[发明专利]基于三灯的镜头倾斜可见光定位算法

权利要求书

1.一种基于三灯的镜头倾斜可见光定位算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在发射端，将三个及以上的LED固定在天花板上，并对每个LED进行调制，使其以一定的频率闪烁，传递ID信息及LED的半径信息；

在接收端，利用CMOS传感器摄像头对LED进行捕获，通过图像处理技术，提取出每个LED所传递的信息；

步骤2：利用所述步骤1中获得的LED半径和图像的长轴等信息，通过倾斜可见光定位算法求得所述CMOS传感器摄像头的位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于三灯的镜头倾斜可见光定位算法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：为每一个LED分配一个ID，并对LED进行调制，使其以一定的频率闪烁，传输其位置信息；

步骤1.2：利用任意角度的CMOS传感器摄像头捕获三个LED的图像；

步骤1.3：利用图像处理技术获得LED图像的长轴，并通过可见光成像技术获得LED的ID信息。

3.根据权利要求1所述的基于三灯的镜头倾斜可见光定位算法，其特征在于，所述步骤2中的倾斜可见光定位算法包括以下步骤：

步骤2.1：根据弱透视投影定理，LED先垂直投影到与成像平面平行的深度平面，在所述深度平面上投影为椭圆，所述深度平面上的椭圆的长轴长度与LED的直径一致，再将所述深度平面的LED投影以一定的比例投影到镜头的成像平面，在所述成像平面投影为椭圆，成像平面的椭圆长轴与LED的半径之间的关系为：其中f为镜头的焦距，Zc为LED的平均深度，l₂为成像平面的椭圆长轴，r为LED的半径；

步骤2.2：根据镜头成像原理，LED的圆心A、CMOS传感器摄像头的镜头中心E与LED的像中心G在一条直线上，根据三角形相似定理，得到如下关系：

其中，d为LED的圆心A到镜头中心E的距离，j为LED的像中心G到成像中心的距离，c为镜头中心E到LED的像中心G之间的距离，B为LED的圆心A到深度平面的垂线的垂足，m为镜头中心E到B之间的距离；

根据步骤2.1的公式，得到和

根据勾股定理，求得LED圆心到镜头的距离d：

步骤2.3：通过所述步骤2.2的方法获得三个LED的圆心到镜头中心的距离d₁、d₂、d₃，再利用在ID数据库中获得的LED的坐标(X_j,Y_j,Z_j),(j＝1,2,3)，根据几何学原理，得到公式：

(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z-z₁)²＝d₁²

(x-x₂)²+(y-y₂)²+(z-z₁)²＝d₂²

(x-x₃)²+(y-y₃)²+(z-z₁)²＝d₃²，

求得镜头中心的坐标(x，y，z)。

4.根据权利要求1所述的基于三灯的镜头倾斜可见光定位算法，其特征在于，所述发射端包括计算机、控制器、LED驱动电路、RGB-LED以及电源模块。