CN113613189A - 可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法，该方法在光源周边标记两个不同形状或不同颜色的辅助点，并记录标记点的位置信息，接收时通过分析标记点相对光源的位置来辨别真伪光源，若成像的光源与不同形状标记点间的手性关系与安装时的手性相符，则将其列为可信光源，否则认为该光源为反射成像的伪光源，不带入定位过程。本发明光源改装简单，只需添加任意两个标记点能够有效完成鉴伪；在光源较少的情况下也可有效定位、鉴伪，适用于光源稀疏的场景。

Description

可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法
技术领域
本发明属于导航定位技术领域，涉及到可见光室内定位技术，特别涉及到一种可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法。
背景技术
可见光定位(VLP)因为低成本和高精度(厘米级)且不需要额外复杂和昂贵的设备而成为一种大有前景的室内定位技术。VLP利用光源发出的互不相同含有位置ID的编码的光完成定位，但是由于室内存在着镜面、玻璃及光滑的家具等表面光滑且具有反射光线能力的物品，使得进行定位的光源经反射后形成了不可进行定位的光源，即伪光源。在定位过程中，如果将假光源识别为真光源那么定位结果一定是有误差甚至是无效的；此外若将真光源错判为伪光源舍去，不参与定位，就会导致可用定位的光源的数量的减少，也会降低定位精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在利用可见光定位时由于各种反射面的存在，导致真光源反射成像，形成与真光源ID一致的伪光源，在捕获图像的摄像头中引入镜面干扰，目的是在定位前辨别真伪光源，消除镜面干扰，提高定位精度。
本发明所述技术方案如下：
一种可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法，该方法在光源周边标记两个不同形状(或不同颜色)的辅助点，并记录标记点的位置信息，接收时通过分析标记点相对光源的位置来辨别真伪光源，若成像的光源与不同形状标记点间的手性关系与安装时的手性相符，则将其列为可信光源，否则认为该光源为反射成像的伪光源，不带入定位过程。该方法包括安装和使用两大部分，具体如下：
安装部分步骤如下：
步骤1：标记辅助点
对室内的i个光源进行标记，在光源周边标记两个不同形状的辅助点，记录辅助点与光源的相对位置关系；
步骤2：调制光源
在发射端将含有定位信息的PN序列调制到光源上，光源以高速闪烁而人眼觉察不到的频率将ID发射出来，其中“1”表示光源亮，“0”表示光源灭。
使用部分步骤如下：
步骤1：接收端选择大于或等于光源闪烁频率的高快门摄像机对准光源拍摄得到多组照片；
步骤2：对每张图片进行处理，获取每张图片中的光源及其周边不同形状的辅助点像素信息；
步骤3：对获取到的多张图片进行叠加，得到含有光源所有亮灭信息及辅助点位置的一张照片，提取该照片中的光源位置[xi,yi]，再将光源位置代回步骤2，根据预设门限值判断每张照片中[xi,yi]处光源的亮灭情况，从而确定光源的ID；
步骤4：根据叠加的图像计算光源与不同形状辅助点间的手性关系，若与安装时的手性相符，则将其列为可信光源，否则认为该光源为伪光源，不带入定位过程；
步骤5：重复步骤2至步骤4，确保照片中的所有光源都被识别到；
步骤6：查询所有可信的光源及其辅助点位置信息完成定位。通过比较发射ID可以确定光源的实际位置，如果室内光源为光源阵列，可以根据ID得到每个光源的光强，利用RSS定位算法实现精确定位；如果光源稀疏，比如室内单光源的情况下，可以根据光源和辅助点在摄像机的成像关系完成定位。
本发明有以下有益效果：
1)光源改装简单，只需添加任意两个标记点即可，标记点不仅对室内环境、对照明没有影响，并且有效完成了鉴伪；
2)本发明在光源较少的情况下也可有效定位、鉴伪，适用于光源稀疏的场景。
附图说明
图1是基于标记点鉴伪原理示意图，其中1表示真光源，2、3为标记的辅助点；1'表示镜面成像的伪光源，2’、3’为成像的虚假辅助点。
具体实施方式
为使本发明的实施目的、技术方案和益处更加清楚，下面将结合附图对技术方案进行更清楚、形象的描述，显然所描述的实例只是本发明中的一种实施例，而不是全部的实施例。如附图所示，本发明实施例提供了一种室内单光源鉴伪方法，包括以下步骤：
步骤1：标记辅助点
对室内光源进行改装，假设室内环境下只有一个光源，即附图中的1，在该光源周边标记两个不同形状的辅助点2、3，记录光源与标记点之间形成的手性关系，假定真光源与辅助点是顺时针的顺序关系，同时假定只考虑一次镜面反射，如图1所示；
步骤2：对光源进行调制
在发射端选定一组N＝31长度的PN发射序列用来表征光源的ID，光源高频率闪烁广播ID，其中亮表示序列中的“1”，暗表示序列中的“0”；
步骤3：接收ID
利用高快门相机连拍获取m张光源照片，对m张照片累加处理得到光源及辅助点位置，将该位置代入m张照片，解码得到发射ID，根据ID可以查询到光源的安装位置及其周边辅助点的位置；
步骤4：鉴别伪光源
根据叠加处理后的图像计算光源与不同形状标记点间的手性关系，若与安装时的手性相符，即顺时针的关系，则判定为可信光源，反之若光源与标记点为逆向关系，则判定为镜像光源，不带入定位过程。
步骤5：定位
经步骤4选择后进行定位的光源为真光源可以进行定位，利用步骤3得到的光源和标记点的信息通过坐标转换完成定位。
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)

1.一种可见光定位中基于标记的伪光源鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：标记辅助点
对室内的i个光源进行标记，在光源周边标记两个不同形状的辅助点，记录辅助点与光源的相对位置关系；
步骤2：调制光源
在发射端将含有定位信息的PN序列调制到光源上，光源以高速闪烁而人眼觉察不到的频率将ID发射出来，其中“1”表示光源亮，“0”表示光源灭；
步骤3：接收端选择大于或等于光源闪烁频率的高快门摄像机对准光源拍摄得到多组照片；
步骤4：对每张图片进行处理，获取每张图片中的光源及其周边不同形状的辅助点像素信息；
步骤5：对获取到的多张图片进行叠加，得到含有光源所有亮灭信息及辅助点位置的一张照片，提取该照片中的光源位置[xi,yi]，再将光源位置代回步骤4，根据预设门限值判断每张照片中[xi,yi]处光源的亮灭情况，确定光源的ID；
步骤6：根据叠加的图像计算光源与不同形状辅助点间的手性关系，若与安装时的手性相符，则将其列为可信光源，否则认为该光源为伪光源，不带入定位过程；
步骤7：重复步骤4-6，识别照片中的所有光源；
步骤8：查询所有可信的光源及其辅助点位置信息完成定位；通过比较发射ID确定光源的实际位置，如果室内光源为光源阵列，根据ID得到每个光源的光强，利用RSS定位算法实现精确定位；如果光源稀疏，则根据光源和辅助点在摄像机的成像关系完成定位。
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