[发明专利]一种基于矿井巷道灯的可见光定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于矿井巷道灯的可见光定位装置，其特征在于：它包括初始设置模块、光信息采样模块、光数据解析模块以及匹配定位模块；

所述的初始设置模块包括用于采集巷道中所有荧光照明灯(1)标识特征频率数值的光学接收探测器(2)，和给光学接收探测器(2)供电的光学接收探测器电池；

所述的光信息采样模块包括设置在矿井安全头盔上的嵌入式工业CCD相机(4)、无线传输模块和高精度磷酸铁充电锂电池(5)，其中嵌入式工业CCD相机(4)与无线传输模块相连接，并利用高精度磷酸铁充电锂电池(5)供电，控制嵌入式工业CCD相机(4)自适应曝光时间从而最大化获取包含荧光照明灯特征频率的视频图像信息；

所述的光数据解析模块为核心处理计算机(6)，用于建立高频特性放大机制，识别当前视频信息中采样荧光照明灯(1)的特征频率；

所述的匹配定位模块为光信息指纹库服务器，光信息指纹库服务器中的光信息指纹库包含巷道中所有荧光照明灯(1)的数据信息，包括各荧光照明灯(1)的编号、各荧光照明灯(1)的标识特征频率数值以及各荧光照明灯(1)的物理坐标；

所述的嵌入式工业CCD相机(4)、无线传输模块和高精度磷酸铁充电锂电池(5)由井下工作人员随身携带，并通过无线网络与核心处理计算机(6)相连接，光信息指纹库服务器与核心处理计算机(6)相互连接；

通过嵌入式工业CCD相机(4)采集的视频图像信息中采样荧光照明灯(1)的标识特征频率与光信息指纹库服务器数据进行搜索匹配，从而确认当前视频图像信息中采样荧光照明灯(1)的编号和物理坐标，同时通过对荧光照明灯(1)的视频图像信息尺寸和物理尺寸进行几何变换实现井下目标人员位置的精准定位；

核心处理计算机(6)对接收到的图像信息进行高频特性放大识别方法如下：

c1.对图像信息进行二次采样，在保留荧光照明灯轮廓的前提下将嵌入式工业CCD相机(4)采集的图像压缩至原始图像大小的1/256，以提高采样图像的识别速度；

c2.对压缩至原始图像大小的1/256的图像进行阈值化处理得到二元掩膜图像，利用OpenCV视觉库中图像去噪方法处理获得净化后图像，并确定图像中所有荧光照明灯(1)的最大轮廓；

c3.通过计算荧光灯轮廓的长边和图像底边的直线系数判定两条直线是否具有垂直关系，即判断图像信息中荧光照明灯(1)轮廓是否存在角度偏移，若存在角度偏移，则旋转轮廓图像使其长边垂直于图像底边；使用刚性边界框规则化上述处理后的荧光照明灯图像，使待处理的荧光照明灯图像中每行每列像素点个数固定一致；

c4.对刚性边界框规则化的图像信息进行解压处理，还原成原始像素尺寸，从而得到为原始像素尺寸的刚性边界框规则化的原尺寸框规图像；

c5.选取原尺寸框规图像中的所有荧光照明灯(1)图像，将荧光照明灯(1)图像中每行像素点的光强度加和得到待处理列向量，对同一荧光照明灯(1)采样的多幅图像重复步骤c1-c5处理后得到列向量序列；

c6.利用快速傅里叶变换算法对列向量序列进行运算解析，最后从解析光谱中识别最高峰即为该荧光照明灯(1)的特征频率。

2.根据权利要求1所述的基于矿井巷道灯的可见光定位装置，其特征在于：所述光学接收探测器(2)的型号为BPW34。