JP2007166526A - 可視光無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い復号が得られるとともに、遠距離通信時に通信品質を阻害する原因となる背景光やノイズの影響を低減することが可能で、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易な、延いては高速通信が可能となる可視光無線通信システムを提供する。
【解決手段】可視光による通信を行う可視光無線通信システムであって、送信装置１は、２次元配列セルからなるフレームを生成する変換手段１１と、フレームのセルの中に補正セルを挿入するか、補正セルからなる補正フレームを生成する第１補正手段１３と、フレームまたは補正フレームを表示する表示手段１２とを備え、受信装置２は、送信装置１の画面に表示されたフレームおよび補正フレームを撮影する撮影手段２１と、これで撮影した補正セルを用いてセルの補正を行う第２補正手段２２１と、撮影手段２１で撮影したフレームを構成するセルまたは第２補正手段で補正されたセルに対応する２次元配列のコードを、変換前のデータに戻す復号手段２２２とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望のデータを可視光に変換しデータ転送を行う可視光無線通信システムに係り、特に２次元セルコード(動画)にエンコードした可視光を媒体として通信を行う可視光無線通信システムに関する。

既に実現されている可視光通信システムとして、例えばバーコードやＱＲコードなどケーブルを使わないデータ転送手段が知られている。ところが、これらに使用する色は白黒のみであり、かつ静止した画像データであるため、大容量データの転送には不向きである。また、近時、白黒に限らず、各種の色の動画などを用いて大容量データの転送を行うシステムの開発が試みられている。

ところで、可視光を通信媒体とする無線通信システムは、一般的に、既存の構成（例えば、モニタとカメラ）にソフトウェア（もちろんハードウェアで実現してもよい）などを追加するだけで実現可能な通信手段であるため、実現方法が容易である。また、この可視光を媒体とした無線通信システムは、近距離では秘匿性に優れた通信手段であり、また中距離・遠距離ではブロードキャスト、マルチキャストが可能で、応用アプリケーションが多岐にわたる。また、このような無線通信システムでは、可視光を通信媒体とするため、手軽であって、しかもデータ通信やダウンロードをしている様子がユーザにわかりやすい。さらに、有線通信と比較すると、有線ケーブルを必要としないため、配線の設置や作業にかかるコストが低い。また、無線通信と比較すると、電磁波の影響がなく、医療機関や電車など公共の場においても医療機器や人体に与える影響がない。また、電波法による制約を受けることもない。

次に、このような可視光通信について、具体的に説明する。
各種の情報の送受信を、直感的に、かつ容易に行うことができるものとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。即ち、これは、表示部を設けた表示装置と、リーダライタを備えるとともに表示部を設けた情報処理端末装置との間で、可視光通信を行う構成のものである。このような構成の光通信では、表示装置から情報処理端末装置に情報を転送する場合、表示装置において、画像のデータを表すシンボルの白黒のパターンが、表示部の１フレームの走査毎に切り替わり、画像データ全体を表す期間だけ連続して表示される。一方、これを受信する情報処理端末装置では、そのシンボルがリーダライタにより読み取られ、そのシンボルに基づいた画像のデータが取得される。次に、これとは逆に、情報処理端末装置から表示装置にデータを転送するときには、転送するデータを表すシンボルがリーダライタから出力され、それが表示部の所定の位置に形成された読み取り領域により読み取られる。従って、表示装置においては、読み取られたシンボルに基づいて、データが取得される。

また、このような可視光通信において、複数の異なる信号光を別々のエリアに送信したときに一部の受信エリアが重畳する場合、受信側の不要な信号を除去して所望の信号のみを受信できるものとして、例えば特許文献２に記載のように、カラオケ装置に適用した可視光通信装置が知られている。即ち、これは、ＲＧＢの可視光送信部がステージの天井にそれぞれ設置されており、これらの可視光送信部からＲ、Ｇ、Ｂの３原色がステージに向けて投光されてステージ上に投影されるようになっている。一方、ステージ上には、任意の場所へ自由に移動可能なマイクロフォンと一体で受信カードを備えており、可視光送信部からの可視光を受信カードが受信するようになっている。また、各可視光送信部では、３つのチャネルのオーディオ信号の各々でそれぞれ異なる波長の可視光を変調して目視可能な各種の色の信号光を生成するとともに、これらの信号光をステージ上で受信エリアの一部が重畳するように送信する。これにより、受信カードは、可視光送信部のいずれかにより送信された可視光から少なくとも１つの波長を色フィルタにより選択して受光し、その受光した波長を光電変換して復調することにより、マイクロフォンを持った使用者は、ＲＧＢの各色に対応する所望の音声チャンネルの音楽を聞くことができるようになっている。

また、この他に、照明器具での色温度（調光、色合い）について遠隔操作を行うことができるようにするために、安定かつ自在なワイヤレス光通信装置として、例えば特許文献３に記載のものが知られている。即ち、このワイヤレス光通信装置は、ワイヤレスリモコン装置を構成する携帯端末装置と、このワイヤレスリモコン装置である携帯端末装置との間で可視光通信を行うとともに室内を照明する複数のＬＥＤ群を設けた照明装置とを備えたものであって、照明装置の方は、可視光４色以上、特に５色に対応する波長で照明を行う。この照明装置のＬＥＤ群は、異なる波長群で発光しそれぞれデータをワイヤレスリモコン装置である携帯端末装置へ伝送する。これにより、ＬＥＤ群からの光を受信したワイヤレスリモコン装置である携帯端末装置では、各波長の光のパワーを検出することにより、これを補正するような制御光を照明装置へ出射し、これを受光した照明装置ではＬＥＤ群の制御を行うことで、より細やかな照明としての色温度（色合い）を実現する。また、照明装置は、携帯端末装置から色温度（色合い）を補正するための値のフィードバックを受けることによって、ＬＥＤ照明特有の色温度（色合い）の不安定さを解消することができるようになっている。
特開２００４−１２７２７２号公報 特開２００４−１９３９０８号公報 特開２００４−２９７４２５号公報

ところで、可視光を通信媒体とする無線通信システムにおいて、データ送信側とデータ受信側との間で色を正しく再現できるということは可視光通信を行う上で重要な要素であり、もし受信した光の色が歪んでしまうようなことがあると、データ復号に誤りが生じる可能性が高くなる。このような正しい色再現を妨げる要因として、通信環境に存在する背景光と、光学デバイスの特性やそのばらつき、などがあげられる。そこで、以下に色再現を妨げる要因について説明する。

（１）通信環境に存在する背景光の要因
可視光を通信媒体とする無線通信システムにおいて、データ送信側とデータ受信側間の通信経路にはさまざまな背景光が混入する可能性があり、むしろ背景光の混入がない環境の方が稀で、背景光の存在は避けられない。例えば、室内での通信においては蛍光灯に代表される照明が、また、屋外での通信においては太陽などの光が混入するなど、通信環境によってさまざまである。通信媒体である可視光は、上記の背景光によって、色かぶりや色調の変化やダイナミックレンジの低下などさまざまな影響を受ける。このように、可視光通信において、背景光の影響は避けられない課題である。また、通信距離が遠距離になる程、背景光が混入しやすく影響を受け易いといった問題がある。さらに、背景光の影響により、多階調の光（中間色）を用いた可視光通信が難しいといった問題もある。
（２）光学デバイスの特性やそのばらつきに関する要因
可視光を通信媒体とする無線通信システムは、次のような光学的なデバイス、即ち、表示手段（モニタ：液晶やＬＥＤなど）や撮影手段（受光素子、フィルタ）などを備えている。例えばＬＥＤの場合、一般的に光度は温度依存性を持っており、接合部温度の上昇に従って光度が低下する。また、これらの光学デバイスは、製造工程でのばらつきや経年変化などにより、光学的特性にばらつきが生じるおそれがある。

