KR20200109249A - 가시광 통신을 위한 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법 - Google Patents

가시광 통신을 위한 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 가시광 통신을 위한 수신 장치는 가시광 통신 신호를 수신하여 수신된 상기 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득하는 이미지 센서, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는 타겟 광신호 검출기 및 검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 기초하여 출력 데이터를 생성하는 데이터 변환기를 포함한다.

Description

가시광 통신을 위한 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법{RECEIVING DEVICE FOR VISIBLE LIGHT COMMUNICATION, AND METHOD FOR VISIBLE LIGHT COMMUNICATION USING THE SAME}
본 발명은 가시광 통신을 위한 송신 장치, 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가시광 통신의 휘도 값을 전송 채널로 사용하는 가시광 통신을 위한 송신 장치, 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법에 관한 것이다.
가시광 통신은 백열전구나 형광등 같은 조명이 LED(Light Emitting Diode)로 교체되는 환경에서 가시광을 활용하여 통신을 가능하게 하는 기술로서, 인간의 눈에 보이는 빛, 즉 가시광 신호에 데이터를 담아 전송하는 형태를 가진다.
가시광 통신의 통신 방식도 여러 형태가 있으나, 사람의 눈에 느껴지지 않을 정도의 고속으로 LED를 점멸시켜서 데이터를 송신하는 형태가 가시광 통신의 대표적인 방식이다.
(특허문헌 0001) 한국 공개특허공보 제10-2010-0059737호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가시광 통신의 휘도 값을 전송 채널로 사용하는 가시광 통신을 위한 송신 장치, 수신 장치, 및 이를 이용한 가시광 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 위한 송신 장치는 입력 데이터에 기초하여 생성된 심볼을 색공간에 매핑하는 심볼 변조기, 상기 입력 데이터의 전송 채널로 사용할 휘도 값을 선택하는 휘도 채널 선택기 및 상기 색공간에서 상기 심볼에 매핑된 좌표값과 상기 선택된 휘도 값에 기초하여 가시광 통신 신호를 발생시키는 광신호 생성기를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 송신 장치는, 상기 입력 데이터를 상기 심볼로 변환하는 심볼 변환기를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 심볼 변조기는, 성좌도(constellation)를 이용하여 상기 심볼을 상기 색공간의 색역에 매핑하며, 상기 좌표값은, 상기 색공간의 색역 내의 2차원 좌표계 내의 좌표값일 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 송신 장치는, 상기 심볼의 매핑에 사용할 상기 색공간과 상기 색공간에서 상기 심볼의 매핑에 사용할 영역을 선택하는 색공간 선택기를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 색공간 선택기는, 상기 성좌도가 상기 색공간에 포함되지 않는 경우, 상기 색공간과 상기 색공간에서 상기 심볼의 매핑에 사용할 영역 중 적어도 어느 하나를 다시 선택할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 송신 장치는, 상기 색공간에서 상기 심볼에 매핑된 좌표값과 상기 선택된 휘도 값을 RGB 값으로 변환하는 색공간 변환기를 더 포함하며, 상기 광신호 생성기는, 변환된 상기 RGB 값에 기초하여 상기 가시광 통신 신호를 발생시킬 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 휘도 채널 선택기는, 상기 색공간 변환기에 의해 변환된 상기 RGB 값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 입력 데이터의 채널로 사용할 휘도 값을 다른 값으로 재선택할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 송신 장치는, 변환된 상기 RGB 값을 디지털-아날로그 변환하는 디지털-아날로그 컨버터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 위한 수신 장치는 가시광 통신 신호를 수신하여 수신된 상기 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득하는 이미지 센서, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는 타겟 광신호 검출기 및 검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 기초하여 출력 데이터를 생성하는 데이터 변환기를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 수신 장치는, 상기 타겟 전송 채널의 휘도에 맞추어 상기 이미지 센서의 동적 범위(dynamic range)를 조절하는 동적 범위 제어기를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 동적 범위 제어기는, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 상기 이미지 센서의 동적 범위를 조절할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 동적 범위 제어기는, 상기 