可見光通信復活有望 可用于數(shù)字標牌、無人機監(jiān)控等

　　展示可見光通信最近技術的“日本可見光通信國際會議暨展覽會2015”于10月26日在日本慶應義塾大學日吉校區(qū)舉行。這是全球首次舉辦以可見光通信為主題的國際會議暨展覽會。展覽會主要介紹了在(1)將智能手機攝像頭用作接收器的數(shù)字標牌(電子標牌)及(2)使用高性能攝像頭的無人機等的識別用途方面，技術開發(fā)的進展情況等。

　　可見光通信在10年前曾備受關注，但后來并沒有應用實例出現(xiàn)。但日本可見光通信協(xié)會理事、日本慶應義塾大學名譽教授中川正雄表示，“最近兩年，可見光通信再次受到關注，也開始出現(xiàn)一些實用化事例”。配備“攝像頭”、“應用軟件”及“無線通信”這三個要素的智能手機得到普及是首要原因。實際上，在(1)數(shù)字標牌用途方面，已有幾個實用化事例。展覽會上展出了東京國際展示會場決定在2016年春季引進的松下開發(fā)的“光ID服務解決方案”，以及富士通開發(fā)的已達到實用水平(2015年度內(nèi)開始驗證實驗)的“連接實物與信息的LED照明技術”等。由于可見光通信可以發(fā)送ID及URL，因此，通過讓智能手機的攝像頭對準各種廣告(海報)，就能利用AR(增強現(xiàn)實)技術提供多語言信息，還可以將可見光通信用于在文字信息與語音信息間切換的無障礙顯示等。因此，面向2020年的東京奧運會，可見光通信的需求有望擴大。

　　松下的“光ID服務解決方案”。可以根據(jù)10kHz的閃爍，間隔零點幾秒讀取32位或120位的數(shù)據(jù)。利用了智能手機攝像頭(感光元件)通過水平線讀取圖像的特性，通過讀取時間差在1張圖像中表現(xiàn)出的明暗，來讀取光源的閃爍。市售的HD級感光元件就可以使用。

　　富士通的“連接實物與信息的LED照明技術”是拍攝被光照到的實物便可讀取ID信息的技術。照射的光(光源位于圖中右下角)在時間方向的變色圖案中分配了 二進制信息。該技術的特點是抗噪性強，即使在不足10Hz的低頻率下，也不容易被肉眼識別。這項技術已在“Japanet Takata”的網(wǎng)購專用頻道，面向電視影像實現(xiàn)實用化，用于LED照明用應用。該技術需要能夠以RGB全彩色改變顏色的照明裝置，目標是先針對已擁有上 述照明裝置的舞臺照明及建筑物照明等實現(xiàn)實用化。

　　可用于監(jiān)測工廠的狀態(tài)

　　中川指出，“通過將普通攝像頭作為接收器使用，可以同時獲得某個空間內(nèi)的位置信息和個體識別等其他信息，這也是可見光通信備受關注的原因之一”。如果使用像監(jiān)控攝像頭等固定攝像頭，就可以通過圖像本身確認物體的位置，通過可見光通信確認物體的信息。“即使是正在移動的物體以及經(jīng)常重疊在一起移動的兩個物體，也可以進行識別，不會像電波那樣受到干擾”。在會議部分，NTT通信科學基礎研究所介紹了在體育館及托兒所等使用可見光通信管理用戶心率的方法。用戶身上帶著LED光源，發(fā)送心率信息，利用固定攝像頭確認。用戶不用詳細指定自己的位置，監(jiān)測方就可以一次性掌握每個用戶的位置和心率。

　　中川舉例說，“可見光通信還可用于無人飛行器的牌照，只需在飛行器上安裝LED，監(jiān)控方就在監(jiān)控機影的同時進行管理”。這類應用面臨的課題是如何跟上移動光源(發(fā)送方)的速度。展覽會上，NEC工程公司演示了對移動速度為50cm/秒左右的4個光源進行監(jiān)控的“可見光通信高速接收攝像頭”。該公司在橫640像素×縱100像素、1500幀/秒的攝像頭上配備了以750bps的速度進行并行處理的硬件，幾乎毫無中斷地顯示了ID和實時的附帶信息。卡西歐計算機則利用該公司開發(fā)的使用3種顏色的可見光通信技術“picalico”進行了無人機監(jiān)控演示。該演示組合使用了60幀/秒的攝像頭和電腦，當飛行器突然移動時，出現(xiàn)了ID顯示中斷的情況。另外，卡西歐計算機還展示了在制造裝置狀態(tài)“指示燈”上使用可見光通信的技術，具體來說就是，即使不鋪設網(wǎng)絡，只要將通常的指示燈換成支持可見光通信的指示燈，能利用攝像頭來獲得包括錯誤ID在內(nèi)的信息，那么就能監(jiān)控工廠內(nèi)的狀態(tài)。

　　NEC工程的“可見光通信高速接收攝像頭”(左上)。演示中，讀取了節(jié)拍器頂端和轉盤上的共4個光源(右上)的信息(下方)。最多可以讀取1000個光源的數(shù)據(jù)。

　　卡西歐計算機利用可見光通信技術“picalico”演示無人機監(jiān)控。接收到了兩臺飛行器的ID。如果是靜止點，最多可以支持50點。

　　利用了可以掌握位置和狀態(tài)這一點，可利用“picalico”技術在工廠內(nèi)管理設備?？梢酝ㄟ^畫面掌握情況，每隔一段時間記錄各機器的狀態(tài)。不需要鋪設 LAN，因此在需要特別頻繁改變布局的場所非常有用。通過改變攝像頭的性能，包括分辨率、望遠、廣角等，可以支持各種監(jiān)控范圍。

　　中川介紹稱，“過去在可見光通信方面，使用高幀率的高性能攝像頭的研究非常多，最近的研究重心放在了使用(智能手機配備的)30幀/秒等普通攝像頭可以發(fā) 送多大的信息量上”。將毫不相關的通信工程與圖像工程融合在一起的研究能發(fā)展到什么程度，對于可見光通信今后的發(fā)展來說是一個重要因素。

　　　　另外，作為可見光通信的可能性，還有人提出了將其用作教材的方案。日本岡山縣立大學設計學部副教授兒玉由美子設計出了沒有溫度顯示功能、通過閃閃發(fā)光的可 見光通信在智能手機上顯示溫度的“發(fā)光溫度計設計”套件，并在臺灣國立云林科技大學將其用在了產(chǎn)品設計的講義中。上面右圖中就是該套件，在“Gadget Renesas GR-KURUMI”板卡上組合了溫度計、卡西歐計算機的“picalico”以及電池。左圖中是作品之一“My Heart 28℃”。外觀像婚戒的溫度計利用了可見光通信中光不斷閃爍的特點。兒玉介紹稱，其特點是利用了可見光通信是“可以看到的”通信這一點。學生們可以切身感 受到通信的存在。