KR101550375B1 - 광학 카메라 통신 시스템 - Google Patents

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KR101550375B1 KR1020140117591A KR20140117591A KR101550375B1 KR 101550375 B1 KR101550375 B1 KR 101550375B1 KR 1020140117591 A KR1020140117591 A KR 1020140117591A KR 20140117591 A KR20140117591 A KR 20140117591A KR 101550375 B1 KR101550375 B1 KR 101550375B1
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장영민
반 뉴엔 트랑
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국민대학교산학협력단
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication

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Abstract

본 발명은 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC) 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 전송할 전송데이터에 기준데이터를 삽입한 전체 데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광원; 기설정된 프레임속도(fps)로 상기 광원의 온/오프 이미지를 연속프레임으로 촬영하고 상기 촬영된 프레임별 광원의 온/오프 이미지에 대응하는 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고, 상기 카메라장치는 순차적으로 서로 이웃한 두 프레임 간의 온 또는 오프 이미지가 동일한지 여부에 따라 상기 전송데이터를 추출한다.

Description

광학 카메라 통신 시스템{OPTICAL CAMERA COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC) 시스템에 관한 것으로서, 특히 카메라로 광원을 촬영하여 광원의 온/오프 이미지로부터 데이터를 추출하는 광학 카메라 통신에서 플리커(flicker)를 완화시키도록 하는 광학 카메라 통신시스템에 관한 것이다.
대표적인 조명통신융합기술인 가시광통신(VLC:Visible Light Communication)은 광원의 조명에 정보를 실어 무선통신하는 기술로서, 종래에서는 광원의 빛을 포토다이오드(PD:photo diode)로 수신하여 광원의 온/오프(on/off)에 따라 디지털 데이터 1 또는 0을 검출하여 이들의 조합으로 정보를 전달하는 기술이다.
종래에는 포토다이오드 대신에 카메라를 이용하여 다수의 LED를 촬영하고 그 카메라의 프레임별로 획득된 LED의 온/오프에 대응하는 데이터를 추출하는 가시광통신 시스템이 제시되고 있다. 이와 같이 카메라를 이용한 가시광통신은 광수신기로서 포토다이오드가 아니라 카메라를 이용한다는 점에서 광학카메라통신(Optical Camera Communication;OCC) 시스템으로도 불리며, 최근 IEEE 802.15.7a 연구그룹에서 표준화를 위한 작업이 시도되고 있다.
도 1은 종래의 광학 카메라 통신(OCC)에서의 데이터 처리과정을 설명하는 예시도이다. 도 1의 일례에는 광원이 미리 설정된 펄스속도에 따라 온/오프(on/off)되는 동안 카메라가 각각의 프레임별로 이미지를 촬영할 때 제1프레임(10a)과 제3프레임(10c)은 광원의 온(on) 상태를 촬영하고 제2프레임(10b)과 제4프레임(10d)에서는 광원의 오프(off) 상태를 촬영한 일례를 도시한다. 카메라는 온(on)은 디지털 데이터 1로, 오프(off)는 디지털 데이터 0으로 처리하여 각 프레임(10a~10d)의 순서대로 디지털 데이터 1010을 얻게 된다.
그런데, 광원의 변조로 인한 광세기의 변동으로 정의되는 플리커(flicker)는 사람의 눈을 자극하고 피로감을 줄 수 있기 때문에 조명과 통신분야에 사용하는 경우 IEEE 802.15.7 표준에도 업급된 바와 같이 완화할 필요가 있다. 이러한 플리커는 인간의 눈이 인식할 수 있는 정기적 또는 비정기적 출력세기(밝기)의 변동을 의미한다. 통상적으로 광원의 변동은 대략 100Hz에서 도달할 때 거의 사라진다. 하지만 광학 카메라 통신(OCC)에서는 카메라의 이미지센서 감도의 한계로 인해 100Hz보다 작은 셔터가 적용될 수 있어 플리커 문제는 여전히 존재한다. 지금까지 비트 1과 비트 0으로 정의된 100Hz 이상의 서로 다른 두 주파수를 사용하는 것이 고려되었다. 이 경우 동기화의 정확성이 요구되었다. 하지만, 방송에서 이러한 동기화가 어렵고 특히 카메라의 프레임속도가 변하는 경우에는 동기화는 더 어렵다는 문제점이 있다.
이에, 종래에 플리커를 완화시키는 기술이 제시되어 있으나 이는 광원의 온/오프 주파수와 카메라의 프레임 주파수를 조정하는 기술로서, 기존에 판매된 카메라에 대해서는 프레임 주파수를 변경하는 것은 불가능하다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제2009-0016176호 (공개일:2009.02.13) 공개특허공보 제2009-0047615호 (공개일:2009.05.13) 공개특허공보 제2008-0098864호 (공개일:2008.11.12) 등록특허공보 제0648801호 (등록일 2006.11.15)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 광원의 전송 데이터에 플리커(flicker) 완화를 위한 기준 데이터 또는 동기 데이터를 삽입하여 전송하도록 하는 광학 카메라 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전송 데이터에 삽입된 기준 데이터와 전송 데이터의 온/오프 이미지로부터 데이터를 추출하고 동기 데이터를 기준으로 전송 데이터를 추출하도록 하는 광학 카메라 통신 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 전송할 전송데이터에 기준데이터를 삽입한 전체 데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광원; 기설정된 프레임속도(fps)로 상기 광원의 온/오프 이미지를 연속프레임으로 촬영하고 상기 촬영된 프레임별 광원의 온/오프 이미지에 대응하는 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고, 상기 카메라장치는 순차적으로 서로 이웃한 두 프레임 간의 온 또는 오프 이미지가 동일한지 여부에 따라 상기 전송데이터를 추출한다.
본 발명에서, 상기 전송데이터는 이진데이터 bit 1과 bit 0의 조합으로 구성되며 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프로 설정된다.
본 발명에서, 상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 전송데이터 및 기준데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정된다.
