최근 IT 기술의 발전과 함께 IT기술을 융합한 기술의 개발이 이루어지고 있다. 기존의 가시광 통신 기술을 이용하기 위해서는 PD(Photo Detecter)와 같은 별도의 수신 광소자가 필요하다. 따라서 이런 불편함을 해결하면서 가시광 통신 기술을 응용하기 위한 기술로 카메라의 이미지센서의 처리 방식과 결합한 새로운 IT 융합시스템으로 광학카메라통신 기술이 제안되었고 연구 중이다. 본 논문에서는 카메라 이미지센서의 신호처리 방식으로 나타나는 롤링셔터 효과(Rolling-Shutter Effect)를 이용하여 가시광통신 기술의 응용 시스템을 연구하였다. 이미지센서의 신호처리 방식은 글로벌셔터 방식과 롤링셔터 방식으로 나뉜다. 글로벌셔터 방식은 전체 ...
최근 IT 기술의 발전과 함께 IT기술을 융합한 기술의 개발이 이루어지고 있다. 기존의 가시광 통신 기술을 이용하기 위해서는 PD(Photo Detecter)와 같은 별도의 수신 광소자가 필요하다. 따라서 이런 불편함을 해결하면서 가시광 통신 기술을 응용하기 위한 기술로 카메라의 이미지센서의 처리 방식과 결합한 새로운 IT 융합시스템으로 광학카메라통신 기술이 제안되었고 연구 중이다. 본 논문에서는 카메라 이미지센서의 신호처리 방식으로 나타나는 롤링셔터 효과(Rolling-Shutter Effect)를 이용하여 가시광통신 기술의 응용 시스템을 연구하였다. 이미지센서의 신호처리 방식은 글로벌셔터 방식과 롤링셔터 방식으로 나뉜다. 글로벌셔터 방식은 전체 픽셀에 대한 셔터 개방을 통해 이미지를 형성하는 반면, 롤링셔터 방식은 픽셀의 각 행에 대해서만 순차적으로 셔터 개방을 통해 이미지를 형성한다. 따라서 롤링셔터 방식을 사용하게 될 경우 LED 광원의 ‘ON’, ‘OFF’ 에 대한 상태 정보를 이미지의 각 행에 표현할 수 있어 많은 데이터를 수신할 수 있게 된다. 이는 고속의 데이터 수신이 가능함을 예측할 수 있다. 이러한 데이터 수신을 위해 카메라의 불규칙한 샘플링 시간의 특성을 고려한 송신 데이터 구조 설계, 수신된 LED 광원의 이미지 처리, 이미지 처리를 통해 판별한 데이터를 통해 송신 데이터를 검출하는 수신 알고리즘을 적용하였다. 시스템 구성을 위해 VHDL 언어로 송신데이터를 설계하고 Spartan-3E FPGA Board와 LED Driver를 통해 송신부를 구성하였다. 그리고 수신부는 USB 2.0 웹캠을 이용하여 Matlab 환경에서 C언어 기반의 코딩을 통해 구성하였다. 마지막으로 통신성능 검증을 위해 일련의 문자전송을 반복적으로 전송하고 10 만 개의 카메라 이미지를 수신과 동시에 실시간 처리하여 패킷오율(PER, Packet Error Rate)을 측정하였다. 본 연구결과는 추후 실내에 설치된 LED 조명으로부터 위치정보를 스마트폰의 카메라를 통해 수신하여 위치를 측위할 수 있는 실내 내비게이션에 사용될 수 있을 것이다. 또한, 사물인터넷(IoT) 구성에도 중요한 역할을 할 수 있을것으로 기대한다.
