基于数字信号处理的可见光视频通信系统技术领域
本发明涉及一种基于数字信号处理模块的可见光视频通信系统，属于无线通信技术领域。
背景技术
数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor）是进行数字信号处理的专用芯片，是伴随着微电子学、数字信号处理技术、计算机技术的发展而产生的新器件。DSP广泛应用于音频和视频层面，它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP可以快速的实现对信号的采集、估值、增强、压缩编码、解码、调制解调、滤波、识别等处理，因此数字信号处理器是实现视频信号处理的很好的选择。
近年来，随着LED技术的迅速发展，DSP技术的成熟，利用已有的研究成果，进一步研究短距离高速的可见光通信。由于DSP运算能力强，处理速度快，可以实现对视频信号快速的采集、模数转换、压缩编码、解码、调制和解调等处理，能够很好的满足可见光视频通信的实际需要。开发基于数字信号处理的可见光视频传输系统，可以实现短距离、大容量、高速的无线视频通信。现有的无线通信频谱资源紧缺，而可见光通信频段无需许可证，且无电磁干扰，在照明的同时能够实现泛在通信，可见光频谱资源能够提供大容量的通信服务，在机场、医疗监护、水下和矿井等特殊场景下应用前景广阔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于数字信号处理模块的短距离、大容量、高速的可见光视频通信系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于数字信号处理模块的可见光视频通信系统，包括视频采集系统、发送端、接收端和视频显示设备，其中：
所述发送端包括第一数字信号处理模块、偏置电路、LED电源和LED器件，所述接收端包括集成光子器件模块、光电探测器、功率放大器和第二数字信号处理模块。
所述第一数字信号处理模块接收外部视频采集系统输出的视频信号，第一数字信号处理模块将视频信号依次进行重采样处理、编码处理、调制处理和数模转换处理，产生模拟信号，并将所述模拟信号传输至偏置电路；
所述LED电源向偏置电路提供直流电压，偏置电路将上述模拟信号和LED电源的直流电压进行耦合处理，产生电信号，并将耦合后的电信号传输至LED器件，驱动LED器件发光；
所述LED器件将上述电信号转换成可见光信号，并利用光场的覆盖，通过无线传输的方式将所述光信号传输至光电探测器；
所述光电探测器用于接收上述光信号，并将此光信号转变成电信号后传输至功率放大器；
所述功率放大器将上述电信号进行功率放大，并将功率放大后的电信号传输至第二数字信号处理模块；
所述第二数字信号处理模块对上述功率放大后的电信号依次进行模数转换处理、解调处理、解码处理和重采样处理, 产生数字信号，并将所述数字信号传输至视频显示设备。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统采用新型的LED器件，实现照明和通信一体的系统，LED器件具有高速响应频率，提高了系统的调制带宽和数据传输速率，从而能够实现短距离、大容量的视频传输；
2.本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统采用数字信号处理器实现信号处理，经过编码提高了传输的有效性和可靠性，经过调制改善了信道的信噪比，从而提高了视频信号的传输效率，实现高速视频传输；
3.本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统采用可见光进行数据传输，可以实现无电磁干扰的信息传输，改善频谱资源匮乏的现状；
4.本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统可以提供短距离、大容量、高速率的视频通信服务，在智能交通、水下、医院、矿井、飞机等场景有广泛的应用优势。
附图说明
图1是本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统的传输示意图；
图2是本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统发送端的电路模块框图；
图3是本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统的DSP的电路模块框图；
图4是本发明所设计的基于数字信号处理的可见光视频通信系统接收端的电路模块框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明设计了一种基于数字信号处理的可见光视频通信系统，其特征在于，包括视频采集系统、发送端、接收端和视频显示设备，其中：
所述发送端包括第一数字信号处理模块、偏置电路、LED电源和LED器件，所述接收端包括集成光子器件模块、光电探测器、功率放大器和第二数字信号处理模块；
所述第一数字信号处理模块接收外部视频采集系统输出的视频信号，第一数字信号处理模块将视频信号依次进行重采样处理、编码处理、调制处理和数模转换处理，产生模拟信号，并将所述模拟信号传输至偏置电路；
所述LED电源向偏置电路提供直流电压，偏置电路将上述模拟信号和LED电源的直流电压进行耦合处理，产生电信号，并将耦合后的电信号传输至LED器件，驱动LED器件发光，从而实现照明和通讯一体化；
所述LED器件将上述电信号转换成可见光信号，并通过无线传输的方式将所述光信号传输至接收端的集成光子器件模块，其工作原理是借助于视频信号对光强的调制，利用LED器件的光场覆盖，实现信息的无线传输；
在具体的实施例中，为了能够是光电探测器达到更好的效果，可在光电探测器的输入端设置滤光和聚光器件，将LED器件发出的光经过滤波后聚焦到光电探测器的感光部分，从而提高光电探测器的灵敏性；
所述光电探测器用于接收上述光信号，并将此光信号转变成电信号后传输至功率放大器；
所述功率放大器将上述电信号进行功率放大，并将功率放大后的电信号传输至第二数字信号处理模块；
所述第二数字信号处理模块对上述功率放大后的电信号依次进行模数转换处理、解调处理、解码处理和重采样处理, 产生数字信号，并将所述数字信号传输至视频显示设备。
如图2和图3所示，发送端采用数字信号处理器对视频信号进行处理，过程如下：
第一步：外部视频输入设备提供一帧视频图像被采集到数字信号处理模块进行缓存；
第二步：将获得的视频数据进行重采样；
第三步：对重采样后的视频数据进行压缩编码，获得经压缩处理的视频数据流，实现信源编码；
第四步：将编码后的信号送入调制单元进行调制，得到已调信号；
第五步：将已调信号进行数模转换，并把得到的混合视频输出信号发送至偏置电路。
如图3和图4所示，在具体的实施例中，所述接收端DSP处理过程如下：
第一步：接收功率放大器的输出的视频信号，并把此模拟信号转变成视频数字信号；
第二步：解调单元接收视频数字信号，经解调后送至视频解码单元；
第三步：经解码单元处理，获得视频数据流，实现信源解码；
第四步：将上述视频数字信号重采样，输出至视频显示设备。