CN106372701B - 一种光标签的编码及识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光标签的编码及识别方法,包括以下步骤：1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数，光标签为显示屏，光标签包括W个像素，将W个像素分为m个区块，其中，所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块，在发送信息时，控制器根据所述二进制数控制m个区块工作，其中，当二进制数中的第i位为0时，则第i个区块不发光；当二进制数中的第i位为1时，则第i个区块发光；2)当需要识别光标签时，则获取光标签的图像信息，并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数，并对所述m位二进制数进行解码，得光标签显示的信息，该方法能够将显示屏作为光标签进行信息的传递。

Description

一种光标签的编码及识别方法
技术领域
本发明属于光信息技术领域，涉及一种光标签的编码及识别方法。
背景技术
很多光源在发光的时候，其发射出的光影实际上处于高频闪动的状态，其中，显示屏通常被认为是一种缺陷。由于视觉暂留效应的影响，这些闪动不会被人眼察觉，但对于基于CMOS电路的数字影像设备而言，却很容易被捕捉到，进而形成摄制影像的闪烁或光斑，影响到拍摄效果，实际上，这种闪烁现象完全可以加以利用，用来传递信息，然而现有技术中没有显示屏作为光标签进行传递的技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种光标签的编码及识别方法，该方法能够将显示屏作为光标签进行信息的传递。
为达到上述目的，本发明所述的光标签的编码及识别方法包括以下步骤：
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数，光标签为显示屏，光标签包括W个像素，将W个像素分为m个区块，其中，所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块，在发送信息时，控制器根据所述二进制数控制m个区块工作，其中，当二进制数中的第i位为0时，则第i个区块不发光；当二进制数中的第i位为1时，则第i个区块发光；
2)当需要识别光标签时，则获取光标签的图像信息，并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数，并对所述m位二进制数进行解码，得光标签显示的信息。
步骤1)中光标签的发光周期为T，则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm，其中，T＝t1+t2+…+tm。
步骤1)中，在一个周期内，设光标签第一次的闪烁频率为f0，光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f，2≤i≤m，当光标签第一次闪烁时，第一个区块根据二进制数的第一位工作，剩余区块保持不变；当光标签第二次闪烁时，第二个区块根据二进制数的第二位工作，剩余区块保持不变；当光标签第i次闪烁时，第i个区块根据二进制数中的第i为工作，剩余区块保持不变。
步骤2)中，获取光标签的图像信息，并选取光标签的图像信息中的任意一帧，再将该帧分为m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数，并对所述二进制数进行解码，得光标签显示的信息。
步骤2)的具体操作为：
a)获取光标签的图像信息，并按帧对光标签的图像信息进行处理，设置j＝1，k＝1；
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比，第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时，则舍弃第k+j帧的图像，并转至步骤c)，当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时，利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像，得第k个区块，并转至步骤d)；
c)使j进行加1，再转至步骤b)；
d)当k＝m时，得m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数，然后对所述m位二进制数进行解码，得光标签的信息；当k＜m时，则使m进行加1，并转至步骤b)。
m个区块所占时间相同。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的光标签的编码及识别方法在具体操作时，以显示屏为光标签，将光标签的信息编码为二进制数，根据显示屏显示过程中会产生明暗条纹的特点，将光标签分为m个区块，其中，每个区块对应二进制数中位，当二进制数中的任意一位为1时，则对应的区块变亮，当二进制数中的任意一位为0时，则对应区块不工作，从而利用这一规律使显示屏的明暗条纹与二进制数相对应，从而实现以显示屏为光标签进行信息的传递，由于显示屏在闪烁时，对人不会造成光污染，因此本发明所述的光标签相对于传统的光标签具有安全、有效、无污染的特点。
附图说明
图1为获取图像的方向图；
图2为光标签一种示意图；
图3为光标签成像示意图；
图4为光标签的又一种示意图；
图5为CMOS拍摄的光源闪烁条纹图；
图6为实施例一获取的图像图；频率组合构造条纹。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的光标签为一个矩形平面光源，为便于识别及增加编码空间，光标签优先选择的外形为长方形、或长方形的组合。假设手机扫描方向如图1所示的垂直方向，则长方形的光标签形状为图2所示，此处长方形的长边及手机的CMOS扫描方向相垂直，宽边及长边的比例约为1：6-12，它在手机上的成像示例为图3；为了保证手机在各种姿态下能够识别，并且在竖屏和横屏下能够达到最大的识别距离，光标签可为多个长方形的组合，如图4给出的两种形式。
实验发现，由于CMOS手机摄像头采集图像是逐行(或多行)扫描的，摄像头拍摄高频闪烁信号时，所成图像会形成如图5所示的条纹，图5中下方的四个方框各代表CMOS手机摄像头采集的一帧图像，上面的黑白框表示拍摄过程中光干涉时产生的高亮(On)及全黑(Off)的像素，基于这种现象，得出一下结果：1)将高亮像素代表数字信号“1”，全黑像素代表数字信息号“0”，基于“0”、“1”就可进行数字编码；2)将多个像素亮暗条纹的组合代表不同码元，利用组合进行编码。
本发明所述的光标签的编码及识别方法包括以下步骤：
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数，光标签为显示屏，光标签包括W个像素，将W个像素分为m个区块，其中，所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块，在发送信息时，控制器根据所述二进制数控制m个区块工作，其中，当二进制数中的第i位为0时，则第i个区块不发光；当二进制数中的第i位为1时，则第i个区块发光；
2)当需要识别光标签时，则获取光标签的图像信息，并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数，并对所述m位二进制数进行解码，得光标签显示的信息。
步骤1)中光标签的发光周期为T，则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm，其中，T＝t1+t2+…+tm。步骤2)中，获取光标签的图像信息，并选取光标签的图像信息中的任意一帧，再将该帧分为m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数，并对所述二进制数进行解码，得光标签显示的信息，m个区块所占时间相同。
步骤1)中，在一个周期内，设光标签第一次的闪烁频率为f0，光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f，2≤i≤m，当光标签第一次闪烁时，第一个区块根据二进制数的第一位工作，剩余区块保持不变；当光标签第二次闪烁时，第二个区块根据二进制数的第二位工作，剩余区块保持不变；当光标签第i次闪烁时，第i个区块根据二进制数中的第i为工作，剩余区块保持不变。则步骤2)的具体操作为：
a)获取光标签的图像信息，并按帧对光标签的图像信息进行处理，设置j＝1，k＝1；
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比，第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时，则舍弃第k+j帧的图像，并转至步骤c)，当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时，利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像，得第k个区块，并转至步骤d)；
c)使j进行加1，再转至步骤b)；
d)当k＝m时，得m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数，然后对所述m位二进制数进行解码，得光标签的信息；当k＜m时，则使m进行加1，并转至步骤b)。
实施例一
以智能手机为例，按照4K分辨率(video的最高分辨率)下，对单一LED灯光源进行闪烁控制，则16K闪烁频率在CMOS摄像电路上相干产生6个条纹，则可以有26＝64个组合方案，再利用滚动速度可以有30个编码方案，共有30×64＝1920种编码方案，每多一帧，就有1920n个编码空间，两帧约为4百万，3帧约为7×109；对使用的所有频率在智能手机上形成的条纹影像进行先验实验，记录所有条纹信息汇集形成数据库；采集前对智能手机进行以下参数的设定：
■曝光时长：3×10-5秒；
■ISO感光度：664.7；
■拍摄分辨率：4K(3840×2160)；
■拍摄速度：30帧/秒；
拍摄时间大于光标签编码周期时间即可获取所需的编码信息；首先将下面数据进行编码，并利用光标签进行发送：
101010001010010101000001001010101010101010111011010101010101010
在利用智能手机对光标签采集，得到如图6所示条纹图像，对条纹图像进行查询、解码，得到如下数据：
101010001010010101000001001010101010101010111011010101010101010
智能手机得到的结果与发送数据完全一致，编码与识别过程完毕。

