WO2017119620A1 - 디스플레이에 은닉된 부가데이터 전송용 가시광 통신 방법 - Google Patents

디스플레이에 은닉된 부가데이터 전송용 가시광 통신 방법 Download PDF

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WO2017119620A1
WO2017119620A1 PCT/KR2016/014392 KR2016014392W WO2017119620A1 WO 2017119620 A1 WO2017119620 A1 WO 2017119620A1 KR 2016014392 W KR2016014392 W KR 2016014392W WO 2017119620 A1 WO2017119620 A1 WO 2017119620A1
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transmitting device
display
transmitting
receiving device
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PCT/KR2016/014392
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English (en)
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차재상
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards

Definitions

  • the present invention relates to a visible light communication method using a display, and more particularly, to a visible light communication method for performing visible light communication by transmitting a visible light signal from a display device to a camera device.
  • Visible Light Communication one of various wireless communication technologies, is a wireless communication method that transmits a signal to visible light having a wavelength of 380 to 780 nanometers and is continuously developed due to the development of light emitting diode technology. have.
  • the visible light communication technology is applied to various types of displays such as various signage panels, light tubes, etc. that emit visible light in addition to lighting devices.
  • various information may be provided to a user having a visible light communication receiver through a display device included in a TV, a monitor, a smart device, or the like.
  • the visible light communication generally transmits a signal using flicker of visible light which is not recognized by a human.
  • this transmission method has a limitation in providing a large amount of information in a short time.
  • the visible light communication may be somewhat inconvenient for a general user because a user who wants to use it has to separately purchase a communication receiver.
  • An embodiment of the present invention provides a visible light communication method that can additionally transmit additional data signals separately from existing display contents by using a technique of applying an additional data signal concealed in a display image.
  • a communication method for transmitting a signal from a transmitting device having a display to a receiving device having a camera is based on the color displayed on the display Incorporating data for transmission (hereinafter referred to as 'transmission data') into an image signal by an invisible data embedded method including a transparency value and outputting the same; And receiving, by the receiving device, the video signal through the camera and extracting the transmission data.
  • the transparency application technique may change transparency by adding a transparency value to at least one of a red value, a green value, and a blue value.
  • the transparency value is changed in the form of a sine wave of an arbitrary frequency, and the transmitting device may include the transmission data in the image signal and output the same by changing the frequency.
  • the output of the video signal included in the video signal may include: changing, by the transmitting device, the transmission data into modulated data using a communication modulation technique; And transmitting, by the transmitting device, the modulated data to the video signal by the transparency applying technique.
  • the communication modulation technique may include an SS spread spectrum modulation technique.
  • the modulation data may be an extended two-dimensional code having continuity, and the extended two-dimensional code having continuity may be implemented through one or more of a QR code and a color code.
  • the step of including and outputting the modulated data in the video signal the transmitting device detects the separation distance from the receiving device; Dividing the screen of the display into a plurality of areas so that the transmitting device corresponds to the number of areas determined by the separation distance; Dividing, by the transmitting device, the modulated data to correspond to the areas; And outputting, by the transmitting device, divided visible light signals including each of the divided data through the regions using at least one of color and pattern.
  • the extracting of the transmission data may include: receiving, by the receiving device, the video signal through the camera and extracting the modulated data; And changing, by the receiving device, the modulated data into the transmitted data by using a demodulation method corresponding to the communication modulation technique.
  • the modulation data may be extracted using a spreading code stored in the reception device.
  • the receiving device When the receiving device receives the same video frame among the video frames included in the video signal a plurality of times, the receiving device despreads the demodulation technique using a spreading code applied to the received video frame and the next received video frame.
  • the duplicate video frame can be removed based on the.
  • Including the modulated data in the video signal and outputting the same through the display may include: dividing, by the transmitting device, a screen of the display into a plurality of areas; Dividing, by the transmitting device, the modulated data to correspond to the areas; And transmitting, by the transmitting device, each of the divided data into divided image signals corresponding to the regions by the transparency applying technique.
  • the dividing the screen of the display into a plurality of areas by the transmitting device may include: detecting, by the transmitting device, a separation distance from the receiving device; And dividing, by the transmitting device, the modulated data so as to correspond to a number of areas determined according to the separation distance.
  • the transmitting device divides the screen of the display into a plurality of regions
  • the number and arrangement of the divided regions may be determined according to the size and shape of the screen of the display.
  • the transmitting device may be any one of a smartphone, a smart pad, a smart watch, a tablet PC, a monitor, and a TV.
  • the receiving device may be one of a smartphone, a smart pad, a smart watch and a tablet PC.
  • the transmitting device is included in the video signal and transmitted to the receiving device by a transparency applying technique that adds the data to be transmitted as a transparency value to the color, the transmitting device is Additional data may be transmitted separately from the content of the existing display.
  • the transmitting device when changing the frequency of the transparency value, when transmitting a video signal by dividing the screen of the display into a plurality of areas, the transmitting device can transmit a larger amount of data faster.
  • the user when the user possesses a reception device including a camera, for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, etc., the user may use the same to perform visible light communication, so that the user may have a separate visible light communication receiver. You can easily use visible light communication without purchasing.
  • a reception device including a camera, for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, etc.
  • the user may use the same to perform visible light communication, so that the user may have a separate visible light communication receiver. You can easily use visible light communication without purchasing.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a transmitting device and a receiving device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the transmission device of FIG. 1 splits and transmits an image signal using a transparency application technique into a plurality of regions.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an example of a process of outputting an image signal through a display of data to be transmitted by the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a spreading code as an example of a process of outputting an image signal through a display by the transmission device of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of transmitting, by the transmitting device of FIG. 1, an asynchronous spreading code.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a process of extracting data by a receiving device from an image signal output through a display.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a continuous extended two-dimensional code.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a process of applying a transparency value to a color value of each pixel in the transmission device of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a signal of invisible data applied by the transmission device of FIG. 1.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example for describing a method in which the display of FIG. 1 determines a distance of a receiving device or a receiver and varies the size of transmission data according to the distance.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement change of regions according to the size and shape of a display screen of the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of transmitting a video signal at a plurality of frames per second in the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for describing a communication process between a display and a camera having distance and angle freedom.
  • 15 is a functional block diagram illustrating a process of transmitting modulated data in a transmitting device in a physical layer.
  • 1 is a conceptual diagram illustrating a communication method according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram of a transmitting device 100 and a receiving device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a communication method is a communication method of transmitting an image signal from a transmitting device 100 having a display 140 to a receiving device 200 having a camera 240.
  • the transmission device 100 is a digital device having a display 140, and may be any one of a smartphone, a smart, a pad, a smart watch, a tablet PC, a monitor, and a TV.
  • the reception device 200 is a digital device that may be provided with or associated with the camera 240, and may be any one of a smartphone, a smart pad, a smart watch, and a tablet PC.
  • the transmitting device 100 and the receiving device 200 are not limited to the above-described example, but may be a display 140 or a camera 240 such as a digital signage such as a digital information display (DID) or a touch screen kiosk. Various types of devices including) may correspond to this.
  • a display 140 or a camera 240 such as a digital signage such as a digital information display (DID) or a touch screen kiosk.
  • DID digital information display
  • touch screen kiosk Various types of devices including) may correspond to this.
  • the transmitting device 100 and the receiving device 200 communicate the communication modules 110 and 210, the memory 120 and 220, the processors 130 and 230, the display 140, and the camera 240. Each may be configured to include.
  • the communication modules 110 and 210 are components for transmitting and receiving data by the communication method according to an embodiment of the present invention.
