KR20120076886A - 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 방법 - Google Patents

복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 수신 방법은 촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출하고, 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하고, 활성화된 수광센서들을 통해 수광해서 활성화된 수광센서들을 동일한 주파수끼리 그룹핑하고, 그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조한다.

Description

복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 방법{Visible light receiving apparatus and method including plural photo diodes}
본 발명은 가시광 통신에 관한 것으로, 가시광 통신할 때 복수개의 수광센서 중에서 필요한 센서만을 이용해서 광 신호를 수신하는 광 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, LED(Light Emitting Diode)의 발광 효율이 개선되고 가격이 떨어짐에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다. 또한 최근에는 RF(Radio Frequency) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED를 이용한 가시광 통신(VLC; Visible light communication)에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.
가시광 통신이란, 가시광선을 이용하여 정보를 전달하는 통신기술을 일컫는다. 일반적으로, 가시광 통신에서는 주로 조명 기기나 표시 기기 등 발광다이오드(LED)를 탑재한 기기가 발하는 가시광선을 이용하여 주파수를 변조하거나 점멸시키는 방식으로써 데이터를 송신한다. 이와 같은 가시광 통신은 주파수 할당이 필요없고, 고속 점멸을 이용하여 대량 데이터의 고속 전송이 가능하다
눈에 보이는 가시광선을 이용해서 정보를 전달하는 가시광 통신은 안전하며 그 사용 대역이 넓고 규제를 받지 않고 자유롭게 사용할 수 있다는 점 외에도 광이 도달하는 장소나 진행하는 방향을 볼 수 있기 때문에 정보의 수신범위를 정확하게 알 수 있다는 장점이 있다. 따라서 보안 측면에서도 신뢰할 수 있고, 전력소모 측면에서도 저전력으로 구동시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 가시광 통신은 RF(Radio Frequency) 사용이 제한된 병원, 비행기에서도 적용이 가능하며, 또한 전광판을 이용한 부가 정보 서비스도 제공 가능하다.
일반적으로, 단일 LED 또는 LED Array에서 발생하는 빛을 하나의 물리적 채널로 할당하여 통신하는 방식으로 일대일 통신에서는 효과적이나 다수의 수신부가 존재하는 통신환경에서는 효과적인 통신을 하기 어려운 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 광 수신 장치의 광 신호 수신 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 가시광 통신할 때 복수개의 수광센서 중에서 필요한 센서만을 이용해서 광 신호를 수신하는 광 수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 가시광 통신할 때 복수개의 수광센서 중에서 필요한 센서들을 이미지 센서를 이용해서 선택하고 선택된 수광센서들을 통해서 광 신호를 수신하는 광 수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광 수신 장치는, 영상을 촬영하는 이미지 센서와, 광 신호를 수신하는 복수개의 수광센서들을 포함하는 수광부와, 촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출하는 영상 분석부와, 상기 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하고 상기 활성화된 수광센서들을 그룹핑하는 수광 제어부 및 그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조하는 데이터 처리부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법은, 영상을 촬영하는 단계와, 촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출하는 단계와, 상기 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하는 단계와, 상기 활성화된 수광센서들을 통해 수광하는 단계와, 상기 활성화된 수광센서들을 그룹핑하는 단계 및 그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조하는 단계를 포함한다.
본 발명은 광 통신할 때 복수개의 수광센서 중에서 필요한 수광센서들을 이미지 센서를 이용해서 활성화하고 활성화된 수광센서들을 그룹핑해서 다수의 광원으로부터 광 신호를 수신하는 광 수신 장치 및 방법에 관한 것으로 복수개의 광원으로부터도 효과적으로 광 신호를 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 광 신호를 수신하는 광 수신 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서와 수광부의 배치를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 한 개의 광원을 통해 광 신호를 수신할 때 활성화되는 수광센서들을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 3 개의 광원을 통해 광 신호를 수신할 때 활성화되는 수광센서들을 도시한 도면 및,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 복수개의 수광센서들 중에서 필요한 센서만을 이용해서 광 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 광 신호를 수신하는 광 수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 광 수신 장치(100)는 제어부(110), 이미지 센서(120), 수광부(130), 디스플레이부(140), 영상 분석부(112), 수광 제어부(114), 데이터 처리부(116), 재추출 판단부(118)를 포함한다.
