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基于圖像傳感器可見光交互的
車輛運(yùn)動(dòng)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(dòng)的通道模型以及發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的信道衰減。對汽車使用的3種可見光交互模式進(jìn)行光學(xué)流動(dòng)測量：基礎(chǔ)設(shè)施至車輛可見光交互（I2V-VLC）；車輛至基礎(chǔ)設(shè)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(guān)性分析的亞像素精度描述車輛的運(yùn)動(dòng)，揭示了一個(gè)針孔相機(jī)模型能成功地顯示這3個(gè)可見光交互情景。根據(jù)LED投影面積測量中央像素亮度，以及LED與相機(jī)之間的距離。得出結(jié)論：①單一的針孔相機(jī)模型可以用于I2V-VLC、V2I-VLC、V2V-VLC 3種汽車運(yùn)動(dòng)建模；②在發(fā)射機(jī)LED的投影圖像中選擇一個(gè)最高亮度的影像，像素的直流增益保持不變，信噪比不會(huì)受距離的影響。

相比基于光電二極管的可見光交互系統(tǒng)，基于圖像傳感器的可見光交互系統(tǒng)的局限性在于其接收設(shè)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(guī)模并行可見光交互。

基于圖像傳感器的可見光交互系統(tǒng)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(shù)速度。抽取少數(shù)相關(guān)像素樣本可快速提高讀出速度。CMOS的讀數(shù)速度可達(dá)到10000幀/s或更高。高速CMOS圖像傳感器成本很高。多數(shù)電腦芯片和其它電子設(shè)備中使用CMOS技術(shù)。建立一個(gè)芯片制造工廠需花費(fèi)數(shù)百萬美元，如果能夠形成經(jīng)濟(jì)批量，則每個(gè)芯片價(jià)格將會(huì)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