[发明专利]一种视觉信息辅助室内移动目标定位方法

说明书

本发明提供一种视觉信息辅助室内移动目标定位方法。移动目标配置有CMOS图像传感器，在室内设置有若干个LED光源，每个LED光源具有唯一编码；该方法包括：配置在移动目标上的CMOS图像传感器持续采集LED图像；根据CMOS图像传感器采集的若干LED图像确定至少三个相关LED光源在图像坐标系中的位置；根据像素坐标系与世界坐标系之间的转换关系，确定至少三个相关LED光源在世界坐标系中的位置；获取移动目标与至少三个相关LED光源之间的距离信息，根据距离信息以及至少三个相关LED光源在世界坐标系中的位置得到移动目标的参考位置；根据CMOS图像传感器的逐行曝光时间和移动目标的移动速度计算得到补偿距离，在参考位置上加上补偿距离最终得到移动目标的准确位置。

技术领域

本发明涉及基于可见光的成像定位技术领域，尤其涉及一种视觉信息辅助室内移动目标定位方法。

背景技术

基于可见光的成像定位技术，接收端采用的是CMOS图像传感器，例如，手机摄像头，相机等。图像传感器的优势在于它的视场角通常比光子探测器PD大。CMOS传感器相机使用了卷帘快门的曝光方式，其传感器曝光的时候是逐行扫描曝光。传统的成像定位技术主要有两种：一种是利用LED的位置、LED在不同图像传感器上的成像位置、不同图像传感器之间的相对位置的几何关系，求得待定位目标与LED之间的距离。另一种是利用卷帘快门将LED的开/关启状态记录为图像中的明暗条纹。对图像中的每一行像素，找到其像素值不为0的第一个位置和最后一个位置，计算两处位置中间像素的平均值；设定阈值，将每一行根据其计算的像素平均值与阈值的关系判定其代表信号为0或1，图像转换为一串仅包含0和1的数字序列；最后根据解码的数字序列与预先编码的LED进行比对，找到目标的位置。

但是目前基于可见光的成像定位技术在实际应用中还有很多限制：一是当目标位于两个灯的交叠处时，现有的基于卷帘快门的图像处理方法无法解码出目标的位置。二是在曝光期间目标位置的改变将导致目标图像出现伪影，即捕获图像中目标的畸变。当目标高速移动时，这些畸变可能会给定位算法提供错误的信息，从而导致定位误差。

发明内容

为了定位位于两个灯源交叠处的目标位置或者提高高速移动的目标的定位准确度，本发明提供一种视觉信息辅助室内移动目标定位方法，利用CMOS传感器的卷帘快门曝光方式，根据目标的移动速度和传感器的读出时间，补偿视觉定位，得到更精确的目标位置。

本发明提供的一种视觉信息辅助室内移动目标定位方法，所述移动目标配置有CMOS图像传感器，在室内的合适位置设置有若干个LED光源，每个所述LED光源具有唯一编码；所述方法包括：

步骤1：配置在移动目标上的CMOS图像传感器持续采集LED图像；

步骤2：根据所述CMOS图像传感器采集的若干LED图像确定至少三个相关LED光源在像素坐标系中的位置；

步骤3：根据像素坐标系与世界坐标系之间的转换关系，确定至少三个所述相关LED光源在世界坐标系中的位置；

步骤4：获取移动目标与至少三个所述相关LED光源之间的距离信息，根据所述距离信息以及至少三个所述相关LED光源在世界坐标系中的位置得到所述移动目标的参考位置；

步骤5：根据CMOS图像传感器的逐行曝光时间和移动目标的移动速度计算得到补偿距离，在所述参考位置上加上所述补偿距离最终得到所述移动目标的准确位置。

进一步地，步骤2具体包括：

步骤2.1：对采集的若干LED图像进行图像处理，得到至少三个LED光源在对应LED图像中的轮廓信息；

步骤2.2：针对每个LED光源，根据其轮廓信息计算得到能够覆盖该轮廓的最小外接圆和最小外接矩形；根据所述最小外接圆和所述最小外接矩形确定该轮廓的中心点，该中心点的位置即为所述LED光源在像素坐标系中的位置。

进一步地，步骤3中具体包括：