ch JFET的元件、一个光电二极管和两个晶体管，即第二光电二极管PD2、第五晶体管M21和第六晶体管M22。像素单元列控制电路13，用于在列方向控制像素单元的信号输出；像素单元行控制电路14，用于在行方向控制像素单元信号的输出;通信单元列控制电路15，用于在列方向控制通信单元的信号输出;通信单元行控制电路16用于在行方向控制通信单元的信号输出。
[0044]参照图4，所述的01图片生成模块2，包括:电压转化器21、320个比较器22、320个锁存器23和帧存储器24。其中，电压转化器21，用于将阈值生成模块3输入的阈值转化为电压信号并输出，将其作为320个比较器22的比较电压值;320个比较器22，用于分别接收图像信号和电压转化器21输出的转化的电压信号，并比较输出O或I数据;320个锁存器23，用于分别将O或I数据存储起来，缓存输入至帧存储器24中；帧存储器24，用于储存O或I数据，将数据拼接成标志图片，再一帧一帧输出。
[0045]参照图5，所述的灰度图片生成模块5，包括:320个相关双采样电路51、模数装换器52和帧存储器53。其中，320个相关双采样电路51，用于分别接收图像信号，消除固定模式噪声，并将信号输入至模数转换器52;模数转换器52，用于将模拟电信号转换为数字信号，并输入至帧存储器53;帧存储器53，用于将数据拼接成灰度图片，再一帧一帧输出。
[0046]参照图6，所述的高速通信信号处理模块6与低速通信信号处理模块7采用相似的电路。其包括:25通道隔直器、25路求和放大器、Sbit模数转换器、均衡器和曼彻斯特解码器。其中，25通道隔直器，用于隔绝25路信号的直流信号；25路求和放大器，用于将25路信号进行合并放大;Sbit模数转换器，用于将模拟信号转变为数字信号；均衡器，用于将数字信号进行均衡;曼彻斯特解码器，用于将数字信号运用曼彻斯特解码，输出接收信息。
[0047]参考图8，基于上述双模通信接收系统的接收方法如下:
[0048]本实例，设定光源同时发送高速和低速通信信号，在高速与低速通信信号方面均采用OOK调制即光源亮灭调制，编码方式均为曼彻斯特编码MC。
[0049]步骤I，光源开始发送高速通信信号和低速通信信号，集成光电探测器的CMOS图像传感器启动并开始工作，获取图像信号，并将该图像信号传输至灰度图片生成模块和01图片生成模块；
[0050]步骤2，待接收到图像信号后，灰度图片生成模块输出灰度图片，并将其输入至阈值生成模块，阈值生成模块对灰度图片进行阈值生成处理，产生阈值V ' R ￠3 f，并将其输入到Ibit图像生成模块作为参考电压值。
[0051]步骤3，待接收到参考电压值和图像信号后，01图片生成开始工作，输出标志图片，并将其输入到光源探测模块，待接收到标志图片后，光源探测模块探测出出光源中心二维坐标位置(x，y)，再将该坐标反馈到集成光电探测器的CMOS图像传感器中。
[0052]步骤4，待接收到位置坐标值后，集成光源探测器的CMOS图像传感器激活对应位置的通信单元及其周围的部分通信单元接收高速通信信号；同时，集成光源探测器的CMOS图像传感器也激活对应位置的像素单元及其周围的部分像素单元接收低速通信信号。
[0053]如图7所示，集成光源探测器的CMOS图像传感器接收到位置坐标值后激活两种单元的具体方式为:激活对应该位置坐标的通信单元及其周围的24个相同单元，即激活5X5大小的通信单元，用于接收并输出高速通信信号；同时激活对应该位置坐标的像素单元及其周围的24个相同单元，即激活5X5大小的像素单元，用于接收并输出低速通信信号。
[0054]步骤5，根据通信单元、像素单元是否被激活，对接收的通信信号进行不同的处理。
[0055]若通信单元被激活，则高速通信信号处理模块对接收的通信单元输出的高速通信信号进行处理，输出高速通信信息，否则，继续执行步骤4，直到通信单元被激活；
[0056]若像素单元被激活后，则低速通信信号处理模块对接收的像素单元输出的低速通信信号进行处理，输出低速通信信息，否则，继续执行步骤4，直到像素单元被激活。
[0057]步骤6，循环执行上述步骤1-步骤5操作，实现高速与低速通信信号的双模通信的接收。
[0058]以上描述仅是本发明的一个具体实例，并不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种集成光电探测器的CMOS图像传感器双模通信接收系统，其特征在于包括: 集成光电探测器的CMOS图像传感器(I)，用于获取图像信号和接收通信信号，并将获取的图像信号分别输入到01图片生成模块(2)和灰度图片生成模块(5)，将接收到的通信信号分别输入到高速通信信号处理模块和低速通信信号处理模块； 01图片生成模块(2)，其与集成光电探测器的CMOS图像传感器(1)、光源探测器模块(4)和阈值生成模块(3)连接，用于接收集成光电探测器的CMOS图像传感器(I)输出的图像信号和阈值生成模块(3)的阈值，输出有O和I两种数值的标志图片给光源探测模块(4)，其中I代表光源及一些背景光噪声，O代表背景； 