發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編碼信息。更具體地說，本發(fā)明涉及用于有源光學(xué)編碼標(biāo)簽及其基于照相機(jī)的傳感器的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明背景

近年來，越來越多的各種技術(shù)已被用于改善用戶對物理對象和場景的參與，例如使用移動設(shè)備的軟件應(yīng)用。這種“環(huán)境意識”應(yīng)用通常從外部源(例如，互聯(lián)網(wǎng))獲取對象相關(guān)的內(nèi)容并將其呈現(xiàn)給用戶?，F(xiàn)實(shí)世界的移動參與通常以兩種方式中的一個(gè)發(fā)生，其中信息內(nèi)容基于位置(“推送”交互)或在與對象的交互(“拉(pull)”交互)時(shí)被傳遞給用戶，使得用戶被授予對他們消費(fèi)的信息內(nèi)容的完全控制。

雖然有幾種移動設(shè)備定位技術(shù)可用于面向“推送”的應(yīng)用(例如，gps等)的部署，但是面向“拉”的應(yīng)用對于許多室內(nèi)和室外場景來說仍然是不切實(shí)際的。這主是因?yàn)槟壳暗囊苿訁⑴c技術(shù)就定向定位(targeting)、操作范圍和基本安全性而言存在固有的局限性。具體來說，這些技術(shù)要求利用近場通信(nfc)的短距離的操作、要用快速響應(yīng)(qr)碼從一定距離被檢測到的足夠大的標(biāo)簽，或者提供關(guān)于距離的信息，而不是關(guān)于用藍(lán)牙低能耗(ble)通信到對象的方向的信息。圖像識別也可能是有問題的，因?yàn)樗ǔＪ艿礁哐舆t的影響，并且因?yàn)椴晃ㄒ坏貥?biāo)識對象。

為了使拉交互在任何室內(nèi)和室外環(huán)境中有效工作，感興趣的對象應(yīng)該從用戶的即時(shí)位置可靶向，而不必接近對象。用戶應(yīng)該還能夠獲取與其所針對的確切對象相關(guān)的信息。例如，在駕車路過時(shí)獲取有關(guān)房地產(chǎn)項(xiàng)目的促銷信息，或者在從遠(yuǎn)距離觀看廣告牌廣告時(shí)獲得優(yōu)惠券。

發(fā)明概述

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有源光學(xué)機(jī)器可讀標(biāo)簽(即，光學(xué)標(biāo)簽)，其在相當(dāng)遠(yuǎn)的距離處的讀取器設(shè)備的視線內(nèi)是可尋址的和可讀的，所述讀取器是配備有攝像機(jī)的移動設(shè)備。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于有源光學(xué)標(biāo)簽及其基于照相機(jī)的讀取器的方法和系統(tǒng)，其促進(jìn)以對于實(shí)際使用來說足夠高的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行異步通信，同時(shí)將與低頻光載波相關(guān)聯(lián)的閃爍降低到幾乎不被人們察覺到的程度。

提供了用于使用云服務(wù)器通信來傳送包括光學(xué)標(biāo)簽的信息的系統(tǒng)和方法，其中，讀取器設(shè)備接收光學(xué)標(biāo)簽的唯一標(biāo)識符代碼(uid)，從而傳送與光學(xué)標(biāo)簽有關(guān)的或與附加在標(biāo)簽上的現(xiàn)實(shí)世界對象有關(guān)的數(shù)字信息。

因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于傳送機(jī)器可讀信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：光學(xué)標(biāo)簽，其包括發(fā)光元件陣列，其中，至少一個(gè)發(fā)光元件發(fā)射預(yù)定義的參考時(shí)鐘信號；控制器，其可操作地耦合到光學(xué)標(biāo)簽，并被配置成允許對來自發(fā)光元件的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制；以及接收機(jī)設(shè)備，其被配置成允許檢測由光學(xué)標(biāo)簽傳送的信息，其中，調(diào)制被配置成控制發(fā)光元件的照明方案，其中，使用參考時(shí)鐘信號來同步檢測到的信息，并且其中，對所述光發(fā)射的調(diào)制提供比每秒30次改變更快并且基本上不被人眼察覺的照明變化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于傳送機(jī)器可讀信息的方法，該方法包括：利用發(fā)光元件陣列來發(fā)射光信號，其中，至少一個(gè)發(fā)光元件發(fā)射預(yù)定義的參考時(shí)鐘信號；對來自發(fā)光元件的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制，能夠傳送攜帶調(diào)制信息的信號；接收和檢測經(jīng)調(diào)制的信號；使用參考時(shí)鐘信號來同步所檢測的信號；以及對接收到的信號進(jìn)行解碼，其中，調(diào)制基本上不被人眼察覺。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于傳送機(jī)器可讀信息的方法，該方法包括：利用發(fā)光元件陣列來發(fā)射光信號；對來自發(fā)光元件的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制，能夠使用差分編碼來傳送攜帶調(diào)制信息的信號；接收和檢測經(jīng)調(diào)制的信號；對二進(jìn)制時(shí)鐘信號進(jìn)行相位編碼；以及對接收到的信號進(jìn)行解碼，其中，調(diào)制基本上不被人眼察覺。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于利用視頻顯示器傳送機(jī)器可讀信息的系統(tǒng)，該視頻顯示器具有能夠以不同波長照明的多個(gè)像素，該系統(tǒng)包括：視頻顯示器內(nèi)的至少一個(gè)不同的像素簇(cluster)，其中，至少一個(gè)像素發(fā)射預(yù)定義的參考時(shí)鐘信號；控制器，其可操作地耦合到不同的像素簇，并且被配置成允許對來自像素的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制；以及接收機(jī)設(shè)備，其被配置成允許檢測由像素簇傳送的信息，其中，調(diào)制被配置成控制像素簇的照明波長方案，其中，使用參考時(shí)鐘信號來同步檢測到的信息，并且其中，對所述光發(fā)射的調(diào)制提供比每秒30次改變更快并且基本上不被人眼察覺的照明時(shí)間的變化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于利用視頻顯示器傳送機(jī)器可讀信息的系統(tǒng)，該視頻顯示器具有能夠以不同波長照明的多個(gè)像素，該系統(tǒng)包括：視頻顯示器內(nèi)的至少一個(gè)不同的像素簇；控制器，其可操作地耦合到不同的像素簇，并且被配置成允許使用差分編碼來對來自像素的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制；以及接收機(jī)設(shè)備，其被配置成允許檢測由像素簇傳送的信息，其中，調(diào)制被配置成控制像素簇的照明波長方案，并且其中，對所述光發(fā)射的調(diào)制提供比每秒30次改變更快并且基本上不被人眼睛察覺的照明時(shí)間的變化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種機(jī)器可讀光學(xué)標(biāo)簽，其包括：發(fā)光元件陣列，其中，至少一個(gè)發(fā)光元件發(fā)射預(yù)定義的參考時(shí)鐘信號；以及控制器，其被配置成允許對來自發(fā)光元件的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制，其中，調(diào)制被配置成控制至少一個(gè)發(fā)光元件的照明方案，并且其中，對所述光發(fā)射的調(diào)制提供比每秒30次改變更快并且基本上不被人眼察覺的照明時(shí)間的變化。

附圖簡述

關(guān)于本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)束部分中被特別指出并被清楚地要求保護(hù)。然而，就操作的組織和方法兩者而言，本發(fā)明及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)可在閱讀附圖時(shí)通過參考以下詳細(xì)描述而得到最好的理解，在附圖中：

圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于傳送機(jī)器可讀信息的系統(tǒng)；

圖2示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽的發(fā)光元件的不同形狀陣列的若干表示；

圖3示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多l(xiāng)ed發(fā)光元件以及子陣列的若干概念；

圖4示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的布置(arrangement)，其中投影的光學(xué)標(biāo)簽被在由視頻顯示器投影的視頻流中體現(xiàn)；

圖5示出說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽的傳輸過程的流程圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的演示由光學(xué)標(biāo)簽傳輸并在接收機(jī)側(cè)恢復(fù)的比特流的框圖；

圖7示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施的九個(gè)led的陣列；

圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由光學(xué)標(biāo)簽傳送的數(shù)據(jù)包的可選結(jié)構(gòu)；

圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其中沿著窄條布置led的線性光學(xué)標(biāo)簽的示意表示；

圖10示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于限定空間中的特定平面的線性光學(xué)標(biāo)簽；

圖11示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于確定接收機(jī)設(shè)備的位置的局部光學(xué)標(biāo)簽；

圖12示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)射機(jī)處的時(shí)間比特序列的基本編碼和由接收機(jī)協(xié)商的編碼信號；

圖13示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用單個(gè)rgbled的兩個(gè)互補(bǔ)的顏色通道傳輸?shù)臅r(shí)間比特序列；

圖14示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的當(dāng)使用互補(bǔ)通道方案時(shí)的完全曝光的數(shù)據(jù)塊的兩種可能的表現(xiàn)；

圖15示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用冗余的、相移的、顏色通道傳輸?shù)臅r(shí)間比特序列；

圖16示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的偶數(shù)周期逆變換及其對閃爍緩解的作用；

圖17示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在無時(shí)鐘傳輸中使用差分編碼編碼的由單個(gè)數(shù)據(jù)通道傳送的比特序列；

圖18示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在接收機(jī)側(cè)恢復(fù)的在無時(shí)鐘傳輸中使用差分編碼傳送的比特序列；

圖19圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的作為減少與低頻載波相關(guān)聯(lián)的閃爍的手段的互補(bǔ)的顏色對；

圖20示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的接收機(jī)在對標(biāo)簽傳輸進(jìn)行解碼時(shí)使用的基本過程的框圖；

圖21是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由接收機(jī)在對使用冗余相移通道傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行解碼時(shí)使用的邏輯的框圖；

圖22示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽在戶外(ooh)廣告領(lǐng)域中的可能實(shí)用；

圖23示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用與店內(nèi)零售(a)和展覽(b)相關(guān)的線性光學(xué)標(biāo)簽可能實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)實(shí)用；以及

圖24示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽裝置，其中讀取器設(shè)備不位于標(biāo)簽的視線內(nèi)。

將認(rèn)識到，為了說明的簡單和清楚，圖中所示的元素不一定按比例繪制。例如，為了清楚起見，一些元素的尺寸可以相對于其他元素被放大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)?shù)那闆r下，參考數(shù)字可在圖中重復(fù)以指示對應(yīng)或類似的元素。

