一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法，系统包括:发射端和接收端，所述发射端所包括依次连接的OOK基带调制模块、驱动电路和LED光源;所述接收端包括依次连接的摄像头和智能终端。所述方法通过在OOK调制的ID信息前加上字节头，并调整原始数据的发射频率，运用视觉追踪与图像处理技术去除其他光源的干扰，准确分辨出各LED的ID信息，与单灯定位算法相结合，确定摄像头的空间位置，从而实现室内定位。本发明专利技术结构简单，摄像头可以追踪到LED灯的图像，并将图像缓存，从中获取LED传输的信息，与单灯成像定位算法结合后实现精确定位。

A visual tracking and positioning system based on indoor visible light communication

The invention discloses a system including indoor visible light communication, visual tracking and positioning system and method based on the transmitter and the receiver, the transmitter comprises a baseband OOK modulation module, drive circuit and LED light source; the receiving end includes a camera and intelligent terminal. The method by adding OOK modulation ID byte head information, and adjust the transmitting frequency of original data, eliminating the interference of other light sources using visual tracking and image processing technology, accurately distinguish the LED ID information, combined with single lamp positioning algorithm, determine the location of the camera, so as to achieve indoor positioning. The invention has simple structure, and the camera can track the image of the LED lamp, and cache the image, get the information of LED transmission from it, and achieve the precise location with the single lamp imaging location algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统和方法
本专利技术涉及可见光通信定位技术，特别涉及一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位系统及方法。
技术介绍
全球定位系统(GPS)在室外定位中已经得到了广泛的应用，而在建筑物内部和人口密集的城市、地下等环境中，多径衰落、电磁屏蔽效应以及其他无线设备的干扰使得GPS等传统的室外定位技术在室内的信号覆盖率较差，用于室内的定位存在较大定位误差。而各种综合体类建筑(如大型购物中心、大型交通中转站等)的出现，使得人们活动空间越来越庞大和复杂，对定位和导航需求日趋强烈。同时，精准营销、智能仓储、机器人、疗养护理等行业也需要利用定位技术获取特定对象的室内位置信息，这些需求为室内定位技术带来巨大机会。近年来国内外科技巨头和研究机构提出了许多室内定位技术，这些定位技术多数基于无线电磁波，如Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波定位等。而大多数基于无线通信的定位系统会受到电磁干扰的影响，对安装环境的要求也较为苛刻，这极大地增加了安装、维护和管理等的成本。并且，它们可使用的场所也受到了限制，如矿井、加油站和医院等无线通信被禁止的区域，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、每个LED灯具所对应的ID信息通过OOK基带调制后加上字节头形成新的数据信号；步骤2、所述数据信号经LED驱动电路驱动LED灯具发出可见光信号；步骤3、位于自由空间的摄像机在所拍画面中追踪到LED灯的位置，检测到字节头后开始缓存照片，并将缓存的照片发送到智能终端；步骤4、智能终端运用图像处理技术获得ID信息和LED图像在像素坐标中的位置；步骤5、根据所述的ID信息和LED在像素坐标中的位置，结合单灯成像定位算法，最终得出定位的位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、每个LED灯具所对应的ID信息通过OOK基带调制后加上字节头形成新的数据信号；步骤2、所述数据信号经LED驱动电路驱动LED灯具发出可见光信号；步骤3、位于自由空间的摄像机在所拍画面中追踪到LED灯的位置，检测到字节头后开始缓存照片，并将缓存的照片发送到智能终端；步骤4、智能终端运用图像处理技术获得ID信息和LED图像在像素坐标中的位置；步骤5、根据所述的ID信息和LED在像素坐标中的位置，结合单灯成像定位算法，最终得出定位的位置坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：步骤31、对视频中LED图像进行形态学处理；步骤32、对进行形态学处理后的视频帧进行全局搜索，确定LED灯具即圆形筒灯位置，将圆形特征进行提取；步骤33、对提取出来的圆形特征检验是否存在字节头，存在即将图像进行缓存，不存在就再次重复步骤31。3.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：步骤41、对图像进行预处理，去除噪声以及其他干扰信息；步骤42、对图像进行闭运算操作，使灯具图像内部形成连通区域；步骤43、采用轮廓搜索法对图像进行分割，确定LED图像在像素坐标的位置，并提取出LED目标图像；步骤44、确定合适的阈值把提取出的目标图像二值化，根据条纹图像像素的变化获取ID信息。4.根据权利要求1所述的一种基于室内可见光通信的视觉追踪定位方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：步骤51、摄像头平面与水平方向倾斜夹角为β，设筒灯中心室内空间坐标为(X,Y,Z)，摄像头在室内空间坐标为(X0,Y0,Z0)，摄像头焦距为f，摄像头像素面中心在像素空间坐标为(x0,y0)；添加辅助线的Y面侧视图中，筒灯两个端点在像素面空间中Yp方向坐标为y1和y2，h1为筒灯到像素面中心垂直距离，h为筒灯到镜头中心垂直距离，筒灯半径为r，以上单位都为mm，Yb、h2、L皆为辅助变量；由相似三角形特性可得出：

【专利技术属性】
技术研发人员：关伟鹏，吴玉香，王鹏飞，朱剑超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44