一種基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位系統(tǒng)和定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室外定位領(lǐng)域，具體涉及一種基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位系統(tǒng)及相應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，定位技術(shù)也備受關(guān)注且發(fā)展迅速。當(dāng)今，基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的室外定位技術(shù)已經(jīng)非常成熟并開(kāi)始被廣泛使用，但是精度并不理想，例如在人群中很難鎖定每個(gè)人的具體位置，在許多需要高精度定位的場(chǎng)合難以廣泛應(yīng)用。為了提高精度，現(xiàn)有的技術(shù)通常在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以紅外線、超聲波等手段對(duì)物體的位置和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行感知，或是通過(guò)W1-F1、藍(lán)牙或ZigBee等無(wú)線通訊手段和待測(cè)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。然而，前者所采用的技術(shù)手段在室外環(huán)境下布局難度極大，且成本高，穿透性、抗干擾性差；后者一方面對(duì)待測(cè)目標(biāo)的通信能力提出了要求，另一方面精度提升也相對(duì)有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有室外定位技術(shù)的不足，提供一種基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位系統(tǒng)，并給出基于該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室外定位的方法。本發(fā)明所述的室外定位系統(tǒng)能夠針對(duì)多個(gè)有脈搏的生命體，實(shí)現(xiàn)基于角度的高精度室外三維空間定位，且部署簡(jiǎn)單、功耗小、成本低，實(shí)時(shí)性好。此外，本發(fā)明的室外定位系統(tǒng)和方法可以和現(xiàn)有的智能終端，尤其是移動(dòng)智能終端相結(jié)合，具備了優(yōu)秀的可移植性。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位系統(tǒng)，所述的定位為三維空間定位，所述的多目標(biāo)為一個(gè)或一個(gè)以上的具有脈搏的生命體，該系統(tǒng)包括視頻采集單元，脈搏波提取單元、位置計(jì)算單元和行動(dòng)模擬單元，其中:
[0005]所述的視頻采集單元由一個(gè)或多個(gè)視頻采集設(shè)備組成，用于獲取生命體的視頻信息，并將所獲得的視頻信息傳遞給脈搏波提取單元；
[0006]所述的脈搏波提取單元用于對(duì)視頻采集單元所傳遞的視頻信息進(jìn)行分析，基于視頻內(nèi)的脈搏信息點(diǎn)提取出視頻中所包含的脈搏波數(shù)據(jù)，再將所提取的每一條脈搏波數(shù)據(jù)及其所對(duì)應(yīng)的視頻采集設(shè)備和脈搏信息點(diǎn)在視頻圖像中的位置傳遞給位置計(jì)算單元，所述的脈搏信息點(diǎn)是指視頻中的生命體身體上能夠提取出脈搏波信息的部位；
[0007]所述的位置計(jì)算單元用于對(duì)脈搏波提取單元所傳遞的來(lái)自于各個(gè)視頻采集設(shè)備的所有脈搏波數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和歸一化處理，再根據(jù)這些脈搏波數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的脈搏信息點(diǎn)在視頻圖像中的位置，綜合視頻采集設(shè)備的拍攝參數(shù)和在室外的位置，計(jì)算出該生命體的位置；
[0008]所述的行動(dòng)模擬單元用于根據(jù)位置計(jì)算單元所計(jì)算出的該生命體在不同時(shí)間點(diǎn)上的位置，擬合該生命體的行動(dòng)軌跡，以及對(duì)該生命體的行動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0009]其中，所述的視頻采集單元與脈搏波提取單元之間、脈搏波提取單元與位置計(jì)算單元之間、位置計(jì)算單元與行動(dòng)模擬單元之間可部分或全部通過(guò)有線或無(wú)線方式進(jìn)行連接，以保證數(shù)據(jù)的有效傳輸?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要，全部采用有線方式連接，全部采用無(wú)線方式連接，或部分采用有線方式連接、部分采用無(wú)線方式連接。
[0010]所述的視頻采集設(shè)備為一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)布置的視頻采集單元只有一個(gè)時(shí)，要求事先獲知待定位目標(biāo)和所布置的視頻采集單元間的垂直高度；當(dāng)布置的視頻采集單元有兩個(gè)或以上時(shí)，要求保證待定位目標(biāo)在室外的每個(gè)可能的位置都在兩臺(tái)或兩臺(tái)以上視頻采集設(shè)備的采集范圍內(nèi)，以保證后續(xù)計(jì)算可以進(jìn)行。同時(shí)，也可以通過(guò)布置更廣范圍、更多數(shù)量的視頻采集設(shè)備以提高室外定位的精確度。所述的視頻采集設(shè)備選自攝像機(jī)、照相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭的任意一種或多種。
[0011]所述的脈搏波提取單元為一臺(tái)具有視頻圖像處理和信息分析能力的終端。作為優(yōu)選，所述的脈搏波提取單元可以是一臺(tái)移動(dòng)智能終端。脈搏波提取單元基于視頻提取脈搏波數(shù)據(jù)的方法可參照已授權(quán)專利《一種非約束目標(biāo)的非接觸式脈搏波采集系統(tǒng)及采集方法》(201310082729.3)。
