本發(fā)明涉及可見光相機(jī)通信，尤其是一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法。

背景技術(shù)：

1、可見光相機(jī)通信系統(tǒng)是一種利用圖像傳感器作為接收器的可見光通信系統(tǒng)，其中通常使用led陣列作為信號(hào)源來傳輸數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，準(zhǔn)確提取led陣列狀態(tài)是確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)圖像處理方法，如二值化、hough變換等，雖然在某些情況下能夠提取led陣列的狀態(tài)，但也存在明顯的缺陷。例如，二值化方法容易受到環(huán)境光干擾，閾值設(shè)置不當(dāng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的led狀態(tài)提取；hough變換對(duì)噪聲敏感，計(jì)算復(fù)雜度高，且難以處理不規(guī)則、大小不一的led陣列。此外，基于深度學(xué)習(xí)的方法雖然具有較強(qiáng)的魯棒性，但訓(xùn)練所需的標(biāo)注數(shù)據(jù)量大且計(jì)算資源消耗高，不適合實(shí)時(shí)性較高的系統(tǒng)。因此亟需研究一種在保證實(shí)時(shí)性的前提下，能在不同環(huán)境下穩(wěn)定提取led陣列狀態(tài)的方法。

2、本發(fā)明結(jié)合了邊緣檢測(cè)和圓度分析技術(shù)，能夠有效避免傳統(tǒng)方法的缺陷，提高了led陣列狀態(tài)提取的準(zhǔn)確性和魯棒性。特別地，該方法適用于干擾光源是非圓形的場(chǎng)景，在復(fù)雜環(huán)境和高噪聲干擾下能夠表現(xiàn)出更高的性能和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提出了一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，以克服傳統(tǒng)圖像處理算法易受二值化閾值選取不當(dāng)?shù)挠绊?，提高了系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)在保證實(shí)時(shí)性的前提下，提升了處理效率，大大降低誤碼率。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：

3、一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，包括以下步驟：

4、步驟1)，對(duì)包含目標(biāo)led陣列的原始灰度圖像應(yīng)用邊緣檢測(cè)得到邊緣圖像l(x,y)；

5、步驟2)，對(duì)邊緣圖像l(x,y)使用連通域分析，獲取每個(gè)連通域的邊緣輪廓像素集并計(jì)算其質(zhì)心坐標(biāo)；

6、步驟3)，基于步驟2所獲得的連通域信息，利用圓度分析進(jìn)一步分離背景和目標(biāo)led，從而提取出目標(biāo)led的輪廓，并確定其質(zhì)心坐標(biāo)(x,y)；

7、步驟4)，根據(jù)步驟3得到的發(fā)光led質(zhì)心坐標(biāo)，可求出目標(biāo)led陣列區(qū)域的寬w、高h(yuǎn)和橫縱led之間的間隔d1,d2以及目標(biāo)led陣列區(qū)域左上角、左下角、右上角、右下角四個(gè)角的坐標(biāo)(xmin,ymin),(xmin,ymax),(xmax,ymin),(xmax,ymax)；

8、步驟5)，用一個(gè)m×n的矩陣a表示目標(biāo)led陣列區(qū)域中所有l(wèi)ed燈的亮滅狀態(tài)，其中矩陣元素為0、1，分別代表led的滅和亮狀態(tài)；以矩陣a左上角的元素為坐標(biāo)原點(diǎn)，結(jié)合目標(biāo)led陣列區(qū)域的左上角(xmin,ymin)坐標(biāo)和目標(biāo)led陣列區(qū)域橫縱led之間的間隔d1,d2，可以確定發(fā)光狀態(tài)led在矩陣a中的位置(u,v)，并將對(duì)應(yīng)位置的元素賦值為1，其余賦值為0，最終矩陣a將形成目標(biāo)led陣列的原始信息碼流，從而實(shí)現(xiàn)判別目標(biāo)led陣列狀態(tài)的目的。

9、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)或有益效果：通過使用邊緣檢測(cè)，有效排除圖像邊緣提取過程中的干擾光源的影響，使相機(jī)通信的實(shí)驗(yàn)環(huán)境更加豐富；隨后，結(jié)合圓度分析技術(shù)，進(jìn)一步分離目標(biāo)和背景輪廓，確保led陣列準(zhǔn)確定位。該方法克服了傳統(tǒng)圖像處理算法易受二值化閾值選取不當(dāng)?shù)挠绊?，提高了系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)在保證實(shí)時(shí)性的前提下，提升了處理效率，大大降低誤碼率。

技術(shù)特征：

1.一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，其特征在于，步驟1)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，其特征在于，步驟2)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的led陣列狀態(tài)提取方法，其特征在于，步驟3)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種結(jié)合邊緣檢測(cè)和圓度分析的LED陣列狀態(tài)提取方法，首先獲取包含目標(biāo)LED陣列的原始灰度圖像，使用邊緣檢測(cè)提取圖像的邊緣輪廓；其次，使用連通域檢測(cè)算法獲取每個(gè)連通域的邊緣輪廓像素集并計(jì)算其質(zhì)心坐標(biāo)；然后使用圓度分析技術(shù)，進(jìn)一步分離背景和目標(biāo)LED，從而提取出目標(biāo)LED的輪廓，并確定其質(zhì)心坐標(biāo)(x,y)；接著，根據(jù)所獲得的發(fā)光LED的質(zhì)心坐標(biāo)可以確定LED陣列四個(gè)角的坐標(biāo)，從而計(jì)算出目標(biāo)LED陣列區(qū)域長(zhǎng)、寬和橫縱LED的間隔。結(jié)合每個(gè)發(fā)光LED的質(zhì)心坐標(biāo)，得出原始信息碼流，獲得LED陣列中每個(gè)LED的狀態(tài)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)圖像處理算法易受二值化閾值選取不當(dāng)?shù)挠绊?，提高了系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)在保證實(shí)時(shí)性的前提下，提升了處理效率，大大降低誤碼率。

技術(shù)研發(fā)人員：馬春波,劉志龍,敖珺,劉錦鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8