  • the memory 120 and 220 stores a program for transmitting data by a communication method according to an embodiment of the present invention.
  • the memories 120 and 220 collectively refer to nonvolatile storage and volatile storage that maintain stored information even when power is not supplied.
  • the memory 120, 220 may include a compact flash (CF) card, a secure digital (SD) card, a memory stick, a solid-state drive (SSD), and a micro ) NAND flash memory such as SD card, magnetic computer storage device such as hard disk drive (HDD) and optical disc drive such as CD-ROM, DVD-ROM, etc. It may include.
  • CF compact flash
  • SD secure digital
  • SSD solid-state drive
  • micro micro
  • NAND flash memory such as SD card
  • magnetic computer storage device such as hard disk drive (HDD) and optical disc drive such as CD-ROM, DVD-ROM, etc. It may include.
  • programs stored in the memory 120 and 220 may be implemented in software or in a hardware form such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC), and may perform predetermined roles.
  • FPGA field programmable gate array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the data to be transmitted (hereinafter referred to as 'transmission data') by the data embedded method may be included in an image signal and output.
  • the receiving device 200 may receive the video signal output from the transmitting device 100 through the camera 240 and extract the transmission data.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the transmission device 100 of FIG. 1 splits and transmits an image signal using a transparency application technique into a plurality of regions.
  • the transmitting device 100 includes the modulated data in the video signal and outputs the same through the display 140.
  • the transmitting device 100 displays the screen 140 of the display in a plurality of areas.
  • the video signal can be output by dividing into.
  • the plurality of regions may be arranged in a matrix form corresponding to the display screen 140 as shown in FIG. 3.
  • the display screen 140 having M ⁇ N pixels is divided into a plurality of regions P1 having K ⁇ L pixels.
  • the transmitting device 100 may divide the modulated data to correspond to the respective areas P1. Subsequently, the transmission device 100 may include each of the pieces of data divided by the transparency application technique in the divided image signals corresponding to the regions P1 and output the same.
  • the communication modulation technique illustrated in FIG. 4 may be used.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an example of a process of outputting an image signal through the display 140 of data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmitting device 100 may change the transmission data D into modulated data by using a communication modulation technique, and then the transmission device 100 includes the modulation data in an image signal by using a transparency application technique to display the display 140. Can be output via
  • the transmission device 100 may use spread spectrum modulation (SS) as a communication modulation technique.
  • SS spread spectrum modulation
  • Such a spread modulation technique has a strong characteristic against interference error of a signal, and may have security for a multi-user connection.
  • the transmission device 100 that modulates the transmission data D by applying the spread modulation technique, specifically, transmits the transmission data D to the bipolar transform unit 410, the spread code generation unit 420, and the uni- directional data. Modulation is performed through the polar converter 430 and the M-FSK / M-PSK modulator 440. Next, the modulated data may be output together with the image signal through the video frame unit 470 via the grid frame unit 450 and the OWC data synthesis unit 460 applying the alpha blending technique or the watermarking technique.
  • the frame synthesized by the OWC data synthesis unit 460 to which the alpha blending technique is applied may be represented as in Equation 1 below, and when ⁇ is 0, 100% is not visible to the receiving device (Invisible). When ⁇ is 1, it means 100% visible from the receiving device.
  • OWCFusitionDisplayFRAME ⁇ grid (x, y) + (1- ⁇ ) SSCodedMod (x, y)
  • the transmission device 100 may output the video signal using the spreading code described with reference to FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a spreading code as an example of a process of outputting an image signal through the display 140 of data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1, and FIG. 6 is FIG. 1. Is a diagram for explaining a process of transmitting asynchronous spreading code by the transmitting device 100.
  • the communication method according to an embodiment of the present invention may use a spreading code having a good correlation characteristic for a transmission structure robust to noise and error, and an example thereof is illustrated in FIG. 5.
  • the transmitting device 100 spreads the payload to be transmitted using a spreading code and transmits it through the display 140, and the receiving device 200 despreads the data received through the camera 240 to process the gain. (processing gain) can be obtained.
  • the total length of the code is 31 (25-1).
  • a set of four family codes may be generated by an 8 * n offset of code set 1.
  • the spreading code scheme applied to an embodiment of the present invention corresponds to an asynchronous communication method having a high data rate and strong characteristics.
  • each spreading code set SC1 to SC5 is represented by spreading data according to a spreading factor
  • each spreading code set SC1 to SC5 is represented by five video frames V1 to V5 as shown in FIG. 6. Can be assigned consecutively.
  • the receiving device 200 may know the spreading codes SC1 to SC5 in advance in order to automatically synchronize the received data.
  • the receiving device 200 receives the same frame through the camera 240, for example, when receiving the first video frame V1 twice, the receiving device 200 receives the first video frame V1.
  • the first and second spreading codes SC1 and SC2 used in the second video frame V2 may be despread.
  • the dominant value is not revealed and the overlapped first video frame v1 may be removed.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an example of a process of extracting data by the receiving device 200 from an image signal output through the display 140.
  • the receiving device 200 may receive the video signal transmitted by the transmitting device 100 through the camera 240 and extract the modulated data. Thereafter, the reception device 200 may change the modulated data into the transmission data D by using a demodulation method corresponding to the communication modulation scheme applied by the transmission device 100.
  • an FFT converter 710 an M-FSK / M-PSK demodulator 720, a bipolar converter 730, and a spread code generator 740 are provided. And the decoded transmission data D through the unipolar transform unit 750.
  • the demodulation method corresponding to the communication modulation technique may include a despread demodulation technique.
  • the transmission device 100 may transmit data through a sequential scalable 2D code as shown in FIG. 8.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a continuous extended two-dimensional code.
  • the two-dimensional code is a graphic image (for example, a barcode, a color code, a QR code, etc.) storing information in both the horizontal direction and the vertical direction, as shown in FIG.
  • One embodiment of the present invention can provide higher bit rate with distance and angular freedom through such continuous extended two-dimensional code.
  • the continuous extended two-dimensional code may be composed of a QR code or color code encoded with data or a combination thereof, together with a visual frame on the display 140.
  • Continuously expandable two-dimensional code is one of the promised modulation schemes for high communication performance by increasing symbol rate per bit and lowering color interference.
  • the transmitting device 100 may detect a distance from the receiving device 200 and may adaptively have an optimal transmission rate according to the distance.
  • the continuous extension type 2D code may be divided and then included in an image signal and output.
  • the transmitting device 100 may display only the entire area of the QR code or the color code.
  • the transmission device 100 divides the entire area into four and then uses a corresponding QR code or a color code if the first reference distance w1 is less than or exceeds the second reference distance w2. Can be included in the video signal and transmitted.
  • the QR code or the color code is applied to (b) and (c) of FIG. 8, respectively, but in the case of remote transmission and reception divided into a plurality of areas, the QR code and the color code are combined to provide more various transmission data. It can be controlled to be transmitted and received.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a process of applying a transparency value to a color value of each pixel in the transmission device 100 of FIG. 1, and FIG. 10 is an invisible view applied by the transmission device 100 of FIG. 1. It is a figure which shows an example of the signal of data.
  • the transparency applying technique applied to an embodiment of the present invention is based on the transparency value ⁇ in the original color P2 displayed at one pixel in the display 140 of the transmitting device 100.
  • the transparency may be changed by adding a transparency value ⁇ to at least one of a red value R, a green value G, and a blue value B corresponding to the original color P2.
  • the transparency value ⁇ may be changed by adding the transparency value ⁇ to all of the red value R, the green value G, and the blue value B corresponding to the original color P2.
  • the change of transparency be changed within a range not recognized by humans.
