本發(fā)明涉及一種室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)及其定位并識別移動目標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
：室內(nèi)移動目標(biāo)的定位是比較難的問題，現(xiàn)有的方法這樣幾種：第一種方法是利用固定點發(fā)出WIFI信號，通過目標(biāo)點通過信號強(qiáng)度，判別位置。用WIFI信號的方法，只是在理論上可以說得通，實際上由于信號在室內(nèi)的反射差異，精度非常低第二種方法是在目標(biāo)上放置特別的反光點，然后再利用多個攝像頭拍攝，從不同攝像頭得到的反光點位置的差異，判斷目標(biāo)的位置。用反光點的方法，只能識別出反光點的位置，但難以對多目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分、識別。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)及其定位并識別移動目標(biāo)的方法，實現(xiàn)室內(nèi)移動合作目標(biāo)的快速識別和精確定位。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)，包括定位條碼、無線信號接收器、被測目標(biāo)、攝像頭、無線信號發(fā)送器和PC機(jī)或服務(wù)器；所述定位條碼設(shè)置在被測目標(biāo)的表面；所述無線信號接收器安裝在被測目標(biāo)上；所述被測目標(biāo)和攝像頭均設(shè)置至少一個；所述攝像頭和無線信號發(fā)送器均與PC機(jī)或服務(wù)器電連接；所述無線信號發(fā)送器與無線信號接收器無線通信聯(lián)接；所述定位條碼包括由內(nèi)而外依次同心設(shè)置的起始圓環(huán)、信息圓環(huán)和結(jié)束圓環(huán)；所述起始圓環(huán)包括一個起始窄環(huán)和一個起始寬環(huán)；所述起始窄環(huán)的寬度小于起始寬環(huán)的寬度；所述信息圓環(huán)包括至少一個信息窄環(huán)和至少一個信息寬環(huán)；所述結(jié)束圓環(huán)設(shè)置一個；所述起始窄環(huán)的寬度＝信息窄環(huán)的寬度；所述起始寬環(huán)的寬度＝信息寬環(huán)的寬度＜結(jié)束圓環(huán)的寬度；所述起始圓環(huán)的最內(nèi)圈圓環(huán)圍繞的區(qū)域中填充有不出現(xiàn)在背景顏色中的識別色；所述起始窄環(huán)和起始寬環(huán)之間的間距與信息圓環(huán)中各圓環(huán)的間距相同。所述定位條碼的起始圓環(huán)的起始窄環(huán)位于起始寬環(huán)內(nèi)部；所述識別色填充在起始窄環(huán)圍繞的區(qū)域中。上述室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)的定位并識別移動目標(biāo)的方法，包括以下步驟：①、攝像頭高速拍攝，并將圖像信號傳送給PC機(jī)或服務(wù)器；②、PC機(jī)或服務(wù)器在拍攝的圖像中找到被測目標(biāo)上的定位條碼的中心點坐標(biāo)，根據(jù)定位條碼的中心點在圖像中的位置，判斷出被測目標(biāo)的實際位置；③、PC機(jī)或服務(wù)器通過定位條碼的信息圓環(huán)完成對被測目標(biāo)的識別；④、PC機(jī)或服務(wù)器完成定位和識別后，將位置信息以無線通信的方式發(fā)送給被測目標(biāo)，使被測目標(biāo)知道自己的位置。所述步驟②中找到被測目標(biāo)上的定位條碼的中心點坐標(biāo)的具體方法為：首先，在圖像中找到定位條碼的識別色的區(qū)塊，選擇其中一點作為基點a，從a點向不同方向作至少五條射線與起始圓環(huán)的內(nèi)環(huán)相交，得到至少五個點(若超過五個點，則通過最小二乘法)確定橢圓的方程，以下推導(dǎo)過程，假定有n(n≥5)個點，其推導(dǎo)如下：假定該橢圓的方程f(x,y)＝0為：x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5＝0，由于上述各個交點均位于橢圓上，于是有：xi2+a1yi2+a2xiyi+a3xi+a4yi+a5＝0，令求得到：求得到：求得到：求得到：求得到：由(一)式得到：由(二)式得到：由(三)式得到：由(四)式得到：由(五)式得到：解此線性方程組，可以得到a1、a2、a3、a4、a5；通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，將方程f(x,y)＝0中的交叉乘積項消掉，令坐標(biāo)軸順時針旋轉(zhuǎn)θ角，坐標(biāo)軸變?yōu)閤’和y’，有：x=x′