[实用新型]一种用于可见光动态环境下通信的高速摄像头

说明书

本实用新型公开了一种用于可见光动态环境下通信的高速摄像头，该高速摄像头结构包括：镜头、混合传感器、数字信号处理芯片和PCB板，其中，LED作为发送机高速闪烁发送信号，用镜头拍摄接收视场内的景物并将生成的光学图像投射到混合传感器上，通过混合传感器将模拟信号转换成数字信号，再由数字信号处理芯片对数字信号进行加工处理，使用混合传感器中的通信区域准确识别、高速跟踪图像中的发送机。它既具有光电二极管又具有高速摄像机的优点，即传输速率高，检测发送机简单，同时它的尺寸足够小，成本较低，不需要人为的移动就可以高速实时跟踪发送机，实现两者间的可见光动态通信，具有很强的创新性和实用效果。

技术领域

本实用新型涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种用于可见光动态环境下通信的高速摄像头。

背景技术

在智能交通系统(ITS)领域，有许多关于使用LED的可见光通信(VLC)的研究。与其他灯相比，LED具有诸如寿命长，尺寸紧凑，高度可见性和低功耗等各种优点。因此，LED已经被应用于一些交通信号灯，汽车尾灯，显示器，照明灯等。利用这些特性，LED可以应用于高速响应和可见光通信中。可见光通信具有免受无线电干扰，节省无线电资源，对人体安全以及被广泛利用于制造基础设施等特点。

在可见光通信研究中，有着路车通信系统和车辆间通信系统。路车通信系统使用LED交通信号灯作为发射机，车载摄像机作为接收机。它们的目标是发送驾驶支持信息，例如交通灯变化的时间，当地道路状况或盲区图像。另一方面，车辆间通信系统使用近年来流行的汽车的LED尾灯作为发送机。他们的目标是将信息发送到发送机后面的车辆，这使得可以获得无法看到LED交通灯的车辆的信息。

在这些系统中，主要有两种类型的接收机，一个是光电二极管接收机，另一个是高速摄像机。光电二极管接收器由于其高速响应而能够高速通信并具有高传输速率。然而在动态环境下，接收机需要一个摄像头来检测和跟踪发射机，反射镜将来自发射器的光聚集到光电二极管。因此，由于相机的位置不同于光电二极管的位置，所以很难准确地检测和跟踪发射机。另外，由于摄像机的帧速率很低，跟踪速度很慢。相比之下，高速摄像机可以不需要移动摄像机就轻松检测和跟踪发射机，但传输速率低，因为它取决于高速摄像机的帧速率。而且这两个系统都不适合在车内使用，因为它们尺寸大，成本高。因此，急需要一个适用于动态环境下，可以准确地跟踪目标而且尺寸合适的接收机，它既具有光电二极管又具有高速摄像机的优点，即传输速率高，发检测射机简单，作为车载相机，以解决智能交通系统领域的实际应用问题。

实用新型内容

本实用新型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动态环境下通信的高速摄像头。

根据公开的实施例，本实用新型的第一方面提出了一种用于可见光动态环境下通信的高速摄像头，所述的高速摄像头包括依次连接的镜头、混合传感器、数字信号处理芯片，所述的镜头、所述的混合传感器、所述的数字信号处理芯片设置在PCB板上的电路并通过电气连接，其中，所述的镜头拍摄接收视场内的景物并将生成的光学图像投射到所述的混合传感器上，通过所述的混合传感器将光学图像的模拟信号转换成数字信号，再由所述的数字信号处理芯片对数字信号进行加工处理，使用所述的混合传感器中的通信像素单元和视频像素单元准确识别、高速跟踪图像中的发送机。

进一步地，所述的混合传感器中的视频像素单元识别视频像素的灰度值，在视频像素捕捉的图像中检测发送机候选区域。

进一步地，所述的混合传感器的通信区域大小是640×480(像素)，其中包含640×240的通信像素单元和640×240的视频像素单元。将混合传感器中的通信区域设置成发送机候选区域，通信像素单元中只有特定的5×5的像素可以像光电二极管一样高速获取图像像素的灰度值，而且灰度值已经被转换成二进制的电压信号。通信像素单元和视频像素单元在竖直方向上交替排列，因此，在640×240的通信像素单元内，可以移动匹配通信像素单元到被视频像素检测到的发送机像素的位置以移动小于两个像素的距离，通过移动通信像素单元的位置可以实现对发送机像素的高速跟踪。