본 발명에서, 상기 기준데이터는 bit 1 또는 bit 0 중 하나를 포함하고, 상기 카메라장치는 순차적으로 서로 이웃한 두 프레임 간의 온 또는 오프 이미지가 동일한지 여부를 확인하여 두 이미지가 동일하면 상기 기준데이터의 bit와 동일한 bit를 추출하고 동일하지 않으면 상기 기준데이터의 bit와 반대의 bit를 추출하여 상기 전송데이터를 구성한다.
본 발명에서, 상기 카메라장치의 프레임속도가 일정하고 상기 카메라장치는 상기 각 프레임마다 상기 전송데이터 및 기준데이터의 온/오프에 대하여 동일한 순번의 온/오프의 이미지를 촬영하고 상기 촬영된 각 프레임에서 순차적으로 두 프레임 간에 온/오프 이미지를 비교한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 동일한 펄스속도(pps)로 온/오프되는 제1 및 제2 기준광원; 상기 제1 및 제2 기준광원과 동일한 펄스속도로 온/오프되고 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 적어도 하나의 데이터광원; 기설정된 프레임속도(fps)로 상기 제1 및 제2 기준광원과 상기 데이터광원의 온/오프 이미지를 연속프레임으로 촬영하고 상기 촬영된 제1,2기준광원 및 데이터광원의 온/오프 이미지를 이용하여 상기 데이터광원의 온/오프 이미지에 대응하는 데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고, 상기 제1기준광원은 bit 1에 대응하여 온/오프를 반복하고 상기 제2기준광원은 bit 0과 bit 1에 대응하는 온/오프를 교대로 반복하도록 설정되며, 상기 카메라장치는 상기 프레임속도가 가변되는 경우 상기 각 프레임별로 촬영된 제1기준광원과 제2기준광원의 온/오프 이미지가 서로 동일한지 여부를 판단하고, 상기 프레임의 순서대로 상기 제1기준광원과 제2기준광원의 온/오프 이미지가 다른 이미지와 같은 이미지가 교대로 반복되도록 상기 프레임을 선택하고, 상기 선택된 프레임마다 촬영된 데이터광원의 온/오프 이미지를 상기 제1 및 제2 기준광원의 온/오프 이미지와 비교하여 상기 제1기준광원과 동일하면 bit 1을 추출하고 상기 제2기준광원과 동일하면 bit 0를 추출하여 상기 전송데이터를 구성한다.
본 발명에서, 상기 전송데이터는 이진데이터 bit 1과 bit 0의 조합으로 구성되며 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프로 설정된다.
본 발명에서, 상기 카메라장치는 상기 제1 및 제2 기준광원의 한 bit 내에 1~3개의 프레임이 대응되도록 상기 프레임속도를 조정가능하다.
본 발명에서, 상기 카메라장치는 상기 제1 및 제2 기준광원의 한 bit 내에 상기 제1 및 제2 기준광원의 온/오프 이미지가 서로 동일한 프레임이 2개 이상인 경우 상기 2개 이상의 프레임 중 어느 하나를 선택한다.
본 발명에서, 상기 제1,2 기준광원 및 데이터광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프가 서로 동일한 개수로 설정된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 전송할 전송데이터에 결합할 동기데이터의 온/오프 펄스가 설정되고 상기 전송데이터의 전단에 상기 동기데이터를 결합하여 상기 동기데이터 및 전송데이터를 기설정된 시간동안 반복하도록 설정하고 상기 반복되는 동기데이터 및 전송데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광원; 롤링 셔터 방식으로 연속프레임으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 스캔하고 상기 스캔된 온/오프 이미지로부터 상기 동기데이터의 이후에 반복되는 전송데이터의 온/오프 이미지로부터 상기 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고, 상기 전송데이터는 이진데이터로서 bit 1과 bit 0으로 구성되고 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프 펄스를 가지며 상기 동기데이터는 상기 전송데이터와 다른 온/오프 펄스를 갖는다.
본 발명에서, 상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 동기데이터 및 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정된다.
본 발명에서, 상기 전송데이터의 온/오프 펄스의 주파수(f)는 하기 수학식을 만족한다.
Figure 112014084789634-pat00001
(Tcam은 카메라장치의 샘플링 간격, n은 Tcam 구간에서 반복되는 bit 1 및 bit 0의 개수, k는 bit 1 및 bit 0에서 온/오프의 개수)
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 동일한 펄스속도(pps)로 온/오프되는 제1 및 제2 기준광원; 상기 제1 및 제2 기준광원과 동일한 펄스속도로 온/오프되고 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 다수의 데이터광원; 롤링 셔터 방식으로 연속프레임으로 상기 제1,2기준광원 및 데이터광원의 온/오프 이미지를 스캔하고 상기 스캔된 온/오프 이미지로부터 동기데이터의 이후에 반복되는 전송데이터의 온/오프 이미지로부터 상기 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고, 상기 제1,2 기준광원 및 데이터광원은 각각 선광원으로 병렬로 구성되고 상기 제1기준광원은 첫번째 열에 배치되고 상기 제2기준광원은 마지막 열에 배치되어 상기 제1 및 제2 기준광원 사이에 다수의 데이터광원이 배치되며, 상기 전송데이터의 전단에 동기데이터가 결합되어 상기 데이터광원은 상기 동기데이터 및 전송데이터를 기설정된 시간동안 반복하도록 설정하고 상기 반복되는 동기데이터 및 전송데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프된다.
본 발명에서, 상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 동기데이터 및 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 카메라 통신 시스템은, 기설정된 펄스속도에 따라 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 다수의 광원; 기설정된 프레임속도에 따라 글로벌 셔터 방식으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 촬영하는 글로벌 셔터 카메라장치; 기설정된 프레임속도에 따라 롤링 셔터 방식으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 촬영하는 롤링 셔터 카메라장치; 를 포함하고, 상기 광원은 M×N개로 구성되고 제1열을 구성하는 N개의 광원을 기준광원(R1,R2,...RN)으로 설정하고 상기 제1기준광원(R1)은 오프와 온 펄스가 교대로 반복하여 설정되고 상기 제2 내지 제N 기준광원(R2~RN)은 모두 오프 펄스만으로 반복되도록 설정된다.
