The invention discloses a method and a system for eliminating inter-pixel interference based on ITS_VLC. The method comprises the following steps: S1, encoding the original information to form the information that can be expressed by the LED array; S2, the information is driven by the LED driving circuit to emit the visible light signal; S3, obtaining the LED array image and calculating the pixel brightness. The IPI components of pixels are calculated and filtered by combining with IPI elimination algorithm, and the original information is obtained by S5 decoding. The system includes: IPI elimination transmitting subsystem, IPI elimination transmitting subsystem and IPI elimination receiving terminal subsystem. The invention greatly improves the visible optical communication distance of the LED array, the system is simple and does not add additional equipment, greatly improves the performance and practicability of the system, and has the advantages of broad application prospects.
【技术实现步骤摘要】
基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法及其系统
本专利技术涉及可见光通信和智能交通系统
,具体涉及一种基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法及其系统。
技术介绍
最近几年,智能交通发展迅速。智能交通系统(ITS)是未来交通系统发展的方向,智能交通是一门多学科交叉的技术,涵盖了各种先进的技术:信息技术、数据传输通讯技术、电子传感技术、控制技术和计算机技术等等,该技术可应用于大范围、全方位的交通运输管理系统,具有实时、准确、高效等等优点。智能交通系统现在最热门的研究是无人驾驶,而无人驾驶的核心就是驾驶周围环境的数据,无人驾驶需要实时接受周围的环境信息,因此,无人驾驶使用了大量的传感器。近几年,随着半导体照明技术的迅速发展,与传统的白炽灯相比,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。将信号以人眼无法识别的高频加载到LED上进行传输,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。VLC不需要更换原有的设备,只需要在原有的基础上,装载一块嵌入式芯片,即可实现可见光通信,因此,将VLC应用于智能交通系统也成为人们不断深入研究的话题。其中,LED阵列应用的比较广泛,例如:红绿灯的等待时间、广告牌、路标指引等等。然而,利用LED阵列进行可见光通信面临着不少的问题,其中最大的挑战之一是由于LED具有扩散效应,导致LED阵列容易出现每个像素点之间的像素干扰问题,这样接收到的可见光信息含有很多干扰,影响后续的研究和发展。为了接收到更加精确的可见光信息,亟待提出一种像素间干扰消除方法及其系统,通过 ...
【技术保护点】
1.一种基于ITS‑VLC的像素间干扰消除方法,其特征在于,所述的像素间干扰消除方法包括以下步骤:S1、每个LED阵列的信息通过编码器进行编码,编码后的第一信号经过LED驱动电路驱动LED阵列发射出携带数字通信信息的光束,其中,所述的LED阵列安装在公路上,距离地面有一定高度;S2、所述的光束经过自由传播空间传播,在自由传播空间传播过程中形成带有像素间干扰的可见光信号;S3、CMOS图像传感器安装在智能交通工具上作为接收端,CMOS图像传感器以一定的速率捕捉来自LED阵列的图像,所述的LED阵列的图像经过图像处理模块,得出LED阵列每个像素点的亮度值;S4、所述的LED阵列每个像素点的亮度值经过IPI消除模块,利用IPI消除算法计算出LED每个像素点的IPI分量,并通过最小均方误差滤波器滤除所述的IPI分量,得到消除IPI之后的第二信号,再将所述的第二信号经过解码器,得到原始的LED阵列信息。
【技术特征摘要】
1.一种基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法,其特征在于,所述的像素间干扰消除方法包括以下步骤:S1、每个LED阵列的信息通过编码器进行编码,编码后的第一信号经过LED驱动电路驱动LED阵列发射出携带数字通信信息的光束,其中,所述的LED阵列安装在公路上,距离地面有一定高度;S2、所述的光束经过自由传播空间传播,在自由传播空间传播过程中形成带有像素间干扰的可见光信号;S3、CMOS图像传感器安装在智能交通工具上作为接收端,CMOS图像传感器以一定的速率捕捉来自LED阵列的图像,所述的LED阵列的图像经过图像处理模块,得出LED阵列每个像素点的亮度值;S4、所述的LED阵列每个像素点的亮度值经过IPI消除模块,利用IPI消除算法计算出LED每个像素点的IPI分量,并通过最小均方误差滤波器滤除所述的IPI分量,得到消除IPI之后的第二信号,再将所述的第二信号经过解码器,得到原始的LED阵列信息。2.根据权利要求1所述的基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法,其特征在于,所述的LED阵列由32×32的LED矩阵构成,设LED(r,c)是LED的位置,其中r代表LED阵列的行,c代表LED阵列的列,r和c均满足r,c=1,2,…,32;所述的编码器产生持续时间为Tb的非负矩形脉冲,并通过改变其亮度来对LED进行模块化,其中,Tb是位持续时间,因此,一个LED的频率表示为:Rb=1/Tb(1)其中LED(r,c)在t时刻的亮度值为:x(r,c)(t)=∑ks(r,c,k)·A·g(t-(k-1)Tb)(2)其中k是索引号,s(r,c,k),0≤s(r,c,k)≤1是确定LED(r,c)的强度的系数;一个脉冲的函数g(t)的定义如下:3.根据权利要求2所述的基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法,其特征在于,所述的步骤S4过程如下:S41、CMOS图像传感器捕捉到包含LED阵列信息的图像,并且每个像素输出对应于接收到的光强度的光电流大小;假设光通道效应忽略不计,所述的第一信号在位置为(r,c)处表示为:y(r,c)(t)=x(r,c)(t)(4)假设发射和接收完全同步,设时间采样周期为Tb,则图像曝光函数表示为:l(t)=∑igsh(t-(i-1)Tb)(5)其中,i是曝光间隔数,gsh(t)表示一个脉冲,其表达如下:在第i个曝光间隔中对应于LED(r,c)的像素的样本输出是:其中,δ是描述电流转换效率的一个常量,p(u,v,i)是在时间索引为i,在像素位置为...
【专利技术属性】
技术研发人员:文尚胜,陈邦栋,关伟鹏,陈昕,李竞宜,刘梓璇,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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