基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统，包括：光源控制模块、LED光源、光电采集模块、无线通信模块、数据汇聚模块和数据处理模块。LED光源，安装在监控区域的上方；光源控制模块，用于控制某一区域的各个LED光源时分复用的发射具有身份标志编码的光信号；光电采集模块，嵌在地板上；只有在光电采集模块收到的光强变化大于设定阈值时才会与数据汇聚模块进行通信；数据汇聚模块,用于收集各个无线通信模块发送的光强信息；数据处理模块，用于将数据汇聚模块接收的各个光电采集模块检测到的光强信息进行处理获取目标的位置信息及身份信息。本发明专利技术同时给出一种使用上述系统实现的检测及身份识别方法。

Multi-target Detection and Identity Recognition System and Method Based on Indoor LED Light Source

The invention relates to a multi-target detection and identification system based on indoor LED light source, which includes light source control module, LED light source, photoelectric acquisition module, wireless communication module, data aggregation module and data processing module. The LED light source is installed above the monitoring area; the light source control module is used to control the time division multiplexing of each LED light source in a certain area to transmit the light signal with identity code; the photoelectric acquisition module is embedded on the floor; only when the intensity change received by the photoelectric acquisition module is greater than the set threshold, it will communicate with the data aggregation module; and the data aggregation module is used to collect data. The light intensity information sent by each wireless communication module and the data processing module are used to process the light intensity information detected by each photoelectric acquisition module received by the data aggregation module to obtain the position information and identity information of the target. The invention also provides a detection and identification method realized by using the above system.

【技术实现步骤摘要】
基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统及方法
本专利技术涉及一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别方法，属于定位

技术介绍
