吉林大學胡高陽獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉吉林大學申請的專利一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116633437B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310626052.9,技術領域涉及:H04B10/116;該發明授權一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法是由胡高陽;遲學芬;陳少琦;胡珊珊設計研發完成,并于2023-05-31向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法在說明書摘要公布了:本發明屬于可見光成像通信技術領域,涉及一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法;人員手持手機終端通過上行鏈路無線通信模塊將手機CMOS圖像傳感器中型號上傳到聯網數據分析優化中心APController進行參數搜索并進行分析優化,APController控制RIS完成超表面性質的變化以提供光的正常通過或者是完全吸收,從而優化室內LED光源通過RIS后灑在室內接收面上的光照度,在避免因長時間直接調整LED光源而造成光源使用壽命下降的同時,使得人員手持手機在室內的各個地方都能比較好的滿足CMOS圖像傳感器的滿阱容量參數,進而使得終端成像質量最優。
本發明授權一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法在權利要求書中公布了:1.一種結合RIS進行光源優化的室內可見光成像通信方法,其特征在于,包括如下內容: 步驟1:人員手持手機終端進入房間,通過上行鏈路無線通信模塊將手機終端中CMOS圖像傳感器型號上傳到聯網數據分析優化中心APController; 步驟2:聯網數據分析優化中心APController根據搜索得到的CMOS圖像傳感器參數進行光源優化準備,計算得到新的各個光源的朗伯系數進而得到最優的半功率角度,最終得到RIS表面可正常通過光源的圓形區域半徑;具體內容如下: 步驟2.1:室內可見光通信系統中,對于LOS鏈路,接收面上某一點的光照度按下式獲得: 其中I0是圓形LED光源的中心光強,φ是圓形LED光源的輻射角,為圓形LED光源對接收面某一點的入射角,D為圓形LED光源與CMOS圖像傳感器之間的距離,m是圓形LED光源的朗伯系數: 其中,φ12是圓形LED光源的半功率角;假設圓形LEDi光源在房間天花板的坐標為xi,yi,3,其中0<i≤n,n為圓形LED光源的數量,在圓形LEDi光源的作用下,室內接收面位置x,y,g處的光照度為: 則在n個圓形LED光源的作用下,室內接收面位置x,y,g處的總光照度為: 步驟2.2:將圓形LED光源灑在室內接收面各個位置x,y,g處的光照度分布轉換為光子數目分布: 輻射照度和曝光時間texp兩個參數決定每個像素接收多少光子;然后通過光電轉換計算出像素接收到的電子數目;所以在室內所有圓形LED光源的作用下,室內接收面各位置x,y,g處像素光子數目按下式計算: 其中h為普朗克常量,c為光速,λ為光波的波長,A為像素面積; 步驟2.3:進一步的,通過光電轉換計算出手機終端拍攝照片上每個像素接收到的電子數目,在室內所有圓形LED光源的作用下,室內接收面各位置x,y,g處的電子數目ex,y,g由下式獲得: ex,y,g=Qμpx,y,g 其中Q是光電轉換效率; 步驟2.4:在室內所有圓形LED光源的作用下,室內接收面的各個位置處能夠接收到的電子數均值與室內接收面各個位置處滿阱容量值均值之間的差值由下式即目標函數獲得: 其中FWC為CMOS圖像傳感器滿阱容量值,Area為房間面積大小,abs為取絕對值; 約束公式如下所示: subjecttoE1losK2,-P2,g+E2los-K2,-P2,g+E3los-K2,P2,g +E4losK2,P2,g4≥300 其中K、P為房間所處矩形地面區域的長和寬; 其中采用遺傳算法對目標函數進行優化,使目標函數最小,故而能夠得到優化后的朗伯系數,即使目標函數最小時的朗伯系數; 步驟2.5:得到優化完的每個圓形LED光源的朗伯系數,進而得到每個圓形LED光源的半功率角,最終得到RIS表面的新的可透光半徑,具體內容如下: 重構的圓形LEDi光源的半功率角為: 其中mi是優化后的第i個圓形LED光源的朗伯系數; 繼而根據三角形勾股定理可得: 所以RIS可重構智能表面的可透光半徑為: 其中R為圓形LED光源的半徑;除此半徑ri的圓形區域之外的RIS區域對光進行完全吸收,半徑ri之內的超表面區域光正常通過,以此來控制圓形LED光源出光量; 步驟3:聯網數據分析優化中心APController將步驟2得到的半徑系數傳到RIS的控制層,控制RIS完成超表面性質的區域變化以提供光的正常通過以及完全吸收,從而優化室內LED光源通過可重構智能表面后灑在室內接收面上的光照度; 步驟4:CMOS圖像傳感器飽和輸出的兩個重要因素為光源的輻射照度和圖像傳感器的曝光時間,通過可重構智能表面RIS實時調整LED光照度使得人員手持手機在室內的各個地方都能滿足CMOS圖像傳感器的滿阱容量參數,進而得到光子溢出現象最輕即最優的可見光成像圖片。
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