阈值生成模块(3)，其与01图片生成模块(2)和灰度图片生成模块(5)连接，用于接收灰度图片，利用图像分析、处理的方法，提取灰度图片的背景部分灰度值VBac；k与图片中最亮部分的灰度值VMaX的均值V' Ref，即V' Ref = (VBack+VMaX)/2，输出阈值V' Ref，并将V' Ref输入到O I图片生成模块(2)作为参考电压值； 光源探测模块(4)，其与集成光电探测器的CMOS图像传感器(I)和01图片生成(2)连接，用于接收标志图片，利用连通组件标记算法，探测出光源的位置坐标，并将其反馈给集成光电探测器的CMOS图像传感器(I); 灰度图片生成模块(5)，其与集成光电探测器的CMOS图像传感器(I)和阈值生成模块(3)连接，用于接收集成光电探测器的CMOS图像传感器(I)的图像信号，输出灰度图片并将其输入到阈值生成模块(3); 高速通信信号处理模块(6)，其与集成光电探测器的CMOS的图像传感器(I)连接，用于接收数据传输速率为不低于Mbps级别的高速通信信号，输出高速通信信息； 低速通信信号处理模块(7)，其与集成光电探测器的CMOS的图像传感器(I)连接，用于接收数据传输速率为不高于Kbps级别的低速通信信号，输出低速通信信息。2.根据权利要求1所述的集成光电探测器的CMOS图像传感器双模通信接收系统，其特征在于，集成光电探测器的CMOS图像传感器(I )，包括: 像素单元(11)，用于获取图像信号和接收低速通信信号； 通信单元(12)，用于接收高速通信信号； 像素单元列控制电路(13)，用于在列方向控制像素单元的信号输出； 像素单元行控制电路(14)，用于在行方向控制像素单元信号的输出； 通信单元列控制电路(15)，用于在列方向控制通信单元的信号输出； 通信单元行控制电路(16)，用于在行方向控制通信单元的信号输出； 上述像素单元(11)与通信单元(12)，均采用含有光电二极管H)的CMOS电路以列的形式纵向交替排列分布。3.根据权利要求1所述的集成光电探测器的CMOS图像传感器双模通信接收系统，其特征在于，01图片生成模块(2)，包括: 电压转化器(21)，用于将阈值生成模块(3)输入的阈值转化为电压信号并输出，将其作为N个比较器(22)的比较电压值； N个比较器(22)，用于分别接收图像信号和电压转化器21输出的转化的电压信号，并比较输出O或I数据，分别输入到N个锁存器(23); N个锁存器(23)，用于将O或I数据存储起来，缓存输入到帧存储器(24)中； 帧存储器(24)，用于存储O或I数据，并将存储数据拼接成标志图片，再一帧一帧输出。4.利用权利要求1系统进行双模通信接收的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)光源开始发送高速通信信号和低速通信信号，集成光电探测器的CMOS图像传感器启动并开始工作，获取图像信号，并将该图像信号传输至灰度图片生成模块和01图片生成模块； 2)灰度图片生成模块利用图像信号输出灰度图片，并将其输入至阈值生成模块，阈值生成模块对灰度图片进行阈值生成处理，产生阈值V'Rrf，并将其输入到Ibit图像生成模块作为参考电压值； 3)01图片生成模块在同时接收到参考电压值和图像信号后开始工作，产生标志图片输入到光源探测模块，探测出光源二维坐标(x，y)，将该坐标值反馈给集成光电探测器的CMOS图像传感器； 4)集成光源探测器的CMOS图像传感器接收到位置坐标值后，激活对应位置的通信单元及其周围的部分通信单元接收高速通信信号，输入到高速通信信号处理模块，输出高速通信信息；同时，集成光源探测器的CMOS图像传感器也激活对应位置的像素单元及其周围的部分像素单元接收低速通信信号，输入到低速通信信号处理模块，输出低速通信信息，实现双模通信接收； 5)循环执行以上1)-4)操作，实现集成光电探测器的CMOS图像传感器双模通信的接收。5.根据权利要求4所述的双模通信接收的方法，其特征在于，所述的阈值生成模块对灰度图片进行阈值生成处理，是利用图像分析、处理的方法，提取灰度图片的背景部分灰度值VBwk与图片中最亮部分的灰度值VMax，再通过下式计算出阈值^ Ref:V Ref—( VBack+VMax)/2 ο
【专利摘要】本发明公开了一种集成光电探测器的CMOS图像传感器的双模通信接收系统，其包括：集成光电探测器的CMOS图像传感器、01图片生成模块、阈值生成模块、光源探测模块、灰度图片生成模块、高速通信信号处理模块、低速通信信号处理模块。集成光电探测器的CMOS图像传感器输出图像信号，利用阈值生成模块、灰度图片生成模块和01图片生成模块自反馈生成标志图片，经由光源探测模块反馈探测到的光源位置给集成光电探测器的CMOS图像传感器，通过高速通信信号处理模块和低速信号处理模块对接收的通信信号进行处理，输出高速通信信息和低速通信信息，实现双模通信的接收。本发明有效的提高了光源探测的准确度，可用于可见光通信。
【IPC分类】H04N5/357, H04N5/374
【公开号】CN105721801
【申请号】CN201610051441
【发明人】岳鹏, 刘聪, 崔宗敏, 顾华玺, 田宇召
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月26日