本發(fā)明涉及一種基于可見光隱形二維碼的傳輸與定位方法，屬于可見光隱形二維碼技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的gps定位技術(shù)，用于室內(nèi)定位存在很大面積的盲區(qū)，因此很多室內(nèi)定位技術(shù)相繼開發(fā)出來(lái)，如基于藍(lán)牙、wifi的室內(nèi)定位技術(shù)，其室內(nèi)定位的精準(zhǔn)性比gps定位技術(shù)要高很多，然而這些定位技術(shù)也存在很多弊端，其覆蓋面積小，抗干擾能力弱，保密性差，成本高等；因此室內(nèi)可見光定位技術(shù)很好的代替了這些定位技術(shù)，成為一種新型的室內(nèi)定位技術(shù)。由于室內(nèi)本身有照明的需要，再利用led進(jìn)行室內(nèi)定位，其成本大大降低，成為一種高效節(jié)約資源的室內(nèi)定位技術(shù)，并且受到廣泛的關(guān)注和研究。

傳統(tǒng)的二維碼雖然有信息容量大、編碼范圍廣、容錯(cuò)糾錯(cuò)功能強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是很多手機(jī)病毒以及釣魚網(wǎng)站也會(huì)加進(jìn)二維碼中，會(huì)導(dǎo)致很多垃圾信息生成，而且二維碼由于其特定的編碼格式，導(dǎo)致其格式單一；然而如果將本來(lái)應(yīng)用于照明的led按照一定的格式排列，那么可以解決照明的同時(shí)，將信息隱含其led點(diǎn)陣中，這樣在大型商場(chǎng)既可以為顧客提供照明的同時(shí)，也給顧客提供了信息篩選的功能，以及顧客定位的功能，這樣即節(jié)約了成本的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了功能的擴(kuò)展，使得led燈光擁有諸多功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于可見光隱形二維碼的傳輸與定位方法，利用可見光的某種燈的排布，通過(guò)手機(jī)攝像頭讀出這種燈排布方式上隱藏的信息，在接收信息的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

一種基于可見光隱形二維碼的傳輸與定位方法，包括如下步驟：

步驟1，設(shè)定室內(nèi)需要照明區(qū)域的頂部為水平面，將室內(nèi)需要照明區(qū)域的頂部分成若干個(gè)大小相同的正方形小區(qū)域，在每個(gè)正方形小區(qū)域的四個(gè)角上設(shè)置數(shù)量相同、排布相同的led燈，在正方形小區(qū)域的剩余位置排布預(yù)設(shè)數(shù)量的led燈，并且將預(yù)設(shè)數(shù)量的led燈排布成非對(duì)稱形式的led點(diǎn)陣；

步驟2，將所有的led燈并聯(lián)在一起，設(shè)置固定頻率p，50hz<p<100hz，使所有l(wèi)ed燈按頻率p閃爍；設(shè)定led燈亮為1，滅為0，將每個(gè)正方形小區(qū)域led點(diǎn)陣中的led燈按照相同的順序從1開始編號(hào)，并從編號(hào)1開始對(duì)每個(gè)led燈進(jìn)行賦值，則每個(gè)正方形小區(qū)域led點(diǎn)陣中l(wèi)ed燈的亮滅組成一串二進(jìn)制碼；同一時(shí)刻每個(gè)正方形小區(qū)域組成的二進(jìn)制碼各不相同，則每個(gè)正方形小區(qū)域?qū)?yīng)有兩串二進(jìn)制碼，將每串二進(jìn)制碼賦予不同的信息并制表存儲(chǔ)；

步驟3，設(shè)置視頻錄制模塊的錄制頻率為p，利用視頻錄制模塊錄制某個(gè)正方形小區(qū)域led燈閃爍的視頻，錄制時(shí)間至少n個(gè)周期，n為大于等于10的整數(shù)；將錄制好的視頻進(jìn)行切割，得到40*n張圖片，對(duì)每張圖片通過(guò)圖像處理以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法，得到圖片上每盞led燈的亮滅狀態(tài)，進(jìn)而還原出每張圖片對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，通過(guò)查表，得到二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的信息并顯示；