随着中国对智慧城市的建设规划，室内定位技术的重要性和广泛性越来越受到人们的关注。常见的定位技术需要用户自身携带诸如手机、运动手环等电子设备，因此基于自身携带定位设备的定位技术并不方便并有一定的局限性。本专利技术的目的是实现一种用户本身不需要携带任何电子通讯设备，并可以实现用户身份鉴别的被动式定位技术。现今常见的室内定位技术多采用WIFI，蓝牙的等射频设备为人们提供位置信息。然而电磁波在室内的传播非常复杂多变，因此基于射频信号的室内定位技术精度较低，无法为人们提供较好的体验。同时射频信号对精密电子设备会有一定的影响，所以利用射频信号的定位设备在一些特殊场景下无法使用。本专利技术为了克服射频信号室内多径、非视距等缺点，提出一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统和方案。LED光源在提供室内照明的功能下，同时实现对用户的定位、身份识别，并根据用户身份控制室内的具有物联网功能的设备给不同用户提供差异化的服务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提出一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别方法，可以在对目标实现定位的同时，可以目标的身份进行识别，在智慧城市的建设中该技术可以用来实现根据不同的目标推送不同的服务业务。本专利技术利用受遮挡的光电采集模块的位置信息对光电采集模块进行分类，并建立监控区域的阴影地图，通过对阴影地图的处理获取目标的位置和体态信息，进而可以通过贝叶斯分类器对目标实现识别。本专利技术的技术方案如下：一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统，包括：光源控制模块、LED光源、光电采集模块、无线通信模块、数据汇聚模块和数据处理模块，其特征在于，LED光源，安装在监控区域的上方，数量不少于两个；光源控制模块，用于控制某一区域的各个LED光源时分复用的发射具有身份标志编码的光信号；光电采集模块，包括光电探测器，嵌在地板上，用于检测光强的变化；无线通信模块，用于将光电采集模块检测到的光强信息发送到数据汇聚模块，只有在光电采集模块收到的光强变化大于设定阈值时才会与数据汇聚模块进行通信；数据汇聚模块,用于收集各个无线通信模块发送的光强信息；数据处理模块，用于将数据汇聚模块接收的各个光电采集模块检测到的光强信息进行处理获取目标的位置信息及身份信息。采用所述的系统实现的多目标检测及身份识别方法，包括下列步骤:(1)通过对阴影节点进行聚类，获取阴影区域，然后将所有LED光源对应的阴影区域进行叠加获取监控区域的权重地图，阴影节点在这里定义为受到目标遮挡的锚节点，阴影区域定义为与LED光源直射路径被目标遮挡的区域，步骤如下：步骤1：在目标未出现时，监控区域所有锚节点的状态值设定为0；步骤2：目标出现后，对应第j个LED光源，监控区域出现Nj个被遮挡的锚节点；步骤3：将对应第j个LED光源的Nj个被遮挡的锚节点进行聚类，获取Mj个阴影区域，并将这Mj个阴影区域的权重设定为1；步骤4：重复步骤3，依次计算对应每一个LED光源的阴影区域，并将这些阴影区域的权重设定为1；步骤5：将全部阴影区域的权重值进行叠加，获取监控区域的权重地图；(2)通过监控区域的权重地图对监控区域进行迭代定位，获得目标位置坐标，步骤为：步骤1：寻找权重地图中权重值最大的像素点，并对这些像素点进行聚类，聚类得到的结果为Uk＝{Uk1,Uk2,…Uki,...,Ukn}，为每个类中像素点的集合，为像素点的坐标，k为迭代的次数，n为每次迭代获取的类个数，将每一个获取的类中的像素点的坐标进行加权平均，获取目标的位置为每个类中像素点的集合的加权平均值；步骤2：将步骤1中包含使用过了的像素点的阴影区域删除，并重新计算监控区域的权重地图；步骤3：重复步骤1与步骤2，直到监控区域的权重变为0，则该次定位过程结束；(3)在对目标进行检测，获得位置坐标之后，对目标进行识别，方法如下：步骤1：建立一个目标特征参数数据库；步骤2：获取的目标位置坐标，保存到目标特征参数的数据库中；步骤3：依次计算数据库中目标所对应的阴影区域，并将每一个目标对应的阴影区域保存到目标特征参数的数据库中；步骤4：根据目标对的每一个阴影区域，计算目标的高度；步骤5：获取监控区域最大权重值的像素点，并聚类，每一个类中像素点的数量并乘以每个像素点所占的面积可以计算出每一个目标的面积sp为每一个像素点的面积，np为该类中像素点的个数，dp为像素点间间隔距离；步骤6：将步骤5中获取每一个目标的身高，胖瘦信息保存到对应目标参数数据库；目标身份识别的训练阶段，令需要使用该系统的用户目标在该监控区域内运动，并根据已经获取的该目标的身高，胖瘦的信息objm＝[HPm,Sm],m＝1,...,M，用于后期匹配，HPm为样本目标的高度，Sm为样本目标的横截面，m为样本目标的编号。(2)中，目标身份识别的步骤为：步骤1：当目标进入监控区域时，计算待识别目标的位置，及目标的身高和胖瘦的信息，objn＝[HPn,Sn],n＝1,...,N，HPn为实际目标的高度，Sn为实际目标的横截面，n为实际目标的编号；步骤2：计算待识别目标与样本目标特征差，步骤3：目标函数为步骤4：目标识别函数为为令函数最大的n的数值，m对应的n为目标的编号，即对目标的身份完成了识别。附图说明图1为本专利技术的可见光被动式定位系统的场景示意图。图2.目标遮挡简化示意图。