FR3074383B1 - Procede de reception d’un signal lumineux module de type signal vlc - Google Patents

Abstract

Procédé de réception d'un signal VLC, comportant les étapes de : - acquérir une image comprenant des franges correspondant à des états hauts et à des états bas du signal lumineux modulé ; - convertir l'image en un signal d'intensités moyennes, le signal d'intensités moyennes comprenant des composantes représentatives chacune d'une moyenne d'intensité lumineuse d'une rangée de l'image ; - assimiler le signal d'intensités moyennes à une série temporelle, et mettre en œuvre une méthode de désaisonnalisation sur la série temporelle, pour obtenir une courbe recentrée en amplitude (26) ; - déterminer des largeurs de pics (27) de la courbe recentrée en amplitude (26), en réalisant une détection de passages par zéro de la courbe recentrée en amplitude (27) ; - reproduire un signal numérique contenu dans le signal lumineux modulé à partir des largeurs des pics (27).

Description

L'invention concerne le domaine des procédés de réception de .signaux lumineux modulés de type signaux VLC (acronyme de 1;'·attelais Visible·: Light: Communication) .

ARRIERE' PLAN DE L'INVENTION L'émission et la réception de signaux lumineux· modulés··, de 'type signaux· VLC constituent, une technolo-· gie. ,particulièrement prometteuse pour mettre en., •.œuvre,, une· .fonction de géolocalisation intérieure (ou Indbor·/ en. anglais·:)' ou extérieure (ou outdoôx) d'un appareil, électronique.

La·: géolocalisation .intérieure.· consiste à .fournir la·, position de l'appareil .électronique (et donc- de son utilisateur) alors .que celui-ci se· trouve, dans une-salle, d'un bâtiment quelconque ; musée, gare, aéroport-, magasin, espace· de travail, etc. L'appareil électronique en question est par exemple un téléphone mobile, une tablette, un ordinateur. portable, une: montre connectée., etc.

La géolocalisation intérieure de l'appareil électronique utilise une lampe: à diodes électroluminescentes (appelée ici lampe à LED) positionnée dans la salle pour émettre des signaux lumineux modulés â destination de 1'appareil électronique. La lampe à LED réalise ainsi à la fois une fonction d'éclairage de la salle et la fonction de géolocalisation intérieure.;.

Les. signaux lumineux modulés comprennent un identifiant dé la lampe à LED. L'identifiant contient des données de· position de la lampe à LED. Les données de position peuvent contenir directement la position de la lampe à LED. Alternativement, les données, dé .position peuvent permettre à l'appareil, électronique d'obtenir la position de la lampe à LED, qui est stockée par exemple·' dans un serveur auquel, accède l'appareil électronique. Bien sûr, il est possible de géoiôcaliser un appareil électronique en utilisant des données: de position provenant d'une pluralité de lampes à LED.

De nombreux défis techniques se présentent aux concepteurs de tels systèmes utilisant l'émission et la réception de signaux lumineux modulés, 1.' un de ces défis concerne la réception des signaux lumineux modulés. La plupart des appareils électron.i que s existants: cités plus tôt ne sont pas équipés de dispositif de réception de signaux lumineux modulés, On peut donc soit munir l'appareil électronique d'un équipement de: réception additionnel connecté à un port de l'appareil, par exemple à une prise jack femelle, soit utiliser un appareil photo de l'appareil électronique. Dans ce dernier cas, la réception des signaux lumineux modulés nécessite de réaliser on traitement d'une image produite par l'appareil photo, qui doit être particulièrement perforitiaht pour que la réception des signaux lumineux modulés soit suffisamment efficace.

OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour buL d'améliorer la réception de signaux lumineux modules de type signaux VLC.

RESUME DE L’INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de réception d'un signal lumineux modulé de type signal VLC', mis· en œuvre· dans: un appareil électronique comportant un appareil photo comprenant· un. capteur CMOS, le procédé de réception comportant: les étapes de. : - acquérir une image comprenant des franges correspondant à des états hauts et à des états bas du signal lumineux modulé ;. - convertir l'image; en un signal d'intensités moyennes, le signal, d'intensités moyennes comprenant des composantes représentatives;, chacune d'une moyenne d'intensité lumineuse; d'une rangée ,de l'image ; - assimiler ;lë. signal d'intensités moyennes à une sérié temporelle",, .ët mettre en .œuvre une méthode de désaisonnalisation; sur la série temporelle, poux obtenir une courbe .recentrée en amplitude ; - déterminer des largeurs dé piçs de la courbe recentrée en amplitude, en réalisant, une détection d.ë: ..passages·' par zéro de la courbe, recentrée en amplitude. ; - reproduire:. un .signal numérique contenu dans le signal lumineux modulé à partir des largeurs des pics, te procédé de réception selon l'invention améliore de manière importante la réception des signaux lumineux modulés de type signaux VLC.

