一种基于双目视觉算法的可见光定位系统技术方案

本发明专利技术涉及光学相机通信技术及可见光定位技术相关领域，公开了一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，包括调制发射端以及定位接收端；克服了传统的直接视距可见光定位系统在遮挡的情况下无法定位的缺点，通过环境反射光系统依旧可以实现3D定位，且对于LED的数量仅需一个，便可以实现较高精度的定位，极大的提高了系统的环境适应性；同时，相较传统的卫星定位方式，有效的改善了室内环境信号较差，导航无法有效实习的问题。航无法有效实习的问题。航无法有效实习的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉算法的可见光定位系统


[0001]本专利技术涉及光学相机通信技术及可见光定位技术相关领域，具体是一种基于双目视觉算法的可见光定位系统。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的快速发展，基于位置的服务需求极速增长，尤其对于在商场地下车库等众多大型公共室内场所环境的位置服务，但碍于全球卫星定位系统在室内环境中信号容易受到墙壁等阻碍而衰减甚至直接屏蔽，导致定位精度不高，甚至无法进行定位。
[0003]对于高精度定位系统而言，可见光定位系统在可以实现高精度定位的同时，其成本较低，适合短时间的大规模推广覆盖，但由于可见光具有直线传播的特性，当发射端与接收端的传播链路被遮挡时，传统的可见光定位系统无法正常进行工作，且传统的可见光定位算法要求接收端FOV内捕捉到的LED的数量在3个以上，这将限制系统的环境适应性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，包括：调制发射端，用于在选定世界坐标系后，测量获取LED发射器相对于所述世界坐标系的LED坐标信息，并对所述LED坐标信息进行编码调制获取坐标调制光，以通过所述LED发射器输出所述坐标调制光；定位接收端，用于通过双目相机的长短曝光获得调制图像，对所述调制图像机型调节获取其接收的坐标调制光相对应的所述LED发射器坐标信息，并获取所述双目相机的姿态信息，基于所述姿态信息以及所述LED坐标信息计算获取相机坐标。
[0006]作为本专利技术的进一步方案：所述调制发射端具体包括：坐标编码单元，用于测量获取LED发射器在当前选定世界坐标系的LED坐标信息，通过微型控制单元对所述LED坐标信息进行曼彻斯特编码以获取LED坐标编码，所述曼彻斯特编码为通过电平跳动表征信息的同步时钟编码技术；调制输出单元，用于对所述LED坐标编码进行OKK调制，限定为预设的输出频率，并通过输出电压信号控制所述LED发射器以使所述LED发射器发射坐标调制光。
[0007]作为本专利技术的再进一步方案：所述定位接收端具体包括：光学通信单元，用于通过双目相机曝光捕获来自所述LED发射器的反射光，生成与所述坐标调制光相对应的明暗条纹图像，对所述明暗条纹图像进行灰度化处理，并基于灰度值高低进行解调解码，获取LED坐标信息，所述明暗条纹图像中的最小条纹宽度与所述相机的曝光卷帘效应和所述输出频率相关，当所述LED关闭时，对应暗条纹，当所述LED开启时，对应明亮条纹；
姿态判断单元，用于通过惯性测量结构测量获取当前的相机姿态；坐标分析单元，用于通过双目视觉算法，根据双目相机左右相机的高光点像素坐标计算出高光点在左目相机坐标系下的坐标信息，基于高光点与LED发射器的世界坐标关于反射面对称的投影几何关系，计算获取与所述LED坐标信息相对应的高光点世界坐标，并基于双目相机的相机模型，计算获取相机的焦点在所述世界坐标系的焦点坐标，即相机坐标。
[0008]作为本专利技术的再进一步方案：所述光学通信单元包括：图像解码子单元，用于对所述明暗条纹图像进行灰度化处理，并通过低通滤波器进行背景噪声过滤，对背景噪声过滤后的明暗条纹图像使用边缘识别算法提取高光点边缘，并通过椭圆拟合算法以拟合高光点的边缘，所述椭圆的中心坐标设为高光点像素坐标。
[0009]作为本专利技术的再进一步方案：所述光学通信单元包括：短曝光控制子单元，用于控制所述双目相机以短曝光模式进行曝光，用于获取明暗条纹图像以解调获取LED坐标信息；长曝光控制子单元，用于控制所述双目相机以长曝光模式进行曝光，用于获取高光点的像素坐标。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：克服了传统的直接视距可见光定位系统在遮挡的情况下无法定位的缺点，通过环境反射光系统依旧可以实现3D定位，且对于LED的数量仅需一个，便可以实现较高精度的定位，极大的提高了系统的环境适应性；同时，相较传统的卫星定位方式，有效的改善了室内环境信号较差，导航无法有效实习的问题。
