CN215734283U - 一种基于可见光的无线图像传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于可见光的无线图像传输系统，解决了如何同时兼顾图像数据无线传输速率与图像数据内容传输真实准确性的问题，包括发射端和接收端，所述发射端包括图像采集模块、用于图像数据编码的第一处理单元及用于发射可见光的光源模块，所述接收端包括光敏二极管模块、用于图像数据解码的第二处理单元，通过可见光进行图像数据的无线传输，相比于传统的WIFI和蓝牙传输手段，不受频段的限制，保证了无线传输速率；同时还引入了第一显示模块与第二显示模块，通过比对第二显示模块显示的图像数据与第一显示模块显示的图像数据，可进一步确定图像数据传输的真实准确性。

Description

一种基于可见光的无线图像传输系统

技术领域

本实用新型涉及无线图像传输的技术领域，更具体地，涉及一种基于可见光的无线图像传输系统。

背景技术

目前，主流的日常无线传输手段主要为WIFI和蓝牙，WIFI和蓝牙均是通过电磁波来进行传输的。以2.4GHz频段的WIFI无线传输为例，其具有较强的穿透性，但是当处于较远的地方或有多重墙壁隔离的地点时，其数据传输往往会变得不稳定，且与距离和隔离墙的数量呈负相关关系。此外，WIFI的数据传输速度还会受到频段的限制，也使得它的速度增长受限。

为克服以上缺陷，国内外研究者引入了基于可见光的无线通信传输技术，可见光通信是指利用可见光波段的光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通信方式，具有绿色低碳、可实现近乎零耗能通信的特点，实现高速率传输，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间，在不久的将来，可见光通信也将与WiFi、蜂窝网络(3G、4G、甚至5G)等通信技术交互融合，在物联网、智慧城市(家庭)、航空、航海、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域带来创新应用和价值体验。

2020年2月4日，中国发明专利(公开号：CN11072875A)中公开了一种基于光强度的可见光语音图像混合传输系统及方法，该专利基于光电信号的转换，实现了图像和语音的无线传输，在图像传输方面，通过摄像头采集图像数据，然后将图像数据加载到LED驱动电路上，转化为光信号发送，然后光电探测器进行光电信号的转换，将光信号转换为电信号之后将图像数据传输至上位机中，实现了图像数据的无线传输，且不受频段的限制，传输速率也得到了保证，通过此种方式确实传输了图像数据，但图像传输至上位机之后的内容是否真是准确，利用该专利的方法却无法确认。

实用新型内容

为解决如何同时兼顾图像数据无线传输速率与图像数据内容传输真实准确性的问题，本实用新型提出一种基于可见光的无线图像传输系统，通过可见光进行图像数据无线传输，传输过程不受频段的限制，且能在接收端确认传输的图像数据是否完整。

为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种基于可见光的无线图像传输系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括图像采集模块、用于图像数据编码的第一处理单元及用于发射可见光的光源模块，所述接收端包括光敏二极管模块、用于图像数据解码的第二处理单元，发射端的图像采集模块、第一处理单元及光源模块依次信号连接，接收端的光敏二极管模块、第二处理单元依次信号连接，发射端的光源模块与接收端的光敏二极管模块信号连接；所述发射端还包括第一显示模块，第一显示模块连接第一处理单元；所述接收端还包括第二显示模块，第二显示模块连接第二处理单元。

在本技术方案中，发射端通过图像采集模块采集了图像数据后传输至第一处理单元，第一处理单元连接有第一显示模块，除通过第一显示模块将图像数据进行显示外，还对图像进行编码处理，形成承载图像数据的电信号，电信号驱动光源模块，光源模块将电信号转换为光信号，所述的光信号为可见光，承载图像数据，接收端通过光敏二极管模块接收光信号并将光信号转换为电信号，传输至第二处理单元，第二处理单元将电信号解码后还原图像数据，并通过第二显示模块显示，比对第二显示模块显示的图像数据与第一显示模块显示的图像数据，确定图像数据传输的真实准确性。

优选地，所述图像采集模块为OV7725摄像头模块，图像采集模块采集的图像为80*60个像素，图像采集模块采集图像后，传输至第一处理单元，并通过第一显示模块显示。

优选地，第一显示模块及第二显示模块均采用LCD液晶触摸显示屏，尺寸为2.8寸，分辨率为320*240，第一显示模块及第二显示模块把各自显示的图像的一个像素点填充成一个4*4的像素块。

