KR102294629B1

KR102294629B1 - 컬러 s2-psk에 기반한 광학 무선 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102294629B1
Application number: KR1020210036662A
Authority: KR
Inventors: 장영민; 응웬위이응옥
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2021-08-26

Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 전송 방법은 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 전송 방법으로서, 데이터 스트림을 입력받는 단계, 데이터 스트림의 전송 비트 코드 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드를 결합하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계, 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성하는 단계 및 컬러 코드 데이터 신호 및 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 제1 컬러 광원을 제어하고, 컬러 기준 신호 및 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 제2 컬러 광원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

컬러 S2-PSK에 기반한 광학 무선 통신 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION BASED ON COLOR S2-PSK}

본 개시는 신호를 컬러 S2-PSK(Spatial 2-Phase Shift Keying)에 기반한 광학 무선 통신으로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시 예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가한 무선 통신 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있다.

또한, 일반 스마트 폰, 자동차 카메라 등의 사용자 디바이스에 장착된 카메라를 이용하여 수신한 가시광 통신 신호를 복조하는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication: OCC) 기술도 개발되고 있다.

사용자 디바이스에 장착된 카메라는 글로벌 셔터(Global shutter) 방식 또는 롤링 셔터(Rolling shutter) 방식으로 대상을 촬영할 수 있다.

종래 신호를 2개의 점멸하는 광원을 이용하여 S2-PSK에 기반한 광학 무선 통신으로 전송하고 이를 수신하여 복조하는 기술이 존재한다(한국 등록특허 제 10-2092496호).

상기 선행기술은 S2-PSK 방식으로 점멸하는 광원에 기반하여 이진 데이터 신호를 1 비트씩 전송함으로써 신호 전송률이 높지 못한 문제가 있다.

선행기술: 한국 등록특허공보 제 10-2092496호(2020.03.23. 공고)

본 개시의 일 실시 예는 S2-PSK 방식의 광학 카메라 통신에 있어서 컬러 코드를 사용하여 신호 전송률을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 일 실시 예는 컬러 코드에 기반한 S2-PSK 방식의 광학 카메라 통신에 있어서 전송 오류를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 일 실시 예는 컬러 코드에 기반한 S2-PSK 방식의 광학 카메라 통신에 있어서 전송 채널 환경을 고려하여 컬러 코드를 복조하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 전송 장치는2개의 컬러 광원부, 입력되는 신호를 변조하는 변조부 및 컬러 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고, 변조부는 입력 받은 데이터 스트림을 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하고, 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성하도록 구성되고, 제어부는 컬러 코드 데이터 신호에 따라 컬러 광원부의 제1 컬러 광원을 제어하고, 컬러 기준 신호에 따라 컬러 광원부의 제2 컬러 광원을 제어하도록 구성되고, 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 방법은 카메라를 포함하는 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서, 카메라가 2개의 컬러 광원부를 촬영한 이미지 프레임을 생성하는 단계, 이미지 프레임에서 2개의 컬러 광원부가 촬영된 영역을 인식하는 단계, 이미지 프레임의 컬러 광원부 중 제1 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제1 색정보를 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계, 이미지 프레임의 컬러 광원부 중 제2 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제2 색정보를 복조하여 컬러 기준 신호를 생성하는 단계로서, 컬러 기준 신호는 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 신호로서 블랙 및 화이트에 대응하는 비트 코드가 반복되는 신호이고, 및 컬러 코드 데이터 신호를 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함하고, 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 카메라를 제어하여 2개의 컬러 광원부를 촬영한 이미지 프레임을 생성하고, 이미지 프레임에서 2개의 컬러 광원부가 촬영된 영역을 인식하고, 이미지 프레임의 컬러 광원부 중 제1 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제1 색정보를 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하고, 이미지 프레임의 컬러 광원부 중 제2 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제2 색정보를 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 컬러 기준 신호를 생성하고, 컬러 코드 데이터 신호를 복조하여 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드를 저장하고, 컬러 기준 신호는 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 신호로서 블랙 및 화이트에 대응하는 비트 코드가 반복되는 신호이고, 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 신호 송수신 장치 및 방법은 S2-PSK 방식의 광학 카메라 통신의 신호 전송률을 향상시킬 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 컬러 코드에 기반한 S2-PSK 방식의 신호 송수신 장치 및 방법은 컬러 코드의 전송 오류를 판단할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예는 컬러 코드에 기반한 S2-PSK 방식의 신호 송수신 장치 및 방법은 전송 채널 환경을 고려하여 컬러 코드를 복조할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치의 통신을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 변조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치 사이의 통신을 설명한다.