본 발명에 따르면 광학 카메라 통신(OCC)에서 전송 데이터를 위한 광원의 온/오프 데이터 사이에 플리커 완화를 위한 기준 데이터를 삽입함으로써 플리커를 완화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 기준 데이터와 광원의 온/오프 데이터를 비교함으로써 정확한 전송 데이터 추출이 가능하다.
도 1은 종래의 광학 카메라 통신(OCC)에서의 데이터 처리과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2은 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에 적용되는 카메라장치의 글로벌 셔터와 롤링 셔터에 대한 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 전송 데이터 및 기준 데이터의 온/오프 펄스를 설정하는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템을 설명하기 위한 단일 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템을 설명하기 위한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 전송 데이터 및 동기 데이터의 온/오프 펄스를 설정하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템을 설명하기 위한 단일 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템을 설명하기 위한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 글로벌 셔터의 카메라장치 및 롤링 셔터의 카메라장치에 대한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2은 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC)시스템은 적어도 하나의 광원(110)과 카메라장치(120)를 포함하여 구성된다.
광원(110)는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 송신기(transmitter)의 역할을 한다. 이러한 광원(110)은 하나 또는 둘 이상 구비될 수 있으며 기설정된 펄스속도(pulse rate)에 따라 온(on) 또는 오프(off)된다. 본 실시 예에서 다수의 광원(110)을 구비하는 경우 1×N으로 배열될 수 있고, M×1으로 배열될 수도 있으며, 바람직하게는 M×N으로 배열될 수도 있다. 물론, 매트릭스 형태가 아니라 원형, 방사형, 타원형 등 다양한 형태로 배열될 수 있음은 당연하다. 광원(110)이 온/오프되는 펄스속도가 초당 110회 이상이면 사람의 눈으로 그 온/오프를 구분하지 못하고 계속 온(on) 상태인 것으로 인식한다. 이러한 펄스속도는 물론 조정이 가능하다. 경우에 따라서는 플리커(flicker)를 감수하더라도 낮은 펄스속도의 광원을 OCC 시스템에 적용할 수도 있다. 이러한 광원(110)은 전송하고자 하는 데이터(전송 데이터)에 따라 온/오프가 결정된다. 예컨대, 서로 다른 이진 데이터에 온(on)과 오프(off)를 대응시키도록 할 수 있다.
카메라장치(120)는 광학 카메라 통신(OCC)시스템에서 수신기(receiver)의 역할을 한다. 이러한 카메라장치(120)는 광원(110)을 촬영하고 광원(110)의 온/오프에 대응하는 데이터를 추출하도록 하는 장치로서 구체적으로 기설정된 프레임속도(frame rate)에 따라 광원(110)의 온/오프 이미지를 연속 프레임으로 촬영하고 그 촬영된 온/오프 이미지로부터 데이터를 추출한다. 이때, 카메라장치(120)의 프레임속도는 광원(110)의 펄스속도와 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 특히, 카메라장치(120)는 광원(110)이 온 또는 오프되는 중에 임의의 시점에 촬영을 시작할 수 있다. 본 실시 예에 따른 카메라장치(120)는 초당 수 내지 수백 프레임으로 이미지를 연속으로 촬영할 수 있다. 본 실시 예에서 카메라장치(120)는 예컨대, 디지털 카메라, 휴대폰이나 스마트기기 등에 탑재된 카메라를 포함할 수 있다.
이러한 카메라장치(120)는 기설정된 펄스속도로 온/오프(on/off)되는 광원(110)을 연속프레임으로 촬영하여 광원(110)의 온/오프 이미지를 획득하기 위한 이미지센서와 각 프레임에서 촬영된 온/오프 이미지로부터 해당 온/오프에 대응하는 데이터를 추출하기 위한 데이터추출부를 포함한다. 따라서, 광원(110)의 온/오프 펄스에 대응하는 데이터를 추출함으로써 카메라장치(120)는 광원(110)으로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있게 되어 광학 카메라 통신이 가능하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC)에 적용되는 카메라장치의 글로벌 셔터와 롤링 셔터에 대한 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC)에 적용되는 카메라장치(120)에는 글로벌 셔터 또는 롤링 셔터가 장착된다. 도 3의 (a)와 같이 글로벌 셔터를 사용하는 경우 광원(110)의 온/오프 펄스에 대응하는 카메라장치(120)의 프레임 이미지는 셔터가 열리는 모든 픽셀들이 하나가 되어 동작하므로 하나의 이미지에 대하여 한꺼번에 차광을 온/오프시킨다. 도 3의 (b)와 같이 롤링 셔터는 각 필셀들이 독립되기 때문에 이 픽셀들이 하나의 이미지를 여러 부분으로 나누어 순차적으로 스캔하고 각자의 픽셀들이 정해진 노출값에 따라 차광을 온/오프시킨다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC)에서 전송 데이터 및 기준 데이터의 온/오프 펄스를 설정하는 예시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 클로벌 셔터의 카메라장치가 광학 카메라 통신(OCC)시스템에 적용되는 경우 광원(110)에서의 전송 데이터로서 bit 1과 bit 0를 미리 설정한다. 이때, bit 1과 bit 0가 서로 반대의 온/오프 펄스가 적용되도록 다수의 바이트(byte)로 설정한다. 본 발명에서는 일례로, bit 1은 '1010'의 온/오프 펄스로 설정하고 bit 0는 이와 반대의 온/오프가 되도록 '0101'의 온/오프 펄스로 설정한다. 물론 서로 반대로 설정할 수도 있으며, 온/오프 펄스의 개수는 임의로 변경이 가능하다. 이와 같이 설정되는 bit 1과 bit 0는 각각 데이터 서브프레임(data subframe:DS)라 칭한다. 광원(110)의 평균밝기(average brightness:AB)를 50%로 유지하기 위해서는 bit 1 또는 bit 0에서 온/오프 펄스를 동일하게 하면서 온/오프 펄스가 n개의 쌍을 이루도록 한다. 즉, bit 1의 경우 온(on)상태가 2개, 오프(off)상태가 2개로서 동일한 온/오프 상태가 되어야 AB=50%의 평균밝기(AB)가 구현된다. 만약, 데이터 서브프레임(DS)를 예컨대 1110, 1011 등과 같이 온(on)이 3개, 오프(off)가 1개로 하면 평균밝기(AB)는 3/4가 되어 AB=75%가 된다. 본 발명에서는 광원의 평균밝기를 50%로 유지한 상태에서 플리커를 완화시키도록 bit의 온/오프 펄스를 결정한다.