本發(fā)明的詳細(xì)描述

在以下詳細(xì)描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，可不沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其他情況下，沒有詳細(xì)描述公知的方法、過程和組件，以免模糊本發(fā)明的實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以使用可見光通信(vlc)來操作有源光學(xué)機(jī)器可讀標(biāo)簽(即，光學(xué)標(biāo)簽)。應(yīng)當(dāng)理解，vlc允許利用普適計(jì)算(ubiquitouscomputing)來經(jīng)由對由一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光元件發(fā)射的光束的調(diào)制無線傳輸數(shù)字信息，例如發(fā)光二極管(led)可以以500mhz傳輸信號，并且一些led也可以以更快的頻率進(jìn)行傳輸。

然而，使用一些市售的移動照相機(jī)作為用于接收機(jī)的光傳感器可能提出了幾個(gè)挑戰(zhàn)，主要涉及低采樣率，通常在大多數(shù)當(dāng)前移動設(shè)備中為每秒30幀左右。應(yīng)當(dāng)注意的是，主要問題是：低頻光振蕩可能被認(rèn)為是對人眼的干擾閃爍；低比特率可能導(dǎo)致不可接受的長的傳輸時(shí)間；以及接收機(jī)(即照相機(jī))可能不與發(fā)射機(jī)(即光學(xué)標(biāo)簽)同步。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供了一種光學(xué)標(biāo)簽，其包括單個(gè)發(fā)光元件或通常以某種形狀的陣列分布的多個(gè)發(fā)光元件。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)光元件中的至少一些可以包括相鄰的子發(fā)射器，每個(gè)子發(fā)射器發(fā)射不同波長的光。

現(xiàn)在參考圖1，圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于傳送機(jī)器可讀信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般被指示為100。系統(tǒng)100包括具有多個(gè)發(fā)光元件的光學(xué)機(jī)器可讀標(biāo)簽101、可操作為光學(xué)標(biāo)簽101的讀取器的移動設(shè)備102和與移動設(shè)備102通信的外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103。應(yīng)當(dāng)理解，移動設(shè)備102可以是具有用于讀取標(biāo)簽的裝置(例如，照相機(jī))的任何計(jì)算機(jī)化設(shè)備，諸如移動電話、平板電腦、數(shù)字照相機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、諸如智能手表的可穿戴設(shè)備、任何其他移動計(jì)算機(jī)化設(shè)備，或其組合。此外，應(yīng)當(dāng)理解，外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103可以是與移動設(shè)備102進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)(有線或無線)通信的任何設(shè)備，其具有諸如pc、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫或其組合的處理和存儲器裝置。

在一些實(shí)施例中，外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103可被配置成允許對來自移動設(shè)備102的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，例如，外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103可以是與移動設(shè)備102進(jìn)行無線通信的基于云的服務(wù)器。在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽101的發(fā)光元件可以被布置成單個(gè)二維陣列。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽101可以連接到有形物體104，有形物體104在用戶105以及還有移動設(shè)備102的視線內(nèi)。移動設(shè)備102可以包括市售的攝像機(jī)，用戶105可以將其對準(zhǔn)光學(xué)標(biāo)簽101的方向，以從其讀取機(jī)器可讀信息106。應(yīng)當(dāng)注意，可以通過對來自多個(gè)發(fā)光元件的光束進(jìn)行調(diào)制來傳送機(jī)器可讀信息106。

應(yīng)當(dāng)理解，通過使用足夠高的載波頻率，所述光束調(diào)制對于普通人眼來說可以表現(xiàn)為幾乎均勻的照明(具有可忽略可察覺的閃爍或者完全沒有可察覺的閃爍)。然而，可以以與市售移動照相機(jī)的幀速率(通常約每秒30幀)相當(dāng)?shù)妮^低頻率(或速率)傳送相應(yīng)的機(jī)器可讀信息。

根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)標(biāo)簽101的發(fā)光元件是單色led，其中，發(fā)光元件也可以是多色led。每個(gè)led可以發(fā)射以至少三種原色的光(通常為：紅、綠、藍(lán))。紅外(ir)led也可以與光學(xué)標(biāo)簽101一起使用，只要它們的發(fā)射波長可以由市售的移動照相機(jī)中發(fā)現(xiàn)的圖像傳感器檢測到，如下文進(jìn)一步描述的。應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的光學(xué)標(biāo)簽101可以采用能夠發(fā)射單色或多色光的任何類型的光源，其強(qiáng)度可以以非常高的速率變化。除非另有規(guī)定，否則術(shù)語led在此之后應(yīng)被用于表示發(fā)光元件。

根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)標(biāo)簽101的發(fā)光元件可以是均傳輸相應(yīng)和/或相同信息的幾個(gè)led的簇。在將發(fā)光元件設(shè)計(jì)成占據(jù)一個(gè)區(qū)域和/或具有比使用單個(gè)led可實(shí)現(xiàn)的光束強(qiáng)度大的光束強(qiáng)度的情況下，該特征可能是特別有用的。類似地，發(fā)光元件可以是在電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動設(shè)備等中發(fā)現(xiàn)的類型的視頻顯示器中的不同的照射像素的簇。

根據(jù)一些實(shí)施例，由光學(xué)標(biāo)簽101傳送的機(jī)器可讀信息106可以包括至少一個(gè)唯一標(biāo)識碼(uid)107。讀取器設(shè)備102可以使用uid來例如經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)連接獲取存儲在外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103中的標(biāo)簽特定的內(nèi)容。在一些實(shí)施例中，uid可以被硬編碼，使得每個(gè)光學(xué)標(biāo)簽101被明確地識別，并且因此可以實(shí)現(xiàn)針對仿制或復(fù)制嘗試的抵抗。

應(yīng)當(dāng)理解，從光學(xué)標(biāo)簽101的各種發(fā)光元件發(fā)出的經(jīng)調(diào)制的光束可以經(jīng)由一些間接路徑到達(dá)讀取器設(shè)備102的圖像傳感器。例如，光束可在到達(dá)位于最遠(yuǎn)的反射表面的視線內(nèi)的讀取器設(shè)備102之前被一個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的反射表面偏轉(zhuǎn)。所述最遠(yuǎn)的反射表面可以在某種程度上擴(kuò)散，以允許多個(gè)接收機(jī)102在相對于該最遠(yuǎn)的反射表面以不同的角度定位時(shí)讀取光學(xué)標(biāo)簽101的信息106。

根據(jù)一些實(shí)施例，與光學(xué)標(biāo)簽的讀取器通信的云服務(wù)器可以接收光學(xué)標(biāo)簽的uid，從而向讀取器發(fā)送回與該特定光學(xué)標(biāo)簽有關(guān)的數(shù)字內(nèi)容和/或關(guān)于所述數(shù)字內(nèi)容的正確使用的指令。在一些實(shí)施例中，云服務(wù)器還可以從光學(xué)標(biāo)簽的讀取器接收與場景相關(guān)的附加信息，其中，光學(xué)標(biāo)簽可以被嵌入和/或?qū)儆谧x取器設(shè)備和/或?qū)儆诓僮髯x取器設(shè)備的用戶。這樣的信息可以由服務(wù)器結(jié)合uid來進(jìn)行處理，使得服務(wù)器可以向讀取器設(shè)備發(fā)送回與操作讀取器設(shè)備的用戶的偏好和/或光學(xué)標(biāo)簽的所有者的偏好相匹配的數(shù)字內(nèi)容。

現(xiàn)在參考圖2，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽101的發(fā)光元件202的不同形狀的陣列201a-201f的若干表示。應(yīng)當(dāng)理解，多色led通常發(fā)射三原色(紅、綠、藍(lán))，并且因此可以使用簡單的開關(guān)鍵控(ook)來傳送多達(dá)三個(gè)離散的二進(jìn)制信息的流或通道，如下文進(jìn)一步描述的。

應(yīng)當(dāng)理解，可以基于諸如光學(xué)標(biāo)簽101的標(biāo)稱讀取距離以及所需的比特率(即傳輸吞吐量)的各種設(shè)計(jì)參數(shù)來確定嵌入在光學(xué)標(biāo)簽101的陣列(或子陣列)中的led202的數(shù)量和led的空間分散。設(shè)計(jì)考慮可以包括支配光脈沖在接收機(jī)移動設(shè)備102的圖像傳感器上具有的投影尺寸(以像素為單位)的光學(xué)效應(yīng)。因此，期望避免相鄰的led投影的過度重疊，以便允許讀取器算法區(qū)分由led202傳送的信號。

因此，總的比特率和光學(xué)標(biāo)簽101的尺寸之間可能存在折衷。在一些實(shí)施例中，期望在最大化吞吐量的同時(shí)使光學(xué)標(biāo)簽101的尺寸最小化。由于led202的單個(gè)顏色通道的可行比特率可能受到接收機(jī)的采樣率的限制(例如，～30幀/秒)，所以陣列中的led202的數(shù)量實(shí)際上可能是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。對于許多實(shí)際用途，3x3led陣列在形狀因數(shù)與吞吐量方面可能是實(shí)用的選擇。然而，任何數(shù)量的發(fā)光元件202，例如但不限于：1、2、4、5、7、9、16或17可以在空間上布置在光學(xué)標(biāo)簽101的每個(gè)陣列或子陣列中。

現(xiàn)在參考圖3，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的多l(xiāng)ed發(fā)光元件202以及子陣列的若干概念。在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽101的led陣列可以包括九個(gè)子陣列301，每個(gè)子陣列301由例如四個(gè)led202組成。這樣的子陣列301可以傳送獨(dú)立的數(shù)據(jù)包，并因此光學(xué)標(biāo)簽101可以同時(shí)傳送九條不同的信息?？蛇x地，子陣列301的所有l(wèi)ed202可以被配置成傳輸相同的信號，從而使每個(gè)子陣列301呈現(xiàn)成提供更強(qiáng)光源的“單個(gè)”發(fā)光元件。后一種情況在市售led的尺寸和/或照明功率對于特定標(biāo)簽設(shè)計(jì)的要求可能不足的情況下可能是有用的。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽101可以包括內(nèi)部(或外部)控制器。該控制器可以對由光學(xué)標(biāo)簽101的每個(gè)led的每個(gè)子發(fā)射器發(fā)射的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，以便使用以下進(jìn)一步描述的信號編碼方案中的一個(gè)或更多個(gè)來傳送信息。傳輸協(xié)議可以另外包括用于光通信的各種信號操作技術(shù)。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以使用開關(guān)鍵控(ook)來對led的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為載波的存在或缺失。也就是說，特定原色(例如，紅、綠或藍(lán))的規(guī)定強(qiáng)度的光脈沖在該通道中表示“1”符號，并且光的缺失表示“0”符號。然而，也可以使用諸如(但不限于)幅移鍵控(ask)的其他編碼方案來對led的光發(fā)射進(jìn)行調(diào)制。