도 1을 참조하면, 신호 송신 장치(100)는 컬러 S2-PSK 변조부(110)가 입력된 데이터를 컬러 S2-PSK에 기반하여 변조하고 이를 제어기(120)에서 변조된 신호에 따라 컬러 광원부(130)의 2개의 컬러 광원들을 제어하여 전송 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 있어서, 전송 신호는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication, OCC) 기술에 따라 입력된 데이터 스트림의 전송 비트 코드 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드를 표 1과 같은 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 코드 데이터 신호로 변조한 후, 제1 광원을 컬러 코드 데이터 신호에 적합한 컬러로 발광 제어하여 전송되는 신호를 포함한다. 또한 신호 송신 장치(100)는 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같고 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호에 따라 제2 광원을 제1 광원과 동기화하여 발광 제어할 수 있다.

컬러 광원부(130)는 컬러를 표시할 수 있는 복수의 광원들을 포함하고, 복수의 광원부 모두가 표 1의 색상들을 표시할 수 있거나, 그 중 하나의 광원부는 블랙 또는 화이트만 표시할 수 있다.

광원은 반드시 하나의 개별 광원뿐만 아니라, 복수의 광원들의 집합일 수도 있다. 예를 들면, LCD 또는 LED 디스플레이 장치를 광원 패널로 사용하는 경우, 화면을 일정 픽셀들 또는 일정 광원들의 집합으로 구성된 블록으로 나누어 각 블록을 하나의 광원으로 사용할 수 있다.

또한, 디스플레이 장치 또는 광원 패널의 해상도 설정에 따라 블록을 구성하는 일정 픽셀들 또는 일정 광원들의 수는 변경될 수 있다.

신호 수신 장치(200)는 컬러 광원부(130)를 촬영한 이미지 프레임으로부터 각 광원을 인식하고, 인식된 광원의 영역의 색 정보들에 기반하여 데이터 스트림을 복조할 수 있다.

도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100)의 구성을 설명한다.

신호 전송 장치(100)는 컬러 S2-PSK 인코더(110), 제어기(120) 및 컬러 광원부(130)를 포함할 수 있고, 클럭(clock) 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, 프리앰블 삽입부, 입력 데이터를 바이너리 신호로 변조하는 바이너리 변조부를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 바이너리 신호인 데이터 스트림을 컬러 S2-PSK 방식에 기반하여 컬러 코드 데이터 신호로 변조할 수 있다. 아래에서는, 컬러 S2-PSK 인코더(110)가 바이너리 신호인 데이터 스트림을 컬러 S2-PSK 방식에 기반하여 컬러 코드 데이터 신호로 변조하는 것으로 전제하여 설명한다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding)하여 이진 데이터 신호를 생성할 수 있다. 라인 코딩은 입력 비트 0을 00으로 출력하고, 입력 비트 1을 01로 출력하는 변조일 수 있다.

데이터 스트림은 전송하고자 하는 데이터에 해당하는 페이로드(payload), 헤더에 해당하는 프리앰블(preamble)을 포함한 패킷을 변조한 것일 수 있다.

일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 포함할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있고, 시퀀스 넘버는 일정한 번호(비트들일 수 있다)를 순서대로 반복하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 넘버는 첫 패킷은 00, 두 번째 패킷은 01, 세번째 패킷은 다시 00일 수 있다. 신호 수신 장치는 시퀀스 넘버를 통해 패킷의 중복 여부를 판단할 수 있다.

도 3을 참조하여 컬러 S2-PSK 인코더(110)가 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 것을 설명한다.