이미지 센서의 감도, 조리개 값, 및 셔터속도 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써, 상기 수신 장치의 동적 범위를 조절할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 타겟 광신호 검출기는, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 상기 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기를 원형 허프 변환(Circular Hough Transform), 임의 허프 변환(Randomized Hough Transform), 또는 러닝 오토마타(learning automata)를 이용하여 판단할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 타겟 광신호 검출기는, 상기 원형 허프 변환, 상기 임의 허프 변환, 또는 상기 러닝 오토마타에서 사용되는 감도(sensitivity) 인자를 조정함으로써, 상기 타겟 전송 채널의 휘도보다 작은 휘도 값을 가지는 타 전송 채널에 의해 형성된 광 이미지 영역을 관심 영역에서 제외시킬 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 타겟 광신호 검출기는, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기가 기준 크기보다 큰 경우, 상기 적어도 하나의 광 이미지 영역을 관심 영역에서 제외시킴으로써, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 수신 장치는, 검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 의한 관심 영역의 색상 값을 상기 가시광 통신 신호를 송신한 송신 장치에서 사용된 색공간의 색좌표로 변환하는 색공간 변환기를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 수신 장치는, 상기 색공간 변환기에 의해 변환된 색좌표 값에서 휘도 성분을 제외한 좌표 값을, 성좌도를 이용하여 심볼에 매핑시키는 심볼 복조기를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 수신 장치는, 상기 심볼 복조기에 의해 매핑된 심볼을 출력 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 변환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 방법은 가시광 통신 신호를 수신하여 수신된 상기 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득하는 단계, 획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는 단계 및 검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 기초하여 출력 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치들은 가시광 통신의 휘도 값을 전송 채널로 사용함으로써, 가시광 통신에서도 휘도 값을 구분하여 동시에 여러 채널들을 통한 통신을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 송신 장치의 동작 방법의 일 실시 예에 따른 플로우차트이다.
도 4는 도 3의 송신 장치의 동작 과정에서 입력 데이터에 기초하여 생성된 심볼이 색공간에 매핑되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 수신 장치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 수신 장치의 동작 방법의 일 실시 예에 따른 플로우차트이다.
도 7은 도 6의 수신 장치의 동작 과정에서 수신 장치의 동적 범위가 설정되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 예시에서 설정된 동적 범위에 따라 수신 장치에서 획득되는 이미지 데이터에 포함된 광 이미지 영역의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6의 수신 장치의 동작 과정에서 관심 영역이 선택되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.
여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템(100)은 가시광 통신을 위한 송신 장치(transmitting device, 200)와 수신 장치(receiving device, 300)를 포함할 수 있다.
송신 장치(200)는 가시광 통신 신호를 발생시키기 위한 광 신호 생성기(light signal generator, 205)를 포함할 수 있다.
송신 장치(200)에 포함된 광 신호 생성기(205)는 가시광 대역의 광신호의 형태로 통신 신호를 송신할 수 있다.
실시 예에 따라, 광 신호 생성기(205)는 복수의 LED들(Light Emitting Diodes, 206)로 구성된 LED 어레이(array)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 광 신호 생성기(205)에 포함된 복수의 LED들(206) 각각은 R,G,B의 3가지 색상 각각 또는 이들의 조합을 통하여 다양한 색상의 가시광 통신 신호를 발생시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 광 신호 생성기(205)에 포함된 복수의 LED들(206)의 전부 또는 일부가 가시광 통신에 동시에 사용될 수도 있다.
송신 장치(200)의 세부적인 구조 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
수신 장치(300)는 송신 장치(200)로부터 전송된 가시광 통신 신호를 수신하고, 수신된 가시광 통신 신호에서 확인하고자 하는 타겟 채널의 가시광 통신 신호만을 검출할 수 있다.