應(yīng)當(dāng)注意的是，這里使用的“通道”的概念依賴于這樣一個(gè)事實(shí)，即典型的移動照相機(jī)包含不同的紅、綠和藍(lán)光傳感器(或彩色濾光片)，其對于類似于rgbled發(fā)射的波長的波長敏感。因此，基于照相機(jī)的標(biāo)簽讀取器可以檢測和評估由單個(gè)led的三種不同顏色元件發(fā)送的三種不同信號。因此，rgbled可以被認(rèn)為是同時(shí)傳輸三個(gè)離散數(shù)據(jù)通道?？蛇x地，可以執(zhí)行顏色歸一化以便改善顏色對比度并減少交叉通道錯(cuò)誤。

現(xiàn)在參考圖4，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一種布置，其中投影的光學(xué)標(biāo)簽401在由視頻顯示器400(或通過投影到反射屏幕上的視頻投影儀)投影的視頻流中體現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)發(fā)光元件202可以是協(xié)同工作的rgb像素簇，使得可以創(chuàng)建投影的光學(xué)標(biāo)簽401。

應(yīng)當(dāng)注意，攜帶光學(xué)標(biāo)簽101的信息的數(shù)據(jù)包可以被連續(xù)傳輸，使得在一個(gè)數(shù)據(jù)包的結(jié)束之后是第二順序和相同的數(shù)據(jù)包的開始。具體來說，以重復(fù)的方式傳輸相同的包，使得一個(gè)包的尾部可以跟著下一個(gè)包的報(bào)頭。在一些實(shí)施例中，順序數(shù)據(jù)包中只有部分是相同的，而其他部分(例如，安全碼)可以隨著時(shí)間變化，如下文進(jìn)一步描述的。

在一些實(shí)施例中，可以在檢測光學(xué)標(biāo)簽101外部的一些喚醒信號之后傳輸有限數(shù)量的數(shù)據(jù)包或甚至單個(gè)包。例如，由讀取器設(shè)備啟動的照相機(jī)閃光燈的閃光(burst)可以啟動至少一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸。應(yīng)當(dāng)注意，在光學(xué)標(biāo)簽101是電池操作的并且能量必須是守恒的情況下，這種啟動可能是特別有用的。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽101的信息可以被布置成具有有限長度的單個(gè)數(shù)據(jù)包或幾個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)包?？梢允褂貌贾迷诠鈱W(xué)標(biāo)簽101的發(fā)射表面上的不同位置中的led的單獨(dú)的簇(或子陣列)來傳輸獨(dú)立的數(shù)據(jù)包。應(yīng)當(dāng)理解，此后，對數(shù)據(jù)包的傳輸?shù)囊靡部梢砸馕吨趩蝹€(gè)時(shí)鐘或幾個(gè)同步時(shí)鐘信號的多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)包的同時(shí)傳輸。

在一些實(shí)施例中，可以使用時(shí)空多路復(fù)用來分割例如子陣列301(如圖3所示)的相應(yīng)子陣列中的led202中的至少一些中的數(shù)據(jù)包的傳輸。因此，每個(gè)led202可以基于公共時(shí)鐘與所有其他led同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的一部分。例如：可以使用八個(gè)單色led對24比特的數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，其中，每個(gè)led在三個(gè)連續(xù)的時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸三個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制數(shù)字。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以通過基于led類型的光束角度(例如，半強(qiáng)度的空間角度)選擇led類型來約束光學(xué)標(biāo)簽的有效視角。例如，激光二極管發(fā)射器可被用于構(gòu)建將信息傳送到空間中的局部區(qū)域的定向光學(xué)標(biāo)簽和/或獲得更長的有效距離。

現(xiàn)在參考圖5，其示出了說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽101的傳輸過程的流程圖。應(yīng)當(dāng)注意，攜帶光學(xué)標(biāo)簽101的信息的比特流501可在被led202傳輸之前使用時(shí)空編碼器502來進(jìn)行編碼。

可以通過多種方式跨越光載波的三個(gè)維度對二進(jìn)制信號流進(jìn)行多路復(fù)用：時(shí)間維度、空間維度和顏色維度。一種基本方法是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包分割成“np”個(gè)數(shù)據(jù)塊503，使得每個(gè)數(shù)據(jù)塊使用陣列(或子陣列)中的所有l(wèi)ed來進(jìn)行空間編碼和傳輸。經(jīng)由led的經(jīng)調(diào)制的光束504以與接收機(jī)設(shè)備(例如，照相機(jī))的典型幀速率相當(dāng)?shù)乃俾蔬B續(xù)傳輸數(shù)據(jù)塊?？蛇x地，一旦已經(jīng)傳輸了所有數(shù)據(jù)塊，就可以傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)包。

現(xiàn)在參考圖6，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的演示由光學(xué)標(biāo)簽101傳輸并在接收機(jī)側(cè)恢復(fù)的比特流501的框圖。應(yīng)當(dāng)注意，首先可以由接收機(jī)移動設(shè)備的圖像傳感器在至少“np”個(gè)連續(xù)的視頻幀序列601上記錄led的調(diào)制的光束504。傳輸協(xié)議保證由光學(xué)標(biāo)簽101發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)塊可以被所述連續(xù)視頻幀601中的至少一個(gè)捕獲，其中，傳輸?shù)男再|(zhì)可以是異步的。然后可以由解碼器602使用“np”個(gè)視頻幀601來恢復(fù)包括原始數(shù)據(jù)包的比特流501。在一些實(shí)施例中，根據(jù)傳輸?shù)某Ｒ?guī)實(shí)際的誤差級別，也可以使用更大數(shù)量的視頻幀601。

應(yīng)當(dāng)理解，包含在數(shù)據(jù)包中的信息可以是恒定的，或者它可以隨時(shí)間改變。它也可以源自不同的源：信息的部分可以被永久存儲在光學(xué)標(biāo)簽的存儲器中?？梢杂梢恍﹥?nèi)部或外部部件(諸如溫度傳感器或壓力表)將信息的其他部分傳遞到光學(xué)標(biāo)簽的控制器。然而，信息的其他部分可以是用于安全目的和/或用于光學(xué)標(biāo)簽的認(rèn)證的時(shí)間相關(guān)變量。信息的另外的部分可能與錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制有關(guān)。

在一些實(shí)施例中，可以在實(shí)際傳輸之前使用某些糾錯(cuò)碼來轉(zhuǎn)換光學(xué)標(biāo)簽的二進(jìn)制信息，以實(shí)現(xiàn)在接收機(jī)側(cè)的某種程度的錯(cuò)誤恢復(fù)。糾錯(cuò)碼可以包括(但不限于)“bch碼”、“里德-所羅門碼(reed–solomoncodes)”、“turbo碼”、“漢明碼(hammingcodes)”等。

根據(jù)一些實(shí)施例，提供對應(yīng)于光學(xué)標(biāo)簽的讀取器裝置(例如，如圖6所示)，其包括攝像機(jī)、處理單元和兼容的標(biāo)簽讀取算法。在一些實(shí)施例中，讀取器可以是例如執(zhí)行專用標(biāo)簽讀取器應(yīng)用的裝備有照相機(jī)的移動設(shè)備，諸如(但不限于)智能電話。

當(dāng)讀取由光學(xué)標(biāo)簽發(fā)送的信息時(shí)，專用標(biāo)簽讀取算法(嵌入在讀取器設(shè)備中)可以指示照相機(jī)的圖像傳感器捕獲一系列連續(xù)的視頻幀并將這些圖像存儲在設(shè)備的存儲器中。應(yīng)當(dāng)注意，連續(xù)捕獲的幀的數(shù)量應(yīng)該足夠大以包括由光學(xué)標(biāo)簽傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的至少一個(gè)實(shí)例的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

如果讀取器設(shè)備位于光學(xué)標(biāo)簽的視線內(nèi)，則針對標(biāo)簽(或其最遠(yuǎn)的反射表面)，由接收機(jī)設(shè)備捕獲的每個(gè)幀可以包括在該幀的曝光時(shí)間期間由led發(fā)射的單色或多色光脈沖的投影。在一些實(shí)施例中，專用標(biāo)簽讀取算法可以控制照相機(jī)的設(shè)置(諸如快門速度)，以便確保曝光符合傳輸協(xié)議的要求。

在一些實(shí)施例中，光脈沖可以由接收機(jī)設(shè)備的圖像傳感器記錄為在至少一個(gè)顏色通道中具有升高的亮度的像素簇。簇的尺寸和形狀以及色調(diào)和亮度分布可以取決于各種因素，例如：光源(例如，led)的照明強(qiáng)度、光源和接收機(jī)設(shè)備(例如，照相機(jī))之間的距離和角度、接收機(jī)的光學(xué)器件及其設(shè)置、大氣效應(yīng)、環(huán)境光等。

在一些實(shí)施例中，可以修改由led發(fā)射的彩色脈沖的照明強(qiáng)度，以提供不干擾人眼的照明，因?yàn)閷τ谟^察者，類似強(qiáng)度的一些顏色可能看起來不同。

一旦被捕獲，專用標(biāo)簽讀取算法可以分析一系列連續(xù)的視頻幀，以便檢測在幀的曝光時(shí)間期間發(fā)射的光脈沖的所有投影。脈沖檢測可以基于專用于計(jì)算機(jī)視覺和對象識別的算法，其可以利用led投影的不同特性(如顏色、形狀和間歇性)，以將它們與圖像背景區(qū)分開。

現(xiàn)在參考圖7-8，其分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有九個(gè)led的陣列的光學(xué)標(biāo)簽700和由光學(xué)標(biāo)簽700傳送的數(shù)據(jù)包的可選的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，在該示例中，光學(xué)標(biāo)簽700包括九個(gè)led，每個(gè)led傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)通道。數(shù)據(jù)包的相同結(jié)構(gòu)可通過一些細(xì)微的修改來適用于任何其他數(shù)量的led。