컬러 S2-PSK 인코더(110)는 데이터 스트림(라인 코딩된 신호일 수 있다)의 전송 비트 코드(310) 및 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드를 결합하여 컬러 데이터 신호를 생성할 수 있다.

예를 들어, 데이터 스트림의 일부 전송 비트 코드가 '101'인 경우, 이의 보수인 '010'을 결합하여 '101 010'인 컬러 데이터 신호를 생성할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 컬러 데이터 신호를 미리 설정된 표 1과 같은 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러를 맵핑할 수 있다.

제어기(120)는 컬러가 맵핑된 컬러 데이터 신호(331)에 따라 제1 광원의 발광을 제어할 수 있다.

컬러 S2-PSK 인코더(110)는 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성할 수 있다.

예를 들어, 컬러 기준 신호로서, 컬러 코드 데이터 신호의 전송 비트 코드에 해당하는 부분은 화이트에 해당하는 컬러(또는 비트-컬러 맵핑 테이블의 화이트에 해당하는 비트 코드)를 맵핑하고, 보수 비트 코드에 해당하는 부분은 블랙에 해당하는 컬러(또는 비트-컬러 맵핑 테이블의 블랙에 해당하는 비트 코드)를 맵핑할 수 있다.

제어기(120)는 컬러 기준 신호(333)에 따라 제2 광원의 발광을 제어할 수 있다.

인코더(110)는 이진 데이터 신호를 입력 받고(또는 일반 데이터를 입력 받은 후 이진 데이터 신호로 변조할 수 있다), 입력받은 이진 데이터 신호에 기초하여(이진 데이터를 라인 코딩한 결과에 기초할 수 있다) 컬러 코드 데이터 신호(페이로드)를 생성하고, 프리앰블 및 기준 컬러 블록을 삽입하여 패킷을 생성할 수 있다. 제어기(120)는 생성된 패킷에 따라 2차원 광원 패널(130)의 각 광원들을 패킷의 비트 코드에 적합한 컬러로 ON/OFF 제어한다.

도 4를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)의 구성을 설명한다.

신호 수신 장치(200)는 롤링 셔터 카메라 또는 글로벌 셔터 카메라(210)의 이미지 센서에서 획득한 영상으로부터 컬러 광원부가 촬영된 영역을 검출하는 영역 검출부(area detection)(220), 검출된 영역으로부터 데이터 스트림을 복조하는 컬러 S2-PSK 디코더(230)를 포함한다.

신호 수신 장치(200)는 주변의 조도를 측정하거나 신호 수신 장치(200)의 이동 속도를 측정하는 센서(240)를 포함할 수 있다.

센서(240)가 조도를 측정하는 경우, 조도 센서일 수 있고, 속도를 측정하는 경우 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), GPS 센서, 자동차의 속도 측정기 중 어느 하나일 수 있다.

신호 수신 장치(200)는 카메라(210)의 이미지 센서에서 획득한 이미지 프레임으로부터 CNN(Convolution Neural Network)에 기반한 머신 러닝 학습 모델을 이용하여 컬러 광원부가 촬영된 영역을 검출할 수 있다.

CNN(Convolution Neural Network)에 기반한 머신 러닝 학습 모델은 입력된 영상으로부터 컬러 광원부가 촬영된 영역을 인식하도록 훈련된 컨볼루션 뉴럴 네트워크 기반의 학습 모델일 수 있다.

머신 러닝 기반의 학습 모델은 CNN 또는 R-CNN(Region based CNN), C-RNN(Convolutional Recursive Neural Network), Fast R-CNN, Faster R-CNN, R-FCN(Region based Fully Convolutional Network), YOLO(You Only Look Once) 또는 SSD(Single Shot Multibox Detector)구조의 신경망을 포함할 수 있다.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있으며, 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어는 메모리에 저장될 수 있다.

컬러 S2-PSK 디코더(230)는 컬러 광원부 중 제1 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제1 색정보를 표 1과 같은 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성할 수 있다.

도 5를 참조하여 컬러 S2-PSK 디코더(230)가 이미지 프레임(510)을 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 것을 설명한다.

