本申請(qǐng)涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種室內(nèi)定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

人們80％以上時(shí)間在室內(nèi)活動(dòng)，70％以上的通信量來(lái)自室內(nèi)，室內(nèi)定位導(dǎo)航的需求愈顯突出，購(gòu)物導(dǎo)航、室內(nèi)救援、災(zāi)難逃生導(dǎo)引、醫(yī)療救護(hù)、機(jī)場(chǎng)向?qū)А⑸缃痪W(wǎng)絡(luò)、特殊群體關(guān)愛(ài)救助等新的應(yīng)用必將引發(fā)新的業(yè)務(wù)模式，極大提高數(shù)據(jù)流量，提供新的業(yè)務(wù)增值點(diǎn)，室內(nèi)定位將成為L(zhǎng)BS(Location Based Service，基于位置的服務(wù))的主要市場(chǎng)。

目前，常見(jiàn)的室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)包括Wi-Fi技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，對(duì)已接入的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行位置定位；藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度獲得用戶的位置信息。

然而，Wi-Fi技術(shù)以及藍(lán)牙定位系統(tǒng)都極其容易受到其他信號(hào)的干擾，從而影響其精度，直接造成定位偏差或定位錯(cuò)誤的問(wèn)題發(fā)生，給后續(xù)工作帶來(lái)不必要的麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N室內(nèi)定位方法和系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的室內(nèi)定位方法由于其它信號(hào)干擾導(dǎo)致定位精準(zhǔn)度低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種室內(nèi)定位方法，包括：

利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

對(duì)所述圖像進(jìn)行處理后，解析得到所述LED燈的ID編碼；

根據(jù)所述LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息；

其中，所述符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與所述ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述圖像進(jìn)行處理后解析得到所述LED燈的ID編碼包括：

對(duì)所述圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理，得到抖動(dòng)處理后的圖像；

將所述抖動(dòng)處理后的圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊，以建立像素與真實(shí)空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系利用似然函數(shù)進(jìn)行相關(guān)估計(jì)，解析得到所述LED燈的ID編碼。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理包括：

根據(jù)加速度傳感器獲得的抖動(dòng)系數(shù)，運(yùn)用抖動(dòng)校正算法消除所述圖像的抖動(dòng)模糊。

優(yōu)選的，所述利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像包括：

通過(guò)高感、小光圈、欠曝光和光學(xué)防抖技術(shù)，利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述圖像進(jìn)行處理后解析得到所述LED燈的ID編碼包括：

利用小波變換或離散余弦變換獲得所述圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖；

依據(jù)所述低分辨率圖的圖像灰度和先驗(yàn)知識(shí)建立任意一個(gè)像素位置與LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；

從所述先驗(yàn)分布函數(shù)的最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與LED燈的ID編碼的相關(guān)性，并計(jì)算當(dāng)前像素與當(dāng)前ID編碼的LED燈的后驗(yàn)概率；

根據(jù)所述后驗(yàn)概率的大小確定所述圖像對(duì)應(yīng)的所述LED燈的ID編碼。

一種室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：

采集單元，用于利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

解析單元，用于對(duì)所述圖像進(jìn)行處理后，解析得到所述LED燈的ID編碼；

獲取單元，用于根據(jù)所述LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息；

其中，所述符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與所述ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

優(yōu)選的，所述解析單元包括：

抖動(dòng)消除單元，用于對(duì)所述圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理，得到抖動(dòng)處理后的圖像；

幀匹配單元，用于將所述抖動(dòng)處理后的圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊，以建立像素與真實(shí)空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

相關(guān)估計(jì)單元，用于根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系利用似然函數(shù)進(jìn)行相關(guān)估計(jì)，解析得到所述LED燈的ID編碼。

優(yōu)選的，所述抖動(dòng)消除單元具體用于根據(jù)加速度傳感器獲得的抖動(dòng)系數(shù)，運(yùn)用抖動(dòng)校正算法消除所述圖像的抖動(dòng)模糊。

優(yōu)選的，所述采集單元具體用于通過(guò)高感、小光圈、欠曝光和光學(xué)防抖技術(shù)，利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像。

優(yōu)選的，所述解析單元包括：

濾波單元，用于利用小波變換或離散余弦變換獲得所述圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖；

構(gòu)建單元，用于依據(jù)所述低分辨率圖的圖像灰度和先驗(yàn)知識(shí)建立任意一個(gè)像素位置與LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；

