本發(fā)明是關(guān)于一種光通信傳送和接收裝置與方法及光通信系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：
光通信是一種使用光來(lái)完成通信的無(wú)線通信技術(shù)，其中光可以是由一或多個(gè)光二極管(photodiode)、或一圖像傳感器來(lái)感測(cè)。例如，光可以是，但不限于，X-射線、紫外光(ultra-violetlight)、可見(jiàn)光(visiblelight)、或從109Hz至1019Hz的頻率范圍內(nèi)的紅外線(infrared)。無(wú)線電波(RF)的帶寬是一種珍貴的資源。所以，光通信可以提供一種滿足強(qiáng)勁需求的無(wú)線通信的替代技術(shù)。例如，從一或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的可見(jiàn)光在家庭和辦公室中被廣泛使用，因此它使得從一或多個(gè)LEDs發(fā)出的可見(jiàn)光足以適用于無(wú)處不在的數(shù)據(jù)傳送器(datatransmitter)。相機(jī)已經(jīng)普遍使用于手機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、以及許多手持式電子設(shè)備。因此圖像傳感器不僅可作為一輸入圖像偵測(cè)器(incomingimagedetector)，也可以作為可見(jiàn)光通信(VisibleLightCommunication，VLC)系統(tǒng)中的接收器。圖1是使用一LED陣列112和一圖像傳感器122如高速相機(jī)，的光通信系統(tǒng)的一范例示意圖。如圖1所示，在一傳送器110的一編碼器114可以執(zhí)行物理層處理(physicallayerprocessing)，例如錯(cuò)誤修正編碼(error-correctionencoding)、調(diào)制(modulation)、正交頻分復(fù)用調(diào)制(OFDM)等。在一接收器120的一譯碼器124可以執(zhí)行編碼器114的逆信號(hào)處理(inversesignalprocessing)。圖2是使用一單一LED212和一圖像傳感器222如高速相機(jī)，的光通信系統(tǒng)的一范例示意圖。一圖像傳感器可以由一陣列的感光單元(photosensite)組成。電荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)是兩種基本類型的數(shù)字傳感器。一CCD傳感器陣列的第一行感光單元被讀入于一輸出緩存器，再被輸送至一放大器(amplifier)和一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。在第一行被讀出之后，它從讀出的緩存器被傾倒出來(lái)，并且此陣列的下一行感光單元被讀入于此緩存器。在CMOS傳感器中的每一感光單元有至少三個(gè)的晶體管(transistor)。這些晶體管被允許在感光單元做感光處理，并且每一像素/感光單元可以分別被單獨(dú)存取。在一些現(xiàn)有的光通信技術(shù)中，在此兩種類型的任一種圖像傳感器中，只有一或少數(shù)幾個(gè)共享的ADCs被用于感測(cè)圖像中的所有像素。圖3是一可見(jiàn)光通信技術(shù)的一范例示意圖。在圖3中，一感測(cè)圖像(sensedimage)中非興趣區(qū)域(non-interestedregion)的像素在一接收器320中的圖像傳感器也由共享ADC取樣，然后被接收器320中的一接收器(Rx)-基頻處理單元(basebandprocessinguint)326丟棄。換句話說(shuō)，此技術(shù)從圖像傳感器322采取拍攝的所有像素，并且使用一亮度變化偵測(cè)(luminancechangedetection)來(lái)偵測(cè)興趣區(qū)域(RegionOfInterest，ROI)。采取圖像中所有像素可能會(huì)限制最高可達(dá)每秒幾百?gòu)埉嬅娴漠嬅嫠俾?framerate)。然而，通常用于無(wú)線通信的數(shù)據(jù)速率(datarate)要求是每秒10M至1G位。圖4是一可見(jiàn)光通信技術(shù)的另一范例示意圖。在圖4的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，一傳送器400有一調(diào)制電路(modulationcircuit)410以及一光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(light-emittingdrivecircuit)420。調(diào)制電路410產(chǎn)生不同的調(diào)制信號(hào)412。