在此，第一显示模块及第二显示模块均采用相同尺寸的LCD液晶触摸显示屏，与图像采集模块采集的图像像素点匹配，使得图像在第一显示模块上显示时，将第一显示模块的屏幕填充满，一方面达到图像放大的效果，另一方面，通过第二显示模块显示时，若图像数据传输的真实准确，则图像在第二显示模块上显示时，也能将第二显示模块的屏幕填充满，而且通过触摸协助，便于比对第二显示模块显示的图像数据与第一显示模块显示的图像数据。

优选地，所述第一处理单元与第二处理单元均为单片机。

优选地，所述光源模块为红色可见光激光模块，采用点状/一字组激光头，尺寸大小为135mm，输出点状红色/一字红色激光，激光的最大半径长度为650nm。

优选地，所述的光源模块的工作电压为3～5V，工作电流为40mA。

优选地，所述光敏二极管模块包括光敏二极管、双电压比较器、电源端VCC、电源指示电路、开关指示电路、电位器RP1、电阻R4、第一电容、D0输出端及地端GND，所述电源指示电路的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND；所述电位器RP1的电阻本体的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，电位器RP1的可移动电刷连接双电压比较器的2脚，电阻R4的一端连接电源端VCC，另一端分别连接双电压比较器的3脚及光敏二极管的阳极端，光敏二极管的阴极端连接地端GND，所述第一电容的一端连接光敏二极管的阳极端，另一端连接地端GND，双电压比较器的8脚一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，所述开关指示电路包括电阻R5、开关指示二极管、电阻R6，电阻R5的一端连接电源端VCC，另一端连接双电压比较器的1脚，开关指示二极管的阳极连接电源端VCC，阴极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接双电压比较器的1脚及D0输出端，D0输出端连接第二处理单元。

优选地，电源指示电路包括电源指示二极管、电阻R3、第二电容，所述电源二极管的阳极与电源端VCC连接，电源二极管的阴极连接电阻R3的一端，第二电容的一端连接电源端VCC，电阻R3的另一端与第二电容的另一端均连接地端GND。

优选的，所述双电压比较器为LM393双电压比较器。

优选地，所述第一处理单元与第二处理单元均为STM32F103单片机，抗噪声能力强。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型提出一种基于可见光的无线图像传输系统，在本无线图像传输系统工作的整个过程中，通过可见光进行图像数据的无线传输，相比于传统的WIFI和蓝牙传输手段，不受频段的限制，保证了无线传输速率；此外，本实用新型同时引入了第一显示模块与第二显示模块，通过比对第二显示模块显示的图像数据与第一显示模块显示的图像数据，可进一步确定图像数据传输的真实准确性。

附图说明

图1表示本实用新型实施例中提出的基于可见光的无线图像传输系统结构图；

图2表示本实用新型实施例中提出的第一处理单元对图像数据进行编码的时序图；

图3表示本实用新型实施例中提出的光敏二极管模块的电路结构图。

其中，1-发射端；2-接收端；11-图像采集模块；12-第一处理单元；13-光源模块；14-第一显示模块；21-光敏二极管模块；22-第二处理单元；23-第二显示模块

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例

如图1所示的基于可见光的无线图像传输系统结构图，参见图1，所述系统包括：

发射端1和接收端2，所述发射端1包括图像采集模块11、用于图像数据编码的第一处理单元12及用于发射可见光的光源模块13，所述接收端2包括光敏二极管模块21、用于图像数据解码的第二处理单元22，发射端1的图像采集模块11、第一处理单元12及光源模块13依次信号连接，接收端2的光敏二极管模块21、第二处理单元22依次信号连接，发射端1的光源模块13与接收端2的光敏二极管模块21信号连接；所述发射端1还包括第一显示模块14，第一显示模块14连接第一处理单元12；所述接收端2还包括第二显示模块23，第二显示模块23连接第二处理单元22。

在本无线图像传输系统中，发射端1作为图像数据的发射源，接收端2作为图像数据的接收源，中间过程引入了可发射可见光的光源模块13作为图像数据的中间过程枢纽，首先图像采集模块11采集了图像数据后传输至第一处理单元12，第一处理单元12连接有第一显示模块，除通过第一显示模块14将图像数据进行显示外，还对图像进行编码处理，形成承载图像数据的电信号，所述的编码过程即调制，在本实施例中，第一处理单元12采用PWM调制的方式来编码图像数据，属于比较成熟的现有技术。

