[發(fā)明專利]一種基于圖像傳感器通信的LED陣列快速檢測方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811029945.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109461182A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鵬;陳欣
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)揚中智能電氣研究中心
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60
• 代理公司: 北京華旭智信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11583
• 代理人: 馮云

本發(fā)明公開了一種基于圖像傳感器通信的LED陣列快速檢測方法，該方法包括：圖像傳感器捕捉LED陣列的變化信號數(shù)據(jù)，獲取二值化圖像；通過霍夫變換來檢測所述變化信號數(shù)據(jù)的二值化圖像中的圓；連通區(qū)域標(biāo)記法從二值化圖像中檢測光信號；通過定位LED信號的確定來解碼LED陣列信號。本發(fā)明根據(jù)二維碼設(shè)計特點，設(shè)計LED陣列的四角的定位LED三亮一滅，通過霍夫變換檢測來減弱反射光的干擾，然后利用連通區(qū)域標(biāo)記法檢測光信號，可以提高通信系統(tǒng)的性能的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于圖像傳感器通信的LED陣列快速檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

可見光通信(Visible light communication，簡稱VLC)是一種使用發(fā)光二極管(Light emitting diodes，簡稱LED)的明暗變化進(jìn)行無線通信的技術(shù)。VLC技術(shù)具有應(yīng)用廣泛、節(jié)約射頻頻譜資源、保密性能高和無電磁輻射等優(yōu)點。其中，圖像傳感器通信(Imagesensor communication，簡稱ISC)是以LED作為信號發(fā)射端、圖像傳感器作為接收端的，主要應(yīng)用于智能交通和室內(nèi)定位等場合。另外，為了提高通信性能，多輸入多輸出(multi-input multi-output，簡稱MIMO)技術(shù)應(yīng)用于ISC系統(tǒng)中。但是，在MIMO-ISC技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于外界干擾和背景光的存在，以及實驗設(shè)備的邊緣、彎折處的反射等，使得圖像傳感器不能準(zhǔn)確辨別出LED的變化，從而降低了系統(tǒng)通信性能。

為了減緩?fù)饨绺蓴_光的影響，通常采用邊緣算法、區(qū)塊生長法和幀差法等技術(shù)。邊緣算法利用邊緣處灰度值的明顯差別，找到圖像的邊緣，從而將圖像進(jìn)行分割。但是圖像邊緣和物體間的邊界沒有必然的聯(lián)系，同時成像過程中光噪聲的不可避免，導(dǎo)致圖像分割困難重重。其中霍夫變換檢測圓形時結(jié)果可能產(chǎn)生噪聲，運算速度較慢；連通區(qū)域標(biāo)記法不能避免非圓光源的檢測。區(qū)域生長法是從一個或多個定義的種子像素點出發(fā)，沿著該像素點生長，直到生長到跟這個像素起始點特性相差太大的而沒有更多像素或者其他的小面積的區(qū)域可以合并，像素點就停止生長。基本原理就是把相似的點整合到一起組成特定的區(qū)域，最嚴(yán)重問題就是分割效率比較地下，代價較大。另外，該方法對陰影處理效果不好。幀差法就是用兩幀或者三幀圖像來作差，減去圖片中相同的信息，保留不同的信息，從而找出兩幅圖片的不同之處。雖然算法計算量小，復(fù)雜度低，背景不累計，但是對于背景噪聲比較敏感，閾值過低則不能抑制噪聲，閾值過高則不能標(biāo)記有用信息。對于顏色比較單一的運動物體，可能在內(nèi)部產(chǎn)生空洞，導(dǎo)致目標(biāo)不能完整提取。非圓光源的干擾嚴(yán)重，LED陣列信號檢測的準(zhǔn)確性低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于圖像傳感器通信的LED陣列快速檢測方法，該方法包括：

圖像傳感器捕捉LED陣列的變化信號數(shù)據(jù)，獲取二值化圖像；

通過霍夫變換來檢測所述變化信號數(shù)據(jù)的二值化圖像中的圓；

連通區(qū)域標(biāo)記法從二值化圖像中檢測光信號；

通過定位LED信號的確定來解碼LED陣列信號。

優(yōu)選地，所述霍夫變換具體為：圖像中的像素點由abr空間表示，

其中，x、y是像素點的坐標(biāo)，a、b、r是過像素點的圓的圓心坐標(biāo)和半徑，通過尋找參數(shù)空間abr的峰值，來確定圓形光信號。

優(yōu)選地，所述連通區(qū)域標(biāo)記法采用的是二次遍歷完成標(biāo)記。

優(yōu)選地，所述二次遍歷具體為：第一輪遍歷時，逐行掃描圖像，把連通區(qū)域標(biāo)為一個團(tuán)；除第一行外的所有行的團(tuán)，如果與前一行的團(tuán)有重疊部分，則給該團(tuán)賦予相連團(tuán)的最小標(biāo)號，且這些同一標(biāo)號的團(tuán)的標(biāo)記都是等價的；第二輪遍歷時，遍歷開始團(tuán)的標(biāo)記，尋找等價序列，重新標(biāo)記。

優(yōu)選地，所述LED信號的確定通過最大的等腰直角三角形來確定。