光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路420根據(jù)從調(diào)制電路410輸出的調(diào)制信號(hào)412并作為一驅(qū)動(dòng)信號(hào)421，來(lái)驅(qū)動(dòng)一發(fā)光元件422。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)421保持在一高電平時(shí)，光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路420使得發(fā)光元件422發(fā)出與信號(hào)402迭加的可見(jiàn)光440。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)421保持在一低電平時(shí)，光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路420使得發(fā)光元件422不發(fā)光。光通信對(duì)于全球無(wú)線頻譜短缺仍然是一個(gè)潛在的解決方案?？梢?jiàn)光通信技術(shù)的各種解決方案已被提出。通常，光發(fā)射元件如LED，和圖像傳感器如相機(jī)，都是可見(jiàn)光通信解決方案的現(xiàn)存元件。然而，LED的頻率響應(yīng)具有低的帶寬，并且圖像傳感器因?yàn)楣蚕鞟DC而具有低的畫面速率。因此，對(duì)于可見(jiàn)光通信的高數(shù)據(jù)傳輸率(highdatatransmissionrate)的解決方案仍然存在很多的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明實(shí)施例提供一種光通信傳送和接收裝置與方法及光通信系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信的傳送裝置，此傳送裝置可包含一圖樣產(chǎn)生單元，被配置為產(chǎn)生一或多個(gè)圖樣，來(lái)決定至少一或多個(gè)參考區(qū)域；一光通信(LC)控制單元，連接到一傳送器-基頻處理單元，并且此LC控制單元從此傳送器-基頻處理單元或從此圖樣產(chǎn)生單元來(lái)選擇其輸入；以及一發(fā)光元件，從此一或多個(gè)圖樣或此一或多個(gè)圖樣決定的此一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光。本發(fā)明的另一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信的傳送方法，此傳送方法可包含：經(jīng)由使用一發(fā)光元件，在至少一周期的期間，傳送一或多個(gè)圖樣來(lái)決定一或多個(gè)參考區(qū)域；以及使用此發(fā)光元件，通過(guò)從此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)。本發(fā)明的又一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信的接收裝置，此接收裝置可包含一興趣區(qū)域(ROI)決定單元、一圖像感測(cè)元件(imagesensingelement)、以及一圖像處理單元。此ROI決定單元被配置為偵測(cè)一感測(cè)圖像中的光的一或多個(gè)圖樣，并且根據(jù)至少一偵測(cè)到的圖樣(detectedpattern)來(lái)決定此至少一ROI。此圖像感測(cè)元件被配置為產(chǎn)生此感測(cè)圖像，并且根據(jù)此ROI決定單元產(chǎn)生的一輸出來(lái)感測(cè)光。此圖像處理單元在此至少一ROI中，根據(jù)此圖像感測(cè)元件的輸出來(lái)進(jìn)行圖像處理。本發(fā)明的又一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信的接收方法，此接收方法可包含：在一獲取模式(acquisitionmode)下，采用比一圖像感測(cè)元件的一感測(cè)圖像的一像素總量較少量的一第一多個(gè)測(cè)量，來(lái)偵測(cè)被接收的一或多個(gè)圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定至少一ROI；以及在一數(shù)據(jù)接收模式(datareceivingmode)下，使用此至少一ROI中光的所有像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)處理光通信。本發(fā)明的又一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信系統(tǒng)。此光通信系統(tǒng)包含一傳送裝置以及一接收裝置。此傳送裝置被配置為產(chǎn)生一或多個(gè)圖樣來(lái)決定至少一參考區(qū)域，并且通過(guò)從此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)。