計(jì)算單元，用于從所述先驗(yàn)分布函數(shù)的最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與LED燈的ID編碼的相關(guān)性，并計(jì)算當(dāng)前像素與當(dāng)前ID編碼的LED燈的后驗(yàn)概率；

確定單元，用于根據(jù)所述后驗(yàn)概率的大小確定所述圖像對(duì)應(yīng)的所述LED燈的ID編碼。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)，包括：利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；對(duì)所述圖像進(jìn)行處理后，解析得到所述LED燈的ID編碼；根據(jù)所述LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息；其中，所述符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與所述ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。該方法不會(huì)受到其它信號(hào)的干擾，通過(guò)利用進(jìn)行編碼后的LED燈采集圖像，有效地解決了手機(jī)拍攝速率與光源閃爍速率不匹配的問(wèn)題，將真實(shí)世界的特征點(diǎn)與影像中的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，通過(guò)解析獲取得到采集圖像位置處的LED燈的ID編碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高精度的室內(nèi)定位。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的一種室內(nèi)定位方法的流程圖；

圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的一種獲取LED燈的ID編碼的方法的流程圖；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的另一種獲取LED燈的ID編碼的方法的流程圖；

圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的一種LED時(shí)空編碼示意圖；

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例三提供的一種室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的一種解析單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的另一種解析單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為克服現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)定位時(shí)由于其它信號(hào)干擾導(dǎo)致定位精準(zhǔn)度低的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N室內(nèi)定位方法和系統(tǒng)，具體方案如下所述：

實(shí)施例一

本申請(qǐng)實(shí)施例一提供了一種室內(nèi)定位方法，如圖1所示，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的一種室內(nèi)定位方法的流程圖，該方法包括：

S101：利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

其中，符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

由于吸頂LED燈的特征明顯，易于提取，且LED燈作為室內(nèi)照明功能，不影響室內(nèi)視覺(jué)效果，因此可以使用LED等作為室內(nèi)定位的特征點(diǎn)。

為了獲得真實(shí)世界的LED燈與影像中LED燈的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要對(duì)LED燈配置唯一的ID以區(qū)分不同的LED燈。在編碼時(shí)，給每個(gè)LED燈配置一個(gè)與ID綁定的偽隨機(jī)序列，LED依據(jù)該偽隨機(jī)序列采用OOK(On-Off Keying，二進(jìn)制啟閉鍵控)的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

由于LED燈的ID匹配中采用了時(shí)空編碼方式，所以需要采集多幀圖像。

S102：對(duì)圖像進(jìn)行處理后，解析得到LED燈的ID編碼；

在本申請(qǐng)中，通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行優(yōu)化處理，解析得到圖像采集位置處對(duì)應(yīng)的LED燈的ID編碼。

S103：根據(jù)LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息。

由于每個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)著一個(gè)ID編碼，當(dāng)?shù)弥狶ED燈的ID編碼后，即可得知該LED燈的位置，即當(dāng)前位置。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)對(duì)可見(jiàn)光室內(nèi)成像定位中的光源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化拍攝條件，提高了影像中特征點(diǎn)的提取準(zhǔn)確度，并且提出了一種適用于可見(jiàn)光室內(nèi)定位的光源ID編碼技術(shù)，有效地解決了手機(jī)拍攝速率與光源閃爍速率不匹配的問(wèn)題。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供了一種更具體的室內(nèi)定位方法，該方法主體包括如圖1所示的步驟：

S101：利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

其中，符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

由于吸頂LED燈的特征明顯，易于提取，且LED燈作為室內(nèi)照明功能，不影響室內(nèi)視覺(jué)效果，因此可以使用LED等作為室內(nèi)定位的特征點(diǎn)。但是常用的LED燈通常采用多燈芯的方案，發(fā)光面積比較大，拍攝時(shí)容易產(chǎn)生眩光和過(guò)曝現(xiàn)象，不利于特征點(diǎn)的選取。

為了提高特征點(diǎn)提取精度，可以使用以下幾種方案，其中，當(dāng)下面幾個(gè)要求同時(shí)滿足時(shí)，可以極大的提高定位精度和位置獲取時(shí)間：

