[發明專利]一種室內可見光視覺定位方法及其硬件系統

在審

• 申請號: 201810571874.0
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108572348A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 吳玉香;劉曉偉;關偉鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;H04B10/116;H04B10/50;H04B10/524
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種室內可見光視覺定位方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、對發射端LED燈具ID進行信號調制，輸出連續的調制波形，驅動LED光源發光并傳輸光信號至移動設備接收端；所述光信號中攜帶LED燈具定位信標的ID；

S2、移動設備接收端使用CMOS圖像傳感器獲取光信號形成不同明暗條紋寬度的圖像，采用迭代平均消除圖像傳感器接收圖像的背景光擾動；

S3、對步驟S2得到的消除背景光干擾的圖像信號通過快速傅里葉變換得到圖像頻域信號，并對所述圖像頻域信號做濾波處理，對濾波處理后的信號選擇其幅度譜峰值頻率作為LED燈具ID對應的頻率值，將所述頻率值與智能終端頻率-坐標數據庫對比得到LED燈具的室內位置坐標，完成圖像解碼過程；

S4、將已得LED燈具ID的室內位置坐標結合接收角度定位算法得到移動設備接收端的位置[Tx,Ty,Tz]，從而實現移動設備接收端的定位。

2.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，步驟S1中，采用PWM調制方式對發射端LED燈具ID進行信號調制。

3.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，步驟S1中所述的驅動LED光源發光并傳輸光信號至移動設備接收端，其中，光信號頻率大于60赫茲，且不同LED光源之間發送的光信號相互不影響。

4.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，其特征在于，步驟S2中所述的消除背景光干擾，其具體步驟如下：

S21、將CMOS圖像傳感器接收并形成的不同明暗條紋寬度圖像轉換為灰度圖像，并通過查找灰度值的最大值確定灰度圖像上LED的位置；其中，根據灰度最大值得到相對應的坐標，并以此確定灰度圖像上LED位置；

S22、采用形心法確定灰度圖像上LED的中心點，取中心點所在行的灰度值；

S23、對S22獲取的中心點所在行灰度值作為原數組，采用迭代法對原數組進行處理；

迭代法具體過程為：對所述原數組中第1到第N個元素取平均，作為第N+1個元素，然后取第2到第N+1個元素取平均作為第N+2個元素，以此類推，直至原數組所有元素都參與了取平均過程；其中，將第N+1到第2N個元素作為新數組；

S24、將步驟S22所得到的一行灰度值作為原數組，減去步驟S23得到的新數組，所得差值作為消除背景光擾動后的信號。

5.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，其特征在于，步驟S3中對所述圖像頻域信號做濾波處理，具體是通過低通濾波器去除圖像頻域信號中的直流電壓分量。

6.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，其特征在于，步驟S3中，在得到LED燈具ID對應的頻率值后，對步驟S2到步驟S3中選擇幅度譜峰值頻率的過程重復M次，得到M個頻率值，并選取其中最大值作為最終選定頻率值，將所述最終選定頻率值與定位服務器中頻率-坐標數據庫對比得到LED燈具的室內位置坐標，完成圖像解碼過程。

7.根據權利要求1所述的室內可見光視覺定位方法，其特征在于，步驟S4中定位算法為基于相機的接收角度定位算法，提取解碼后的圖像中LED燈具定位信標的相互距離關系，并搜索最優比例因子K_i匹配真實的相互距離，其中，K_i表示LED燈具定位信標i在圖像中放大的倍數；然后根據最優比例因子K_i以及每個LED燈具定位信標的真實位置得到移動設別接收端的真實位置[Tx,Ty,Tz]；其計算過程中，通過優化函數的梯度來指導搜索進而減少搜索域。