このように、可視光を通信媒体とする無線通信システムでは、背景光による影響や、光学デバイスの特性やそのばらつきにより受信した可視光の色が歪むことで、正しい復号ができなくなるという問題が生じている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、精度の高い復号が得られるとともに、遠距離通信などの際に通信品質を阻害する原因となる背景光やノイズの影響を低減することが可能で、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、延いては高速通信が可能となる可視光無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の可視光無線通信システムは、可視光を媒体として、データ送信装置とデータ受信装置との間で無線通信を行う可視光無線通信システムであって、前記データ送信装置は、送信すべきデータをコードに変換し、そのコードを２次元配列させたセルからなるフレームを生成する変換手段と、前記フレームを構成するセルの中に補正セルを挿入するか、または前記セルとは別の２次元配列された補正セルからなる補正フレームを生成する第１補正手段と、前記フレームまたは前記補正フレームを表示画面に表示する表示手段と、を備えるとともに、前記データ受信装置は、前記データ送信装置の前記画面に表示された前記フレームおよび補正フレームを撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影した前記補正セルを用いて、前記受信したコードを構成するセルの補正を行う第２補正手段と、前記撮影手段で撮影した前記フレームを構成する前記セル、または前記第２補正手段で補正された前記セルに対応する２次元配列のコードを、前記変換前のデータに戻す復号手段と、を備えたものである。

上記構成によれば、補正手段を設けることで、データ受信側において、受信データの補正が可能となる。例えば、補正を行うことにより背景光や光学デバイスの特性やそのばらつきの影響を低減することができ、正確なデータ復号が可能となる。また背景光の影響を低減することにより、遠距離通信が可能となる。また、多階調（RGBの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、高速通信が可能となる。

また、本発明の可視光無線通信システムは、前記２次元配列のコードに対応するセルで構成したフレームは、前記送信すべきデータに応じて時間とともに連続的に変化するものである。

また、本発明の可視光無線通信システムは、補正セルは、１つのグレーセルもしくは異なる階調の複数のグレーセルから構成されているものである。

また、本発明の可視光無線通信システムは、前記補正セルは、白及び黒を含む無彩色のセルと、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のセルとを備えるものである。

また、本発明の可視光無線通信システムは、前記データ受信装置は、前記セルまたは前記補正セルの受信データ復号時の画像レベルを補正するダイナミックレンジ補正手段を備えたものである。

上記構成によれば、補正を行うことにより背景光や光学デバイスの特性やそのばらつきの影響を低減することができ、正確なデータ復号が可能となる。また、背景光の影響を低減することにより、遠距離通信が可能となる。また、データの補正は受信側（受信装置）で行うため、送信側と１つまたは複数の受信側間の通信環境の差異を送信側で吸収する必要がなく、受信装置それぞれが自ら補正を行えばよく、補正に関わるシステムの構築が容易である。

本発明の可視光無線通信システムは、前記ダイナミックレンジ補正手段は、前記補正セルから所定の補正変換式により前記セルの補正を行うものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記ダイナミックレンジ補正手段は、各補正セルの間の点をスプライン曲線やベジエ曲線等の近似曲線で補間して前記セルの補正を行うものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記データ受信装置は、トーンカーブを補正するコントラスト補正手段を備えたものである。

上記構成によれば、２次元セルＣを受信（撮影）する際に、近傍に強い光源などがあった場合、受信セルの色が相対的に暗くなってしまうことがある。そのような影響を受けたときの受信特性の向上を図ることが可能となる。

本発明の可視光無線通信システムは、前記コントラスト補正手段は、ＲＧＢの各色のセルに対して同一の補正を行うものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記コントラスト補正手段は、ＲＧＢの各色のセルに応じてそれぞれ異なる補正を行うものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記コントラスト補正は、各補正セルの間の点はスプライン曲線やベジエ曲線等の近似曲線で補間して行うものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記データ受信装置は、前記セルの色調のバランスを補正するカラーバランス補正手段を備えたものである。

２次元セルコードによる可視光通信を行う際、背景光の影響は避けられない。可視光通信においては、例えば白いセル（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）を送信した場合、正しく白いセル（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）として受信されることが理想である。しかし、通信環境にある背景光により“色かぶり”（撮影した画面全体が赤や緑などの色がかぶって見えることで、早朝や夕方の屋外では赤やアンバーかぶり、日陰などでは青かぶり、室内の蛍光灯下では緑かぶりとなる）が発生した場合、受信した白いセルは正しい白（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）にならないことがある。また、一般的にデジタルカメラは、自動的に光を測定し撮影の調整を行う“オートホワイトバランス”機能を搭載している。しかしながら、複数の背景光が混じった状況下（ミックス光）においては必ずしも正しいホワイトバランスが得られるとは限らない。
そこで、上記のような構成によれば、背景光などの影響を受けてカラーバランス（色調のバランス）が劣化した場合に、補正セルを基にして、受信データ復号時にカラーバランス（色調のバランス）補正を行うことが可能となる。

本発明の可視光無線通信システムは、カラーバランス補正手段は、所定の補正変換式を用いて前記セルの色調のバランスを補正するものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記データ受信装置は、前記セルの色相（Ｒ、Ｇ、Ｂ）情報を取得する際に、前記セル内のピクセルの色調情報を平均化する手段を備えたものである。

一般に、可視光通信において、通信経路に明るい背景光が混入すると、撮影手段２１は背景光の明るさに引きずられて露出を絞る可能性がある。その結果、２次元セルコードの明るさ（レベル）が低下してしまう。一般に、暗くなった画像の一部（シャドー部）にはノイズが発生しやすい。このノイズの発生の例を、図２１に示す。ピクセルＮ１およびＮ２がセルＣ内で発生したノイズを示している。
そこで、上記のような構成によれば、前述した方法でピクセル間のＲＧＢの平均化を行うことにより、ピクセル単位で発生するノイズの影響を低減でき、より正確なデータ復号が可能となる。また、このような平均化を行うことにより、遠距離通信時に課題となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。

本発明の可視光無線通信システムは、前記データ受信装置は、受信した２次元セルデータの階調の歪に応じて階調を減らして復号を行う手段を備えたものである。

本発明の可視光無線通信システムは、前記データ送信装置は、送信すべきデータの中で重要なデータ（低周波情報）を階調の外側に、送信すべきデータの中で前記重要なデータ以外のデータ（高周波情報）を階調の内側にマッピングし送信を行う手段を備えたものである。

