。例如，如果光源的闪烁频率是100Hz，则曝光频率至少为200Hz。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的ISO感光度至最小值。

可选地，在摄像头进行拍摄前，调节摄像头与光源的距离使得其小于等于最大允许距离。

可选地，光源为发光二极管。

可选地，提高或者降低光源的闪烁频率，以相应地减小或增大条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

可选地，摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

以下结合光源侧的可见光通信编码和以智能移动设备的摄像头侧的可见光通信解码为例，进一步具体说明本申请所提供的方法实施过程。其中，光源为LED光源，预设帧间间隔为100ms。

一方面，光源侧的编码过程包括：

1.对LED光源的驱动软件进行初始化，并设置LED光源的闪烁频率；

2.根据待传输数据的内容中包含的字符类型，确定条形码编码方式；

3.将待传输数据以7个字符为单位拆分成若干个数据块，并生成相应的校验码；

4.依次将每个数据块分别转换成采用条形码编码的二进制数组，并为每一个二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中，帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成，且帧头对应条形码中的起始静区、帧尾对应于条形码中的末尾静区，由LED光源的驱动软件将设置的亮度转换成条形码对应的静区占比，由此确定起始静区和末尾静区所对应的帧头和帧尾中的“1”的个数M和N；

5.LED光源的处理器读取根据数据块转换生成的数据帧，当读取的数据为“1”时，调用LED驱动开灯；当读取的数据为“0”时，调用LED驱动关灯，并在100ms内循环当前数据帧以驱动光源打开或关闭；

6.在100ms后读取下一个数据帧；

7.当所有的数据帧均已轮询完成后，继续从第一帧重新开始，直至通信任务完成。

另一方面，智能移动设备的摄像头侧的解码过程包括：

1.初始化摄像头，设置ISO和快门；其中将摄像头的快门速度调整到最大，使得的曝光时间尽可能小，以保证获取到的图像条纹的正确性；将摄像头的ISO感光度调节到最小值，感光度越低，则照片的噪点就会越少，画质也就越好，由此才能产生信噪比较高的条纹。

2.调整摄像头与光源的距离，尽可能靠近光源进行拍照；这是因为物体离摄像头越远，则成像越小，对于光源图像来说，产生的条纹就越少，当一张图像包含的条纹数量等于条形码的二分之一时无法求解其宽度，通信范围就达到了极限。

3.摄像头以1秒钟拍摄20张照片的采样频率(即20Hz)进行拍摄，并将拍摄的图片存储在缓冲队列中。

4.从存储有图像的缓冲队列中取出连续两帧图像进行拼接，如果拼接后的图像存在多张相同的条形码，只截取其中的一张条形码图像。

5.调用系统中条形码识别库，对条形码图像进行解码，得到光源发出的信息。

图6示出了一种用于可见光通信的发光装置，该发光装置包括光源和控制器。其中，控制器用于执行以下步骤：

步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；

步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；

步骤S3：为二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；

步骤S4：逐位读取数据帧以控制光源发射出与数据帧相对应的光，其中光源的闪烁频率为至少100Hz，光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；

循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；

其中，条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，起始静区对应于数据帧的帧头、数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及末尾静区对应于数据帧的帧尾；

其中，通过改变帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节起始静区和末尾静区在条形码图像中的占比，从而调节光源的亮度。

优选地，提高或者降低所述光源的闪烁频率，以相应地减小或增大所述条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

可以理解的是，本申请所提供的发光装置的控制器所执行与上述可见光通信的编码方法相对应，其具体实施方式可以参照上述内容，在此不再赘述。

光源的亮度受光源闪烁频率及静区宽度的影响，对光源来说，调高亮度意味着更高评论的“1”。因此，可见光通信会影响、干扰光源的亮度调节。本发明提出的解决思路是如果要调高亮度，则自适应地扩大静区，降低可见光通信编码对亮度调节的影响。

本发明的可见通信编码方式适用范围广，可以用传输智能灯ID、厂商信息、错误的状态信息等，也可以运用于可见光定位时的ID传输。

本申请所提供的可见光通信编码方式，使用条形码编码规则对可见光进行调制，通过控制条形码起始静区和末尾静区的大小来调节LED光源的亮度；进一步地，通过调整LED光源的闪烁频率调节条纹的宽度，进而达到调节LED光源亮度的效果。通过本申请的技术方案以条形码编码的方式对可见光进行编码，其技术益处是解码高效、误码率低、适用范围广。既可以通过应用不同的条形码编码规则来适配不同使用场景，同时可以为不同场景下的LED光源根据本申请的技术方案进行亮度调节，以适应不同的需求。

虽然出于本公开的目的已经描述了本申请各方面的各种实施例，但是不应理解为将本公开的教导限制于这些实施例。在一个具体实施例中公开的特征并不限于该实施例，而是可以和不同实施例中公开的特征进行组合。例如，在一个实施例中描述的根据本申请的方法的一个或多个特征和/或操作，亦可单独地、组合地或整体地应用在另一实施例中。本领域技术人员应理解，还存在可能的更多可选实施方式和变型，可以对上述系统进行各种改变和修改，而不脱离由本申请权利要求所限定的范围。

Claims (20)

1.一种可见光通信的编码方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；

步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；

步骤S3：为所述二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中所述帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；

步骤S4：逐位读取所述数据帧以控制光源发射出与所述数据帧相对应的光，其中所述光源的闪烁频率为至少100Hz，所述光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；

