一种二次成像混合帧信息解析方法及系统技术方案

本申请提供了一种二次成像混合帧信息解析方法及系统，通过确定发送端信息嵌入方式，将传输信息按照发送端信息嵌入方式嵌入到原始视频帧中，作为待发送视频帧；并发送待发送视频帧至接收端；接收端接收待发送视频帧，并将接收到的视频帧作为接收视频帧，接收视频帧与待发送视频帧的关系表达式满足预设混合帧模型；接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组；接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧；接收端对所述最佳差异帧进行译码判决，得到译码判决结果，译码判决结果即所述发送端发送的视频帧中的嵌入信息，保证接收端可以解析出发送端传输的信息。

【技术实现步骤摘要】
一种二次成像混合帧信息解析方法及系统
本申请涉及通信
，特别涉及一种二次成像混合帧信息解析方法及系统。
技术介绍
近年来，随着高分辨率相机在手持电子终端中的普及，相机开始被用来与环境进行交互获取数据，可见光成像通信应用而生。其在可见光光谱上进行操作，利用发光二极管或显示屏作为发送端，相机作为接收端，通过光学视距信道传输信息，逐渐成为可见光通信的一个新趋势。目前可见光成像通信主要有显示和隐式两类，其中显示成像通信最常见的应用是二维码，隐式成像通信旨在人眼视觉无感的情况下实现信息的隐式传输，吸引了越来越多学者的关注。目前关于可见光隐式成像通信的研究取得了一定的进展，但还是难以保证信息传输的可靠性，其主要原因之一是显示屏-相机链路直接的帧同步问题，如，混合帧问题(可以理解为：显示屏播放的视频帧经二次成像被接收端相机所捕获，捕获的视频帧是相邻原始视频帧的线性混合)。混合帧问题的出现，需要接收端(即相机端)具备从混合帧中解析出发送端(即显示屏)传输的信息的能力，然后接收端如何从混合帧中解析出发送端传输的信息成为问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种二次成像混合帧信息解析方法及系统，以达到保证接收端可以解析出发送端传输的信息的目的，技术方案如下：一种二次成像混合帧信息解析方法，包括：发送端确定嵌入信息视频帧组，所述嵌入信息视频帧组包括A帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧，所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补，所述A为大于0的整数；所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧，并发送所述待发送视频帧至接收端；所述接收端接收所述待发送视频帧，并将接收到的视频帧作为接收视频帧，接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型；所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组；所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧；所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决，得到译码判决结果。优选的，所述A等于3；所述发送端确定嵌入信息视频帧组，包括：所述发送端利用嵌入信息模型确定所述嵌入信息视频帧组；其中，表示原始视频中第k组第m帧视频帧；表示嵌入数据；为原始视频帧与嵌入数据叠加后的视频帧；i表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的水平方向坐标，j表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的垂直方向坐标，1≤i≤M，1≤j≤N；M表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大水平方向坐标，N表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大垂直方向坐标；等概率取值1和–1，B1表示在垂直方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数，B2表示在水平方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数；Δ表示嵌入数据的强度；m＝1,2,3表示第1、2、3帧视频帧为所述原始视频帧；m＝4和m＝5表示第4帧视频帧和第5帧视频帧为所述互补视频帧。优选的，所述预设混合帧模型为：其中，表示所述接收视频帧；λk(i,j)表示混合因子，且0≤λk(i,j)≤1；nk(i,j)表示加性高斯白噪声，均值为0，方差为σ2；xk(i,j)表示所述发送端发送的第k帧视频帧；xk+1(i,j)表示所述发送端发送的第k+1帧视频帧。优选的，所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，包括：利用关系式一计算第i个帧头估计值，M(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k-1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值，argmin{}表示在2≤k≤6条件下，当M(k,k-1)取得最小值时，变量k和k-1的取值，表示第i个帧头估计值，i为大于1的整数，表示在2≤k≤6条件下的最小帧头估计值；利用关系式二计算帧头估计值对应的接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值的方差，表示第i个帧头估计值，var{}表示方差函数；判断所述方差是否小于预设门限值；若是，则确定第个接收视频帧为作为帧头的接收视频帧；若否，利用关系式三计算第i个帧头估计值，M(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k+1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值，argmin{}表示在条件下，当M(k,k-1)取得最小值时，变量k和k-1的取值，表示第i个帧头估计值，i为大于1的整数，表示在条件下的最小帧头估计值，表示根据所述关系式一计算得到的第一个帧头估计值；确定第个接收视频帧为作为帧头的接收视频帧。优选的，所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组之后，还包括：所述接收端分别对每组接收视频帧进行空间同步；所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧，包括：所述接收端确定空间同步后的每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧。一种二次成像混合帧信息解析系统，包括：发送端和接收端；所述发送端，用于确定嵌入信息视频帧组，所述嵌入信息视频帧组包括A帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧，所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补，及将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧，并发送所述待发送视频帧至接收端，所述A为大于0的整数；所述接收端，用于：接收所述待发送视频帧，并将接收到的视频帧作为接收视频帧，接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型；从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组；确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧；对所述最佳差异帧进行译码判决，得到译码判决结果。优选的，所述A等于3；所述发送端，具体用于利用嵌入信息模型确定所述嵌入信息视频帧组；其中，表示原始视频中第k组第m帧视频帧；表示嵌入数据；为原始视频帧与嵌入数据叠加后的视频帧；i表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的水平方向坐标，j表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的垂直方向坐标，1≤i≤M，1≤j≤N；M表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大水平方向坐标，N表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大垂直方向坐标；等概率取值1和–1，B1表示在垂直方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数，B2表示在水平方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数；Δ表示嵌入数据的强度；m＝1,2,3表示第1、2、3帧视频帧为所述原始视频帧；m＝4和m＝5表示第4帧视频帧和第5帧视频帧为所述互补视频帧。优选的，所述预设混合帧模型为：其中，表示所述接收视频帧；λk(i,j)表示混合因子，且0≤λk(i,j)≤1；nk(i,j)表示加性高斯白噪声，均值为0，方差为σ2；xk(i,j)表示所述发送端发送的第k帧视频帧；xk+1(i,j)表示所述发送端发送的第k+1帧视频帧。优选的，所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧的过程，具体包括：利用关系式一计算第i个帧头估计值，M(k,k-1)表示第k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次成像混合帧信息解析方法，其特征在于，包括：发送端确定嵌入信息视频帧组，所述嵌入信息视频帧组包括A帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧，所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补，所述A为大于0的整数；所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧，作为待发送视频帧，并发送所述待发送视频帧至接收端；所述接收端接收所述待发送视频帧，并将接收到的视频帧作为接收视频帧，接收视频帧和待发送视频帧的关系满足混合帧模型，可用混合帧模型建模；所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组；所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧；所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决，得到译码判决结果。