수신 장치(300)의 세부적인 구조 및 동작에 대해서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 후술하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치의 일 실시 예에 따른 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시된 송신 장치의 동작 방법의 일 실시 예에 따른 플로우차트이다. 도 4는 도 3의 송신 장치의 동작 과정에서 입력 데이터에 기초하여 생성된 심볼이 색공간에 매핑되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 송신 장치(200)는 광 신호 생성기(205), 심볼 변환기(symbol converter, 210), 색공간 선택기(color space selector, 212), 성좌도 정의기(constellation definer, 214), 심볼 변조기(symbol modulator, 216), 휘도 채널 선택기(luminance channel selector, 218), 색공간 변환기(color space converter, 220), 및 디지털-아날로그 변환기(Digital Analog Converter(DAC), 222)를 포함할 수 있다.
심볼 변환기(210)는 최초에 입력되는 입력 데이터(I-DATA)를 수신하고, 수신된 입력 데이터(I-DATA)를 심볼로 변환할 수 있다(S301).
입력 데이터(I-DATA)는 송신 장치(200) 외부로부터 수신될 수도 있고, 송신 장치(200) 내부의 타 구성(미도시)으로부터 수신될 수도 있다.
상기 심볼은 여러 비트의 데이터를 한번에 전송하는 단위를 폭넓게 의미할 수 있다.
색공간 선택기(212)는 심볼의 매핑에 사용할 색공간과 상기 색공간에서 심볼의 매핑에 사용할 영역을 선택할 수 있다(S302).
실시 예에 따라, 색공간 선택기(212)는 선택된 색공간의 전체 또는 일부를 심볼의 매핑에 사용할 영역으로 선택할 수도 있다.
실시 예에 따라, 색공간은 CIE1931, CIE1976 등의 다양한 색공간으로 선택될 수 있다.
성좌도 정의기(214)는 심볼의 매핑에 사용할 성좌도를 정의할 수 있다(S303).
성좌도는 심볼이 변조되었을 때 해당 심볼과 변조된 심볼 간의 대응관계를 나타낼 수 있다.
도 4를 함께 참조하면, 색공간의 색역의 예시적인 2차원 공간(x,y)과 성좌도가 함께 도시되어 있다.
도 4에 도시된 예시적인 성좌도에 의하면 (00) 심볼은 색역의 (x1,y1)에 매핑되고, (01) 심볼은 색역의 (x2, y1)에 매핑되고, (10) 심볼은 색역의 (x1, y2)에 매핑되고, (11) 심볼은 색역의 (x2, y2)에 매핑되는 것을 확인할 수 있다.
실시 예에 따라, 색공간 선택기(212)는 성좌도 정의기(214)에 의해 정의된 성좌도가 매핑에 사용될 색공간의 좌표 영역에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 성좌도의 범위가 색역(gamut area, GA)을 벗어나는 경우, 색공간 선택기(212)는 심볼의 매핑에 사용될 색공간과 색공간에서 심볼의 매핑에 사용될 영역 중 적어도 어느 하나를 다시 선택할 수 있다.
심볼 변조기(216)는 성좌도 정의기(214)에 의해 정의된 성좌도에 기초하여, 심볼을 색공간 선택기(212)에서 선택된 색공간에 매핑할 수 있다(S304).
실시 예에 따라, 심볼 변조기(216)는 성좌도를 이용하여 심볼을 색공간의 색역(GA)에 매핑하며, 이에 따라 심볼은 색공간의 색역(GA)의 2차원 좌표계 내의 좌표값으로 매핑될 수 있다.
휘도 채널 선택기(218)는 입력 데이터(I-DATA)의 전송 채널로 사용할 휘도 값을 선택할 수 있다(S305).
실시 예에 따라, 휘도 채널 선택기(218)는 미리 정해진 휘도 값을 전송 채널로 사용할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 휘도 채널 선택기(218)는 입력 데이터(I-DATA)에 포함된 전송 채널에 관한 정보에 기초하여 휘도 값을 선택할 수 있다.
