[发明专利]一种用于可见光通信的信号反转视觉追踪方法及其系统

说明书

本发明公开了一种用于可见光通信的信号反转视觉追踪方法及其系统，由LED阵列、分级编码器、纠错编码器组成的发射机和由高速相机、图像处理单元、分级解码器、纠错解码器组成的接收机。其中，分级编码器用二维快速Haar小波逆变换有限化输入信号；LED阵列改变脉冲宽度调节亮度作为发射信号；高速相机同步接收发射信号；图像处理单元用于LED阵列识别、追踪、位置估计和亮度提取，用M序列来检测识别、用信号反转方法追踪；分级解码器用二维快速Haar小波变换归一化亮度。本发明分别用LED和高速相机作为发射机和接收机，运用信号反转视觉追踪方法，在运动状态下准确追踪LED，解决了运动模糊，提高了可见光数据传输率。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域和计算机视觉领域，具体涉及一种用于可见光通信的信号反转视觉追踪方法及其系统。

背景技术

近年来，被誉为“绿色照明”的半导体照明技术迅速发展。与传统的白炽灯等照明光源相比，LED具有低功耗、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。与此同时，LED更具有调制性能好、响应灵敏度高等优势。可将信号以人眼无法识别的高频加载到LED上进行传输，且LED发出的光频段不需要许可授权，可以实现低成本高宽带且传输速率高的无线通讯，进而催生出一门能够实现照明与通信一体化的技术——可见光通信技术。

随着LED在照明、显示上替代传统光源，使得这些设施在原有基础上具备了传输信息的功能。另外，由于图像传感器在可见光通信领域的应用，使得接收端除了能够接收到数据外还能够准确判断发射端与接收端的相对位置，这就为可见光通信应用于室内导航、机器人或车辆之间的精确控制、准确的位置测量等提供了可能。

可见光通信技术在智能家居、智能汽车、智能办公室、绿色信息通信技术、个性化医疗服务、无线电频率识别、无线局域网、安全系统、无钥匙大门、智能机器人等领域有广阔的应用前景。应用可分为室内应用和室外应用两大类。其中室外应用中可用于智能交通系统，包括车辆与车辆之间、车辆与路灯等基础设施之间信息的传递。前者可以传递路况、刹车等信息进而有效避免交通事故，后者可将车辆车速、车牌等相关信息传递到交通检测系统中，实现对车辆信息的采集工作。

因此，寻求一种高效的用于可见光通信的视觉追踪方法和系统就变得极为必要，以便准确地定位目标、检测识别目标、有效抑制LED灯的闪烁并提高数据传输率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种用于可见光通信的信号反转视觉追踪方法及其系统。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种用于可见光通信的信号反转视觉追踪方法，所述的信号反转视觉追踪方法包括下列步骤：

S1、将输入信息通过纠错编码器进行纠错编码后生成矩阵信息，然后分级编码器对生成的矩阵信息进行二维快速Haar小波逆变换并实现脉冲宽度调制，然后LED阵列将通过改变产生的非负脉冲宽度生成亮度的矩阵信息作为发射信号进行发射；

S2、接收机的高速相机通过光通道接收发射信号，图像处理单元对接收到的信号进行解码处理，实现对LED阵列的搜索、检测、追踪、位置估计，提取并归一化亮度矩阵信息，然后分级解码器将归一化的亮度矩阵信息进行二维快速Haar小波变换实现解码，最后纠错解码器进行纠错解码后得到还原的输入信息。

进一步地，所述的步骤S1过程如下：

S11、纠错编码器使用Turbo码对输入信息进行纠错编码后生成矩阵信息；

S12、分级编码器将生成的矩阵信息进行二维快速Haar小波逆变换，使其结果变为L种亮度模式以便进行脉冲宽度调制，其中L为大于1的正整数；

S13、通过改变LED阵列中每一个LED灯的照明周期即进行脉冲宽度调制，其中，LED阵列中每一个LED灯表达L种亮度模式；