本申请涉及通信技术领域,特别涉及一种二次成像混合帧信息解析方法及系统。
背景技术:
近年来,随着高分辨率相机在手持电子终端中的普及,相机开始被用来与环境进行交互获取数据,可见光成像通信应用而生。其在可见光光谱上进行操作,利用发光二极管或显示屏作为发送端,相机作为接收端,通过光学视距信道传输信息,逐渐成为可见光通信的一个新趋势。目前可见光成像通信主要有显示和隐式两类,其中显示成像通信最常见的应用是二维码,隐式成像通信旨在人眼视觉无感的情况下实现信息的隐式传输,吸引了越来越多学者的关注。
目前关于可见光隐式成像通信的研究取得了一定的进展,但还是难以保证信息传输的可靠性,其主要原因之一是显示屏-相机链路直接的帧同步问题,如,混合帧问题(可以理解为:显示屏播放的视频帧经二次成像被接收端相机所捕获,捕获的视频帧是相邻原始视频帧的线性混合)。混合帧问题的出现,需要接收端(即相机端)具备从混合帧中解析出发送端(即显示屏)传输的信息的能力,然后接收端如何从混合帧中解析出发送端传输的信息成为问题。
技术实现要素:
为解决上述技术问题,本申请实施例提供一种二次成像混合帧信息解析方法及系统,以达到保证接收端可以解析出发送端传输的信息的目的,技术方案如下:
一种二次成像混合帧信息解析方法,包括:
发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补,所述a为大于0的整数;
所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端;
所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧,接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型;
所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;
所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;
所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果。
优选的,所述a等于3;
所述发送端确定嵌入信息视频帧组,包括:
所述发送端利用嵌入信息模型
其中,
优选的,所述预设混合帧模型为:
其中,
优选的,所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,包括:
利用关系式一
利用关系式二
判断所述方差是否小于预设门限值;
若是,则确定第
若否,利用关系式三
确定第
优选的,所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组之后,还包括:
所述接收端分别对每组接收视频帧进行空间同步;
所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧,包括:
所述接收端确定空间同步后的每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧。
一种二次成像混合帧信息解析系统,包括:发送端和接收端;
所述发送端,用于确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补,及将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端,所述a为大于0的整数;
所述接收端,用于:
接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧,接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型;
从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;
确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;
对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果。
优选的,所述a等于3;
所述发送端,具体用于利用嵌入信息模型
其中,
优选的,所述预设混合帧模型为:
其中,
优选的,所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧的过程,具体包括:
利用关系式一
利用关系式二
判断所述方差是否小于预设门限值;
若是,则确定第
若否,利用关系式三
确定第
优选的,所述接收端还用于:
分别对每组接收视频帧进行空间同步;
所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧的过程,具体包括:
所述接收端确定空间同步后的每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
在本申请中,通过发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补;所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端;所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧;所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果,译码判决结果即所述发送端发送的视频帧中的嵌入信息,保证接收端可以解析出发送端传输的信息。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的二次成像混合帧信息解析方法的一种流程图;
图2是本申请提供的二次成像混合帧信息解析方法的另一种流程图;
图3是本申请提供的二次成像混合帧信息解析装置的一种逻辑结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种二次成像混合帧信息解析方法,包括:发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补,所述a为大于0的整数;所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端;所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧;所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果。本申请可以保证接收端可以解析出发送端传输的信息。
本申请实施例公开了一种二次成像混合帧信息解析方法,请参见图1,可以包括:
步骤s11、发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补。
所述a为大于0的整数。
本实施例中,举例对第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧进行说明,例如,第一嵌入信息视频帧为v+d,第二嵌入信息视频帧为v-d,其中,v可以理解为原始视频帧,d为嵌入信息。
步骤s12、所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端。
步骤s13、所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧,接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型。
步骤s14、所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组。
接收端将(a+2)帧接收视频帧划分为一组,可以保证划分的每组接收视频帧包括的视频帧的帧数与发送端发送的每组视频帧的帧数保持一致。
步骤s15、所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧。
差异帧可以理解为:两帧不同的视频帧的差。
其中,差异帧可以为一个矩阵,计算该矩阵中每个元素的绝对值,并计算各个元素的绝对值的均值,作为绝对值的空间均值。
步骤s16、所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果。