此接收裝置被配置為偵測(cè)此一或多個(gè)圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的一或多個(gè)圖樣來(lái)決定至少一ROI，然后使用此至少一ROI中的光的所有信號(hào)來(lái)處理光通信。本發(fā)明的又一實(shí)施例是關(guān)于一種光通信方法。此方法可包含：在一傳送裝置中，產(chǎn)生光的一或多個(gè)圖樣來(lái)決定至少一參考區(qū)域，并且通過(guò)從此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)；以及一接收裝置中，采用比一感測(cè)圖像的一像素總量較少量的一第一多個(gè)測(cè)量，來(lái)偵測(cè)光的此一或多個(gè)圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定至少一ROI，然后使用此至少一ROI中光的所有像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)處理光通信。現(xiàn)配合下列附圖、實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及權(quán)利要求，將上述及本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)詳述于后。附圖說(shuō)明圖1是使用一LED陣列和一圖像傳感器的光通信系統(tǒng)的一范例示意圖。圖2是使用一單一LED和一圖像傳感器的光通信系統(tǒng)的一范例示意圖。圖3是一可見(jiàn)光通信技術(shù)的一范例示意圖。圖4是另一可見(jiàn)光通信技術(shù)的一范例示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信系統(tǒng)。圖6A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信的傳送方法。圖6B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一被傳送的圖樣可以決定一參考區(qū)域的一范例示意圖。圖7A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明在三個(gè)不同時(shí)間由一16×16LED陣列發(fā)射出三個(gè)不同的圖樣的范例。圖7B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一參考區(qū)域由多個(gè)點(diǎn)狀的LEDs來(lái)表示。圖7C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明由一LED陣列發(fā)射的其他三圖樣。圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明在五個(gè)不同的時(shí)間由一單一LED傳送器發(fā)射的一范例圖樣。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明多個(gè)光源傳送圖樣的另一范例。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信的接收方法的運(yùn)作。圖11A至圖11F是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信系統(tǒng)的運(yùn)作流程。圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信方法。圖13是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的，說(shuō)明在獲取模式或追蹤模式中偵測(cè)一圖樣的方法?！局饕?hào)說(shuō)明】110傳送器112LED陣列114編碼器120接收器122圖像傳感器124譯碼器212單一LED222圖像傳感器320接收器322圖像傳感器326接收器-基頻處理單元400傳送器410調(diào)制電路412調(diào)制信號(hào)421驅(qū)動(dòng)信號(hào)420光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路422發(fā)光元件440可見(jiàn)光500光通信系統(tǒng)510傳送裝置512圖樣產(chǎn)生單元512a一或多個(gè)圖樣514傳送器-基頻處理單元516光通信控制單元516a一或多個(gè)信號(hào)520接收裝置517驅(qū)動(dòng)器單元518發(fā)光元件555通道522圖像感測(cè)元件524興趣區(qū)域決定單元524a至少一興趣區(qū)域526圖像處理單元528接收器-基頻處理單元610傳送一或多個(gè)圖樣，并且形成一或多個(gè)形狀的