  • the transparency value ⁇ may be changed in the form of a sine wave of an arbitrary frequency as shown in FIG. 10, wherein the frequency of the transparency value ⁇ may be selectively changed by the transmitting device 100. That is, the transmission device 100 may output the transmission data by including the transmission data in the image signal by changing the frequency in the transparency value ⁇ .
  • one embodiment of the present invention can transmit not only the flickering of the original color but also more diverse and large amount of data by adjusting the transparency value ⁇ .
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the display 140 of FIG. 1 determines a distance of a reception device 200 or a receiver and varies a size of transmission data according to the distance.
  • the transmitting device 100 may first detect a separation distance from the receiving device 200. have.
  • the transmitting device 100 may include a camera, an ultrasonic wave, a range finder, radio waves, microwaves, and infrared rays, which may measure a separation distance from the receiving device 200 therein. and a sensing sensor 150, such as infrared rays, and the like, and sense a separation distance from the receiving device 200 using the sensing sensor.
  • the transmitting device 100 may divide the modulated data to correspond to the number of areas determined according to the separation distance.
  • the transmitting device 100 when the separation distance exceeds the first reference distance w1, the transmitting device 100 utilizes the display screen 140 as one area to change data through transparency. Can be transmitted.
  • the transmission device 100 divides the display screen 140 into four regions (2 ⁇ 2) and thus transparency. You can transfer the data through the change.
  • the transmitting device 100 divides the display screen 140 into sixteen regions (4 ⁇ 4), thereby providing transparency. You can transfer the data through the change.
  • the transmitting device 100 divides the display screen 140 into 64 regions (8 ⁇ 8) while providing transparency. You can transfer the data through the change.
  • the transmission device 100 may transmit data through transparency change while dividing the screen 140 of the display to a greater extent.
  • the division of the screen 140 according to the separation distance may be preset and stored to be divided into the optimal number of screens 140 based on the data rate.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement change of regions according to the size and shape of the display screen 140 of the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmitting device 100 divides the screen 140 of the display into a plurality of regions
  • the number and arrangement of the divided regions may be determined according to the size and shape of the screen 140 of the display. .
  • the display 140 when the display 140 is a general display (a), 16 areas are arranged in 4 rows and 4 columns, whereas when the display 140 is a wide display (b), 24 areas are arranged in 4 rows and 6 columns. Can be.
  • the number of regions can be increased by the enlarged amount.
  • an exemplary embodiment of the present invention transmits an image signal at different frames per second on one display 140 to simultaneously receive an image signal even in a receiving device 200 having various performances. To extract the transmitted data.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of transmitting a video signal at a plurality of frames per second in the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmission device 100 in a step in which the transmission device 100 includes modulated data in an image signal and outputs it through the display 140, the transmission device 100 outputs the image signal to a plurality of frames per second (fps). can be divided and output.
  • fps frames per second
  • the transmission device 100 may divide each area of the display 140 into two areas having a speed of 15 fps and 30 fps, and output images at different frames per second.
  • the receiving device 200 may selectively receive an image signal according to the performance of the camera 240.
  • a slightly lower performance smartphone 200a only needs to receive an area corresponding to 15 fps
  • a high performance smartphone 200b only receives an area corresponding to 30 fps or, in some cases, both 15 and 30 fps. May be received.
  • an embodiment of the present invention may allow distance and angle freedom in a process of transmitting and receiving data between the transmitting device 100 and the receiving device 200.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for describing a communication process between the display 140 and the camera 240 having distance and angle freedom.
  • the communication method receives and transmits an image signal emitted from the transmitting device 100 regardless of which position the receiving device 200 is photographing. Can be extracted easily.
  • the ratio of the first pattern D1 and the second pattern D2 output on the display 140 is 1, and the angle of the receiving device 200 is at the position of the first camera whose side angle is not forward.
  • the receiving device 200 performs the correction based on the distortion correction algorithm, thereby photographing the first photographed image.
  • the ratio of the pattern d1 and the second pattern d2 may be corrected to be 1.
  • the transmitting device 100 may determine the cameras 240-3 and 240-of the receiving device 200. It is also possible to estimate the position of 4). At this time, the size of the pattern corresponding to the transmission data should be known in advance, and the straight line passing through the center of the pattern should be orthogonal to the positions of the cameras 240-3 and 240-4.
  • PHY physical layer
  • MAC media access control layer
  • the communication method according to an embodiment of the present invention may provide transmission rates and operating conditions as described in Table 1.
  • a transmitting device may transmit modulated data by an alpha blending technique and a watermarking technique.
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating a process of transmitting modulated data in the transmission device 100 in the physical layer.
  • the physical layer to which the communication method according to an embodiment of the present invention is applied includes a frame generator 1510 generating a frame by adding a header 1511 to the transmission data D.
  • a modulator 1520 that modulates transmission data according to the 2D coder 1525.
  • the transmission device 100 may include the modulated data in the video signal and output the same through the display unit 1530.
  • MAC media access control layer
  • Octets2 One 0/2/8 0/2/8 Variable 2 Frame Control Sequence Number Destination Address Source Address Frame payload FCS Address fields MHR MSDU MFR
  • the frame control field will first be described in the MAC frame structure.
  • the frame control field may be represented as shown in Table 4 below.
  • the frame version subfield may be set to 0b01 to be compatible with IEEE 802.15.7r1 as a field for a detailed version of the frame, and values of all other subfields may be left for later use.
  • the frame type subfield is for the detailed frame type of the MAC frame and may be allocated to one of non-reserved values in Table 5 below.
  • the security subfield relates to a field for determining whether to activate security in a data frame upon transmission.
  • the security subfield has a length of 1 bit and is set to 1 when protected by the MAC sublayer, and 0 otherwise. Meanwhile, the auxiliary security header field of the MHR may appear only when the security subfield is set to '1'.
  • the frame pending subfield relates to a field for determining whether to hold a data frame during transmission.
  • the frame pending subfield has a length of 1 bit and is set to 1 when the transmitting device 100 has more data to transmit to the receiving device 200, and otherwise, is set to 0.
  • the response request subfield relates to a field specified according to whether a response is requested from the receiving device 200 receiving the data or MAC command frame.
  • the response request subfield has a length of 1 bit and may be set to 1 when the receiving device 200 sends a response frame. If the response request subfield is set to 0, the reception device 200 does not transmit a response frame.
  • the sequence number field has a length of one octet and is a field for sequence identification of a frame.
  • the sequence number field may be specified as a BSN
  • the sequence number field may be specified as a DSN.
  • the destination address field has a length of 2 octets or 8 octets, and a value thereof may be specified according to the destination address mode subfield of the frame control field and the reception address of the frame.
  • a destination address field with a 16-bit value of 0xffff may be represented as a short address for broadcast that can be accepted by all devices currently waiting for broadcasting over the channel as a valid 16-bit short address.
  • This destination address field may be included in the MAC frame when the destination address mode subfield of the frame control field is not zero.
  • the source address field has a length of 2 or 8 octets, and its value may be specified according to the source addressing subfield of the frame control field and the operator address of the frame.
  • This source address field may be included in the MAC frame only when the source address mode subfield of the frame control field is 10 or 11.
  • the frame payload field may have various lengths and may include information for specifying an individual frame type.
  • the frame payload field may be protected as defined in the security suite selected for the frame.
  • the FCS field has a length of two octets, and the FCS is calculated for the MHR and MSDU parts of the frame.
  • the FCS can only be generated if the payload is greater than zero.
  • the FCS is an optional field of the MAC frame format, and field information of the FCS may be generated from RS (64, 32) / RS (160, 128) / None based on the payload and the FCS option used for the MAC frame.
