基于圖像傳感器可見光交互的車輛運動和像素光照建模

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基于圖像傳感器可見光交互的
車輛運動和像素光照建模

介紹了基于圖像傳感器可見光交互的建模方法。分析平面上車輛移動的通道模型以及發射機與接收機之間的信道衰減。對汽車使用的3種可見光交互模式進行光學流動測量：基礎設施至車輛可見光交互（I2V-VLC）；車輛至基礎設施可見光交互（V2I-VLC）；車輛至車輛可見光交互（V2VVLC）。通過光流與只使用階段相關性分析的亞像素精度描述車輛的運動，揭示了一個針孔相機模型能成功地顯示這3個可見光交互情景。根據LED投影面積測量中央像素亮度，以及LED與相機之間的距離。得出結論：①單一的針孔相機模型可以用于I2V-VLC、V2I-VLC、V2V-VLC 3種汽車運動建模；②在發射機LED的投影圖像中選擇一個最高亮度的影像，像素的直流增益保持不變，信噪比不會受距離的影響。

相比基于光電二極管的可見光交互系統，基于圖像傳感器的可見光交互系統的局限性在于其接收設備，即圖像傳感器或光電二極管。光電二極管傳輸速度超過1Gbps，二維光電二極管陣列可用于大規模并行可見光交互。

基于圖像傳感器的可見光交互系統通常使用一般的CMOS圖像傳感器，其通過選擇一組特定的影像而放棄其它可以增加其讀數速度。抽取少數相關像素樣本可快速提高讀出速度。CMOS的讀數速度可達到10000幀/s或更高。高速CMOS圖像傳感器成本很高。多數電腦芯片和其它電子設備中使用CMOS技術。建立一個芯片制造工廠需花費數百萬美元，如果能夠形成經濟批量，則每個芯片價格將會很低。因此，可望大幅降低高速CMOS圖像傳感器的成本。

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

編譯：趙喚