應(yīng)當(dāng)理解，該示例中的數(shù)據(jù)包由“np”個(gè)數(shù)據(jù)塊707組成。數(shù)據(jù)包可以分為三部分：報(bào)頭部分701(或起始幀定界符)，其由第一數(shù)據(jù)塊(“塊1”)707表示；有效負(fù)載(或主體)部分702，其由np-2個(gè)數(shù)據(jù)塊707表示；以及報(bào)尾(trailer)部分703，其由最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊(“塊np”)707表示。應(yīng)當(dāng)理解，在接收機(jī)照相機(jī)的單個(gè)幀到幀周期期間，每個(gè)塊可以被led發(fā)射傳送。在一些實(shí)施例中，報(bào)頭部分701可以包括多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且類似地，報(bào)尾部分703可以包括多個(gè)數(shù)據(jù)塊。應(yīng)當(dāng)注意，通常，可以在接收機(jī)照相機(jī)的每個(gè)幀到幀周期期間傳輸幾個(gè)相同的數(shù)據(jù)塊，以適應(yīng)光學(xué)標(biāo)簽的基本上高于普通接收機(jī)照相機(jī)的幀速率的載波頻率。

報(bào)頭部分701表示包的有效負(fù)載部分702的傳輸?shù)拈_始。報(bào)頭部分701可以由一些非適用的比特序列組成，解碼器可以將該比特序列解譯為報(bào)頭標(biāo)記。它還可以包括特殊的識別碼(例如，巴克序列碼)。此外，報(bào)頭部分701可以具有與用于傳輸數(shù)據(jù)包的其他部分的物理屬性有實(shí)質(zhì)區(qū)別的一些可區(qū)分的物理屬性，諸如顏色和/或光強(qiáng)度。

在一些實(shí)施例中，使用陣列(或子陣列)中的所有l(wèi)ed來對報(bào)頭圖案(pattern)進(jìn)行空間編碼，使得其可以由接收機(jī)使用最小數(shù)量的視頻幀檢測。在九個(gè)led的陣列的示例(如圖7所示)中，每個(gè)塊707可以攜帶使用八個(gè)數(shù)據(jù)led#0-#7進(jìn)行空間編碼的信息，其中，led#8傳送時(shí)鐘信號704，使得總共有九個(gè)二進(jìn)制信號(或子塊)708。

應(yīng)當(dāng)注意，如果預(yù)先定義時(shí)鐘led704的空間位置，例如在3×3陣列的中心，則接收機(jī)設(shè)備可以對由該led傳送的信息進(jìn)行解碼作為時(shí)鐘信號，以便正確地同步其他led?？蛇x地，可以提供例如3x3、4x4或線性陣列的預(yù)定義的陣列模板，其中，接收機(jī)可以基于預(yù)定義的模板來定位時(shí)鐘led或幾個(gè)時(shí)鐘led。例如，接收機(jī)設(shè)備識別具有4x4led陣列的光學(xué)標(biāo)簽，并識別左上角的時(shí)鐘led。在一些實(shí)施例中，在接收機(jī)設(shè)備和至少一個(gè)光學(xué)標(biāo)簽之間可能需要校準(zhǔn)，以便校準(zhǔn)信號之間的同步。

報(bào)頭部分701可以包括解碼器被指示以將其解譯為報(bào)頭的唯一比特序列(例如，全“1”)。它可以表示數(shù)據(jù)包的其余部分的傳輸?shù)拈_始。在一些實(shí)施例中，報(bào)頭還可以包括特殊標(biāo)記(或定位標(biāo)記(anchor))位705(在該示例中為“0”)，其指示光學(xué)標(biāo)簽的直立取向。在光學(xué)標(biāo)簽沒有固定在適當(dāng)位置以及由接收機(jī)進(jìn)行的對原始信息的重建可以取決于識別光學(xué)標(biāo)簽的正確的角度取向的情況下，這樣的標(biāo)記可能是特別重要的。

在一些實(shí)施例中，有效負(fù)載部分702可以包含光學(xué)標(biāo)簽的信息，其通常包括uid107。報(bào)尾部分703可以由諸如特殊安全碼的管理信息組成。

根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)標(biāo)簽可以被預(yù)先配置有至少一個(gè)唯一標(biāo)識符號碼(uid)，其永久存儲在光學(xué)標(biāo)簽的非易失性存儲器中并被包括在數(shù)據(jù)包的傳輸中?？蛇x地，每個(gè)數(shù)據(jù)包可以由相應(yīng)的單個(gè)uid組成。

現(xiàn)在參考圖9，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的線性光學(xué)標(biāo)簽900的示意表示，其中沿著窄條布置led202。應(yīng)當(dāng)注意，標(biāo)簽900的每一段901、902、...、903表示構(gòu)成數(shù)據(jù)包的總共“np”個(gè)塊中的一個(gè)數(shù)據(jù)塊。換句話說，每個(gè)段是在接收機(jī)設(shè)備的不同連續(xù)的幀到幀周期期間的單一顏色通道的空間狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意，圖9表示簡化示例，而在更一般的情況下，可以使用一些多色編碼方案對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。

應(yīng)當(dāng)理解，作為示例性配置，led202被分組成幾個(gè)子陣列914，每個(gè)子陣列914包括九個(gè)led202，而任何其它數(shù)量的led202也可以是可能的。如果子陣列914在電氣上/邏輯上(和/或光學(xué)上)被隔離，則每個(gè)子陣列914可以傳送與該子陣列914沿著光學(xué)標(biāo)簽900的大致位置相關(guān)聯(lián)的不同數(shù)據(jù)包。特別地，可以將不同的uid分配給沿著光學(xué)標(biāo)簽的不同部位，使其“可線性尋址”。

在一些實(shí)施例中，線性光學(xué)標(biāo)簽的led202可以沿著其縱向軸線均勻間隔開，因此將需要定界符符號以允許讀取器移動設(shè)備在相鄰子陣列914之間進(jìn)行區(qū)分。因此，子陣列914中的每個(gè)的led#0(指示為915)可以通過在報(bào)頭塊901中傳送邏輯零(“0”)作為定界符符號來執(zhí)行，否則其包含所有邏輯1(“1”)。盡管如此，可能有多種不同的方法來區(qū)分相鄰的子陣列914。

根據(jù)一些實(shí)施例，沿著線性光學(xué)標(biāo)簽900的所有子陣列914中的時(shí)鐘led#8(例如，線性子陣列中的最后一個(gè))可以相對于光學(xué)標(biāo)簽900的公共時(shí)鐘同相操作。在一些實(shí)施例中，子陣列914的時(shí)鐘可以相對于彼此具有一些相移，如下文進(jìn)一步描述的。

應(yīng)當(dāng)理解，利用適當(dāng)?shù)南辔徊睿噜徸雨嚵械墓饷}沖被接收機(jī)移動設(shè)備同時(shí)“部分曝光”(即不可讀)的可能性較小。在子陣列傳送類似或相同的信息的情況下，這可能有助于糾錯(cuò)。引入子陣列914之間的相位差的另外的優(yōu)點(diǎn)可以在相鄰子陣列914的時(shí)鐘之間以0°和180°的可變相移實(shí)現(xiàn)，其可以用于以比子陣列914的比例大的比例傳送附加的信息層。換句話說，如果沿著線性光學(xué)標(biāo)簽的時(shí)鐘信號在遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)數(shù)據(jù)led202的的距離的距離處是明顯可辨認(rèn)的(例如使用幾個(gè)更亮的led202來傳送每個(gè)時(shí)鐘信號)，則多個(gè)同相和異相的時(shí)鐘信號可以聯(lián)合對與子陣列914傳送的信息不相關(guān)的信息流進(jìn)行編碼(即，時(shí)鐘led可以作為較高層的數(shù)據(jù)led執(zhí)行)。

現(xiàn)在參考圖10，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的線性光學(xué)標(biāo)簽1010，其被用于在空間中限定特定平面1011并且對該平面內(nèi)的不同點(diǎn)進(jìn)行尋址。一維陣列可對于在空間中限定包括該陣列的2d平面是有用的。特別地，水平led條可以被約束以限定垂直或水平平面，并且垂直led條可以限定任何有用的垂直平面。

應(yīng)當(dāng)注意，可以使用接收機(jī)移動設(shè)備的專用標(biāo)簽讀取算法來決定對包含標(biāo)簽的軸的無限數(shù)量的2d平面中的哪個(gè)平面進(jìn)行尋址。然而，在許多實(shí)際情況下，將可能會引用(在接收機(jī)的坐標(biāo)中的)垂直平面或水平平面。

此外，如果線性光學(xué)標(biāo)簽1010被限制為在空間中限定特定平面1011，則分配給uid(例如，時(shí)鐘led的uid)的絕對位置以及與線性光學(xué)標(biāo)簽1010的軸垂直的距離δy可被用于唯一地對該特定2d平面內(nèi)的任何點(diǎn)進(jìn)行尋址。可選地，可以使用用于測量沿著線性光學(xué)標(biāo)簽1010的軸的距離的相同單位來測量與標(biāo)簽垂直的距離δy。

應(yīng)當(dāng)理解，存在通過其可以沿著線性光學(xué)標(biāo)簽1010測量距離的兩個(gè)尺度：粗略尺度，作為子陣列的長度；以及精細(xì)尺度，作為led到led的間隔。由于線性光學(xué)標(biāo)簽1010可以使用多個(gè)led簇(例如，使用子陣列)來傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)包，所以線性光學(xué)標(biāo)簽1010可以傳輸對應(yīng)于沿著光學(xué)標(biāo)簽的軸的不同部位的多個(gè)uid。因此，如果led均勻間隔并且子陣列具有相同的長度，則uid可以沿著線性光學(xué)標(biāo)簽1010的軸標(biāo)記規(guī)則隔開的間隔。因?yàn)樽雨嚵型ǔ魉蛈id，所以粗略尺度基本上可以指由uid指定的有形點(diǎn)之間的距離。