컬러 S2-PSK 디코더(230)는 서로 다른 연속한 시간에 컬러 광원부(130)를 촬영한 이미지 프레임들(510)에서 제1 광원부가 촬영된 영역(511)을 각각 인식하고, 인식된 영역에서 색을 추출하여 복수의 제1 색정보(t1, t2)를 생성할 수 있다.

컬러 S2-PSK 디코더(230)는 제1 색정보들을 미리 설정된 임계값과 비교하여 제1 바이너리 신호(531)를 생성할 수 있다. 제1 바이너리 신호(531)는 컬러 광원부에서 송신한 전송 비트 코드 및 보수 비트 코드가 포함된 신호로서 컬러 코드 데이터 신호(540)과 동일할 수 있다.

예를 들어, t1 제1 색정보는 RGB 채널이 각각 8비트로 표현되는 형식으로 (250, 10, 250)일 수 있다. 컬러 S2-PSK 디코더(230)는 t1 제1 색정보 (250, 10, 250)를 미리 설정된 RGB 임계값인 (128, 128, 128)과 비교하여 제1 바이너리 신호로 '101'을 생성하고, 마찬가지로 t2 색정보로부터 '010'의 바이너리 신호를 생성할 수 있다.

컬러 S2-PSK 디코더(230)는 서로 다른 연속한 시간에 촬영한 이미지 프레임들에서 제2 광원부가 촬영된 영역(513)을 각각 인식하고, 인식된 영역에서 색을 추출하여 복수의 제2 색정보(t1, t2)를 생성한 후, 제1 바이너리 신호와 같은 방식으로 제2 바이너리 신호(533)를 생성할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 디코더(230)는 제2 색정보에 기반하여 제1 바이너리 신호를 생성하기 위한 임계값을 보정할 수 있다.

예를 들어, t1 제2 색정보가 (200, 200, 200)이고 t2 제2 색정보가 (20, 20, 20)인 경우, RGB 임계값을 t1 제2 색정보 및 t2 제2 색정보의 평균값인 (110, 110, 110)으로 보정할 수 있다.

따라서, 컬러 S2-PSK 디코더(230)는 신호 전송 장치(100)의 거리 또는 날씨 등에 따라 컬러 광원부의 인텐시티가 일정하게 촬영되지 않는 경우에도 안정적으로 컬러 코드 데이터 신호를 복조할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 센서(240)가 측정한 조도 또는 이동 속도에 따라 RGB 임계값을 보정할지 결정할 수 있다.

다른 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 디코더(230)는 이미지 프레임에서 컬러 광원부(130)가 촬영된 영역을 추출하여 제1 색정보 또는 제2 색정보를 생성하고, 해당 추출 이미지를 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블의 색상을 레이블로 하여 훈련된 CNN 기반의 학습 모델에 입력하여 색상을 판단할 수 있다. 이후, 컬러 S2-PSK 디코더(230)는 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 판단된 색상을 컬러 코드 데이터 신호 또는 컬러 기준 신호로 복조할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 컬러 코드 데이터 신호에서, 상기 컬러 기준 신호의 블랙 부분에 대응되는 부분을 추출하여 최종 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컬러 코드 데이터 신호(531, 540) 중 컬러 기준 신호(533)의 블랙에 대응되는 '101'을 추출하여 최종 데이터 스트림(550)을 생성할 수 있다.

다른 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 컬러 코드 데이터 신호(531, 540)의 비트 코드들을 순서대로 미리 설정된 비트 수만큼 분리하여 전송 비트 코드 및 보수 비트 코드를 생성하고, 전송 비트 코드 및 전송 비트 코드의 보수인 보수 비트 코드가 연속하는 경우 전송 비트 코드를 추출하여 최종 데이터 스트림(550)을 생성할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 전송 비트 코드 및 전송 비트 코드의 보수인 보수 비트 코드가 연속하지 않는 경우 오류로 판단할 수 있다.

일 실시 예에서, 컬러 S2-PSK 인코더(110)는 최종 데이터 스트림(550)을 라인 디코딩(Line Decoding)할 수 있다. 앞서 설명한 라인 코딩을 복조하는 방법으로 수행할 수 있다.

