[发明专利]一种基于空间调制的室内成像定位方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于空间调制的室内成像定位方法及系统，属于室内定位及位置识别技术领域。所述系统，包括特征码、LED灯、定位终端和定位模块；特征码与LED灯相连，定位终端和定位模块相连；特征码包含特征和二维码，每个特征均为梯度渐变的扇形且特征间为角度差异；二维码使用黑白条纹进行行编码；所述方法包括：设定LED灯与后置相机的工作距离；确定最佳曝光时间和IOS值；确定特征码的最佳透明度；标定后置相机，确定内参矩阵及畸变系数；系统初始化；获取图像信息；对图像信息进行处理，解算后置相机的2D坐标。所述方法避免了对LED的修改，降低了成本；能提供大量ID，满足大环境的定位需求，解决人工特征易受光照条件影响。

技术领域

本发明涉及一种基于空间调制的室内成像定位方法及系统，属于室内定位及位置识别技术领域。

背景技术

随着5G通信的发展，万物互联的目标的得以实现的可能。人们对LBS的需求也日益增长。当前存在着诸多基于不同定位原理的室内定位系统，例如基于无线局域网(WLAN)的定位方案、基于超宽带(UWB)的定位技术、基于超声波的定位技术、基于红外(IR)的定位技术、惯性导航的定位技术和室内可见光定位技术。室内可见光定位技术相比于其他室内定位技术，在高精度、低能耗、低成本、易于商用灯方面有着明显的优势，受到越来越多的研究者的关注。

目前有多个成熟的高精度且高鲁棒性的室内定位方案。当前的大部分方案需要对LED光源进行修改，增加的成本。受到调制频率的影响，LED ID的扩展存在不足。单一的调制频率能够提供20-30不同ID，在大环境例如大型超市的应用严重受限。有的方法能够提供上千个ID，但是解码一个ID需要拍摄多张的图片，这样带来了更多的能耗。有的方法外置特征图，避免了对LED的修改，此类方法基于特征点的提取。但是这些方法在计算耗时方面还有很大的提升空间。此外，这类方法的定位精度容易收到光照的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有室内成像定位方法及系统中，存在需要对光源修改，提供ID受限或长ID增加能耗，以及基于特征图的方案容易受到光照影响；在室内定位系统中LED生成、安装环节中需对每个LED灯单独设置特定编号和对应输出信号以及在使用过程中需要逐个记录LED灯信息而导致搭建系统繁琐且易出错而导致定位错误的问题，提出了一种基于空间调制的室内成像定位方法及系统，将特征码和照明设备相结合，实现了既对光源进行修改，同时又能提供大量ID，且满足高精度条件的同时快速定位与识别。

所述基于空间调制的室内成像定位系统，包括特征码、LED灯、定位终端和定位模块；

其中，特征码附着在LED灯上，包含K个特征和二维码，且该特征码通过对LED的位置信息进行调制得到；LED灯为特征码中的人工特征提供稳定的背景，使得特征不易受到光照条件改变的影响；

其中，K大于等于4，每个特征均为梯度渐变的扇形，且特征间的差异体现为角度不同；每个特征用于表征对应特征的真实位置；

其中，解码方式采用均匀池化方式，通过池化窗口内总像素均值与预设阈值进行比较，获得解码信息；

其中，二维码包括LED灯的ID编号、X坐标、Y坐标以及Z坐标信息，其中 XYZ为GPS或自定义参考系的三维信息；

该二维码的每一行使用T个黑白条纹进行编码，黑色像素块表示逻辑“0”，白色像素块表示逻辑“1”；T比特可为系统提供的ID数量为2^T，若S行均为ID 编号，则ID可编码的比特为S*T比特，可提供的ID数量为2^S*T；

定位终端中包括后置相机；该后置相机获取LED灯的图像信息，定位模块依托于标准模板，该标准模板用于特征标序和确定方向，该定位模块对定位终端获取的图像进行信息解算，获取定位终端的当前位置；

所述成像定位系统中各个部件连接关系为：特征码与LED灯相连，定位终端和定位模块相连；定位终端中的后置相机获取LED灯信息；