上記構成によれば、背景光やデバイスの光学的特性の影響によって２次元セルの受信特性が歪んでしまい、通信状態が望ましくない条件下においても、受信側で階調を減らして復号することで、比較的重要なデータ（低周波情報）は正しく復号することが可能となる。

本発明によれば、低下した２次元セルコードのレベル（ダイナミックレンジ）を、補正セルを用いて補正することにより、精度の高い復号が得られるとともに、レベル補正を行うことにより、遠距離通信時に通信品質を阻害する原因となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となるので、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、延いては高速通信が可能となる可視光無線通信システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る可視光無線通信システムを示すものであり、この可視光無線通信システムは、変換手段１１と、表示手段１２と、第１補正手段１３などとを備える送信端末装置１と、撮影手段２１と、第２補正手段２２１及び復号手段２２２を設けた制御部２２などとを備える受信端末装置２と、で構成されている。

送信端末装置１の変換手段１１は、送信データを動画に変換するものであり、エンコーダで構成されている。ここでいう動画Ｍとは、２進数データを数ビット毎に可視光に変換し、図２に示すように、２次元配列のセルＣ（以下、これを「２次元セルコード」とよぶ）で構成されるフレームＦが複数集まった動画のことであり、換言すれば、時間とともにフレームＦが切り替わるようになっている。１つのフレームＦには、図３に示すように、複数のセルＣが横縦２次元的にＸ×Ｙ個配列されており、また１つのセルＣには、多数のピクセル（撮像素子の最小単位）Ｐが縦横２次元的にｎ×ｍ個配列されている。

表示手段１２は、動画Ｍをモニタに表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）で構成されている。第１補正手段１３は、高精度の復号（受信端末装置２が受信データセル）を行うために後述する補正フレームＨＦを表示手段１２へ出力するものであり、出力が表示手段１２の入力に接続されている。

ここで、補正フレームＨＦについて説明する。
本実施形態の補正フレームＨＦ１は、図４に示すように、黒の補正セルＢＣ及び白の補正セルＷＣの他に、グレーの補正セルＧＣを含む構成となっている。この補正フレームＨＦ１の階調（色の濃度）や各セルの配置は、予め決定しておく。なお、補正フレームＨＦ１内のグレーの補正セルＧＣは、補正セルＧＣ１〜ＧＣ６のように異なる階調の複数のグレーセルから構成されていてもよい。また、この補正フレームＨＦ１の替わりに、例えば図５に示すように、フレームＨＦ２内の１つもしくは複数のセルを補正セルＨＣに割り当ててもよい。また、この補正フレームＨＦは、図６に示すように、白、黒のセルＷＣ、ＢＣ以外に、さらに赤・青・緑の原色のセルＢＬＣ・ＧＲＣ・ＲＥＣを備えた補正フレームＨＦ３で構成してもよい。

受信端末装置２は、本実施形態の場合、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡなどの携帯端末装置で構成されており、図７に示すように、撮影手段２１と、制御部２２と、操作部２３と、表示手段２４と、無線部２５と、アンテナ２６と、ＢＢ部２７と、外部メモリ２８などとを備えている。また、制御部２２は、第２補正手段２２１、復合手段２２２、変換手段２２３、内部メモリ２２４などを備えており、ＣＰＵで構成されている。
撮影手段２１は、送信端末装置１の表示手段１２に表示される動画を連続撮影するカメラ２１１と、カメラ制御部２１２とを備えており、この撮影した動画は第２補正手段２２１へ出力させるようになっている。即ち、この撮影手段２１のカメラ２１１は、カメラ制御部２１２により起動し、表示手段１２に表示される動画の連続撮影動作を行うようになっている。

第２補正手段２２１は、撮影手段２１で撮影した受信データセルＤＣ（２次元セルコードに対応する）を補正するものであり、出力が復号手段２２２の入力に接続されている。復号手段２２２は、第２補正手段２２１が補正した受信データセルＤＣから受信データを復号するものであり、デコーダで構成されている。

つぎに、本実施形態の可視光無線通信システムにおける送受信動作について、図８を参照しながら詳細に説明する。
（１）データ送信側について：
送信端末装置１は、表示手段１２であるモニタに各種の２次元配列のセルからなる２次元セルコードＣを表示する。この表示手段１２のモニタに表示する２次元セルコードＣは、送信データを変換手段１１でエンコードして生成したものである。また、この２次元セルコードＣは、補正フレームＨＦも交えたフレーム構成のものを予め生成しておいてもよい。

（２）データ受信側について：
受信端末装置２は、操作者が例えば手動操作により操作手段２３である操作キーを操作し、撮影手段２１であるカメラ２１１に対して、２次元セルコードＣの撮影機能を制御部２２により起動させる。そして、操作者は、操作手段２３を操作することにより、送信端末装置１の表示手段１２のモニタに表示される２次元セルコードＣを、撮影手段２１のカメラ２１１で撮影する。
即ち、操作者は、図９に示すように、受信端末装置２の表示手段２４に設けたモニタ２４１に表示されるガイドマークＧＭを見ながら、このガイドマークＧＭに２次元セルコードＣが収まるように撮影位置を保持する。

その後、撮影手段２１は、全ての２次元セルコードＣを録画する。そして、この録画が完了したら、録画完了を制御部２２に通知する。また、この録画した２次元セルコードＣは、例えば外部メモリ２８などに格納しておく。

次に、制御部２２は、外部メモリ２８などから２次元セルコードＣを内部メモリ２２４に読み出す。そして、この２次元セルコードＣの中から補正フレームＨＦを検出し、後述する補正係数を算出する。この補正係数は、予めその算出方法が内部メモリ２２４に保存されている。
次に、この算出した補正係数を２次元セルコードＣ中のデータセルＤＣに適用しながらエンコードを行い、受信データを生成する。その後、制御部２２は、操作者に対して２次元セルコードＣからの受信データ取出動作が完了したことを、モニタ２４１を通じて通知する（同時に、例えば「ピッ」というような合成音を再生して知らせてもよい）。

ここで、受信データの復号とレベル補正について、特に第２補正手段２２１について、図１０を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の第２補正手段２２１は、補正係数算出部２２１Ａと補正部２２１Ｂとを備えている。このうち、補正係数算出部２２１Ａは、例えば２次元セルコードＣから補正セルＨＣ（図５参照）を抽出し、この補正セルＨＣから補正係数を算出する。補正セルＨＣの色や階調は、予め決められており、受信した際の階調に従って補正係数Ｅを算出する。なお、補正セルＨＣの抽出は、その位置を予め決めておくことで容易に抽出が可能である。一方、補正部２２１Ｂは、２次元セルコードＣからデータセルＤＣを抽出し、このデータセルＤＣに補正係数Ｅを適用（例えば乗算）し、補正後のデータセルＤＣ（これを、「補正後データセル」とよぶ）を複合手段２２２に出力する。
復号手段２２２は、第２補正手段２２１が出力する補正後データセルＤＣをデコードし受信データを得る。