On propose aussi un appareil électronique comportant un appareil photo comprenant un capteur CMOS et un composant de traitement dans lequel est mis en œuvre le procédé de réception qui vient d'être décrit. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en œuvre .particulier non limitatif de 1 ' invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente une lampe à LED et un utilisateur muni d'un téléphone mobile ; - la figure 2 représente des étapes d'un procédé d'émission ; - la figure 3 représente une trame d'identifiant ; - la figure 4 représente une trame d'identifiant comprenant un premier signal codé ; - la figure 5 représente une trame d'identifiant modulée comprenant un deuxième signal codé ; - la figure 6 représente une image produite par un appareil photo du téléphone mobile ; - la figure 7 représente un objet issu de la figure 6 et correspondant à une lampe à LED ; - la figure 8 représentes des étapes d'une phase de décodage du procédé de: réception d'un signal lumineux modulé dé: type signal VLC selon. I ' invention ; - la figure 9 représente une·, .courbe d'on signal d'intensités' moyennes en fonction des rangées; d'une portion d'image ; - la figure 1,0 représente une courbe recentrée en amplitude .obtenue à partir de la, courbe· de: la figure 9 ; - la figure. 11 '.représente une; table de décodage

Manchester .; - 14, figure 1.2 représente une·, courbe d'Un signal d'intensités moyennes en, .fonction des rangées d'une portion d'image ; - la figure. .1,3 représente une courbe .recentrée en, .amplitude., obtenue.·' à partir de.· la courbe de la. figure 12 grâce à une .méthode de désaisonnalisation, utilisant une.· .régression polynomiale - la figure 14 représente une courbe recentrée en amplitude, obtenue grâce à une méthode de désaisonnalisation utilisant un filtre de Hodrick-Prescott ciasique ; - la figure 15 représente une courbe recentrée en amplitude, obtenue grâce au procédé de réception selon 1*invention ; - la figure 16 représente une première courbe, une deuxième courbe et une troisième courbe illustrant un taux d'erreur de réception de 1'identifiant en fonction d'une distance, la première courbe correspondant à l'utilisation d'une méthode de désaisonnalisation utilisant une régression polynomiale, la deuxième courbe correspondant à 1'utilisation d'une méthode de d é s a i son n ali s a t i ο n utilisant un filtre de Hodrick-Prescott clasique, la troisième courbe correspondant à l'utilisation d'une méthode de désaisonnalisation utilisée dans le procédé de réception selon 1'invention, DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On décrit tout d'abord un procédé d'émission d'un signal lumineux modulé de type signal VLC. Le procédé d'émission est mis; en oeuvre dans un dispositif d'émission de signaux' VLC.

Le dispositif d'émission de signaux VLC comporte une di.ode électroluminescente et un module de pilotage destiné à piloter la diode électroluminescente . Le module de pilotage comprend un premier composant de traitement adapté à exécuter des instructions d'un programme pour mettre en œuvre les différentes étapes du procédé d'émission, et un composant de pilotage de 1 a diode ou driver, en anglais.

Le premier composant de traitement est ici un miorocontrôleur, mais pourrait être un composant différent, par exemple un processeur ou un FPGA.

Le driver est ici un driver de tension.

En référence à la figure 1, le dispositif d'émission de signaux VLC est intégré dans une lampe à LED 1. La lampe à LED 1 est ici positionnée au plafond d'une salle d'un bâtiment quelconque : musée, gare, aéroport, magasin, espace de travail, etc.

La lampe à LED 1 utilise la diode électroluminescente pour éclairer son environnement. La lampe à LED 1 remplit ainsi une fonction d'éclairage de la salle.

La lampe à LED 1 remplit aussi une fonction de géolocalisation intérieure d'un appareil électronique muni d'un dispositif de réception de signaux VLC. L'appareil électronique est en l'occurrence un téléphone mobile 2 dont est muni un utilisateur 3.

La foncti on de géolocalisation intérieure fonctionne de la manière suivante. Le dispositif d'émission de signaux VLC de la lampe à LED 1 émet en continu des signaux VLC émis comprenant un identifiant de la lampe à LED 1. L'identifiant de la lampe à LED 1 comprend des données de position de la lampe à LED 1 dans la salle. L'émission de signaux VLC émis consiste à commuter la diode électroluminescente, de manière à commuter une pui ssance lumineuse produite par la diode électroluminescente pour générer des signaux lumineux modulés binaires constituant. les· signaux. VLC émis...

Pour 'Commuter la diode. êlect.rdl.dm,ine::s.cênte:,.. le module de pilotage fdüfnit .sélectivement à la diode électroluminescente un courant d'alimentation supérieur à un seuil de courant 'haut, prédéfini ou un courant d'alimentation inférieur à un seuil de courant bas prédéfini.

Le courant d'alimentation supérieur au seuil de courant haut prédéfini permet de générer un état haut d'un signal VLC émis, soit une valeur binaire égale à « 1 », alors que 1e courant d'alimentation inférieur au seuil de courant bas prédéfini permet de générer un état bas du signal VLC émis, soit une valeur binaire égale à « 0 ».

Lorsque le téléphone mobile 2 reçoit les signaux VLC émis, et donc l'identifiant de la lampe à LED 1, le téléphone mobile 2 utilise les données de position de la lampe à LED 1 pour déterminer sa propre position dans la salle, et: donc la position de 1'utilisateur 3 dans la salle.

En référence à la figure 2, le procédé d'émission comporte tout d'abord l'étape de générer un signal numérique, d'origine .(étape El.:).. Le, signal -numérique d'origine contient, -tout d'abord· des données à transmettre, -en l'occurrence l'identifiant, de la.-, lampe à LED 1. L'identifiant est composé d'une. pluralité de bits formant: -un ou plusieurs octets. La: durée d'un état haut ou d'un état bas de 1 ' identifi.ant est: égale: à T (période,)...

Le slpnal numérique d'origine confient .aussi une somme de: contrôle (ou checksum, en anglais.) . Le procédé d'émission comporte ainsi l'étape de calculer une somme de contrôle sur l'identifiant (étape ;Ë2). Se calcul de la somme de contrôle consiste ici a réaliser une addition, binaire des· bite de l'identifiant pris- deux par deux. On obtient ainsi une première somme intermédiaire composée d'une pluralité de bits. Puis, on remplace chaque bit de la première somme intermédiaire par le bit opposé, pour obtenir une deuxième somme intermédiaire. On prend enfin les trois derniers bits de la deuxième· somme intermédiaire! pour obtenir .la somme de contrôle!... Oïl' illustre par Un exemple l'obtention de la somme de dontrôle. L'identifiant Id de la lampe LED 1 est : Id=Gbl010101Q.