본 발명에서는 이와 같이 전송 데이터의 bit 1과 bit 0를 설정하면 전송 데이터의 사이에 기준 데이터를 삽입한다. 이러한 기준 데이터는 bit 1 또는 bit 0 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, 이러한 기준 데이터의 온/오프 펄스는 물론 상기에서 설정된 전송 데이터의 bit 1 또는 bit 0의 온/오프 펄스와 동일하다. 하기 표 1은 전송 데이터 사이에 기준 데이터로서 bit 0을 삽입한 예를 도시한다.
전송 데이터 bit 1 bit 0
기준 데이터 삽입 1 0 0 0
광원의 온/오프 펄스 1010 0101 0101 0101
상기 표 1의 예에서, 전송 데이터가 bit 1, bit 0이고 기준 데이터 bit 0를 삽입한 경우에는 전송 데이터가 1000이 된다. 이때, 이에 대응하는 광원의 온/오프 펄스는 각각의 bit에 대응하는 온/오프 펄스로서는 1010 0101 0101 0101의 결합이 된다. 이와 같이 기준 데이터를 전송 데이터 사이에 삽입함으로써 전체 전송 데이터에 대응하는 광원의 온/오프 펄스를 증가시킬 수 있으므로 플리커(flicker)를 완화시킬 수 있게 된다. 이러한 기준 데이터는 전송하고자 하는 데이터와는 무관하며 설정되는 bit에 대하여 온/오프 펄스가 많아질수록 플리커 완화는 더욱 좋아질 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 방법을 설명하기 위한 단일 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 5에는 광원(110)에서 전송할 전송 데이터가 1011인 경우에 대한 실시예를 설명한다. 전송 데이터 사이에는 기준 데이터 bit 0를 삽입한 예를 도시하고 있고 카메라장치(120)에서 각 프레임별로 이미지를 획득하도록 한다. 광원(110)은 기설정된 펄스속도(pps:pulse per second)로 전송 데이터 및 기준 데이터에 맞도록 온/오프를 반복한다. 이는 전송 데이터와 기준 데이터가 온/오프를 반복하도록 설정되기 때문에 펄스속도는 플리커를 완화시킬 수 있을 정도의 펄스속도를 갖도록 하는 것이 중요하다. 예컨대 본 실시 예에서 펄스속도는 최소 100Hz 이상임이 바람직하다.
이러한 조건에서 카메라장치(120)는 매 프레임(51~56)마다 광원(110)의 온/오프 이미지를 연속적으로 촬영한다. 이와 같이 프레임별로 이미지가 촬영되면 특정 프레임의 온/오프 이미지와 그 특정 프레임의 직전 또는 직후 프레임의 온/오프 이미지를 비교하여 동일하면 bit 0을 추출하고 동일하지 않으면 bit 1을 추출한다. 이는 전송 데이터의 각 bit 사이에 기준 데이터로서 bit 0를 삽입하였으므로 카메라장치(120)의 프레임속도가 일정하다고 가정하면 전송 데이터의 온/오프 펄스 순서와 바로 이웃한 기준 데이터의 온/오프 펄스 순서가 동일하게 되고, 이 경우 전송 데이터가 bit 1일 경우 기준 데이터 bit 0와 같은 순서에서 서로 다른 온/오프 펄스가 발생되고, 반대로 전송 데이터가 bit 0일 경우 기준 데이터와 같은 순서에서 같은 온/오프 펄스가 발생되기 때문이다.
이를 구체적으로 설명한다. 전송 데이터(51)가 예컨대 101인 경우 기준 데이터(52)가 삽입된 전체 데이터(50)는 100010이 된다. 이때, 전송 데이터(51)의 bit 1는 온/오프 펄스가 1010이고 bit 0은 온/오프 펄스가 0101이며, 기준 데이터(52)의 bit 0는 온/오프 펄스가 역시 0101이므로, 기준 데이터가 삽입된 전체 전송 데이터(50)의 온/오프 펄스는 하기 표 2와 같이 된다.
전송 데이터 1 0 1
기준 데이터 삽입 1 0 0 0 1 0
온/오프 펄스 1010 0101 0101 0101 1010 0101
도 5에서 카메라장치(120)의 프레임속도가 일정하다고 가정하면, 매 전송 데이터(51) 및 기준 데이터(52)마다 동일한 순번의 온/오프 이미지를 획득한다. 예컨대, 도 5에서 기준 데이터(52)가 삽입된 전체 전송 데이터(50)에 대하여 첫 번째인 제1프레임(501)에서 bit 1의 2번째인 오프 이미지를 획득한 경우 두 번째인 제2프레임(502)은 bit 0의 2번째인 온 이미지를 획득한다. 세 번째인 제3프레임(503)에서는 bit 0의 2번째인 온 이미지를, 네 번째인 제4프레임(504)은 bit 0의 2번째인 온 이미지를 촬영한다. 마찬가지로 다섯번째인 제5프레임(505)과 여섯번째인 제6프레임(506)도 동일하게 적용하면 각각 오프 이미지와 온 이미지를 촬영한다. 각 프레임(501~506)마다 촬영된 이미지는 오프-온-온-온-오프-온이 된다. 여기서, 카메라장치(120)에서는 촬영된 각 프레임에서 순차적으로 두 프레임 간에 촬영된 온/오프 이미지를 비교하고 동일한 이미지이면 bit 0을 추출하고, 다른 이미지이면 bit 1을 추출하도록 한다. 도 5의 일례의 경우, 제1프레임(501)과 제2프레임(502)에서 촬영된 오프와 온 이미지를 비교하면 서로 다른 이미지이므로 bit 1을 추출하고, 다음으로 제3프레임(503)과 제4프레임(504)에서 촬영된 온과 온 이미지를 비교하여 같은 이미지이므로 bit 0를 추출하고, 역시 제5프레임(505)과 제6프레임(506)에서 촬영된 이미지는 각각 오프와 온 이미지이므로 bit 1을 추출한다. 이와 같이 추출된 bit를 결합하면 101이 되어 상기한 전송 데이터가 되는 것이다.
