本发明专利技术公开了一种激光定位方法及系统，该方法通过CMOS摄像头探测周围环境，并在计算机显示管理系统显示外界环境单色三维图像，激光发射模块向目标点发射激光并接收反射激光，异常检测模块检测反射激光，如有异常则进行异常报警，且激光发射模块重新发射激光，反之则继续工作，CMOS摄像头扩大焦距采集目标中心点图像信息，工作人员判断该目标中心点是否合理，不合理重新发射激光，合理则储存该目标点及激光反射信息，定位处理模块计算激光发射模块与目标中心点距离，数图拟合模块模拟激光发射路径，并将模拟激光发射路径与单色三维图像叠加，在计算机显示管理系统显示激光于目标点路径信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及定位，且更确切地涉及一种激光定位方法及系统。
技术介绍
1、激光是一种有原子粒子受刺激而发出的光，能够产生高能量，聚焦精确，具有一定穿透力的单色光，又被称为最快的刀、最准的尺、最亮的光，激光在精确定位方面、医疗方面、通信方面等都有一定的涉及；通过调整激光的功率和频率，使激光实现不同的目的。其中激光测距是通过激光反射实现超远距离的测量。
2、在现有技术中，激光定位技术也在逐渐进步，专利cn202011005679.5中提出一种激光定位方法及装置，该方法采用反光标记作为目标反光标记集合，激光发射后会得到不少于1个的待匹配反光标记集合，将所有反光标记集合中选取两个反光标记作为目标反光标记集合，将目标反光标记集合与待匹配反光标记集合匹配，若匹配显示结果显示多个目标反光标记被匹配，则从反光标记集合中继续选取一个目标反光标记集合进行匹配，直到匹配结果显示有唯一的目标反光标记匹配结果，具有一定技术效果；专利cn201710631289.0提出一种模块化舞台激光定位方法，该方法通过在舞台周边放置适当反光柱，以舞台中心作为坐标原点建立全局的直角坐标，通过静态定位确定模块化舞台上舞动位置，结合反光柱位置和反光柱对应舞台上舞姿位置关系得到舞姿矩阵，通过动态定位法预测模块化舞台的下一舞姿，使用激光传感器进行扫描，获得反光柱位置变化数据，计算反光柱之间距离，可以获得舞台中位置信息，并且确定位置信息后可以实时定位舞台中的位置信息。但是两种激光定位方法的实施成本太大，而且很容易被外界因素影响，定位过程复杂且精度不高，定位能力滞后。</p>
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术公开一种激光定位方法及系统，能够半自动化对外界环境进行采集，简化操作步骤，具有一定抗干扰效果，通过数图叠加显示激光定位结果，采用中心点激光发射，大幅度提高定位精度。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种激光定位方法，包括如下步骤：
4、s1：控制伸缩支架伸展到一定长度，激光定位装置固定在伸缩支架，智能指引系统控制cmos摄像头自上向下、在左向右探测周围环境，图像处理模块将采集到的环境信息映射变换成单色三维图像，并在计算机显示管理系统显示；
5、s2：智能指引系统控制激光发射模块转动，使可发射范围内出现目标物体，校准模块调整激光准直发射器发射角度与目标物体的中心点保持在同一直线，激光准直发射器锁定目标中心点后发射激光，重复发射5次，发射后的激光遇到目标物体后反射到激光接收端；
6、s3：异常检测模块对5次激光反射信息进行数据统计检测，信息之间误差超过正常阈值，异常发送单元发送异常报警信息在计算机显示管理系统进行异常报警，激光发射模块重新发射激光，反之，继续工作；
7、s4：智能指引系统控制cmos摄像头以目标中心点作为主体向前自动推进，将目标点图像信息反馈到后台显示屏幕，工作人员判断该目标中心点是否合理，合理则存储器储存该目标点及激光反射信息，不合理则调整激光发射端发射角度，重复s2、s3、s4；
8、s5：定位处理模块对存储器中的目标中心点激光反射信息进行处理，根据激光发射到反射的时间计算计算激光发射模块目标中心点的距离，数据拟合单元通过改进amcl算法模拟激光发射路径，叠加单元将模拟激光发射路径叠加在单色三维图像，并在计算机显示管理系统显示。
9、作为本专利技术进一步技术方案，激光发射模块内部激光源通过金属反射片调整激光发射的角度，将发射激光送到激光准直发射器。
10、作为本专利技术进一步技术方案，所述校准模块通过指引系统实现目标锁定，锁定方法为：定位单元通过gps定位模块捕获目标中心点位置信息；数据处理单元记录该目标中心点位置信息并通过改进蚁群算法计算目标中心点与激光发射端的平行直线；智能指引系统控制激光发射模块移动到平行直线激光发射端点，引导激光发射模块与目标中心点在同一直线，使激光发射路径与该直线重合或平行。
11、作为本专利技术进一步技术方案，通过优化细菌觅食算法实现目标中心点的图像优化，优化细菌觅食算法如下所示：
12、s41：邻域平均滤波抑制图像噪声
13、定义采集到的图像信息横向共有i像素点，纵向共有j像素点，像素点集合为a，其中a＝{a1,a2,a3...ab}，a表示象素点，b表示像素点数量，每个像素点的象素值为f(x,y)，x表示像素点的横向象素值，y表示像素点的纵向象素值，图像信息中像素点的平均象素值输出如式(1)所示：
14、
15、式(1)中，表示图像信息的平均象素值，表示平均象素值，表示图像信息的平均横向象素值，表示图像信息的平均纵向象素值，(i,j)表示像素点在图像信息的坐标，(i,j)＝0表示从坐标为(0，0)的像素点开始计算，
16、平均象素值取代原来所有像素点的象素值，图像信息的像素值如式(2)所示：
17、
18、式(2)中，g(x,y)表示采集到的图像信息的象素值，(i,j)＝b表示像素点位数不超过b；
19、s42：将图像信息用栅格分成等量的小份图像信息，通过觅食算法对小份图像信息进行优化
20、定义小份图像信息集为d＝(d1,d2,d3...de)，其中d表示小份图像信息子集，e表示小份图像信息子集的数量，小份图像信息在优化过程中的初始位置定义为θd(g,h,k)，其中g表示优化步骤，h表示小份图像信息在优化过程中产生的子信息，k表示消除散度步骤；小份图像信息在优化过程中的优化表达式如式(3)所示：