次に、補正係数算出部２２１Ａが算出する補正係数Ｅの具体例を次の［表１］に示す。この表１に示すように、補正係数Ｅを次に説明するルックアップテーブルとして補正部２２１Ｂに通知してもよい。このルックアップテーブルには、受信時の階調毎に補正後の階調をテーブル化した情報が格納されており、補正部２２１Ｂは受信データの階調に従ってルックアップテーブルを参照（リード）し、補正後の階調に置き換えることで受信セルの階調補正が行える。なお、セルの階調のビット数をｎとした場合、階調の最大値は２^ｎ−１となり、０から２^ｎ−１までの２^ｎ個のテーブルになる。

このように、第２補正手段２２１を設けることで、受信データのレベル補正が可能となる。さらに、このレベル補正を行うことにより、遠距離通信時に課題となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。また、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、高速通信が可能となる。
なお、本発明によれば、データのレベル補正は受信端末装置で送信側とは独立して行うため、送信側と１つもしくは複数の受信端末装置の通信環境の差異を送信側で吸収する必要がなく、補正に関わるシステムの構築が容易である。

次に、本発明のレベル調整方法について説明する。なお、このレベル調整方法は、可視光無線通信システムでの前述した送受信動作において、受信側に設けたダイナミックレンジ補正手段を用いて受信データ復号時のレベル（ダイナミックレンジ）補正について行うものである。また、ここで、補正係数算出部２２１Ａが算出する「補正係数ｃｅ」とは、この補正係数ｃｅによるレベル調整をデータセルＤＣに施すことで、所定のレベル調整効果が得られる係数のことをいう。

２次元セルＣを受信（撮影）して受信データセルＤＣを復号する時のレベル（ダイナミックレンジ）は、例えば逆光時のように２次元セルＣの近傍に強い光源があった場合、受信データセルＤＣの受信レベルのヒストグラムは全体的に狭いダイナミックレンジになってしまう。ここで、図１１は、受信データセルＤＣの理想的なヒストグラムを示す。一方、図１２には、ダイナミックレンジが狭くなってしまったときのヒストグラムを示す。
そこで、上記のような影響を受けた際の受信データセルＤＣの補正について、以下に最も簡単な一次関数（ｇ(ｙ)）を用いた補正方法を示す。

（１）上記のような影響を受けたときの補正について、以下に最も簡単な補正方法として、一次関数を用いた補正変換方法を示す。これには、後述する補正変換式ｇ(ｙ)を用いる。初めに、補正セルＨＣから補正変換式ｇ(ｙ)を求める。
送信端末装置１の第１補正手段１３で生成した複数の階調の補正セルＨＣを有する補正フレームＨＦ２を送信するが、このとき、例えば図１３に示すように、それぞれ異なる階調の補正セルＨＣａ，ＨＣｂを１フレーム内にマッピングしてもよい。なお、本実施形態では、補正セル（ＨＣａ）、及び補正セル（ＨＣｂ）の階調を、次式の範囲
ｘａ＜ｘｂ ・・・（１）
とする（但し、ｘａは補正セル（ＨＣａ）の階調、ｘｂは補正セル（ＨＣｂ）の階調を示す）。

次に、図１４に示すように、受信時の階調ヒストグラムを階調範囲[ｙａ,ｙｂ]から階調範囲[ｚａ,ｚｂ]に変換する補正変換を、ダイナミックレンジ補正手段を構成する制御部２２の第２補正手段２２１によって行う。なお、階調範囲[ｚａ,ｚｂ]は、補正すべき目標であり、すなわち補正セル（ＨＣａ）、（ＨＣｂ）の階調範囲[ｘａ,ｘｂ]に等しい（但し、補正セルの階調は予め決定しておく）。
図１４は、上から順に、送信時、受信時および補正後の階調ヒストグラムを示している。なお、点（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、補正セル（ＨＣａ）、（ＨＣｂ）の階調を示している。受信時の階調ヒストグラム中の矢印αは、通信路中に受けた影響を意味する。一方、補正後の階調ヒストグラム中の矢印βは、補正変換で行う変換を意味する。

ここで、受信時の階調範囲[ｙａ,ｙｂ]を階調範囲[ｚａ,ｚｂ]に変換する補正変換を、
Ｚ＝ｇ（ｙ） ・・・（２）
とすると、関数ｇ（ｙ）は、次の式（これを、「補正変換式」とよぶ）になる。

そこで、上記の補正変換式ｇ（ｙ）で補正変換を行うことで、図１４（Ｃ）に示す補正後の階調ヒストグラムのように、送信時の階調を再現することが可能となる。

（２）補正変換式ｇ（ｙ）をデータセルに適用する。
次に、上記で求めた補正変換式ｇ（ｙ）を受信したデータセルに適用する。補正係数算出部２２１Ａは、先に求めた（３）式で示す補正変換式ｇ（ｙ）からルックアップテーブルを算出し（例えば前述の［表１］参照）、補正係数として補正部２２１Ｂへ通知する。その後、補正部２２１Ｂは、ルックアップテーブルを基に、受信したデータセルＤＣの補正を行い、補正後データセルＤＣとして出力する。このように、通信路中で受けたレベル変化を補正変換式ｇ（ｙ）によって補正することで、送信側が送信したデータセルＤＣの階調レベルを受信側においても再現することが可能となる。
なお、本実施の形態では、補正セルＨＣから補正変換を求める際、一次元関数を用いた例を示したが、各補正セルＨＣの間の点はスプライン曲線やベジエ曲線等の近似曲線で補間してもよい。

以上、本実施形態によれば、低下した２次元セルコードのレベル（ダイナミックレンジ）を、ダイナミックレンジ補正手段を構成する第２補正手段２２１により、補正セルＨＣを用いてレベル調整することにより、従来よりも精度の高い復号結果が得られる。さらに、第１の実施形態における場合の同様に、レベル補正を行うことにより、遠距離通信時に課題となっていた背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。また、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、高速通信が可能となる。

次に、本発明のトーンカーブ補正方法について説明する。また、本実施形態のトーンカーブ補正方法で用いる、コントラスト補正手段である補正係数算出部２２１Ａが算出する補正係数ｃｅは、この補正係数ｃｅによる補正をデータセルＤＣに施すことで、所定のトーンカーブ効果が得られる係数とする。ただし、ここで使用する補正セルは、異なる階調の複数の補正セル（例えば図４に示すように、黒ＢＣ、グレーＧＣ、白ＷＣなどから構成されたもの）を用いなければいけない。

逆光時のように２次元セルＣの近傍に強い光源などの影響を受けてコントラストが劣化した場合に、その補正を行うために用いる、受信データ復号時のトーンカーブ（コントラスト）補正について、具体例を示しながら説明する。
（１）初めに、送信端末装置１の第１補正手段１３から、複数の階調の補正セルを含んだ補正フレームＨＦ２を送信するが、このとき、例えば図１５に示すように、それぞれ異なる階調の補正セルＨＣａ〜ＨＣｃを１フレーム内にマッピングする（近傍のフレームにそれぞれをマッピングしてもよい）。なお、本実施形態では、補正セル（ＨＣａ）、補正セル（ＨＣｂ）及び補正セル（ＨＣｃ）の階調を、次式の範囲
ｘａ＜ｘｂ＜ｘｃ ・・・（４）
とする（但し、ｘａ〜ｘｃは、補正セル（ＨＣａ）〜補正セル（ＨＣｃ）の階調を示す）。