cosθ-y′sinθy=x′sinθ+y′cosθ,]]>代入x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5＝0中，并令x’y’的交叉乘積項為0，有：-2sinθcosθ+2a1sinθcosθ+a2(cos2θ-sin2θ)＝0(a1-1)sin2θ＝a2cos2θ2θ=tan-1a2a1-1]]>由此可以得到θ角：(x'cosθ-y'sinθ)2+a1(x'sinθ+y'cosθ)2+a2(x'cosθ-ysinθ)(x'sinθ+y'cosθ)+a3(x'cosθ-y'sinθ)+a4(x'sinθ+y'cosθ)+a5＝0由于已經(jīng)使x’y’交叉乘積項為0，則有：x'2cos2θ+y'2sin2θ+a1x'2sin2θ+a1y'2cos2θ+a2(x'2sinθcosθ-y'2sinθcosθ)+a3(x'cosθ-y'sinθ)+a4(x'sinθ+y'cosθ)+a5＝0令：c1＝cos2θ+a1sin2θ+a2sinθcosθc2＝a3cosθ+a4sinθc3＝sin2θ+a1cos2θ-a2sinθcosθc4＝a4cosθ-a3sinθ于是有：c1x'2+c2x'+c3y'2+c4y'+a5＝0c1(x′2+c2c1x′+c224c12)+c3(y′2+c4c3y′+c424c32)+a5-c224c1-c424c3=0]]>(x′+c22c1)2c224c12+c424c1c3-a5c1+(y′+c42c3)2c224c1c3+c42c32-a5c3=1]]>橢圓圓心位于新坐標(biāo)系的點，對應(yīng)于原坐標(biāo)系的這樣就找到了被測目標(biāo)上的定位條碼的中心點坐標(biāo)。所述步驟③中通過定位條碼的信息圓環(huán)對被測目標(biāo)進(jìn)行識別的具體方法為：從定位條碼的中心點出發(fā)，沿任意一個方向依次檢測定位條碼；首先檢測的是兩圈起始圓環(huán)，通過對其寬度、間距的檢測，獲知信息圓環(huán)的間距和兩種寬度；然后逐一檢測各信息圓環(huán)的信息，根據(jù)不同寬度，信息窄環(huán)代表0或1，信息寬環(huán)代表1或0，得到對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息即是被測目標(biāo)的身份數(shù)據(jù)；最后檢測到寬度最大的結(jié)束圓環(huán)，識別的工作結(jié)束。采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：本發(fā)明的攝像頭拍攝被測目標(biāo)上的定位條碼，通過圖像識別的方法，能夠快速、精確地識別不同的被測目標(biāo)并判斷目標(biāo)的位置，從而實現(xiàn)對室內(nèi)移動合作目標(biāo)的快速識別和精確定位。附圖說明為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的定位條碼的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)號為：定位條碼1、起始圓環(huán)11、起始窄環(huán)111、起始寬環(huán)112、識別色113、信息圓環(huán)12、信息窄環(huán)121、信息寬環(huán)122、結(jié)束圓環(huán)13、無線信號接收器2、被測目標(biāo)3、攝像頭4、無線信號發(fā)送器5、PC機(jī)或服務(wù)器6。具體實施方式(實施例1)見圖1，本實施例的室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)，包括定位條碼1、無線信號接收器2、被測目標(biāo)3、攝像頭4、無線信號發(fā)送器5和PC機(jī)或服務(wù)器6。定位條碼1設(shè)置在被測目標(biāo)3的表面。無線信號接收器2安裝在被測目標(biāo)3上。被測目標(biāo)3和攝像頭4均設(shè)置至少一個。攝像頭4和無線信號發(fā)送器5均與PC機(jī)或服務(wù)器6電連接。無線信號發(fā)送器5與無線信號接收器2無線通信聯(lián)接。見圖2，定位條碼1包括由內(nèi)而外依次同心設(shè)置的起始圓環(huán)11、信息圓環(huán)12和結(jié)束圓環(huán)13。起始圓環(huán)11包括一個起始窄環(huán)111和一個起始寬環(huán)112。起始窄環(huán)111的寬度小于起始寬環(huán)112的寬度。信息圓環(huán)12包括至少一個信息窄環(huán)121和至少一個信息寬環(huán)122。結(jié)束圓環(huán)13設(shè)置一個。起始窄環(huán)111的寬度＝信息窄環(huán)121的寬度。起始寬環(huán)112的寬度＝信息寬環(huán)122的寬度＜結(jié)束圓環(huán)13的寬度。