在一些實(shí)施例中，用于軸向δx的尺度也可用于測量在預(yù)定義平面1011中的垂直于線性光學(xué)標(biāo)簽1010的軸的距離δy。例如，如果將2d平面的原點(diǎn)設(shè)置在線性光學(xué)標(biāo)簽1010的左端，表示為(0,0)，則可以使用從原點(diǎn)測量的向量[δx,δy]來分配軸下方或上面的通用點(diǎn)1012。類似地，可以測量垂直于平面1011的距離δz，并使用從原點(diǎn)測量的向量[δx,δy,δz]對3d空間中的通用點(diǎn)進(jìn)行尋址。

如果接收機(jī)移動設(shè)備1013任意定位，其中其圖像讀取裝置(例如照相機(jī))面向線性光學(xué)標(biāo)簽1010，則其可以捕獲線性光學(xué)標(biāo)簽1010的一些透視投影。了解led的實(shí)際間距(基于標(biāo)簽的uid)，可能可以測量接收機(jī)移動設(shè)備1013的圖像傳感器上的led印象(impressions)的分布(以像素為單位)，然后使用該信息來計(jì)算線性光學(xué)標(biāo)簽1010相對于接收機(jī)移動設(shè)備1013的位置以及取向。如果進(jìn)一步使線性光學(xué)標(biāo)簽1010的絕對位置和取向可用于接收機(jī)移動設(shè)備1013(例如，通過具有uid數(shù)據(jù)的服務(wù)器)，則接收機(jī)可能夠計(jì)算其自己的絕對位置。應(yīng)當(dāng)理解，可以以其確定接收機(jī)移動設(shè)備1013的位置的精度取決于許多因素。然而，如果在空間中具有不同取向的兩個(gè)或更多個(gè)線性光學(xué)標(biāo)簽被一起捕獲和處理，則準(zhǔn)確度可能會提高。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽可被用作推斷位置的機(jī)制，其中，接收機(jī)可以推斷其自身相對于光學(xué)標(biāo)簽的已知位置的位置?？蛇x地，可以使用至少一個(gè)光學(xué)標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位機(jī)制(與例如基于外部衛(wèi)星定位的室外定位相反)，其中，接收機(jī)可以推斷其自身相對于光學(xué)標(biāo)簽的已知位置的位置。

現(xiàn)在參考圖11，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的局部光學(xué)標(biāo)簽1100(在該示例中具有方形led矩陣)，局部光學(xué)標(biāo)簽1100被用于以類似于線性光學(xué)標(biāo)簽的方式確定接收機(jī)設(shè)備1101的位置。

應(yīng)當(dāng)理解，知道led陣列的實(shí)際幾何形狀，可能可以測量接收機(jī)移動設(shè)備1101的圖像傳感器上的led印象的分布，并且使用該信息來基于幾何視角考慮跟蹤光學(xué)標(biāo)簽1100在接收機(jī)移動設(shè)備1101的坐標(biāo)中的位置。如果進(jìn)一步使得光學(xué)標(biāo)簽1100的絕對位置和角度取向(例如，已知的尺寸“d”)可用于接收機(jī)移動設(shè)備1101，則接收機(jī)可能夠計(jì)算其自己的絕對位置。這里再次，如果兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)標(biāo)簽1102被同時(shí)捕獲和處理，則可以確定移動設(shè)備1101的位置的準(zhǔn)確度可提高，其中，可以通過服務(wù)器基于光學(xué)標(biāo)簽的uid知道光學(xué)標(biāo)簽的特性。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽的至少一個(gè)led的rgb通道不傳送機(jī)器可讀信息。相反這樣的通道提供標(biāo)簽的裝飾方面(decorativeaspects)或傳達(dá)對人類觀察者可讀的消息。例如，閃爍的led可以指示光學(xué)標(biāo)簽的信息已被改變。

盡管如此，光學(xué)標(biāo)簽的傳送機(jī)器可讀信息的rgb通道也可以提供標(biāo)簽的裝飾方面和/或標(biāo)記(branding)方面，或者它們可以傳送對人類觀察者可讀的消息。例如，時(shí)鐘led可以使用與數(shù)據(jù)led的顏色方案不同的顏色方案，并從而有助于光學(xué)標(biāo)簽的特征視覺圖案。

再次參考傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)包(例如，如圖7和圖9所示)，對于由光學(xué)標(biāo)簽傳輸?shù)拿總€(gè)數(shù)據(jù)包，至少一個(gè)led的至少一個(gè)顏色通道傳輸時(shí)鐘信號(即時(shí)鐘led)。時(shí)鐘信號可以包括規(guī)則間隔的光脈沖序列。也就是說，每個(gè)時(shí)鐘周期都具有光脈沖(“1”)，之后沒有光(“0”)，其中轉(zhuǎn)變發(fā)生在周期的中點(diǎn)。以下進(jìn)一步描述用于無時(shí)鐘傳輸?shù)姆椒ā?/p>

根據(jù)一些實(shí)施例，陣列(或子陣列)中不傳送時(shí)鐘信號的led(即，數(shù)據(jù)led)服從于相應(yīng)的時(shí)鐘信號。這些led可以傳送使用時(shí)鐘信號進(jìn)行相位編碼(或曼徹斯特編碼)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。根據(jù)該方案，要傳輸?shù)拿總€(gè)比特可以根據(jù)諸如“表1”中所描述的編碼約定由脈沖(“1”)和脈沖的缺失(“0”)的組合表示：

表1

由于存在與邏輯“1”和邏輯“0”兩者相關(guān)聯(lián)的光脈沖，所以這種編碼可以在傳輸任意比特序列時(shí)增加感知到的脈沖頻率。因此，該編碼方案可對于緩解由于低頻光載波引起的可見閃爍是有用的。

為了恢復(fù)光學(xué)標(biāo)簽的信息，接收機(jī)設(shè)備可以將其檢測的每個(gè)時(shí)間比特流與對應(yīng)的時(shí)鐘信號相關(guān)聯(lián)。由于最初已經(jīng)使用該時(shí)鐘信號對所有比特流進(jìn)行相位編碼，所以現(xiàn)在可以通過逆轉(zhuǎn)用于編碼的方案(例如，“表1”的方案)來對其進(jìn)行解碼。

現(xiàn)在參考圖12，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的發(fā)射機(jī)處的時(shí)間比特序列的基本編碼方案和由接收機(jī)協(xié)商的編碼信號?？蛇x地，可以使用開關(guān)鍵控(ook)來對光載波進(jìn)行調(diào)制。可以使用時(shí)鐘信號1202對原始數(shù)據(jù)信號1201進(jìn)行相位(或曼徹斯特)編碼，以獲得編碼信號1203。

在接收機(jī)設(shè)備處，可以使用曝光時(shí)間(表示為“t曝光”)由視頻幀序列1204對相位編碼的信號進(jìn)行規(guī)則采樣。在一些實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘信號1202的時(shí)鐘周期(表示為“t時(shí)鐘”)或其某個(gè)整數(shù)倍可被設(shè)置為比照相機(jī)的幀到幀的時(shí)間間隔(表示為“t幀”)稍微長了因子δ，使t時(shí)鐘＝t幀+δ。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的重復(fù)率的差異可能導(dǎo)致穩(wěn)定的相位漂移，其防止兩個(gè)時(shí)鐘(即發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘)的相位鎖定。

應(yīng)當(dāng)注意，由于幀獲取并不總是與傳入數(shù)據(jù)信號同步，所以有些幀1204偶爾可能會捕獲經(jīng)歷從“1”到“0”的轉(zhuǎn)變的光脈沖，反之亦然(表示為1205)。這樣的脈沖可被稱為是“部分曝光的”。在單通道傳輸中，部分曝光的脈沖圖像通常比其完全曝光的對應(yīng)物更小和更不亮。

應(yīng)當(dāng)理解，曝光時(shí)間“t曝光”可以是關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，為了最佳整體性能可將其最優(yōu)化。一方面，曝光應(yīng)該是短的，以最小化由不明確的脈沖曝光引起的讀數(shù)錯(cuò)誤。另一方面，曝光應(yīng)該長，以允許圖像傳感器積累足夠的光并記錄不同的脈沖圖像。在一些實(shí)施例中，長于光學(xué)標(biāo)簽的時(shí)鐘周期“t時(shí)鐘”的約1/4的曝光可能導(dǎo)致不可接受的低信噪比。

現(xiàn)在參考圖13，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用單個(gè)rgbled的兩個(gè)互補(bǔ)色通道傳輸?shù)臅r(shí)間比特序列。應(yīng)當(dāng)注意，次(minor)信號1301是主相位編碼的信號1302的反相(二進(jìn)制補(bǔ)碼)。

由于一種顏色的每個(gè)脈沖(例如，具有次信號1301)總是跟著第二種顏色的脈沖(例如，具有主信號1302)，并且由于載波信號的頻率通常被設(shè)置為超過人眼的顏色融合閾值，因此觀察者可以感知作為主顏色和次顏色的顏色組合的led顏色。應(yīng)當(dāng)理解，與單個(gè)通道傳輸相比，使用兩個(gè)互補(bǔ)色通道可以減少與低頻傳輸相關(guān)聯(lián)的可見閃爍。

在接收機(jī)處，大多數(shù)圖像曝光1204記錄主顏色的光脈沖或次顏色的光脈沖。然而，在脈沖轉(zhuǎn)變1205期間發(fā)生的幀曝光1204可以集成一些主顏色的光和一些次顏色的光，產(chǎn)生具有正常亮度以及主顏色和次顏色的混合的顏色的led圖像(或其部分區(qū)域)。

現(xiàn)在參考圖14，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的當(dāng)使用互補(bǔ)通道方案時(shí)的完全曝光的數(shù)據(jù)塊的兩種可能的表現(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)注意，段“a”描繪了其中在例如位于光學(xué)標(biāo)簽的3×3led陣列的中心處的主時(shí)鐘1401的脈沖期間發(fā)生幀曝光1204的情況。段“b”描繪了其中相同的數(shù)據(jù)塊在次時(shí)鐘1402的脈沖期間被曝光的情況。應(yīng)當(dāng)理解，為了確定數(shù)據(jù)塊的實(shí)際比特值，接收機(jī)設(shè)備必須首先評估相應(yīng)時(shí)鐘的狀態(tài)。

根據(jù)一些實(shí)施例，為了將光學(xué)閃爍限制到人們幾乎不能察覺的程度，經(jīng)調(diào)制的光的脈沖頻率必須高于通常稱為人眼“閃爍融合閾值”的程度。雖然這個(gè)閾值取決于各種客觀和主觀因素，但普遍認(rèn)為的是，大多數(shù)人將光的單調(diào)振蕩視為從大約30赫茲的頻率開始的均勻照明。

