基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于粒子滤波的VLC‑ITS信源追踪提取方法，包括以下步骤：S1、通过信息编码形成LED阵列信息经信号源发出；S2、信号接收端接收包含光信号的图像；S3、若为视频序列第一帧图像，则对图像进行初始化后跳转步骤S5，否则执行步骤S4；S4、基于观测区域特征相似度更新权值，根据粒子加权分布得到下一帧观测区域；S5、系统稳定后对预测区域光信号解码，获取信息；S6、重要性重采样，并根据演化模型演化粒子状态。本方法针对VLC‑ITS系统提出一种有效的信源追踪方案，通过重要性重采样解决粒子滤波粒子多样性匮乏的问题，提高了接收端对信源的识别和处理效率。

Source tracking and extraction method of vlc-its based on particle filter

【技术实现步骤摘要】
基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法
本专利技术涉及可见光通信和计算机视觉领域，具体涉及一种基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法。
技术介绍
近年来，被誉为“绿色照明”的半导体器件LED迅速发展，相比于传统的白炽灯等照明光源，LED低能耗、寿命长、绿色环保。同时LED还具有调制性能好、相应灵敏度高、无电磁干扰等优点，可将信号以人眼无法识别的高频进行传输，且LED的发光光频段不需要许可授权，可以实现低成本高宽带且传输速率高的无线通讯，催生出一门能够全新的无线通讯技术——可见光通信技术。可见光通信技术有很宽广的应用领域，应用大致可分为室内应用和室外应用。其中室外应用中，VLC-ITS(智能交通系统)系统具有广阔的发展空间，涉及到道路路面上机动车对机动车，机动车对路灯等基础设施之间的双向信息传递，大大提高道路交通的信息化水平，为实现智能交通提供了重要基础。目标跟踪是计算机视觉领域研究的热点之一，在军事制导、智能交通、安全监控、医学图像等方面均有着广阔的应用前景。该技术通过分析在各帧图像中检测出的各个独立目标的特征确定目标的运动轨迹，实现对运动目标的行为理解及实时跟踪。在室外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于粒子滤波的VLC‑ITS信源追踪提取方法，其特征在于，所述的信源追踪提取方法包括以下步骤：S1、通过信息编码形成LED阵列表达信息，然后经过LED驱动电路驱动LED阵列发出携带数字通信信息的光束，其中，所述的LED阵列安装在公路上且距离地面有一定高度，或者安装在行驶在公路上的机动车上；S2、信号接收端接收包含LED信息的图像，其中，所述的信号接收端是安装在公路上的摄像头，用于接收安装在机动车上的LED阵列发出的通信光束，或者是安装在机动车上的摄像头，用于接收安装在公路上且距离地面有一定高度的LED阵列发出的通信光束以及其他邻近机动车上安装的LED阵列发出的通信光束；S3、若该图像为...

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法，其特征在于，所述的信源追踪提取方法包括以下步骤：S1、通过信息编码形成LED阵列表达信息，然后经过LED驱动电路驱动LED阵列发出携带数字通信信息的光束，其中，所述的LED阵列安装在公路上且距离地面有一定高度，或者安装在行驶在公路上的机动车上；S2、信号接收端接收包含LED信息的图像，其中，所述的信号接收端是安装在公路上的摄像头，用于接收安装在机动车上的LED阵列发出的通信光束，或者是安装在机动车上的摄像头，用于接收安装在公路上且距离地面有一定高度的LED阵列发出的通信光束以及其他邻近机动车上安装的LED阵列发出的通信光束；S3、若该图像为视频序列第一帧图像，则初始化该图像得到包含光信号的目标跟踪窗，对区域内像素构造特征向量，由区域内像素特征向量计算协方差矩阵作为区域特征，并在图像内均匀地初始化大量粒子，并初始化相等权值，然后跳至步骤S5，否则执行S4；S4、基于观测区域的协方差矩阵特征相似度，更新粒子权值，并基于粒子加权分布得到下一时刻预测区域；S5、通过计算有效粒子数，判断VLC-ITS系统是否稳定，若系统稳定则对预测区域光信号进行解码，得到LED序列亮度信息，得到解码数据，将解码数据在原始调制数据集中进行相似度比较，选取相似度最大的调制数据按照规则进行通信；S6、根据粒子的加权分布，进行重要性重采样，然后根据演化模型，演化粒子状态。2.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法，其特征在于，所述的步骤S3包括：S31、对获得的视频序列中的第一帧进行初始化，得到包含光信号的目标跟踪窗，对区域内像素构造特征向量，由区域内像素的特征向量计算协方差矩阵作为区域特征，具体如下：对区域内的每个像素点i，构造如下形式的特征向量Vi：其中，xi,yi为像素i的x,y坐标，Ch1i,Ch2i,Ch3i分别为像素i在某三通道颜色空间中各通道分量，分别为三个颜色通道分别在x和y方向上的梯度分量；定义包含n个像素点的区域r内的区域协方差矩阵Cr如下：其中，μ为区域特征均值向量：S32、在图像中均匀地初始化大量粒子及其权值，根据演化模型演化粒子状态，具体如下：定义粒子全局密度为ρ：其中N为初始化的粒子总数，W和H分别对应图像的宽度和高度，初始化粒子后粒子全局密度ρ≥1，设图像内粒子位置状态与某一像素i的位置状态重合的粒子个数为ni，使得图像内粒子均匀初始化，且满足：粒子状态初始化后，初始化各粒子权值为3.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的VLC-ITS信源追踪提取方法，其特征在于，所述的步骤S4包括：S41、基于观测区域的协方差矩阵特征相似度，更新粒子权值，具体如下：定义协方差矩阵相似度L：其中，R,S分别为观测区域和比照区域，μR,μS为两区域的特征均值向量，CR,CS为两区域的特征协方差矩阵；设x为任一随时间变化的状态变量，f(...

【专利技术属性】
技术研发人员：文尚胜，黄谋潇，范智博，关伟鹏，邓树乐，陈增鸿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44