  • the MAC PIB applied to an embodiment of the present invention includes attributes required for managing the MAC sublayer of the device.
  • the attributes are included in IEEE 802.15.7.
  • the addition of additional MAC PIB attributes to two-dimensional codes is shown in Table 6 below.
  • MAC PIB Attributes Table 60 Additions property Identifier type range detailed description Initial value macTxMode 0x91 Unsigned 0-255 This attribute indicates the MAC transmission mode is visible or Invisible.0: Visual VTASC mode1: Visible Sequential Scalable 2D code2: Non Invisible Mode-Blending Method3: Invisible Mode-Watermarking Method 0 macTxCamerEnable 0x92 Unsigned 0-255 0: This attribute indicates the Transmitter is Enabled with Camera or not for Interactive Receiver distance specific data transfer control.
  • the transmission device 100 transmits the data to the receiving device 200 by including the image signal to the receiving device 200 by a transparency application technique that adds data to be transmitted as a transparency value to color.
  • the device 100 may transmit a large amount of data faster.
  • the transmitting device 100 may transmit a larger amount of data quickly.
  • the user when the user possesses the receiving device 200 having a camera, for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, and the like, the user can perform a communication using the same as it is, so that the user has a separate Communication can be easily used without purchasing a communication receiver.
  • a camera for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, and the like
  • Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media.
  • Computer readable media may include both computer storage media and communication media.
  • Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 통신 방법은 상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이에서 표시되는 색상에 투명도값을 포함시키는 투명도 인가 기법(invisible data embedded method)에 의해 전송을 위한 데이터(이하 '전송 데이터'라 함)를 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 영상 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이에 은닉된 부가데이터 전송용 가시광 통신 방법
본 발명은 디스플레이를 활용한 가시광 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 디바이스에서 카메라 디바이스로 가시광 신호을 전송하여 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 방법에 관한 것이다.
다양한 무선 통신 기술 중에 하나인 가시광 통신 기술(VLC: Visible Light Communication)은 380~780 나노미터의 파장을 갖는 가시광에 신호를 실어 전송하는 무선통신 방식으로, 최근 발광 다이오드 기술의 발전으로 말미암아 계속 발전되고 있다.
특히, 이러한 가시광 통신 기술은 조명기기 이외에도, 가시광을 발하는 다양한 사이니지 패널, 전광관 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이에도 적용되어 활용되고 있다.
예를 들어, TV, 모니터, 스마트 디바이스 등에 포함된 디스플레이 디바이스를 통해 가시광 통신 수신기를 소지한 사용자에게 다양한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 상기 가시광 통신은 일반적으로 사람이 인지하지 못하는 가시광의 깜박임을 이용하여 신호를 전송하는 것이 일반적이다.
그러나, 이러한 전송 방법은 짧은 시간에 다량의 정보를 제공하는데 한계가 있다. 또한, 상기 가시광 통신은 이를 사용하고자 하는 사용자가 통신 수신기를 별도로 구입하여야 하므로, 일반 사용자가 사용하기엔 다소 불편할 수 있다.
본 발명의 실시예는 디스플레이 영상에 은닉된 부가데이터 신호를 인가하는 기법을 이용하여 기존의 디스프레이 콘텐츠와 별도로 부가적인 데이터 신호를 추가로 전송할 수 있는 가시광 통신 방법을 제공한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 통신 방법은 상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이에서 표시되는 색상에 투명도값을 포함시키는 투명도 인가 기법(invisible data embedded method)에 의해 전송을 위한 데이터(이하 '전송 데이터'라 함)를 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 영상 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.
상기 투명도 인가 기법은 적색값, 녹색값 및 청색값 중 적어도 하나에 투명도값을 더해 투명도를 변경시킬 수 있다.
상기 투명도값은 임의의 주파수의 사인파 형태로 변화되고, 상기 송신 디바이스는 상기 주파수의 변경을 통해 상기 전송 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력할 수 있다.
상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계는 상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 상기 투명도 인가 기법에 의해 상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 변조 기법은 확산 변조(SS Spread Spectrum Modulation) 기법을 포함할 수 있다.
상기 변조 데이터는 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드이되, 상기 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드는 QR 코드 및 컬러 코드 중 하나 이상을 통해 구현될 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 데이터를 추출하는 단계는 상기 수신 디바이스가 상기 영상 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계는, 상기 수신 디바이스에 미리 저장된 확산 코드를 사용하여 상기 변조 데이터를 추출할 수 있다.
상기 수신 디바이스가 상기 영상 신호에 포함된 비디오 프레임 중 동일한 비디오 프레임을 복수회 수신한 경우, 상기 수신 디바이스는 상기 복수회 수신한 비디오 프레임 및 다음 수신한 비디오 프레임에 적용된 확산 코드를 이용한 역확산 복조 기법에 기초하여 중복된 비디오 프레임을 제거할 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 상기 분할된 데이터들 각각을 상기 투명도 인가 기법에 의해 상기 영역들에 각각 대응되는 분할 영상 신호들에 포함시켜 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 분할하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 디스플레이의 화면의 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정될 수 있다.
상기 송신 디바이스는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터 및 TV 중 어느 하나일 수 있다.
상기 수신 디바이스는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 워치 및 태블릿 PC 중 하나일 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 색상에 투명도값으로 추가하는 투명도 인가 기법에 의해 영상 신호에 포함시켜 수신 디바이스로 전송함에 따라, 상기 송신 디바이스는 기존의 디스플레이의 콘텐츠와 별도로 부가적인 데이터들을 전송시킬 수 있다.
특히, 상기 투명도값의 주파수를 변경하면서, 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하여 영상 신호를 전송할 경우, 상기 송신 디바이스는 보다 더 많은 양의 데이터를 빠르게 전송시킬 수 있다.
또한, 사용자가 카메라를 구비하는 수신 디바이스, 예를 들어 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 등을 소지하고 있을 경우, 이를 그대로 사용하여 가시광 통신을 수행할 수 있음에 따라, 사용자가 별도의 가시광 통신 수신기를 구입하지 않고 쉽게 가시광 통신을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스 및 수신 디바이스의 블록도이다.
도 3은 도 1의 송신 디바이스가 투명도 인가 기법을 이용한 영상 신호를 복수의 영역들로 분할하여 전송하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 디스플레이를 통해 영상 신호를 출력시키는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 디스플레이를 통해 영상 신호를 출력시키는 과정의 일 예로 확산코드(Spreading Code)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 송신 디바이스가 비동기 확산 코드를 송신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 디스플레이를 통해 출력된 영상 신호에서 수신 디바이스가 데이터를 추출하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 연속 확장형 2차원 코드의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 도 1의 송신 다비이스에서 각 픽셀의 컬러 값에 투명도 값을 인가하는 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 1의 송신 디바이스에서 인가하는 비가시 데이터의 신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 1의 디스플레이가 수신 디바이스 또는 수신자의 거리를 판별하여 거리에 따라 전송 데이터의 크기를 가변하는 방법을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 1의 송신 디바이스의 디스플레이 화면의 사이즈 및 형태에 따라 영역들의 배치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 1의 송신 디바이스에서 복수의 초당 프레임수로 영상 신호를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 14는 거리 및 각도 자유성을 갖는 디스플레이와 카메라 간 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 15는 물리 계층에서 송신 디바이스에서 변조 데이터를 전송하는 과정을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(100)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 디스플레이(140)를 갖는 송신 디바이스(100)에서 카메라(240)를 갖는 수신 디바이스(200)로 영상 신호를 전송하는 통신 방법이다.