顯然，每秒30個(gè)周期的時(shí)鐘速率可能不足以消除真實(shí)世界傳輸?shù)拈W爍，因?yàn)槿我庀辔?或曼徹斯特)編碼的比特序列呈現(xiàn)低頻含量，其中，數(shù)據(jù)序列1,0,1,0,1，0...例如可能以時(shí)鐘頻率的一半出現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，為了有效地緩解任意二進(jìn)制序列的閃爍，發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘速率應(yīng)為60hz或更高。這意味著在以30幀每秒(fps)操作的接收機(jī)照相機(jī)的單個(gè)幀到幀時(shí)間間隔期間將過去至少兩個(gè)時(shí)鐘周期。因此，傳入信號可能被接收機(jī)設(shè)備欠采樣。

根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)標(biāo)簽的時(shí)鐘速率可以被設(shè)置為接收機(jī)設(shè)備的幀速率的某整數(shù)倍(可選地，具有小的擾動，如下文進(jìn)一步描述的)。那么為了避免比特丟失，每個(gè)編碼符號可以在接收機(jī)設(shè)備的單個(gè)幀到幀間隔期間發(fā)生的時(shí)鐘周期數(shù)內(nèi)被重復(fù)傳輸(例如，在90hz，每個(gè)比特可被重復(fù)三次)。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以通過使用“冗余”信號來進(jìn)一步減少由低的載波頻率產(chǎn)生的可見閃爍。可選地，攜帶主編碼信號的反相版本(即二進(jìn)制補(bǔ)碼)的次(“冗余”)顏色通道可以由相同的led在主通道旁邊傳送。

因此，第一顏色通道的每個(gè)脈沖可以與第二顏色通道的脈沖的缺失互補(bǔ)，反之亦然。如果轉(zhuǎn)變以超出人眼的“顏色融合”閾值的速率發(fā)生，則觀察者可以看到作為主顏色和次顏色的顏色組合的led顏色，而不考慮引入脈沖的順序。給定時(shí)鐘頻率，對于每對主和次的顏色，將會有一定比率的照明強(qiáng)度使感知到的閃爍最小化。

現(xiàn)在參考圖15，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用冗余的、相移的顏色通道傳輸?shù)臅r(shí)間比特序列。應(yīng)當(dāng)注意，光學(xué)標(biāo)簽的時(shí)鐘速率可以是接收機(jī)設(shè)備(例如，照相機(jī))的幀速率的大約兩倍，并因此每個(gè)比特符號可以重復(fù)兩次。這個(gè)特定的時(shí)鐘速率僅僅是為了簡化演示而選擇的。可選地，這樣的速率可能對于防止可見的閃爍而言太低。通常可以以可商購的移動照相機(jī)的幀速率(例如，～120hz)的四倍以及更高的倍數(shù)的實(shí)際時(shí)鐘速率實(shí)現(xiàn)無閃爍傳輸。

次數(shù)據(jù)信號1501(作為第1顏色通道)具有與主相位編碼信號1502(作為第二顏色通道)對應(yīng)的形狀，相對于其具有大約90度的相移。類似地，次時(shí)鐘信號1503相對于主時(shí)鐘信號1504具有大約90度的相移?？蛇x地，任何小于90°的相移可供次通道使用，只要該相移的時(shí)間等效值等于或大于接收機(jī)設(shè)備的照相機(jī)的曝光時(shí)間。應(yīng)當(dāng)注意，信號1507描繪了原始比特序列，已經(jīng)使用主時(shí)鐘信號1504對其進(jìn)行相位編碼以產(chǎn)生主數(shù)據(jù)信號1502。

當(dāng)視頻幀1505被主信號1502、1504部分曝光時(shí)，可使用這樣的冗余次通道，其中該視頻幀還被次信號1501、1503完全曝光。在這種情況下，接收機(jī)可以恢復(fù)到對次信號1504的解碼，從而克服與主數(shù)據(jù)信號1502的脈沖轉(zhuǎn)變1506的方向有關(guān)的模糊。

根據(jù)一些實(shí)施例，主通道和次通道具有相同的顏色。然而，一個(gè)通道的脈沖強(qiáng)度遠(yuǎn)低于第二通道的脈沖強(qiáng)度，使得接收機(jī)可將它們區(qū)分為不同的數(shù)據(jù)通道。

在更詳細(xì)的方案中，兩個(gè)或三個(gè)原(rgb)色可以用作兩個(gè)或三個(gè)不重疊的主通道。對于每種主顏色，包含該顏色的“白色互補(bǔ)色(white-complement)”的兩個(gè)剩余原色(由于所有三種顏色的組合可產(chǎn)生白色)，用作反相(即二進(jìn)制補(bǔ)碼)的次通道，如下文進(jìn)一步描述的。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括互補(bǔ)相位編碼通道對的調(diào)制方案僅以相對高的時(shí)鐘速率將閃爍降低到可接受的程度，時(shí)鐘速率通常太高以至于不能維持部分曝光的視頻幀的低計(jì)數(shù)。

因此，通過對光學(xué)標(biāo)簽的所有顏色通道應(yīng)用變換，可以進(jìn)一步減少閃爍。對于每個(gè)時(shí)鐘通道，偶數(shù)周期可以由它們的反相形式(二進(jìn)制補(bǔ)碼)代替。也就是說，普通序列1,0,1,0,1,0，...現(xiàn)在變成具有原始序列的脈沖頻率的一半的1,1,0,0,1,1,0,0，...。奇數(shù)周期保持不變。類似地，數(shù)據(jù)通道可以以與其對應(yīng)的時(shí)鐘通道相同的方式進(jìn)行變換。即，偶數(shù)周期由它們的反相形式代替，而奇數(shù)周期保持不變。

由于時(shí)間比特序列通常使用其對應(yīng)的時(shí)鐘信號進(jìn)行相位編碼，所以對數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號兩者應(yīng)用相同的變換可能不影響由數(shù)據(jù)信號攜帶的信息。上述變換(在此之后稱為“偶數(shù)周期逆變換”)可以有效地減少閃爍，因?yàn)樗梢韵c任意比特轉(zhuǎn)變相關(guān)聯(lián)的大部分低頻含量。變換的信號在比特改變期間經(jīng)歷更高(雙倍)的頻率相位，而原始信號經(jīng)歷低頻相位。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以使用一些相位抵消方案進(jìn)一步減少由于低載波頻率引起的可見閃爍。也就是說，針對每個(gè)顏色通道中的每個(gè)脈沖調(diào)整光強(qiáng)度，以補(bǔ)償與相位編碼的比特流相關(guān)聯(lián)的低頻含量。

現(xiàn)在參考圖16，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的偶數(shù)周期逆變換及其對閃爍緩解的作用。應(yīng)當(dāng)注意，首先使用普通時(shí)鐘信號1602對比特序列1601進(jìn)行相位編碼(例如，以接收機(jī)設(shè)備的頻率幾乎兩倍的頻率)，以產(chǎn)生普通相位編碼信號1603。然后可以將偶數(shù)周期逆變換應(yīng)用于時(shí)鐘信號1602和數(shù)據(jù)信號1603，以產(chǎn)生變換的時(shí)鐘信號1604和變換的數(shù)據(jù)信號1605。

這可以通過對數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號兩者的每第二個(gè)周期同時(shí)進(jìn)行反相(二進(jìn)制補(bǔ)碼)來執(zhí)行。具體來說，從時(shí)鐘脈沖的上升沿開始，每隔一個(gè)周期，脈沖(“1”)可以被脈沖的缺失(“0”)代替，反之亦然。由于以完全相同的方式變換數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的時(shí)鐘信號，所以由變換的數(shù)據(jù)信號攜帶的信息不會受到影響，只要使用變換的時(shí)鐘信號對其進(jìn)行解碼。

應(yīng)當(dāng)注意，變換的時(shí)鐘信號1604現(xiàn)在可以具有原始時(shí)鐘信號1602的兩倍的脈沖寬度(和一半的頻率)。類似地，變換的數(shù)據(jù)信號1605的“主導(dǎo)”脈沖寬度也可以加倍，其中，由于比特重復(fù)，任意比特流具有主導(dǎo)頻率。同時(shí)，最初涉及主導(dǎo)寬度的兩倍的脈沖寬度1606的比特轉(zhuǎn)變(“0”到“1”，反之亦然)現(xiàn)在可能涉及主導(dǎo)寬度的一半的脈沖1607。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)應(yīng)用偶數(shù)周期逆變換時(shí)，發(fā)射機(jī)的基本時(shí)鐘頻率和比特重復(fù)的對應(yīng)數(shù)量可以被加倍，以便恢復(fù)無閃爍的傳輸。

結(jié)合時(shí)鐘頻率的增加來應(yīng)用偶數(shù)周期逆變換可能存在積極的方面和消極的方面。積極的結(jié)果是由于去除與隨機(jī)比特轉(zhuǎn)變相關(guān)聯(lián)的低頻含量引起的可見閃爍的減少。消極的結(jié)果是由于變換的信號中每個(gè)傳輸符號的脈沖轉(zhuǎn)變的較高計(jì)數(shù)引起的模糊脈沖讀取的適度增加(平均)。

根據(jù)一些實(shí)施例，如果省去時(shí)鐘led并且僅使用數(shù)據(jù)led傳輸光學(xué)標(biāo)簽的信息，則光學(xué)標(biāo)簽可能更有效。當(dāng)光學(xué)標(biāo)簽的陣列包含少量的led(因此傳輸開銷高)時(shí)，情況尤其如此。本文公開的一般的編碼方案僅使用時(shí)鐘信號來解決接收機(jī)側(cè)的相位(或曼徹斯特)編碼信號的“極性”(180°相位)模糊度。無時(shí)鐘傳輸通過采用差分編碼來避免極性問題，差分編碼忽略絕對比特值并集中于比特轉(zhuǎn)變。

本質(zhì)上，可以實(shí)現(xiàn)差分編碼，使得編碼序列的每個(gè)比特是編碼序列的前一比特和原始序列的當(dāng)前比特的和(二進(jìn)制加法)。也就是說，如果xi是要傳輸?shù)谋忍?，并且yi是實(shí)際傳輸?shù)谋忍?，則然后可以使用本文所公開的用于非差分信號的任何方法來由光學(xué)標(biāo)簽傳輸差分編碼的信號。