圖樣，來(lái)決定一或多個(gè)參考區(qū)域615從此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)620被傳送的圖樣625參考區(qū)域T1、T2、T3時(shí)間a、b、c、d光源1101、1102、1103圖像1130參考區(qū)域1140興趣區(qū)域1160追蹤區(qū)域1210產(chǎn)生一或多個(gè)光的圖樣，并且此圖樣可以形成一或多個(gè)的形狀來(lái)決定的一或多個(gè)參考區(qū)域1220經(jīng)由一發(fā)光元件在一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光1230獲取模式采取比一感測(cè)圖像的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)偵測(cè)一或多個(gè)光的圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定至少一興趣區(qū)域1240數(shù)據(jù)接收模式采取此至少一興趣區(qū)域所有的光信號(hào)來(lái)進(jìn)行光通信的后續(xù)處理1250追蹤模式采取比一追蹤區(qū)域的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)追蹤此發(fā)光元件所發(fā)射的光的此一或多個(gè)圖樣1310將感測(cè)圖像的所有直線量化為一參數(shù)空間1315推導(dǎo)出一逆轉(zhuǎn)換1320采取比來(lái)自感測(cè)圖像或來(lái)自至少一追蹤區(qū)域的像素的隨機(jī)組合的一總量較少量的隨機(jī)測(cè)量1325應(yīng)用一修正的正交匹配追蹤于此少量隨機(jī)的測(cè)量上，以得到此參數(shù)空間中此圖樣的參數(shù)1330重復(fù)步驟1320和1325，直到達(dá)到此圖樣的一最后畫面為止具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種增加數(shù)據(jù)傳輸率(datarate)的光通信技術(shù)。此技術(shù)偵測(cè)光通信的興趣區(qū)域(ROI)，大幅地減少在圖像傳感器中的一或多個(gè)共享的ADCs的采樣率(samplingrate)。一旦接收器決定此ROI后，此ADC可以只被使用于此興趣區(qū)域中的像素。相比于現(xiàn)有的光通信技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例可以大幅增加畫面速率，還可以大幅降低執(zhí)行光通信的占用時(shí)間(acquisitiontime)。要完成此特征，一傳送器可發(fā)射一或多個(gè)圖樣的光，而此一或多個(gè)圖樣可以形成一或多種形狀，來(lái)決定參考區(qū)域。此發(fā)射光可以是，但不限于，X-射線、紫外光、可見(jiàn)光、或是從109Hz至1019Hz頻率范圍的紅外線。然后，此傳送器可以通過(guò)從此一或多個(gè)圖樣決定的參考區(qū)域中發(fā)射光，來(lái)傳送信號(hào)。在一接收器中，可采取比一傳感圖像的一像素總量較少量的測(cè)量，來(lái)偵測(cè)此傳送器發(fā)射的光的一或多個(gè)圖樣。測(cè)量可以包括此感測(cè)圖像中的像素的隨機(jī)組合。一旦此接收器根據(jù)偵測(cè)到的此一或多個(gè)圖樣，決定出此感測(cè)圖像的興趣區(qū)域，此接收器可采用此興趣區(qū)域中所有的信號(hào)來(lái)進(jìn)行光通信的處理。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一光通信系統(tǒng)。如圖5所示，此光通信系統(tǒng)500可包含一傳送裝置510以及一接收裝置520。在傳送裝置510中，一圖樣產(chǎn)生單元512可以被配置為產(chǎn)生一或多個(gè)圖樣512a，并且圖樣512a可以形成一或多個(gè)形狀來(lái)決定一或多個(gè)參考區(qū)域；一發(fā)光元件518可以在一或多個(gè)圖樣512a所決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光；以及一光通信(LC)控制單元516連接到一傳送器-基頻處理單元514。此發(fā)光元件可以是，但不限于，一單一LED或一LED陣列。此LC控制單元516可從此傳送器-基頻處理單元514、或從此圖樣產(chǎn)生單元512，來(lái)選擇它的輸入。連接到光通信(LC)控制單元516的傳送器-基頻處理單元514可執(zhí)行無(wú)線通信的一多個(gè)基頻運(yùn)作，如錯(cuò)誤修正編碼、交錯(cuò)(interleaving)、調(diào)制、IFFT等。當(dāng)傳送裝置510在一數(shù)據(jù)傳送期間時(shí)，則從傳送器-基頻處理單元514選擇此LC控制單元516的輸入。