[发明专利]基于双摄像头的高精度室内定位系统及定位方法

摘要

基于双摄像头的高精度室内定位系统及定位方法，该系统包括可见光通信模块和精确定位模块；所述可见光通信模块包括LED灯和两个摄像头；所述精确定位模块包括终端及其上的两个摄像头和电子罗盘；通过双摄像头的拍摄可以来确定终端相对于LED灯的相对远近位置，弥补单摄像头情况下无法确定LED与终端距离的缺陷，然后再通过电子罗盘，以及摄像头的LED光信号获取解码，实现更加精确地定位。

主权项

1.基于双摄像头的高精度室内定位系统的定位方法，所述定位系统包括可见光通信模块和精确定位模块；所述可见光通信模块包括LED灯；所述精确定位模块包括终端及其上的两个摄像头和电子罗盘，其中两个摄像头分别为1号摄像头和2号摄像头；所述电子罗盘与两个摄像头两两之间相对位置固定、相对姿态固定；所述两个摄像头固定在同一平面或两个摄像头底面所成的角度不小于120度；其特征在于：所述定位方法为：将LED灯的ID信息调制到LED灯的闪烁上，LED灯为发送端，两个摄像头为接收端，通过可见光通信技术将LED灯的ID信息传送到接收端；接收端通过两个摄像头逐行扫描拍摄得到LED灯上的调制信息，表现为拍摄得到的LED图像上的黑白条纹，据此获取LED灯发射的ID信息，并根据查询数据库确定此LED灯的绝对位置；进一步为了实现精确定位，终端利用两个摄像头拍摄到的两组LED图像，通过对比图像中LED成像位置的差别，确定LED灯相对于两个摄像头的方向和距离，得到终端相对于所拍摄的LED灯的相对位置关系，结合电子罗盘得到的终端的姿态信息以及前面得到的LED灯的绝对位置信息，从而得到终端目前的精确位置；所述终端目前的精确位置的计算方法如下：为了进行位置计算，预设了三个直角坐标系，其中两个直角坐标系分别为以两个摄像头为原点，以各自朝向为轴的相对坐标系，随终端上的摄像头移动或转动而变化，其轴表示为v1,w1,u1以及v2,w2,u2，其中u1轴为垂直于1号摄像头成像面且指向1号摄像头前方的轴，v1和w1分别为平行于1号摄像头成像面矩形相邻边的轴；u2轴为垂直于2号摄像头成像面且指向2号摄像头前方的轴，v2和w2分别为平行于2号摄像头成像面矩形相邻边的轴；另一个直角坐标系为以自然方位为坐标轴的世界坐标系，其坐标轴为n,e,d；设LED灯所在位置为c点，nc,ec,dc为LED灯在世界坐标系中的坐标，ni1,ei1,di1，ni2,ei2,di2分别为两个摄像头在世界坐标系中的坐标；f为两个摄像头的镜头焦距，s为两个摄像头之间距离，dd为LED灯距离终端的距离；而vi1,wi1,ui1，vi2,wi2,ui2分别为LED灯在两个相对坐标系中成像点的坐标；vc1,wc1,uc1，vc2,wc2,uc2为LED灯在两个相对坐标系中的位置；设此时摄像头和电子罗盘在同一平面，由相似比例关系可得：(ni2‑ni1)2+(ei2‑ei1)2＝s2对两个摄像头成立，R矩阵为从世界坐标系到摄像头坐标系的转换矩阵，由电子罗盘测得的角度所得；联立以上方程能够解出最终的终端i1,i2的绝对坐标；由此得到终端的精确位置。