在接收機(jī)側(cè)，差分編碼信號的恢復(fù)可以以與非差分信號相同的方式開始。然而，代替通過與時(shí)鐘的相關(guān)性來對原始比特序列進(jìn)行解碼，可以通過反轉(zhuǎn)差分編碼過程來對其進(jìn)行解碼。也就是說，可以通過從前一比特y(i-1)中減去差分編碼信號的對應(yīng)比特yi來重構(gòu)原始比特序列的每個(gè)比特值xi，使得：

無時(shí)鐘傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)可能伴隨著糾錯(cuò)所需的額外努力的弊端。在接收期間檢測到的任何錯(cuò)誤(例如由部分曝光的光脈沖引起的)可能會影響對兩個(gè)連續(xù)比特的解碼，而不是非差分情況下的一個(gè)比特。

現(xiàn)在參考圖17，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的由單個(gè)數(shù)據(jù)通道傳送的比特序列，其在無時(shí)鐘傳輸中使用差分編碼進(jìn)行編碼。應(yīng)當(dāng)理解，可以變換原始比特序列1701，使得差分編碼的比特序列1702的比特轉(zhuǎn)變表示原始比特序列的邏輯“1”，以及沒有轉(zhuǎn)變表示邏輯“0”。接下來，可以使用普通時(shí)鐘信號1703來對編碼信號1702進(jìn)行相位編碼。然后它可以經(jīng)歷偶數(shù)周期逆變換，以獲得實(shí)際傳輸?shù)男盘?704。

現(xiàn)在參考圖18，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在無時(shí)鐘傳輸中使用差分編碼傳送的比特序列，其在接收機(jī)側(cè)恢復(fù)。

參考圖17的示例，相位(或曼徹斯特)編碼信號1704現(xiàn)在可以由接收機(jī)設(shè)備(例如，由照相機(jī))檢測。應(yīng)當(dāng)理解，在傳輸中沒有時(shí)鐘信號的情況下，解碼器不能建立所接收的信號的“極性”(180°相位模糊度)。如果虛擬時(shí)鐘信號1801被用于解碼，則可以恢復(fù)信號1802，而如果反相時(shí)鐘信號1803被使用，則可以恢復(fù)信號1804。差分編碼的優(yōu)點(diǎn)變得清晰，注意到最終處理哪個(gè)信號1802或1804并不重要。對兩個(gè)信號的差分解碼產(chǎn)生相同的原始比特序列1701。

可以通過檢查與視頻幀1806相關(guān)聯(lián)的模糊1805來理解無效脈沖讀取對差分編碼信號的解碼的影響。當(dāng)對傳入信號1704進(jìn)行解碼時(shí)，模糊1805可能導(dǎo)致可互換的、差分編碼信號1802和1804中的未解析的比特值(用“？”標(biāo)記)。由于在原始比特序列1701的恢復(fù)期間該比特可被用于后向差分和前向差分的計(jì)算，所以最終在恢復(fù)的比特序列中有兩個(gè)未解析的比特1807和1808。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)簽和基于照相機(jī)的標(biāo)簽讀取器之間的單向通信使得同步兩個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘變得不可能。如果發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘速率被迫匹配(或非常接近)接收機(jī)設(shè)備的時(shí)鐘速率或其任何整數(shù)倍，則接收機(jī)可能偶爾被鎖定，僅捕獲部分曝光的幀。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以強(qiáng)制發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘速率與接收機(jī)設(shè)備的幀速率或其整數(shù)倍相匹配。然后可以通過接收機(jī)的算法來檢測相位鎖定情況，該算法可以在檢測到問題時(shí)忽略壞的視頻序列，并指示接收機(jī)的照相機(jī)捕獲至少np個(gè)視頻幀的新序列。由于新數(shù)據(jù)采集的定時(shí)可以是任意的，所以新的視頻序列很可能捕獲完整的一組完全曝光的脈沖圖像，其可被用于重建有效數(shù)據(jù)包。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以通過有意地將光學(xué)標(biāo)簽的時(shí)鐘設(shè)置為稍微慢于接收機(jī)的幀速率的指定的“諧波”來避免相位鎖定情況。換句話說，如果標(biāo)稱時(shí)鐘周期“t時(shí)鐘”被選擇為幀到幀間隔“t幀”(例如，如圖12所示)的1/n，則實(shí)際時(shí)鐘周期將是t時(shí)鐘-ac＝t幀/n+δ，其中，δ<1/2t時(shí)鐘是時(shí)間偏移。

該頻率擾動可能導(dǎo)致兩個(gè)時(shí)鐘之間的相位差的(以取決于δ的速率的)穩(wěn)定漂移，其周期性地可能導(dǎo)致一些視頻幀包括部分曝光的脈沖。如果由rgbled傳輸兩個(gè)互補(bǔ)顏色通道，則部分曝光的led投影的顏色可以是這兩種顏色的某種顏色組合?？蛇x地，部分曝光的脈沖圖像可能不被解碼，因?yàn)閷?shí)際上已經(jīng)丟失關(guān)于脈沖轉(zhuǎn)變方向的信息。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以通過將照相機(jī)的曝光時(shí)間“t曝光”設(shè)置為發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘周期的一部分來緩解這種類型的由接收機(jī)引起的誤差。具體地說，曝光時(shí)間可被設(shè)定為時(shí)鐘周期的1/4或更小。這可確保與具有部分曝光的幀相比有更多的幀捕獲光脈沖(“1”)或脈沖的缺失(“0”)。

根據(jù)一些實(shí)施例，在處理期間模糊曝光的視頻幀可被丟棄(或忽略)，并由包含相同數(shù)據(jù)包的其他實(shí)例的隨后的或先前的“np”個(gè)連續(xù)幀的組的等效幀替換?？商娲?，例如當(dāng)從短距離讀取光學(xué)標(biāo)簽并且圖像傳感器的滾動快門效應(yīng)變得明顯時(shí)，在幀中捕獲的led圖像中僅一部分被部分地曝光。然后，接收機(jī)移動設(shè)備的專用標(biāo)簽讀取算法可以通過傳輸協(xié)議的一般的糾錯(cuò)機(jī)制來對模糊的led圖像進(jìn)行處理。

現(xiàn)在參考圖19，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的互補(bǔ)的顏色對，其作為減少與低頻載波相關(guān)聯(lián)的閃爍的手段。cie1931色度圖1900上的rgbled的顏色空間(色域)由三角形1901限定，其頂點(diǎn)對應(yīng)于三原色：紅、綠、藍(lán)。在基本實(shí)現(xiàn)中，led可以使用兩種原色來傳送單個(gè)數(shù)據(jù)流。主顏色通道傳送相位(或曼徹斯特)編碼的比特序列。次要冗余的顏色通道可以傳送主信號的反相形式(二進(jìn)制補(bǔ)碼)，使得次信號的每個(gè)脈沖可以與主信號的脈沖的缺失對齊，反之亦然。因此，純的主顏色和純的次顏色的三種可能的對是：紅&綠、紅&藍(lán)和綠&藍(lán)。在每種情況下，人類觀察者可以感知到led照明，其是相應(yīng)顏色對的顏色組合：黃色、品紅色和青色，只要標(biāo)簽的時(shí)鐘速率超出了人眼的顏色融合閾值。

應(yīng)當(dāng)理解，主通道和次通道不限于使用純r(jià)gb顏色。對于每個(gè)通道，可以使用包含不同相對強(qiáng)度的兩個(gè)或三個(gè)重疊原色的混合顏色。將主顏色和次顏色放置在cie圖上，可能將感知到的顏色定位在連接兩種顏色的向量的中點(diǎn)處。

雖然可以為主顏色和次顏色選擇任何純色或混合色，但兩種顏色之間的對比度(即cie圖上的歐幾里德距離)應(yīng)該足夠大，使得通道可在運(yùn)行條件下由接收機(jī)設(shè)備充分唯一地檢測。

例如，原色紅的脈沖可以由作為綠和藍(lán)的組合的青色補(bǔ)充。如果對于每個(gè)主顏色，所述兩種剩余原色的強(qiáng)度被適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)，則在足夠高的脈沖速率下，rgbled的組合發(fā)射可以由人類觀察者感知為純白色(或至少某種灰度級)。總而言之，這樣的方案可以允許通過rgbled傳輸六個(gè)不同的符號(即，紅色&青色、藍(lán)色&黃色、綠&品紅色)。因此，每個(gè)led可能在接收機(jī)的單個(gè)幀到幀時(shí)間間隔期間傳送多達(dá)信息的2.585(＝log[6]/log[2])二進(jìn)制比特?？蓪⒃撝蹬c每周期的3.0個(gè)二進(jìn)制比特進(jìn)行比較，該二進(jìn)制比特可以由rgbled使用無約束的ook調(diào)制傳送。

應(yīng)當(dāng)注意，互補(bǔ)的主通道和次通道不限于使用三個(gè)原色rgb。事實(shí)上，只要對于每個(gè)主顏色都存在要被用作次信號的作為該主顏色的白色互補(bǔ)色的純色或混合色，就可以使用任何數(shù)量的純色或混合色(rgb顏色的不同強(qiáng)度級別的組合)來傳輸主信號。這樣的顏色對通常在本領(lǐng)域中稱為顏色白色的同色異譜匹配。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以進(jìn)一步擴(kuò)展互補(bǔ)的顏色對的基本方案，使得可以使用多對主顏色通道和次顏色通道來每個(gè)led發(fā)射器傳送多個(gè)信息流。對最小閃爍的要求可能指示所使用的所有主和次顏色的對將都是相同顏色的“同色異譜匹配”。也就是說，所有顏色對在以超過人眼的顏色融合閾值的時(shí)鐘速率順序顯示時(shí)可產(chǎn)生相同感知的顏色。

顯然，最有價(jià)值的顏色對系統(tǒng)是具有白色的感知顏色的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三種原色rgb作為主顏色，并將其相應(yīng)的白色互補(bǔ)色作為次顏色。因此，使用的顏色對是：紅色&青色、藍(lán)色&黃色、綠&品紅色。白色互補(bǔ)色與相應(yīng)的原色相反駐留在led的色域圖的邊緣上。因此，該系統(tǒng)可能具有最高可能的對比度。與三個(gè)無約束的rgb顏色的情況下的八個(gè)符號相比，三種顏色對可以每個(gè)rgbled傳送多達(dá)六個(gè)符號。