여기서, 송신 디바이스(100)는 디스플레이(140)를 구비하는 디지털 디바이스로서, 스마트폰, 스마트, 패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터, TV 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 수신 디바이스(200)는 카메라(240)를 구비 또는 연계할 수 있는 디지털 디바이스로서, 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 및 태블릿 PC 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 송신 디바이스(100)와 수신 디바이스(200)는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, DID(Digital Information Display), 터치스크린 키오스크와 같은 디지털 사이니즈(Digital signage) 등 디스플레이(140) 또는 카메라(240)를 구비하는 다양한 형태의 디바이스가 이에 해당될 수 있다.
한편, 도 2와 같이 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200)는 통신모듈(110, 210), 메모리(120, 220) 및 프로세서(130, 230)와 디스플레이(140) 및 카메라(240)를 각각 포함하도록 구성될 수 있다.
통신모듈(110, 210)은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법에 의해 데이터를 송수신하기 위한 구성이다. 메모리(120, 220)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법에 의해 데이터를 전송하기 위한 프로그램이 저장된다. 여기에서, 메모리(120, 220)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리(120, 220)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
또한, 메모리(120, 220)에 저장된 프로그램은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
프로세서(130, 230)는 메모리(120, 220)에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 우선 상기 송신 디바이스(100)가 상기 디스플레이(140)에서 표시되는 색상에 투명도값을 포함시키는 투명도 인가 기법(invisible data embedded method)에 의해 전송하고자 하는 데이터(이하 '전송 데이터'라 함)를 영상 신호에 포함시켜 출력되도록 할 수 있다. 이후, 상기 수신 디바이스(200)가 상기 카메라(240)를 통해 상기 송신 디바이스(100)에서 출력된 상기 영상 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200) 간의 전송 데이터를 송수신하는 과정을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 도 1의 송신 디바이스(100)가 투명도 인가 기법을 이용한 영상 신호를 복수의 영역들로 분할하여 전송하는 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 영상 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 과정에서, 송신 디바이스(100)가 디스플레이의 화면(140)을 복수의 영역들로 분할하여 영상 신호를 출력할 수 있다. 이때, 복수의 영역들은 도 3과 같이 디스플레이 화면(140)에 대응하여 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, M×N 픽셀을 가지는 디스플레이 화면(140)은 K×L 픽셀을 가지는 복수의 영역(P1)들로 분할된다.
이후, 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 각 영역(P1)들에 대응하도록 분할할 수 있다. 이어서, 송신 디바이스(100)는 투명도 인가 기법에 의해 분할된 데이터들 각각을 영역(P1)들에 대응되는 분할 영상 신호에 포함시켜 출력시킬 수 있다.
이와 같이 전송 데이터를 변조 데이터로 변경하기 위해서는 도 4에 도시된 통신 변조 기법을 이용할 수 있다.
도 4는 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 디스플레이(140)를 통해 영상 신호를 출력시키는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
송신 디바이스(100)는 전송 데이터(D)를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경할 수 있고, 이후 송신 디바이스(100)가 변조 데이터를 투명도 인가 기법에 의해 영상 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다.
이때, 송신 디바이스(100)는 통신 변조 기법으로 확산 변조(SS, Spread Spectrum Modulation) 기법을 이용할 수 있다. 이러한 확산 변조 기법은 신호의 간섭 에러에 강한 특성을 가지며, 멀티 유저의 접속에 대한 보안성을 가질 수 있다.
이러한 확산 변조 기법을 적용하여 전송 데이터(D)를 변조하는 송신 디바이스(100)는 구체적으로 도 4와 같이, 전송 데이터(D)를 바이폴라 변환부(410), 확산 코드 생성부(420), 유니폴라 변환부(430) 및 M-FSK/M-PSK 변조부(440)를 통해 변조한다. 그 다음, 변조 데이터는 그리드 프레임부(450) 및 알파 블렌딩 기법 또는 워터마킹 기법을 적용하는 OWC 데이터 합성부(460)를 거쳐 비디오 프레임부(470)를 통해 영상 신호와 함께 출력될 수 있다.
이때, 알파 블렌딩 기법이 적용되는 OWC 데이터 합성부(460)에서 합성된 프레임은 다음 식 1과 같이 나타낼 수 있으며, 이때 α가 0인 경우에는 수신 디바이스에서 100% 보이지 않게 되는 경우(Invisible)이며, α가 1인 경우에는 수신 디바이스에서 100% 보이는 경우(Visible)를 의미한다.
[식 1]
OWCFusitionDisplayFRAME=α·grid(x, y)+(1-α)SSCodedMod(x, y)
한편, 송신 디바이스(100)는 도 5 내지 도 7에서 설명하는 확산 코드를 이용하여 영상 신호를 출력시킬 수 있다.
도 5는 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 디스플레이(140)를 통해 영상 신호를 출력시키는 과정의 일 예로 확산코드(Spreading Code)를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 1의 송신 디바이스(100)가 비동기 확산 코드를 송신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 노이즈와 에러에 견고한 송신 구조를 위해 상관특성이 양호한 확산 코드(Spreading Code)를 사용할 수 있고, 일 예는 도 5와 같다.
송신 디바이스(100)는 송신하려는 페이로드(payload)를 확산 코드를 사용하여 확산하여 디스플레이(140)를 통하여 송신하고, 수신 디바이스(200)는 카메라(240)를 통해서 받은 데이터를 역 확산함으로써 프로세싱 게인(processing gain)을 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 5와 같은 확산 코드 기법에 기반한 골드 시퀀스(Gold sequence)의 경우, 시프터 레지스터(shifter register)의 길이가 5이면 코드의 총 길이는 31(25-1)이 된다.
이때, 4개의 패밀리 코드의 집합은 코드 집합 1의 8*n 오프셋에 의해 생성될 수 있다.
Code set 1: 0000000010010100100111101010110 (zero offset)
Code set 2: 1001010010011110101011000000000 (8chip offset)
Code set 3: 1001111010101100000000010010100 (16chip offset)
Code set 4: 1010110000000001001010010011110 (24chip offset)
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 확산 코드 기법은 높은 데이터율과 강한 특성을 갖는 비동기식 통신 방식에 해당한다.
비동기식 통신 방식의 경우, 데이터를 전송할 때 도 6과 같이 비디오 프레임(V1~V5)마다 각각 상이한 확산 코드(SC1~SC5)를 사용하여 전송할 수 있다. 이때, 각 확산 코드 집합(SC1~SC5)은 확산 인자에 따라 확산 데이터로 표현되고, 각 확산 코드 집합(SC1~SC5)은 도 6과 같이 예를 들어, 다섯 개의 비디오 프레임(V1~V5)에 연속적으로 할당될 수 있다.
수신 디바이스(200) 측은 수신한 데이터의 자동 동기화를 위해 확산 코드(SC1~SC5)를 사전에 미리 알고 있을 수 있다.
만약, 수신 디바이스(200)가 카메라(240)를 통해 동일한 프레임을 수신한 경우, 예를 들어 제 1 비디오 프레임(V1)을 두 번 수신한 경우, 수신 디바이스(200)는 제 1 비디오 프레임(V1) 및 제 2 비디오 프레임(V2)에 사용된 제 1 및 제 2 확산 코드(SC1, SC2)를 이용하여 역확산(despread)할 수 있다. 제 2 확산 코드(SC2)를 이용한 과정이 진행되면, 우세한 값은 드러나지 않게 되어 중복된 제 1 비디오 프레임(v1)은 제거될 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하여 수신 디바이스(200)가 영상 신호에서 데이터를 추출하는 과정을 설명하도록 한다.