當(dāng)此傳送裝置是在一參考區(qū)域指示期間(referenceregionindicationperiod)時(shí)，則從圖樣產(chǎn)生單元512選擇此LC控制單元516的輸入。一驅(qū)動(dòng)器單元517，例如一LED驅(qū)動(dòng)器，可將LC控制單元516產(chǎn)生的一或多個(gè)信號(hào)516a的每一信號(hào)，作為一AC電流或電壓，附加于發(fā)光元件518的一個(gè)直流(DC)偏壓，并且可驅(qū)動(dòng)此發(fā)光元件518在一或多個(gè)圖樣512a所決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光。在此一或多個(gè)參考區(qū)域中所發(fā)射的光經(jīng)由一通道555傳送到接收裝置520。在接收裝置520中，一圖像感測(cè)元件522，例如圖像傳感器，被配置為根據(jù)一興趣區(qū)域(ROI)決定單元524產(chǎn)生的輸出來(lái)感測(cè)光；此ROI決定單元524被配置為偵測(cè)從傳送裝置510發(fā)射的光的一或多個(gè)圖樣，并根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定從圖像感測(cè)元件522的一感測(cè)圖像的至少一ROI524a；以及一圖像處理單元525根據(jù)ROI524a中圖像感測(cè)元件522的輸出，來(lái)執(zhí)行光通信的處理。此輸出可以是，例如RGB至YUV(或YCbCr)、顏色調(diào)整、濾波等。此ROI決定單元可采取比感測(cè)圖像的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)偵測(cè)被收到的光的圖樣。測(cè)量可以包括感測(cè)圖像中像素的隨機(jī)組合。圖像處理單元525還可以采取比至少一追蹤區(qū)域的一像素總量較少量的測(cè)量，來(lái)追蹤由此傳送裝置發(fā)射的光的圖樣。接收裝置520還可包括連接到圖像處理單元526的一接收器-基頻處理單元528，來(lái)執(zhí)行基頻處理，例如FFT，解調(diào)，去交錯(cuò)，錯(cuò)誤修正等，以復(fù)原收到的數(shù)據(jù)。依此，一光通信方法的運(yùn)作如下。在一傳送裝置中，此光通信方法可產(chǎn)生一或多個(gè)圖樣的光，此圖樣可以形成一或多個(gè)形狀來(lái)決定至少一參考區(qū)域；并且在一或多個(gè)圖樣決定的至少一參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)。并且，在一接收裝置中，此光通信方法可采取比一感測(cè)圖像的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)偵測(cè)光的一或多個(gè)圖樣，并根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的一或多個(gè)圖樣來(lái)決定此感測(cè)圖像的至少一ROI，然后采取此至少一ROI中所有的光信號(hào)來(lái)處理光通信。在此接收裝置中，此光通信方法還可以采取比至少一追蹤區(qū)域的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)追蹤此傳送裝置發(fā)射的光的一或多個(gè)圖樣。此測(cè)量可以包括此至少一追蹤區(qū)域中像素的隨機(jī)組合。從圖中可以看出，因?yàn)閭魉脱b置510所發(fā)射的光的一或多個(gè)圖樣，而可大幅降低在接收裝置520的圖樣偵測(cè)中的兩個(gè)數(shù)量，例如共享的ADC取樣量以及計(jì)算復(fù)雜度。從而大幅減少占用時(shí)間。在接收裝置520決定ROI之后，ADC(s)可以只使用于ROI中的像素。所以，當(dāng)執(zhí)行光通信時(shí)，因而大幅地提高畫面速率。圖6A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一種光通信的傳送方法。在圖6A中，此傳送方法首先傳送一或多個(gè)圖樣512a，并且在至少一個(gè)周期的期間可以形成一或多個(gè)形狀的此圖樣，來(lái)決定一或多個(gè)參考區(qū)域(步驟610)。對(duì)于光通信的使用，此傳送方法可以通過(guò)使用一發(fā)光元件，從此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送數(shù)據(jù)(步驟615)。圖6B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一被傳送的圖樣620可以決定一參考區(qū)域625的一范例示意圖。