[发明专利]一种基于摄像帧分析的室内可见光定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于摄像帧分析的室内可见光定位方法，其步骤为：

1)建立包含LED光源位置信息及其对应身份信息的室内地图；

2)所述LED光源对光源身份信息进行编码调制，并根据调制信号产生驱动信号用以驱动LED光源发送调制后的光脉冲信号到自由空间，经调制后的所述LED光源的身份信息为超长序列；其中，对光源身份信息进行编码调制的方法为：

21)将身份信息转换为二进制超长序列；

22)以设定长度的信号为一个发送单位，将进制转换后的身份信息分割成若干个发送单位；

23)对每个发送单位的信号进行编码；

24)在编码后的每个发送单位之前插入用于识别的同步头信息；

25)将调整好的待发送信号用OOK的方式通过LED光源发送；

3)移动设备对LED光源拍摄一段视频，从拍摄的视频数据中提取多帧视频图像，并分别获取多帧视频图像中的明暗条纹；其中，每帧图像的明暗条纹与经过调制后的所述LED光源的身份信息的一部分对应，多帧图像的全部明暗条纹包含调制后的所述LED光源的身份信息超长序列的全部信息；

4)移动设备对获取的多帧视频图像中的每一帧图像所含的明暗条纹进行解调，利用每一图像帧的相邻图像帧评估并消除该图像帧的背景光；

5)根据多帧图像的解调结果进行拼接，获得LED光源的超长身份信息序列，将获得的身份信息序列进制转换后即为所述LED光源的身份信息；

6)从所述室内地图中查找与该身份信息对应的位置，实现室内可见光导航定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，移动设备获取所述明暗条纹的方法为：

31)移动设备根据所述驱动信号的频率确定移动设备摄像头的曝光时间和帧速率；

32)用该移动设备的摄像头拍摄含有所述LED光源发送的光信号的视频数据，得到一段连续时间的视频文件；

33)提取该视频文件中的若干帧图片，得到包含序列完整信息的含有明暗条纹的一系列图片。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，得到所述身份信息的方法为：将提取的若干帧图片分为多个部分，每个部分有若干张图片，每个部分的图片都对应同一发送单位的信号，每部分图像间依次进行对准叠加平均的处理，得到每部分图像的背景光；再消除每部分图像的背景光，每部分图像经过消除背景光后得到一张精确图像；依次对每一张精确图像中的明暗条纹进行识别和解调，得到每个发送单位的有效二进制数据串；然后从每一帧精确图像解调出的数据中提取得到一系列有效二进制数据串；去掉有效二进制数据串中的同步头部分，得到一系列有效数据，通过编号位找到LED身份信息的起始位后，将所有有效数据顺序拼接成超长序列；再将拼接所得超长序列从二进制转换为所需进制，即所述LED的身份信息。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述曝光时间小于1/f_s；其中，f_s为LED的符号发射速率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述室内地图位于一服务器上，所述移动设备将所述LED光源的身份信息发送给该服务器，该服务器根据所述身份信息查找LED光源对应的位置坐标并将其传送给所述移动设备；所述移动设备将该位置坐标对应到图形界面的地图相应地点上。

6.一种基于摄像帧分析的室内可见光定位系统，其特征在于，包括多个LED光源，用于发出经过调制的含有超长序列信息的可见光；室内定位装置，用于拍摄LED光源发出的可见光对应的一系列图像，获取并识别图像中的明暗条纹，消除图像的背景光，解调出每个图像中含有的二进制信息，并将每个图像解调出的信息拼接成所需超长序列，从而得到光源的身份信息，并查找室内地图中与该身份信息相对应的位置信息，获取当前位置；其中，所述LED光源包括一ID发生器和一控制器；其中，ID发生器用于循环产生LED光源的ID信号；控制器用于对LED光源传输的ID信号转换为二进制超长序列，然后将待发送信号分割成若干个发送单位，并对每个发送单位的信号进行编码，在每个编码后的发送单位之前插入用于识别的同步头信息，然后将此格式的待发送信号作为调制信号产生驱动信号，驱动LED光源发送调制后的光脉冲信号。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述室内定位装置包括移动设备和一服务器；其中，移动设备，用于对光源进行视频的拍摄，并从拍摄的视频数据中提取一系列视频图像并获取视频图像中的明暗条纹，并使用算法消除图像的背景光，解调出每个图像中含有的二进制信息，并将每个图像解调出的信息拼接成所需超长序列，从而得到含有LED光源身份信息的序列，并将其发送给服务器；服务器，用于查找室内地图中与所述身份信息对应的位置坐标发送给移动设备，在移动设备的地图上显示。