도 6을 참조하여 본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 신호 전송 방법을 설명한다.

신호 전송 장치는 데이터 스트림을 입력 받아(S110), 데이터 스트림(라인 코딩된 신호일 수 있다)의 전송 비트 코드 및 전송 비트 코드의 보수인 보수 비트 코드를 결합하여 컬러 데이터 신호를 생성할 수 있다(S120).

데이터 스트림은 전송하고자 하는 데이터에 해당하는 페이로드, 헤더에 해당하는 프리앰블을 포함한 패킷을 변조한 것일 수 있다.

신호 전송 장치는 미리 설정된 표 1과 같은 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러를 맵핑한 신호에 따라 제1 광원의 발광을 제어할 수 있다(S140).

신호 전송 장치는 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성하고(S130), 표 1과 같은 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러를 맵핑한 신호에 따라 제2 광원의 발광을 제어할 수 있다(S140).

도 7을 참조하여 본 개시의 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 신호 수신 방법을 설명한다.

신호 수신 장치는 카메라를 제어하여 서로 다른 연속한 시간에 컬러 광원들을 촬영하여 이미지 프레임들을 생성하고(S210), 이미지 프레임들에서 각 광원들이 촬영된 영역들을 각각 인식하고(S220), 인식된 광원들의 영역에서 색을 추출하여 복수의 색정보를 생성할 수 있다.

신호 수신 장치는 복수의 색정보로부터 미리 설정된 임계값 또는 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하고(S230), 컬러 기준 신호를 생성할 수 있다(S240).

신호 수신 장치는 컬러 코드 데이터 신호의 전송 비트 코드를 추출하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S250).

전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.

한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.

본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 신호 송신 장치
130: 컬러 광원부
200: 신호 수신 장치
310: 전송 비트 코드
320: 컬러 데이터 신호
331: 컬러가 맵핑된 컬러 데이터 신호
333: 컬러 기준 신호
510: 이미지 프레임
520: 제1 색정보
531: 제1 바이너리 신호
533: 제2 바이너리 신호
540: 컬러 코드 데이터 신호
550: 최종 데이터 스트림