1、采用單燈芯LED，無(wú)反光碗和磨砂燈罩；

單燈芯LED，無(wú)反光碗和磨砂燈罩方案可以最大程度上縮小特征點(diǎn)影像的尺寸，提高影像中特征點(diǎn)的定位精度。但是該方案的燈光效果特殊，只適宜特殊的應(yīng)用場(chǎng)景(例如科技館、博物館等)，或者專門設(shè)置標(biāo)定用LED，與通用LED燈具配合照明。

2、在LED燈具上添加特征標(biāo)記物；

為了獲得清晰的特征點(diǎn)，還可在燈具上增加標(biāo)記物的方式。例如在燈具的磨砂罩上印刷特殊的標(biāo)志、燈罩上添加特殊形態(tài)的標(biāo)記物等。

3、優(yōu)化鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)，提高鏡頭的抗眩光能力；

導(dǎo)致鏡頭眩光的主要原因是當(dāng)拍攝對(duì)象的亮度劇烈變化時(shí)，強(qiáng)光照的區(qū)域向弱光照區(qū)域發(fā)生擴(kuò)散。用相機(jī)拍攝LED燈光時(shí)，極易發(fā)生鏡頭眩光現(xiàn)象，從而影響影像中LED的定位精度。通過(guò)鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化以及抗眩光鍍膜工藝可以有效減弱鏡頭眩光現(xiàn)象。

若相機(jī)光圈過(guò)大，將導(dǎo)致相機(jī)景深過(guò)淺，無(wú)法拍攝清楚全部LED燈，部分LED因?yàn)槌鼍吧罘秶l(fā)生鏡頭模糊，導(dǎo)致LED拍攝成一片光斑，給影像中LED的定位產(chǎn)生誤差。為了獲得較大的景深，在滿足曝光量的前提下，應(yīng)盡量縮小光圈，以獲得較大的景深。

4、優(yōu)化曝光時(shí)間與光圈大小。

在拍攝室內(nèi)照片時(shí)，為了獲得室內(nèi)環(huán)境的正確曝光時(shí)間，相機(jī)自動(dòng)測(cè)光模塊往往會(huì)使LED處影像過(guò)曝，這樣會(huì)導(dǎo)致拍攝的照片中LED部分一大片的數(shù)據(jù)發(fā)生溢出，而產(chǎn)生大面積的光斑，給LED的定位帶來(lái)困難。為了獲得清晰的LED影像，在室內(nèi)定位應(yīng)用中，拍攝時(shí)應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行負(fù)向曝光補(bǔ)償，以獲得清晰的LED影像。

為了獲得真實(shí)世界的LED燈與影像中LED燈的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要對(duì)LED燈配置唯一的ID以區(qū)分不同的LED燈。在編碼時(shí)，給每個(gè)LED燈配置一個(gè)與ID綁定的偽隨機(jī)序列，LED依據(jù)該偽隨機(jī)序列采用OOK(On-Off Keying，二進(jìn)制啟閉鍵控)的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。由于手機(jī)終端的拍攝幀速率最大只有30幀每秒，所以LED的閃爍速率不能高于30Hz。而人眼對(duì)于低于50Hz的閃爍就會(huì)有不適的感覺(jué)，所以不能使用單個(gè)LED作為標(biāo)志物。

為了解決幀速率過(guò)小，而LED閃爍不夠快的矛盾，擬多燈珠等重碼的編碼方案。將燈芯分為A、B兩組，每組的燈珠的數(shù)量相同。ID的某一位為1時(shí)，A組亮，B組滅；為0時(shí)，A組滅，B組亮，具體的，如圖4所示，圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的一種LED時(shí)空編碼示意圖。圖4中(a)(b)兩圖分別包括4個(gè)LED燈芯，其中對(duì)角位置的兩個(gè)燈芯分為一組，受編碼控制同時(shí)亮或者同時(shí)暗(虛線表示部分即為燈滅時(shí))，其中，(a)圖可以表示ID序列中“0”的碼形，(b)圖可以表示ID序列中“1”的碼形。

該方案下，任意時(shí)刻LED發(fā)出的照度是相同的，因此在被照射物上不會(huì)產(chǎn)生閃爍的感覺(jué)。而拍攝的照片中能夠區(qū)分出不同時(shí)刻表示的碼字。為了便于特征點(diǎn)的選取，燈罩中4顆LED燈珠使用隔光板隔離，從而在相機(jī)影像中能夠形成一個(gè)特征明顯且精度較高的特征點(diǎn)。

