Implicit DFC: Blind Reference Frame Estimation in Screen-to-Camera Communication Using First-Order Statistics

doi:10.3390/photonics12101004

2025-10-13

PRE

Pankaj Singh

Sung‐Yoon Jung *

DOI：10.3390/photonics12101004

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显示域通信（DFC）是一种不可感知的屏到相机技术，它通过图像帧的频域嵌入和恢复数据。传统DFC需要为每个数据帧提供一个参考帧来估计信道，这种方法虽然可靠，但带宽效率不高。同样，迭代DFC需要传输导频符号进行信道估计。在本文中，我们提出了一种隐式DFC（iDFC）方案，通过利用接收图像的一阶统计量来估计参考帧，从而消除了对参考帧的需求。该系统采用基于离散傅里叶变换的子载波映射，并将数据直接添加到宿主图像的频域系数中。在接收端，统计估计能够实现盲信道均衡，且不牺牲数据速率。仿真结果表明，iDFC可实现高达1.52×10^5 bps的可达数据速率（ADR），相比传统和迭代DFC方案分别提升了约97%和11%。此外，分析揭示了一个通信鲁棒性与视觉不可感知性之间的关键权衡：将70%的信号功率分配给图像可保持高视觉质量，但会导致符号误码率（SER）达到1.5×10^-1的极限值；而仅分配10%的信号功率可将SER改善至低于10^-2，但代价是出现可见伪影。研究发现还表明，QPSK是最大化数据率的最佳调制阶数，因为更高阶方案可能因信号削波等系统损伤而有害。所提出的iDFC方案通过平衡数据吞吐量与视觉保真度之间的竞争需求，为高容量DFC应用提供了一种更高效且鲁棒性更强的解决方案。

Keyword:

display-field communication (DFC)

screen-to-camera communication

blind channel estimation

first-order statistics

image signal processing