La. première somme· intermédiaire Si est. telle que : S,1=0b 10+0bl0+QblQ + 0bl0=®>Χϋΰ0 .

En prenant les; bits.· Opposés, on obtient la. deuxième somme intermédiaire S .g.· :

Sa=0b0111..

La somme de contrôle Os est donc :

Cs=lll.

Le procédé d'émission comporte ensuite l'étape de coder le signal numérique d'origine, c'est à dire l'identifiant et la somme de contrôle, en utilisant un premier codage, pour obtenir un premier signal codé (étape E3). Le premier codage est ici un codage Manchester. Un bit égal à Q de l'identifiant et de la somme de contrôle est codé par une transition d'un état bas vers un état haut, alors qu'un bit égal à 1 est codé par une transition d'un état haut vers un état bas.

On note que le; codage Manchester est; un CâS particulier de modulation GO;K (pour .Qn-Qff Keytiig)... Tout autre·.·, codage issu, d'une modulàtion O.Q;K pourrait être utilisé.

On obtient ainsi un identifiant codé IdMançi» et une somme de contrôle codée CsManch· L ' ident i fiant codé IdManch; est :

IdMailcK=10 01100110011001.

La somme de contrôle codée CsManch est : C SManéii3! 01010.

Dans l'identifiant codé et dans là somme de contrôle codée, la durée maximale d'un état haut ou d'un; état bas est égale à T, et la fréquence de transition maximale Ftran entre deux transitions (d'un état haut vers un état bas ou d'un état bas vers un état haut) est telle que i

Ftran—2 /T ·

Le procédé d'émission comporte ensuite l'étape de construire une trame d'identifiant;. La construction de la traîne d'identif xatit consisté à conçaténer des bits.·, dé; départ, l'identifiant codé et la Sommé de contrôlé Codée (étape E4) . La trame: d'identifiant est. un, signal concaténé issu dé; la concaténation des·, bits de départ et du premier signal codé.,

Les bits de départ Bd sont ici tels que :

Bd^O1110010.

On note que les bits de départ comprennent une succession de trois « 1. ;» consécutifs,, soit trois états hauts consécutifs 3T,/2. Comme une "telle: succession est impossible dans „1"'.identifiant codé, et dans 1a. somme de contrôle codée, du fait de l'utilisation du codage Manchester, les trois « 1 » consécutifs permettent de distinguer les bits de départ et donc le début de la trame d'identifiant.

La trame d'identifiant est donc lé; .signal, tiü- mérique émis suivant : 011100101001100110011001101010.

Le procédé d'émission comporte ensuite 1'.étape de.; débuter l'émission de la trame d'identifiant (étape E5-J .

Au moment de, l'émission. de ..la trame d'Identifiant, le procédé d'émission, .détecte: les états bas de la trame d'identifiant et dote, notamment, du premier signal codé ('.étape E6) .

La trame d'identifiant est codée en utilisant un deuxième codage. Le. deuxième codage consiste a moduler chaque état bas de. la trame d'identifiant :à. une fréquence de modulation Fmoci (étape E7 ) .. La fréquence dé modulation Fmod est: supérieure :à la fréquente de transition, maximale Fi-ratr- La fréquence de modulation F&od est 'ici. un multiple de la fréquence de transit i on maximale Ftran. Là: fréquence· dé, modulation Fmoci est ici telle que :

Fmod =2 Ftran =4/T.

En référence à la figure 3, on obtient ainsi, à partir de la trame d'identifiant et donc du premier signal codé, un deuxième signal codé, qui est une trame d'identifiant modulée 5.

En référence aux figures 4 et 5, on voit donc qu' un état bas 6 de durée T d'une trame d'identifiant 7 (non modulée) contenant le premier signal codé Sel, est remplacé par quatre transitions 8 d'un état bas vers un état haut de la trame d'identifiant modulée 10 associée contenant le deuxième signal codé Sep, et qu'un état bas 12 de durée T/2 est remplacé par deux transitions· 13 d''"u.n. état baâ vers un... état, haut dé, là trame· :d'identifiant modulée. 1.0.

La modulation cesse lorsqu' une transition d'un état bas vers un état haut ''est" "détectée dans la trame d'identifiant et dont, notamment, dans le .premier signal codé: (étape ES) . Puis, .la détection d'-un .état bas de., la trame:· d' identifiant (non. .modulée) reprend· '{étape E6) .

Le procédé d'émission se poursuit jusqu'à l'émission complète de la trame d'identifiant modulée (étape E9) , puis reprend à l'étape ES. La trame d'identifiant modulée est ainsi réémise en continu.

Pour transmettre la trame d'identifiant modulée, il est ainsi nécessaire de fournir à la diode électroluminescente une puissance électrique moyenne importante, supérieure à la puissance électrique qui serait fournie dans le cas où seul un codage Manchester classique (ou un autre codage classique) serait utilisé·,:·

Eil effet, 1'utilisation d'un codage Manchester classique permettrait d'obtenir·· dés: signaux·· codés constitués à moitié par des· états., hauts et à· moitié par .des; états .bas,· et donc· .des·· signaux VLC émis formés· à moitié d'états hauts et d'états· bas. L'utilisation d'un codage Manchester classique, revient donc à ..four-· nir à la diode· électroluminescente un courant d'alim.entat;ion; supérieur au seuil de courant haut prédéfini pendant une. durée totale égale à une moitié dé la durée nécessaire pour émettre·: les signaux VLC.,. et à fournir à la diode électroluminescente un courant d'alimentation inférieur au seuil de courant bas prédéfini pendant une durée totale égale la moitié de la durée nécessaire pour émettre les signaux VLC.