應(yīng)當(dāng)理解，可以使用主顏色和次顏色的各種對來創(chuàng)建除白色之外的組合(感知)顏色。然而，當(dāng)感知的顏色從led的cie顏色空間的中心偏離時(shí)，與白色不同的顏色的同色異譜匹配的數(shù)量顯著下降。此外，即使使用感知的略白的顏色(whitishcolors)，由于對在主顏色和次顏色之間以及它們本身的對之間的顯著對比度的需求，對可以供光學(xué)標(biāo)簽的led使用的顏色對的數(shù)量有限制。通常將希望最大化在所使用的所有顏色中的cie顏色空間中的歐幾里德距離，以使得接收機(jī)在現(xiàn)實(shí)世界條件下更容易將它們區(qū)分為不同的數(shù)據(jù)通道。

現(xiàn)在參考圖20，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的接收機(jī)在對(不使用冗余通道)標(biāo)簽傳輸進(jìn)行解碼時(shí)使用的基本過程的框圖。該過程可以始于接收機(jī)照相機(jī)捕獲包括調(diào)制光束的圖像的至少“np”個(gè)視頻幀序列2001，“np”是包含在數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。接下來，專用標(biāo)簽讀取算法可以分析視頻幀，試圖檢測所有幀中的所有脈沖圖像，以獲得完整的一組空間和時(shí)間的原始數(shù)據(jù)2002。然而，一些幀可能包括由于部分曝光的脈沖圖像引起的或由于通道/接收機(jī)噪聲的其他源引起的模糊。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測到壞幀2003時(shí)，專用標(biāo)簽讀取算法可以指示照相機(jī)捕獲“np”個(gè)視頻幀的另一序列2004，其然后可以以上述的相同方式被處理2005。在這一點(diǎn)上，應(yīng)該有足夠的視頻幀來標(biāo)識表示數(shù)據(jù)包的有效負(fù)載部分的開始的至少兩個(gè)報(bào)頭部分2006。一旦建立了數(shù)據(jù)塊的正確順序，就可以很容易地將幀的一個(gè)序列中的壞的塊替換為幀的另一序列中的好的對應(yīng)物，以便獲得包含恢復(fù)數(shù)據(jù)包所需的所有信息的單個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)集2007。在好的數(shù)據(jù)塊仍然丟失的情況下，可以捕獲至少“np”個(gè)視頻幀的附加序列，直到獲得好的數(shù)據(jù)塊的連續(xù)組2008。然后可以通過反轉(zhuǎn)用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的方案來恢復(fù)原始數(shù)據(jù)包2009。

通常通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整系統(tǒng)的時(shí)間變量可能使得每一拍攝的“np”個(gè)視頻幀序列都會出現(xiàn)一個(gè)部分曝光的幀，或者甚至比那個(gè)更不頻繁，例如，在單個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸期間不具有兩個(gè)壞幀。此外，可能可以使部分曝光的幀的重復(fù)不等于“np”或其整數(shù)倍。此外，可能可以一次只能有一個(gè)部分曝光的幀(即從不連續(xù)兩個(gè))?？蛇x地，即使單個(gè)報(bào)頭塊被部分曝光，也可能識別該單個(gè)報(bào)頭塊，因?yàn)樵摂?shù)據(jù)包中沒有數(shù)據(jù)塊也被部分曝光。

現(xiàn)在參考圖21，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的由接收機(jī)在對使用冗余相移通道傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行解碼時(shí)使用的邏輯的框圖。

該過程可以始于接收機(jī)的照相機(jī)捕獲包括光學(xué)標(biāo)簽的調(diào)制光束的記錄的至少“np”個(gè)視頻幀的序列2101。接下來，接收機(jī)的專用標(biāo)簽讀取算法可以分析幀以在空域、時(shí)域和色域上獲得完整的原始數(shù)據(jù)組2102。然后，可以在數(shù)據(jù)中定位報(bào)頭部分，以指示數(shù)據(jù)包的有效負(fù)載部分的開始2103?？梢葬槍Σ糠制毓獾膌ed圖像檢查每個(gè)數(shù)據(jù)幀2104，并且如果沒有發(fā)現(xiàn)，則可以使用主通道進(jìn)行解碼2105。如果發(fā)現(xiàn)模糊的led圖像，則使用次通道恢復(fù)對應(yīng)的比特值2106。一旦已正確地恢復(fù)所有數(shù)據(jù)塊并且已重建原始數(shù)據(jù)包，該過程就可以完成。

現(xiàn)在參考圖22，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽在戶外(ooh)廣告領(lǐng)域中的可能實(shí)用。應(yīng)當(dāng)注意，標(biāo)簽101可以固定到廣告牌框架2201并用作與所顯示的廣告互補(bǔ)的在線內(nèi)容的鏈接。

當(dāng)用戶105使移動設(shè)備102對準(zhǔn)光學(xué)標(biāo)簽101時(shí)，設(shè)備102的專用標(biāo)簽讀取算法可以使用照相機(jī)來對與光學(xué)標(biāo)簽101的光發(fā)射相關(guān)聯(lián)的二進(jìn)制信號106進(jìn)行識別和解碼。如此傳送的信息可以包括明確標(biāo)識廣告牌的至少一個(gè)唯一標(biāo)識符(uid)107。專用標(biāo)簽讀取算法還可以通過某種局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)與外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103進(jìn)行通信。因此，它可以將光學(xué)標(biāo)簽101的uid連同附加信息一起發(fā)送到外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103，以便獲取廣告相關(guān)內(nèi)容2202。發(fā)送到服務(wù)器的附加信息可以包括例如：讀取器設(shè)備的識別數(shù)據(jù)、讀取器設(shè)備的地理位置、與讀取器設(shè)備的用戶有關(guān)的信息、要發(fā)送的文本消息等。外部計(jì)算機(jī)化設(shè)備103(例如，基于云的服務(wù)器)可以聚合、存儲、管理、分析和進(jìn)一步傳輸通常與服務(wù)器通信的多個(gè)光學(xué)標(biāo)簽及其讀取器相關(guān)的信息。

現(xiàn)在參考圖23，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用與店內(nèi)零售(a)和展覽(b)相關(guān)的線性光學(xué)標(biāo)簽可能實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)實(shí)用。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)線性光學(xué)標(biāo)簽2301沿著產(chǎn)品陳列(a)的底部或展示墻(b)的頂部水平放置時(shí)，它可以限定其中每個(gè)點(diǎn)是可尋址的垂直二維平面。

然而，應(yīng)當(dāng)理解，線性光學(xué)標(biāo)簽2301可以在指定的二維平面內(nèi)以任何高度和任何取向放置。特別地，光學(xué)標(biāo)簽可以垂直定位。當(dāng)用戶瞄準(zhǔn)配置成光學(xué)標(biāo)簽的讀取器的配備有照相機(jī)的移動設(shè)備時(shí)，設(shè)備的專用標(biāo)簽讀取算法可以讀取沿著線性光學(xué)標(biāo)簽由各個(gè)部位(或子陣列)傳送的信息(包括但不限于uid)，并使用該信息以通過無線網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器計(jì)算機(jī)獲取規(guī)定的信息。

然后，專用標(biāo)簽讀取算法可以使用圖像傳感器上的led投影之間的像素測量結(jié)果，以將信息的不同部分與由線性光學(xué)標(biāo)簽限定的2d平面內(nèi)的不同點(diǎn)相關(guān)?？蛇x地，信息的某些部分2302可以以圖形方式呈現(xiàn)給最終用戶，使得圖形覆蓋在移動設(shè)備的屏幕上顯示的實(shí)際場景。

根據(jù)一些實(shí)施例，覆蓋在屏幕上的信息的部分可以是交互式2303。也就是說，它們可以作為觸發(fā)設(shè)備相關(guān)事件的按鈕或作為附加信息的超鏈接來執(zhí)行。

在一些實(shí)施例中，圖形地覆蓋在讀取器設(shè)備的顯示屏幕上的信息的部分本質(zhì)上可以是三維的。例如，圖形可以體現(xiàn)產(chǎn)品或建筑物的視覺表示。這樣的3d畫面(visuals)可以是動態(tài)的和/或交互的。也就是說，用戶可能夠使用他的手指的手勢或者通過步行到附近的位置同時(shí)3d畫面相應(yīng)地改變其外觀來移動或旋轉(zhuǎn)虛擬對象。

現(xiàn)在參考圖24，其示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的光學(xué)標(biāo)簽裝置，其中讀取器設(shè)備2401不位于標(biāo)簽2402的視線內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，標(biāo)簽的各種發(fā)光元件的光束可以投射到一個(gè)或更多個(gè)反射表面2403上，光束在被讀取器設(shè)備2401的圖像傳感器捕獲之前從一個(gè)或更多個(gè)反射表面2403以一定角度偏轉(zhuǎn)。為了有效，這樣的實(shí)施例可以使用發(fā)射準(zhǔn)直光束的定向發(fā)光元件，例如激光二極管?？蛇x地，光學(xué)標(biāo)簽2402同時(shí)發(fā)射調(diào)制光束的至少兩個(gè)結(jié)構(gòu)化組，每組傳送不同的信息流。每組光束可以(例如使用聲光調(diào)制器)定向到不同的反射表面2403上：例如表面a和表面b。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管單個(gè)光學(xué)標(biāo)簽可以發(fā)射瞄準(zhǔn)幾個(gè)方向(例如，半球形)的光束的多個(gè)結(jié)構(gòu)化的組，但是每個(gè)組可以攜帶不同的信息流。在一些實(shí)施例中，每組光束的路徑上最遠(yuǎn)的反射表面可以是擴(kuò)散的，以允許多個(gè)接收機(jī)設(shè)備讀取由那些光束從不同的角度傳送的信息。

除非另有明確說明，本文描述的方法實(shí)施例不限于特定的時(shí)間次序或時(shí)間順序。此外，在方法的操作順序期間，可以跳過所描述的方法元素中的一些，或者可以重復(fù)它們。

已經(jīng)提出了各種實(shí)施例。這些實(shí)施例中的每一個(gè)當(dāng)然可以包括所提出的其它實(shí)施例的特征，并且未具體描述的實(shí)施例可以包括本文描述的各種特征。