이는 기준 데이터(52)로서 bit 0, 즉 0101의 온/오프 펄스를 삽입하였으므로 전송 데이터(51)의 bit와 비교할 때 동일한 순번의 온/오프 펄스를 확인하였을 때 bit 1은 반대의 온/오프 이미지가 촬영되고 bit 0는 같은 온/오프 이미지가 촬영되기 때문이다. 만약, 기준 데이터(52)로서 bit 1이 삽입되었다면, 이웃한 두 프레임 간의 이미지를 비교했을 때 동일한 순번의 온/오프 이미지가 서로 동일하면 bit 1을 추출하고 다른 이미지이면 bit 0을 추출해야 할 것이다.
이러한 과정을 통해 광원(110)에서 전송할 전송 데이터를 카메라장치(120)에서 추출하도록 하여 데이터 전송이 이루어지게 된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 글로벌 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 방법을 설명하기 위한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 카메라 통신(OCC)방법에서 서로 대비되는 온/오프 펄스를 갖는 2개의 기준광원(110a,110b)을 설정한다. 이들 제1기준광원(110a)과 제2기준광원(110b)는 동일한 펄스속도(pps:pulse per second)에 따라 온/오프된다. 이때, 본 발명에서 제1기준광원(110a)은 bit 1만 반복해서 전송하고 제2기준광원(110b)은 bit 0와 bit 1을 교대로 반복해서 전송하는 것으로 설정한다. 여기서, bit 1과 bit 0의 온/오프 펄스는 상기 도 4와 도 5에 제시된 실시예와 동일하다. 즉, bit 1은 예컨대 1010의 온/오프 펄스를, bit 0는 예컨대 그 반대인 0101의 온/오프 펄스를 갖는다. 물론 이러한 온/오프 펄스의 개수는 변경이 가능하다. 본 실시 예에서 플리커 완화를 위해서는 프레임속도보다 빠른 광원의 펄스속도를 설정한다. 예컨대 프레임속도가 30fps라고 하면 광원은 최소 100pps보다 큰 펄스속도를 설정함이 바람직하다. 본 발명에서는 최소 120pps를 갖는 bit 1 및 bit 0를 설정한다.
이러한 조건에서 카메라장치(120)는 매 프레임마다 데이터광원(110c,110d)에 대한 온/오프 이미지를 촬영한다. 도 6에는 일례로 데이터광원(110c)에 대한 온/오프 이미지를 촬영한 예시를 도시한다. 도면을 참조하면, 카메라장치(120)에서는 매 프레(601~604)마다 데이터광원(110c)을 촬영하는데, 카메라장치(120)의 프레임속도가 변하는 경우에는 도 6에서와 같이 제1기준광원(110a)과 제2기준광원(110b)에서 전송할 데이터의 한 bit 내에서 하나 또는 두 개의 프레임이 대응될 수 있다. 경우에 따라서는 프레임속도에 따라 한 bit 내 프레임이 대응하지 않을 수도 있다. 후자의 경우는 본 실시예에서 제외한다. 따라서, 전송 데이터의 한 bit에는 1개 또는 2개의 프레임이 대응하도록 프레임속도를 설정하는 것이 중요하다. 예컨대, 카메라장치(120)의 프레임속도가 30fps인 경우 프레임속도가 변하더라도 25~35fps의 범위 내가 되도록 한다. 이는 물론 상기한 바와 같이 하나의 bit에 하나 또는 2개의 프레임이 대응하도록만 하면 다른 범위로도 설정 및 변경이 가능하다.
도 6에 도시된 일례와 같이, 제1프레임(601)과 제4프레임(604)에서 제1기준광원(110a)와 제2기준광원(110b)의 한 bit를 촬영한다. 하지만, 제2프레임(602)과 제3프레임(603)은 카메라장치(120)의 프레임속도가 변하게 되어 제1기준광원(110a)와 제2기준광원(110b)의 동일한 bit를 촬영하게 된다. 즉, 하나의 bit에 2개의 프레임(602,603)이 대응되는 것이다. 이때, 카메라장치(120)는 각 프레임(601~604)별로 촬영된 제1기준광원(110a)와 제2기준광원(110b)의 온/오프 이미지가 서로 동일한지 여부를 판단한다. 이후에, 각 프레임(601~604)마다 제1기준광원(110a)와 제2기준광원(110b)의 온/오프 이미지가 순차적으로 다른 이미지와 같은 이미지가 교대로 반복되도록 해당 프레임을 선택한다. 구체적으로 살펴보면, 도 6에서와 같이 제1프레임(601)에서는 제1,2기준광원(110a,110b)의 온/오프 이미지가 다르다. 즉, 제1프레임(601)에서는 제1기준광원(110a)의 이미지는 오프이고 제2기준광원(110b)의 이미지는 온이므로 서로 다른 이미지이다. 이와 같이 제2,3,4프레임(602~604)도 동일하게 제1,2기준광원(110a,110b)의 온/오프 이미지가 동일한지 확인해보면 차례대로 동일 이미지, 동일 이미지, 다른 이미지가 됨을 알 수 있다. 이때, 각 제1~4프레임(601~604)별로 순서대로 다른 이미지-같은 이미지-다른 이미지가 되도록, 즉 다른 이미지와 같은 이미지가 교대로 번갈아 가며 나타나도록 해당 프레임을 선택한다. 따라서, 제1프레임(601)은 다른 이미지, 제2,3프레임(602,603)은 같은 이미지, 제4프레임(604)은 다른 이미지이므로, 제2,3프레임(602,603) 중 하나만 선택한다. 물론, 둘 다 같은 이미지이므로 어느 것을 선택하여도 무방하다. 예컨대 제2프레임(602)를 선택한 경우, 제1,2,4프레임(601,602,604)은 제1기준광원(110a)와 제2기준광원(110b)의 온/오프 이미지가 다름-같음-다름...으로 나타난다.