【技术特征摘要】
1.一种二次成像混合帧信息解析方法，其特征在于，包括：发送端确定嵌入信息视频帧组，所述嵌入信息视频帧组包括A帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧，所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补，所述A为大于0的整数；所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧，作为待发送视频帧，并发送所述待发送视频帧至接收端；所述接收端接收所述待发送视频帧，并将接收到的视频帧作为接收视频帧，接收视频帧和待发送视频帧的关系满足混合帧模型，可用混合帧模型建模；所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组；所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧；所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决，得到译码判决结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述A等于3；所述发送端确定嵌入信息视频帧组，包括：所述发送端利用嵌入信息模型确定所述嵌入信息视频帧组；其中，表示原始视频中第k组第m帧视频帧；表示嵌入数据；为原始视频帧与嵌入数据叠加后的视频帧；i表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的水平方向坐标，j表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的垂直方向坐标，1≤i≤M，1≤j≤N；M表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大水平方向坐标，N表示原始视频中第k组第m帧视频帧中图像像素的最大垂直方向坐标；等概率取值1和–1，B1表示在垂直方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数，B2表示在水平方向将原始视频中第k组第m帧视频帧中图像分割成块的个数；Δ表示嵌入数据的强度；m＝1,2,3表示第1、2、3帧视频帧为所述原始视频帧；m＝4和m＝5表示第4帧视频帧和第5帧视频帧为所述互补视频帧。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设混合帧模型为：其中，表示所述接收视频帧；λk(i,j)表示混合因子，且0≤λk(i,j)≤1；nk(i,j)表示加性高斯白噪声，均值为0，方差为σ2；xk(i,j)表示所述发送端发送的第k帧视频帧；xk+1(i,j)表示所述发送端发送的第k+1帧视频帧。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，包括：利用关系式一计算第i个帧头估计值，M(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k-1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值，argmin{}表示在2≤k≤6条件下，当M(k,k-1)取得最小值时，变量k和k-1的取值，表示第i个帧头估计值，i为大于1的整数，表示在2≤k≤6条件下的最小帧头估计值；利用关系式二计算帧头估计值对应的接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值的方差，表示第i个帧头估计值，var{}表示方差函数；判断所述方差是否小于预设门限值；若是，则确定第个接收视频帧为作为帧头的接收视频帧；若否，利用关系式三计算第i个帧头估计值，M(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k+1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值，argmin{}表示在条件下，当M(k,k-1)取得最小值时，变量k和k-1的取值，表示第i个帧头估计值，i为大于1的整数，表示在条件下的最小帧头估计值，表示根据所述关系式一计算得到的第一个帧头估计值；确定第个接收视频帧为作为帧头的接收视频帧。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧，并从作为帧头的接收视频帧开始，将(A+2)帧接收视频帧划分为一组之后，还包括：所述接收端分别对每组接收视频帧进行空间同步；所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧，作为最佳差异帧，包括：所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡赟鹏，唐燕群，沈智翔，李明超，张效义，朱义君，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41