起始圓環(huán)11的最內(nèi)圈圓環(huán)圍繞的區(qū)域中填充有不出現(xiàn)在背景顏色中的識別色113。起始窄環(huán)111和起始寬環(huán)112之間的間距與信息圓環(huán)12中各圓環(huán)的間距相同。優(yōu)選方案：定位條碼1的起始圓環(huán)11的起始窄環(huán)111位于起始寬環(huán)112內(nèi)部，識別色113填充在起始窄環(huán)111圍繞的區(qū)域中。本實施例的室內(nèi)移動目標(biāo)定位系統(tǒng)的定位并識別移動目標(biāo)的方法，包括以下步驟：①、攝像頭高速拍攝，并將圖像信號傳送給PC機(jī)或服務(wù)器6。②、PC機(jī)或服務(wù)器6在拍攝的圖像中找到被測目標(biāo)3上的定位條碼1的中心點坐標(biāo)，根據(jù)定位條碼1的中心點在圖像中的位置，判斷出被測目標(biāo)3的實際位置。具體方法為：首先，在圖像中找到定位條碼1的識別色113的區(qū)塊，選擇其中一點作為基點a，從a點向不同方向作至少五條射線與起始圓環(huán)11的內(nèi)環(huán)相交，得到至少五個點(若超過五個點，則通過最小二乘法)確定橢圓的方程，以下推導(dǎo)過程，假定有n(n≥5)個點，其推導(dǎo)如下：假定該橢圓的方程f(x,y)＝0為：x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5＝0，由于上述各個交點均位于橢圓上，于是有：xi2+a1yi2+a2xiyi+a3xi+a4yi+a5＝0，令求得到：求得到：求得到：求得到：求得到：由(一)式得到：由(二)式得到：由(三)式得到：由(四)式得到：由(五)式得到：解此線性方程組，可以得到a1、a2、a3、a4、a5；通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，將方程f(x,y)＝0中的交叉乘積項消掉，令坐標(biāo)軸順時針旋轉(zhuǎn)θ角，坐標(biāo)軸變?yōu)閤’和y’，有：x=x′cosθ-y′sinθy=x′sinθ+y′cosθ,]]>代入x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5＝0中，并令x’y’的交叉乘積項為0，有：-2sinθcosθ+2a1sinθcosθ+a2(cos2θ-sin2θ)＝0(a1-1)sin2θ＝a2cos2θ2θ=tan-1a2a1-1]]>由此可以得到θ角：(x'cosθ-y'sinθ)2+a1(x'sinθ+y'cosθ)2+a2(x'cosθ-ysinθ)(x'sinθ+y'cosθ)+a3(x'cosθ-y'sinθ)+a4(x'sinθ+y'cosθ)+a5＝0由于已經(jīng)使x’y’交叉乘積項為0，則有：x'2cos2θ+y'2sin2θ+a1x'2sin2θ+a1y'2cos2θ+a2(x'2sinθcosθ-y'2sinθcosθ)+a3(x'cosθ-y'sinθ)+a4(x'sinθ+y'cosθ)+a5＝0令：c1＝cos2θ+a1sin2θ+a2sinθcosθc2＝a3cosθ+a4sinθc3＝sin2θ+a1cos2θ-a2sinθcosθc4＝a4cosθ-a3sinθ于是有：c1x'2+c2x'+c3y'2+c4y'+a5＝0c1(x′2+c2c1x′+c224c12)+c3(y′2+c4c3y′+c424c32)+a5-c224c1-c424c3=0]]>(x′+c22c1)2c224c12+c424c1c3-a5c1+(y′+c42c3)2c224c1c3+c42c32-a5c3=1]]>橢圓圓心位于新坐標(biāo)系的點，對應(yīng)于原坐標(biāo)系的這樣就找到了被測目標(biāo)3上的定位條碼1的中心點坐標(biāo)。③、PC機(jī)或服務(wù)器6通過定位條碼1的信息圓環(huán)12完成對被測目標(biāo)3的識別。具體方法為：從定位條碼1的中心點出發(fā)，沿任意一個方向依次檢測定位條碼1。首先檢測的是兩圈起始圓環(huán)11，通過對其寬度、間距的檢測，獲知信息圓環(huán)12的間距和兩種寬度。然后逐一檢測各信息圓環(huán)12的信息，根據(jù)不同寬度，信息窄環(huán)121代表0或1，信息寬環(huán)122代表1或0，得到對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息即是被測目標(biāo)3的身份數(shù)據(jù)。最后檢測到寬度最大的結(jié)束圓環(huán)13，識別的工作結(jié)束。④、PC機(jī)或服務(wù)器6完成定位和識別后，將位置信息以無線通信的方式發(fā)送給被測目標(biāo)3，使被測目標(biāo)3知道自己的位置。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3