21、θd(g+1，h，k)＝θd(g，h，k)+c(d)×h(μd，σd) (3)
22、式(3)中，g+1表示新的优化步骤，c表示优化后信息的变化大小，c(d)表示小份图像信息d优化后信息的变化大小，h表示小份图像信息优化过程中运动次数；μ表示优化系数，μd表示小份图像信息d优化系数，σ表示优化过程信息的收敛程度，σd表示优化过程小份图像信息d的收敛程度；
23、s43：小份图像信息集快速收敛，构建信息模型，如公式(4)所示：
24、
25、式(4)中，r表示小份图像信息在搜索空间中的一个点，q表示维度，rq表示在q维度下搜索空间的一个点，l表示小份图像信息之间的吸引和排斥作用，le表示e个小份图像信息之间的吸引和排斥作用，表示在e个小份图像信息集中的其中n个小份图像信息之间的吸引和排斥作用，n表示收敛过程中选取的小份图像信息子集的数量；
26、s44：定义搜索空间中u(n,g,h,k)是小份图像信息远离全局的最佳位置，则在这个位置上的小份图像信息会被优化，优化的小份图像信息表达公式为：
27、v(n，g，h，k)＝w(h)×η+qs×qt×z[u(θgood)-u(n，g，h，k)] (5)
28、式(5)中，v表示优化的小份图像信本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种激光定位方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：激光发射模块内部激光源通过金属反射片调整激光发射的角度，将发射激光送到激光准直发射器。
3.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：所述校准模块通过指引系统实现目标锁定，锁定方法为：定位单元通过GPS定位模块捕获目标中心点位置信息；数据处理单元记录该目标中心点位置信息并通过改进蚁群算法计算目标中心点与激光发射端的平行直线；智能指引系统控制激光发射模块移动到平行直线激光发射端点，引导激光发射模块与目标中心点在同一直线，使激光发射路径与该直线重合或平行。
4.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：通过优化细菌觅食算法实现目标中心点的图像优化，优化细菌觅食算法如下所示：
5.一种激光定位系统，其特征在于，包括：激光发射模块、定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块、数据记录仪和计算机显示管理系统；其中所述激光发射模块包括ARM处理芯片、激光源、校准模块、激光接收端和激光准直发射器；所述定位处模块包括GPS定位模块、数据处理单元和发送单元；所述数图拟合模块包括中继单元、数据模拟单元和叠加单元；所述异常检测模块包括异常分析模型和异常发送单元；所述图像处理模块包括CMOS摄像头、优化单元、图像单色过滤单元和图像三维处理单元；所述智能指引系统用于控制激光发射模块自动寻找并激光定位目标点；所述数据记录仪用于记录激光定位系统中所有运行数据和指令；所述计算机显示管理系统用于操作人员控制激光定位系统工作状态并显示数图叠加信息；其中计算机显示管理系统分别于定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块和数据记录仪连接，智能指引系统与激光发射模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种激光定位系统，其特征在于：数图拟合模块采用改进C5.0决策树算法对激光定位过程中的数据信息进行统计处理，并建立决策树，C5.0决策树算法计算方法如下所示：
7.根据权利要求6所述的一种激光定位系统，其特征在于：采用ELMAN模型对所述决策树的数据信息进行异常检测，ELMAN模型检测步骤如下所示：
8.根据权利要求5所述的一种激光定位系统，其特征在于：计算机显示器为LCD液晶显示器，实现图像信息、数图叠加信息和异常报警信息，包括ILI9341驱动芯片、LCD液晶屏和内存GRAM。
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【技术特征摘要】
1.一种激光定位方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：激光发射模块内部激光源通过金属反射片调整激光发射的角度，将发射激光送到激光准直发射器。
3.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：所述校准模块通过指引系统实现目标锁定，锁定方法为：定位单元通过gps定位模块捕获目标中心点位置信息；数据处理单元记录该目标中心点位置信息并通过改进蚁群算法计算目标中心点与激光发射端的平行直线；智能指引系统控制激光发射模块移动到平行直线激光发射端点，引导激光发射模块与目标中心点在同一直线，使激光发射路径与该直线重合或平行。
4.根据权利要求1所述的一种激光定位方法，其特征在于：通过优化细菌觅食算法实现目标中心点的图像优化，优化细菌觅食算法如下所示：
5.一种激光定位系统，其特征在于，包括：激光发射模块、定位处理模块、数图拟合模块、智能指引系统、异常检测模块、图像处理模块、数据记录仪和计算机显示管理系统；其中所述激光发射模块包括arm处理芯片、激光源、校准模块、激光接收端和激光准直发射器；所述定位处模块包括gps定位模块、数据处理单元和发送单元；所述数图拟合模块包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：李高峰，
申请(专利权)人：李高峰，
类型：发明
国别省市：
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