도 7은 디스플레이(140)를 통해 출력된 영상 신호에서 수신 디바이스(200)가 데이터를 추출하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
수신 디바이스(200)는 송신 디바이스(100)가 전송한 영상 신호를 상기 카메라(240)를 통해 수신하여 변조 데이터를 추출할 수 있다. 이후 수신 디바이스(200)는 상기 변조 데이터를 송신 디바이스(100)에서 적용된 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 전송 데이터(D)로 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 7과 같이 카메라를 통해 영상 신호를 수신하면, FFT 변환부(710), M-FSK/M-PSK 복조부(720), 바이폴라 변환부(730), 확산 코드 생성부(740) 및 유니폴라 변환부(750)를 거쳐 디코딩된 전송 데이터(D)를 획득할 수 있다.
이때, 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법은 역확산 복조 기법을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100)는 도 8과 같이 연속 확장형 2차원 코드(sequential scalable 2D code)를 통해 데이터를 전송할 수도 있다.
도 8은 연속 확장형 2차원 코드의 일 예시를 도시한 도면이다.
2차원 코드는 도 8의 (a)와 같이, 수평 방향과 수직 방향 모두에 정보를 저장하고 있는 그래픽 이미지(예를 들어, 바코드, 컬러 코드, QR 코드 등)이다.
본 발명의 일 실시예는 이러한 연속 확장형 2차원 코드를 통해 거리 및 각도 자유성과 함께 보다 높은 비트 전송 속도를 제공할 수 있다.
연속 확장형 2차원 코드는 디스플레이(140) 상에서 시각적인 프레임과 함께 데이터가 인코딩된 QR 코드나 컬러 코드 각각이나 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
연속 확장형 2차원 코드는 비트 당 심벌 전송률을 증가시키고 색상 간섭을 낮춤으로써 높은 통신 성능을 가지도록 하는 약속된 변조 기법 중 하나이다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 후술하는 도 11 및 도 12에서 설명한 바와 같이 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)와의 거리를 감지하여, 거리에 따라 적응적으로 최적의 전송률을 가질 수 있도록 연속 확장형 2차원 코드를 분할한 뒤, 영상 신호에 포함시켜 출력할 수 있다.
예를 들어, 도 8의 (b) 및 (c)와 같이 수신 디바이스(200)와의 거리가 제 1 기준거리(w1)를 초과하는 경우 송신 디바이스(100)는 QR 코드나 컬러 코드를 전체 영역만을 사용하여 전송할 수 있고, 제 1 기준거리(w1) 이하이나 제 2 기준거리(w2)를 초과하는 경우 송신 디바이스(100)는 전체 영역을 4개로 분할한 뒤 해당 영역을 이용하여 QR 코드나 컬러 코드를 영상 신호에 포함시켜 전송할 수 있다.
이때, 도 8의 (b)와 (c)에는 각각 QR 코드나 컬러 코드만이 적용되는 것으로 도시하였으나, 복수의 영역으로 분할된 원거리 송수신의 경우 QR 코드와 컬러 코드가 조합되어 보다 다양한 전송 데이터가 송수신될 수 있도록 제어될 수 있다.
도 9는 도 1의 송신 다비이스(100)에서 각 픽셀의 컬러 값에 투명도 값을 인가하는 과정의 일 예를 도시한 도면이고, 도 10은 도 1의 송신 디바이스(100)에서 인가하는 비가시 데이터의 신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 적용된 투명도 인가 기법은 송신 디바이스(100)의 디스플레이(140)에서의 하나의 픽셀에서 표시되는 원본 색상(P2)에 투명도값(α)을 포함시켜, 투명도값(α)이 포함된 색상(P2)을 통해 더욱 다양하고 많은 양의 데이터를 전송하는 것이다. 이때, 원본 색상(P2)에 대응되는 적색값(R), 녹색값(G) 및 청색값(B) 중 적어도 하나에 투명도값(α)을 더해 투명도를 변경시킬 수 있다.
예를 들어, 도 9와 같이 원본 색상(P2)에 대응되는 적색값(R), 녹색값(G) 및 청색값(B) 모두에 상기 투명도값(α)을 더해 투명도를 변경시킬 수도 있다. 이때, 투명도의 변화는 인간이 인지하지 못하는 범위 내로 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 투명도값(α)은 도 10과 같이 임의의 주파수의 사인파 형태로 변화될 수 있으며, 이때 투명도값(α)의 주파수는 송신 디바이스(100)에 의해 선택적으로 변경될 수 있다. 즉, 송신 디바이스(100)는 투명도값(α)에서의 주파수의 변경을 통해 전송 데이터를 영상 신호에 포함시켜 출력할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 원본 색상의 깜빡임뿐만이 아니라, 투명도값(α)을 조절함으로써 더욱 다양하고 많은 양의 데이터를 전송할 수 있다.
도 11은 도 1의 디스플레이(140)가 수신 디바이스(200) 또는 수신자의 거리를 판별하여 거리에 따라 전송 데이터의 크기를 가변하는 방법을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 11의 (a)를 참조하면, 송신 디바이스(100)가 디스플레이 화면(140)을 복수의 영역들로 분할하기 위해, 우선 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 감지할 수 있다.
이를 위해, 송신 디바이스(100)는 내부에 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 측정할 수 있는 카메라, 초음파(ultrasonic), 거리계(range finder), 전파(radio waves), 마이크로파(microwaves), 적외선(infrared) 등과 같은 감지 센서(150)를 포함할 수 있으며, 감지 센서를 이용하여 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 감지할 수 있다.
이후, 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응되도록 분할할 수 있다.
예를 들어, 도11의 (b)과 같이 이격 거리가 제 1 기준 거리(w1)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 하나의 영역으로 활용하여 투명도 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
반면, 이격 거리가 제 1 기준 거리(w1) 이하이고 제 2 기준 거리(w2)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 4개의 영역(2×2)으로 분할하면서 투명도 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 이격 거리가 제 2 기준 거리(w2) 이하이고 제 3 기준 거리(w3)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 16개의 영역(4×4)으로 분할하면서 투명도 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 이격 거리가 제 3 기준 거리(w3) 이하이고 제 4 기준 거리(w4)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 64개의 영역(8×8)으로 분할하면서 투명도 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
이와 같이, 송신 디바이스(100)는 이격 거리가 감소할수록 디스플레이의 화면(140)을 보다 크게 분할하면서 투명도 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 이격 거리에 따른 화면(140) 분할은 데이터 전송률에 기초하여 최적의 화면(140) 개수로 분할되도록 기 설정되어 저장될 수 있다.
도 12는 도 1의 송신 디바이스(100)의 디스플레이 화면(140)의 사이즈 및 형태에 따라 영역들의 배치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 송신 디바이스(100)가 디스플레이의 화면(140)을 복수의 영역으로 분할하는 과정에서, 디스플레이의 화면(140) 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(140)가 일반 디스플레이(a)일 경우 16개의 영역들이 4행 4열로 배치되는 반면, 디스플레이(140)가 와이드 디스플레이(b)일 경우 24개의 영역들이 4행 6열로 배치될 수 있다.
즉, 가로 또는 세로 사이즈가 확대되는 경우, 확대된 만큼 영역들의 개수가 증가될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예는 도 13에 도시된 바와 같이 하나의 디스플레이(140) 상에서 서로 다른 초당 프레임수로 영상 신호를 전송하여, 다양한 성능을 가지는 수신 디바이스(200)에서도 동시에 영상 신호를 수신하여 전송 데이터를 추출할 수 있도록 할 수 있다.