步驟4，從步驟3切割得到的40*n張圖片中，隨機(jī)抽取一張圖片，根據(jù)圖片中四個(gè)角上led燈的曝光程度得到拍攝者相對(duì)于圖片的位置；根據(jù)圖片中l(wèi)ed點(diǎn)陣在圖片中的大小得到拍攝者與led點(diǎn)陣的距離；根據(jù)位置和距離得到拍攝者在室內(nèi)的方位，實(shí)現(xiàn)定位。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟3所述切割方法為mediametadataretriever類的getframeattime方法。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟3所述對(duì)每張圖片通過(guò)圖像處理以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法，得到圖片上每盞燈的亮滅狀態(tài)，還原出每張圖片對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼的具體過(guò)程為：對(duì)每張圖片通過(guò)循環(huán)迭代得到每張圖片上每一盞led燈占有的像素值矩陣塊，再通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)中的svm算法分出每張圖片上每一塊像素值矩陣塊的亮滅狀態(tài)，按每盞led燈的編號(hào)還原出每張圖片的二進(jìn)制碼。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟4所述根據(jù)圖片中四個(gè)角上led燈的曝光程度得到拍攝者相對(duì)于圖片的位置的具體過(guò)程為：通過(guò)四個(gè)角上led燈的曝光程度，某個(gè)角上led燈曝光越大，則該角距離拍攝者越近，曝光越小，則距離越遠(yuǎn)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟4所述根據(jù)圖片中l(wèi)ed點(diǎn)陣在圖片中的大小得到拍攝者與led點(diǎn)陣的距離的具體過(guò)程為：利用光線傳感器得到接收到的led點(diǎn)陣發(fā)出的光的強(qiáng)度rssi，根據(jù)光強(qiáng)與距離的公式計(jì)算拍攝者與led燈的距離。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明方法可以解決在室內(nèi)如大型超市中，利用可見光的某種燈的排布，通過(guò)手機(jī)攝像頭讀出這種燈排布方式上隱藏的信息，同時(shí)通過(guò)圖像和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的算法處理，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的定位功能，在保證成本、節(jié)約資源等問(wèn)題的同時(shí)，提出一種可行性的隱形二維碼傳輸與定位方案，在接收信息的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。

2、本發(fā)明只是將led點(diǎn)陣進(jìn)行簡(jiǎn)單的排布，用表存儲(chǔ)了點(diǎn)陣中蘊(yùn)含的信息，通過(guò)手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)可見光定位、信息傳輸?shù)墓δ?，為室?nèi)可見光定位技術(shù)的應(yīng)用提出了技術(shù)可行性的一套方案。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種基于可見光隱形二維碼的傳輸與定位方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中室內(nèi)各正方形小區(qū)域led燈的排布框圖。

圖3(a)、圖3(b)是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)視頻進(jìn)行切割得到的兩種解調(diào)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)svm將圖片進(jìn)行分類的燈光明暗的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，為本發(fā)明一種基于可見光隱形二維碼的傳輸與定位方法的流程示意圖。在室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)的發(fā)送端，將led燈按照?qǐng)D2的形式排布后，使得40盞led始終按照頻率p交替閃爍，形成一個(gè)led點(diǎn)陣，布置在大型超市的天花板上，提供照明、傳輸信息和定位的需要。

在室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)的接收端，通過(guò)調(diào)節(jié)手機(jī)攝像頭的頻率，調(diào)節(jié)至發(fā)射頻率p，讀取led閃爍的視頻，拍攝的視頻要足夠長(zhǎng)(保證后續(xù)切割視頻能切出400幀圖片，這400張圖片就只有兩種狀態(tài))，將視頻按照頻率p進(jìn)行切割，切割出一幀一幀的圖片，取出400張圖片用于分類處理，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的svm算法，將圖片進(jìn)行分類，使得每張圖片中每一盞led的亮或滅的信息得到(即1或0)，再將圖片按順時(shí)針順序讀出，得到兩種40位二進(jìn)制數(shù)，通過(guò)查表法查詢這兩種二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的信息，完成信息傳輸功能；再選取400張圖片的其中1張，由于燈在排布時(shí)，點(diǎn)陣的四個(gè)角上都有四盞全亮的led，我們可以通過(guò)圖像分析將拍攝者的方位確定出來(lái)；由于拍攝者站在不同的角度拍攝led，那么點(diǎn)陣四個(gè)角上的led方塊會(huì)有不同的曝光度，在圖片中曝光大，即圖片相對(duì)亮的角，就是離拍攝者最近的角度，而相反角度則不一樣；再通過(guò)led點(diǎn)陣在圖片中的大小可以確認(rèn)點(diǎn)陣離拍攝者的距離，比如點(diǎn)陣占圖的面積大，那么拍攝者可能離點(diǎn)陣近，相反則遠(yuǎn)，那么通過(guò)角度和距離，我們就可以大致得到消費(fèi)者的一個(gè)大概的位置，可以待圖像分析結(jié)束后，將大致的坐標(biāo)顯示在手機(jī)預(yù)先畫好的地圖上，完成定位的功能。

