像素调制可见光通信关键技术研究和实现

发布时间：2017-07-08 09:02

  本文关键词：像素调制可见光通信关键技术研究和实现

  更多相关文章： 可见光通信 像素调制 角点检测算法 投影失真恢复 二值化算法

【摘要】：可见光通信因其绿色安全、保密性好、频谱不受限等优势,成为近年来无线通信的研究热点之一。而可见光通信中的像素调制技术因其接收设备简单、频谱效率高受到了广泛关注。本文研究了基于LCD液晶显示器和摄像头的像素调制可见光通信系统设计及软件实现,全文工作如下：一、针对LCD液晶显示器编码区域设置问题,设计了图像边界方案。按照所设计的图像边界方案讨论了Moravec、Harris和Susan算子角点检测算法,分析了这些算法的计算复杂度和性能,提出了改进的Harris算子角点检测算法,进一步降低了计算复杂度。二、针对收发端光轴未对准而产生的摄像头接收信号投影失真问题,设计了失真修复方案进行信号恢复。利用针孔摄像头模型给出了单应性矩阵的求解方法。此外,还推导了发射机LCD液晶屏平面和接收机摄像头成像平面的坐标变换关系,最后采用双线性插值法利用所得出的变换方程将接收畸变图像恢复。三、针对LCD液晶显示器信号调制问题,根据像素调制可见光通信系统的特征,设计了结合RGB三色、灰度和空间的调制方案。四、设计了像素调制可见光通信系统接收机解调方案。针对接收畸变信号恢复后的解调问题,设计了基于阈值的空间解调技术,仿真分析了平均灰度阈值法、灰度直方图双峰法、最大类间方差法二值化算法,均能达到正确解调解码的需求,说明所设计的将信号调制到编码块中具有很好的抗噪声性能。此外,还针对接收信号图像中编码块边缘存在的符号间干扰,提出了基于空间滤波的去符号间像素干扰方法,有效解决了编码块边缘模糊问题。针对摄像头各通道灰度响应非线性的问题,采用预失真的方式设计了多阈值处理的灰度解调技术,简化了接收判决的方法。五、介绍了作者制作的像素调制可见光通信实验系统。开发了用户界面,针对当前LCD液晶显示器存在的灰阶响应时间问题,设计了基于多倍采样的接收端,简单设计了具有帧号、检验位与闲置位的帧头格式,并放置于发送图片中。最后,还介绍了本系统所需要的软硬件配置环境及软件参数配置,程序运行结果表明本方案能够稳定的在较小的误码率下实现较高的信息传输速率。
【关键词】：可见光通信 像素调制 角点检测算法 投影失真恢复 二值化算法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略语14-15
• 第1章 绪论15-31
• 1.1 可见光通信概述15-17
• 1.1.1 可见光通信的定义、优势及应用15
• 1.1.2 可见光通信调制方式分类15-17
• 1.2 像素调制可见光通信系统的构成17-19
• 1.2.1 像素调制可见光通信系统概述17-18
• 1.2.2 像素调制可见光通信系统方案设计18-19
• 1.3 像素调制可见光通信系统的数学模型19-23
• 1.4 像素调制可见光通信系统的优缺点23-26
• 1.4.1 像素调制可见光通信系统的优点23-26
• 1.4.2 缺点26
• 1.5 像素调制可见光通信的研究进展26-28
• 1.5.1 试验系统研制进展26-27
• 1.5.2 论研究进展27-28
• 1.6 本文章节安排28-31
• 1.6.1 本文的研究工作28
• 1.6.2 章节安排28-31
• 第2章 像素调制可见光通信系统图像矫正技术研究31-57
• 2.1 引言31-32
• 2.2 图像边界设计及角点检测算法研究32-45
• 2.2.1 图像边界设计32-33
• 2.2.2 经典算法比较33-40
• 2.2.3 改进的Harris算子角点检测算法40-43
• 2.2.4 改进算法与经典算法性能比较43-45
• 2.3 接收畸变信号重建45-54
• 2.3.1 针孔摄像头模型46-48
• 2.3.2 单应性矩阵求解48-50
• 2.3.3 接收畸变信号恢复50-54
• 2.4 本章小结54-57
• 第3章 像素调制可见光通信系统信号调制与解调技术57-79
• 3.1 引言57-58
• 3.2 像素调制可见光通信系统信号调制技术研究58-62
• 3.2.1 基于RGB三色的调制方案58-59
• 3.2.2 基于灰度的调制方案59-60
• 3.2.3 基于空间的调制方案60-61
• 3.2.4 结合RGB三色、灰度和空间的调制方案61-62
• 3.3 像素调制可见光通信系统解调技术研究62-78
• 3.3.1 基于阈值的空间解调技术研究62-67
• 3.3.2 基于空间滤波的去符号间像素干扰67-71
• 3.3.3 基于多阈值处理的灰度解调技术研究71-76
• 3.3.4 基于RGB三色的解调技术研究76-77
• 3.3.5 结合RGB三色、灰度和空间的解调方案77-78
• 3.4 本章小结78-79
• 第4章 像素调制可见光通信系统实现79-91
• 4.1 引言79-80
• 4.2 像素调制可见光通信系统软件方案设计80-87
• 4.2.1 基于Winform的程序界面设计82-83
• 4.2.2 基于线程的程序控制83-84
• 4.2.3 基于多倍采样的接收端设计84-86
• 4.2.4 像素调制可将光通信系统帧头设计86-87
• 4.3 像素调制可见光通信系统软件实现87-89
• 4.3.1 系统运行环境87-88
• 4.3.2 软件运行结果及分析88-89
• 4.4 本章小结89-91
• 第5章 总结与展望91-93
• 5.1 本文的研究成果91-92
• 5.2 进一步研究的方向92-93
• 参考文献93-97
• 硕士期间发表的学术论文及参与的科研项目97-99
• 致谢99

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