도 13은 도 1의 송신 디바이스(100)에서 복수의 초당 프레임수로 영상 신호를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 송신 디바이스(100)가 변조 데이터를 영상 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 단계에서, 송신 디바이스(100)가 영상 신호를 복수 개의 초당 프레임수(fps, frame per second)로 분할하여 출력할 수 있다.
예를 들어 도 13과 같이 송신 디바이스(100)는 디스플레이(140)의 각 영역을 15fps와 30fps 속도를 가지는 2개의 영역으로 분할하여 서로 다른 초당 프레임수로 영상을 출력할 수 있다.
이에 따라, 수신 디바이스(200)는 카메라(240)의 성능에 따라 선택적으로 영상 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 성능이 다소 낮은 스마트폰(200a)의 경우 15fps에 해당하는 영역만을 수신하면 되고, 고성능 스마트폰(200b)의 경우 30fps에 해당하는 영역들만 수신하거나 경우에 따라서는 15fps와 30fps를 모두 수신할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 도 14에 도시된 바와 같이 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200) 간의 데이터 송수신 과정에서 거리 및 각도 자유성을 갖도록 할 수 있다.
도 14는 거리 및 각도 자유성을 갖는 디스플레이(140)와 카메라(240) 간 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 수신 디바이스(200)가 어느 위치에서 촬영을 수행하는지 여부에 상관없이, 송신 디바이스(100)에서 출사되는 영상 신호를 수신하여 전송 데이터를 용이하게 추출할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(140) 상에서 출력되는 제 1 패턴(D1)과 제 2 패턴(D2)의 비율이 1이고, 각도가 정방향이 아닌 측면 방향인 제 1 카메라의 위치에서 수신 디바이스(200)의 카메라(240-1)로 촬영된 제 1 패턴(d1)과 제 2 패턴(d2)의 비율이 0.8인 경우, 수신 디바이스(200)는 이를 왜곡 보정 알고리즘에 기초하여 보정을 수행함으로써 촬영된 제 1 패턴(d1)과 제 2 패턴(d2)의 비율이 1이 되도록 보정할 수 있다.
또한, 수신 디바이스(200)의 카메라(240-3, 240-4)에 의해 촬영된 패턴의 크기와 위치에 기초하여 송신 디바이스(100)는 수신 디바이스(200)의 카메라(240-3, 240-4)의 위치를 추정할 수도 있다. 이때, 전송 데이터에 대응하는 패턴의 크기는 사전에 미리 알고 있어야 하며, 패턴의 중심을 관통하는 직선은 카메라(240-3, 240-4)의 위치와 서로 직교해야 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법에서의 물리 계층(PHY) 및 매체 액세스 제어 계층(MAC)에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법에서의 물리 계층에서 동작하는 모드의 일 예시는 다음 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
물리 계층 동작 모드(PHY Operating Modes)
변조(Modulation) RLL 코드 광학클럭속도 순방향 에러 정정(FEC) 전송률(Data Rate, Kbps)
M-PSK NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 16
M-FSK NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 16
HYBRID-PSK/FSK NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 32
2D-CODE NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 128
Sequential Scalable 2D code NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 256
SS-M-PSK NONE 30Hz NONE 8
SS-M-FSK NONE 30Hz NONE 8
SS-HYBRID-PSK/FSK NONE 30Hz NONE 16
SS-2D-CODE NONE 30Hz NONE 64
SS-Sequential Scalable 2D code NONE 30Hz NONE 125
이때, RS(Reed Solomon)와 순방향 에러 정정율(FEC Rate)은 다음 표 2와 같다.
순번 RS 순방향 에러 정정율
1 None 1
2 RS(64, 32) 32/64
3 RS(160, 128) 128/160
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 표 1에 기재된 바와 같은 전송 속도 및 동작 조건을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 도 ~에 도시된 바와 같이, 알파 블렌딩(Alpha Blending) 기법 및 워터마킹(Watermarking) 기법에 의해 송신 디바이스가 변조 데이터를 전송할 수 있다.
도 15는 물리 계층에서 송신 디바이스(100)에서 변조 데이터를 전송하는 과정을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법이 적용되는 물리 계층에서는 전송 데이터(D)에 헤더(1511)를 추가시켜 프레임을 생성하는 프레임 생성부(1510)를 포함하며, 생성된 프레임에 대하여 SS 변조부(1521)와, M-PSK 변조부(1522), M-FSK 변조부(1523), M-PSK 변조와 M-FSK 변조 기법을 혼합한 HYBRID 변조부(1524) 및 2D 코더(1525)를 포함하며 이에 따라 전송 데이터를 변조하는 변조부(1520)를 포함한다. 그리고 변조 데이터에 알파 블렌딩 기법을 적용하는 알파 블렌딩부(1531) 및 워터마킹 기법에 기초하여 변조 데이터를 표현하는 워터마킹부(1532), 그리고 디스플레이 드라이버(1533), 디스플레이 스크린(1534)을 포함하는 디스플레이부(1530)를 통해 송신 디바이스(100)가 영상 신호에 변조 데이터를 포함시켜 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 매체 엑세스 제어 계층(MAC) 프레임 구조는 표 3과 같이 나타낼 수 있다.
Octets2 1 0/2/8 0/2/8 Variable 2
프레임 제어(Frame Control) 시퀀스 번호(Sequence Number) 목적지 주소(Destination Address) 출발지 주소(Source Address) 프레임 페이로드(Frame payload) FCS
주소필드(Address fields)
MHR MSDU MFR
MAC 프레임 구조 중 먼저 프레임 제어 필드에 대해 설명하도록 한다. 프레임 제어 필드는 아래 표 4와 같이 나타낼 수 있다.
Bits: 0-1 2-5 6-8 9 10 11 12-13 14-15
프레임 버전(Frame verson) 예약(Reserved) 프레임 타입(Frame type) 보안성(Security Enabled) 프레임 펜딩(Frame Pending) 응답 요청(Ack Request) 예약(Reserved) 예약(Reserved)
이때, 프레임 버전 서브 필드는 프레임의 세부 버전에 대한 필드로서, IEEE 802.15.7r1과 호환될 수 있도록 0b01로 설정될 수 있으며, 모든 다른 서브필드의 값들은 나중 사용을 위하여 남겨놓을 수 있다.
프레임 타입 서브필드는 MAC 프레임의 세부 프레임 타입을 위한 것으로서, 아래 표 5에서 예약되지 않은 값(non-reserved value)들 중 하나로 할당될 수 있다.
프레임 타입값(b2b1b0)(Frame type value) 상세 설명(Description)
000 비콘(Beacon)
001 데이터(Data)
010 응답(Acknowledgement)
011 명령(Command)
100-111 예약(Reserved)
보안성 서브 필드는 전송시 데이터 프레임에서의 보안성을 활성화시킬 것인지 여부를 결정하는 필드에 관한 것이다. 보안성 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, MAC 서브 계층에 의해 보호되는 경우에는 1로 설정되고, 그 외에는 0으로 설정된다. 한편, MHR의 보조 보안 헤더 필드(Auxiliary Security Header field)는 상기 보안성 서브 필드가 1로 설정된 경우에만 나타날 수 있다.
프레임 펜딩 서브 필드는 전송시 데이터 프레임의 펜딩(pending) 여부를 결정하는 필드에 관한 것이다. 프레임 펜딩 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)로 전송할 데이터를 더 가지고 있는 경우 1로 설정되고, 그 외에는 0으로 설정된다.
응답 요청 서브 필드는 데이터나 MAC 명령 프레임을 수신한 수신 디바이스(200)로부터 응답이 요구되는지 여부에 따라 특정되는 필드에 관한 것이다. 응답 요청 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, 수신 디바이스(200)가 응답 프레임을 보내는 경우 1로 설정될 수 있다. 만약, 응답 요청 서브 필드가 0으로 설정된 경우 수신 디바이스(200)는 응답 프레임을 전송하지 않는다.