由于LED燈的ID匹配中采用了時(shí)空編碼方式，所以需要采集多幀圖像。

其中，利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像包括：

通過(guò)高感、小光圈、欠曝光和光學(xué)防抖技術(shù)，利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像。在數(shù)據(jù)采集前端，通過(guò)高感、小光圈、欠曝光、光學(xué)防抖等常規(guī)手段，可以獲得LED燈處較清晰的單幀圖像。

S102：對(duì)圖像進(jìn)行處理后，解析得到LED燈的ID編碼；

在本申請(qǐng)中，通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行優(yōu)化處理，解析得到圖像采集位置處對(duì)應(yīng)的LED燈的ID編碼。

具體的，如圖2所示，圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的一種獲取LED燈的ID編碼的方法的流程圖。該方法包括：

S201：對(duì)圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理，得到抖動(dòng)處理后的圖像；

其中，對(duì)圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理包括：

根據(jù)手機(jī)的加速度傳感器獲得的抖動(dòng)系數(shù)，運(yùn)用抖動(dòng)校正算法消除圖像的抖動(dòng)模糊。該過(guò)程能夠在很大程度上消除因抖動(dòng)導(dǎo)致的圖像的運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象。

S202：將抖動(dòng)處理后的圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊，以建立像素與真實(shí)空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

為了獲得各個(gè)像素點(diǎn)的時(shí)間編碼，需要將拍攝的各幀圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊。使用具有旋轉(zhuǎn)平移縮放不變性的sift算子可以將相鄰的兩幀圖像配準(zhǔn)，避免因視頻拍攝過(guò)程相機(jī)輕微移動(dòng)產(chǎn)生的幀間特征點(diǎn)不匹配問(wèn)題。

完成幀對(duì)齊后，視頻中的每個(gè)像素與真實(shí)空間中的一個(gè)點(diǎn)就建立起了一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

S203：根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系利用似然函數(shù)進(jìn)行相關(guān)估計(jì)，解析得到LED燈的ID編碼。

圖像中的第i行第j列的像素在t時(shí)刻的灰度值記為E_ij(t)，計(jì)算其與ID為k的LED燈的對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列S_k(t)的互相關(guān)函數(shù)C(Δt)，令C_ijk＝maxC(Δt)作為該像素與ID為k的LED燈對(duì)應(yīng)的似然函數(shù)。

通常圖像或視頻中不止一個(gè)像素與某個(gè)ID的LED的似然值較大。其原因包括：一是LED燈光的影像不止一個(gè)像素，而是一片像素。二是部分鏡面反光可能獲得較大似然值。

由于燈芯采用多燈珠設(shè)計(jì)，所以真實(shí)LED影像處的附近一定有一片區(qū)域的像素與該ID的偽隨機(jī)序列是負(fù)相關(guān)的。對(duì)于平面鏡反射，相機(jī)無(wú)法判斷鏡中的像是真實(shí)物體還是虛像，所以無(wú)法完成定位。但是對(duì)于球面鏡反射，其虛像為一個(gè)縮小的像，虛像中將無(wú)法區(qū)分多燈珠，所以不會(huì)發(fā)生虛警。綜合正相關(guān)與負(fù)相關(guān)區(qū)域，加上燈珠布局的先驗(yàn)知識(shí)，進(jìn)行圖像匹配，可以在視頻中實(shí)現(xiàn)高精度的LED定位。

上述過(guò)程中需要逐幀、逐像素地計(jì)算像素與ID的似然函數(shù)，計(jì)算量較大。為了減小計(jì)算量，可以利用時(shí)間關(guān)聯(lián)性和空間關(guān)聯(lián)性分析最有可能是LED影像的像素，僅對(duì)這些像素的ID號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)而減少計(jì)算量。

空間上，可以采用基于貝葉斯的特征提取方法。該方法的主要流程是：首先使用小波變換或者離散余弦變換的方式獲得圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖(等價(jià)于低通濾波)；再依據(jù)圖像灰度和其他先驗(yàn)知識(shí)建立某個(gè)像素位置是LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；之后從最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與某LED偽隨機(jī)序列的相關(guān)性，并計(jì)算該像素與該ID的LED關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)概率。具體的，如圖3所示，圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的另一種獲取LED燈的ID編碼的方法的流程圖。該方法包括：