Claims (3)

1.一种光标签的编码及识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)控制器将光标签待显示的信息编码为m位二进制数，光标签为显示屏，光标签包括W个像素，将W个像素分为m个区块，其中，所述二进制数中的第i位对应光标签中的第i个区块，在发送信息时，控制器根据所述二进制数控制m个区块工作，其中，当二进制数中的第i位为0时，则第i个区块不发光；当二进制数中的第i位为1时，则第i个区块发光；
2)当需要识别光标签时，则获取光标签的图像信息，并根据光标签的图像信息中各区块的明暗状态得m位二进制数，并对所述m位二进制数进行解码，得光标签显示的信息；
步骤1)中光标签的发光周期为T，则所述m个区块所占用的时间分别为t1、t2、…及tm，其中，T＝t1+t2+…+tm；
步骤2)中，获取光标签的图像信息，并选取光标签的图像信息中的任意一帧，再将该帧分为m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得二进制数，并对所述二进制数进行解码，得光标签显示的信息；
步骤2)的具体操作为：
a)获取光标签的图像信息，并按帧对光标签的图像信息进行处理，设置j＝1，k＝1；
b)将第k帧的图像与第k+j帧的图像进行对比，第k帧的图像与第k+j帧的图像一致时，则舍弃第k+j帧的图像，并转至步骤c)，当第k帧的图像与第k+j帧的图像不同时，利用差值运算的方法用第k+j的图像减去第k帧的图像，得第k个区块，并转至步骤d)；
c)使j进行加1，再转至步骤b)；
d)当k＝m时，得m个区块，并根据所述m个区块的明暗状态得m位二进制数，然后对所述m位二进制数进行解码，得光标签的信息；当k＜m时，则使m进行加1，并转至步骤b)。
2.根据权利要求1所述的光标签的编码及识别方法，其特征在于，步骤1)中，在一个周期内，设光标签第一次的闪烁频率为f0，光标签第i次闪烁的频率为f0+(i-1)△f，2≤i≤m，当光标签第一次闪烁时，第一个区块根据二进制数的第一位工作，剩余区块保持不变；当光标签第二次闪烁时，第二个区块根据二进制数的第二位工作，剩余区块保持不变；当光标签第i次闪烁时，第i个区块根据二进制数中的第i位 工作，剩余区块保持不变。
3.根据权利要求1所述的光标签的编码及识别方法，其特征在于，m个区块所占时间相同。
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