[發明專利]一種基于幀拼接的屏幕-相機通信系統采樣方法

有效

• 申請號: 202110557401.7
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113364977B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 凌云;鄒金明;邱昆;胡鋼
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04N23/95
• 分類號: H04N23/95;H04N23/951
• 代理公司: 四川鼎韜律師事務所 51332
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于幀拼接的屏幕?相機通信系統采樣方法，通過屏幕?相機通信系統將待傳輸信息進行數據編碼，從而轉換成并行的編碼符號；再同一路編碼符號調制到不同信號圖像幀的同一信號點上，從而得到連續的攜帶編碼信息的信號圖像幀；然后為每一幀信號圖像幀設置行/列校驗位，并通過相機完成信號圖像幀的采樣，接著通過設置的行校驗位檢測采樣圖像幀是否正確采樣并確認相鄰采樣圖像幀是否對同一信號幀進行采樣，通過設置的列校驗位區分采樣圖像幀中正確與錯誤采樣的行，再根據行、列校驗位確定拼接位置并進行幀拼接；最后完成采樣圖像幀的解調及解碼操作，得到串行輸出的比特流。

技術領域

本發明屬于屏幕和相機之間的光通信技術領域，更為具體地講，涉及一種基于幀拼接的屏幕-相機通信系統采樣方法。

背景技術

屏幕-相機通信是一種可見光通信技術，發送端將通信數據調制為信號圖像幀上陣列形式的亮度信號，驅動屏幕發出陣列的可見光調制信號；信號通過空間可見光信道到達接收端，相機將對信號進行采樣，得到采樣圖像幀，并對其進行解調以恢復通信數據。

屏幕-相機通信為異步通信，異步通信通常采用雙倍采樣，即相機采用兩倍于屏幕顯示幀率的采樣幀率對圖像信號進行采樣，當一個采樣點采到信號切換時刻(信號邊沿的不穩定時刻)時，另一個采樣點則一定出現在信號保持的中間時刻，從而保證一個采樣點的采樣時刻是有效的。因此，對于一幀信號圖像幀，相機輸出兩幀采樣圖像幀。將相互間隔一幀的所有采樣幀序列分為兩個采樣幀集，得到奇數序號采樣幀集和偶數序號采樣幀集，當其中某一采樣幀集的采樣時刻發生在屏幕畫面切換的過程時，選擇另一幀集作為采樣結果。

雙倍采樣在低顯示幀率和采樣幀率的情況下是可行的；而在高顯示幀率和采樣幀率，特別是當相機采樣周期接近屏幕圖像保持時間時，并不能保證整幅圖像幀的采樣時刻都是正確的，導致雙倍采樣失效。因為，該方法忽略了屏幕-相機通信為陣列信號通信，整幀圖像的顯示和采集不是瞬時完成的，屏幕像素逐行刷新與相機像素逐行曝光過程不同步，可能導致采集到的圖像上半部分是處于屏幕顯示保持時刻的，下半部分卻處于切換時刻；反之亦然。這種情況下，前后兩采樣圖像幀(奇數幀和偶數幀)均都存在錯誤采樣的區域，無論選取哪一個采樣幀集，都會造成誤碼。

此外，由于屏幕刷新頻率和相機采樣頻率存在抖動，引起采樣時刻隨時間波動。因此，雙倍頻率關系并不是嚴格成立的。這會導致即使某時段整個圖像采樣時刻都處于屏幕圖像保持時刻，但另一個時間段可能有些采樣圖像行就偏離出屏幕圖像保持時刻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于幀拼接的屏幕-相機通信系統采樣方法，將屏幕-相機通信中雙倍采樣圖像幀進行自適應拼接，從而解決采樣過程不同步以及采樣幀率波動導致的錯誤采樣問題。

為實現上述發明目的，本發明一種基于幀拼接的屏幕-相機通信系統采樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、按照屏幕像素分辨率在屏幕圖像幀上排布信號點陣列；

設屏幕像素分辨率為M×N，設置信號點與校驗位均為正方塊，其邊長等于H個屏幕像素長度，相鄰信號點間隔距離為D個屏幕像素長度；然后在屏幕圖像幀上排布校驗位與信號點陣列，其中，第一行與最后一行、第一列與最后一列排布校驗位，中間的區域排布用于調制傳輸數據的信號點陣列，排布完成后，設信號點陣列的大小為m×n，其中且m為奇數，n為偶數，若不滿足，則減1；

(2)、在屏幕-相機通信系統的發送端進行數據編碼；

(2.1)、在屏幕-相機通信系統的發送端將待傳輸信息先轉換成串行輸入的比特流，記比特流長度為L；

(2.2)、比特流串并轉換；

設置多個數組，每個數組的長度為(m-1)×(n-1)；