JP2017191975A

JP2017191975A - 可視光通信用受信装置及び受信方法

Info

Publication number: JP2017191975A
Application number: JP2016079230A
Authority: JP
Inventors: 敏樹小森; Toshiki Komori
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-19

Abstract

【課題】撮影画像をモニタに表示させながら可視光通信を行うにあたり、低コストで、かつ部品の実装面積を小さく抑えながら、可視光及びその近傍を除く部分の露光不足を解消させる。【解決手段】可視光光源を含む撮影画像を画素データに変換するイメージセンサ３と、イメージセンサから入力された画素データを複製して転送する画素データ振り分け部４と、画素データ振り分け部から入力された画素データを用いて可視光通信受信処理を行う可視光通信用受信部５と、画素データ振り分け部から入力された画素データの輝度に関するデータを演算して画素データの輝度を高める輝度調整部６と、輝度調整後の画素データをモニタに描画する画像描画部７とを備える可視光通信用受信装置１等。画素データ振り分け部、可視光通信用受信部、輝度調整部及び画像描画部の各々の機能をＣＰＵにおいてソフトウェアで実現することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、可視光通信用受信装置等に関し、特に、撮影画像をモニタに表示させながら可視光通信を行う受信装置等に関する。

撮影画像をモニタに表示させながら、可視光の周波数帯（３８０〜７８０ｎｍ）を用いて無線通信を行う可視光通信システムが検討されている。このシステムは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いて可視光の強弱を超高速で変化させることにより、デジタルデータを送信し、この可視光をデジタルカメラで撮影し、デジタルカメラに搭載されたＣＣＤイメージセンサで可視光の強弱を検知してデジタルデータを受信するものである。

上記ＬＥＤの点滅間隔は、数十μｓ〜数ｍｓ程度であり、イメージセンサはこの点滅を検知するために高速撮影を行うため、撮影画像は、可視光及びその近傍を除く部分が露光不足となり、モニタ表示に適さないという問題があった。

そこで、特許文献１には、高速で撮影可能なカメラと、低速ではあるが、十分な露光を確保することができ、撮影画像を視認し易い撮影画像モニタ用のカメラの２台を使う方式が提案されている。

特許第５５１５４７２号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、カメラを２つ実装するため、部品点数の増加に伴い、製品コスト、実装面積及び消費電力が増大するという問題があった。

そこで、本発明は、撮影画像をモニタに表示させながら可視光通信を行うにあたり、低コストで、かつ部品の実装面積を小さく抑えながら、可視光及びその近傍を除く部分の露光不足を解消させることを目的とする。

本発明の可視光通信用受信装置は、可視光光源を含む撮影画像を画素データに変換するイメージセンサと、該イメージセンサから入力された画素データを複製して転送する画素データ振り分け部と、該画素データ振り分け部から入力された画素データを用いて可視光通信受信処理を行う可視光通信用受信部と、前記画素データ振り分け部から入力された画素データの輝度に関するデータを演算して該画素データの輝度を高める輝度調整部と、該輝度調整後の画素データをモニタに描画する画像描画部とを備える。

また、本発明の可視光通信用受信方法は、可視光光源を含む撮影画像を画素データに変換し、該画素データを複製し、該複製された画素データの一方を用いて可視光通信受信処理を行い、前記複製された画素データの他方の輝度に関するデータを演算して該画素データの輝度を高め、該輝度調整後の画素データを描画する。

以上のように、本発明によれば、撮影画像をモニタに表示させながら可視光通信を行うにあたり、低コストで、かつ部品を実装面積を小さく抑えながら、可視光及びその近傍を除く部分の露光不足を解消させることができる。

本発明に係る可視光通信用受信装置の一実施の形態を示すブロック図である。図１の輝度調整部におけるビットシフトを説明するためのブロック図である。図１の輝度調整部におけるビットシフト（桁あふれ時）を説明するためのブロック図である。図１の画素データ振り分け部の動作を説明するためのシーケンス図である。図１の輝度調整部の動作を説明するためのフローチャートである。本発明に係る可視光通信用受信装置の他の実施形態を示すブロック図である。本発明に係る可視光通信用受信装置の他の実施形態を示すブロック図である。

