[发明专利]基于区域匹配算法的ITS-VLC信源检测方法

摘要

本发明公开了一种基于区域匹配算法的ITS‑VLC信源检测方法，该ITS‑VLC信源检测方法是基于发射端和接收端的智能交通系统(ITS)的可见光通信(VLC)过程，发射端包括智能交通系统的基础设施中的多LED阵列以及车载式的多LED阵列，接收端包括智能交通系统的车载式的高速图像传感器。信源检测方法是一种新式的基于区域匹配算法的多LED阵列采集方法，其中，区域匹配算法用于寻找两个连续帧之间的对应位置。本发明基于多LED阵列和高速图像传感器，采用基于区域匹配算法的ITS‑VLC信源检测方法，有效提高了信源检测结果的准确性和鲁棒性，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于区域匹配算法的ITS-VLC信源检测方法，其中，ITS-VLC为可见光通信的智能交通系统，其特征在于，所述的检测方法包括下列步骤：/nS1、发射端根据输入数据调制出不同照度的LED照明模板，并发射具有二维LED照明模板形式的光信号；其中，所述的步骤S1过程如下：/nS101、编码器对输入数据进行信道编码，生成信道编码后的信号；/nS102、发射端的倒置LED照明模板插入单元利用信道编码后的信号，产生用于跟踪LED阵列的倒置信号，并传输给脉冲宽度调制器；/nS103、脉冲宽度调制器利用信道编码后的信号和用于跟踪LED阵列的倒置信号，生成脉冲宽度调制信号，以产生不同照度的LED照明模板和倒置LED照明模板；/nS104、脉冲宽度调制信号被转换成以LED照明模板和倒置LED照明模板的形式存在的二维信号，通过单独调制各个LED的发光度后，各个LED灯并行发送数据信号；/nS2、在接收端处，高速图像传感器接收信号后，头图像处理单元将捕获图像拆分成m×n个区域，并对各区域进行图像扫描,其中，m为m×n个区域排列的行数，n为m×n个区域排列的列数；/nS3、从m×n个区域中提取LED阵列的候选区域，并检测包含有LED阵列的区域，通过区域匹配算法获得两个连续帧之间的对应位置；其中，所述的步骤S3过程如下：/nS301、头图像处理单元中的LED阵列提取与检测单元从m×n个区域中提取LED阵列的候选区域,运用区域匹配检测出帧f_t中第a行第b列的区域(a,b)和帧f_t-1中任意同等大小的区域之间的运动矢量，其中，0＜a≤m,0＜b≤n；/nS302、通过以下标准来计算运动向量在帧f_t的搜索范围和在帧f_t-1的搜索范围的相似度：/n /n其中，(p,q)_a,b是区域(a,b)中的候选运动矢量，i_a,b和j_a,b是区域(a,b)左上角像素的坐标，f_t(.)和f_t-1(.)分别是帧f_t和帧f_t-1中对应坐标的像素值，D(p,q)_a,b是绝对距离的总和；/n由下列运算可以得出最优运动矢量(p_min,q_min)_a,b：/n(p_min,q_min)_a,b＝arg min D(p,q) (2)/n其中，(p,q)处于运动矢量搜索范围内，(p_min,q_min)_a,b使得D(p,q)取最小值；/nS303、基于任意D(p_min,q_min)_a,b的值表示LED阵列或部分LED阵列的亮度值，通过判断以下条件是否满足来确定所述LED阵列或部分LED阵列是否被包含在区域(a,b)里:/n /n其中，T是用于判断所述LED阵列或部分LED阵列是否被包含在区域(a,b)里的阈值；/nS304、头图像处理单元中的LED阵列裁剪单元和LED阵列提取与检测单元提取的区域(a,b)以及其邻近提取区域相关联,如果在捕获图像中，区域面积小于LED阵列的面积，则连通多个被提取的区域(a,b)，并将每个连通区域扩大到限制区域为止，进而形成扩展区域，最后将扩展区域的面积裁剪为LED阵列的面积；/nS4、数据图像处理单元对LED阵列进行跟踪和位置估计；其中，所述的步骤S4过程如下：/nS401、通过包含有发射LED闪烁模板的基于Baker映射的序列，数据图像处理单元从头图像处理单元的处理结果中检测出LED阵列；/nS402、通过接收到的LED照明模板及其倒置LED照明模板，产生跟踪LED照明模板，进而利用跟踪LED照明模板，对数据图像进行简单的模板匹配，实现对LED阵列的跟踪；/nS403、跟踪完成后，进行LED位置估计，输出每个LED的位置，并从估计位置中提取每个LED的亮度值；/nS5、解码器对数据图像处理单元输出的每个LED的位置及其亮度值结果分别进行解码，并输出被恢复的原始数据。/n