S301：利用小波變換或離散余弦變換獲得圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖；

S302：依據(jù)低分辨率圖的圖像灰度和先驗(yàn)知識(shí)建立任意一個(gè)像素位置與LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；

S303：從先驗(yàn)分布函數(shù)的最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與LED燈的ID編碼的相關(guān)性，并計(jì)算當(dāng)前像素與當(dāng)前ID編碼的LED燈的后驗(yàn)概率；

S304：根據(jù)后驗(yàn)概率的大小確定圖像對(duì)應(yīng)的LED燈的ID編碼。

時(shí)間上，有效利用之前定位信息和陀螺儀、加速度傳感器等估算當(dāng)前相機(jī)位置和姿態(tài)。估算出相機(jī)當(dāng)前視野能拍攝到的光源的ID以及光源在照片中的大致位置，從而得出光源在圖片中的先驗(yàn)概率分布。在進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)，為了減少計(jì)算量，只需要對(duì)估算出的LED的偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)分析即可，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少計(jì)算量的目的。

S103：根據(jù)LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息。

由于每個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)著一個(gè)ID編碼，當(dāng)?shù)弥狶ED燈的ID編碼后，即可得知該LED燈的位置，即當(dāng)前位置。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)對(duì)可見(jiàn)光室內(nèi)成像定位中的光源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化拍攝條件，提高了影像中特征點(diǎn)的提取準(zhǔn)確度，并且提出了一種適用于可見(jiàn)光室內(nèi)定位的光源ID編碼技術(shù)，有效地解決了手機(jī)拍攝速率與光源閃爍速率不匹配的問(wèn)題。此外，本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)可見(jiàn)光成像定位中因抖動(dòng)導(dǎo)致的圖像運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象進(jìn)行了消除，能夠?qū)崿F(xiàn)像素點(diǎn)在多幀圖像中的幀對(duì)齊，快速完成圖像匹配，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高精度的成像定位。

實(shí)施例三

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)實(shí)施例三提供了一種室內(nèi)定位系統(tǒng)，如圖5所示，圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例三提供的一種室內(nèi)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括：采集單元401、解析單元402和獲取單元403，其中，

采集單元401，用于利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

其中，符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

解析單元402，用于對(duì)圖像進(jìn)行處理后，解析得到LED燈的ID編碼；

獲取單元403，用于根據(jù)LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息。

具體的，本實(shí)施例與實(shí)施例一相同或相似的地方可相互參考，在本實(shí)施例中不再贅述。

實(shí)施例四

在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)實(shí)施例四提供了一種更具體的室內(nèi)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：采集單元、解析單元和獲取單元，其中，

采集單元，用于利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像；

其中，符合預(yù)設(shè)條件的LED燈為進(jìn)行ID時(shí)空編碼，并配置有與ID編碼綁定的偽隨機(jī)序列，任意時(shí)刻發(fā)出的照度都相同的LED燈。

由于LED燈的ID匹配中采用了時(shí)空編碼方式，所以需要采集多幀圖像。

具體的，采集單元具體用于通過(guò)高感、小光圈、欠曝光和光學(xué)防抖技術(shù)，利用待定位區(qū)域內(nèi)的符合預(yù)設(shè)條件的LED燈采集多個(gè)單幀圖像。在數(shù)據(jù)采集前端，通過(guò)高感、小光圈、欠曝光、光學(xué)防抖等常規(guī)手段，可以獲得LED燈處較清晰的單幀圖像。

解析單元，用于對(duì)圖像進(jìn)行處理后，解析得到LED燈的ID編碼；

如圖6所示，圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的一種解析單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，解析單元包括：抖動(dòng)消除單元501、幀匹配單元502和相關(guān)估計(jì)單元503，其中，

抖動(dòng)消除單元501，用于對(duì)圖像進(jìn)行抖動(dòng)消除處理，得到抖動(dòng)處理后的圖像；

具體的，抖動(dòng)消除單元具體用于根據(jù)加速度傳感器獲得的抖動(dòng)系數(shù)，運(yùn)用抖動(dòng)校正算法消除圖像的抖動(dòng)模糊。

幀匹配單元502，用于將抖動(dòng)處理后的圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊，以建立像素與真實(shí)空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