次に、本発明に係る可視光通信用受信装置の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る可視光通信用受信装置の一実施の形態を示し、この可視光通信用受信装置１は、レンズ２と、可視光光源（以下「光源」という。）を含む撮影画像を画素データに変換するイメージセンサ３と、イメージセンサ３から入力された光源を含む画素データを複製して転送する画素データ振り分け部４と、画素データ振り分け部４から入力された画素データを用いて可視光通信受信処理を行う可視光通信用受信部５と、画素データ振り分け部４から入力された画素データの輝度に関するデータを演算して画素データの輝度を高める輝度調整部６と、輝度調整後の画素データをモニタ８に描画する画像描画部７とで構成される。

レンズ２は、一般的なデジタルカメラに搭載される部品であって、被写体をイメージセンサ３に投射するために設けられる。このレンズ２は、撮影対象により、焦点距離や画角、ズーム機能等が適宜選択される。

イメージセンサ３は、一般的なデジタルカメラに搭載される部品であって、レンズ２が捕捉した画像をデジタル化する機能を担い、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ素子で構成される。イメージセンサ３から出力されるデジタルデータの形式は、イメージセンサ３のデバイススペックに依存し、本実施の形態では、モノクロ１０ビットで出力されることとする。尚、モノクロ１０ビットの場合、画素データは、０〜１０２３の範囲で輝度を表現し、０が最も暗く、１０２３が最も明るい数値となる。

可視光通信用受信部５は、画素データから光源位置を特定すると共に、光源の点滅から通信データを抽出するために設けられる。

輝度調整部６は、図２及び図３に示すように、画素データの輝度に関する２進数表記の数値をビットシフトするビットシフト制御部６ａと、ビットシフト制御部６ａのビットシフトによって桁あふれが発生した場合に、画素データの輝度に関する２進数表記の数値を調整し、画像描画部７に輝度調整後の画素データを出力する桁あふれ処理部６ｂとを備える。ここで、桁あふれとは、ビットシフト制御部６ａのビットシフトによって、元の画素データよりもデータ量が小さくなることを意味する。

図２は桁あふれが生じない場合を示す。ビットシフト制御部６ａは、入力された画素データＡの輝度に関する２進数表記の数値（0011010101）を左に２ビットシフトし、ビットシフト後の画素データＡ’（1101010100）を得る。ここで、ビットシフト後の画素データＡ’のサイズ（１０進数表記で８５２）が、入力された画素データＡのサイズ（１０進数表記で２１３）より大きいため、画素データの輝度が高まったことが判る。桁あふれ処理部６ｂは、入力されたビットシフト後の画素データＡ’をそのまま画像描画部７へ出力する。

一方、図３は桁あふれが生じる場合を示す。ビットシフト制御部６ａは、入力された画素データＢの輝度に関する２進数表記の数値（1000010101）を左に２ビットシフトし、ビットシフト後の画素データＢ’（0001010100）を得る。ここで、ビットシフト後の画素データＢ’のサイズ（１０進数表記で８４）が、入力された画素データＢのサイズ（１０進数表記で５３３）より小さいため、画素データの輝度が低くなり、桁あふれが生じたことが判る。そのため、桁あふれ処理部６ｂは、入力されたビットシフト後の画素データＢ’の輝度に関する２進数表記の数値をすべて１にする処理を行って画素データＢ”を生成し、この画素データＢ”を画像描画部７へ出力する。

画像描画部７は、輝度調整部６から入力された輝度調整後の画素データをモニタ８に描画するために設けられるが、可視光通信用受信部５から光源位置データを受信することで、可視光通信用受信部５が検出した光源位置に基づいて画素データの描画を行うこともできる。

次に、上記構成を有する可視光通信用受信装置１の動作、すなわち本発明に係る可視光通信用受信方法について、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１に示すように、レンズ２によって画像を捕捉し、捕捉した画像をイメージセンサ３に出力する。イメージセンサ３は、入力された画像をデジタル化して画素データＡとし、図４に示すように、ステップＳ１において、画素データ振り分け部４へ出力する。

画素データ振り分け部４は、入力された画素データＡを複製し、ステップＳ２及びステップＳ３において、複製した画素データＡを可視光通信用受信部５及び輝度調整部６に転送する。この動作を、レンズ２が画像を捕捉する度に（画素データＢ及びＣ）、繰り返し行う（ステップＳ４〜Ｓ９）。そして、可視光通信用受信部５において、入力された画素データＡから通信データが抽出される。