循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；

其中，所述条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，所述起始静区对应于所述数据帧的帧头、所述数据区对应于所述数据帧中的二进制数组，以及所述末尾静区对应于所述数据帧的帧尾；

其中，通过改变所述帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节所述起始静区和末尾静区在所述条形码图像中的占比，从而调节所述光源的亮度。

2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

在步骤S4中，所述控制光源发射出与所述数据帧相对应的光包括：当从所述数据帧中读取的数据为“1”时，控制所述光源发光并持续一个闪烁周期，形成所述条形码图像中的一个明条纹；当读取的数据为“0”时，控制所述光源关闭并持续一个闪烁周期，形成所述条形码图像中的一个暗条纹，其中所述闪烁周期与所述光源的闪烁频率互为倒数。

3.根据权利要求2所述的编码方法，其特征在于，

提高或者降低所述光源的闪烁频率，以相应地减小或增大所述条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

4.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述预设帧间间隔设置为所述摄像头的采样间隔的至少两倍的倍数。

5.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述条形码编码的编码方式为EAN条形码编码、UPC条形码编码、ITF条形码编码、Code39条形码编码、CODABAR条形码编码和Code128条形码编码中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述条形码编码的编码方式为EAN-8编码方式。

7.根据权利要求6所述的编码方法，其特征在于，

步骤S1包括将待传输数据以7个字符为单位进行拆分，并基于所述7个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括7个字符以及1位校验码。

8.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述条形码编码的编码方式为EAN-13编码方式。

9.根据权利要求8所述的编码方法，其特征在于，

步骤S1包括将待传输数据以12个字符为单位进行拆分，并基于所述12个字符生成1位校验码，以构成N个数据块，其中每个数据块包括12个字符以及1位校验码。

10.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述光源为发光二极管。

11.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，

所述摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

12.一种可见光通信的解码方法，其特征在于，包括：

摄像头以预设采样频率对光源进行拍摄，并将拍摄获得的图片存储于缓冲队列中，其中所述预设采样频率的倒数为预设帧间间隔；

对所述缓冲队列中的任意连续两帧或更多帧图像进行拼接，以获取条形码图像，其中所述条形码图像为明条纹与暗条纹相间；

通过条形码识别库对所述条形码图像进行解码，其中，所述条形码图像中的任意一个 明条纹被解码为数据“1”，所述条形码图像中的任意一个暗条纹被解码为数据“0”，以获得对应于所述光源发射出的光的一个或多个数据帧；其中每个数据帧包括帧头、采用条形码编码的二进制数组、以及帧尾，其中，所述帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成，每个数据帧中的所述二进制数组是由待传输数据拆分的N个数据块中的对应数据块采用条形码编码获得的二进制数组，其中N为大于等于1的整数；

其中，所述条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，所述起始静区对应于数据帧的帧头、所述数据区对应于数据帧中的二进制数组，以及所述末尾静区对应于数据帧的帧尾；

其中，所述条形码的起始静区和末尾静区在所述条形码图像中的占比可调节。

13.根据权利要求12所述的解码方法，其特征在于，

在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的曝光时间至最大值。

14.根据权利要求12所述的解码方法，其特征在于，

在摄像头进行拍摄前，调节摄像头的ISO感光度至最小值。

15.根据权利要求12所述的解码方法，其特征在于，

在摄像头进行拍摄前，调节摄像头与所述光源的距离使得其小于等于最大允许距离。

16.根据权利要求12所述的解码方法，其特征在于，

所述光源为发光二极管。

17.根据权利要求16所述的解码方法，其特征在于，

提高或者降低所述光源的闪烁频率，以相应地减小或增大所述条形码图像中的明条纹和暗条纹的宽度。

18.根据权利要求12所述的解码方法，其特征在于，

所述摄像头为安装在移动设备上的摄像头。

19.一种用于可见光通信的发光装置，其特征在于，

所述发光装置包括光源和控制器；

其中，所述控制器用于执行以下步骤：

步骤S1：将待传输数据拆分为N个数据块，其中N为大于等于1的整数；

步骤S2：分别将N个数据块中的每一个转换为采用条形码编码的二进制数组；

步骤S3：为所述二进制数组添加帧头和帧尾，以构造数据帧，其中所述帧头和帧尾分别由连续M个“1”和N个“1”所组成；

步骤S4：逐位读取所述数据帧以控制光源发射出与所述数据帧相对应的光，其中所述光源的闪烁频率为至少100Hz，所述光源发射的光能够由摄像头检测到并形成明条纹与暗条纹相间的条形码图像；

循环执行步骤S4，直至预设帧间间隔结束，并切换至下一个二进制数组，继续执行步骤S3和S4；

其中，所述条形码图像包括起始静区、数据区和末尾静区，所述起始静区对应于所述数据帧的帧头、所述数据区对应于所述数据帧中的二进制数组，以及所述末尾静区对应于所述数据帧的帧尾；

其中，通过改变所述帧头和帧尾的数据的长度M和N，以调节所述起始静区和末尾静区在所述条形码图像中的占比，从而调节所述光源的亮度。

20.一种存储有可执行程序的计算机可读介质，其特征在于，所述可执行程序由处理器执行时配置为执行如权利要求1-11中的任一项所述的编码方法或如权利要求12-18中的任一项所述的解码方法。