附图说明
[0011]图1为一种基于双目视觉算法的可见光定位系统的组成框图。
[0012]图2为一种基于双目视觉算法的可见光定位系统中调制发射端的组成框图。
[0013]图3为一种基于双目视觉算法的可见光定位系统中定位接收端的组成框图。
[0014]图4为一种基于双目视觉算法的可见光定位系统的模型图。
[0015]图5为一种基于双目视觉算法的可见光定位系统的双目视觉算法示意图。
实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现方式进行详细描述。
[0018]如图1所述，为本专利技术一个实施例提供的一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，包括：调制发射端100，用于在选定世界坐标系后，测量获取LED发射器相对于所述世界坐标系的LED坐标信息，并对所述LED坐标信息进行编码调制获取坐标调制光，以通过所述LED发射器输出所述坐标调制光。
[0019]定位接收端200，用于通过双目相机的长短曝光获得调制图像，对所述调制图像机型调节获取其接收的坐标调制光相对应的所述LED发射器坐标信息，并获取所述双目相机
的姿态信息，基于所述姿态信息以及所述LED坐标信息计算获取相机坐标。
[0020]进一步的，如图2所示，所述调制发射端具体包括：坐标编码单元101，用于测量获取LED发射器在当前选定世界坐标系的LED坐标信息，通过微型控制单元对所述LED坐标信息进行曼彻斯特编码以获取LED坐标编码，所述曼彻斯特编码为通过电平跳动表征信息的同步时钟编码技术。
[0021]调制输出单元102，用于对所述LED坐标编码进行OKK调制，限定为预设的输出频率，并通过输出电压信号控制所述LED发射器以使所述LED发射器发射坐标调制光。
[0022]进一步的，如图3所示，所述定位接收端200具体包括：光学通信单元201，用于通过双目相机曝光捕获来自所述LED发射器的反射光，生成与所述坐标调制光相对应的明暗条纹图像，对所述明暗条纹图像进行灰度化处理，并基于灰度值高低进行解调解码，获取LED坐标信息，所述明暗条纹图像中的最小条纹宽度与所述相机的曝光卷帘效应和所述输出频率相关，当所述LED关闭时，对应暗条纹，当所述LED开启时，对应明亮条纹。
[0023]姿态判断单元202，用于通过惯性测量结构测量获取当前的相机姿态。
[0024]坐标分析单元203，用于通过双目视觉算法，根据双目相机左右相机的高光点像素坐标计算出高光点在左目相机坐标系下的坐标信息，基于高光点与LED发射器的世界坐标关于反射面对称的投影几何关系，计算获取与所述LED坐标信息相对应的高光点世界坐标，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，其特征在于，包括：调制发射端，用于在选定世界坐标系后，测量获取LED发射器相对于所述世界坐标系的LED坐标信息，并对所述LED坐标信息进行编码调制获取坐标调制光，以通过所述LED发射器输出所述坐标调制光；定位接收端，用于通过双目相机的长短曝光获得调制图像，对所述调制图像机型调节获取其接收的坐标调制光相对应的所述LED发射器坐标信息，并获取所述双目相机的姿态信息，基于所述姿态信息以及所述LED坐标信息计算获取相机坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，其特征在于，所述调制发射端具体包括：坐标编码单元，用于测量获取LED发射器在当前选定世界坐标系的LED坐标信息，通过微型控制单元对所述LED坐标信息进行曼彻斯特编码以获取LED坐标编码，所述曼彻斯特编码为通过电平跳动表征信息的同步时钟编码技术；调制输出单元，用于对所述LED坐标编码进行OKK调制，限定为预设的输出频率，并通过输出电压信号控制所述LED发射器以使所述LED发射器发射坐标调制光。3.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉算法的可见光定位系统，其特征在于，所述定位接收端具体包括：光学通信单元，用于通过双目相机曝光捕获来自所述LED发射器的反射光，生成与所述坐标调制光相对应的明暗条纹图像，对所述明暗条纹图像进行灰度化处理，并基于灰度值高...

【专利技术属性】
技术研发人员：林邦姜，黄天明，骆加彬，江宁聪，丁永棋，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：发明
国别省市：