이미지 센서(Image Sensor)(120)는 렌즈를 통해 수신되는 영상을 전기 신호로 변환해서 영상을 촬영한다. 이미지 센서(120)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 일 수 있다.
수광부(130)는 가시광을 전기적 신호로 변환하는 수광센서들을 다수개 포함한다. 수광부(130)는 이미지 센서(120)의 각 영역별로 대응하는 수광센서들로 구성될 수 있다. 즉, 수광부(130)는 아래 도 2와 같이 이미지 센서(120)의 픽셀만큼의 수광센서들을 포함할 수 있다. 수광부(130)는 PD(Photo Diode)로 구성될 수 있다.
이미지 센서(120)와 수광부(130)는 아래 도 2의 형태로 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서와 수광부의 배치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 수광부(130)는 이미지 센서(120)의 전면에 위치하며 이미지 센서(120)의 픽셀별로 대응하는 수광센서들(210)로 구성될 수 있다. 경우에 따라서 수광부(130)는 2개에서 4개 또는 그 이상의 인접한 픽셀들을 하나의 수광센서로 매칭해서 구성될 수 있다.
디스플레이부(140)는 광 수신 장치(100)의 동작 중에 발생되는 상태 정보(또는 인디케이터), 제한된 숫자와 문자들, 동화상(moving picture) 및 정화상(still picture) 등을 디스플레이한다. 또한, 본 발명에 따라 이미지 센서(120)를 통해 수신되는 영상을 디스플레이하고, 영상 분석부(112)에 의해 분석된 하이라이트 영역 또는 수광 제어부(114)에 의해 확인된 그룹핑된 수광센서들 각각의 영역을 촬영된 영상에 표시해서 디스플레이 할 수 있다.
영상 분석부(112)는 촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출한다. 영상 분석부(112)는 촬영된 영상에서 빛의 밝기가 기설정된 밝기값보다 큰 영역을 하이라이트 영역으로 추출할 수도 있고, 또는 촬영된 영상에서 빛의 밝기가 기설정된 계산방법에 따라 계산된 임계값보다 큰 영역을 하이라이트 영역으로 추출할 수도 있다. 여기서, 기설정된 계산방법으로는 쵤영된 영상의 밝기 평균값 또는 쵤영된 영상의 밝기 중간값 등이 가능하다. 이때, 촬영된 영상은 이미지 센서(120)를 통해 수신되는 프리뷰 영상일 수도 있다.
영상 분석부(112)는 촬영된 영상을 디스플레이부(140)를 통해 디스플레이 할 때, 촬영된 영상에서 하이라이트 영역이 구분되도록 표시해서 디스플레이 되도록 한다.
수광 제어부(114)는 영상 분석부(112)를 통해 추출한 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하고 활성화된 수광센서들을 그룹핑한다. 이때, 수광 제어부(114)는 활성화된 수광센서들을 그룹핑할 때, 활성화된 수광센서들 간의 인접 여부를 기준으로 인접한 수광센서들끼리 그룹핑할 수도 있다. 즉, 수광 제어부(114)는 하이라이트 영역별로 그룹핑한다.
또한, 수광 제어부(114)는 활성화된 수광센서들을 그룹핑할 때, 활성화된 수광센서들을 통해 수신하는 광신호의 주파수가 동일한 주파수끼리 그룹핑할 수 있다. 동일한 주파수를 이용해서 그룹핑을 하는 이유는 두개의 광원이 인접한 경우, 서로 다른 광원에 의해 발생한 하이라이트 영역을 구분하기 어려울 수 있다. 이때, 수광 제어부(114)에서 동일한 주파수를 이용해서 그룹핑을 하면, 인접한 광원에 의해 발생한 하이라이트 영역에서 서로 다른 광원을 구분해 낼 수 있다.
수광 제어부(114)는 촬영된 영상을 디스플레이부(140)를 통해 디스플레이 할 때, 촬영된 영상에서 그룹핑된 수광센서들 각각의 영역이 구분되도록 표시해서 디스플레이 되도록 한다.