為了獲得各個(gè)像素點(diǎn)的時(shí)間編碼，需要將拍攝的各幀圖像的相同特征點(diǎn)對(duì)齊。使用具有旋轉(zhuǎn)平移縮放不變性的sift算子可以將相鄰的兩幀圖像配準(zhǔn)，避免因視頻拍攝過(guò)程相機(jī)輕微移動(dòng)產(chǎn)生的幀間特征點(diǎn)不匹配問(wèn)題。

完成幀對(duì)齊后，視頻中的每個(gè)像素與真實(shí)空間中的一個(gè)點(diǎn)就建立起了一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

相關(guān)估計(jì)單元503，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系利用似然函數(shù)進(jìn)行相關(guān)估計(jì)，解析得到LED燈的ID編碼。

圖像中的第i行第j列的像素在t時(shí)刻的灰度值記為E_ij(t)，計(jì)算其與ID為k的LED燈的對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列S_k(t)的互相關(guān)函數(shù)C(Δt)，令C_ijk＝maxC(Δt)作為該像素與ID為k的LED燈對(duì)應(yīng)的似然函數(shù)。

通常圖像或視頻中不止一個(gè)像素與某個(gè)ID的LED的似然值較大。其原因包括：一是LED燈光的影像不止一個(gè)像素，而是一片像素。二是部分鏡面反光可能獲得較大似然值。

上述過(guò)程中需要逐幀、逐像素地計(jì)算像素與ID的似然函數(shù)，計(jì)算量較大。為了減小計(jì)算量，可以利用時(shí)間關(guān)聯(lián)性和空間關(guān)聯(lián)性分析最有可能是LED影像的像素，僅對(duì)這些像素的ID號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)而減少計(jì)算量。空間上，可以采用基于貝葉斯的特征提取方法。該方法的主要流程是：首先使用小波變換或者離散余弦變換的方式獲得圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖(等價(jià)于低通濾波)；再依據(jù)圖像灰度和其他先驗(yàn)知識(shí)建立某個(gè)像素位置是LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；之后從最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與某LED偽隨機(jī)序列的相關(guān)性，并計(jì)算該像素與該ID的LED關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)概率。具體的，如圖7所示，圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的另一種解析單元的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：濾波單元601、構(gòu)建單元602、計(jì)算單元603和確定單元604，其中，

濾波單元601，用于利用小波變換或離散余弦變換獲得圖像的低頻分量構(gòu)成的低分辨率圖；

構(gòu)建單元602，用于依據(jù)低分辨率圖的圖像灰度和先驗(yàn)知識(shí)建立任意一個(gè)像素位置與LED燈的先驗(yàn)分布函數(shù)；

計(jì)算單元603，用于從先驗(yàn)分布函數(shù)的最大似然區(qū)域開(kāi)始估計(jì)像素序列與LED燈的ID編碼的相關(guān)性，并計(jì)算當(dāng)前像素與當(dāng)前ID編碼的LED燈的后驗(yàn)概率；

確定單元604，用于根據(jù)后驗(yàn)概率的大小確定圖像對(duì)應(yīng)的LED燈的ID編碼。

時(shí)間上，有效利用之前定位信息和陀螺儀、加速度傳感器等估算當(dāng)前相機(jī)位置和姿態(tài)。估算出相機(jī)當(dāng)前視野能拍攝到的光源的ID以及光源在照片中的大致位置，從而得出光源在圖片中的先驗(yàn)概率分布。在進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)，為了減少計(jì)算量，只需要對(duì)估算出的LED的偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)分析即可，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少計(jì)算量的目的。

獲取單元，用于根據(jù)LED燈的ID編碼獲取當(dāng)前位置信息。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)對(duì)可見(jiàn)光室內(nèi)成像定位中的光源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化拍攝條件，提高了影像中特征點(diǎn)的提取準(zhǔn)確度，并且提出了一種適用于可見(jiàn)光室內(nèi)定位的光源ID編碼技術(shù)，有效地解決了手機(jī)拍攝速率與光源閃爍速率不匹配的問(wèn)題。此外，本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)可見(jiàn)光成像定位中因抖動(dòng)導(dǎo)致的圖像運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象進(jìn)行了消除，能夠?qū)崿F(xiàn)像素點(diǎn)在多幀圖像中的幀對(duì)齊，快速完成圖像匹配，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高精度的成像定位。

最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。