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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박영일, 주민철
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2016
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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.
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.
목차
1.서론2.카메라 이미지센서의 신호처리2.1 이미지센서의 데이터 처리2.2 카메라 이미지센서의 동작 방식2.1.1 글로벌셔터 방식2.1.2 롤링셔터 방식3. 광학카메라통신 원리3.1 송신 패킷의 구조3.2 다항식 회귀를 적용한 신호의 이진화3.3 입력된 신호를 이용한 비트 판별3.4 정보 신호 추출 알고리즘4. 전송시험 및 성능 분석4.1 광학카메라통신 시스템 구성 및 설계4.1.1 송신부 구성4.1.2 수신부 구성4.2 실험 결과 및 분석4.2.1 웹캠을 이용한 전송 시험4.2.2 렌즈를 이용한 전송 시험4.2.3 전송 결과5. 결론
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