광원의 수에 따라 영상 분석부(112)를 통해 하이라이트 영역을 추출하고 수광 제어부(114)를 통해 활성화되는 수광센서의 예를 아래 도 3과 도 4를 통해 살펴보고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 한 개의 광원을 통해 광 신호를 수신할 때 활성화되는 수광센서들을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 광원이 하나인 경우 이미지 센서(120)의 가로와 세로 픽셀들의 밝기값을 측정해 보면 그래프와 같은 형태로 기설정된 밝기값보다 더 밝은 영역이 각기 하나씩 존재함을 확인할 수 있다. 도 3의 그래프에서 y축은 밝기값을 나타내고, x축은 이미지 센서(120)의 행에 해당하는 픽셀들을 나타내고, z축은 이미지 센서(120)의 열에 해당하는 픽셀들을 나타낸다.
이때, 이미지 센서(120)의 측정을 통해 기설정된 밝기값보다 더 밝은 픽셀은 하이라이트 영역에 해당된다. 즉, 광원의 수가 한 개인 경우 하이라이트 영역 또한 한 개가 존재하게 된다. 그리면, 수광 제어부(114)는 한 개의 하이라이트 영역에 대응하는 수광부(130)의 수광센서들을 활성화한다. 도 3에서 활성화된 수광센서들은 활성화되지 않은 다른 수광센서에 비해 보다 어둡게 표시되었다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 3 개의 광원을 통해 광 신호를 수신할 때 활성화되는 수광센서들을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 광원이 다수인 경우 이미지 센서(120)의 가로와 세로 픽셀들의 밝기값을 측정해 보면 그래프와 같은 형태로 기설정된 밝기값보다 더 밝은 영역이 각기 다수개 존재함을 확인할 수 있다. 도 4의 그래프에서 y축은 밝기값을 나타내고, x축은 이미지 센서(120)의 행에 해당하는 픽셀들을 나타내고, z축은 이미지 센서(120)의 열에 해당하는 픽셀들을 나타낸다.
이때, 이미지 센서(120)의 측정을 통해 기설정된 밝기값보다 더 밝은 픽셀은 하이라이트 영역에 해당된다. 즉, 광원의 수가 3 개인 경우 하이라이트 영역 또한 3 개가 존재하게 된다. 그리면, 수광 제어부(114)는 3 개의 하이라이트 영역에 대응하는 수광부(130)의 수광센서들을 활성화한다. 도 4에서 활성화된 수광센서들은 활성화되지 않은 다른 수광센서에 비해 보다 어둡게 표시되었다.
데이터 처리부(116)는 그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조한다.
재추출 판단부(118)는 기설정 시간 간격으로 영상 분석부(112)로 하이라이트 영역을 재추출 하도록 지시할 수 있다. 또한 재추출 판단부(118)는 광 통신 장치(100)의 움직임을 감지해서 기설정한 움직임값 이상의 움직임이 감지되면 영상 분석부(112)로 하이라이트 영역을 재추출 하도록 지시할 수 있다.
제어부(110)는 광 수신 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(110)는 영상 분석부(112), 수광 제어부(114), 데이터 처리부(116), 재추출 판단부(118)의 기능을 수행할 수 있다. 제어부(110), 영상 분석부(112), 수광 제어부(114), 데이터 처리부(116), 재추출 판단부(118)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어부(110)는 영상 분석부(112), 수광 제어부(114), 데이터 처리부(116), 재추출 판단부(118) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 영상 분석부(112), 수광 제어부(114), 데이터 처리부(116), 재추출 판단부(118) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 광 수신 장치(100)는 510단계에서 광 통신을 시작하고자 하는 광 통신 이벤트의 발생을 감지하면 광 신호를 수신하기에 압서, 512단계에서 영상을 촬영한다.
그리고, 광 수신 장치(100)는 514단계에서 촬영된 영상에서 빛의 밝기가 기설정된 밝기값보다 큰 영역인 하이라이트 영역을 추출한다. 이때, 촬영된 영상은 이미지 센서(120)를 통해 수신되는 프리뷰 영상일 수도 있다.
그리고, 광 수신 장치(100)는 516단계에서 하이라이트 영역에 대응하는 수광부(130)의 수광센서들을 확인해서 활성화한다.
그리고, 광 수신 장치(100)는 518단계에서 활성화된 수광센서들을 통해 가시광을 수광한다. 그리고, 광 수신 장치(100)는 520단계에서 수광한 가시광의 주파수를 확인해서 활성화된 수광센서들을 동일한 주파수끼리 그룹핑한다.
그리고, 광 수신 장치(100)는 522단계에서 그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조한다.