최근 IT 기술의 발전과 함께 IT기술을 융합한 기술의 개발이 이루어지고 있다. 기존의 가시광 통신 기술을 이용하기 위해서는 PD(Photo Detecter)와 같은 별도의 수신 광소자가 필요하다. 따라서 이런 불편함을 해결하면서 가시광 통신 기술을 응용하기 위한 기술로 카메라의 이미지센서의 처리 방식과 결합한 새로운 IT 융합시스템으로 광학카메라통신 기술이 제안되었고 연구 중이다. 본 논문에서는 카메라 이미지센서의 신호처리 방식으로 나타나는 롤링셔터 효과(Rolling-Shutter Effect)를 이용하여 가시광통신 기술의 응용 시스템을 연구하였다. 이미지센서의 신호처리 방식은 글로벌셔터 방식과 롤링셔터 방식으로 나뉜다. 글로벌셔터 방식은 전체 픽셀에 대한 셔터 개방을 통해 이미지를 형성하는 반면, 롤링셔터 방식은 픽셀의 각 행에 대해서만 순차적으로 셔터 개방을 통해 이미지를 형성한다. 따라서 롤링셔터 방식을 사용하게 될 경우 LED 광원의 ‘ON’, ‘OFF’ 에 대한 상태 정보를 이미지의 각 행에 표현할 수 있어 많은 데이터를 수신할 수 있게 된다. 이는 고속의 데이터 수신이 가능함을 예측할 수 있다. 이러한 데이터 수신을 위해 카메라의 불규칙한 샘플링 시간의 특성을 고려한 송신 데이터 구조 설계, 수신된 LED 광원의 이미지 처리, 이미지 처리를 통해 판별한 데이터를 통해 송신 데이터를 검출하는 수신 알고리즘을 적용하였다. 시스템 구성을 위해 VHDL 언어로 송신데이터를 설계하고 Spartan-3E FPGA Board와 LED Driver를 통해 송신부를 구성하였다. 그리고 수신부는 USB 2.0 웹캠을 이용하여 Matlab 환경에서 C언어 기반의 코딩을 통해 구성하였다. 마지막으로 통신성능 검증을 위해 일련의 문자전송을 반복적으로 전송하고 10 만 개의 카메라 이미지를 수신과 동시에 실시간 처리하여 패킷오율(PER, Packet Error Rate)을 측정하였다. 본 연구결과는 추후 실내에 설치된 LED 조명으로부터 위치정보를 스마트폰의 카메라를 통해 수신하여 위치를 측위할 수 있는 실내 내비게이션에 사용될 수 있을 것이다. 또한, 사물인터넷(IoT) 구성에도 중요한 역할을 할 수 있을것으로 기대한다.
Recently, IT Convergence technology has been evolved fast according to the advancement of various IT technologies. Conventional visible light communications(VLC) requires an additional photo detector, but, it is not installed in commercial mobile devices. Therefore, optical camera communications(OCC...
Recently, IT Convergence technology has been evolved fast according to the advancement of various IT technologies. Conventional visible light communications(VLC) requires an additional photo detector, but, it is not installed in commercial mobile devices. Therefore, optical camera communications(OCC) using image sensor at the receiver draws more interest since most mobile systems like smart-phone and smart-pad have camera. In this paper, a new type of OCC using rolling shutter effect of image sensor is studied. Signal processing of the image sensor is divided into two different types: rolling shutter and global shutter. Global shutter forms image as the shutter opens for entire image sensor pixels, while rolling shutter forms image as the shutter opens for each row of the pixels. Therefore, it is expected that high data rate can be achieved by using rolling shutter scheme since different LED on/off information is received at separate lines of the image sensor. For the implementation of rollign shutter based OCC, a transmission data frame appropriate for irregular sampling time, image processing of LED lamp and detection algorithm are suggested. A Spartan 3E FPGA Board is employed in making digital circuits where VHDL Language is used for its programming. Matlab is used for image processing of the received LED image from an webcam. To verify the communication performance, a series of characters are transmitted. At the receiver side more than 100,000 image frames are processed and the packet error rate (PER) is measured from them. It is expected that the proposed OCC scheme can play an important role in many areas including indoor positioning and IoT (Internet-of-Things) applications
Recently, IT Convergence technology has been evolved fast according to the advancement of various IT technologies. Conventional visible light communications(VLC) requires an additional photo detector, but, it is not installed in commercial mobile devices. Therefore, optical camera communications(OCC) using image sensor at the receiver draws more interest since most mobile systems like smart-phone and smart-pad have camera. In this paper, a new type of OCC using rolling shutter effect of image sensor is studied. Signal processing of the image sensor is divided into two different types: rolling shutter and global shutter. Global shutter forms image as the shutter opens for entire image sensor pixels, while rolling shutter forms image as the shutter opens for each row of the pixels. Therefore, it is expected that high data rate can be achieved by using rolling shutter scheme since different LED on/off information is received at separate lines of the image sensor. For the implementation of rollign shutter based OCC, a transmission data frame appropriate for irregular sampling time, image processing of LED lamp and detection algorithm are suggested. A Spartan 3E FPGA Board is employed in making digital circuits where VHDL Language is used for its programming. Matlab is used for image processing of the received LED image from an webcam. To verify the communication performance, a series of characters are transmitted. At the receiver side more than 100,000 image frames are processed and the packet error rate (PER) is measured from them. It is expected that the proposed OCC scheme can play an important role in many areas including indoor positioning and IoT (Internet-of-Things) applications
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