CN111190141A - 一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法 - Google Patents

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Abstract

一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法，属于导航定位技术领域。步骤为：首先，所有光源的发射序列采用PN序列。其次，在接收端连拍获得多张照片，获取每张照片每个像素点的亮度值，对m张照片像素点做累积处理得到处理后的像素亮度值。依据人工智能算法，提取出图像上所有光斑及他们在图像上的坐标。最后，将光斑所有的位置与每张图片一一对应，判断其像素亮度值与门限M之间的关系，获得每个光源的发射序列。本发明的效果和益处是与其他确定光源发射序列的办法相比，本方法将图像叠加后一次性得到光源个数和位置，提高可靠性，计算量小，运行快。

Description

一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的 方法
技术领域
本发明属于导航定位技术领域，涉及到室内定位，特别涉及到一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法。
背景技术
随着白炽灯被LED光源取代，LED产业快速发展起来。因此，以LED灯作为光源的基于图像的室内可见光定位技术逐渐发展起来。在室内环境中，镜子、玻璃、地板砖等等会发生镜面反射形成虚假光源，影响定位的可靠性。辨别光源真假的方法中大多是利用光源的发射序列确定光源阵列ID来辨别光源真伪。目前现有的确定光源序列的方法是对拍摄的图片进行一一图像处理，依次寻找光斑的位置，将每张图片上的光斑位置整合起来得到全部的光斑位置，进而与每张图像上该位置一一对应得到完整发射序列。该方法需要重复多次对图像处理，且有可能遗漏某些光源导致光源发射序列出错。
与原有方法相比，本发明的优势计算量小，运算快，精准的确定光斑个数和位置，提高了可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是原有方法计算量大，确定光斑位置时可能缺失光斑，可靠性低。本发明的目的是准确高效确定所有光源在图像中的位置，提高可靠性，降低计算量，提高运行速度。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法，该方法基于LED定位系统实现，所述的LED定位系统包括一个或多个光源作为发送端和手机作为接收端。包括以下步骤：
步骤1：所有的光源的发射序列采用PN序列，序列中“1”代表光源亮，“0”代表光源灭(或相反)；
步骤2：在接收端固定接收机的位置和姿态，保证连拍频率大于或等于发射序列的频率，用接收机摄像头连拍获得多张照片P1,P2,...,Pm；
步骤3：图像处理拍摄的照片，获取每张照片每个像素点的亮度值，将所有照片叠加到一起，对m张照片像素点做累加处理，得到累加像素亮度值后的一张图像。
步骤4:根据目前常见的人工智能算法进行显著性检测，提取图像中的显著区域，即提取所有光斑a,b,c,d,...,n以及它们在图像中的位置
Figure BDA0002360624350000021
(如图1所示)，其中光斑位置包括光斑的几何中心或重心。
步骤5：按上述所示人为拍摄多张照片，对照片进行图像处理后人为标记光斑位置，计算无光斑处像素亮度值的概率密度函数fP(p)，其中p为像素亮度值；同样计算光斑处像素亮度值的概率密度函数fQ(q)，其中q为像素亮度值；令fP(M)＝fQ(M)计算得到判断光源亮暗的门限值M，M即为两函数曲线相交处的像素亮度值。
步骤6：将步骤4获得的光斑在图像中的所有位置
Figure BDA0002360624350000022
分别与每张图像一一对应，若图像中像素亮度值k<M，说明在该点光源未亮，发射序列为“0”；若图像中像素亮度值k>M，说明光源在该点处于亮的状态，发射序列为“1”；所得光斑位置与m张图像对应后，得到所有光源的发射序列
Figure BDA0002360624350000023
其中a，b…n代表光源，nm表示第n个光源在第m张图像中亮还是暗。
本发明的效果和益处是与其他确定光源发射序列的办法相比，本方法主要优势为将图像叠加后一次性得到光源个数和位置，提高了可靠性，计算量小，运行快。
附图说明
图1是图像中光源排布及图像叠加图；图中给出每个图像中光源位置，图像叠加后给出每个光源亮暗的发射序列。
图中：1表示的是拍摄的多张原始图像；
2表示的是图像叠加过程；
3表示的是叠加后的图像；
4表示的是对叠加后图像中光斑定位的结果；
5表示的是考察1中的原始图像在4中的定位结果出的明暗；
6表示的是判决出的0/1信息。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法，该方法基于LED定位系统实现，所述的LED定位系统包括一个或多个光源作为发送端和手机作为接收端。包括以下步骤：
步骤1，光源阵列由5个光源组成，光源使用m序列作为光源发射序列，序列中“1”代表光源亮，“0”代表光源暗。
步骤2，固定接收机的位置和姿态，保证连拍频率大于或等于发射序列的频率，连拍获得20张照片。
步骤3，对获得的20张照片依次做图像处理，得到每个像素点的像素亮度值，对20张图像像素亮度值做累加处理得到累加后的一张图像。
步骤4，根据人工智能算法对步骤3得到的图像做显著性检测，得到所有光斑的二维坐标
Figure BDA0002360624350000031
步骤5，按上述所示人为拍摄多张照片，对照片进行图像处理后人为标记光斑位置，计算无光斑处像素亮度值的概率密度函数fP(p)；同样计算光斑处像素亮度值的概率密度函数fQ(q)；令fP(M)＝fQ(M)计算得到判断光源亮暗的门限值M。
步骤6，将得到的光斑位置与20张图像中的该位置一一对应，若图像中该位置像素亮度值小于M代表光源在该时刻未亮，其发射序列记做“0”，相反像素亮度值若大于M代表此时光源发射序列为“1”。对20张照片一一处理得到光源完整发射序列。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种可见光室内定位中基于图像叠加确定光源发射序列的方法，其特征在于，该方法基于LED定位系统实现，所述的LED定位系统包括一个或多个光源作为发送端和手机作为接收端；包括以下步骤：
步骤1：所有的光源的发射序列采用PN序列，序列中“1”代表光源亮，“0”代表光源灭，或相反；
步骤2：在接收端固定接收机的位置和姿态，保证连拍频率大于或等于发射序列的频率，用接收机摄像头连拍获得多张照片P1,P2,...,Pm；
步骤3：图像处理拍摄的照片，获取每张照片每个像素点的亮度值，将所有照片叠加到一起，对m张照片像素点做累加处理，得到累加像素亮度值后的一张图像；
步骤4:对步骤3得到的图像进行显著性检测，提取图像中的显著区域，即提取所有光斑a,b,c,d,...,n以及它们在图像中的位置
Figure FDA0002360624340000011
其中光斑位置包括光斑的几何中心或重心；
步骤5：人为拍摄多张照片，对所有照片进行图像处理后人为标记光斑位置，计算无光斑处像素亮度值的概率密度函数fP(p)，同样计算光斑处像素亮度值的概率密度函数fQ(q)，令fP(M)＝fQ(M)计算得到判断光源亮暗的门限值M；
步骤6：将步骤4获得的光斑在图像中的所有位置
Figure FDA0002360624340000012
分别与每张图像一一对应，若图像中像素亮度值k<M，说明在该点光源未亮，发射序列为“0”；若图像中像素亮度值k>M，说明光源在该点处于亮的状态，发射序列为“1”；所得光斑位置与m张图像对应后，得到所有光源的发射序列
Figure FDA0002360624340000013
其中a，b…n代表光源，nm表示第n个光源在第m张图像中亮还是暗。
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