Avec un codage Manchester classique, la puis- sance électrique moyenne fournie à la diode électroluminescente est donc égale à 50% d'une puissance électrique maximale correspondant à une émission continue d'états hauts.

Ici, en modulant les états bas de la trame d'identifiant 7, et donc du premier signal codé Sel, on obtient une trame d* identifiant modulée 10, et donc un deuxième signal, codé Sda·*·. dont: lés;, états hauts sont, plus nombreux et présentent une durée·, totale plus importante. La durée pondant laquelle, ,1a diode électroluminescente est alimentée par un courant d'alimentation supérieur au seuil de· courant haut prédéfini est plus importante, et la puissance électrique· moyenne· fournie à la, diode électroluminescente est donc augmentée. La puissance électrique.·; moyenne, fournie· à la diode électroluminescente est ici égale à 75% de la puissance électrique maximale,

La trame d'identifiant modulée 10 est donc associée à une puissance électrique moyenne fournie à la diode éleGtrQluminesGente de 75% de la puissance électrique maximale. En augmentant la fréquence de modulation des états bas, on augmente la puissance électrique moyenne fournie â la diode électroluminescente, qui peut atteindre 95% de la puissance électrique maximale,

Le deuxième: codage est donc destiné à augmenter la puissance électrique moyenne fournie à la diode élect rolifflinescente pour générer les signaux VLC émis. L'augmentation de la puissance électrique moyenne permet d'augmenter la puissance lumineuse moyenne produite par la diode électroluminescente et donc par la lampe à LED 1. On améliore ainsi l'éclairage de la salle dans laquelle est positionnée la laiüpë à LED 1.

On note que, comme la fréquence de modulation et la bande de fréquence des signaux VLC émis sont connues, un filtre passe-bas peut être utilisé dans le dispositif de réception de signaux VLC du téléphone mobile 2 pour filtrer les signaux VLC reçus et. récupérer ainsi la trame d'identifiant 7 non modulée, simplement codée en Manchester.

On décrit maintenant le procédé de réception d'un signal lumineux modulé de type signal VLC selon l'invention-.. Le procédé de réception selon l'invention est ici mis en œuvre dans le téléphone mobile 2 et permet à celui-ci de recevoir les signaux VLC émis;.

Le téléphone mobile 2 comporte un appareil photo Comprenant un capteur CMOS (pour Complémentsry M0t&X-Ox2de-Seïiï'£p&ndü'ùto.r) . Le dispositif de réception dé: Signaux VLC du téléphone mobile 2 comprend l'appareil photo du téléphone mobile 2, qui est donc utilisé pour recevoir les signaux VLC: reçus. Outre l'appareil photo, le dispositif de; réception comprend un module de réception relié à l'appareil photo. Le module -de réception comprend tin deuxième composant de traitement adapté à: exécuter des instructions d'un programme pour mettre en ceüvre les- différentes étapes du procédé de: 'réception.... .Le·, deuxième, .composant de traitement est. ici. un processeur., mais pourrait être un- composant .différent, par exemple un .mi.crocontrâle.ur ou un FPGA.

On utilise ici l'effet d'obturateur déroulant (pu « fol linge simt fer e££ ec.t 2) du capteur CMOS pour .recevoir les signaux vlc reçus·...

En référence à la figure 6, l'appareil photo permet d'obtenir des images semblables à l'image 20. L'image 20 comporte des franges blanches 21 et des franges noires 22. Chaque frange blanche 21 correspond à un état haut d'un signal VLC reçu, alors que chaque frange noire 22 correspond à un état bas du signal VLC reçu. On peut donc retrouver la trame dridentifiant modulée à partir de l'Image 20.

Le procédé de réception d'un signal lumineux modulé de type signal VLC comprend tout d'abord une étape préliminaire au cours de laquelle l'appareil photo est initialisé. L'initialisation consiste à régler des paramètres de 1'appareil photo, parmi lesquels la durée d'exposition, la sensibilité ISO et la résolution.

La durée d'exposition est la durée pendant laquelle le capteur CMOS: est exposé: à la lumière. Une courte durée d'exposition produit des images 20 relativement sombres, car la quantité de lumière à laquelle est exposé le capteur CMOS est faible. Une.··, longue durée d'exposition produit des images 20 relativement brillantes, car la quantité de lumière à la—· quelle est exposé le capteur CMOS'· est importante. Pour bien distinguer les franges: blanches 21 des frangés noires 22, et donc les états: hauts des états bas des signaux VLC reçus, il est préférable de choisir Une Courte durée d'exposition.

La sensibilité ISO détermine la sensibilité de l'appareil photo à la lumière. Une haute sensibilité ISO augmente la sensibilité de 1'appareil photo. En choisissant une haute sensibilité ISO, on améliore la détection des changements d'intensité lumineuse et donc le contraste de l'image 20. Il est donc possible de détecter des signaux VLC émis en augmentant la distance entré la lampe à LED 1 et le téléphone mobile 2. La sensibilité ISO d'un appareil photo classique est typiquement comprise entre 100 et 800, mais certains téléphones mobiles 2 récents sont munis d'un appareil photo présentant une sensibilité ISO de 1600 voire mime de 320 0.

Enfin, il est avantageux de choisir une résolution proche ou égale à 640x480 pour réaliser le décodage des signaux VLC reçus en un temps relativement court.