図５に示すように、輝度調整部６に対し、画素データ振り分け部４から画素データが入力されると（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、上述のように、ビットシフト制御部６ａにより、画素データの輝度に関する２進数表記の数値がビットシフトされる（ステップＳ１２）。

次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２におけるビットシフトによって桁あふれが生じたか否かを判定し、桁あふれが発生した場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、桁あふれ処理部６ｂによって、画素データの輝度に関する２進数表記の数値をすべて１とする桁あふれ処理を行った後（ステップＳ１４）、桁あふれ処理後の画素データを画像描画部７に出力する。

一方、ステップＳ１３において、桁あふれが発生していない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、桁あふれ処理部６ｂは何も処理を行わず、ビットシフト後の画素データを画像描画部７に出力する。

そして、画像描画部７により、輝度調整後の画素データに基づいて、モニタ８への画像の描画が行われる。

以上のように、本実施の形態によれば、１つのカメラ（１組のレンズ２及びイメージセンサ３）と輝度調整部６で可視光通信を行うと共に、可視光及びその近傍を除く部分の露光不足を解消させることができるため、２つのカメラを実装する従来例よりも製品コスト等を大幅に低減することができる。また、部品の実装面積を小さく抑えることができる。

尚、図１の可視光通信用受信装置１では、ハードウェアを想定した構成を示したが、図６に示すように、画素データ振り分け部４、可視光通信用受信部５、輝度調整部６及び画像描画部７の各々の機能をＣＰＵ９においてソフトウェアで実現してもよい。また、図７に示すように、画素データ振り分け部４、可視光通信用受信部５及び輝度調整部６の各々をハードウェアで実現することで処理を高速化しつつ、画像描画部７をＣＰＵ１０においてソフトウェアで実現することにより細かな制御が可能となる。

尚、上記実施の形態においては、レンズ２及びイメージセンサ３がデジタルカメラに一般的に実装されるものであると説明したが、携帯電話端末に実装されるレンズ及びＣＭＯＳ素子を利用してもよい。また、輝度調整部６において、画素データの輝度に関する２進数表記の数値をビットシフトする単位は２ビットに限定されず、外部からの指示によって適宜変更可能である。さらに、輝度調整は、画素データの輝度を高めることができるものであれば、ビットシフトに限定されない。

１可視光通信用受信装置
２レンズ
３イメージセンサ
４画素データ振り分け部
５可視光通信用受信部
６輝度調整部
６ａビットシフト制御部
６ｂ桁あふれ処理部
７画像描画部
８モニタ
９、１０ＣＰＵ

Claims

可視光光源を含む撮影画像を画素データに変換するイメージセンサと、
該イメージセンサから入力された画素データを複製して転送する画素データ振り分け部と、
該画素データ振り分け部から入力された画素データを用いて可視光通信受信処理を行う可視光通信用受信部と、
前記画素データ振り分け部から入力された画素データの輝度に関するデータを演算して該画素データの輝度を高める輝度調整部と、
該輝度調整後の画素データをモニタに描画する画像描画部とを備えることを特徴とする可視光通信用受信装置。
前記画素データ振り分け部、前記可視光通信用受信部、前記輝度調整部及び前記画像描画部の各々の機能をＣＰＵにおいてソフトウェアで実現することを特徴とする請求項１に記載の可視光通信用受信装置。
前記画素データ振り分け部、前記可視光通信用受信部及び前記輝度調整部の各々の機能をハードウェアで実現し、
前記画像描画部の機能をＣＰＵにおいてソフトウェアで実現することを特徴とする請求項１に記載の可視光通信用受信装置。
可視光光源を含む撮影画像を画素データに変換し、
該画素データを複製し、
該複製された画素データの一方を用いて可視光通信受信処理を行い、
前記複製された画素データの他方の輝度に関するデータを演算して該画素データの輝度を高め、
該輝度調整後の画素データを描画することを特徴とする可視光通信用受信方法。
前記演算をビットシフトで行うことを特徴とする請求項４に記載の可視光通信用受信方法。