[0012]所述的位置計(jì)算單元和行動(dòng)模擬單元為至少一臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。即，所述的位置計(jì)算單元和行動(dòng)模擬單元可以是同一臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理能力的終端，也可以是多臺(tái)相連接的具有數(shù)據(jù)處理能力的終端。作為優(yōu)選，所述的位置計(jì)算單元和行動(dòng)模擬單元為一臺(tái)移動(dòng)智能終端。
[0013]作為優(yōu)選，所述的脈搏波提取單元、位置計(jì)算單元、行動(dòng)模擬單元中的任意兩者及以上均可以集成在同一臺(tái)具有視頻圖像處理、信息分析和數(shù)據(jù)處理能力的終端上。更優(yōu)選的，所述的脈搏波提取單元、位置計(jì)算單元、行動(dòng)模擬單元中的任意兩者及以上均可以集成在同一臺(tái)移動(dòng)智能終端上。
[0014]特別地，所述的基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位系統(tǒng)可以和具備衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能的移動(dòng)設(shè)備和/或各類實(shí)名制證件相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)被定位目標(biāo)的身份識(shí)別。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括但不限于全球定位系統(tǒng)(GPS)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)。所述的各類實(shí)名制證件包括但不限于身份證、銀行卡、公交卡。即，當(dāng)位置計(jì)算單元計(jì)算出目標(biāo)的位置，本系統(tǒng)既可以和通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)該位置具備衛(wèi)星定位功能的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行搜索，將所定位的目標(biāo)和該移動(dòng)設(shè)備相匹配，根據(jù)該移動(dòng)設(shè)備的物主信息得知所定位目標(biāo)的身份；也可以通過(guò)檢測(cè)該位置所能檢測(cè)到的各類實(shí)名制證件信息，如該位置銀行ATM此刻所處理的銀行卡信息，再如該位置公共交通設(shè)施此刻所處理的交通卡信息，獲知鎖定為目標(biāo)的身份。
[0015]本發(fā)明還提供一種基于視頻采集的多目標(biāo)室外定位方法，所述的定位為三維空間定位，所述的多目標(biāo)為一個(gè)或一個(gè)以上的具有脈搏的生命體，該方法包括以下4個(gè)步驟:
[0016](I)場(chǎng)景布置:在所需進(jìn)行多目標(biāo)室外定位的場(chǎng)所布置視頻采集設(shè)備作為本系統(tǒng)的視頻采集單元，所布置的視頻采集設(shè)備的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)布置的視頻采集設(shè)備為一個(gè)時(shí)，要求事先獲知待定位目標(biāo)和所布置的視頻采集設(shè)備間的垂直高度，且保證待定位目標(biāo)在室外的每個(gè)可能的位置都在該視頻采集設(shè)備的采集范圍內(nèi)；當(dāng)布置的視頻采集設(shè)備為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，要求保證待定位目標(biāo)在室外的每個(gè)可能的位置都在兩臺(tái)或兩臺(tái)以上視頻采集設(shè)備的采集范圍內(nèi)；將各個(gè)視頻采集設(shè)備的拍攝參數(shù)和在室外的精確位置記錄在位置計(jì)算單元內(nèi)；
[0017](2)視頻采集:當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入所需進(jìn)行多目標(biāo)室外定位的場(chǎng)所后，視頻采集單元獲取生命體的視頻信息，并將所獲得的視頻信息傳遞給脈搏波提取單元；
[0018](3)脈搏波提取:脈搏波提取單元對(duì)步驟(2)中對(duì)各個(gè)視頻采集單元所傳遞的視頻信息進(jìn)行分析，基于視頻內(nèi)的脈搏信息點(diǎn)提取出視頻中所包含的脈搏波數(shù)據(jù)，再將所提取的每一條脈搏波數(shù)據(jù)及其所對(duì)應(yīng)的視頻采集設(shè)備和脈搏信息點(diǎn)在視頻圖像中的位置傳遞給位置計(jì)算單元，所述的脈搏信息點(diǎn)是指視頻中的生命體身體上能夠提取出脈搏波信息的部位；
[0019](4)位置計(jì)算:位置計(jì)算單元對(duì)(3)中脈搏波提取單元所傳遞的來(lái)自于各個(gè)視頻采集設(shè)備的所有脈搏波數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和歸一化處理，再根據(jù)這些脈搏波數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的脈搏信息點(diǎn)在視頻圖像中的位置，綜合視頻采集設(shè)備的拍攝參數(shù)和在室外的位置，計(jì)算出該生命體的位置；
[0020](5)行動(dòng)模擬:行動(dòng)模擬單元根據(jù)位置計(jì)算單元所計(jì)算出的該生命體在不同時(shí)間點(diǎn)上的位置，擬合該生命體的行動(dòng)軌跡，以及對(duì)該生命體的行動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0021]所述的步驟(I)中，布置視頻采集設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)室外環(huán)境的具體情況，盡量使得所布置的視頻采集設(shè)備的采集范圍覆蓋所定位目標(biāo)在室外可能的各個(gè)位置，以保證室外定位的效果。同時(shí)，也可以通過(guò)布置更廣范圍、更多數(shù)量的視頻采集設(shè)備以提高室外定位的精確度。所述的將各個(gè)視頻采集設(shè)備的拍攝參數(shù)和在室外的位置記錄在位置計(jì)算單元內(nèi)的格式可以為“設(shè)備編號(hào)-設(shè)備拍攝參數(shù)-設(shè)備位置(X，y, Z) ”。由于后續(xù)位置計(jì)算時(shí)僅需各個(gè)視頻采集設(shè)備之間的相對(duì)位置，所以在這一步驟中，記錄視頻采集設(shè)備位置時(shí)所選取的參照系是任意的。
[0022]所述的步驟(3)脈搏波提取，基于視頻提取脈搏波數(shù)據(jù)的方法可參照已授權(quán)專利《一種非約束目標(biāo)的非接觸式脈搏波采集系統(tǒng)及采集方法》(201310082729.3)。