색공간 변환기(220)는 심볼 변조기(216)에 의해서 심볼에 매핑된 좌표값과 휘도 채널 선택기(218)에 의해 선택된 휘도 값이 포함된 휘도 기반의 좌표계(예컨대, CIE xyY)를 다른 색공간(예컨대, CIE RGB)의 좌표계의 좌표 값(예컨대, RGB 값)으로 변환할 수 있다(S306).
휘도 채널 선택기(218)에 의해 선택되는 휘도 값은 변환 후의 색공간 또는 3차원 색역의 범위를 고려하지 않고 선택되기 때문에, S306 단계에서 변환된 좌표 값(예컨대, RGB 값)은 유효하지 않은 값을 가질 수 있다.
이에 따라, 휘도 채널 선택기(218)는 S306 단계에서 변환된 좌표 값(예컨대, RGB 값)의 유효성을 판단할 수 있다(S307). 예컨대, 휘도 채널 선택기(218)는 R,G,B 값 각각이 0 내지 255의 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다. 휘도 채널 선택기(218)는 변환된 좌표 값(예컨대, RGB 값)이 유효하지 않다면, 즉 변환된 좌표 값(예컨대, RGB) 값이 기준 범위(예컨대, 0 내지 255)를 벗어난다면 입력 데이터(I-DATA)의 전송 채널로 사용할 휘도 값을 다른 값으로 재선택할 수 있다.
디지털-아날로그 컨버터(222)는 색공간 변환기(220)에 의해 변환된 좌표 값(예컨대, RGB 값)을 디지털-아날로그 변환할 수 있다.
광신호 생성기(205)는 디지털-아날로그 컨버터(222)에 의해 변환된 아날로그 신호(예컨대, 아날로그 변환된 RGB 신호)를 기초로 가시광 통신 신호를 발생시킬 수 있다(S308).
도 2에서는 색공간 선택기(212), 성좌도 정의기(214), 휘도 채널 선택기(218) 각각은 송신 장치(200) 내의 타 구성과의 연결관계가 도시되지 않았지만, 색공간 선택기(212), 성좌도 정의기(214), 휘도 채널 선택기(218) 각각은 송신 장치(200) 내의 타 구성들(210, 216, 220, 222, 205) 각각과 신호 또는 데이터를 주고받을 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 수신 장치의 일 실시 예에 따른 블록도이다. 도 6은 도 1에 도시된 수신 장치의 동작 방법의 일 실시 예에 따른 플로우차트이다. 도 7은 도 6의 수신 장치의 동작 과정에서 수신 장치의 동적 범위가 설정되는 예시를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 7의 예시에서 설정된 동적 범위에 따라 수신 장치에서 획득되는 이미지 데이터에 포함된 광 이미지 영역의 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 9는 도 6의 수신 장치의 동작 과정에서 관심 영역이 선택되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 5 내지 도 9를 참조하면, 수신 장치(300)는 동적 범위 제어기(dynamic range controller, 310), 색공간 선택기(color space selector, 312), 성좌도 정의기(constellation definer, 314), 이미지 센서(image sensor, 316), 타겟 광신호 검출기(318), 색공간 변환기(color space converter, 320), 심볼 복조기(symbol demodulator, 322), 및 데이터 컨버터(data converter, 324)를 포함할 수 있다.
동적 범위 제어기(310)는 수신 장치(300)가 수신하고자 하는 타겟 전송 채널의 휘도에 맞추어 이미지 센서(316)의 동적 범위를 조절 또는 설정할 수 있다(S601).
실시 예에 따라, 동적 범위 제어기(310)는 이미지 센서(310)의 감도, 조리개값, 및 셔터속도 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써, 동적 범위를 조절 또는 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 동적 범위 제어기(310)는 이미지 센서(316)에 의해 획득된 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여 이미지 센서(316)의 동적 범위를 조절할 수 있다. 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기를 판단하는 세부 과정은 타겟 광신호 검출기(318)의 동작과 함께 후술하도록 한다.