Une fois que l'appareil photo a été initialisé, une image 20 est traitée pour décoder les signaux VLC: reçus·.

Il est possible que plusieurs sources d'émission lumineuses, c'est à dire ici plusieurs lampes à LED 1, émettent dans la salle des signaux VLC émis: de manière simultanée. Dans ce cas, si l' appareil photo présente un angle de champ suffisant ou si la distance entre l'appareil photo et chaque lampe à LED 1 est relativement importante, l'image 20 peut contenir des franges blanches 21 et des franges noires 22 représentatives des signaux VLC émis produits par plusieurs lampes à LED 1>

Le procédé de récept ion détecte dans ce cas toutes les lampes à LED 1 présentes dans l'image 20 . Ensuite, le procédé de réception décode successivement les signaux VLC reçus provenant de chaque lampe à LED 1, en commençant par la lampe à LED 1 la plus proche du centre de l'image 20 et en terminant par la lampe à LED 1 la plus éloignée du centre de 1'image 20. .Le procédé .de, réception comprend ainsi une étape de: seuillage de l'image: 20. L'étape de seuillage.· consiste à conserver, dans l'image 20, uniquement les pixels présentant une intensité lumineuse supérieure à un seuil d'intensité lumineuse prédéterminé. On obtient ainsi une pluralité de formes préliminaires.

Puis, des opérations morphologiques sont mises en oeuvre sur l'image 20. Les opérations morphologiques comprennent des opérations morphologiques d'ouverture et des opérations morphologiques de fermeture. On remplit ainsi des espaces de taille réduite et privés de pixels à l'intérieur des formes préliminaires, et on élimine des ensembles de pixels de taille réduite et isolés à proximité des formes préliminaires.

En référence à la figure 7, on obtient ainsi, dans l'image 20, une pluralité d'objets1 semblables à l'objet ,2.3. Chaque, objet 23 dé l'image 20 correspond à une lampe. :â LED 1...,

Puis, uh algorithme d'étiquetage en composantes connexes est appliqué sur chaque objet de 1 ' image,..

Un centroxde de chaque objet ,23 est alors déterminé. Une distance euclidienne entre le centroïde de chaque objet 23 et le, centre de l'image 20 est calculée .

On obtient ainsi une table d' ofejets 23. Dans la table d'objets 23, les objets 23 sont classés en fonction de leur distance au centre de l'image 20, selon un ordre de distance croissante.

Une fois que toutes les lampes à LED 1 ont été identifiées et que tous les objets 23 correspondants ont été; stockés dans la table, une première portion .d'image., correspondant à 1'.objet 23' situé en première position dans la table d'Objets 23> est· 'tout d'abord extraite.· de l'image ::20.

La première portion, d'ima-ge 'Correspond donc :à.· la lampe à LED 1. .là. plus, proche dû rentre de l'image ,2.0. la première' portion d'image est. définie, de sorte que.'· .la lampe· à. LED 1. soit située·.· au centre· de la: .première portion d'image·.. .One; phase de décodage est· appliquée sur la. première portion .d'image:·/, .pour décoder le signal VLÇ reçu produit par· la lampe: à :led l. ta phase dé: décodage est réalisée 'par un., décodeur programmé·:· dans. ,lë dispositif de réception du téléphone mobile 2., là phase de décodage est ensuite répétée pour chaque objet 2.3 de la table d'objets, et donc pour chaque lampe à LED 1. Chaque lampe à LED 1 est située au centre d'une portion d'image associée. One portion d'image constitue bien sûr une image. Si une seule lampe â LED 1 se trouve dans la salle et qu'un seul objet 23 est détecté dans: l'image 20, il est possible soit de réaliser la phase de décodage sur l'Image 20 entière, soit d'extraire une portion d'image de l'image 20 centrée sur l'objet 23.

En référence à la figure 8, la phase de décodage Pha comporte tout cl' abord une étape de conversion (étape E20) . La portion d'image est un signal à deux: dimensions. La conversion: .consisté à convertir la. portion d'image en un signal, à une· dimension.., Le décodeur fonctionné: en effet principalement avec des signaux à. une dimension. Pour cela., .l.a moyenne des: intensités lurtii.ne.uses des pixels de .chaque rangée de. la portion d' image est calculée.,

On note.· ici pue, pour chaque portion d'amage, il est possible, d'échantillonner les colonnes formant la portion d',limage: pour réduire, le nombre·· de .colonnes sur lesquelles ,1a conversion est réalisée. En effectuant un échantillonnage consistant, à. sélectionner une colonne toutes: les M colonnes, et Oh considérant que le nombre total de Colonnes d'une portion d'image est égal à n, on réalise le traitement sur un nombre j de colonnes, j étant égal à la partie entière du rapport n/M. On. réduit ainsi considérablement la taille de la portion d'image, et donc on réduit de manière importante les temps de calcul.

On obtient ainsi un signal d'intensités moyennes, représentatif du signai VLC reçu, comprenant des: composantes égales chacune à une moyenne des intensités lumineuses des rangées de la portion d'image.

En référence à la figure 9, la courbe 24 du signai d'intensités· moyennes est formée par une succession de pics 25. Les pics 25 comprennent des pics :d·'·intensité locale maximale? et. des pics -d''.intensité locale· minimale.. Chaque pic· d'intensité locale maximale: correspond à un état haut dû, signal. VLC reçu, et chaque:' pic d'intensité locale .minimale correspond à. un •état, bas du signal VLC reçu. Peur obtenir le nombre·· de bits.· .correspondant· à un état haut ou à un, état bas·.., i.l convient d'évaluer· .une largeur de chaque, pic 25.

