[发明专利]基于LED显示和可见光通信的隐藏信息传输系统及方法

权利要求书

1.基于LED显示和可见光通信的隐藏信息传输系统，其特征在于，包括隐藏信息输入模块、显示内容输入模块、信息植入与信号调制模块、LED显示驱动模块、LED显示屏、高速光电传感/探测器以及信号解调及信息提取模块，所述隐藏信息输入模块、显示内容输入模块分别与信息植入与信号调制模块相连，信息植入与信号调制模块又与显示驱动模块、LED显示屏相连，将待发送信号调制到LED显示屏的显示元件上发出可见光信号；所发出的可见光信号通过空间信道传播后为高速光电传感/探测器所接收并转换为电信号，同时所述高速光电传感/探测器与信号解调及信息提取模块相连；

所述隐藏信息输入模块，用于输入待隐藏传输的较高速率的数字信息；

所述显示内容输入模块，用于输入需要在LED显示屏上显示的较低速率的图像/视频内容；

所述信息植入与信号调制模块，用于将待传输的隐藏信息植入到待显示内容中并产生合成调制信号以调制到LED显示屏的显示元件上；

所述信息植入与信号调制模块的信息植入方法用以下公式描述：

p_i×s_i(t)＝LED_i(t)，i∈[1,N]

其中，p_i是待显示的图像/视频帧的第i个像素点的亮度值，N为图像/视频帧中像素点的个数；s_i(t)是随时间t变化的要植入到第i个像素点的待隐藏传输的数字信息，LED_i(t)是两者的合成信号，是将在第i个像素点上显示的调制信号，且随时间t变化；s_i(t)为二进制数字信号，取值为“0”或“1”，因此，LED_i(t)的取值为：实现了将待隐藏传输信息s_i(t)调制到待显示像素信号p_i上从而产生合成调制信号LED_i(t)的功能；

所述LED显示驱动模块，用于将合成调制信号驱动LED显示屏的显示元件；

所述LED显示屏，其显示元件受合成调制信号驱动发光，从而显示图像/视频内容，同时以人眼察觉不到的闪烁信号广播隐藏信息；

所述LED显示屏是支持快速刷新的LED显示屏，在合成调制信号LED_i(t)的控制下令像素点i随时间t发出快速明暗闪烁的可见光信号，且像素点的快速明暗变化不为人的肉眼所察觉，从而在显示图像/视频帧像素点内容的同时广播所携带的隐藏信息；

所述高速光电传感/探测器，用于获取LED显示屏所发出的可见光信号，所获取的光信号中包含了较低速率的图像/视频显示内容以及较高速率的隐藏信息；

所述高速光电传感器/探测器采用CMOS图像传感器，由于卷帘效应，存在时分复用，因此获得的一帧图片包含不同时刻的信号，即为a波形，所以只需要对图片进行处理就能还原隐藏的信息，具体过程：先对其获得的图片灰度化只留下亮度信息，然后进行滤波处理，从而抑制噪声，得到的是b波形，再设定阈值对图片进行二值化，得到的是c波形，便于后面的信号提取，二值化公式为：

其中，T为选取的阈值，f_i为原始图像，g_i表示二值化后的结果；

得到二值化的结果后，只需要提取明暗信息，即为隐藏的“1”、“0”信息了，解码后就得到隐藏信息输入模块所隐藏的信息了；

所述信号解调及信息提取模块，用于解调高速光电传感/探测器所接收到的可见光信号以恢复合成信号，并从合成信号中提取还原隐藏的信息；

所述信号解调及信息提取模块的解调过程包括包络检波和采样判决，当高速光电传感器/探测器接收到LED_i(t)信号后，对LED_i(t)信号进行处理，先经过包络检波得到包络波形，然后再经过抽样判决，确定接收码元是“1”还是“0”；假设判决门限为d，当信号抽样设置大于d时，判决为“1”码；当信号抽样值小于d时，判决为“0”码，判决完成后得到调制信号s_i(t)，最后输出隐藏的信息。

2.根据权利要求1所述基于LED显示和可见光通信的隐藏信息传输系统，其特征在于，所述隐藏信息输入模块先把待传输的隐藏信息转换成二进制的“0”、“1”信号。