[发明专利]包含参考光源的光通信装置及相应的信息传输和接收方法

说明书

一种光通信装置，包括：至少一个数据光源，用于传递信息；至少一个参考光源，用于辅助识别数据光源传递的信息；以及控制器，被配置为控制每个数据光源工作于包括第一模式和第二模式的至少两种模式，其中，第一模式和第二模式用于传递不同的信息，控制器还被配置为控制每个参考光源工作于第一模式和第二模式中的至少一种模式；其中，对于每个数据光源或参考光源，在第一模式下，该光源发出的光的属性以第一频率变化，以在通过CMOS图像传感器对该光源拍摄时所获得的该光源的图像上呈现出条纹，在第二模式下，该光源发出的光在通过CMOS图像传感器对该光源拍摄时所获得的该光源的图像上不呈现条纹或呈现出与第一模式下的条纹不同的条纹。

技术领域

本发明属于光信息技术领域，更具体地涉及一种包含参考光源的光通信装置以及相应的信息传输和接收方法。

背景技术

条形码和二维码已经被广泛采用来对信息进行编码。当用特定设备或软件扫描这些条形码和二维码时，相应的信息就会被识别出来。然而，条形码和二维码的识别距离很受限制。例如，对于二维码而言，当用手机摄像头对其进行扫描时，该手机通常必须置于一个比较近的距离内，该距离通常只是二维码的宽度的15倍左右。因此，对于远距离识别(例如相当于二维码宽度的200倍的距离)，条形码和二维码通常不能实现，或者必须定制非常大的条形码和二维码，但这会带来成本的提升，并且在许多情形下由于其他各种限制是不可能实现的。

CMOS成像器件是目前广泛采用的成像器件，其如图1所示，包括像敏单元(也称为图像传感器)阵列以及一些其他元件。图像传感器阵列可以是光电二极管阵列，每一个图像传感器对应于一个像素。每一列图像传感器都对应于一个列放大器，列放大器的输出信号之后被送往A/D转换器 (ADC)进行模数转换，然后通过接口电路输出。对于图像传感器阵列中的任一图像传感器，在曝光开始时现将其清零，然后等待曝光时间过后，将信号值读出。CMOS成像器件通常采用滚动快门成像方式。在CMOS 成像器件中，数据的读出是串行的，所以清零/曝光/读出也只能以类似于流水线的方式逐行顺序进行，并在图像传感器阵列的所有行都处理完成后将其合成为一帧图像。因此，整个CMOS图像传感器阵列实际上是逐行曝光的(在某些情况下CMOS图像传感器阵列也可能采用每次多行一起曝光的方式)，这导致了各个行之间存在小的时延。由于该小的时延，当光源以一定频率闪动时，会在CMOS成像器件拍摄的图像上呈现出一些不期望的条纹，影响到拍摄效果。

人们已经发现了理论上可以利用CMOS成像器件拍摄的图像上的条纹来传递信息(类似于条形码那样)，并试图通过条纹来传递尽可能多的信息，但是这通常需要使得CMOS成像器件与光源尽量接近，并最好始终处于大致固定的距离处，并且还需要精细的时间同步、对各个条纹的边界的精确识别、对各个条纹的宽度的精确检测等等，因此，在实践中其稳定性和可靠性并不令人满意，也未获得广泛使用。

发明内容

为了实现对信息的远距离识别，本发明的一个方面涉及一种光通信装置，其包括：

至少一个数据光源，用于传递信息；

至少一个参考光源，用于辅助识别所述数据光源传递的信息；以及

控制器，其被配置为控制每个数据光源工作于至少两种模式，所述至少两种模式包括第一模式和第二模式，其中，所述第一模式和所述第二模式用于传递不同的信息，所述控制器还被配置为控制每个参考光源工作于所述第一模式和第二模式中的至少一种模式；

其中，对于每个数据光源或每个参考光源，在所述第一模式下，该光源发出的光的属性以第一频率变化，以在通过CMOS图像传感器对该光源拍摄时所获得的该光源的图像上呈现出条纹，在所述第二模式下，该光源发出的光在通过CMOS图像传感器对该光源拍摄时所获得的该光源的图像上不呈现条纹。

优选地，所述控制器被配置为控制所述至少一个参考光源中的一个参考光源工作于所述第一模式。