需要说明的是,译码判决结果即发送端发送的视频帧(第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧)中的嵌入信息。
所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,可以保证接收端信噪比最大化,进而保证译码判决结果的准确性。
在本申请中,通过发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补;所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端;所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧,接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型;所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果,译码判决结果即所述发送端发送的视频帧中的嵌入信息,保证接收端可以解析出发送端传输的信息。
在本申请的另一个实施例中,对所述a的取值进行介绍,具体可以包括:
优选的,a可以等于3。当然,可以根据发送帧模型调整a的大小,已尽可能的达到传输性能最优。
与a等于3的实施方式相对应,所述发送端确定嵌入信息视频帧组,可以包括:
所述发送端利用嵌入信息模型
其中,
基于前述实施例对所述预设发送帧模型的介绍,在本申请的另一个实施例中,对所述预设混合帧模型进行介绍,具体可以为:
其中,
混合因子可以表征发送端相邻两帧视频帧在接收端的接收视频帧中的混合比例。
基于前述实施例对所述预设混合帧模型的介绍,在本申请的另一个实施例中对所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,进行介绍,具体可以包括:
a11、利用关系式一
m(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k-1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值,argmin{}表示在2≤k≤6条件下,当m(k,k-1)取得最小值时,变量k和k-1的取值,
关系式一
本实施例中,m(k,k-1)的确定过程,具体可以包括:
根据预设混合帧模型,可以推导出第k帧接收视频帧与第k-1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值,记为m(k,k-1),
假设随机变量x(即
当x~n(-μ,σ2)时,
即当x~n(±μ,σ2)时,
因此,
其中,μ表示均值,n()表示正态分布,q()表示通信中的q函数即
a12、利用关系式二
a13、判断所述方差是否小于预设门限值。
若是,则执行步骤a14;若否,则执行步骤a15。
a14、确定第
a15、利用关系式三
m(k,k-1)表示第k帧接收视频帧与第k+1帧接收视频帧之间的差异帧的绝对值的空间均值,argmin{}表示在
本步骤可以排除在
a16、确定第
本实施例利用起始差异帧的绝对值的空间均值最小特性及起始差异帧的绝对值的空间均值保持恒定的特性,确定作为帧头的接收视频帧,可以提高作为帧头的接收视频帧的可靠性。
基于前述各个实施例,在本申请的另一个实施例中,对所述接收端确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧进行介绍,具体可以包括:
当
其中,
当
其中,
基于前述各个实施例,在本申请的另一个实施例中,对所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果进行介绍,可以包括:
所述接收端将最佳差异帧按空间分为b1*b2块,计算每一块均值,若该块均值大于0,则判为1;若该块均值小于0,则判为0。则,译码判决结果可以理解为:各块均值组成的矩阵。
在本申请的另一个实施例中,介绍另外一种二次成像混合帧信息解析方法,请参见图2,可以包括:
步骤s21、发送端确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补。
所述a为大于0的整数。
步骤s22、所述发送端将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端。
步骤s23、所述接收端接收所述待发送视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧,接收视频帧与待发送视频帧满足混合帧模型。
步骤s24、所述接收端从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组。
步骤s21-s24与前述实施例中的步骤s11-s14相同,步骤s21-s24的详细过程可以参见步骤s11-s14的相关介绍,在此不再赘述。
步骤s25、所述接收端分别对每组接收视频帧进行空间同步。
所述接收端分别对每组接收视频帧进行空间同步,可以对每组接收视频帧进行校正,提高接收视频帧的内容的可靠性。
步骤s26、所述接收端确定空间同步后的每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧。
步骤s26为前述实施例中步骤s15的一种具体实施方式。
步骤s27、所述接收端对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果。
步骤s27与前述实施例中的步骤s16相同,步骤s27的详细过程可以参见步骤s16的相关介绍,在此不再赘述。
接下来对本申请提供的二次成像混合帧信息解析系统进行介绍,下文介绍的二次成像混合帧信息解析系统与上文介绍的二次成像混合帧信息解析方法可相互对应参照。
请参见图3,其示出了本申请提供的二次成像混合帧信息解析系统的一种逻辑结构示意图,二次成像混合帧信息解析系统包括:发送端11和接收端12.
所述发送端11,用于确定嵌入信息视频帧组,所述嵌入信息视频帧组包括a帧原始视频帧、第一嵌入信息视频帧和第二嵌入信息视频帧,所述第一嵌入信息视频帧包括的嵌入信息与所述第二嵌入信息视频帧包括的嵌入信息正反互补,及将所述嵌入信息视频帧组中的各帧视频帧输入预设混合帧模型,输出的视频帧作为待发送视频帧,并发送所述待发送视频帧至接收端12,所述a为大于0的整数。
所述接收端12,用于:
接收所述待发送的视频帧,并将接收到的视频帧作为接收视频帧;
从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧,并从作为帧头的接收视频帧开始,将(a+2)帧接收视频帧划分为一组;
确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧;
对所述最佳差异帧进行译码判决,得到译码判决结果,并根据译码判决结果确定出所述发送端11发送的视频帧中的嵌入数据。
本实施例中,所述a可以等于3。相应地,所述发送端,具体用于利用嵌入信息模型
其中,
本实施例中,所述预设混合帧模型可以为:
其中,
本实施例中,所述接收端12从各帧接收视频帧中确定出作为帧头的接收视频帧的过程,具体可以包括:
利用关系式一
利用关系式二
判断所述方差是否小于预设门限值;
若是,则确定第
若否,利用关系式三
确定第
本实施例中,所述接收端12还可以用于:
分别对每组接收视频帧进行空间同步。
相应地,所述接收端12确定每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧的过程,具体可以包括:
所述接收端12确定空间同步后的每组接收视频帧中绝对值的空间均值最大的差异帧,作为最佳差异帧。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知,本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如rom/ram、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本申请所提供的一种二次成像混合帧信息解析方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。