On constate cependant sur ta figure 9. .que: l.ramplitude de. la courbe 24 n'est pas; centrée sur une valeur d'ampli, tu dé·· Constante. Ceci, est dû au fait que, comme· la lampe·· â LED 1 est située au Centre de là., por- tien d'image, 17 intensité lumineuse est plus impor-tânt:e au centre de la· portion d'image .gu7 aux extrémités de la .portion d' image.

Ainsi., préalablement à l'évaluation de la largeur des pics 25, l'amplitude de la courbe 21 du signal d'intensités; moyennes est recentrée;, sur· "Une valeur nulle virtuelle, pour obtenir une· courbe, recentrée; en amplitude 26 d'un signal recentré en. amplitude, visible sur la figure 10, Les· .amplitudes, des pics·; 27 sont ainsi définies par rapport à une même, référence .d'intensité lumineuse, correspondant à. la. valeur nulle virtuelle 28, et la largeur de chaque pic 27 correspond à la largeur du pic 27 au niveau de cette valeur· nulle: virtuelle; 28,

Pour cela, on assimile le signal d'intensités .moyennes à une série temporelle, et on Utilise une méthode de désaisonnalisation de série temporelle. Une tendance dé la série temporelle·, est alors déterminée, puis c.ètte·. tendance est soustraite au signal d'intensités .moyennes pour· obtenir un signal d'intensités moyennes recentré...

La méthode de désaisonnalisation de série té®-· porelle· utilise ici. un filtre de. Modtick-Prescott.

On 'Suppose: donc que le signal d'intensités.· moyennes est une s élue temporelle constituée de vâ.ie.ur yt, et. que Chaque valeur yt est égale à la somme··, d'une composante de tendance gt et d'une composante cyclique; ct, de sorte que .·: yt=gt+Ct, avec t = 1 ,T ,

La détermination; des composantes cycliques ct permet de produire la courbe recentrée en amplitude 26. L'utilisation du filtre de Hodriok-Prescott a poux objectif de ."Calculer les.· composantes·, cycliques'. ct à· partir des valeurs ÿt en résolvant le problème dé·, minimisation suivant a

Le problème de minimisation utilise un paramètre de lissage λ.

Le paramètre de lissage λ « pénalise » la variabilité de la composante de tendance gt, Plus la valeur du paramètre de lissage λ est élevée, plus la variabilité de la composante de tendance gt est faible, et plus la composante de tendance est lissée. Au contraire, plus la valeur du paramètre de lissage λ est faible, plus la variabilité de la composante de tendance gt est importante. Lorsque la Valeur du paramètre de lissage À est proche· de zéro, la composante de tendance gt deviëïit équivalente à la valeur yt.

Le problème de minimisation qui vient d'être évoqué peut aussi être .écrit comme suit :

o.ù yT est un vecteur dont les composantes sont les y'f:f ·§γ est un vecteur dont les composantes· sont les gt., Iÿ est la mâtricè identité et F est la ...matrice pentadiogonale suivante.:

On a· donc

.Et donc :

on. cT est est. .un vecteur dont les composantes sont les. ct*

La val eut du paramètre de lissage: λ dépend de la périodicité; des données yt..

Ici, comme la lampe à LED 1 est située au centre de la portion d'image, l'intensité du signal d'intensités moyennes est relativement forte au milieu de la série temporelle, et relativement faible au début et à la fin de la série temporelle. Ges différences d'intensité ont tendance à nuire à l'efficacité du filtre de Hodrick-Prescott.

Pour résoudre c& problème, différentes valeurs de paramètre de lissage sont utilisées.

En considérant que la série temporelle yt a une taille égale an, le paramètre de lissage est le vecteur de lissage suivant :

Le .paramètre de lissage est ainsi un vecteur do lissage comprenant une pluralité de composantes.

La pluralité de composantes comprend des composantes centrales, situées au centre du vecteur de lissage:, et des composantes extréma les-,· situées .aux extrémités d'd tèdbeur de: lissage.·.*

Les Composantes: centrales:· ont des taledis supérieures à celles des composantes extrémales.

Une valeur d'une composante centrale .est supérieure â· 10000, et une· valeur d'une composante extré-mâle est inférieure à ,ΙΟΌΌ.

Les valeurs des·, composantes extrémales sont •ici .égales à 800 et à: 500. Les valeurs des.·: composantes: centrales·: sont ici égales: à 1100, 1.600 et 14CQ0-.,

Ainsi, le lissage est relativement faible au début et à la fin de la série temporelle, car la faible intensité lumineuse du signal VLC reçu résulte en une faible amplitude du signal d'intensités moyennes, qui nécessite un lissage faible. Au contraire, le lissage est relativement fort au milieu de la série temporelle, car la forte intensité lumineuse

du signal ¥LC reçu résulte en une amplitude importante du signal d'intensités moyennes, qui nécessite un lissage fort.

On obtient ainsi la courbe recentrée en amplitude 26 du signal recentré en amplitude (étape E21 de la figure 8}.

Il convient ensuite de déterminer les bits constituant le signal VLC reçu à partir de la courbe recentrée en amplitude 26 et, en particulier, le nombre de bits de chaque séquence d'états hauts et d'états bas. La largeur de chaque pic 27 correspond à un certain nombre de bits égaux à 1 (pour un pic d'intensité locale maximale) ou à 0 (pour un pic d'intensité locale minimale).

On mesure pour cela la largeur de Chaque pic 27 de la courbe recentrée en amplitude 26 en réalisant une détection des passages par zéro (ou zéro—Crossing détection, en anglais) de. 1a. courbe .recentrée, .en amplitude 26 (étape E22).

