[實用新型]一種用于可見光動態(tài)環(huán)境下通信的高速攝像頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820311914.3
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN207926764U
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 吳玉香;劉梓璇;關偉鵬;方良韜;蔡燁;陳藝榮
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04B10/116
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本實用新型公開了一種用于可見光動態(tài)環(huán)境下通信的高速攝像頭，該高速攝像頭結構包括：鏡頭、混合傳感器、數(shù)字信號處理芯片和PCB板，其中，LED作為發(fā)送機高速閃爍發(fā)送信號，用鏡頭拍攝接收視場內的景物并將生成的光學圖像投射到混合傳感器上，通過混合傳感器將模擬信號轉換成數(shù)字信號，再由數(shù)字信號處理芯片對數(shù)字信號進行加工處理，使用混合傳感器中的通信區(qū)域準確識別、高速跟蹤圖像中的發(fā)送機。它既具有光電二極管又具有高速攝像機的優(yōu)點，即傳輸速率高，檢測發(fā)送機簡單，同時它的尺寸足夠小，成本較低，不需要人為的移動就可以高速實時跟蹤發(fā)送機，實現(xiàn)兩者間的可見光動態(tài)通信，具有很強的創(chuàng)新性和實用效果。

技術領域

本實用新型涉及可見光通信技術領域，具體涉及一種用于可見光動態(tài)環(huán)境下通信的高速攝像頭。

背景技術

在智能交通系統(tǒng)(ITS)領域，有許多關于使用LED的可見光通信(VLC)的研究。與其他燈相比，LED具有諸如壽命長，尺寸緊湊，高度可見性和低功耗等各種優(yōu)點。因此，LED已經(jīng)被應用于一些交通信號燈，汽車尾燈，顯示器，照明燈等。利用這些特性，LED可以應用于高速響應和可見光通信中。可見光通信具有免受無線電干擾，節(jié)省無線電資源，對人體安全以及被廣泛利用于制造基礎設施等特點。

在可見光通信研究中，有著路車通信系統(tǒng)和車輛間通信系統(tǒng)。路車通信系統(tǒng)使用LED交通信號燈作為發(fā)射機，車載攝像機作為接收機。它們的目標是發(fā)送駕駛支持信息，例如交通燈變化的時間，當?shù)氐缆窢顩r或盲區(qū)圖像。另一方面，車輛間通信系統(tǒng)使用近年來流行的汽車的LED尾燈作為發(fā)送機。他們的目標是將信息發(fā)送到發(fā)送機后面的車輛，這使得可以獲得無法看到LED交通燈的車輛的信息。

在這些系統(tǒng)中，主要有兩種類型的接收機，一個是光電二極管接收機，另一個是高速攝像機。光電二極管接收器由于其高速響應而能夠高速通信并具有高傳輸速率。然而在動態(tài)環(huán)境下，接收機需要一個攝像頭來檢測和跟蹤發(fā)射機，反射鏡將來自發(fā)射器的光聚集到光電二極管。因此，由于相機的位置不同于光電二極管的位置，所以很難準確地檢測和跟蹤發(fā)射機。另外，由于攝像機的幀速率很低，跟蹤速度很慢。相比之下，高速攝像機可以不需要移動攝像機就輕松檢測和跟蹤發(fā)射機，但傳輸速率低，因為它取決于高速攝像機的幀速率。而且這兩個系統(tǒng)都不適合在車內使用，因為它們尺寸大，成本高。因此，急需要一個適用于動態(tài)環(huán)境下，可以準確地跟蹤目標而且尺寸合適的接收機，它既具有光電二極管又具有高速攝像機的優(yōu)點，即傳輸速率高，發(fā)檢測射機簡單，作為車載相機，以解決智能交通系統(tǒng)領域的實際應用問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提供一種用于可見光動態(tài)環(huán)境下通信的高速攝像頭。

根據(jù)公開的實施例，本實用新型的第一方面提出了一種用于可見光動態(tài)環(huán)境下通信的高速攝像頭，所述的高速攝像頭包括依次連接的鏡頭、混合傳感器、數(shù)字信號處理芯片，所述的鏡頭、所述的混合傳感器、所述的數(shù)字信號處理芯片設置在PCB板上的電路并通過電氣連接，其中，所述的鏡頭拍攝接收視場內的景物并將生成的光學圖像投射到所述的混合傳感器上，通過所述的混合傳感器將光學圖像的模擬信號轉換成數(shù)字信號，再由所述的數(shù)字信號處理芯片對數(shù)字信號進行加工處理，使用所述的混合傳感器中的通信像素單元和視頻像素單元準確識別、高速跟蹤圖像中的發(fā)送機。

進一步地，所述的混合傳感器中的視頻像素單元識別視頻像素的灰度值，在視頻像素捕捉的圖像中檢測發(fā)送機候選區(qū)域。

進一步地，所述的混合傳感器的通信區(qū)域大小是640×480(像素)，其中包含640×240的通信像素單元和640×240的視頻像素單元。將混合傳感器中的通信區(qū)域設置成發(fā)送機候選區(qū)域，通信像素單元中只有特定的5×5的像素可以像光電二極管一樣高速獲取圖像像素的灰度值，而且灰度值已經(jīng)被轉換成二進制的電壓信號。通信像素單元和視頻像素單元在豎直方向上交替排列，因此，在640×240的通信像素單元內，可以移動匹配通信像素單元到被視頻像素檢測到的發(fā)送機像素的位置以移動小于兩個像素的距離，通過移動通信像素單元的位置可以實現(xiàn)對發(fā)送機像素的高速跟蹤。