[发明专利]一种可见光定位的二维编码与解码方法

说明书

本发明公开了一种可见光定位的二维编码与解码方法，是基于OOK的可见光编码，可用于实现室内可见光定位。通过对光源的编码，并用一定的载波频率对其进行调制，使得光源在照明的同时也在设定有一定扫描频率的CMOS相机上显示出明暗交替的多边形图案。通过固定在移动设备上的双目摄像头采集图像，对获得的图像进行处理并解码，得到其携带信息以区分不同位置的光源，最终由双目定位技术计算得到设备的定位。基于本可见光二维编码与解码技术，可快速有效地提取图像包含的有用信息，识别不同光源并实现对设备的定位。实现了室内可见光的编码和解码，在编码规则、精确度、可靠性、稳定性、通用性等方面具有优势。

技术领域

本发明涉及一种可见光定位的二维编码与解码方法，属于图像处理和可见光定位技术领域。

背景技术

随着无线传感器网络及物联网技术的迅速发展，室内定位技术在智能机器人、大型商场导购等领域中得到广泛应用。基于蓝牙、射频、超声波、红外线、超带宽以及WiFi等方式的室内定位技术虽然得以开发，但这些定位技术由于需要额外的辅助定位设备，大大增加了室内定位成本，且对应用环境的要求严格。

可见光通信作为一种新兴的室内定位技术，能够利用可见光来实现高速无线通信。同时，利用发光器件的高速调制以及较短的响应时间，可以将其用于室内可见光定位。可见光定位的原理是利用发光器件的快速开关特性，通过其高速闪烁发光来实现对移动设备的定位，发光表示为1，无光表示为0，通过对发光器件的编码调制，使其发出带有一定信息的光信号，移动设备接收光信号并经过解码得到光源的位置坐标，最终根据光源与移动设备之间的几何关系求解出移动设备的坐标，从而实现对设备的定位。一种可见光定位的编码与解码方法作为一种新兴的室内无线定位方式，在电磁辐射、使用环境、频谱范围、通用性、安全性等方面有明显的优势。因而，利用可见光来实现室内定位是最有效的选择之一。

现有的使用图像传感器的可见光定位系统及方法，如：中国发明专利“一种基于双目技术的室内可见光自定位系统与方法”(2018107961366)，以及“基于室内照明的定位导航系统”(201210484538.5)、“双目非标定空间定位方法”(CN102622767B)、“一种室内可见光定位系统”(CN107703485A)、“一种使用摄像头的室内可见光异步定位方法”(CN105306141A)等，均存在一维编码的单一性、难识别等问题，定位误差大、定位效率不高，且易受室内环境因素的影响，在准确性、可靠性、稳定性和通用性等方面，均或多或少存在一些缺点。

因此，有必要采用二维编码及解码方式，使得可见光解码容错率高，通过获得多组数据，并剔除其中的异常数值，减小误差，达到译码可靠性高、结果准确效果；同时，采用基于OOK实现光源的二维编码，还有利于成本低实现，可被广泛的推广应用于室内可见光定位中。

发明内容

本发明针对背景技术所述问题，设计一种可见光定位的二维编码与解码方法，用于实现室内可见光定位；通过对光源的编码，并用一定的载波频率对其进行调制，使得发光器件以较高的频率发光，再通过固定在设备上的双目摄像头采集图像，对获得的图像进行处理并解码，得到其携带信息以区分不同位置的光源，最终由双目定位技术计算得到移动设备的定位。基于本可见光二维编码与解码技术，可快速有效地提取图像包含的有用信息，识别不同光源并实现对移动设备的定位。该方法具有编码规则明确、精确度高、可靠性高、稳定性强、通用性强等特点。为达到上述目的，本发明采用技术方案：

一种可见光定位的二维编码与解码方法，用于实现对发光器件的编码，是基于OOK的可见光编码，并用设定的载波频率对其进行调制，使得发光器件以较高的频率发光，使得光源在照明的同时也在设定有一定扫描频率的CMOS相机上显示出明暗交替的多边形图案，从而使发出的光中携带有一定的信息，且人眼在该光源工作的空间内无法察觉其亮暗变化；再通过固定在移动设备上的双目摄像头采集图像，对获得的图像进行处理并解码，得到其携带信息以区分不同位置的光源，最终由双目定位技术计算得到移动设备的定位；