Chaque pic d'intensité locale maximale correspond, selon sa largeur, à l'une des 'séquences: sui vantes : 1, 11, 111.

Chaque pic d'intensité locale: minimale·: correspond, selon sa largeur,, :à .l'"üne des séquences·." sui vantes : 0, 00.

On obtient ainsi un signal, numérique reçu représentatif du signal VLC reçu.

Puis, une fois que les séquencés d'états hauts et. d'états bas ont: été décodées,· le·, procédé de réception comprend l'étape de détecter les bits de départ (étape Ε23·) . Pour rappel, les bits de départ contiennent la séquence :

Qlll/OOIG,

Une fenêtre glissante est appliquée, sut le signal numérique reçu pour détecter les bits de départ.

Puis, une fois que les bits de départ ont été· identifiés., les bits de l'identifiant codé et de la somme· de contrôle codée peuvent être récupérés.

Les bits du signal numérique reçu, qui suivent les bits de départ, subissent pour cela un décodage Manchester (étape E24) . Pour cela, 22 bits sont ici pris en compte à partir de la fin des bits de départ. le décodage Manchester est réalisé en utilisant la table de la figure 11. Si aucune erreur n'est identifiée pendant le décodage Manchester, on obtient une séquence de onze bits dans laquelle les huit premiers bits correspondent à l'identifiant (non codé) de la lampe LED 1 et les trois derniers bits correspondent à la somme de contrôle (non codée). le décodage Manchester permet de détecter une erreur si le signal numérique reçu contient des séquences de deux « 1 » consécutifs, ou de deux « 0 » consécutifs (à .l'exception, .bleh. Sut des bits de départ;)·, car le décodage, .correspondant à la table est réalisé .pour des paires de deux bits. Cependant, même si aucune erreur n'est détectée par le· décodage Manchester, il est possible que le' signal numérique reçu contienne une erreur.»

Le. signal numérique Codé en .Manchester suivant peut par exemple être émis· : 01-01-1.0-01-1..Q-1Q-"1.0"-01.,. ce qui correspond, au .signai 'numérique non codé suivant : 00101110.

Si le signal numérique codé reçu est : 10-01-10-01-10-10-10-01> ce qui correspond eu. signal .numérique non codé· reçu suivant : 1010:1110,. aucune erreur ne sera détectée au moment du décodage Manchester, alors que le signal numérique non codé reçu est différent du signal numérique non codé émis. L'utilisation de la somme de contrôle permet d'éviter ce type d'erreur.

Le calcul de la somme de contrôle: consiste, à nouveau à réaliser une addition binaire des bits de 1'identifiant pris deux par deux. On obtient ainsi une première somme intermédiaire composée d'une pluralité de bits. Puis, on remplace chaque bit de la première somme intermédiaire par le bit opposé, pour obtenir une deuxième somme intermédiaire.· On prend enfin les trois derniers· bits de .Là. deuxième somme intermédiaire pour obtenir la ...somme de contrôle. On vérifié, si la somme de contrôle. Obtenue dans le signal numérique reçu correspond à celle· du signal numérique émis (étape E25) .

Si la.· somme de:, contrôle correspond, le procédé de réception comporte.· l'étape· de fournir au deuxième composant de: traitement: du téléphone mobile 2 l'identifiant de là: lampe â. LED 1, pont que la .géol.o-calisation du téléphone mobile 2 pui.ése. être réàlisée·. Sinon, un message; d'erreur est généré, par le deuxième composant de traitement (étape: E26) .

Bien sûr, l'ensemble, des étapes de la phase de décodage·. Fhjd. sont ensuite, .réalisées, pour chaque Objet 23 de· 'la table· d'objets '23 {et donc pour chaque: lampe à LË'D 1.), dans un ordre'.· correspondant à la. position des objets; 23 dans la table à' objets: ,23.

Les: .figures 12 à .1.6 permettent d'i11usitèt les perf:Odffiân.:c:es·. :dü procédé de·, réception,.

La figure 12 représente une courbe 3:0· d'un signal d'intensités moyennes, La ..figure 13 représente une courbe recentrée en amplitude 3.1 obtenue en utilisant. une· 'méthode de désaisonnalisation utilisant une régressièn· polynomiale. La figure 14 représenté; une courbe'· recentrée en amplitude 32· Obtenue: grâce à une: méthode de désaisonnalisation Utilisant un filtre.; de Hôdr.iè:k'-:Pr'e'S'C.0t.:t classique. La figure' 1.5 représente une: Courbe recentrée en amplitude· 33 obtenue grâce au procédé de réception décrit ici.

On remarque que la courbe recentrée en amplitude 31 et la courbe recentrée: en amplitude 32 ne sont pas centrées sur" la valeur" nulle" virtuelle 34 entre les rangées .280.' à 350, contrairement à la courbe recentrée· ên. amplitude 33, qui est parfaitement centrée sur la. valeur' nulle: virtuelle: 35.

La figure: 16 représente Une première courbe 3 6, une deuxième courbe 37 et une·· troisième- courbe 38.

La première courbe 36, la deuxième courbe 37 et la troisième" courbe 38 illustrent un taux: -d'erreur de réception de l'identifiant de la lampe à E;Ë:D'· .1 par le téléphone, mobile 2, en fonction de la. distance entre- le 'téléphone mobile 2 et la: .lampe à LED'. 1. Là: première courbe 36: correspond à: 1'utilisation, d'une méthode de désaisonnalisation uti- lisant une régression polynomiale. La deuxième courbe 37 correspond à l'utilisation d'une méthode de désaisonnalisation utilisant un filtre de Hodrick-Prescott olasique. La troisième· courbe:·· 3·8 correspond à. l'utilisation d'une· méthode:··, de désaisonnalisation utilisée dans le procédé'· dé réception décrit, ici.

