一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法技术

本发明专利技术提供了一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法，属于无线通信技术领域。具体包括：首先构建包括LED灯具发射器和待定位相机接收器的场景，待定位相机获得LED灯具四个顶点投影的像素坐标后变换到图像坐标；然后，在CCS中估计LED灯具的方向；计算LED灯具的四个顶点在CCS中的相机坐标；接着利用LED灯具在CCS和WCS中的方向，计算待定位相机在x

【技术实现步骤摘要】
一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法。
技术介绍
随着诸如位置跟踪、导航和机器人运动控制等基于位置服务的兴起，精确的室内定位变得越来越重要。在本研究领域中，可见光定位(VisibleLightPositioning，VLP)和基于计算机视觉的定位以其高精度、低成本的特点得到了越来越多的关注，见参考文献[1][2]。典型的VLP算法包括近邻法[3]、指纹法[4]、到达时间法(TimeofArrival，TOA)[5]、到达角法(AngleofArrival，AOA)[6]、接收信号强度法(ReceivedSignalStrength，RSS)[7]和图像传感器法[8]。但是在这些算法中，只有图像传感器法才能估计接收器的姿态。此外，图像传感器法、TOA法、AOA法和RSS法需要多个灯具来定位[1]，当可用灯具不足时，这是不可行的。另一方面，近邻法和指纹法可以利用单个灯具估计接收器的位置。然而，近邻法的精度低；在指纹法中，歧义问题严重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一、构建包括一个LED灯具发射器和一个待定位相机接收器的场景，同时定义四种定位坐标系；/n步骤二、待定位相机获得LED灯具四个顶点投影的像素坐标后，基于单视图几何将像素坐标变换到图像坐标；/n步骤三、利用LED灯具四个顶点投影的图像坐标，基于单视图几何、平面几何和立体几何，在CCS中估计LED灯具的方向；/n在CCS中LED灯具的方向用矩形P

【技术特征摘要】
1.一种室内定位中新颖的可见光通信辅助的透视四线方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、构建包括一个LED灯具发射器和一个待定位相机接收器的场景，同时定义四种定位坐标系；
步骤二、待定位相机获得LED灯具四个顶点投影的像素坐标后，基于单视图几何将像素坐标变换到图像坐标；
步骤三、利用LED灯具四个顶点投影的图像坐标，基于单视图几何、平面几何和立体几何，在CCS中估计LED灯具的方向；
在CCS中LED灯具的方向用矩形P1P2P3P4的单位法向量表示，即：



其中，




和A、B和C是CCS中矩形P1P2P3P4的一般形式方程的系数；m和n是利用LED灯具四个顶点投影的图像坐标，并基于单视图几何、平面几何和立体几何推导过程的中间变量；
步骤四、基于立体几何计算LED灯具的四个顶点在CCS中的相机坐标；
LED灯具的第i个顶点Pi的相机坐标表示为：
其中，
Aij、Bij和Cij((i,j)∈{(1,2),(2,3),(3,4),(4,1)})是顶点Pi、Pj和oc构成的侧面Πij的一般形式方程的系数；

其中，M12＝W1,W2,W3T，M23＝W2,W3,W4T，M34＝W3,W4,W1T，M41＝W4,W1,W2T；S是灯具的面积；
步骤五、基于单视图几何，利用LED灯具在CCS和WCS中的方向，计算待定位相机在xc轴对应的旋转角和yc轴对应的旋转角θ；
基于单视图几何，灯具在WCS中的单位法向量为在CCS中的单位法向量为转换关系为：

为CCS到WCS的旋转矩阵，即相机的姿态；



RX表示沿xc轴的旋转矩阵，是xc轴对应的旋转角；
RY表示沿yc轴的旋转矩阵，θ是yc轴对应的旋转角；
RZ表示沿zc轴的旋转矩阵，ψ是zc轴对应的旋转角；
因此有：



通过求解上式即可得到待定位相机的xc轴对应的旋转角和yc轴对应的旋转角θ；
步骤六、通过可见光通信将LED灯具四个顶点的世界坐标发送至待定位相机，然后利用LED灯具在CCS中的相机坐标，计算WCS中待定位相机的z坐标；
具体步骤如下：
首先，针对LED灯具的第i个顶点Pi，相机坐标为世界坐标为
然后，世界坐标与相机坐标的转换为：

是待定位相机的3D世界坐标，即待定位相机的位置；
WCS中待定位相机的z坐标计算如下：



其中，c1，c2和c3是通过xc轴和yc轴的旋转矩阵相乘后，得到的矩阵元素值，即：
步骤七、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，柏琳，冯春燕，李承阳，郭彩丽，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11