（２）ところで、２次元セルＣを受信（撮影）する際に、近傍に強い光源などがあった場合、受信セルの色が相対的に暗くなってしまうことがある。そのような影響を受けたときの受信特性の例を、図１６に示す。ここで、横軸(ｘ)は送信時の階調で、縦軸(ｙ)は受信時の階調を示す。各軸の“Ｍ”は、送信・受信時の階調の最大値を示す。階調が８ｂｉｔの場合、Ｍ＝２５５となる。また、図中の実線は、受信特性ｙ＝ｆ（ｘ）を示している。符号ｘａ〜ｘｃ、ｙａ〜ｙｃは、それぞれ、階調がｘａ〜ｘｃである補正セル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を送信した際、受信側での階調がそれぞれｙａ〜ｙｃになったことを示している。
例えば、補正セル（ＨＣｂ）に着目すると、送信時はｘｂの階調であったが、受信時にはｙｂとなり、ｘｂ＞ｙｂである。これは、受信画像が暗くなってしまったことを意味する。
ここで、補正セルの階調ｘａ〜ｘｃは、送受信間で予め決められた既知の情報とするため、受信側では受信時の階調ｙａ〜ｙｃを調べることで、通信路中での影響である受信特性ｆ（ｘ）がわかる。
このように、通信路上で受けた影響による受信特性ｆ（ｘ）を、図中点線で示したｙ＝ｘの期待特性に変換する、補正変換式を求めればよい。

（３）そこで、図１７、図１８を参照しながら、補正セルＨＣａ〜ＨＣｃから補正変換式ｇ（ｙ）を求める。なお、図１７は、横軸(ｙ)が受信時の階調で、縦軸(ｚ)が補正後の階調であって、受信時の階調(ｙ)に対する補正後の階調(ｚ)の関係を示している。また、図１８は、横軸（ｘ）が送信時の階調で、縦軸(ｚ)が補正後の階調で、送信時の階調（ｘ）に対する補正後の階調(ｚ)の関係を示している。
初めに、受信した補正セルＨＣａ〜ＨＣｃの階調を調べ、受信時の階調（ｙ）から通信路の影響であるｆ（ｘ）を補正するための補正変換式ｇ（ｙ）を求める。ここで、受信時の階調（ｙ）から補正後の階調（ｚ）を得る補正変換式ｇ（ｙ）を図１７に示す。このとき、補正後の階調(z)は、図１８に示すように、送信時の階調（ｘ）に対してｚ＝ｘになる関係とする。
送信時の階調は通信路によってｆ（ｘ）という変化を受けるが、補正変換ｇ（ｙ）を施すことによって、図１８に示した補正後の特性ｚ＝ｇ（ｆ（ｘ））を得ることができる。

（４）次に、補正変換式ｇ（ｙ）を受信したデータセルに適用する。
補正係数算出部２２１Ａは、求めた補正変換式ｇ（ｙ）からルックアップテーブルを算出し（例えば、前述した[表１]参照）、補正係数ｃｅとして補正部２２１Ｂへ通知する。一方、この補正部２２１Ｂは、ルックアップテーブルを基に、受信したデータセルＤＣの補正を行い、補正後データセルＤＣとして出力する。
このように、通信路中で受けた変化であるｆ（ｘ）を補正変換式ｇ（ｙ）によって補正することで、送信側が送信したデータセルＤＣの階調を受信側においても再現することが可能となる。

なお、補正セルから補正変換式を求める際、各補正セルの間の点はスプライン曲線やベジエ曲線等の近似曲線で補間してもよい。また、トーンカーブ補正は、ＲＧＢの全チャネルに対して同一の補正を行ってもよい。さらに、そのトーンカーブ補正は、ＲＧＢのチャネル毎にそれぞれ異なる補正を行ってもよい（チャネル毎の補正係数を用意してもよい）。

従って、本実施形態によれば、補正セルＨＣを用いたデータセルＤＣの補正により、撮影時の露出状態や実際に撮影された２次元セルコードＣ部分のトーンカーブを、コントラスト補正手段である補正係数算出部２２１Ａによって補正し、リニアな階調を得ることができる。これによってより正確なデータの復号が可能となる。
また、第１の実施形態と同様に、トーンカーブ補正を行うことにより、遠距離通信時に課題となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。また、多階調（Ｒ、Ｇ、Ｂの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、高速通信が可能となる。

次に、本発明のカラーバランス補正方法について説明する。また、本実施形態のカラーバランス補正方法で用いる、カラーバランス補正手段を構成する補正係数算出部２２１Ａが算出する補正係数ｃｅは、この補正係数ｃｅによる補正をデータセルＤＣに施すことで、所定のカラーバランス効果が得られる係数とする。

２次元セルコードによる可視光通信を行う際、背景光の影響は避けられない。つまり、可視光通信においては、送信した白いセルが正しい白いセル（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）として受信されることが理想であるが、通信環境にある背景光により“色かぶり”が発生することがある（撮影した画面全体が赤や緑などの色がかぶって見えることで、早朝や夕方の屋外では赤やアンバーかぶり、日陰などでは青かぶり、室内の蛍光灯下では緑かぶりとなる）。一般的にデジタルカメラは、自動的に光を測定し撮影の調整を行う“オートホワイトバランス”機能を搭載している。しかしながら、複数の背景光が混じった状況下（ミックス光）においては必ずしも正しいホワイトバランスが得られるとは限らない。
そこで、本発明では、背景光などの影響を受けてカラーバランス(色調のバランス)が劣化した場合に、補正セルを基にして、受信データ復号時にカラーバランス(色調のバランス)補正を行うようになっている。このカラーバランス(色調のバランス)補正について、具体例を示しながら以下に、説明する。

（１）初めに、ＲＧＢの各チャネルの階調が等しいグレーの補正セルが受けた“色かぶり”の色を判断し、色かぶりした色を補正する変換を施し、データセルＤＣのカラーバランスを補正する。
補正セルを理想的に受信できた場合、図２の補正フレームＨＦ１に示したような補正セルが得られる。しかし、背景光の影響（例えば夕日などの赤）で、赤の色かぶりが起こったときの補正セルＨＣは図１９のようになり、全体的に赤みがかってしまう。例えば、各チャネルの階調がＲ_Ｔ＝Ｇ_Ｔ＝Ｂ_Ｔ＝１２８というような補正セル（グレー）ＨＣを送信し、通信路中で赤かぶりが起こった場合、例えば受信時の各チャネルの階調はＲ_Ｒ＞Ｇ_Ｒ＝Ｂ_Ｒというように、Ｒチャネルの階調Ｒ_Ｒが他チャネルの階調（Ｇ_ＲとＢ_Ｒ）より高くなる。
ここで、送信時、受信時の各チャネルの階調は、以下の通りとする。
送信時の各チャネルの階調； Ｒ_Ｔ＝Ｇ_Ｔ＝Ｂ_Ｔ＝１２８（グレー）
受信時の各チャネルの階調； Ｒ_Ｒ＞Ｇ_Ｒ＝Ｂ_Ｒ（赤みを帯びたグレー）