이와 같은 원리로 해당 특정 프레임을 선택한 이후에, 상기 선택된 프레임에서 쵤영된 데이터광원(110c)의 온/오프 이미지를 확인한다. 즉, 카메라장치(120)는 매 프레임(601~604)마다 데이터광원(110c)의 온/오프 이미지가 연속으로 촬영하고 그 중에서 상기와 같이 선택된 프레임마다 제1기준광원(110a)과 제2기준광원(110b)의 온/오프 이미지가 동일한지 여부를 확인하는 것이다. 따라서, 도 6의 예시에서는 제1,2,4프레임(601,602,604)이 선택되었으므로 제1,2,4프레임(601,602,604)에서 각각 촬영된 데이터광원(110c)의 온/오프 이미지가 제1기준광원(110a)의 온/오프 이미지가 동일한지를 확인한다. 이와 같이 선택된 프레임마다 데이터광원(110c)의 온 또는 오프 이미지가 제1기준광원(110a)의 온 또는 오프 이미지와 동일하면 bit 1을 추출하고 동일하지 않으면 bit 0을 추출한다. 이는 제1기준광원(110a)는 bit 1을 반복하는데 bit 1은 제1기준광원(110a)의 bit 1과 동일한 온/오프 이미지를 가지고 bit 0는 제1기준광원(110a)의 bit 1과 다른 온/오프 이미지를 가지므로 같은 이미지는 bit 1와 동일한 온/오프 이미지이고, 다른 이미지는 bit 0과 동일한 온/오프 이미지이기 때문이다.
예컨대, 도 6의 일례에서는 선택된 제1프레임(601)에 대하여 제1데이터광원(110c)는 제1기준광원(110a)과 동일한 오프 이미지이므로 bit 1을 추출하고, 제2데이터광원(110d)는 제1기준광원(110a)과 다른 온 이미지이므로 bit 0을 추출하는 것이다. 이러한 데이터 추출과정은 각 프레임마다 동일하게 적용된다. 따라서, 모든 데이터광원마다 각 프레임별로 데이터를 추출함으로써 카메라 통신이 수행되는 것이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC)에서 전송 데이터 및 동기 데이터의 온/오프 펄스를 설정하는 예시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에서는 롤링 셔터의 카메라장치가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC)에서는 광원(110)에서의 전송 데이터(70)로서 bit 1과 bit 0를 미리 설정한다. 이때, 본 실시 예에서는 bit 1과 bit 0가 서로 반대의 온/오프 펄스가 적용되도록 다수의 바이트(byte)로 설정한다. 이러한 전송 데이터의 bit 1과 bit 0은 글로벌 셔터의 전송 데이터 bit 1과 bit 0와 동일하게 설정할 수도 있고 다르게 설정할 수도 있다. 본 실시 예에서는 설명의 편의상 할 수도 있고 다르게 설정한다. 예컨대, bit 1은 '01'로 하고, bit 0는 이와 반대의 온/오프가 되도록 '10'로 설정한다. 물론, 서로 반대로 설정할 수도 있으며, 비트길이는 2바이트가 아닌 다른 바이트 수로 변경이 가능함은 당연하다. 이때, 광원(110)의 평균 밝기(AB)를 50%로 유지하기 위해서는 상기한 바와 같이 bit 1 또는 bit 2에서 온/오프 펄스의 개수를 동일하게 해야 한다. 즉, 각 bit는 온(on)이 1개, 오프(off)가 1개로서, 동일한 온/오프 펄스가 되어야 AB=50%의 평균밝기가 구현된다. 또한, 동기 데이터(SYN)도 예컨대 1100의 온/오프가 되도록 설정함으로써 평균밝기(AB)는 50%로 유지된다. 따라서 본 발명에서는 광원의 평균밝기를 50%로 유지한 상태에서 플리커를 완화시키도록 bit의 온/오프 펄스를 결정한다. 본 발명에서 동기 데이터의 온/오프 펄스는 다르게 설정될 수 있음은 당연하다. 이와 같이 본 발명에서 설정되는 전송 데이터(70) 및 동기 데이터(71)는 하기 표 3과 같이 나타낼 수 있다.
