一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法
专利汇可以提供一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于室内可见光通信的视觉追踪 定位 系统和方法，系统包括:发射端和接收端，所述发射端所包括依次连接的OOK基带调 制模 块 、驱动 电路 和LED 光源 ;所述接收端包括依次连接的摄像头和智能终端。所述方法通过在OOK调制的ID信息前加上字节头，并调整原始数据的发射 频率 ，运用视觉追踪与 图像处理 技术去除其他光源的干扰，准确分辨出各LED的ID信息，与单灯定位 算法 相结合，确定摄像头的空间 位置 ，从而实现室内定位。本发明结构简单，摄像头可以追踪到 LED灯 的图像，并将图像缓存，从中获取LED传输的信息，与单灯成像定位算法结合后实现精确定位。，下面是一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、每个LED灯具所对应的ID信息通过OOK基带调制后加上字节头形成新的数据信号；
步骤2、所述数据信号经LED驱动电路驱动LED灯具发出可见光信号；
步骤3、位于自由空间的摄像机在所拍画面中追踪到LED灯的位置，检测到字节头后开始缓存照片，并将缓存的照片发送到智能终端；
步骤4、智能终端运用图像处理技术获得ID信息和LED图像在像素坐标中的位置；
步骤5、根据所述的ID信息和LED在像素坐标中的位置，结合单灯成像定位算法，最终得出定位的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：
步骤31、对视频中LED图像进行形态学处理；
步骤32、对进行形态学处理后的视频帧进行全局搜索，确定LED灯具即圆形筒灯位置，将圆形特征进行提取；
步骤33、对提取出来的圆形特征检验是否存在字节头，存在即将图像进行缓存，不存在就再次重复步骤31。
3.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：
步骤41、对图像进行预处理，去除噪声以及其他干扰信息；
步骤42、对图像进行闭运算操作，使灯具图像内部形成连通区域；
步骤43、采用轮廓搜索法对图像进行分割，确定LED图像在像素坐标的位置，并提取出LED目标图像；
步骤44、确定合适的阈值把提取出的目标图像二值化，根据条纹图像像素的变化获取ID信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：
步骤51、摄像头平面与水平方向倾斜夹角为β，设筒灯中心室内空间坐标为(X,Y,Z)，摄像头在室内空间坐标为(X0,Y0,Z0)，摄像头焦距为f，摄像头像素面中心在像素空间坐标为(x0,y0)；添加辅助线的Y面侧视图中，筒灯两个端点在像素面空间中Yp方向坐标为y1和y2，h1为筒灯到像素面中心垂直距离，h为筒灯到镜头中心垂直距离，筒灯半径为r，以上单位都为mm，Yb、h2、L皆为辅助变量；由相似三角形特性可得出：
设y0>y1，联合上式解出：
摄像头像素面中心在室内空间坐标：
Y0＝Yb+Y-r
同理能求解出摄像头像素面中心在室内空间坐标X0和Z0；
Z0＝Z-h1
h1＝h+f×cosβ
由以上过程可以通过单摄像头实现3D定位；
步骤52筒灯上a,b端点在感光器件坐标空间Yp方向上的成像点坐标为y2，y1，设y2>y1，Δabo与Δoy1y2是相似三角形；镜头焦距为f，筒灯直径为2r，都为已知值，故有：
因此只要实时测量成像长度就能计算出物距h值；
步骤53按步骤4获得ID信息和LED在像素空间的坐标，与步骤51和步骤52相结合，实现室内精确定位。
5.一种用于实现权利要求1所述方法的基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统，包括：发射子系统、传输子系统和接收子系统，其特征在于，所述发射子系统具有OOK基带调制模块、LED驱动电路和LED灯具；所述接收子系统具有摄像机和智能终端；所述传输子系统为自由空间；所述OOK基带调制模块、LED驱动电路和LED灯具依次连接；所述摄像头和智能终端依次连接；原始的ID信息通过在OOK调制后加上字节头，并调整原始数据的发射频率，使得摄像头能在一帧之内捕获到至少一个字节头；加上字节头的ID信息经由驱动电路驱动LED灯具发射的信息；摄像头对画面进行目标追踪，时刻锁定LED灯具的位置，并且检索到字节头时就开始缓存照片，并将LED的条纹图像传输到智能终端；智能终端将得到的LED条纹图像进行处理，获得LED的ID信息，与单灯定位算法相结合，确定摄像头的空间位置，从而实现精确的位置定位。
一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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