如圖2所示，在室內(nèi)安裝led燈時(shí)，按照?qǐng)D2的排布方式進(jìn)行l(wèi)ed燈光的布置，若每一塊區(qū)域都按照?qǐng)D2的方式安置led燈，則每一塊區(qū)域都可以存放大量的信息存放在隱形二維碼中，因?yàn)槊勘K燈都有亮和滅兩種情況，若建立一張表將40盞led(除四個(gè)角之外)所有亮滅(亮表示1，滅表示0)的排列組合都記錄下來(lái)，那么將會(huì)形成2的40次冪種情況，這樣足以將一個(gè)超市有的信息都存進(jìn)隱形二維碼中；例如超市中需要表示生鮮區(qū)以及生鮮區(qū)內(nèi)所有物品的信息需要用隱形二維碼表示，那么可以用01110101001101110011000101100110來(lái)表示生鮮區(qū)這三個(gè)字，存入表中，再將其相反的二進(jìn)制即10001010110010001100111010011001來(lái)表示生鮮區(qū)中各類物品的信息，魚6元/斤蟹30元/斤魷魚12元/斤。這樣在led隱形二維碼發(fā)射端只需調(diào)制所有的燈以并聯(lián)形式連接，將燈統(tǒng)一調(diào)制100hz一下的某一頻率，記錄為p，使得所有的led統(tǒng)一以頻率p來(lái)閃爍，而每一盞燈都是以第一個(gè)字符串表示的二進(jìn)制碼初始化燈的狀態(tài)，如第一盞燈第一個(gè)狀態(tài)是亮。

待安裝好調(diào)制的led后，當(dāng)在室內(nèi)掃碼時(shí)，用手機(jī)攝像頭拍攝某塊led點(diǎn)陣，錄制一段led閃爍的視頻，將手機(jī)攝像頭的錄制頻率調(diào)到和之前調(diào)制燈的頻率一致保持p，保證錄制的時(shí)間可以滿足led燈閃爍10個(gè)周期得到400幀以上的視頻，將錄制好的視頻進(jìn)行切割，按燈光閃爍頻率p來(lái)切割視頻，可以切割出一幀一幀的圖片，這里應(yīng)該有400張圖片以上，但是這400張圖片的狀態(tài)只有兩種形態(tài)，如圖3(a)、圖3(b)所示，將這400張圖片通過(guò)圖像處理將每張圖像切割成圖4的形態(tài)，將每一盞燈的像素值通過(guò)歸一化處理后再進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法分類出亮滅的狀態(tài)，為每一盞燈賦值(亮表示1，滅表示0)，再按照起始點(diǎn)按順時(shí)針讀出相應(yīng)點(diǎn)陣的隱含的二進(jìn)制碼，再通過(guò)查表的方法將二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的文字信息得到，顯示在手機(jī)上，即實(shí)現(xiàn)了隱形二維碼攜帶信息傳輸?shù)墓δ堋?/p>

當(dāng)通過(guò)視頻切割，得到400張圖片時(shí)，通過(guò)隨機(jī)任意選擇一張照片，由于led燈在排布時(shí)，點(diǎn)陣的四個(gè)角上都有四盞全亮的led，用來(lái)區(qū)別拍攝者的方向，我們可以通過(guò)圖像分析將拍攝者的方位確定出來(lái)；由于拍攝者站在不同的角度拍攝led，那么點(diǎn)陣四個(gè)角上的led方塊會(huì)有不同的曝光度，在圖片中曝光大，即圖片相對(duì)亮的角，就是離拍攝者最近的角度，而相反角度則不一樣；再通過(guò)led點(diǎn)陣在圖片中的大小可以確認(rèn)點(diǎn)陣離拍攝者的距離，比如點(diǎn)陣占圖的面積大，那么拍攝者可能離點(diǎn)陣近，相反則遠(yuǎn)，那么通過(guò)角度和距離，我們就可以大致得到消費(fèi)者的一個(gè)大概的位置，可以待圖像分析結(jié)束后，將大致的坐標(biāo)顯示在手機(jī)預(yù)先畫好的地圖上。

本發(fā)明主要將led排布成某種點(diǎn)陣形式，形成隱形的二維碼，再通過(guò)手機(jī)攝像頭以及圖像處理的相關(guān)算法分析出具體的點(diǎn)陣隱含的信息，完成傳輸和定位兩大功能，在led本身實(shí)現(xiàn)照明功能外，不需要添加任何額外設(shè)備的開銷，盡可能在最簡(jiǎn)的情況下滿足信息傳輸和定位的需要。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。