（２）このような場合、例えば以下のような補正変換式ｇ（ｙ）をチャネル毎に行うことで、赤かぶりの影響を補正することができる。

なお、本実施形態では一次元関数を用いた例を示したが、それ以外の関数を用いてもよい。

従って、本実施形態によれば、補正セルＨＣを用いたデータセルＤＣの補正により、複数の背景光が混じった状況下（ミックス光）においても、データセルＤＣのカラーバランスを正確に補正することが可能となる。
また、第１の実施形態と同様に、カラーバランス補正を行うことにより、遠距離通信時に問題となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。また、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、高速通信が可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るセル内のピクセルの色調情報の平均化方法について説明する。なお、本実施形態において、２次元セルコードの１セルＣは、第１の実施形態の場合と同様に、図３に示すようにｎ×ｍのピクセルＰ（撮像素子の最小単位）で構成されている。

本実施形態における構成は、基本的には、図２０に示すように、第１の実施形態に係る可視光無線通信システムの構成と同様であるが、データ受信側である受信端末装置２が、あるセルＣの色相情報（ＲＧＢ）を取得する際、セルＣ内のピクセルＰの色情報を平均化することで1セルＣの色情報を得るシステムとする（ノイズの影響を抑え、遠距離通信を可能とする）。そこで、本実施形態では、図２０に示すように、データ受信側である受信端末装置２において、撮影手段２１と第２補正手段２２１との間に平均化手段２２５を備えている。この平均化手段２２５には、データピクセル平均部２２５Ａと補正ピクセル平均部２２５Ｂとを設けている。

次に、本実施形態の可視光無線通信システムにおける動作について説明する。
本実施形態における基本的な動作は、第１の実施形態で示した動作と同様であるが、データピクセル平均部２２５Ａは、撮影手段２１が出力するあるデータセルＤＣについて、そのセルＣに含まれる全ピクセルＰのＲＧＢを平均化し、このデータセルＤＣのＲＧＢとして出力する。同様に、補正ピクセル平均部２２５Ｂは、撮影手段２１が出力するある補正セルＨＣについて、そのセルＨＣに含まれる全ピクセルＰのＲＧＢを平均化し、この補正セルＨＣのＲＧＢとして出力する。

一般に、可視光通信において、通信経路に明るい背景光が混入すると、撮影手段２１は背景光の明るさに引きずられて露出を絞る可能性がある。その結果、２次元セルコードの明るさ（レベル）が低下してしまう。一般に、暗くなった画像の一部（シャドー部）にはノイズが発生しやすい。このノイズの発生の例を、図２１に示す。
そこで、本実施形態では、前述した方法でピクセル間のＲＧＢの平均化を行うことにより、ピクセル単位で発生するノイズの影響を低減でき、より正確なデータ復号が可能となる。
また、このような平均化を行うことにより、遠距離通信時に課題となる背景光やノイズの影響を低減することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る階調調整方法について説明する。
この発明の階調調整方法を適用する本実施形態の可視光無線通信システムは、基本的には、第１の実施形態と同様の構成であるが、これに後述する一部の機能を加えている。これについて、以下に具体的に説明する。
（１）データ送信側である送信端末装置１：
送信端末装置１では、例えば比較的重要なデータ（低周波情報）を階調の外側に、比較的重要でないデータ（高周波情報）を階調の内側にマッピングし、送信を行う。そのため、変換手段には、送信データの重要度を判別する機能と、その判断に基づいてデータをマッピングする機能といった機能を付与している。
（２）データ受信側である受信端末装置２：
一方、受信端末装置２では、多階調の２次元セルを用いて通信している動作中に、受信した２次元セルデータの階調の歪に応じて階調を減らして復号を行う。そのため、第２補正手段には、２次元セルデータの階調の歪の度合いを判断する機能と、その判断に基づいて補正係数を切り替える機能といった機能を付与している。

次に、本実施形態の可視光無線通信システムにおける動作について説明する。
本実施の形態における動作は、基本的には、第１の実施形態で示した動作と同様であるが、下記のような部分が大きく異なる。
即ち、図２２に示すように、受信端末装置２での歪んだ受信特性の例を示す。同図のような受信特性の歪みによって、点（ｂ）や点（c）の階調は、それぞれ点（a）や点（ｄ）の階調に近い値となっている。
一般に、このような場合、点（ｂ）の復号時は左下の点線で囲ったように点（a）と同等の復号を行い、また点（ｃ）の復号時は右上の点線で囲ったように点（ｄ）と同等の復号を行う。なお、このような復号を行う際、データ送信側の送信端末装置１では、比較的重要なデータ（低周波情報）を、予め階調の外側、つまり０やＭに近い方にマッピングし、比較的重要でないデータ（高周波情報）を階調の内側にマッピングしておく。

上記の動作をプログレッシブＪＰＥＧ形式の画像データを例に説明する。画像ファイル形式であるＪＰＥＧ形式の拡張仕様の一つにプログレッシブＪＰＥＧ形式がある。通常のＪＰＥＧ画像はユーザのコンピュータにダウンロードされるに従って上から徐々に画像が表示されるが、プログレッシブＪＰＥＧ形式の画像では、最初はぼんやりした低解像度の画像が現れ、ダウンロードが進むと次第に画像が鮮明になってくる。このため、ダウンロードの途中でも画像のおおよそのイメージを知ることができる。本実施形態では、最初に表示される低解像度の画像情報を予め階調の外側にマッピングし、後から表示される高解像度の画像情報を階調の内側にマッピングする。
このような構成にすることで、背景光やデバイスの光学的特性の影響によって２次元セルの受信特性が歪んでしまい、通信状態が望ましくない条件下においても、受信側で階調を減らして復号することで、比較的重要なデータ（低周波情報）は正しく復号でき、完全な復号には至らないがユーザに対して情報の概要を伝えることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る可視光無線通信システムについて説明する。
本実施形態の可視光無線通信システムでは、基本的には第１の実施形態と同様の構成となっているが、図２３に示すように、具体的にはデータ送信側とデータ受信側とに、それぞれ、携帯端末装置３、４を、送信装置及び受信装置として構成している。これらの携帯端末装置３、４間で近距離可視光通信を行う場合の実施形態について、以下に詳細に述べる。

データ送信側の携帯端末装置３は、具体的には、図７及び図８に示すものと同じ構成となっているが、撮像手段２１（カメラ２１１）は特になくてもよい。変換手段２２３は、制御部２２のプログラムの一部として実装されている。また、この変換手段２２３は、外部メモリ２８に格納されている転送データを２次元セルコードＣに変換する。さらに、この変換手段２２３は、生成した２次元セルコードＣを外部メモリ２８に格納する（なお、この生成した２次元セルコードＣは、内部メモリ２２４に格納したままでもよい）。表示手段２４は、外部メモリ２８に格納されている２次元セルコードＣをモニタ２４１に表示する。

一方、データ受信側の携帯端末装置４も、同じく図７及び図８に示すものと同じ構成となっている。撮影手段は、携帯端末装置３のモニタ２４１に表示される２次元セルコードＣを連続撮影する。撮影手段２１は、撮影データを外部メモリ２８に格納する。復号手段２２２は、制御部２２のプログラムの一部として実装されている。この復号手段２２２は、撮影データを外部メモリ２８から読み込む。また、復号手段２２２は、撮影データから転送データを復号し、外部メモリ２８に格納する。

