发光二极管(Light Emitting Diode,LED)从诞生至今技术日益成熟，具有调制性能好，绿色环保等优点，广泛应用于信号发射，显示，照明等领域。LED可以将照明与数据传输结合起来的特性，促进了可见光通信（Visible Light Communication,VLC）技术的发展。利用LED进行可见光通信的基础原理就是通过对于LED的调制来发出高速变换的光信号实现信息的传送,而人眼是没法察觉到信号变换的。相机中的图像传感器（Image Sensor,IS）作为光电探测器的一种能够有效地将接收到的光信号转化为电信号，并且可以同时接收多个光源发送的数据，在实际中也常被运用在智能交通，室内定位等系统中。可见光通信在实现照明功能的同时兼具了通信的功能，在通信资源日益紧张的当下具有巨大的应用潜力。本文重点研究了基于图像传感器的可见光通信技术，主要采用了CMOS卷帘快门的图像传感器以及高速全局快门的图像传感器作为接收设备；不同于大多数的VLC系统利用光电二极管作为接收设备来实现快速灵敏反应，使用图像传感器的系统抗干扰性能强，稳定性好并且可以实现多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）。本文的主要内容如下：
　　1.理论分析论证了可见光通信具有良好的潜在研究前景和应用价值。介绍了可见光通信的研究背景和研究意义，并根据不同属性与现在常见的无线通信技术进行了对比。详细介绍了可见光通信的应用领域，总结了国内外相关领域的研究现状。详细分析了可见光通信的数学模型，从理论上分析了通信的信道链路组成以及信道特性，为后续的研究工作奠定了理论基础。
　　2.分析和解决了COMS卷帘快门相机在可见光通信中存在关键问题和解决方案，采用合适的实验方案实现了基于COMS卷帘快门相机的可见光通信，并进一步研究该方案性能。该方案接收端利用CMOS相机的卷帘快门效应（Rolling Shutter,RS）拍摄得到具有明暗相间条纹的帕尔制式（PhaseAlteration Line，PAL）的视频，通过对每一帧条纹图案进行图像处理识别信息恢复原始二进制码流。分析系统当中的噪声干扰并经过计算得出通信距离为1m时系统信噪比约为50dB，只下降了约25dB，证明了系统的可靠性和稳定性。
　　3.理论分析和论证了基于高速CMOS图像传感器的可见光通信系统，分析研究显示其得到的帧数据当中只存在明和暗的状态而没有明暗相间的条纹，具有在短时间内即可获得大量帧数据的优点，且空间复用性良好，可以同时获得多个信道的数据。此外仿真分析对比了两种调制方式，OOK-RZ以及OOK-NRZ的能量效率以及带宽效率，结果发现OOK-NRZ的能量效率ηp为2，带宽效率ηB为1；而OOK-RZ的能量效率与OOK-NRZ相同但是带宽效率取决于占空比且普遍不高，因此实验系统中OOK-NRZ可以满足带宽需求更加适合。