[发明专利]提高可见光定位系统灵活性的定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种提高可见光定位系统灵活性的定位方法及系统，属于通信网络技术领域。所述方法包括以下步骤：一方面，本发明设计了一种基于智能手机在倾斜状态下的室内可见光定位算法，使得智能手机处于三维倾斜的状态下仍能实现厘米级别的定位精度。另一方面，本发明设计了一种功能模块分割方法，使得智能终端通过最少的带宽资源换取其自身最多的计算资源，解决了基于智能终端的可见光定位系统的计算和处理过程集中在手机终端，对终端计算能力要求高、系统可扩展性差的问题。本发明极大提高了室内可见光定位系统的系统灵活性和实用性，提升用户体验。

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，涉及室内LED(Light Emitting Diode)灯下的可见光定位(Visible Light Positioning)的三维倾斜状态下的定位算法及功能模块分割方法。

背景技术

近年来，随着经济社会的发展，人们室内定位技术等服务的需求正在迅速增加。目前常见的室内无线定位技术有：无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、红外线(Infra-Red，IR)、超宽带(Ultra Wide Band，UWB)、射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)、ZigBee和超声波(Ultrasound)等。然而，这些定位技术都有一个通病，即需要额外部署成本高昂的特殊设备(例如，Wi-Fi网络接入点的覆盖、红外发射器、超声波发射器等)，而且这些特殊设备往往仅能用于定位而鲜有其它用途。这一缺点极大的限制了无线定位技术的发展和广泛应用。

幸运的是，随着智能照明设备如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的迅速发展和逐步普及，吸引了一大批学者开展基于可见光的室内定位技术的研究，在通信领域掀起了新的浪潮。新兴的基于LED的光源的室内可见光定位技术具有部署成本低、定位算法灵活和定位精度高等优势并在未来有望成为室内无线定位技术的有力替代者。

然而，目前基于可见光的室内定位技术的研究大多聚焦于定位精度、定位鲁棒性和定位实时性等指标的提升，鲜有以提升系统灵活性为目标而展开研究。

当下，针对灵活性而言，基于智能终端的室内可见光定位技术存在以下两个弊端：1)定位算法灵活性不足。智能终端在倾斜状态下定位精度急剧下降，这导致只能以特定的姿势手持智能终端才能实现高精度的定位；2)系统灵活性和可扩展性不足。目前基于智能手机的室内可见光定位系统的计算和处理过程集中在手机终端，对终端计算能力要求高，系统灵活性和可扩展性较差。因此，设计提高可见光定位系统灵活性的定位算法及功能模块分割方法具有重要研究意义。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了提高可见光定位系统灵活性的定位方法。本发明的技术方案如下：

提高可见光定位系统灵活性的定位方法，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。

进一步，还包括部署云计算平台，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。