Claims

프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 전송 방법으로서,
데이터 스트림을 입력받는 단계;
상기 데이터 스트림의 전송 비트 코드 및 상기 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드를 결합하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계;
상기 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성하는 단계; 및
상기 컬러 코드 데이터 신호 및 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 제1 컬러 광원을 제어하고, 상기 컬러 기준 신호 및 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 제2 컬러 광원을 제어하는 단계를 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 컬러 광원 및 상기 제2 컬러 광원을 제어하는 단계는,
상기 제1 컬러 광원으로 상기 전송 비트 코드를 전송할 때 블랙을 표시하도록 상기 제2 컬러 광원을 제어하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 비트-컬러 맵핑 테이블은 상기 데이터 스트림의 비트 코드를 8 가지 컬러 중 하나로 맵핑하는 테이블인,
광학 신호 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 데이터 스트림은 전송할 신호를 바이너리 신호로 변조한 후, 상기 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding) 변조한 신호인,
광학 신호 전송 방법.
2개의 컬러 광원부;
입력되는 신호를 변조하는 변조부; 및
상기 컬러 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고,
상기 변조부는 입력 받은 데이터 스트림을 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하고, 상기 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 컬러 기준 신호로서, 블랙 및 화이트가 반복되는 컬러 기준 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 제어부는 상기 컬러 코드 데이터 신호에 따라 상기 컬러 광원부의 제1 컬러 광원을 제어하고, 상기 컬러 기준 신호에 따라 상기 컬러 광원부의 제2 컬러 광원을 제어하도록 구성되고,
상기 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 상기 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함하는,
광학 신호 전송 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 컬러 광원으로 상기 전송 비트 코드를 전송할 때 블랙을 표시하도록 상기 제2 컬러 광원을 제어하도록 구성된,
광학 신호 전송 장치.
제5 항에 있어서,
상기 비트-컬러 맵핑 테이블은 상기 데이터 스트림의 비트 코드를 8 가지 컬러 중 하나로 맵핑하는 테이블인,
광학 신호 전송 장치.
제5 항에 있어서,
상기 데이터 스트림은 전송할 신호를 바이너리 신호로 변조한 후, 상기 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding) 변조한 신호인,
광학 신호 전송 장치.
카메라를 포함하는 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서,
카메라가 2개의 컬러 광원부를 촬영한 이미지 프레임을 생성하는 단계;
상기 이미지 프레임에서 2개의 컬러 광원부가 촬영된 영역을 인식하는 단계;
상기 이미지 프레임의 상기 컬러 광원부 중 제1 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제1 색정보를 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계;
상기 이미지 프레임의 상기 컬러 광원부 중 제2 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제2 색정보를 복조하여 컬러 기준 신호를 생성하는 단계로서, 상기 컬러 기준 신호는 상기 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 신호로서 블랙 및 화이트에 대응하는 비트 코드가 반복되는 신호이고; 및
상기 컬러 코드 데이터 신호를 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 상기 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
제9 항에 있어서,
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서, 상기 컬러 기준 신호의 블랙 부분에 대응되는 부분을 추출하여 최종 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
제9 항에 있어서,
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서 상기 전송 비트 코드 및 상기 보수 비트 코드가 연속되지 않는 경우 오류로 판단하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
제10 항에 있어서,
상기 최종 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서 추출된 부분을 라인 디코딩(Line Decoding)하여 상기 최종 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
제9 항에 있어서,
상기 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계는,
상기 제1 색정보를 미리 설정된 임계값에 기반하여 제1 바이너리 신호를 생성하고, 상기 제1 바이너리 신호를 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 상기 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
제13 항에 있어서,
상기 제1 바이너리 신호를 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 상기 컬러 코드 데이터 신호를 생성하는 단계는,
블랙 및 화이트에 대응하는 상기 제2 색정보에 기반하여 상기 임계값을 보정하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 카메라;
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가,
상기 카메라를 제어하여 2개의 컬러 광원부를 촬영한 이미지 프레임을 생성하고, 상기 이미지 프레임에서 2개의 컬러 광원부가 촬영된 영역을 인식하고, 상기 이미지 프레임의 상기 컬러 광원부 중 제1 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제1 색정보를 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 컬러 코드 데이터 신호를 생성하고, 상기 이미지 프레임의 상기 컬러 광원부 중 제2 컬러 광원부가 촬영된 영역으로부터 추출한 제2 색정보를 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 컬러 기준 신호를 생성하고, 상기 컬러 코드 데이터 신호를 복조하여 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드를 저장하고,
상기 컬러 기준 신호는 상기 컬러 코드 데이터 신호와 주파수가 같은 신호로서 블랙 및 화이트에 대응하는 비트 코드가 반복되는 신호이고,
상기 컬러 코드 데이터 신호는 전송 비트 코드가 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호 및 상기 전송 비트 코드의 보수(complimentary number)인 보수 비트 코드가 상기 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 변조된 신호를 포함하는,
광학 신호 수신 장치.
제15 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서, 상기 컬러 기준 신호의 블랙 부분에 대응되는 부분을 추출하여 최종 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
광학 신호 수신 장치.
제15 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서 상기 전송 비트 코드 및 상기 보수 비트 코드가 연속되지 않는 경우 오류로 판단하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
광학 신호 수신 장치.
제16 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 컬러 코드 데이터 신호에서 추출된 부분을 라인 디코딩(Line Decoding)하여 상기 최종 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
광학 신호 수신 장치.
제15 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 제1 색정보를 미리 설정된 임계값에 기반하여 제1 바이너리 신호를 생성하고, 상기 제1 바이너리 신호를 비트-컬러 맵핑 테이블에 기초해 복조하여 상기 컬러 코드 데이터 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
광학 신호 수신 장치.
제19 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
블랙 및 화이트에 대응하는 상기 제2 색정보에 기반하여 상기 임계값을 보정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
광학 신호 수신 장치.