[发明专利]一种基于圆形投影的可见光成像定位方法

说明书

本发明提供了一种基于圆形投影的可见光成像定位方法。该方法通过对圆形LED灯或配有圆形灯罩的LED灯的成像透视投影的建模和分析，根据圆形投影性质获取LED灯中心在摄像头坐标系统(Camera Coordinate System，CCS)的位置坐标并结合LED灯中心在世界坐标系统(World Coordinate System，WCS)和CCS坐标变换的关系来实现精准定位。该方法只需要拍摄一幅包含两个圆形LED灯的图像，并利用倾斜传感器测出精准的滚转角和俯仰角，即可实现高精度定位。该方法克服了现有技术实施时LED灯具中心与LED成像中心无法对应而引起定位不准，或需要同时检测到数量较多的LED灯具才能进行定位，又或者受限于不精确的方位角测量结果等缺点，具有较好的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及可见光定位领域，更具体的，涉及一种基于圆形投影的可见光成像定位方法。

背景技术

随着经济和科学技术的发展，人们对实时定位的需求越来越迫切。研究表明人们每天超过80％的时间都在室内活动，所以室内定位技术的研究成为当前研究的一个热点。为了解决室内定位问题，很多研究学者和研究机构提出了基于超声波、红外、蓝牙和Wi-Fi等室内定位解决方案，然而这些定位方案由于定位精度和成本的限制并未广泛应用于室内环境。

而可见光通信的出现为室内定位技术提供了另一种解决方案。基于可见光通信的室内定位技术具有定位精度高、部署成本低等优点，有很好的市场应用潜力。目前基于可见光通信的室内定位技术可分为两大类：基于光电探测器(Photodetector，PD)以及基于成像传感器(Image Sensor，IS)的可见光定位(Visible Light Positioning，VLP)技术。然而，消费级的智能终端一般仅配备IS而不会支持PD，因此，基于IS的定位系统在消费级应用具有广泛的应用基础，具有很好的实用性及普及性。

目前，基于IS的可见光成像定位系统可采用单个或多个IS实现。因大多数的移动终端一般仅搭载一个IS，故基于单个IS的成像定位系统具有更大的普适性。基于单个IS的VLP系统大多将LED光源视为一个整体，利用经典的三灯定位算法实现定位[1]。由于没有考虑光源的尺寸，以及成像系统的视场角(Fieldof View，FOV)通常是有限的，尤其是当终端位于角落等特殊区域时，将导致难以同时获取多个LED灯的成像信息，降低系统的定位精度。为了解决成像系统的FOV问题，文献[2]提出了基于单灯的成像定位方法，该方法利用移动终端的倾斜传感器来获取滚转角、俯仰角和方位角来实现定位。然而，虽然该方案使用单个灯具即可实现定位，但在实际场景中，移动终端的方位角测量往往存在较大误差，这将直接影响系统的定位精度，无法达到理论的最优值。此外，也有成像定位方法通过利用倾斜传感器、IS以及两个LED灯实现移动终端的定位，但是定位算法的时间复杂度较高，因此在需要满足较高的实时处理要求的场景下，易受部署限制。

发明内容

为了解决现有技术LED灯具中心与LED成像中心无法对应而引起定位不准，或需要同时检测到数量较多的LED灯具才能进行定位，又或者受限于不精确的方位角测量结果的不足，本发明充分考虑圆形LED灯在实际应用场景下的广泛存在性，以及光源的尺寸、FOV的限制条件等，利用圆形投影的特殊性质，提出了一种基于圆形投影的可见光成像定位方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于圆形投影的可见光成像定位方法，包括以下步骤：

步骤S1：移动终端通过其摄像头对LED灯进行拍照，获得至少有两个LED灯具的RGB图像，再将该RGB图像转为灰度图；