Le taux d'etfeût ;ffidÿën est égal à 0,0093% pour la courbe 36, à: pour la courbe 37, et à. 0,0030% pour la courbe 38·, Le procédé de réception qui vient d'être décrit est donc très performant, en particulier lorsque la distance entre la lampe à LED 1 et le téléphone mobile 2 est importante. L' invention n' est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais, bien au contraire, couvre toute variante entrant dans le cadre; de l'invention tel que défini par les revendications .

On a·, décrit ici., qu.ê·· lé deuxième; codage, destiné â coder le premier.· signal codé· dans· le but d'augmenter une puissance·· électrique moyenne fournie à la diode .électroluminescente, consiste à réaliser une modulation de fréquence sur les états bas du premier signal codé. Ce type de deuxième·.· codage est •particti— lièrement. avantageux: dans le cas· où le driver de la. diode· est· .un driver de tension. C:e··· détixième codage·, est aussi .particulièrement avantagent dans le cas où. un variateur est positionné en entrée: .du driver, que le.· driver soit -un driver de tension ou un driver de: courant·...

Dans le cas où le driver est un: driver de courant.,· et où· un variateur' .n'ëSt pas positionné en entrée: du driver, .il est partloülièrement avantageux de choisir., un autre type, de deuxième·., codage. Le deuxième, codage consiste alors à modifier un rapport cyclique du premier signal codé (obtenu suite à un codage Manchester) . On augmentera par exemple une durée des états hauts du premier signal codé. On augmente ainsi une durée des pulsations de courant qui pilotent la diode, et donc on augmenté la puissance électrique moyenne fournie à la diode électroluminescente et donc la puissance lumineuse moyenne produite par la diode électrolumines cente.

Bien que l'on ait ici décrit la mise en œuvre de l'invention dans une fonction de géolocalisation intérieure, l'invention peut bien sûr être mise en œuvre dans une application différente, par exemple dans une fonction de géolocalisation extérieure.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé de réception d'un signal lumineux modulé de type signal VLC, mis en œuvre dans un appa-rei.l électroni que (2) comportant un appareil photo comprenant un capteur CMOS, le procédé de réception comportant lès étapes de : - acquérir une image: (20) comprenant des franges (21, 22 ) correspondant à des états hauts et à des états bas du signal lumineux modulé ; - convertir l'image en un signal d'intensités moyennes*·, le signal d'intensités moyennes comprenant des composantes représentatives chacune d'une moyenne d'intensité lumineuse d'une rangée de l'image - assimiler le signal d'intensités moyennes à une série temporelle, et mettre en œuvre une méthode de désaisonnalisation sur la série temporelle* pour obtenir une courbe recentrée en amplitude (26) ; - déterminer des largeurs de pics (27) de la courbe recentrée en amplitude (26), en réalisant une détection de passages par zéro de la courbe recentrée en amplitude (27) ; - reproduire un signal numérique contenu dans le signal lumineux modulé à partir des largeurs des pics (27) .
2. 2. Procédé de réception selon la revendication 1, dans lequel la méthode de désaisonnalisation met en œuvre un filtre de Hodri ck-Prescott. 3> Procédé dé réception: selon la revendication 2, dans lequel la mise on œuvre du filtre dé Hodrick-Prescott Utilise un paramètre de lissage, le paramètre de. lissage étant un vecteur· ..de lissage comprenant une pluralité de composantes...
3. 4. Procédé de réception;· selon la revendication 3., la pluralité de composantes comprenant des.· composantes centrales et des composantes ext rénales, les composantes centrales; ayant des valeurs supérieures à celles des composantes extrémales.
4. 5. Procédé de réception selon la revendication 4, dans lequel une valeur d'une composante centrale est supérieure à 10000, et dans lequel une valeur d'une composante extrémale est inférieure à 1000.
5. 6. Procédé de réception selon la revendication 1, destiné à recevoir des signaux lumineux modulés générés par des sources d'émission: lumineuse distinctes, le procédé de réception comprenârit en outre une -étape, de mettre en œuvre des opérations morphologiques sur l'imagé (2:0) pour distinguer des objets (23) correspondant chacun, â. une.; source; d'émission lumineuse. 7..· Procédé de réception selon la revendication :6..,. comprenant en outre· une· étape d'appliquer un, algorithme d.' étiquetage en. composantes·.; connexes sur chaque objet; (23). 8. procédé de réception, selon, la revendication 6, comprenant, en outre les.· étapes de déterminer un centrolde dé· chaque·, objet; :(2:3), et de calculer une distance euclidienne.·· entre le eentrorde. de·. ..chaque objet (23) et le centre· de l'image (:.2-.0) .
6. 9. Procédé de.· réception selon la .revendication 6(, comprenant en outré l'étape d'.extraire; de .l'image; (2(0) des·· portions d'image comprenant: chacune· un objet. (.23)/ chaque objet )(2,3) étant positionné au centre de la (portion d'image correspondante:..
7. 10. Procédé· de de réception selon., l'une des revendications précédentes, le signal lumineux modulé comportant des données de position utilisées pour géo-localiser l'appareil électronique.
8. 11. Appareil électronique' .comportant, un appareil photo comprenant un capteur CMOS, et un composant de traitement dans lequel est mis en oeuvre le procédé de réception selon l'une des revendications précédentes.
9. 12. Appareil électronique selon la revendication 11, l'appareil électronique étant un téléphone mobile (2) ou une tablette ou un ordinateur portable ou une montre connectée.