图3本专利技术的所提供的可见光被动式定位方法的流程框图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术创造做进一步的详细说明，本实例仅限于说明本专利技术的一种实施方法，不代表对本专利技术覆盖范围的限制。如图1所示，为本专利技术的可见光被动式定位系统的场景示意图。在所需定位的区域中，屋顶安装有LED光源，LED光源由光源控制模块控制时分复用的发射具有身份标志编码的光信号。LED光源均匀安装在监控区域的屋顶，数量不少于两个，可根据精度的要求及监控区域的大小增加LED光源的数量。在所需定位的区域的地面划分成间隔为1m的网格，网格线的交线处布置光电采集模块及无线通信模块；光电采集模块，用于检测光强的变化；无线通信模块只有在光强变化大于设定阈值的时候,相应的无线通信模块才会与数据汇聚模块进行通信。无线通信模块将光强信号发送到数据汇聚模块,数据汇聚模块再将收到的数据信息传到中央处理器，中央处理器将根据本专利技术的所提供的可见光被动式定位方法进行数据处理。图3提供了本专利技术的所提供的可见光被动式定位方法的流程框图，其具体包括若下步骤：步骤1：在目标未出现时，监控区域所有锚节点的状态值设定为0；步骤2：目标出现后，对应第j个LED光源，监控区域出现Nj个被遮挡的锚节点；步骤3：将对应第j个LED光源的Nj个被遮挡的锚节点进行聚类，获取Mj个阴影区域，并将这Mj个阴影区域的权重设定为1；步骤4：重复步骤3，依次计算对应每一个LED光源的阴影区域，并将这些阴影区域的权重设定为1；步骤5：将全部阴影区域的权重值进行叠加，获取监控区域的权重地图；步骤6：寻找权重地图中权重值最大的像素点，并对这些像素点进行聚类，聚类得到的结果为Uk＝{Uk1,Uk2,…Uki,...,Ukn}，为每个类中像素点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统，包括：光源控制模块、LED光源、光电采集模块、无线通信模块、数据汇聚模块和数据处理模块，其特征在于，LED光源，安装在监控区域的上方，数量不少于两个；光源控制模块，用于控制某一区域的各个LED光源时分复用的发射具有身份标志编码的光信号；光电采集模块，包括光电探测器，嵌在地板上，用于检测光强的变化；无线通信模块，用于将光电采集模块检测到的光强信息发送到数据汇聚模块，只有在光电采集模块收到的光强变化大于设定阈值时才会与数据汇聚模块进行通信；数据汇聚模块,用于收集各个无线通信模块发送的光强信息；数据处理模块，用于将数据汇聚模块接收的各个光电采集模块检测到的光强信息进行处理获取目标的位置信息及身份信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于室内LED光源的多目标检测及身份识别系统，包括：光源控制模块、LED光源、光电采集模块、无线通信模块、数据汇聚模块和数据处理模块，其特征在于，LED光源，安装在监控区域的上方，数量不少于两个；光源控制模块，用于控制某一区域的各个LED光源时分复用的发射具有身份标志编码的光信号；光电采集模块，包括光电探测器，嵌在地板上，用于检测光强的变化；无线通信模块，用于将光电采集模块检测到的光强信息发送到数据汇聚模块，只有在光电采集模块收到的光强变化大于设定阈值时才会与数据汇聚模块进行通信；数据汇聚模块,用于收集各个无线通信模块发送的光强信息；数据处理模块，用于将数据汇聚模块接收的各个光电采集模块检测到的光强信息进行处理获取目标的位置信息及身份信息。2.采用权利要求1所述的系统实现的多目标检测及身份识别方法，包括下列步骤:(1)通过对阴影节点进行聚类，获取阴影区域，然后将所有LED光源对应的阴影区域进行叠加获取监控区域的权重地图，阴影节点在这里定义为受到目标遮挡的锚节点，阴影区域定义为与LED光源直射路径被目标遮挡的区域，步骤如下：步骤1：在目标未出现时，监控区域所有锚节点的状态值设定为0；步骤2：目标出现后，对应第j个LED光源，监控区域出现Nj个被遮挡的锚节点；步骤3：将对应第j个LED光源的Nj个被遮挡的锚节点进行聚类，获取Mj个阴影区域，并将这Mj个阴影区域的权重设定为1；步骤4：重复步骤3，依次计算对应每一个LED光源的阴影区域，并将这些阴影区域的权重设定为1；步骤5：将全部阴影区域的权重值进行叠加，获取监控区域的权重地图；(2)通过监控区域的权重地图对监控区域进行迭代定位，获得目标位置坐标，步骤为：步骤1：寻找权重地图中权重值最大的像素点，并对这些像素点进行聚类，聚类得到的结果为Uk＝{Uk1,Uk2,…Uki,...,Ukn}，为每个类中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开华，张帅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12