第一处理单元12对图像数据编码的过程时序图如图2所示，编码过程通过第一处理单元的定时器来控制PWM占空比来实现，参见图2，空闲或等待状态维持低电平，起始信号和数据信号均由一个低电平和高电平信号组成，在本实施例中，固定了前端的低电平信号宽度，也可任意设置，再分别接上不同的高电平脉宽来实现。一个完整的信号由一个起始信号和若干个数据信号(数值等于图像像素点的深度组成)。为了实现对传输过程的误码处理，采用分块的格式打包图像数据，将一系列完整的图像数据，按列分割成若干个数据包，并以列号作为该数据包的标志信号，编码后的电信号驱动光源模块13，光源模块13将电信号转换为光信号，接收端2通过光敏二极管模块21接收光信号并将光信号转换为电信号，传输至第二处理单元22，第二处理单元22将电信号解码后还原图像数据。

第二处理单元22在解码前首先进行定时器捕捉，所述的解码即解调，解码过程与调制编码过程对应，第二处理单元通过定时器捕捉到电平的上升或下降沿，从而获取捕获到的信号的脉宽，再与编码的信号脉宽进行比较，实现图像数据的解码，第二处理单元22首先接收到图像数据的列位置，再接收该列的图像数据，并在第二显示模块23上显示，并不断刷新。若在传输过程中出现了误码、丢包等情况，未能正确接收的数据由处理器自动填充，直到接收到了正确的数据再重新刷新；对于钢线受阻的情况，第二显示模块23不再刷新图像，当重新接收到列的位置标志后，则从该列开始继续刷新图片，最后比对第二显示模块23显示的图像数据与第一显示模块14显示的图像数据，确定图像数据传输的真实准确性。

在本实施例中，图像采集模块11为OV7725摄像头模块，图像采集模块11采集的图像为80*60个像素，图像采集模块11采集图像后，传输至第一处理单元12，并通过第一显示模块14显示。

在本实施例中，第一显示模块14及第二显示模块23均采用LCD液晶触摸显示屏，尺寸为2.8寸，分辨率为320*240，第一显示模块14及第二显示模块23把各自显示的图像的一个像素点填充成一个4*4的像素块。

第一显示模块14及第二显示模块23均采用相同尺寸的LCD液晶触摸显示屏，与图像采集模块11采集的图像像素点匹配(图像的像素为80*60，LCD液晶触摸显示屏的显示尺寸为320*240，将图像的一个像素点填充成一个4*4的像素块时，恰好匹配)，使得图像在第一显示模块14上显示时，将第一显示模块14的屏幕填充满，一方面达到图像放大的效果，另一方面，通过第二显示模块23显示时，若图像数据传输的真实准确，则图像在第二显示模块23上显示时，也能将第二显示模块23的屏幕填充满，便于比对第二显示模块23显示的图像数据与第一显示模块14显示的图像数据。

在本实施例中，所述第一处理单元12与第二处理单元22均为单片机。

在本实施例中，光源模块13为红色可见光激光模块，采用点状/一字组激光头，尺寸大小为135mm，输出点状红色/一字红色激光，激光的最大半径长度为650nm，工作电压为3～5V，工作电流为40mA。

参见图3，所述光敏二极管模块21包括光敏二极管、双电压比较器、电源端VCC、电源指示电路、开关指示电路、电位器RP1、电阻R4、第一电容、D0输出端及地端GND，在图3中，电源指示电路对应图3的左侧部分电路A，开关指示电路对应图3的右侧部分电路B，第一电容用104表示，所述电源指示电路的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND；所述电位器RP1的电阻本体的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，电位器RP1的可移动电刷连接双电压比较器的2脚(Vin-)，电阻R4的一端连接电源端VCC，另一端分别连接双电压比较器的3脚(Vin+)及光敏二极管的阳极端，光敏二极管的阴极端连接地端GND，所述第一电容的一端连接光敏二极管的阳极端，另一端连接地端GND，双电压比较器的8脚一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，所述开关指示电路包括电阻R5、开关指示二极管、电阻R6，电阻R5的一端连接电源端VCC，另一端连接双电压比较器的1脚，开关指示二极管的阳极连接电源端VCC，阴极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接双电压比较器的1脚及D0输出端，D0输出端连接第二处理单元22。