그리고, 광 수신 장치(100)는 524단계에서 하이라이트 재추출 이벤트의 발생 여부를 확인한다. 하이라이트 재추출 이벤트는 기설정된 시간 간격으로 발생하거나 또는 광 통신 장치(100)의 움직임을 감지해서 기설정한 움직임값 이상의 움직임이 감지되는 경우에 발생한다.
524단계의 확인결과 하이라이트 재추출 이벤트가 발생하면, 광 수신 장치(100)는 512단계로 돌아가서 하이라이트 영역을 재추출하기 위한 과정을 수행한다.
524단계의 확인결과 하이라이트 재추출 이벤트가 발생하지 않으면, 광 수신 장치(100)는 526단계에서 광 통신 종료 이벤트의 발생 여부를 확인한다.
526단계의 확인결과 광 통신이 종료되지 않았으면, 광 수신 장치(100)는 522단계로 돌아가서 계속해서 광 신호를 데이터로 복조한다.
526단계의 확인결과 광 통신이 종료되었으면, 광 수신 장치(100)는 본 알고리즘을 종료한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 영상을 촬영하는 이미지 센서;
    광 신호를 수신하는 복수개의 수광센서들을 포함하는 수광부;
    촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출하는 영상 분석부;
    상기 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하고 상기 활성화된 수광센서들을 그룹핑하는 수광 제어부; 및
    그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조하는 데이터 처리부를 포함하는
    광 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이라이트 영역은,
    빛의 밝기가 기설정된 밝기값보다 또는 기설정된 계산방법에 의해 계산된 임계값 보다 큰 영역을 나타내는
    광 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬영된 영상을 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 영상 분석부는,
    상기 촬영된 영상을 디스플레이 할 때, 상기 촬영된 영상에서 상기 하이라이트 영역이 구분되도록 표시해서 디스플레이 되도록 하는
    광 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 촬영된 영상을 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 수광 제어부는,
    상기 촬영된 영상을 디스플레이 할 때, 상기 촬영된 영상에서 상기 그룹핑된 수광센서들 각각의 영역이 구분되도록 표시해서 디스플레이 되도록 하는
    광 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수광 제어부는,
    상기 활성화된 수광센서들을 통해 수신하는 광신호의 주파수가 동일한 주파수끼리 그룹핑하는
    광 수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수광 제어부는,
    상기 활성화된 수광센서들 간의 인접 여부를 기준으로 인접한 수광센서들끼리 그룹핑하는
    광 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    기설정 시간 간격으로 상기 영상 분석부로 상기 하이라이트 영역을 재추출 하도록 지시하는 재추출 판단부를 더 포함하는
    광 수신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    광 통신 장치의 움직임을 감지해서 기설정한 움직임값 이상의 움직임이 감지되면 상기 영상 분석부로 상기 하이라이트 영역을 재추출 하도록 지시하는 재추출 판단부를 더 포함하는
    광 수신 장치.
  9. 영상을 촬영하는 단계;
    촬영된 영상에서 하이라이트 영역을 추출하는 단계;
    상기 하이라이트 영역에 대응하는 수광센서들을 활성화하는 단계;
    상기 활성화된 수광센서들을 통해 수광하는 단계;
    상기 활성화된 수광센서들을 그룹핑하는 단계; 및
    그룹핑된 수광센서들 별로 수신되는 광 신호를 데이터로 복조하는 단계를 포함하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하이라이트 영역은,
    빛의 밝기가 기설정된 밝기값보다 또는 기설정된 계산방법에 의해 계산된 임계값 보다 큰 영역을 나타내는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는,
    상기 활성화된 수광센서들을 통해 수신하는 광신호의 주파수가 동일한 주파수끼리 그룹핑하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는,
    상기 활성화된 수광센서들 간의 인접 여부를 기준으로 인접한 수광센서들끼리 그룹핑하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    기설정 시간 간격으로 상기 하이라이트 영역을 추출하는 단계에서 상기 그룹핑하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    광 통신 장치의 움직임을 감지해서 기설정한 움직임값 이상의 움직임이 감지되면 상기 하이라이트 영역을 추출하는 단계에서 상기 그룹핑하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 하이라이트 영역 또는 상기 그룹핑된 수광센서들 각각의 영역을 상기 촬영된 영상에 표시해서 디스플레이 하는 단계를 더 포함하는
    복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법.
KR1020100138646A 2010-12-30 2010-12-30 복수개의 수광센서를 포함하는 광 수신 장치 및 방법 KR20120076886A (ko)

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