Page 26 - 数字化测绘技术与理论研究

Research on Digital Surveying and Mapping Technology and Theory
数字化测绘技术与理论研究

点都可充当一个离散采样点，在像素点接受光源的照度时具有差异性，实现对光
信号进行采样，从而产生明暗条纹，这就是果冻效应。
与 CCD 传感器相比，CMOS 传感器具有以下优点：第一，成本较低。目前
针对 CMOS 传感器的制作比较完善，采用标准的集成电路设计，可缩减外围电

路的规模，而 CCD 传感器需要在每个像素内部放置一个占据较大面积的存储单
元，导致其制造工艺比较复杂，影响成像性能。第二，灵敏度较高。CCD 型传
感器具有独特的全局快门曝光模式。CCD 表面上带有电荷存储区域，每个像素
在积分时间完成之后数据会进行存储、曝光以及电荷转移，即针对所有行像素同

时进行复位、曝光和电荷转移操作，因此不会产生数据失真，然后逐行读出，但
在读出处理时，易受外界影响。而目前市场上 CMOS 大多采用的是卷帘快门的
曝光方式。其优点在于每次曝光时只对某一行像素点进行处理，不会引起内部
电压较大的波动，有着较低的噪声和较高的灵敏度。第三，通信速率高。基于

CCD 型传感器的光学相机通信系统，每帧图片仅能代表一个采样点，而通信速
率最快时，每帧图片只能获取 LED 的一种明暗状态，即一位数据信息。由采样
定理可知，帧速率必定大于最大通信速率的 2 倍时，才可以传输数据。而目前商
用光学相机的帧速率一般为 30~60fps，因此极大限制可见光通信的传输性能，并

且 LED 光源为确保 CCD 传感器可以接收信息时，需通过以较低频率传输信息，
可能出现人员可察觉的闪烁效果。而基于 CMOS 型传感器的光学相机通信系统，
在每个时刻最多只有一行曝光，在拍摄快速闪烁的 LED 时，每帧图片将会出现
对应的明暗条纹，该系统通信速率越快，灯具明暗变换越频繁，导致接收图像中

条纹数量越多。后续可针对明暗条纹进行解调解码操作。通过以上对比发现，
CMOS 型传感器是作为光学相机通信接收端的最优选择。
（三）光学相机成像通信技术理论
1.OCC 技术概述

OCC 一般采用单摄像头或多摄像头设置作为接收设备，这种设备现在可以
在大多数移动设备中找到，如手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑以及车辆
和建筑。因此，现有的 LED 照明设备和广泛使用的相机，即更便宜和现成的设
备，可以在 OCC 使用。虽然大多数 VLC 系统仅限于利用可见光光谱，但 OCC

使用不同类型的相机可以利用从可见光、近红外到紫外 - 碳波段的整个光谱。
在 OCC，摄像机捕捉强度调制光源的图像 / 视频流，即单个发光二极管、多个

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