此一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)可以辨識(shí)傳送裝置的位置，例如在多光源的情況下，或是被用于光通信中來(lái)傳送信號(hào)。此傳送方法還可包括使用一光通信控制單元，來(lái)選擇一或多個(gè)圖樣作為它的輸入，或是從一傳送器-基頻處理單元來(lái)選擇它的輸入，此傳送器-基頻處理單元執(zhí)行無(wú)線通信的多個(gè)基頻運(yùn)作。此傳送的一或多個(gè)圖樣可以形成一隨時(shí)間變化的(time-invariant)序列。圖7A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明在三個(gè)不同時(shí)間由一16×16LED陣列發(fā)射出三個(gè)不同的圖樣的范例。在圖7A中，斜線的小方塊代表已接通的(turnedon)LED，空白的方塊代表已關(guān)閉的(turnedoff)LED燈。三個(gè)箭頭表示三個(gè)不同的時(shí)間，即分別為時(shí)間T1、時(shí)間T2、以及時(shí)間T3。所以，已接通的LED可形成一隨時(shí)間變化的圖樣序列，并且每一圖樣可以包含在此LED陣列的邊界或中心，并且可以決定一參考區(qū)域。為了減少在接收器端的偵測(cè)復(fù)雜度和時(shí)間，一被傳送的圖樣可以只包括兩條線。圖7B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一參考區(qū)域由多個(gè)點(diǎn)狀的LEDs來(lái)表示。此參考區(qū)域中的數(shù)據(jù)可以經(jīng)由接通-關(guān)閉鍵控調(diào)制(on-offkeyingofmodulation)方式由此多個(gè)LEDs來(lái)傳送。圖7C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明由一LED陣列發(fā)射的其他三圖樣。圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明在五個(gè)不同的時(shí)間由一單一LED傳送器發(fā)射的一范例圖樣。在圖8中，一灰色泡罩(bubble)表示此單一LED被關(guān)閉，一白色泡罩表示此單一LED被接通。通過(guò)定期地接通和關(guān)閉此單一LED來(lái)形成此圖樣。五個(gè)箭頭分別代表第一周期至第五周期。參考區(qū)域是相等于此單一LED的照明區(qū)域。在此圖樣形成后，經(jīng)由接通-開閉或調(diào)整此單一LED的電壓或電流的準(zhǔn)位(level)，此單一LED可以開始傳送數(shù)據(jù)。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明多個(gè)光源傳送圖樣的另一范例。如圖9所示，有四個(gè)光源，以光源a到光源d表示，并且只有光源a被用作光通信的一傳送器。所以，只有光源a發(fā)射出一預(yù)定且隨時(shí)間變化的圖樣，來(lái)辨識(shí)其位置。換句話說(shuō)，由預(yù)定且隨時(shí)間變化的圖樣所決定的參考區(qū)域可以被用來(lái)辨識(shí)發(fā)射此預(yù)定且隨時(shí)間變化的圖樣的光源的位置。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信的接收方法的運(yùn)作。此接收方法可包括三種運(yùn)作模式，即獲取模式((acquisitionmode)、數(shù)據(jù)接收(datareceiving)模式、以及追蹤(tracking)模式。在獲取模式下，此接收方法從一圖像感測(cè)元件的一感測(cè)圖像中多個(gè)像素采取少量的測(cè)量，來(lái)偵測(cè)一或多個(gè)傳送圖樣(transmittedpattern)。此測(cè)量可以包括此感測(cè)圖像中多個(gè)像素的隨機(jī)組合。在獲取獲模式中采取的測(cè)量的數(shù)量是少于在此感測(cè)圖像中的一像素總量，例如，在一圖像傳感器中的圖像感測(cè)陣列(imagesensingarray)。此接收方法然后比較所偵測(cè)到的圖樣與一或多個(gè)圖樣，此圖樣例如可保存在一存儲(chǔ)器裝置(memorymeans)中。如果從比較中獲得一成功的匹配結(jié)果，此接收方法根據(jù)所偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定一興趣區(qū)域(ROI)。如果沒(méi)有從比較中獲得這樣的一成功的匹配結(jié)果，此接收方法繼續(xù)執(zhí)行上述獲取模式中圖樣偵測(cè)的運(yùn)作。在決定ROI之后，此接收方法可以進(jìn)入數(shù)據(jù)接收模式。在數(shù)據(jù)接收模式下，此接收方法采取此ROI中所有像素資料進(jìn)行光通信的處理，例如圖像處理和接收器(Rx)-基頻處理。此像素?cái)?shù)據(jù)可以從感測(cè)圖像，或從光信號(hào)被采取。