【摘要】：視覺MIMO是利用發(fā)光陣列上的多個(gè)發(fā)光元件為光發(fā)射器,利用數(shù)碼攝像機(jī)圖像傳感器上的多個(gè)像素點(diǎn)為光接收器,產(chǎn)生多個(gè)并行信道,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出的通信系統(tǒng)。它與射頻無線通信的MIMO思想相近,但是本質(zhì)上有很大的差別。由于光波的高度定向性,視覺MIMO系統(tǒng)可以避免射頻通信中的同信道干擾以及易被竊聽等問題。而且由于攝像機(jī)自身的大視場(chǎng),與傳統(tǒng)的無線光通信相比,視覺MIMO還可以滿足移動(dòng)通信的需求,因而具有重大的研究意義及廣闊的發(fā)展空間。本文利用視覺MIMO技術(shù)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隱藏信息傳遞,它是將要發(fā)送的信息嵌入到電子顯示屏的圖像中,使其對(duì)人眼不可見,而通過攝像機(jī)拍攝,經(jīng)圖像處理后,可以提取出發(fā)送的信息。這樣就可以在不改變電子顯示屏原有用途的基礎(chǔ)上,增加其通信的功能,使電子顯示屏具有雙重職能。這樣就可以大大減少在通信設(shè)備上的資金投入,降低開銷。其中如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隱藏信息的嵌入與提取,就是本文的主要工作。首先,根據(jù)視覺MIMO技術(shù)的原理,建立了簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)顯示屏——數(shù)碼攝像機(jī)通信系統(tǒng)。并且詳細(xì)介紹了在數(shù)字圖像處理過程中需要應(yīng)用到的計(jì)算機(jī)視覺算法,其中包括多分辨率分析、特征檢測(cè)與匹配、圖像分割和圖像幾何校正。其次,在發(fā)送端,通過拉普拉斯金字塔分解將原始圖像分成四個(gè)子圖像,將要發(fā)送的信息通過乘法運(yùn)算嵌入到頂層子圖像中。由于頂層子圖像為低頻信息,人眼對(duì)其不敏感,這樣可以保證在經(jīng)過拉普拉斯金字塔重構(gòu)后,嵌入的信息對(duì)人眼不可見,并通過幀序列的形式播放重構(gòu)圖像,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隱藏信息的發(fā)送。再次,在接收端,通過數(shù)碼攝像機(jī)拍攝電子顯示屏,在獲得的幀圖像中就包含發(fā)送的信息。由于拍攝到圖像中包括電子顯示屏的背景圖案,所以需要通過圖像分割技術(shù),將目標(biāo)圖像從觀測(cè)圖像中分割出來。同時(shí)由于攝像機(jī)拍攝的角度與位置關(guān)系,得到的觀測(cè)圖像會(huì)存在幾何失真,所以在提取信息前需要對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正。最后,將校正后的圖像再進(jìn)行拉普拉斯金字塔分解,從頂層子圖像中提取出發(fā)送的信息。通過將提取信息與發(fā)送信息進(jìn)行對(duì)比,證實(shí)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息的有效傳遞。
[Abstract]:Visual MIMO is a communication system which uses several light-emitting elements in a light-emitting array as an optical transmitter and a plurality of pixels on a digital camera image sensor as an optical receiver to generate multiple parallel channels and thus to realize a multi-input and multi-output communication system. It is similar to the MIMO idea of RF wireless communication, but it is very different in nature. Due to the high directivity of optical wave, the visual MIMO system can avoid cochannel interference and eavesdropping in RF communication. Because of the large field of view of the camera itself, compared with the traditional wireless optical communication, visual MIMO can also meet the needs of mobile communication, so it has great research significance and broad development space. In this paper, the technology of visual MIMO is used to realize the dynamic hidden information transmission. The information to be sent is embedded in the image of the electronic display screen so that it is invisible to the human eye. Information sent can be extracted. In this way, the communication function of the electronic display can be increased on the basis of not changing the original purpose of the electronic display, so that the electronic display has dual functions. This can greatly reduce the investment in communications equipment, reduce the cost. How to embed and extract dynamic hidden information is the main work of this paper. Firstly, according to the principle of visual MIMO technology, a simple computer display screen-digital camera communication system is established. The computer vision algorithms which need to be applied in digital image processing are introduced in detail, including multi-resolution analysis, feature detection and matching, image segmentation and image geometric correction. Secondly, at the sending end, the original image is divided into four sub-images by Laplacian pyramid decomposition, and the information to be sent is embedded into the top-level sub-image through multiplication operation. Because the top-level sub-image is low-frequency information, the human eye is not sensitive to it, so it can ensure that the embedded information is invisible to the human eye after the Laplacian pyramid reconstruction, and the reconstructed image is played through the form of frame sequence. Realize the sending of dynamic hidden information. Thirdly, at the receiving end, the electronic display screen is photographed by a digital camera, and the transmitted information is included in the obtained frame image. Because the background pattern of the electronic display screen is included in the image, it is necessary to segment the target image from the observation image by image segmentation technology. At the same time because of the relationship between the angle and the position of the camera the geometry distortion of the observed image will exist so the geometric correction of the image is needed before extracting the information. Finally, the corrected image is decomposed into Laplacian pyramid to extract the sent information from the top-level sub-image. By comparing the extracted information with the sending information, it is proved that the system realizes the effective transmission of information.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP391.41;TN919.3

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本文編號(hào)：2214636