[發明專利]一種園區活動要素混合定位系統及方法

在審

• 申請號: 202010577793.9
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111522020A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王紅華
• 申請（專利權）人: 山東亦貝數據技術有限公司
• 主分類號: G01S17/86
• 分類號: G01S17/86;G01S7/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種園區活動要素混合定位系統，其特征在于，包括，管理平臺和若干終端；所述管理平臺，用于對所述終端進行管理和定位信息應用；所述終端包括通信模塊、第一處理器、時鐘模塊、存儲模塊、第二處理器、激光雷達和攝像頭；

所述激光雷達，用于對活動要素進行測距和產生點云數據，并將產生的距離和點云數據發送到第二處理器；

所述攝像頭，用于采集活動要素的可見光圖像數據，并將產生的圖像數據發送到第二處理器；

所述第二處理器，用于對所述激光雷達和所述攝像頭采集的數據進行運算和處理，生成定位信息，并能夠與所述第一處理器進行數據交互；

所述第一處理器，用于接收所述第二處理器發送的定位信息，并從所述時鐘模塊中讀取當前時間信息，將所述時間信息與所述定位信息打包后，通過所述通信模塊廣播給所述管理平臺及所有的終端，同時所述第一處理器將打包后的所述定位信息儲存到存儲模塊；

所述第一處理器，還用于接收系統廣播的所述定位信息包，并將數據解析后存儲到存儲模塊中。

2.一種園區活動要素混合定位方法，應用于如權利要求1所述的園區活動要素混合定位系統，其特征在于，包括：

S10將園區區域柵格化，確定園區中所有終端的柵格坐標；

S20所述終端對出現在視野中的雷達數據進行快速處理，計算目標運動參數；

S30采用可見光圖像對多目標情況下的活動要素進行分割；

S40將可見光圖像的多目標分割結果與雷達點云數據結合，分離出各活動要素目標，實現活動要素的混合定位。

3.根據權利要求2所述的園區活動要素混合定位方法，其特征在于，所述步驟S20中所述終端對出現在視野中的雷達數據進行快速處理，計算目標運動參數的具體方法，包括：

對于活動要素目標(表示活動要素目標的計數，≥1)，記激光雷達采集到的目標的運動參數為，其中表示目標在時刻到終端的距離，表示目標在時刻時相對于終端的速度，表示目標在時刻與終端的水平角度，則活動要素目標在時刻的坐標為（,）；在先后相鄰兩個時刻和，活動要素目標的坐標分別為（,）, （,），以柵格為單位，定義柵格矩陣，活動要素目標所處位置矩陣元素為1，其余矩陣元素為0，則有時刻的柵格矩陣，時刻的柵格矩陣，在激光雷達的毫秒級采樣周期內，活動要素目標的線位移近似等于采樣周期內兩個時刻的柵格矩陣的2-范數，因此有，為活動要素目標在采樣周期內兩個時刻內的線位移；進而，活動要素目標的線速度,(為激光雷達的采樣周期)；綜上，活動要素目標的運動參數，即位置和線速度。

4.根據權利要求2所述的園區活動要素混合定位方法，其特征在于，所述步驟S30中采用可見光圖像對多目標情況下的活動要素進行分割的實現方法，包括：

記攝像頭在時刻采集到的圖像為，首先對圖像進行灰度處理：

，其中、、為圖像的三通道數值，、、分別為、、三通道的占比；

得到灰度圖像后，利用梯度方向計算，獲取直方圖特征：

①梯度計算

其中，和分別是像素點處水平和垂直方向的梯度，表示像素點的灰度值；

②根據梯度劃分區間，得到統計直方圖，對塊直方圖歸一化，得到歸一化的各直方圖區間的梯度直方圖特征：

其中，是直方圖第個區間的值，≥1，是常數（0.1）；

至此，將多個活動要素目標的圖像分割轉變為采用支持向量機，利用核函數將梯度直方圖對應的待分類數據映射到高維空間來實現超平面分割，可將可見光圖像中的多目標分割出來，分割后的分類數即為活動要素目標的個數。

5.根據權利要求4所述的園區活動要素混合定位方法，其特征在于，所述核函數如下：

其中，表示核函數的自變量，是轉置符號，是權值向量，是對應于圖像直方圖各區間值的矩陣，是直方圖區間的數量，是的復共軛轉置矩陣，是正則化參數，是單位矩陣，是期望分類值；支持向量機的最優解設置為核函數值與期望的均方差為最小，即，。

6.根據權利要求2所述的園區活動要素混合定位方法，其特征在于，所述步驟S40中將可見光圖像的多目標分割結果與雷達點云數據結合，分離出各活動要素目標，實現活動要素的混合定位的方法，包括：

令在時刻激光雷達識別到的一個活動要素目標坐標為（,），而同一時刻經S30步驟，可見光圖像分割出個目標，則雷達點云數據的目標分割后，活動要素目標的坐標為（,+），其中表示分割步長，(取整數)；這樣可將在遮擋情況下，激光雷達識別到的一個活動要素目標分割為實際目標數量；雷達點云數據分割為個目標后，循環進行S20步驟，即可獲得個目標的運動參數（坐標和線速度）。