次に、２進数データとＲＧＢの変換方法および復号方法について説明する。
初めに、図２４に光の３原色とＲＧＢとの一般的な関係を示す。また、図２５には、２進数データを３原色のＯＮ／ＯＦＦに置き換えて１つのセルとする場合の２進数データとＲＧＢとの変換・復号の関係の一例を示す。
２次元セルコードの１つのセルのＲＧＢの決定方法は、図２５に示すように、２進数データを３ｂｉｔ取り出し、それを１ｂｉｔずつＲ、Ｇ、Ｂに割り当てる。この図２５の関係に従って変換を行う場合、２進数データが「１００ ０１０ ００１ ０１１ １０１ １１０」と続いた場合は、変換されるＲＧＢは『Ｒ Ｇ Ｂ Ｃ Ｍ Ｙ』の順になる。
なお、図２５では、３ビットごとに取り出した各ビットをＭＳＢ（Most Significant Bit；ＬＳＢに対応した、高い桁を意味する側のビット）から順にＲ・Ｇ・Ｂと置き換えているが、その関係はこの限りでない。例えば、３ビットの各ビットをＭＳＢから順にＢ・Ｇ・Ｒとしてもよい。

次に、本実施形態の可視光無線通信システムにおける変換動作および復号動作について、図２、７、８、９、２３を参照しながら説明する。
（１）データ送信側について、
送信側の操作者（以下、これを「送信者」とする）は、表示手段２４のモニタ２４１に表示される画面情報を見ながら操作手段２３を操作し、受信側の操作者（以下、これを「受信者」とする）に送信したいデータを外部メモリ２８の中から選択する。
送信者は、選択した送信データを２次元セルコードＣ（図２または図９参照）にエンコードし、モニタ２４１に表示する指示を制御部２２に送る。このとき、送信者は、１フレームのセル数やフレームレートを選択してもよい。次に、制御部２２は、送信者から指定された送信データを変換する指示を変換手段２２３に対して変換指示を与える。変換手段２２３は、外部メモリ２８に格納されている送信データを内部メモリ２２４に読み込む。また、この変換手段２２３は、制御部２２から指示されたエンコード条件のもと、転送データを２次元セルコードＣに変換する。さらに、この変換手段２２３は、生成した２次元セルコードＣを外部メモリ２８に格納する（内部メモリ２２４に格納したままでもよい）。一方、制御部２２は、変換手段２２３が生成した２次元セルコードＣを表示手段２４に転送する。表示手段２４は、転送されてくる２次元セルコードＣをモニタ２４１上に表示する。表示手段２４は、２次元セルコードＣの全フレームＦの表示が終了したら、先頭フレームＦから再生を行う。

（２）データ受信側について、
受信者は、操作手段２３を操作し、２次元セルコードＣの撮影機能を起動させる。制御部２２は、撮影手段２１を動画が撮影できる状態で起動させる。受信者は、携帯端末装置３のモニタ２４１に表示される２次元セルコードを、自身の携帯端末装置４のカメラ２１１で撮影する。また、受信者は、図２３に示すように携帯端末装置４のモニタに表示されるガイドマークＧＭ（図９参照）を見ながら、ガイドマークＧＭに２次元セルコードＣが収まるように撮影位置を保持する。撮影手段２１は、カメラ２１１で連続撮影しながら２次元セルコードＣの録画を開始する。この時、表示手段２４において、図９に示すように、録画中であることを受信者がわかるような表示をモニタ２４１に示す（また、「ピッ」というような合成音を再生して知らせてもよい）。
撮影手段２１は、全ての２次元セルコードを録画したら、録画完了を制御部２２に通知する。録画した２次元セルコードは、例えば外部メモリ２８に格納しておく。制御部２２は、復号手段２２２に２次元セルコードＣを復号するよう指示を与える。復号手段２２２は、外部メモリ２８から２次元セルコードＣを内部メモリ２２４に読み出し、デコードを開始する。また、この復号手段２２２は、２次元セルコードＣから取り出した受信データを外部メモリ２８に格納し、デコードが完了したことを制御部２２に通知する。制御部２２は、受信者に対して２次元セルコードＣからの受信データ取り出しが完了したことを、モニタ２４１を通じて通知する（また、前述のように、同時に「ピピッ」というような合成音を再生して知らせてもよい）。
従って、送信者（および受信者）は、携帯端末装置４が制御部２２のデコード完了通知によって、通信が完了したことを知る。

次に、図２６乃至図２８を参照しながら、２進数データとＲＧＢとの変換方法および復号方法について、他の方法を具体的に説明する。なお、図２６には、セル間のＲＧＢの変化を情報とする場合のエンコードの例を示す（以下、便宜上、ＢＬＡＣＫを“Ｋ”として表示する）。
ここでの方法では、エンコードを数式で表すと次式のようになる。

その後、上式で得られるＹ（ｎ）を図２５の対応を用いてＲＧＢに変換する。

次に、図２７に、セル間のＲＧＢの変化を情報とする場合のデコードの例を、具体的に示す。
例えば、セルが『Ｋ・Ｂ Ｇ Ｃ Ｒ Ｍ Ｙ Ｗ』と続いた場合、『Ｋ→Ｂ』から「００１」、『Ｂ→Ｇ』から「０１１」・・・、『Ｙ→Ｗ』から「００１」というようにデコードでき、『Ｋ』から『Ｗ』まで変化境界は７箇所あるので、結果「００１ ０１１ ００１ １１１ ００１ ０１１ ００１」という３ｂｉｔ×７の情報を復号できる。
なお、上記のデコード例では、境界前と後のセルのＲＧＢをＥＸＯＲしてデコードしている。つまり、
（境界から得られる３ｂｉｔの２進数データ）＝
（境界前セルＲＧＢ）ＥＸＯＲ（境界後セルＲＧＢ） ・・・（９）
但し、（境界前セルＲＧＢ）と（境界後セルＲＧＢ）は、図２５の対応を用いている。