此ROI的光通信的處理結(jié)束后，此接收方法可以進(jìn)入追蹤模式。在追蹤模式下，此接收方法采取比至少一追蹤區(qū)域的一像素總量較少量的測(cè)量來(lái)追蹤傳送一或多個(gè)圖樣的傳送器，例如傳送器的位置。根據(jù)追蹤模式下的一圖樣偵測(cè)結(jié)果，此ROI可以再被改善(refined)。當(dāng)ROI被改善完成時(shí)，此接收方法返回到數(shù)據(jù)接收模式來(lái)接收數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)接收模式與追蹤模式的處理可以迭代地繼續(xù)，直到完成光通信為止。圖11A至圖11F是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信系統(tǒng)的運(yùn)作流程，此光通信系統(tǒng)備有以一LED陣列實(shí)現(xiàn)的一發(fā)光元件。在圖11A中，在三個(gè)不同的時(shí)間，圖像傳感器中的一圖像感測(cè)陣列感測(cè)到三個(gè)圖像1101到1103，其中在每一圖像中的小灰色方塊是在獲取模式下被接收裝置中的一ADC所采取的測(cè)量，其中此測(cè)量是多個(gè)像素的多個(gè)RGB值，并且在每一圖像中的粗體線條是由此傳送裝置傳送的圖樣。在此ADC為每一圖像上采取的測(cè)量上進(jìn)行圖像處理后，例如將這些像素的RGB值轉(zhuǎn)換為代表像素值的亮度、應(yīng)用正交匹配追蹤(OrthogonalMatchingPursuit，OMP)到代表像素值的有決定性的亮度以及一相乘矩陣(productmatrix)，可偵測(cè)形成每一個(gè)圖像上的圖樣的線條的參數(shù)，如圖11B所示。在圖11C中，一參考區(qū)域1130是根據(jù)所偵測(cè)到的三個(gè)圖像的圖樣來(lái)決定，如虛線部分所示。此參考區(qū)域可以是，但不限于，圖11B中偵測(cè)到的線條所包圍的一最大區(qū)域。此接收裝置的ADC采取含有參考區(qū)域1130的ROI1140的每一取樣，并且以垂直線填充的方塊表示，如圖11D所示，用于光通信的后續(xù)處理。在各種實(shí)現(xiàn)方式中，此ROI1140的大小可以大于、小于或等于參考區(qū)域1130。并且，一ROI可以包括的一區(qū)域、或是多個(gè)更小區(qū)域的聯(lián)集，如圖11E所示。在圖11F中，水平線表示一追蹤區(qū)域1160，其中，接收裝置可采用比追蹤區(qū)域1160的一像素總量較少量的測(cè)量，來(lái)追蹤傳送裝置的位置。圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，說(shuō)明一光通信方法。如圖12所示，此光通信方法可以產(chǎn)生一或多個(gè)光的圖樣，并且此圖樣可以形成一或多個(gè)的形狀來(lái)決定一或多個(gè)參考區(qū)域(步驟1210)，并且可經(jīng)由一發(fā)光元件在一或多個(gè)圖樣決定的一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光(步驟1220)。在一獲取模式1230中，此光通信方法可以采取比一感測(cè)圖像的一像素總量較少量的測(cè)量(一第一多個(gè)測(cè)量)來(lái)偵測(cè)一或多個(gè)光的圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定至少一ROI。在一數(shù)據(jù)接收模式1240中，此光通信方法可采取此至少一ROI所有的光信號(hào)來(lái)進(jìn)行光通信的后續(xù)處理。此光通信方法還可以進(jìn)入一追蹤模式。在此追蹤模式1250中，此光通信方法可以采取比一追蹤區(qū)域的一像素總量較少量的測(cè)量(一第二多個(gè)的測(cè)量)來(lái)追蹤此發(fā)光元件所發(fā)射的光的此一或多個(gè)圖樣。產(chǎn)生光的一或多個(gè)圖樣以及此一或多個(gè)圖樣的細(xì)節(jié)已在較早的實(shí)施例中描述，并在此省略。壓縮感測(cè)(compressivesensing)以及廣義的(generalized)Hough轉(zhuǎn)換(GHT)或是Radon轉(zhuǎn)換的技術(shù)可以被應(yīng)用于來(lái)自偵測(cè)有決定性的(under-determinant)隨機(jī)測(cè)量的被傳送的圖樣。詳細(xì)的過(guò)程說(shuō)明如下。令P＝{π1，π2，...，πN}是參數(shù)空間中的一組可能參數(shù)(possibleparameter)，其中參數(shù)空間可以是直線、圓、或是任意形狀的幾何圖形的組合或是任何組合的集合。令一參數(shù)向量p是一指針函數(shù)(indicatorfunction)，即如果圖像包含參數(shù)πk，則p的第k個(gè)元素是非零。