색공간 선택기(312)는 수신 장치(300)의 색공간 변환에 사용될 색공간을 선택할 수 있다.
실시 예에 따라, 색공간 선택기(312)에 의해 선택되는 색공간은 송신 장치(200)의 색공간 변환에 사용된 색공간과 동일하게 선택될 수 있다.
성좌도 정의기(314)는 수신 장치(300)의 심볼 복조에 사용될 성좌도를 정의할 수 있다.
실시 예에 따라, 성좌도 정의기(314)에 의해 정의되는 성좌도는 송신 장치(200)의 심볼 변조에 사용된 성좌도와 동일하게 정의될 수 있다.
이미지 센서(316)는 송신 장치(200)로부터 전송된 가시광 통신 신호를 수신하여, 수신된 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득할 수 있다(S602).
실시 예에 따라, 이미지 센서(316)는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
타겟 광신호 검출기(318)는 이미지 센서(316)에 의해 획득된 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기를 기준 크기와 비교할 수 있다(S603).
실시 예에 따라, 기준 크기는 송신 장치(200)의 LED(도 1의 206)의 실제 크기에서 오차 범위를 반영한 크기로 설정될 수 있다.
실시 예에 따라, 타겟 광신호 검출기(318)는 원형 허프 변환(Circular Hough Transform), 임의 허프 변환(Randomized Hough Transform), 또는 러닝 오토마타(learning automata)을 이용하여 획득한 이미지 데이터 내의 광 이미지 영역의 경계를 추출함으로써 상기 광 이미지 영역의 크기를 판단할 수 있다.
도 7과 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서(316)의 동적 범위가 도 7에 도시된 디지털 카메라의 동적 범위와 같이 설정될 수 있다. 가시광 통신 신호의 휘도가 제1휘도 값(Y1)으로 전송되는 경우와 제2휘도 값(Y2)으로 전송되는 경우에 타겟 광신호 검출기(318)에 의해 검출되는 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기는 도 8과 같이 나타날 수 있다.
송신 장치(200)에서 가시광 통신 신호를 발생시키는 LED(도 1의 206)의 실제 반지름이 도 8(a)와 같이 r1의 값을 가지는 경우를 가정한다. 이미지 센서(316)의 동적 범위 내의 제1휘도 값(Y1)을 가지는 가시광 통신 신호는 이미지 센서(316)에 의해 획득된 이미지 데이터 내에서도 도 8(b)와 같이 r1의 반지름의 광 이미지 영역으로 나타날 수 있다. 반면, 이미지 센서(316)의 동적 범위를 벗어나는 제2휘도 값(Y2)을 가지는 가시광 통신 신호는 이미지 센서(316)에 의해 획득된 이미지 데이터 내에서도 도 8(c)와 같이 포화된 상태가 되어 r1보다 큰 r2의 반지름의 광 이미지 영역으로 나타날 수 있다.
따라서, 타겟 광신호 검출기(318)는 S603 단계의 비교 결과에 따라 수신 장치(300)가 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 의한 광 이미지 영역, 즉 관심 영역을 설정할 수 있다(S604).
도 9를 함께 참조하면, 이미지 데이터(IMG)의 복수의 광 이미지 영역들(RG_T, RG_N1, RG_N2) 중에서 이미지 센서(316)의 동적 범위의 상한 보다 큰 휘도 값을 가져서 광 이미지 영역의 크기(반지름)가 실제 LED(도 1의 206)의 크기보다 커진 광 이미지 영역(RG_N1)은 관심 영역에서 제외시킬 수 있다.
또한, 이미지 데이터(IMG)의 복수의 광 이미지 영역들(RG_T, RG_N1, RG_N2) 중에서 이미지 센서(316)의 동적 범위의 하한 보다 작은 휘도 값을 가져서 이미지 데이터(IMG) 상에 낮은 밝기로 나타나는 광 이미지 영역(RG_N2)은 원형 허프 변환, 임의 허프 변환, 또는 러닝 오토마타 과정에서 사용되는 감도(sensitivity) 인자를 조정함으로써 관심 영역에서 제외시킬 수 있다.