电源指示电路包括电源指示二极管、电阻R3、第二电容，在图3中，第二电容也用104表示，所述电源二极管的阳极与电源端VCC连接，电源二极管的阴极连接电阻R3的一端，第二电容的一端连接电源端VCC，电阻R3的另一端与第二电容的另一端均连接地端GND。

在图3中，光敏二极管对光信号进行采集，实现光信号像电信号的转换，再由双电压比较器向单片机传输数字信号，D0输出端连接第二处理单元22，通过第二处理单元22来检测高低电瓶，以此来检测环境的光强改变，整个光敏二极管模块不仅包括对光信号进行采集的光敏二极管，双电压比较器还能起到保护作用和放大作用。

在本实施例中，所述双电压比较器为LM393双电压比较器。

在本实施例中，所述第一处理单元12与第二处理单元22均为STM32F103单片机，主控芯片为STM32F103ZET6，抗噪声能力强。

显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，包括发射端(1)和接收端(2)，所述发射端(1)包括图像采集模块(11)、用于图像数据编码的第一处理单元(12)及用于发射可见光的光源模块(13)，所述接收端(2)包括光敏二极管模块(21)、用于图像数据解码的第二处理单元(22)，发射端(1)的图像采集模块(11)、第一处理单元(12)及光源模块(13)依次信号连接，接收端(2)的光敏二极管模块(21)、第二处理单元(22)依次信号连接，发射端(1)的光源模块(13)与接收端(2)的光敏二极管模块(21)信号连接；所述发射端(1)还包括第一显示模块(14)，第一显示模块(14)连接第一处理单元(12)；所述接收端(2)还包括第二显示模块(23)，第二显示模块(23)连接第二处理单元(22)。

2.根据权利要求1所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述图像采集模块(11)为OV7725摄像头模块，图像采集模块(11)采集的图像为80*60个像素，图像采集模块(11)采集图像后，传输至第一处理单元(12)，并通过第一显示模块(14)显示。

3.根据权利要求2所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，第一显示模块(14)及第二显示模块(23)均采用LCD液晶触摸显示屏，尺寸为2.8寸，分辨率为320*240，第一显示模块(14)及第二显示模块(23)把各自显示的图像的一个像素点填充成一个4*4的像素块。

4.根据权利要求1所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述第一处理单元(12)与第二处理单元(22)均为单片机。

5.根据权利要求1所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述光源模块(13)为红色可见光激光模块，采用点状/一字组激光头，尺寸大小为135mm，输出点状红色/一字红色激光，激光的最大半径长度为650nm。

6.根据权利要求5所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述的光源模块(13)的工作电压为3～5V，工作电流为40mA。

7.根据权利要求1所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述光敏二极管模块(21)包括光敏二极管、双电压比较器、电源端VCC、电源指示电路、开关指示电路、电位器RP1、电阻R4、第一电容、D0输出端及地端GND，所述电源指示电路的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND；所述电位器RP1的电阻本体的一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，电位器RP1的可移动电刷连接双电压比较器的2脚，电阻R4的一端连接电源端VCC，另一端分别连接双电压比较器的3脚及光敏二极管的阳极端，光敏二极管的阴极端连接地端GND，所述第一电容的一端连接光敏二极管的阳极端，另一端连接地端GND，双电压比较器的8脚一端连接电源端VCC，另一端连接地端GND，所述开关指示电路包括电阻R5、开关指示二极管、电阻R6，电阻R5的一端连接电源端VCC，另一端连接双电压比较器的1脚，开关指示二极管的阳极连接电源端VCC，阴极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接双电压比较器的1脚及D0输出端，D0输出端连接第二处理单元(22)。

8.根据权利要求7所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，电源指示电路包括电源指示二极管、电阻R3、第二电容，所述电源指示二极管的阳极与电源端VCC连接，电源指示二极管的阴极连接电阻R3的一端，第二电容的一端连接电源端VCC，电阻R3的另一端与第二电容的另一端均连接地端GND。

9.根据权利要求7所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述双电压比较器为LM393双电压比较器。

10.根据权利要求4所述的基于可见光的无线图像传输系统，其特征在于，所述第一处理单元(12)与第二处理单元(22)均为STM32F103单片机。

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