구분 온/오프 펄스
전송 데이터 bit 1 01
전송 데이터 bit 0 10
동기 데이터 (SYN) 1100
이때, 동기 데이터(71)의 온/오프 펄스는 전송 데이터(70)가 결합된 이후에 구현되는 온/오프 펄스와 동일하지 않는다. 즉, 전송 데이터(701)는 bit 1과 bit 0가 각각 01 및 10이므로 이들을 어떻게 결합을 하든지 동기 데이터(71)의 1100 온/오프 펄스와 같아지지는 않는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 이와 같이 동기 데이터(71)의 온/오프 펄스를 전송 데이터(70)의 온/오프 펄스와 동일하지 않게 설정하는 것이 중요하다. 왜냐하면, 동기 데이터(71)를 전송 데이터(70)의 전단 또는 후단에 삽입하여 최종 데이터를 전송할 때 동기 데이터(71)를 이용하여 전송 데이터(70)를 추출하기 위한 것이므로, 동일한 온/오프 펄스를 가진다면 구분하기가 어렵기 때문이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 방법을 설명하기 위한 단일 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용된 광학 카메라 통신(OCC)에서는 예컨대 전송 데이터(70)의 전단에 동기 데이터(71)를 삽입한 상태를 도시한다. 전송 데이터(70)는 bit 데이터로서 0110을 예시로 도시한다. 동기 데이터(71) 및 전송 데이터(70)의 온/오프 펄스(80)를 살펴보면, 동기 데이터(71)에 대한 1100의 온/오프 펄스와 전송 데이터(70)인 bit 0, bit 1, bit 1, bit 0의 온/오프 펄스는 10010110로 나타난다. 롤링 셔터 카메라장치의 경우 하나의 이미지를 여러 부분으로 나누어 순차적으로 스캔하므로 다수의 프레임(81)이 시간간격을 두고 순차적으로 발생한다. 이후 카메라장치(120)에서는 각 프레임별로 스캔된 이미지를 처리하여 (c)와 같이 나타낼 수 있다. 이와 같이 스캔된 이미지에서 동기 데이터(71) 이후에 반복되는 전송 데이터의 온/오프 이미지로부터 전송 데이터를 추출하도록 한다. 도 8에서 상기 전송 데이터의 온/오프 펄스의 주파수(f)는 하기 수학식 1과 같이 설정한다.
Figure 112014084789634-pat00002
TDS는 상기한 bit 1 및 bit 0의 데이터 서브프레임(DS)시간이고, Tcam은 카메라 샘플링 간격이고, n은 Tcam 구간에서 반복되는 bit 1 및 bit 0의 개수이다. 본 발명에서 Tcam은 예컨대 1/30s이다. 그리고, k는 bit 1 및 bit 0에서의 온/오프의 개수를 나타낸다.
데이터 서브프레임(DS)가 일정하다고 가정하면, k가 커질수록 전송 데이터의 온/오프 펄스 주파수(f)가 커진다. 이 경우 더 높은 데이터 전송률을 구현할 수 있지만, f는 카메라장치(120)의 셔터 속도에 따라 제한된다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용되는 광학 카메라 통신(OCC) 방법을 설명하기 위한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 롤링 셔터 카메라가 적용된 광학 카메라 통신(OCC)에서는 광원(110)이 선광원으로 구현되며, 이러한 선광원이 여러 개 세로로 구비된다. 이때, 맨 처음과 맨 마지막 광원을 각각 제1 및 제2 기준광원(R1,R2)으로 설정하고 가운데 데이터광원(D1~DN)으로 배치한다. 이러한 기준광원(R1,R2)은 동일한 온/오프 펄스를 갖는다. 도 9에서는 일례로, 제1,2기준광원(R1,R2)은 01010101...로 설정하고, 전송 데이터(70)의 전단에는 동기 데이터(71)이 결합된다. 동기 데이터 및 전송 데이터는 상기한 도 7,8과 동일한 bit의 온/오프 펄스를 갖는다. 멀티 광원에서도 도 8과 동일한 방법으로 전송 데이터를 추출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 글로벌 셔터의 카메라장치 및 롤링 셔터의 카메라장치에 대한 멀티 광원의 온/오프 펄스에 대응하는 프레임의 예시도이다.
도 10에서는 한 세트의 멀티 광원에 대하여 글로벌 셔터 카메라장치와 롤링 셔터 카메라장치에서 동일한 전송 데이터를 추출할 수 있도록 멀티 광원의 온/오프 펄스를 설계하는 것이 중요하다. 도 10의 실시예에서는 M×N개의 멀티 광원(110)을 구성하고, 제1라인(21)을 구성하는 N개의 광원을 기준광원(R1,R2,..RN)으로 설정한다. 이때, 이러한 기준광원의 온/오프 펄스는 하기 표4와 같이 설정한다.
기준광원 온/오프 펄스
R1 0 1 0 1 ...
R2 0 0 0 0 ...
... ...
RN 0 0 0 0 ...
이와 같이 기준광원이 설정된 경우, 카메라장치(120)에서는 이러한 기준광원의 온/오프 이미지와 전송 데이터의 온/오프 이미지를 비교하여 전송 데이터를 추출하는데, 글로벌 셔터 카메라장치의 경우 상기한 도 6의 방법에 따라 전송 데이터를 추출하고, 또한, 롤링 셔터 카메라장치의 경우는 데이터광원과 도 8,9의 방법으로 데이터를 추출한다.
상술한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110 : 광원 120 : 카메라장치

Claims (16)

  1. 전송할 전송데이터에 기준데이터를 삽입한 전체 데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광원;
    기설정된 프레임속도(fps)로 상기 광원의 온/오프 이미지를 연속프레임으로 촬영하고 상기 촬영된 프레임별 광원의 온/오프 이미지에 대응하는 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고,
    상기 카메라장치는 순차적으로 서로 이웃한 두 프레임 간의 온 또는 오프 이미지가 동일한지 여부에 따라 상기 전송데이터를 추출하는 광학 카메라 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송데이터는 이진데이터 bit 1과 bit 0의 조합으로 구성되며 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 전송데이터 및 기준데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준데이터는 bit 1 또는 bit 0 중 하나를 포함하고,
    상기 카메라장치는 순차적으로 서로 이웃한 두 프레임 간의 온 또는 오프 이미지가 동일한지 여부를 확인하여 두 이미지가 동일하면 상기 기준데이터의 bit와 동일한 bit를 추출하고 동일하지 않으면 상기 기준데이터의 bit와 반대의 bit를 추출하여 상기 전송데이터를 구성하는 광학 카메라 통신 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라장치의 프레임속도가 일정하고 상기 카메라장치는 상기 각 프레임마다 상기 전송데이터 및 기준데이터의 온/오프에 대하여 동일한 순번의 온/오프의 이미지를 촬영하고 상기 촬영된 각 프레임에서 순차적으로 두 프레임 간에 온/오프 이미지를 비교하는 광학 카메라 통신 시스템.