다음으로, 시퀀스 번호 필드는 1옥텟 길이를 가지며, 프레임의 시퀀스 식별을 위한 필드이다. 비콘 프레임을 위한 경우, 시퀀스 번호 필드는 BSN으로 특정될 수 있으며, 데이터, 응답 또는 MAC 명령 프레임을 위한 경우, 시퀀스 번호 필드는 DSN으로 특정될 수 있다.
다음으로, 목적지 주소 필드는 2옥텟 또는 8옥텟의 길이를 가지며, 프레임 제어 필드의 목적지 주소 모드 서브 필드(Destination Addressing subfield) 및 프레임의 수신 주소에 따라 그 값이 특정될 수 있다.
0xffff의 16비트 값을 가지는 목적지 주소 필드는, 현재 채널을 통해 브로드캐스팅을 대기 중인 모든 디바이스들로 하여금 유효한 16비트의 짧은 주소로 받아들일 수 있는 브로드캐스트용 짧은 주소로 표현될 수 있다.
이러한 목적지 주소 필드는 프레임 제어 필드의 목적지 주소 모드 서브필드가 0이 아닌 경우 MAC 프레임에 포함될 수 있다.
다음으로, 출발지 주소 필드는 2옥텟 또는 8옥텟의 길이를 가지며, 프레임 제어 필드의 출발지 주소 모드 서브 필드(Source Addressing subfield) 및 프레임의 발신자(operator) 주소에 따라 그 값이 특정될 수 있다.
이러한 출발지 주소 필드는 프레임 제어 필드의 출발지 주소 모드 서브필드가 10 또는 11인 경우에만 MAC 프레임에 포함될 수 있다.
다음으로, 프레임 페이로드 필드는 다양한 길이를 가질 수 있으며, 개별 프레임 종류를 특정하는 정보가 포함될 수 있다.
만약 제어 프레임의 보안성 서브 필드가 1로 설정된 경우, 프레임 페이로드 필드는 해당 프레임에 대해 선택된 보안 제품군(security suite)에 정의된대로 보호될 수 있다.
마지막으로, FCS 필드는 2옥텟의 길이를 가지며, FCS는 프레임의 MHR과 MSDU 부분에 대해 계산된다. FCS는 페이로드가 0보다 큰 경우에만 생성될 수 있다.
FCS는 MAC 프레임 형식의 선택적 필드이며, FCS의 필드 정보는 MAC 프레임에 사용되는 페이로드 및 FCS 옵션을 기반으로 RS(64, 32)/RS(160, 128)/None으로부터 생성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 MAC PIB는 디바이스의 MAC 서브 계층을 관리하는데 요구되는 속성들을 포함한다. 상기 속성들은 IEEE 802.15.7에 포함되어 있다. 아울러 2차원 코드들에 추가적인 MAC PIB 속성들이 추가된 내용은 아래 표 6에 나타나있다.
MAC PIB 속성 테이블(MAC PIB Attributes Table 60 Additions)
속성 식별자 타입 범위 상세설명 초기값
macTxMode 0x91 Unsigned 0-255 MAC 전송 모드가 시각적 또는 비시각적인지 여부를 나타내는 속성(This attribute indicates the MAC transmission mode is visible or Invisible.)0 : 시각적 VTASC 모드1 : 시각적 및 연속적인 2D 코드(Visible Sequential Scalable 2D 코드)2 : 비시각적 모드-혼합 방법(Invisible Mode - Blending Method)3 : 비시각적 모드-워터마킹 방법(Invisible Mode - Watermarking Method) 0
macTxCamerEnable 0x92 Unsigned 0-255 양방향 수신기의 거리 관련 데이터 전송 제어를 위해 송신기가 카메라와 함께 활성화 되었는지 여부를 나타내는 속성(This attribute indicates the Transmitter is Enabled with Camera or not for Interactive Receiver distance specific data transfer control.)0 : 카메라와 연결 안됨1 : 카메라와 연결됨 0
macRxDistance 0x93 Unsigned 0-255 송신기로부터의 수신부까지의 거리를 알리기 위한 속성(This attribute notify the Receiver distance from Transmitter) 0
macTxDataType 0x94 Unsigned 0-255 전송된 데이터의 타입을 나타내는 속성(This attribute indicates the type of data to be transmitted.)0 : 일반 데이터(Media Content, Information Content based on the Application used for)1 : ID 데이터 2 : 인증 Data 0
maxDataLength 0x95 Unsigned 0-65535 전송된 데이터의 길이를 특정하기 위한 속성(This attribute specify the length of the data to be transmitted) 0
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 색상에 투명도값으로 추가하는 투명도 인가 기법에 의해 영상 신호에 포함시켜 상기 수신 디바이스(200)로 전송함에 따라, 상기 송신 디바이스(100)는 많은 양의 데이터를 보다 빠르게 전송시킬 수 있다. 특히, 상기 투명도값의 주파수를 변경하면서, 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하여 영상 신호를 전송할 경우, 상기 송신 디바이스(100)는 보다 더 많은 양의 데이터를 빠르게 전송시킬 수 있다.
또한, 사용자가 카메라를 구비하는 상기 수신 디바이스(200), 예를 들어 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 등을 소지하고 있을 경우, 이를 그대로 사용하여 통신을 수행할 수 있음에 따라, 사용자가 별도의 통신 수신기를 구입하지 않고 쉽게 통신을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 통신 방법에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이에서 표시되는 색상에 투명도값을 포함시키는 투명도 인가 기법(invisible data embedded method)에 의해 전송을 위한 데이터(이하 '전송 데이터'라 함)를 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계; 및
    상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 영상 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명도 인가 기법은 적색값, 녹색값 및 청색값 중 적어도 하나에 투명도값을 더해 투명도를 변경시키는 것인 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명도값은 임의의 주파수의 사인파 형태로 변화되고, 상기 송신 디바이스는 상기 주파수의 변경을 통해 상기 전송 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 것인 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계는 상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 상기 투명도 인가 기법에 의해 상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계를 포함하는 것인 통신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 통신 변조 기법은 확산 변조(SS Spread Spectrum Modulation) 기법을 포함하는 것인 통신 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 변조 데이터는 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드이되,
    상기 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드는 QR 코드 및 컬러 코드 중 하나 이상을 통해 구현된 것인 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 영상 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함하는 것인 통신 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 전송 데이터를 추출하는 단계는 상기 수신 디바이스가 상기 영상 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계; 및
    상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계를 포함하는 것인 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계는,
    상기 수신 디바이스에 미리 저장된 확산 코드를 사용하여 상기 변조 데이터를 추출하는 통신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스가 상기 영상 신호에 포함된 비디오 프레임 중 동일한 비디오 프레임을 복수회 수신한 경우,
    상기 수신 디바이스는 상기 복수회 수신한 비디오 프레임 및 다음 수신한 비디오 프레임에 적용된 확산 코드를 이용한 역확산 복조 기법에 기초하여 중복된 비디오 프레임을 제거하는 것인 통신 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 영상 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 상기 분할된 데이터들 각각을 상기 투명도 인가 기법에 의해 상기 영역들에 각각 대응되는 분할 영상 신호들에 포함시켜 출력하는 단계를 포함하는 것인 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 분할하는 단계를 포함하는 것인 통신 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 디스플레이의 화면의 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정되는 것인 통신 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터 및 TV 중 어느 하나인 것인 통신 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 워치 및 태블릿 PC 중 하나인 것인 통신 방법.
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