図２８は、図２６、図２７のエンコード、デコードをまとめて図に表したものであり、転送データが「０００ ００１ ０１０ ０１１ １００ １０１ １１０ １１１」の場合の具体例である。このエンコード結果として『ＫＫＢＣＫＲＢＷＫ』が得られる。一方、再度『ＫＫＢＣＫＲＢＷＫ』をデコードすると「０００ ００１ ０１０ ０１１ １００ １０１ １１０ １１１」となり、転送データが復元できる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について、図２９を参照しながら説明する。
本実施形態では、同図に示すように、データ送信側の送信端末装置５を大型モニタで構成しているとともに、データ受信側の送信端末装置６を第１の実施形態と同様の携帯端末装置で構成しており、遠距離可視光通信が可能となっている。
なお、本実施形態での送受信動作は、第１の実施形態から第４の実施形態での送受信動作と同様である。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の可視光無線通信システムは、精度の高い復号が得られるとともに、遠距離通信などの際に通信品質を阻害する原因となる背景光やノイズの影響を低減することが可能で、多階調（ＲＧＢの多階調化）を用いた可視光通信が容易となり、延いては高速通信が可能となる効果を有し、所望のデータを可視光に変換しデータ転送を行う可視光無線通信装置等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る可視光無線通信システムの構成を示すブロック図 本発明に係る２次元セルコードが時間的に変化する状態を示す説明図 その２次元セルの構成を示す説明図 本発明に係る補正フレームを示す説明図 本発明に係る補正セルを設けたフレームを示す説明図 本発明に係る補正フレームの変形例を示す説明図 本発明の第１の実施形態に係る受信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る可視光無線通信システムの動作を示す説明図 本発明の第１の実施形態に係る受信端末装置での２次元セルコードの受信状態を示す説明図 本発明の第１の実施形態に係る可視光無線通信システムの第２補正手段の具体的構成を示すブロック図 本発明の可視光無線通信システムでの受信データ復号時の２次元セルの理想的なヒストグラムを示す説明図 背景光の影響などをうけたときの受信データ復号時の２次元セルのヒストグラムを示す説明図 本発明の可視光無線通信システムに用いる多階調の補正セルで構成されたフレームを示す説明図 本発明の可視光無線通信システムによりレベル補正を行うときの様子を示すものであり、（Ａ）は送信時の階調を示すグラフ、（Ｂ）は受信時の階調を示すグラフ、（Ｃ）は補正後の階調を示すグラフ 多階調の補正セルで構成されたフレームを示す説明図 本発明の可視光無線通信システムにおける受信時の階調特性と期待特性を示すグラフ 本発明の可視光無線通信システムに用いる補正変換式のグラフを示す説明図 本発明の可視光無線通信システムにより補正された後の階調特性を示すグラフ フレームの赤かぶりした補正セルの状態を示す説明図 本発明の第２の実施形態に係る可視光無線通信システムの受信端末装置の構成を示すブロック図 フレームでのノイズの発生例を示す説明図 本発明の第３の実施形態に係る可視光無線通信システムでの歪んだ受信特性を示すグラフ 本発明の第４の実施形態に係る可視光無線通信システムの送受信動作を示す説明図 ＲＧＢ（光の３原色）およびその合成色を示す説明図 ＲＧＢ（光の３原色）と２進数との関係を示す表 セル間のＲＧＢの変化を情報とする場合のエンコード例を示す表 セル間のＲＧＢの変化を情報とする場合のデコード例を示す表 セル間のＲＧＢの変化を情報とする場合のエンコード・デコード例を示す説明図 本発明の第５の実施形態に係る可視光無線通信システムの送受信動作を示す説明図

符号の説明

１ 送信端末装置
１１ 変換手段
１２ 表示手段
１３ 第１補正手段
２ 受信端末装置
２１ 撮影手段
２１１ カメラ
２１２ カメラ制御部
２２ 制御部
２２１ 第２補正手段
２２１Ａ 補正係数算出部（コントラスト補正手段、カラーバラス補正手段）
２２１Ｂ 補正部
２２２ 復号手段
２２３ 変換手段
２２４ 内部メモリ
２２５Ａ データピクセル平均部
２２５Ｂ 補正ピクセル平均部
２３ 操作部
２４ 表示手段
２５ 無線部
２６ アンテナ
２７ ＢＢ部
２８ 外部メモリ
２１ 撮影手段
３ 携帯端末装置（データ送信側）
４ 携帯端末装置（データ受信側）
５ 大型モニタ（データ送信側の送信端末装置）
６ 携帯端末装置（データ受信側の送信端末装置）
Ｃ セル
ＢＣ （黒）セル
ＧＣ （グレー）セル
ＷＣ （白）セル
ＢＬＣ （青）セル
ＧＲＣ （緑）セル
ＲＥＣ （赤）セル
ＤＣ 受信データセル（２次元セルコード）
Ｆ フレーム
ＨＦ１〜ＨＦ３ フレーム
Ｍ 動画
Ｐ ピクセル
ＧＭ ガイドマーク

Claims (16)

1. 可視光を媒体として、送信装置と受信装置との間で無線通信を行う可視光無線通信システムであって、
   前記送信装置は、
   送信すべきデータをコードに変換し、そのコードを２次元配列させたセルからなるフレームを生成する変換手段と、
   前記フレームを構成するセルの中に補正セルを挿入するか、または前記セルとは別の２次元配列された補正セルからなる補正フレームを生成する第１補正手段と、
   前記フレームまたは前記補正フレームを表示画面に表示する表示手段と、
   を備えるとともに、
   前記受信装置は、
   前記データ送信装置の前記画面に表示された前記フレームおよび補正フレームを撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段で撮影した前記補正セルを用いて、前記受信したコードを構成するセルの補正を行う第２補正手段と、
   前記撮影手段で撮影した前記フレームを構成する前記セル、または前記第２補正手段で補正された前記セルに対応する２次元配列のコードを、前記変換前のデータに戻す復号手段と、
   を備えた可視光無線通信システム。
2. 前記２次元配列のコードに対応するセルで構成したフレームは、前記送信すべきデータに応じて時間とともに変化する請求項１に記載の可視光無線通信システム。
3. 前記補正セルは、１つのグレーセルもしくは異なる階調の複数のグレーセルから構成されている請求項１または２に記載の可視光無線通信システム。
4. 前記補正セルは、白及び黒を含む無彩色のセルと、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のセルとから構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
5. 前記受信装置は、前記セルまたは前記補正セルの受信データ復号時の色のレベルを補正するダイナミックレンジ補正手段を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
6. 前記ダイナミックレンジ補正手段は、前記補正セルから所定の補正変換式により前記セルの補正を行う請求項５に記載の可視光無線通信システム。
7. 前記ダイナミックレンジ補正手段は、各補正セルの間の点をスプライン曲線やベジエ曲線等の近似曲線で補間して前記セルの補正を行う請求項５に記載の可視光無線通信システム。
8. 前記受信装置は、トーンカーブを補正するコントラスト補正手段を備えた請求項１から７のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
9. 前記コントラスト補正手段は、前記ＲＧＢの各色のセルに対して同一の補正を行う請求項８に記載の可視光無線通信システム。
10. 前記コントラスト補正手段は、前記ＲＧＢの各色のセルに応じてそれぞれ異なる補正を行う請求項８に記載の可視光無線通信システム。
11. 前記コントラスト補正手段は、各補正セルの間の点は近似曲線で補間して行う請求項１から５のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
12. 前記データ受信装置は、前記セルの色調のバランスを補正するカラーバランス補正手段を備えた請求項１から１１のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
13. カラーバランス補正手段は、所定の補正変換式を用いて前記セルの色調のバランスを補正する請求項１２に記載の可視光無線通信システム。
14. 前記受信装置は、前記セルの色相（Ｒ、Ｇ、Ｂ）情報を取得する際に、前記セル内のピクセルの色調情報を平均化する手段を備えた請求項１から１３のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
15. 前記受信装置は、受信した２次元セルデータの階調の歪に応じて階調を減らして復号を行う手段を備えた請求項１から１４のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
16. 前記送信装置は、送信すべきデータの中で重要なデータを階調の外側に、送信すべきデータの中で前記重要なデータ以外のデータを階調の内側にマッピングし送信を行う手段を備えた請求項請求項１から１５のいずれか１項に記載の可視光無線通信システム。
    

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