基于图像传感器可见光交互的车辆运动和像素光照建模



基于图像传感器可见光交互的
车辆运动和像素光照建模

介绍了基于图像传感器可见光交互的建模方法。分析平面上车辆移动的通道模型以及发射机与接收机之间的信道衰减。对汽车使用的3种可见光交互模式进行光学流动测量：基础设施至车辆可见光交互（I2V-VLC）；车辆至基础设施可见光交互（V2I-VLC）；车辆至车辆可见光交互（V2VVLC）。通过光流与只使用阶段相关性分析的亚像素精度描述车辆的运动，揭示了一个针孔相机模型能成功地显示这3个可见光交互情景。根据LED投影面积测量中央像素亮度，以及LED与相机之间的距离。得出结论：①单一的针孔相机模型可以用于I2V-VLC、V2I-VLC、V2V-VLC 3种汽车运动建模；②在发射机LED的投影图像中选择一个最高亮度的影像，像素的直流增益保持不变，信噪比不会受距离的影响。

相比基于光电二极管的可见光交互系统，基于图像传感器的可见光交互系统的局限性在于其接收设备，即图像传感器或光电二极管。光电二极管传输速度超过1Gbps，二维光电二极管阵列可用于大规模并行可见光交互。

基于图像传感器的可见光交互系统通常使用一般的CMOS图像传感器，其通过选择一组特定的影像而放弃其它可以增加其读数速度。抽取少数相关像素样本可快速提高读出速度。CMOS的读数速度可达到10000帧/s或更高。高速CMOS图像传感器成本很高。多数电脑芯片和其它电子设备中使用CMOS技术。建立一个芯片制造工厂需花费数百万美元，如果能够形成经济批量，则每个芯片价格将会很低。因此，可望大幅降低高速CMOS图像传感器的成本。

Takaya Yamazato et al. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.33,2015.

编译：赵唤