[發(fā)明專利]一種基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711130032.3
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107764271B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳玉香;關(guān)偉鵬;阮映楓;謝燦宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C11/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對移動中的可見光通信系統(tǒng)，利用高速相機在極短的時間內(nèi)連續(xù)拍攝大量包含有移動中的LED信號點圖片；

步驟2：任意選擇其中連續(xù)兩幀圖像中LED信號點和背景點的光流信息，記錄圖像二維運動場的速度矢量u和v，分別計算他們的均值和方差，按照高斯分布得出概率密度函數(shù)；

步驟3：類似于步驟2，獲取當(dāng)前幀圖像中所有像素點的光流信息u和v，建立當(dāng)前圖片的二維光流場；

步驟4：綜合利用步驟2和3中獲得的數(shù)據(jù)，根據(jù)概率密度函數(shù)和數(shù)學(xué)公式的變換，分別計算當(dāng)前幀圖片中，所有的像素點屬于信號點和背景點的條件概率P(w₁)和P(w₂)；

步驟5：通過比較兩者大小，識別、確定待測像素點的類型屬于信號點或背景點，利用結(jié)論對LED信號點進(jìn)行定位；

所述步驟2具體包括以下步驟：

步驟21：對于前面若干幀連續(xù)拍攝的圖像，針對某一像素點，分析前面連續(xù)兩幀連續(xù)拍攝的圖像，得出光流基本方程；

步驟22：根據(jù)H-S光流法，假設(shè)光流在整個圖像上平滑變化，得出光流場全局平滑性約束方程；

步驟23：根據(jù)光流基本方程和全局平滑性約束方程，得出的光流約束因子全局平滑約束因子，當(dāng)二者都達(dá)到最小值的前提下，即e²為光流約束因子、λ²為控制全局平滑性參數(shù)、為全局平滑性約束因子，能夠達(dá)到理想的光流場估計；

步驟24：根據(jù)對E取最小值估計結(jié)果，可得一組方程組，求解該方程組得出u,v，并寫成迭代式；

步驟25：依此，根據(jù)前面幾幀圖像計算出有關(guān)該像素點的若干u和v的值，分別計算其均值和方差；按照高斯分布，得出其概率密度函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法，其特征在于，所述步驟4具體包括以下步驟：

步驟41：根據(jù)在前面若干幀圖像中獲得某一待測像素點有關(guān)u,v的概率密度函數(shù)，分別考慮該像素點在屬于信號點w1和背景點w2的條件下，該像素點在當(dāng)前圖像中取得特殊值u₀和v₀的概率P(u₀w1)和P(u₀w2)，P(v₀w1)和P(v₀w2)；

步驟42：用獨立性原理的計算公式，計算該待測像素點在信號點和背景點的條件下取得特定u₀和v₀的綜合概率P(inf₀w1)和P(inf₀w2)；

步驟43：利用貝葉斯公式對上述取值概率在運算系統(tǒng)中進(jìn)行計算，分別得出該像素點在當(dāng)前幀圖片中屬于LED信號點和系統(tǒng)背景點的概率P(w1inf)和P(w2inf)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法，其特征在于，步驟5中，比較像素點在當(dāng)前幀圖片中屬于LED信號點和系統(tǒng)背景點的概率P(w1inf)和P(w2inf)，當(dāng)該點屬于LED信號點的概率較大時，即判斷該點為LED信號點，反之則為系統(tǒng)背景點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法，其特征在于，光流基本方程為I_xu+I_yv+I_t＝0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光流的可見光視覺動態(tài)定位方法，其特征在于，光流約束因子為e²＝I_xu+I_yv+I_t；光流場全局平滑性約束因子為