  6. 동일한 펄스속도(pps)로 온/오프되는 제1 및 제2 기준광원;
    상기 제1 및 제2 기준광원과 동일한 펄스속도로 온/오프되고 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 적어도 하나의 데이터광원;
    기설정된 프레임속도(fps)로 상기 제1 및 제2 기준광원과 상기 데이터광원의 온/오프 이미지를 연속프레임으로 촬영하고 상기 촬영된 제1,2기준광원 및 데이터광원의 온/오프 이미지를 이용하여 상기 데이터광원의 온/오프 이미지에 대응하는 데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고,
    상기 제1기준광원은 bit 1에 대응하여 온/오프를 반복하고 상기 제2기준광원은 bit 0과 bit 1에 대응하는 온/오프를 교대로 반복하도록 설정되며,
    상기 카메라장치는 상기 프레임속도가 가변되는 경우 상기 각 프레임별로 촬영된 제1기준광원과 제2기준광원의 온/오프 이미지가 서로 동일한지 여부를 판단하고, 상기 프레임의 순서대로 상기 제1기준광원과 제2기준광원의 온/오프 이미지가 다른 이미지와 같은 이미지가 교대로 반복되도록 상기 프레임을 선택하고, 상기 선택된 프레임마다 촬영된 데이터광원의 온/오프 이미지를 상기 제1 및 제2 기준광원의 온/오프 이미지와 비교하여 상기 제1기준광원과 동일하면 bit 1을 추출하고 상기 제2기준광원과 동일하면 bit 0를 추출하여 상기 전송데이터를 구성하는 광학 카메라 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전송데이터는 이진데이터 bit 1과 bit 0의 조합으로 구성되며 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 카메라장치는 상기 제1 및 제2 기준광원의 한 bit 내에 1~3개의 프레임이 대응되도록 상기 프레임속도를 조정가능한 광학 카메라 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 카메라장치는 상기 제1 및 제2 기준광원의 한 bit 내에 상기 제1 및 제2 기준광원의 온/오프 이미지가 서로 동일한 프레임이 2개 이상인 경우 상기 2개 이상의 프레임 중 어느 하나를 선택하는 광학 카메라 통신 시스템.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1,2 기준광원 및 데이터광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프가 서로 동일한 개수로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  11. 전송할 전송데이터에 결합할 동기데이터의 온/오프 펄스가 설정되고 상기 전송데이터의 전단에 상기 동기데이터를 결합하여 상기 동기데이터 및 전송데이터를 기설정된 시간동안 반복하도록 설정하고 상기 반복되는 동기데이터 및 전송데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광원;
    롤링 셔터 방식으로 연속프레임으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 스캔하고 상기 스캔된 온/오프 이미지로부터 상기 동기데이터의 이후에 반복되는 전송데이터의 온/오프 이미지로부터 상기 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고,
    상기 전송데이터는 이진데이터로서 bit 1과 bit 0으로 구성되고 상기 bit 1과 bit 0는 동일한 시점에 서로 반대의 온/오프 펄스를 가지며 상기 동기데이터는 상기 전송데이터와 다른 온/오프 펄스를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 카메라 통신 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 동기데이터 및 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전송데이터의 온/오프 펄스의 주파수(f)는 하기 수학식을 만족하는 광학 카메라 통신 시스템.
    Figure 112014084789634-pat00003

    (Tcam은 카메라장치의 샘플링 간격, n은 Tcam 구간에서 반복되는 bit 1 및 bit 0의 개수, k는 bit 1 및 bit 0에서 온/오프의 개수)
  14. 동일한 펄스속도(pps)로 온/오프되는 제1 및 제2 기준광원;
    상기 제1 및 제2 기준광원과 동일한 펄스속도로 온/오프되고 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 다수의 데이터광원;
    롤링 셔터 방식으로 연속프레임으로 상기 제1,2기준광원 및 데이터광원의 온/오프 이미지를 스캔하고 상기 스캔된 온/오프 이미지로부터 동기데이터의 이후에 반복되는 전송데이터의 온/오프 이미지로부터 상기 전송데이터를 추출하는 카메라장치; 를 포함하고,
    상기 제1,2 기준광원 및 데이터광원은 각각 선광원으로 병렬로 구성되고 상기 제1기준광원은 첫번째 열에 배치되고 상기 제2기준광원은 마지막 열에 배치되어 상기 제1 및 제2 기준광원 사이에 다수의 데이터광원이 배치되며, 상기 전송데이터의 전단에 동기데이터가 결합되어 상기 데이터광원은 상기 동기데이터 및 전송데이터를 기설정된 시간동안 반복하도록 설정하고 상기 반복되는 동기데이터 및 전송데이터에 대응하여 기설정된 펄스속도(pps)로 온/오프되는 광학 카메라 통신 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광원의 평균밝기(AB)가 50%로 유지하도록 상기 동기데이터 및 전송데이터를 구성하는 bit 1 및 bit 0에서의 온과 오프는 서로 동일한 개수로 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
  16. 기설정된 펄스속도에 따라 전송할 전송데이터에 대응하여 온/오프되는 다수의 광원;
    기설정된 프레임속도에 따라 글로벌 셔터 방식으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 촬영하는 글로벌 셔터 카메라장치;
    기설정된 프레임속도에 따라 롤링 셔터 방식으로 상기 광원의 온/오프 이미지를 촬영하는 롤링 셔터 카메라장치; 를 포함하고,
    상기 광원은 M×N개로 구성되고 제1열을 구성하는 N개의 광원을 기준광원(R1,R2,...RN)으로 설정하고 상기 제1기준광원(R1)은 오프와 온 펄스가 교대로 반복하여 설정되고 상기 제2 내지 제N 기준광원(R2~RN)은 모두 오프 펄스만으로 반복되도록 설정되는 광학 카메라 통신 시스템.
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