[发明专利]基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于ITS‑VLC的像素间干扰消除方法及其系统，该方法包括以下步骤：S1、原始信息编码形成LED阵列能表达的信息；S2、所述信息经LED驱动电路驱动LED灯具发出可见光信号；S3、获得LED阵列图像并计算像素点亮度值；S4、结合IPI消除算法计算得出像素点的IPI分量并进行滤波；S5、最终解码得到原始信息。该系统包括：IPI消除发射子系统、IPI消除传输子系统和IPI消除接收终端子系统。本发明大大提高了LED阵列的可见光通信距离，系统简单且不增加额外的设备，大大提高了系统的性能和实用性，具有广阔的应用前景等优点。

技术领域

本发明涉及可见光通信和智能交通系统技术领域，具体涉及一种基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法及其系统。

背景技术

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，通过所提出的方法及系统，进行像素间干扰的消除，实现LED阵列的通信。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的上述缺点与不足，提出一种基于ITS-VLC的像素间干扰消除方法，该方法通过利用CMOS图像传感器捕获LED阵列图像进行分析计算，得出LED阵列的各个像素点的IPI分量，进而利用最小均方误差滤波器进行滤波，最终还原出原始信息。

本发明的另一目的在于克服现有技术的上述缺点与不足，提出一种基于ITS-VLC的像素间干扰消除系统，该系统通过融合图像处理、IPI分量计算、滤波等技术，搭建出一个可实现消除像素间干扰问题的可见光通信系统。

根据公开的实施例，本发明的首要目的通过以下技术方案实现：

一种基于ITS-VLC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(IPI)的可见光信号；

S3、接收端的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，其中，所述的CMOS图像传感器安装在智能交通工具上；

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。