이에 따라, 정상적인 밝기의 정상적인 크기를 가지는 광 이미지 영역(RG_T)이 관심 영역으로 설정될 수 있다.
색공간 변환기(320)는 S604 단계에서 설정된 관심 영역의 색상 값(예컨대, RGB 값)을 송신 장치에서 사용된 색공간의 색좌표로 변환할 수 있다(S605).
실시 예에 따라, 색공간 변환기(320)는 S604 단계에서 설정된 관심 영역의 색상 값(예컨대, RGB 값)을 송신 장치에서 사용된 휘도 기반의 색공간(예컨대, CIE xyY)의 색좌표로 변환할 수 있다.
S605 단계는 S306 단계의 역과정에 해당할 수 있다.
심볼 복조기(322)는 S605 단계에서 변환된 색좌표 값에서 휘도 성분을 제외한 좌표 값을, 성좌도 정의기(314)에 의해 정의된 성좌도를 이용하여 심볼에 매핑시킬 수 있다(S606).
S606 단계는 S304 단계의 역과정에 해당할 수 있다.
데이터 컨버터(324)는 S606 단계에서 매핑된 심볼을 출력 데이터(O-DATA)로 변환하여 출력할 수 있다(S607).
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100 : 가시광 통신 시스템
200 : 송신 장치
300 : 수신 장치

Claims (11)

  1. 가시광 통신 신호를 수신하여 수신된 상기 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득하는 이미지 센서;
    획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는 타겟 광신호 검출기; 및
    검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 기초하여 출력 데이터를 생성하는 데이터 변환기를 포함하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 타겟 전송 채널의 휘도에 맞추어 상기 이미지 센서의 동적 범위(dynamic range)를 조절하는 동적 범위 제어기를 더 포함하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동적 범위 제어기는,
    획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 상기 이미지 센서의 동적 범위를 조절하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동적 범위 제어기는,
    상기 이미지 센서의 감도, 조리개 값, 및 셔터속도 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써, 상기 수신 장치의 동적 범위를 조절하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 광신호 검출기는,
    획득한 상기 이미지 데이터 내의 상기 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기를 원형 허프 변환(Circular Hough Transform), 임의 허프 변환(Randomized Hough Transform), 또는 러닝 오토마타(learning automata)를 이용하여 판단하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타겟 광신호 검출기는,
    상기 원형 허프 변환, 상기 임의 허프 변환, 또는 상기 러닝 오토마타에서 사용되는 감도(sensitivity) 인자를 조정함으로써, 상기 타겟 전송 채널의 휘도보다 작은 휘도 값을 가지는 타 전송 채널에 의해 형성된 광 이미지 영역을 관심 영역에서 제외시키는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 광신호 검출기는,
    획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기가 기준 크기보다 큰 경우, 상기 적어도 하나의 광 이미지 영역을 관심 영역에서 제외시킴으로써, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 의한 관심 영역의 색상 값을 상기 가시광 통신 신호를 송신한 송신 장치에서 사용된 색공간의 색좌표로 변환하는 색공간 변환기를 더 포함하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 색공간 변환기에 의해 변환된 색좌표 값에서 휘도 성분을 제외한 좌표 값을, 성좌도를 이용하여 심볼에 매핑시키는 심볼 복조기를 더 포함하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 심볼 복조기에 의해 매핑된 심볼을 출력 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 변환기를 더 포함하는, 가시광 통신을 위한 수신 장치.
  11. 가시광 통신 신호를 수신하여 수신된 상기 가시광 통신 신호에 상응하는 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    획득한 상기 이미지 데이터 내의 적어도 하나의 광 이미지 영역의 크기에 기초하여, 수신된 상기 가시광 통신 신호에서 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 타겟 전송 채널의 가시광 통신 신호에 기초하여 출력 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 가시광 통신 방법.
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