[发明专利]提高可见光定位系统灵活性的定位方法及系统

权利要求书

1.提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1-1：捕获图像帧后，采用基于等距采样的轻量级图像处理算法提取所有的LED感兴趣区域，并获得倾斜像面坐标系下所有LED的形心像素坐标；

步骤1-2：对所提取的所有LED感兴趣区域进行图像解码，获得若干LED信标序列；

步骤1-3：将所获得的若干LED信标序列与数据库中预先设定好的所有LED信标序列进行匹配，以识别具体LED并获得其对应的世界坐标；

步骤1-4：将倾斜像面坐标系下所获得的若干LED的像素坐标转换为平行像面坐标系下的像素坐标，结合计算机视觉和几何原理获得智能终端的定位结果。

2.根据权利要求1所述提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于：还包括部署云计算平台，将上述步骤所涉及的图像处理、图像解码、LED识别与定位计算功能进行分割，使得一部分功能部署在所述云计算平台上，另一部分功能部署在智能终端上；所述分割采用一种使得智能终端的数据流量消耗和CPU占用开销、内存消耗量之间达到性能最佳的功能分割方案。

3.根据权利要求1或2所述提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于：步骤1-1中所述基于等距采样的轻量级图像处理算法包括：模糊处理、灰度化阈值化、边缘检测、轮廓提取和形心像素坐标提取。

4.根据权利要求1或2所述提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于：所述图像解码具体包括，取LED感兴趣区域的中线，计算该中线上所有点的灰度值，每点的灰度值按照垂直于该点所在中线的上下10个像素点取平均进行计算；根据计算出的灰度值，判别此点是属于明条纹还是暗条纹，并将所有明条纹和暗条纹的起始点横坐标从小到大排序，即得到每个条纹起始点的横坐标值；遍历每个条纹的宽度，得到感兴趣区域的明、暗条纹序列；根据已知的数据包的格式，获得明暗条纹序列，即LED的信标序列。

5.根据权利要求1或2所述提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于：所述步骤1-4中的坐标转换包括：点P为待求的定位点，其在世界坐标系下的坐标为(X,Y)，A和B为天花板上的两盏LED，在世界坐标系下，它们的坐标分别为(X_A,Y_A)和(X_B,Y_B)，两者之间的距离为S₁，待求点P、灯A和灯B分别对应于平行像面中的图像中点M、点C和点D，三点的像素坐标分别是(X_mid,Y_mid)、(X_a,Y_a)和(X_b,Y_b)，其中点C、D之间的像素距离为S₂，则有

通过上述几何关系即可解算出P的坐标，即可完成平行像面下的定位。

6.根据权利要求5所述提高可见光定位系统灵活性的定位方法，其特征在于：当智能终端仅在水平面上进行旋转的时候，以所捕获的LED图像为平面建立坐标系，称为旋转图像坐标系，坐标平面为x_roy_r平面，该坐标系等同于平行像面坐标系围绕着图像中心点旋转θ角度，把旋转图像坐标系下的LED的像素坐标等效地转换成平行像面坐标系下的像素坐标，旋转公式为：

其中，(x′_r,y′_r)为两盏LED在旋转图像坐标系下的像素坐标，(x′,y′)为两盏LED在平行像面坐标系下的像素坐标；图像中两盏LED连线的延长线与旋转图像坐标x_r轴的夹角β与两盏LED连线的延长线与世界坐标系平面的x轴的夹角α、θ角之间存在以下关系：

由于β和α都可以根据已知来确定，最后通过(X_A-X)/(X_a-X_mid)和(X_B-X)/(X_b-X_mid)的值一致性来确定何种旋转方式来最终将θ确定下来。