例如，圖7A中三個(gè)感測(cè)圖像分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)指針函數(shù)P1，p2和p3。圖7A中的每一圖像包含兩直線，所以每一指針函數(shù)只包含兩個(gè)非零元素。換句話說(shuō)，二維圖像空間中的M條直線等于參數(shù)空間經(jīng)過(guò)GHT后的M個(gè)點(diǎn)。對(duì)于一圖像f，f與p之間的關(guān)系可寫為f＝Hp，其中H是GHT的一逆運(yùn)算(inverseoperator)或是隨機(jī)轉(zhuǎn)換(randomtransform)的一逆運(yùn)算。由于指針函數(shù)p是稀疏的(sparse)，壓縮感測(cè)的理論可以被應(yīng)用。因此，本發(fā)明實(shí)施例中的接收裝置可以采取有決定性的隨機(jī)測(cè)量，而不是一整個(gè)圖像的取樣，來(lái)偵測(cè)指針函數(shù)p所傳送的圖樣。令y是多個(gè)隨機(jī)測(cè)量，并且y的大小遠(yuǎn)小于整個(gè)圖像的大小。一關(guān)系式y(tǒng)＝Ψf＝ΨHp是保持的，其中Ψ是一組隨機(jī)測(cè)量的基底向量(basisvector)的集合。指針函數(shù)p可經(jīng)由滿足y＝ΨHp條件的的一估計(jì)器來(lái)被復(fù)原。所以，包含在一轉(zhuǎn)換的圖樣(transformedpattern)中的直線的數(shù)目是盡可能小是比較好的。圖13是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的，說(shuō)明在獲取模式或追蹤模式中偵測(cè)一圖樣的方法。如圖13所示，此方法首先將感測(cè)圖像的所有直線量化為一參數(shù)空間(步驟1310)，并且推導(dǎo)出一逆轉(zhuǎn)換(步驟1315)，例如一Hough轉(zhuǎn)換或一隨機(jī)轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生逆Hough轉(zhuǎn)換的一矩陣的應(yīng)用范例可以先經(jīng)由采用0°到180°的范圍內(nèi)的角度θ，以及-25到25的范圍內(nèi)的半徑r，例如，Δθ等于2°及Δr等于3，然后得到(r，θ)坐標(biāo)系統(tǒng)中參數(shù)空間的大小(size)，其中此大小可計(jì)算為(180/Δθ)×(50/Δr)，即等于1530。然后，此方法采取比來(lái)自感測(cè)圖像(一第一測(cè)量)或來(lái)自至少一追蹤區(qū)域(一第二測(cè)量)的像素的隨機(jī)組合的一總量較少量的隨機(jī)測(cè)量(第一測(cè)量或第二測(cè)量中的多個(gè)測(cè)量)(步驟1320)，并且應(yīng)用一修正的OMP在此少量隨機(jī)的測(cè)量上，以得到此參數(shù)空間中此圖樣的參數(shù)(步驟1325)。此圖樣需要采取的此少量測(cè)量的數(shù)量可以計(jì)算為C×k×log(N/k)，其中C是一常數(shù)，k是此圖樣中直線的數(shù)目，并且N是此感測(cè)圖像中像素的數(shù)量。此方法重復(fù)步驟1320和1325，直到達(dá)到此圖樣的一最后畫面為止(步驟1330)。綜上所述，本發(fā)明上述的實(shí)施例提供了一種光通信傳送和接收裝置和方法，以及光通信系統(tǒng)和方法。此光通信系統(tǒng)包含一傳送裝置和一接收裝置。此傳送裝置產(chǎn)生光的一或多個(gè)圖樣，并且此圖樣可以形成一或多個(gè)形狀，以決定一或多個(gè)參考區(qū)域；以及從經(jīng)由一或多個(gè)圖樣所決定一或多個(gè)參考區(qū)域中發(fā)射光來(lái)傳送信號(hào)。在一獲取模式下，此接收裝置采取比一感測(cè)圖像的一像素總量的一較少量(第一數(shù)量)的測(cè)量來(lái)偵測(cè)光的一或多個(gè)圖樣，并且根據(jù)一或多個(gè)偵測(cè)到的圖樣來(lái)決定一感測(cè)圖像的至少一ROI。在一數(shù)據(jù)接收模式下，此接收裝置采取此至少一ROI中的所有信號(hào)來(lái)處理光通信。在一追蹤模式下，此接收裝置采取比至少一追蹤區(qū)域的一像素總量的一較少量(第二數(shù)量)的測(cè)量來(lái)偵測(cè)由此傳送裝置發(fā)射出的光的一或多個(gè)圖樣。與現(xiàn)有的光通信技術(shù)相比，當(dāng)光通信被執(zhí)行時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例可以大幅增加畫面速率以及大幅減少占用時(shí)間。以上所述僅為本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。即但凡本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍。