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基于可見光的室內(nèi)定位裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置和系統(tǒng)。其中，基于可見光的室內(nèi)定位裝置包括：圖像獲取裝置，用于拍攝光源，得到光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像，其中，可見光為經(jīng)過調(diào)制的可見光，可見光包含光源的身份信息；圖像處理裝置，與圖像獲取裝置相連接，用于獲取圖像中的明暗條紋，其中，圖像中的明暗條紋與光源的身份信息對應(yīng)；以及控制裝置，與圖像處理裝置相連接，用于識別明暗條紋，得到光源的身份信息，并查找地圖中與光源的身份信息對應(yīng)的位置，得到當前位置。通過本實用新型，解決了現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)定位精度低的問題，進而達到了提高定位準確性的效果。
【專利說明】基于可見光的室內(nèi)定位裝置和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置和系統(tǒng)以及光源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)定位導航已經(jīng)提上日程，被越來越多的人重視和應(yīng)用于生活中，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,簡稱GPS)是目前應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù)，但是，由于信號受建筑物的影響，利用GPS的定位信號到達地面時非常微弱，定位精度較低，無法實現(xiàn)室內(nèi)定位的要求，并且利用GPS的定位器終端的成本非常高。
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)定位精度低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置和系統(tǒng)以及光源，以解決相關(guān)技術(shù)中室內(nèi)定位精度低的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置，該裝置包括:圖像獲取裝置，用于拍攝光源，得到光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像，其中，可見光為經(jīng)過調(diào)制的可見光，可見光包含光源的身份信息，圖像處理裝置，與圖像獲取裝置相連接，用于獲取圖像中的明暗條紋，其中，圖像中的明暗條紋與光源的身份信息對應(yīng)；控制裝置，與圖像處理裝置相連接，用于識別明暗條紋，得到光源的身份信息，并查找地圖中與光源的身份信息對應(yīng)的位置，得到當前位置。
[0006]進一步地，室內(nèi)定位裝置還包括:存儲器，與控制裝置相連接，用于存儲地圖；以及通信裝置，與控制裝置相連接，用于連接室內(nèi)定位裝置與遠程服務(wù)器。
[0007]進一步地，控制裝置包括:測量機構(gòu)，與圖像處理裝置相連接，用于測量明暗條紋的數(shù)量；以及獲取機構(gòu)，與測量機構(gòu)相連接，用于獲取明暗條紋的數(shù)量對應(yīng)的光源的身份信
肩、O
[0008]進一步地，獲取機構(gòu)包括:查詢單元，與測量機構(gòu)相連接，用于查詢明暗條紋的數(shù)量與對應(yīng)編碼的關(guān)聯(lián)表；以及解析單元，與查詢單元相連接，用于通過關(guān)聯(lián)表解析出明暗條紋的數(shù)量所對應(yīng)的光源的身份信息。查詢單元和解析單元均為有確定形狀、構(gòu)造且占據(jù)一定空間的單元。
[0009]進一步地，圖像獲取裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器為曝光方式是卷簾快門的圖像傳感器，圖像傳感器的卷簾快門的采樣頻率高于圖像傳感器的幀速率，基于此種結(jié)構(gòu)的圖像傳感器，在控制裝置的控制下，能夠控制圖像傳感器的不同部分在不同時間曝光，得到一幅或多幅圖像。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)，該室內(nèi)定位系統(tǒng)可以為包括本實用新型上述內(nèi)容所提供的任一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置的系統(tǒng)。[0011]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:光源，用于發(fā)出可見光；以及本實用新型上述內(nèi)容所提供的任一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種光源，該光源為用于本實用新型上述內(nèi)容所提供的基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)的光源，或者用于本實用新型上述內(nèi)容所提供的任一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置的光源。
[0013]進一步地，光源包括:控制器，控制器用于對光源要傳輸?shù)男畔⑦M行調(diào)制以便光源發(fā)出調(diào)制后的可見光。
[0014]進一步地，控制器包括:轉(zhuǎn)換器，用于對要傳輸?shù)男畔⑦M行轉(zhuǎn)換，得到第一調(diào)制信號；調(diào)制器，與轉(zhuǎn)換器相連接，用于基于第一調(diào)制信號對光源進行調(diào)制；以及驅(qū)動器，與調(diào)制器相連接，用于驅(qū)動光源發(fā)出調(diào)制后的光脈沖信號。
[0015]進一步地，第一調(diào)制信號包括第一調(diào)制電壓或者第一調(diào)制電流，其中，調(diào)制器包括:電流調(diào)制器，與轉(zhuǎn)換器相連接，用于基于第一調(diào)制信號對驅(qū)動光源的電流進行調(diào)制，得到第一調(diào)制電流；以及電壓調(diào)制器，與轉(zhuǎn)換器相連接，用于基于第一調(diào)制信號對驅(qū)動光源的電壓進行調(diào)制，得到第一調(diào)制電壓。
[0016]通過本實用新型，實現(xiàn)了以光信號為基礎(chǔ)確定目標位置，而光信號在室內(nèi)傳輸過程中具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾性，能夠保證目標位置的確定精度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)定位精度低的問題，進而達到了提高定位準確性的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖2是圖像傳感器拍攝出來的圖像；
[0020]圖3是根據(jù)本實用新型實施例的基于多個光信號以及多個圖像傳感器的室內(nèi)定位系統(tǒng)的不意圖；
[0021]圖4a是圖像傳感器拍攝多個光源示意圖；
[0022]圖4b是從圖像中心向外尋找光源區(qū)域的示意圖；
[0023]圖4c是從圖像尋找到光源區(qū)域的示意圖；
[0024]圖5是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的示意圖；
[0025]圖6是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的電路圖；
[0026]圖7是根據(jù)本實用新型實施例的編碼調(diào)制的數(shù)據(jù)示意圖；
[0027]圖8a是根據(jù)本實用新型實施例的編碼調(diào)制的載波示意圖；
[0028]圖8b是根據(jù)本實用新型實施例的編碼調(diào)制的載波示意圖；
[0029]圖9是根據(jù)本實用新型實施例的編碼調(diào)制的調(diào)制信號的示意圖；
[0030]圖1Oa是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用較高頻率來表示第一信號的示意圖；
[0031]圖1Ob是在圖1Oa所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0032]圖1la是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用中間頻率來表示第二信號的示意圖；[0033]圖1lb是在圖1la所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0034]圖12a是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用較低頻率來表示第三信號的示意圖；
[0035]圖12b是在圖12a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0036]圖13是根據(jù)本實用新型實施例的利用在相同時間內(nèi)低電平的個數(shù)不同來代表不同的數(shù)據(jù)信息的示意圖；
[0037]圖14a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)較高頻率低電平的個數(shù)較多來表不第一信號的不意圖；
[0038]圖14b是在圖14a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0039]圖15a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)中間頻率低電平的個數(shù)少于較多，多于較少來表示第二信號的示意圖；
[0040]圖15b是在圖15a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0041]圖16a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)較低頻率低電平的個數(shù)較多來表不第三信號的不意圖；
[0042]圖16b是在圖16a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0043]圖17是根據(jù)本實用新型一實施例的編碼的示意圖；
[0044]圖18是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼的示意圖；
[0045]圖19是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼的示意圖；
[0046]圖20是根據(jù)本實用新型實施例圖像傳感器放置距離光源小于200mm情形的示意圖；
[0047]圖21a是圖像傳感器拍攝視頻圖像時調(diào)整曝光參數(shù)的流程圖；
[0048]圖21b圖像傳感器拍攝視頻圖像時的采樣頻率示意圖；
[0049]圖21c和圖21d圖像傳感器的采樣頻高于發(fā)射裝置發(fā)射頻率的情況下，所獲取的圖像的不意圖；
[0050]圖22a、圖22b和圖22c根據(jù)本實用新型實施例，圖像傳感器放置位置距離光源
1.5-2.5m時，圖像傳感器拍攝到的圖片的示意圖；
[0051]圖23是圖像傳感器拍攝視頻照片時調(diào)整曝光參數(shù)的流程圖；
[0052]圖24是通過分析圖像傳感器拍攝的圖像信息，得到曝光時間的示意圖；
[0053]圖25a是圖像傳感器拍攝出來的圖像；
[0054]圖25b是通過解碼軟件尋找光源區(qū)域的示意圖；
[0055]圖26是尋找灰度值大于閾值的像素點來確定光源發(fā)光面區(qū)域的示意圖；
[0056]圖27是掃描對比尋找光源發(fā)光面矩形xmin、Xmax示意圖；
[0057]圖28是掃描對比尋找光源發(fā)光面矩形ymin、ymax示意圖；
[0058]圖29是光源在手機圖像中的位置及LED發(fā)光面的大小示意圖；
[0059]圖30是計算矩形區(qū)域的示意圖；
[0060]圖31是為計算矩形區(qū)域的條紋數(shù)量的示意圖；
[0061]圖32是另一種計算矩形區(qū)域的條紋數(shù)量的示意圖；
[0062]圖33a至圖33c是光源發(fā)光面矩形框中的條紋的數(shù)量對應(yīng)代碼示意圖；
[0063]圖34a至圖34c是起始位、數(shù)據(jù)、校驗碼表示圖形示意圖；
[0064]圖35是一組連續(xù)的數(shù)據(jù)序列示意圖；[0065]圖36是重新排列碼元序列的示意圖；
[0066]圖37是整體基于軟件實現(xiàn)光通信解碼的方法的原理圖；
[0067]圖38是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的示意圖；
[0068]圖39是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的電路圖；
[0069]圖40是根據(jù)本實用新型一實施例的頻率調(diào)制的示意圖；
[0070]圖41a是使用較高頻率來表示第一信號的示意圖；
[0071]圖41b是在圖41a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0072]圖42a是使用中間頻率表不第二彳目號的不意圖；
[0073]圖42b是在圖42a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0074]圖43a是使用較低頻率表不第二彳目號的不意圖；
[0075]圖43b是在圖43a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0076]圖44是根據(jù)本實用新型實施例的利用低電平寬度，在相同時間內(nèi)相同寬度的低電的個數(shù)來代表不同的數(shù)據(jù)信息的示意圖；
[0077]圖45a是根據(jù)本實用新型一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖；
[0078]圖45b是在圖45a所示情形下從圖像中抓取光源發(fā)光面的示意圖；
[0079]圖46a是根據(jù)本實用新型一實施例的直徑為D的LED燈具的示意圖；
[0080]圖46b是在圖46a所示情形下拍攝的圖像的示意圖；
[0081]圖47a是使用編碼調(diào)制彳目號來表不第一彳目號的不意圖；
[0082]圖47b是在圖47a所示情形下拍攝的圖像的示意圖；
[0083]圖48a是使用編碼調(diào)制/[目號來表不第二彳目號的不意圖；
[0084]圖48b是在圖48a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0085]圖49a是使用編碼調(diào)制/[目號來表不第二彳目號的不意圖；
[0086]圖49b是在圖49a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0087]圖50是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼的示意圖；
[0088]圖51是根據(jù)本實用新型提供的一種編碼事例得到的示意圖；
[0089]圖52是LED燈具發(fā)送調(diào)制信號和未調(diào)制信號的示意圖；
[0090]圖53是在發(fā)送調(diào)制信號時增加調(diào)制時的電流示意圖；
[0091]圖54a是提聞增加調(diào)制時的電流后,表不第一彳目號的不意圖；
[0092]圖54b是在圖54a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0093]圖55a是提高增加調(diào)制時的電流后，表示第二信號的示意圖；
[0094]圖55b是在圖55a所不情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的不意圖；
[0095]圖56a提聞增加調(diào)制時的電流后,表不第二彳目號的不意圖；
[0096]圖56b在圖56a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖；
[0097]圖57是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的電路圖；
[0098]圖58是LED燈具發(fā)送調(diào)制信號和未調(diào)制信號的示意圖；
[0099]圖59是人體感應(yīng)器感應(yīng)人并發(fā)送信號示意圖；[0100]圖60是移動裝置調(diào)用室內(nèi)地圖流程圖；
[0101]圖61是移動裝置地圖軟件框架圖；
[0102]圖62是移動裝置顯示地圖Maps與LED燈具識別碼ID對應(yīng)關(guān)系的示意圖；
[0103]圖63是根據(jù)本實用新型一實施例，能發(fā)送和接收光信號的照明裝置的內(nèi)部組件示意圖；
[0104]圖64是具有發(fā)送和接收光信號的移動更新設(shè)備的照明裝置示意圖；
[0105]圖65是照明裝置地址更新系統(tǒng)示意圖；
[0106]圖66是移動更新設(shè)備對LED照明裝置的進行地址信息變更的操作流程圖；
[0107]圖67是查找照明裝置地址信息方法流程圖；
[0108]圖68a是根據(jù)本實用新型一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖；
[0109]圖68b是從圖像中心向外尋找一個光源區(qū)域的示意圖；
[0110]圖69a是根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖；
[0111]圖69b是從圖像中心向外尋找多個光源區(qū)域的示意圖；
[0112]圖70a是圖像傳感器水平放置拍攝光源圖像的示意圖；
[0113]圖70b是圖像傳感器水平放置時拍攝到的圖像，圖像傳感器位置在圖像的中心位置的不意圖；
[0114]圖71a是移動裝置斜著放置時拍攝LED燈具的不意圖；
[0115]圖71b是移動裝置斜著放置時拍攝LED燈具得到的圖像；
[0116]圖72是計算圖像中心點位置的示意圖；
[0117]圖73a是陀螺儀的示意圖；
[0118]圖73b是移動導航裝置內(nèi)部加速度計的坐標系示意圖；
[0119]圖74是計算圖像中心點位置的示意圖；
[0120]圖75是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式示意圖；
[0121]圖76是數(shù)據(jù)庫中LED燈具識別碼ID同時對應(yīng)的一些信息示意圖；
[0122]圖77是移動裝直記錄路線的不意圖；
[0123]圖78是移動裝置拍攝LED燈具的示意圖；
[0124]圖79是移動裝置拍攝到LED燈時進行位置校準的示意圖；以及
[0125]圖80是利用地圖數(shù)據(jù)庫進行定位的示意圖。
【具體實施方式】
[0126]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0127]本實用新型實施例提供了 一種基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)。
[0128]圖1是根據(jù)本實用新型實施例的基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)包括光源和接收設(shè)備(也稱基于可見光的室內(nèi)定位裝置)；其中，接收設(shè)備可以包括光檢測器、處理器、存儲器以及通信裝置。該室內(nèi)定位系統(tǒng)定位所依賴的信息可以是光源身份識別信息、或其他信息。
[0129]光源，例如，LED燈具，熒光燈，白熾燈等的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓可被調(diào)制并用于驅(qū)動上述光源發(fā)射光信號。光信號中攜帶有所要傳輸?shù)男畔?。圖像傳感器能夠接收光源所發(fā)射出來的光信息，并通過處理器進行解析，得到所要傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0130]接收設(shè)備(S卩，基于可見光的室內(nèi)定位裝置)用于拍攝光源，得到光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像，獲取圖像中的明暗條紋，識別明暗條紋，得到光源的身份信息，并查找地圖中與光源的身份信息對應(yīng)的位置，得到當前位置。以下具體說明:
[0131]接收設(shè)備中的光檢測器可以為圖像獲取裝置，或者，其他圖像采集裝置。以下，以圖像獲取裝置為圖像傳感器為例進行介紹:
[0132]圖像傳感器，用于拍攝光源，得到表征光源發(fā)出的光信號的圖像信息；該圖像信息可以包括一幅圖像，也可以包括多幅圖像，當包括多幅圖像時，通過對多幅圖像的組合分析實現(xiàn)信息傳輸?shù)哪康摹?br> [0133]接收設(shè)備中的處理器包括圖像處理裝置和控制裝置，其中，圖像處理裝置，與圖像獲取裝置相連接，用于獲取圖像中的明暗條紋，其中，圖像中的明暗條紋與光源的身份信息對應(yīng)；控制裝置，與圖像處理裝置相連接，用于識別明暗條紋，得到光源的身份信息，并查找地圖中與光源的身份信息對應(yīng)的位置，得到當前位置。
[0134]進一步地，控制裝置包括:測量機構(gòu)，與圖像處理裝置相連接，用于測量明暗條紋的數(shù)量；以及獲取機構(gòu)，與測量機構(gòu)相連接，用于獲取明暗條紋的數(shù)量對應(yīng)的光源的身份信
肩、O
[0135]進一步地，獲取機構(gòu)包括:查詢單元，與測量機構(gòu)相連接，用于查詢明暗條紋的數(shù)量與對應(yīng)編碼的關(guān)聯(lián)表；以及解析單元，與查詢單元相連接，用于通過關(guān)聯(lián)表解析出明暗條紋的數(shù)量所對應(yīng)的光源的身份信息。查詢單元和解析單元均為有確定形狀、構(gòu)造且占據(jù)一定空間的單元。
[0136]進一步地，圖像獲取裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器為曝光方式是卷簾快門的圖像傳感器，圖像傳感器的卷簾快門的采樣頻率高于圖像傳感器的幀速率，基于此種結(jié)構(gòu)的圖像傳感器，在控制裝置的控制下，能夠控制圖像傳感器的不同部分在不同時間曝光，得到一幅或多幅圖像。
[0137]進一步地，圖像獲取裝置包括圖像傳感器，第一控制器還用于確定圖像傳感器的一個部分為測量區(qū)域，測量區(qū)域為圖像中最亮的區(qū)域，并且第一控制器還用于采用以下方式控制圖像傳感器曝光:根據(jù)測量區(qū)域的亮度控制圖像獲取裝置的曝光時間。
[0138]進一步地，第一控制器還用于采用以下方式根據(jù)測量區(qū)域的亮度控制圖像獲取裝置的曝光時間:在拍攝光源的第一圖像時，根據(jù)測量區(qū)域的亮度控制圖像獲取裝置的曝光時間；固定曝光時間；以及采用固定后的曝光時間拍攝光源的第二圖像，其中，第二圖像為得到第一圖像后光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像。
[0139]進一步地，圖像獲取裝置所拍攝的光源為一個或多個光源，其中，圖像獲取裝置用于采用以下方式拍攝光源，得到光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像:拍攝一個或多個光源，得到一個或多個光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像，其中，圖像中的一個或多個曝光區(qū)域?qū)?yīng)一個或多個光源，圖像獲取裝置用于采用以下方式獲取圖像中的明暗條紋:獲取圖像中的一個或多個曝光區(qū)域的明暗條紋，第一控制器用于采用以下方式獲取明暗條紋的數(shù)量對應(yīng)的光源的身份信息:獲取每個圖像中一個或多個曝光區(qū)域的明暗條紋，以及獲取多個圖像的明暗條紋對應(yīng)的光源的身份信息。
[0140]進一步地，圖像獲取裝置用于采用以下方式拍攝光源，得到光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像包括:獲取光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的一個或多個圖像，圖像獲取裝置用于采用以下方式獲取圖像中的明暗條紋包括:分別獲取一個或多個圖像中的明暗條紋的數(shù)量，第一控制器用于采用以下方式獲取明暗條紋的數(shù)量對應(yīng)的信息包括:在圖像為多個圖像時，獲取多個圖像的明暗條紋的數(shù)量組合對應(yīng)的身份信息。
[0141]需要說明的是，在本實用新型實施例中，基于光信號的室內(nèi)定位裝置可以只是接收端，包括圖像傳感器和處理器；也可以包括用發(fā)射端，例如光源及其驅(qū)動電路；還可以包括發(fā)射端和接收端組成的光信息傳輸系統(tǒng)。
[0142]本實用新型中所提到的各個機構(gòu)、器件和單元均為有確定形狀、構(gòu)造且占據(jù)一定空間的機構(gòu)、器件和單元。
[0143]圖2是圖像傳感器拍攝的圖像。
[0144]圖像傳感器拍攝光源，采集光源發(fā)射的光信號。通過處理器檢測有效曝光區(qū)域中條紋的數(shù)量，并恢復所傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0145]圖3是根據(jù)本實用新型實施例所描述的基于多個光源和多個接收設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)的不意圖。
[0146]圖4a是一個圖像傳感器拍攝多個光源所得圖像的示意圖；圖4b是如何從圖像中心向外尋找有效曝光區(qū)域的示意圖；圖4c是從一個有效曝光區(qū)域中檢測光源所對應(yīng)區(qū)域的示意圖。
[0147]當有多個光源時，圖像傳感器拍攝圖像后，對圖像中的有效曝光區(qū)域進行檢測。檢測方式如圖4b所示，從圖像中央以螺旋路徑向外尋找。確定有效曝光區(qū)域后，將一幅圖像分割為對應(yīng)多個光源的多個區(qū)域；如圖4c所示，在一個有效曝光區(qū)域中檢測光源所對應(yīng)區(qū)域，然后檢測條紋數(shù)量。進而，得到光源所發(fā)出的光信息。
[0148]此外，接收設(shè)備中可以包含多個所述圖像傳感器。
[0149]綜上，基于光信號的信息傳輸裝置用于檢測光源發(fā)出的光信號，得到對應(yīng)于所述光源的圖像；檢測所述圖像中的有效曝光區(qū)域及該區(qū)域內(nèi)的條紋數(shù)量，并獲取所述條紋數(shù)量對應(yīng)的所傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0150]圖5是根據(jù)本實用新型實施例的基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的示意圖。[0151 ] 所示發(fā)射端為驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓可調(diào)制的光源。
[0152]圖6是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的邏輯框圖。
[0153]光源從市電獲取交流電源，通過交直流轉(zhuǎn)換器(AC/DC Converter)將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，為發(fā)射端提供電源。微控制器(Micro-controller)將存儲器(EEPROM)中預(yù)存的信息按預(yù)定的編碼方式編譯為調(diào)制信號；同時將所述調(diào)制信號發(fā)送給調(diào)制控制器(Modulator);調(diào)制控制器將調(diào)制信號加載到光源的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓中。使光源發(fā)出光信號。
[0154]圖7是本實用新型實施例的編碼調(diào)制的波形示意圖。
[0155]圖8a和圖8b是根據(jù)本實用新型實施例的頻率調(diào)制示意圖。如圖所示是兩種不同頻率的波形。
[0156]圖9是根據(jù)本實用新型實施例的頻率調(diào)制的波形示意圖。如圖所示是基于兩種不同頻率調(diào)制后的波形。[0157]發(fā)射裝置優(yōu)選編碼調(diào)制方法:
[0158]利用脈沖寬度調(diào)制的方式對驅(qū)動光源的電流或電壓進行調(diào)制。調(diào)整所得到的調(diào)制電壓或者調(diào)制電流用于驅(qū)動光源發(fā)出光脈沖信號，光脈沖信號的頻率為IOOHz至1.37MHz,其中:調(diào)制電壓或者調(diào)制電流中每個低電平信號的持續(xù)時間固定，或者，調(diào)制電壓或者調(diào)制電流中每個高電平信號的持續(xù)時間固定。在相同時間內(nèi)，發(fā)送的高電平或低電平的個數(shù)不同；高電平對應(yīng)燈具發(fā)光，低電平對應(yīng)燈具不發(fā)光。每一個高電平或每一個低電平的持續(xù)的時間相同。
[0159]通過圖像傳感器拍攝到燈具發(fā)送的暗條紋或亮條紋的個數(shù)不同來代表不同的編碼信息。所拍攝到的圖片中每一個暗條紋或每一個亮條紋的寬度都相同。
[0160]為說明其編碼方法，舉例說明，圖10-圖16所不。
[0161]圖1Oa是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用較高頻率來表示第一信號的示意圖。
[0162]第一信號:使用較高頻率來表不第一信號，例如使用5.0KHz來表不第一信號。
[0163]圖1Ob是在圖1Oa所示情形下圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖。
[0164]光源使用5.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器以640*480的分辨率在2.0-2.5m的距離拍攝出來的圖像，可以清晰的讀出10-11條暗條紋。
[0165]定義解碼時拍攝到10-11個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第一信號。
[0166]圖1la是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用中間頻率來表示第二信號的示意圖。
[0167]第二信號:使用中間頻率來表不第二信號，例如使用2.0KHz來表不第二信號。中間頻率:介于較高頻率與較低頻率中間的頻率。
[0168]圖1lb是在圖1la所示情形下圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖。
[0169]光源使用2.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器以640*480的分辨率在
2.0-2.5m的距離拍攝出來的圖像，可以清晰的讀出5-6條暗條紋。
[0170]定義解碼時拍攝到5-6個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第二信號。
[0171]圖12a是根據(jù)本實用新型實施例的光源使用較低頻率來表示第三信號的示意圖。
[0172]第三信號:使用較低頻率來表示第三信號，例如使用1.0KHz來表示第三信號。
[0173]圖12b是在圖12a所示情形下圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖。
[0174]光源使用1.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器以640*480的解分辨率在
2.0-2.5m的距離拍攝出來的圖像，可以清晰的讀出2-3條暗條紋。
[0175]定義解碼時拍攝到2-3個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第三信號。
[0176]注意，雖然本專利中編碼過程中使用了不同編碼頻率，但在解碼過程中并不通過解析信號的絕對頻率來得到所傳輸?shù)男盘?，而是通過比較不同信號頻率的高低來得到所傳輸?shù)男盘枴?br> [0177]圖13是根據(jù)本實用新型實施例利用在相同時間內(nèi)低電平的個數(shù)不同來代表不同的數(shù)據(jù)信息的示意圖。
[0178]定義在相同時間內(nèi)調(diào)制寬度相同的低電平，以不同低電平的個數(shù)來代表不同的數(shù)據(jù)信息。寬度相同的低電平在圖像傳感器拍攝的圖像中對應(yīng)為寬度相同的暗條紋。
[0179]圖14a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)低電平的個數(shù)較多來表示第一信號的示意圖。
[0180]第一信號:使用在相同時間t內(nèi)較高頻率的低電平來表示第一信號，例如低電平寬度為0.1ms,正脈沖寬度為0.1ms, 10-11條暗條紋來表示第一信號。
[0181]圖14b是在圖14a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0182]光源使用較高頻率低電平寬度為0.1ms和高電平寬度為0.1ms的脈沖寬度調(diào)制信號發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的圖像，可以清晰的顯示10至11條暗條紋。
[0183]定義解碼時拍攝到10至11個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第一信號。
[0184]圖15a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)中間頻率低電平的個數(shù)少于第
一信號，來表不第二信號的不意圖。
[0185]第二信號:使用在相同時間t內(nèi)中間頻率低電平的個數(shù)少于第一信號，來表示第二信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.3ms,以5至6條暗條紋來表示第二信號。
[0186]圖15b是在圖15a所述情形下圖像傳感器拍攝圖像的示意圖。
[0187]使用中間頻率，低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.3ms的脈沖寬度調(diào)制信號驅(qū)動光源發(fā)射光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的圖像，可以清晰的顯示5至6條暗條紋。
[0188]定義拍攝到5-6個暗條紋的圖像信息為第二信號。
[0189]圖16a是根據(jù)本實用新型實施例的在相同時間t內(nèi)，低電平的個數(shù)最少來表示第
三信號的示意圖。
[0190]第三信號:使用在相同時間t內(nèi)，低電平的個數(shù)最少來表示第三信號。例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.7ms, 2至3條暗條紋來表示第三信號。
[0191]圖16b是在圖16a所示情形下圖像傳感器拍攝圖像的示意圖。
[0192]使用較低頻率，低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.7ms的脈沖寬度調(diào)制信號驅(qū)動光源發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器在640*480的分辨率拍攝出來的圖像，可以清晰的顯示2至3條暗條紋。
[0193]定義拍攝到2至3個暗條紋的圖像時，此圖像代表的的信息為第三信號。
[0194]圖17是根據(jù)本實用新型一實施例的編碼方式的示意圖。
[0195]根據(jù)頻率調(diào)制信號和脈沖調(diào)制信號的編碼方式，針對光源發(fā)送一組數(shù)據(jù)信息還需要有信息的發(fā)送格式。
[0196]光源發(fā)送地址編碼信號編碼規(guī)則:單獨發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0197]發(fā)射一組編碼:數(shù)據(jù)編碼(Data)。
[0198]本專利提供一種編碼事例:Datal2bits Total需要12巾貞圖像。
[0199]圖18是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼的示意圖。
[0200]為使接收時準確地找到一段信息的起始位置，在光源發(fā)送的編碼中增加起始校驗碼，其編碼規(guī)則:起始碼+數(shù)據(jù)碼
[0201]發(fā)射一組編碼信號:起始碼(Head Code) +數(shù)據(jù)碼(Data)
[0202]本專利提供一種編碼事例:Head CodeIbit+Datal2bits Total需要13巾貞圖像。
[0203]圖19是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼示意圖。
[0204]為使接收時更好地正確解碼，在光源發(fā)送的編碼中增加校驗碼，其編碼規(guī)則:起始碼+數(shù)據(jù)碼+校驗碼。[0205]發(fā)射一組編碼信號:起始碼(Head Code) +數(shù)據(jù)碼(Data) +校驗碼(Errorcorrection code)。
[0206]本專利提供一種編碼事例:HeadCodeIbit+Data12bits+Error correctioncodelbit/Total 需要 14bits 中貞圖像。
[0207]圖20是根據(jù)本實用新型實施例圖像傳感器放置距離光源小于200mm情況下的示意圖。
[0208]帶有圖像傳感器的裝置:用圖像傳感器來拍攝圖像，并解析圖像中的信息，實現(xiàn)光源與圖像傳感裝置之間的通信。
[0209]圖像傳感器可以為CMOS圖像傳感器。光源通過調(diào)制器調(diào)制光源發(fā)送具有明暗變化的信號，基于卷簾快門暴光方式的圖像傳感器可生成含有明暗條文的圖像。
[0210]圖像傳感器拍攝光源時的采樣頻率設(shè)置:
[0211]圖像傳感器曝光時間:圖像傳感器中每一行或每一列象素的曝光時間，稱之為基于卷簾快門曝光方式的圖像傳感器的曝光時間。
[0212]圖像傳感器的拍攝幀速率(frame rate)為30Hz,每幀的分辨率為640*480 (V-line*H-line)，因此圖像傳感器拍攝I張圖像的時間為:1s/Frame rate=ls/30Hz=0.033s=33ms。掃描一行的時間為:ls/Frame rate/H-line=33ms/480=69us ^ 70us 掃描 I 行的時間為 70us。
[0213]當幀速率為30Hz，分辨率為640*480時，每拍攝一張圖像的時間為33ms。為了能夠清楚拍攝每一行條紋，圖像傳感器的曝光時間需要小于等于33ms/480行=69us即是l/14400s。
[0214]基于圖像傳感器幀率為30Hz，分辨率為640*480時，為了能夠區(qū)分明暗條紋，因此光源發(fā)送的明暗條紋的周期需要大于等于70us。由此得到光源發(fā)送明暗條紋的頻率應(yīng)該小于或等于:ls/(暗條紋 + 亮條紋)=Is/(70us+70us) =7.14KHz。
[0215]光源的閃爍頻率取決于接收裝置的圖像傳感器的幀速率和分辨率，發(fā)送頻率=Is/(暗條紋 + 亮條紋)=Is/ (ls/ (Frame rate*H_line)+ls/ (Frame rate*H_line)) =0.5*Frame*H-line。
[0216]假設(shè)，當接收裝置的圖像傳感器的像素達到30億時，拍攝的圖片象素垂直與水平比例為1:1時，光源的閃爍頻率應(yīng)小于等于:0.5*30Hz* (3000000000)0 5=1.37MHz。
[0217]由于人眼能夠分辨的閃爍頻率為小于100Hz，因此定義光源的閃爍頻率范圍為:lOOHz-1.37MHz ο
[0218]圖21a是圖像傳感器拍攝視頻圖像時調(diào)整曝光參數(shù)的流程圖。
[0219]圖像傳感器放置距離光源小于200mm，開啟圖像傳感器并調(diào)整曝光參數(shù)。
[0220]以圖像傳感器幀速率為30Hz，分辨率為640*480為例說明圖像傳感器的參數(shù)設(shè)置，由于圖像傳感器距離光源很近，光的照射強度大，通過圖像傳感器根據(jù)光源的光強度自動調(diào)整曝光時間，可以將圖像傳感器的曝光時間設(shè)定為很小的數(shù)值，例如1/14400S，當圖像傳感器的曝光時間小于1/14400S時通過軟件實現(xiàn)曝光值鎖定.[0221]通過設(shè)置圖像傳感器的曝光時間，即當圖像傳感器曝光時間足夠小時，可以清晰地拍攝出明暗變化條紋，實現(xiàn)利用圖像傳感器拍攝的圖片并讀取信息的目的。
[0222]圖21b圖像傳感器拍攝視頻圖像時的采樣頻率示意圖。[0223]圖像處理器拍攝發(fā)射裝置發(fā)出的經(jīng)過調(diào)制的可見光，為了得到清晰的明暗條紋，圖像傳感器的采樣周期需要小于或等于發(fā)射裝置發(fā)送高電平或低電平的周期。舉例說明，如圖21b所示，發(fā)射裝置發(fā)送低電平的周期小，目的是圖像傳感器能夠采集到每個低電平的條紋信息，采樣時間間隔需要小于或等于發(fā)射裝置發(fā)送的低電平的周期。
[0224]圖21c和圖21d圖像傳感器的采樣頻高于發(fā)射裝置發(fā)射頻率的情況下，所獲取的圖像的不意圖。[0225]當采樣時間間隔越小，在發(fā)射頻率不變的情況下，采集到的明暗條紋的越清晰。
[0226]例如:如圖21c所示，在發(fā)射裝置發(fā)送低電平時，暗條紋采集到的行數(shù)為3行；在發(fā)射裝置發(fā)送高電平時，亮條紋采集到的行數(shù)為13行，可以得到圖21d所示的圖片。
[0227]圖22a，圖22b和圖22c根據(jù)本實用新型實施例，圖像傳感器放置位置距離光源1.5-2.5m時，圖像傳感器拍攝到的圖片的示意圖。
[0228]在圖22c中利用接收裝置上預(yù)先安裝的軟件，通過如下方式識別有效曝光區(qū)域:從圖像中央開始，以螺旋路徑由內(nèi)向外檢測；識別圖片中的高亮區(qū)域；圖像傳感器根據(jù)高亮區(qū)域的亮度調(diào)整曝光參數(shù)。
[0229]圖23是圖像傳感器拍攝視頻照片時調(diào)整曝光參數(shù)的流程圖。
[0230]由于圖像傳感器距離光源較遠，光的照射強度小，通過圖像傳感器根據(jù)光源的中心亮度自動設(shè)置曝光時間，可以將圖像傳感器的曝光時間設(shè)定為符合需求的曝光時間。當圖像傳感器的曝光時間小于符合要求的曝光時間時通過軟件鎖定曝光時間，然后進行拍攝。
[0231]圖像傳感器拍攝幀速率為30Hz，每幀的分辨率為640*480，因此圖像傳感器拍攝I張圖像的時間為:ls/30Hz=0.033s=33mso掃描一行的時間為:33ms/480=69us ^ 70us掃描I行的時間為70us。l/2000s/l/14400s=7.2行。例如:當曝光值設(shè)定為l/2000s時，條紋所占的行數(shù)需要大于7行，所傳遞的信息才能夠被正確解析出來。
[0232]圖24是通過分析圖像傳感器拍攝的圖像信息，得到曝光時間的示意圖。
[0233]通過分析圖像傳感器拍攝的圖像，得到合適的曝光時間。使圖像傳感器在近距離拍攝光源時，圖像曝光適度，得到曝光時間的最佳值。
[0234]通過圖像傳感器底層軟件協(xié)議直接將此曝光時間參數(shù)設(shè)定為一個接口，此接口可以直接給應(yīng)用層軟件使用。在開啟圖像傳感器時，由設(shè)定曝光時間參數(shù)的接口直接設(shè)定曝光時間，即可以直接通過應(yīng)用層接口直接實現(xiàn)曝光時間的設(shè)定。
[0235]圖25a是圖像傳感器拍攝出來的圖像。
[0236]視頻圖像解碼軟件:解析圖像傳感器拍攝出光源發(fā)射的光信號，利用軟件抓取圖像當中有效的區(qū)域，計算有效區(qū)域中暗條紋的數(shù)量，并得到相應(yīng)的編碼。
[0237]對應(yīng)編碼方式，不同的碼元值對應(yīng)明暗條紋不同的個數(shù)。比如，如果第二編碼的信號的頻率較高，條紋個數(shù)就較多。如果第三信號編碼的信號頻率低，條紋個數(shù)就較少。
[0238]圖25b是通過解碼軟件尋找光源區(qū)域的示意圖。
[0239]圖像傳感器拍攝的圖像通過預(yù)先安裝在接收設(shè)備上的解碼軟件，以螺旋形路經(jīng)從圖像中央向外尋找。
[0240]圖26是通過尋找灰度值大于閾值的像素點來確定光源曝光區(qū)域的示意圖。
[0241]待解析的圖像分辨率為640*480，將640*480個像素點的灰度值的平均值定義為閾值。從圖像中央以螺旋形路經(jīng)向外尋找灰度值大于閾值的像素。在同一區(qū)域有多個點的灰度值大于閾值時，設(shè)定此區(qū)域為光源曝光區(qū)域。
[0242]圖27是掃描對比尋找光源發(fā)光面矩形xmin、Xmax示意圖。
[0243]通過對圖像的逐一比對篩選可以得到光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域，將圖像中亮像素點的坐標記下，其中，標記這些像素點中的橫坐標最小值為Xmin，最大值為Xmax，縱坐標最小值為ynin,最大值為y_,在圖像上確定一個矩形區(qū)域,其四個角的坐標值為(Xniin, ymin), (xmax,
Yrnin)，(Xmin， Ymax)和 Umax，Ymax)。
[0244]圖28是掃描對比尋找光源發(fā)光面矩形ymin、ymax示意圖。 [0245]通過確定四個角的坐標值(xnin，ymin)，(χΜΧ,ymin)，(xnin，ymax)和(χ.，ymJ，可以將圖像進一步縮減為光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域。
[0246]圖29是光源在手機圖像中的位置及光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域示意圖。
[0247]通過四個角的坐標值為(Xniil^yniin)，(xmax,ymin)，(xmin，y_)和(xmax，y_)可以將圖像進一步縮減為光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域。找到光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域矩形中心點(xmid，Ymid)。
Xmid= (Xmin+Xmax) /2 ； Ymid= (Ymin+Y—) /2。
[0248]圖30是如何計算光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域的示意圖。
[0249]由于光源一般為圓形，為了減少非發(fā)光面對解碼效果的影響，我們需要重新計算光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域。
[0250]通過中心點(Xmid,Ymid), max=X—+5
[0251]通過四個角的坐標值為(Xfflid-5,Yfflin), (Xfflid+5, Yfflin), (Xmid_5，Ymax)和(Xmid+5，Ymax)可以將圖像進一步縮減為光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域。
[0252]圖31是計算光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域的條紋數(shù)量的示意圖。
[0253]進一步對縮減后的光源對應(yīng)的曝光區(qū)域進行灰度取值(Y值)。圖像灰度值:圖像每個像素點分別有RGB三個像素組成，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，對從最暗到最亮的亮度等級進行區(qū)分，定義為灰度值；最小為0，最大為255。
[0254]通過灰度值取最大值與最小值，求最大值與最小值的平均，將平均值作為灰度值二元化的閾值。當灰度值大于閾值時，灰度值二元化后的值為“I”；當灰度值小于閾值時，灰度值二元化后的值為“O”。此外,灰度值二元化的閾值不一定為最大值與最小值的平均，還可以為光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域內(nèi)所有灰度值的平均值；灰度值二元化的閾值只要是能夠?qū)⒚靼禇l紋能夠區(qū)分出來的值都可以。然后對灰度二元化后的值分別逐行求和，再通過閾值來做比較，此閾值可以為最大值與最小值的平均值，還可以為光源光對應(yīng)的曝光區(qū)域內(nèi)所有灰度二元化值的平均值。當求和值大于閾值時，求和值二元化后的值為“I”;當求和值小于閾值時，求和值二元化后的值為“O”。此時，得到“O” “I”數(shù)值，“O”表示暗條紋；“I”表不売條紋。
[0255]計算條紋的數(shù)量，如圖9所示，通過閾值二元化后等到的“O” “I”值分別是暗條紋和亮條紋。當二元化后的值由“O”變?yōu)椤癐”時，表示由暗條紋變?yōu)榱翖l紋；當二元化后的值由“I”變?yōu)椤癘”時，表示由亮條紋變?yōu)榘禇l紋；當二元化后的值由“O”變?yōu)椤癘”時，表示仍然為同一暗條紋；當二元化后的值由“I”變?yōu)椤癐”時，表示仍然為同一亮條紋。通過上述方法可以分別計算出光源矩形區(qū)域內(nèi)條紋的數(shù)量。利用此方法，可以通過單獨計算暗條紋的數(shù)量得到對應(yīng)的碼元；也可以通過單獨計算亮條紋的數(shù)量得到對應(yīng)的碼元；同樣還可以通過組合計算暗條紋和亮條紋的數(shù)量得到對應(yīng)的碼元。
[0256]單獨計算暗條紋的數(shù)量為6條；單獨計算亮條紋的數(shù)量為5條；亮暗條紋同時計算時的數(shù)量為11條。通過亮暗條紋的數(shù)量計算碼元的對應(yīng)關(guān)系。
[0257]圖32是另一種計算矩形區(qū)域的條紋數(shù)量的示意圖。
[0258]此方法是得到每行二進制數(shù)的和組成的數(shù)組之后，對該數(shù)組求一階導數(shù)，再對一階導數(shù)的符號值求導，若結(jié)果大于0，則認為這個點的位置在亮條紋變成暗條紋或暗條紋變成亮條紋的地方。計算點的個數(shù)，即為亮暗條紋的總個數(shù)。
[0259]圖33a至圖33c是光源發(fā)光面矩形框中的條紋的數(shù)量對應(yīng)代碼示意圖。
[0260]通過光源發(fā)光面矩形框中的條紋的數(shù)量對應(yīng)其表示的代碼。在光源對應(yīng)曝光區(qū)域條紋數(shù)量較多的為第一信號碼元；在光源對應(yīng)曝光區(qū)域條紋數(shù)較少的為第三信號碼元；在光源對應(yīng)曝光區(qū)域條紋數(shù)在較多和較少中間的為第二信號碼元。
[0261]圖34a至圖34c是起始碼、數(shù)據(jù)碼、校驗碼表示圖形示意圖。
[0262]在光源發(fā)射光信號的同時，圖像傳感器開始連續(xù)拍攝，然后對每一幀圖像重復上述解碼過程。光信號包含一定長度的一連串數(shù)據(jù)序列。比如光源連續(xù)發(fā)送I組起始碼、12組數(shù)據(jù)碼和I組校驗碼，此時同步連續(xù)抓取14幀畫面，其中I組數(shù)據(jù)碼用阿拉伯數(shù)字表示，黑色方塊表示起始碼，白色框里表示拍攝到的12幀畫面，以及灰色方塊表示校驗碼。
[0263]圖35是一組連續(xù)的數(shù)據(jù)序列示意圖。
[0264]光源連續(xù)發(fā)送信息:起始碼(Head Code)+12個數(shù)據(jù)碼(Data) +校驗碼(Errorcorrection code)
[0265]圖36是重新排列編碼序列的示意圖。
[0266]根據(jù)每一張圖像解碼得到的碼元重新排列，將起始位標出，起始位之前的碼元值全部排到序列的尾端，以此來得到正確的數(shù)據(jù)序列。
[0267]圖37是整體基于軟件實現(xiàn)光通信解碼方法的原理圖。
[0268]整體基于軟件實現(xiàn)光通信解碼的方法的原理圖。這里假設(shè)光源發(fā)送的光信號包括I組起始碼，η組數(shù)據(jù)碼以及I組校驗碼。
[0269]圖38是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的信息傳輸系統(tǒng)中發(fā)射端的示意圖。
[0270]能夠發(fā)射編碼光信號的光源。此光源可以是LED燈具，熒光燈，白熾燈等可被調(diào)制發(fā)光的光源，用于發(fā)射光信號，光信號中攜帶有要傳輸?shù)男畔ⅰ榱朔奖忝枋?，以下描述將使用LED燈具來表不發(fā)射光信號的光源。
[0271]圖39是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的電路圖。
[0272]光源從市電取AC電源，通過AC/DC轉(zhuǎn)換器(Converter)將AC電源轉(zhuǎn)換為DC電源給LED驅(qū)動器(LED Driver)提供電源。微控制器(Micro-controller)將存儲器(EEPROM)中預(yù)存的地址信息編譯為頻率調(diào)制(FSK)信號或者脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號發(fā)送給調(diào)制控制器(Modulator)，調(diào)制控制器將調(diào)制信號加載到LED驅(qū)動器輸出的電壓或電流上，以驅(qū)動LED燈具發(fā)送光信號。
[0273]本實用新型實施例中利用LED照明燈具作為發(fā)射光信息的光源，首先需要滿足LED燈具作為照明設(shè)備使用，應(yīng)當在不影響照明功能的前體下進行光信號傳輸。因此需要做到LED燈具發(fā)送信號時燈光閃爍不能被人眼察覺。本專利共提出三種方式，使LED燈具發(fā)送光信號時燈光閃爍不被人眼察覺。
[0274]圖40是根據(jù)本實用新型一實施例的頻率調(diào)制的示意圖。
[0275]頻率調(diào)制方法:利用不同的頻率來代表發(fā)送的不同信息，同時每種碼元發(fā)送占空比相同。
[0276]占空比(Duty):脈沖周期序列中(如方波)，正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。
[0277]由于人對光源閃爍敏感程度大概為60Hz，為保證人感覺不到閃爍，我們將頻率提高到100Hz。頻率大于IOOHz的情況下，不同的頻率，但占空比相同的時，光源發(fā)出的光效是相同的。光源發(fā)出的光效:在一定的時間內(nèi)(is),光源發(fā)出的發(fā)光量。
[0278]圖41a是使用較高頻率來表示第一信號的示意圖。
[0279]第一信號:使用高頻率來表不第一信號，例如使用5.0KHz來表不第一信號。
[0280]圖41b是在圖41a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0281]LED燈具使用5.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的視頻圖像，可以清晰的數(shù)出10-11條暗條紋。定義解碼時拍攝到10-11個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第一信號。
[0282]圖42a是使用中間頻率50%表不第二/[目號的不意圖。
[0283]第二信號使用中間頻率來表示第二信號,例如使用2.0KHz來表示第二信號。
[0284]圖42b是在圖42a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0285]LED燈具使用2.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的圖像，可以清晰的輸出5至6條暗條紋定義解碼時拍攝到5至6個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第二信號。
[0286]圖43a是使用較低頻率表不第二彳目號的不意圖。
[0287]第三信號:使用較低頻率來表示第三信號，例如使用1.0KHz來表示第三信號
[0288]圖43b是在圖43a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0289]LED燈具使用1.0KHz頻率發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的視頻圖像，可以清晰的輸出2-3條暗條紋。定義解碼時拍攝到2-3個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第三信號(第三信號Code)。
[0290]光源在發(fā)送信息時，利用不同的頻率以及相同占空比來代表不同的碼元，在發(fā)送不同碼元時光效相同，因此在以此種編碼方式發(fā)送光信息時，可以做到光源不閃爍。
[0291]圖44是根據(jù)本實用新型實施例的利用低電平寬度相同，在相同時間內(nèi)相同寬度的低電平的個數(shù)來代表不同的數(shù)據(jù)信息的示意圖。
[0292]通過增加一個高頻波，使光源在發(fā)送信號時不會被人眼察覺到閃爍。
[0293]按照相同暗條紋寬度來發(fā)送光信號，由于各個碼元之間的占空比不同，因此在發(fā)送光信號時的光效不同，在相同時間的發(fā)光量不同，光源的發(fā)光強度會發(fā)生改變。
[0294]在此基礎(chǔ)上增加高頻波，使各個碼元的占空比相同，即發(fā)光效率相同，防止光源的發(fā)光強度發(fā)生改變。
[0295]圖45a是根據(jù)本實用新型一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖。
[0296]根據(jù)圖像傳感器的拍攝圖像的特性:逐行掃描特性。[0297]圖45b是在圖45a所示情形下從圖像中抓取光源發(fā)光面的示意圖。
[0298]例如:設(shè)定圖像傳感器拍攝的圖像分辨率為:640*48030Hz (拍攝圖像的像素大小:每行有640個像素，每個圖像有480行，30Hz每秒鐘拍攝30張圖像)。
[0299]圖46a是根據(jù)本實用新型一實施例的直徑為D的LED燈具的示意圖。
[0300]光源發(fā)光面:光源從燈具發(fā)出光的面積大小，如圖所示直徑為D的圓形。
[0301]圖46b是在圖46a所示情形下拍攝的圖像的示意圖。
[0302]圖像傳感器拍攝幀為30Hz,每幀的分辨率為640*480，因此圖像傳感器拍攝I張圖像的時間為:ls/30Hz=0.033s=33mso掃描一行的時間為:33ms/480=69us ^ 70us掃描I行的時間為70us。
[0303]為使圖像傳感器能夠分辨出來條紋，因此條紋至少需要大于I行才能分辨出來。對應(yīng)發(fā)送周期T=暗條紋+亮條紋=70+70=140us，發(fā)射頻率f=l/T=l/140us=7.14KHz。
[0304]光源的發(fā)射頻率大于7.14KHz圖像傳感器是無法分辨出來，顯示出來的為混合條紋，比暗條紋更亮的灰色條紋，因此在脈沖調(diào)制的基礎(chǔ)上需要增加大于7.14KHz的高頻載波。
[0305]圖47a是使用編碼調(diào)制信號來表示第一信號的示意圖。
[0306]第一信號:使用在相同時間內(nèi)相同寬度的低電平的個數(shù)表不第一信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.1ms來表示第一信號，并增加高頻波(IOKHz占空比:80.0%)。
[0307]其中，低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.lms+ΙΟΚΗζ占空比:80.0%，圖像傳感器拍攝的視頻圖像占空比:(0.1*0+0.1*1*80%)/(0.1+0.1) =40%O
[0308]圖47b是在圖47a所示情形下拍攝的圖像的示意圖。
[0309]LED燈具使用低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.lms+ΙΟΚΗζ占空比:80.0%調(diào)制信號發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的視頻圖像，可以清晰的輸出10-11條暗條紋。定義解碼時拍攝到10-11暗個條紋的圖像時，此圖像的信息為第
一信號。
[0310]圖48a是使用編碼調(diào)制/[目號來表不第二/[目號的不意圖。
[0311]第二信號(第二 Code):使用使用在相同時間內(nèi)相同寬度的低電平的個數(shù)來表示第二信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.3ms來表示第一信號，并增加高頻載波(IOKHz 占空比:53.3%)。
[0312]其中，低電平寬度為0.lms，高電平寬度為0.3ms+10KHz占空比:53.3%，圖像傳感器拍攝的視頻圖像占空比:(0.1*0+0.3*1*53.3%) / (0.1+0.3) =40%。 [0313]圖48b是在圖48a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0314]LED燈具使用低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.3ms+1OKHz占空比:53.3%，調(diào)制信號發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的視頻圖像，可以清晰的輸出5-6條暗條紋。定義解碼時拍攝到5-6個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第二信號。
[0315]圖49a是使用編碼調(diào)制/[目號來表不第二/[目號的不意圖。
[0316]第三信號:使用在相同時間內(nèi)相同寬度的低電平的個數(shù)來表不第三信號,例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.7ms來表示第一信號，并增加高頻載波(IOKHz)[0317]其中，低電平寬度為0.lms，高電平寬度為0.7ms+10KHz占空比:45.7%，圖像傳感器拍攝的視頻圖像占空比:(0.1*0+0.7*1*45.7%) / (0.1+0.7) =40%。
[0318]圖49b是在圖49a所不情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的不意圖。
[0319]LED燈具使用低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.7ms+1OKHz占空比:45.7%調(diào)制信號發(fā)射的光信號，通過圖像傳感器640*480的分辨率拍攝出來的視頻圖像，可以清晰的輸出2-3條暗條紋。定義解碼時拍攝到2-3個暗條紋的圖像時，此圖像的信息為第三信號。
[0320]綜上所述，采用上述兩種編碼方式，使光源在發(fā)射不同的光信號時發(fā)光的光效相同，使光源發(fā)光強度的變化不被人眼察覺。
[0321]圖50是根據(jù)本實用新型又一實施例的編碼的示意圖。
[0322]光源不斷地發(fā)送信號，使光源一直處于發(fā)送信號狀態(tài)，因此光源一直按照一個相同的光強在發(fā)送信號，不會產(chǎn)生人眼可察覺的閃爍。
[0323]光源發(fā)送地址編碼信號編碼規(guī)則:起始碼+數(shù)據(jù)碼+校驗碼
[0324]發(fā)射一組編碼信號:起始碼(head code) +數(shù)據(jù)碼(Data) +校驗碼(ErrorCorrection Code)
[0325]本專利提供一種編碼事例:lbit+Datal2bits+Errorcorrection codelbit/Total需要14巾貞圖像彳目息。
[0326]圖51是描述本實用新型提供的一種編碼事例的示意圖。
[0327]光源連續(xù)不停的發(fā)送光信息:起始碼(head code)+數(shù)據(jù)碼(Data)+校驗碼(Errorcorrection code)。
[0328]通過光源不斷地發(fā)送信號，使光源一直處于發(fā)送信號狀態(tài)，每個碼元發(fā)出相同的光效，因此人眼察覺不到光源的閃爍。
[0329]圖52是LED燈具調(diào)制后的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓和未經(jīng)調(diào)制的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓的示意圖。
[0330]LED燈具在發(fā)送信號時，使用調(diào)制信號在發(fā)送；LED燈具未發(fā)送信號時，使用未調(diào)制信號在發(fā)送。因此存在2種發(fā)光狀態(tài)，未調(diào)制時的發(fā)光量大，發(fā)送信號調(diào)制時的發(fā)光量小，因此導致LED燈具發(fā)光閃爍。
[0331]未調(diào)制信號:是指光源持續(xù)穩(wěn)定，沒有明暗變化正常發(fā)光，沒有增加任何調(diào)制信號。
[0332]調(diào)制信號:是指在光源正常發(fā)光的情況下，增加調(diào)制信號，使光源產(chǎn)生不被人眼察覺的明暗交替的變化。
[0333]未調(diào)制時的發(fā)光光效=100%
[0334]調(diào)制時的發(fā)光光效=100%*50%(Duty百分比)=50%。
[0335]圖53是在發(fā)送調(diào)制信號時增加調(diào)制時的電流示意圖。
[0336]為了使調(diào)制發(fā)送信號時的發(fā)光光效與未調(diào)制時的發(fā)光光效相同，需要增加調(diào)制時的電流。調(diào)整電流大小以及占空比將使調(diào)制時的發(fā)光光效等于未調(diào)制時的發(fā)光光效。
[0337]圖54a是提高增加調(diào)制時的電流后，表示第一信號的示意圖。
[0338]第一信號:使用脈沖的個數(shù)多來表示第一信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.1ms來表示第一信號，并增加高頻載波(IOKHz占空比:80.0%)。[0339]圖54b是在圖54a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0340]占空比:
[0341](0.1*0+0.1*1*80%)/(0.1+0.1)=40% — (0.1*0+0.1*2.5*80%)/(0.1+0.1)=100%
[0342]通過增加調(diào)制時的電流，調(diào)制時的發(fā)光光效由40% — 100%與未調(diào)制時相同，因此光源通過增加調(diào)制時的電流，可以做到不被人眼察覺。
[0343]圖55a是提高增加調(diào)制時的電流后，表示第二信號的示意圖。
[0344]第二信號(第二 Code):使用脈沖的個數(shù)小于多且大于少的中間數(shù)來表示第二信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.3ms來表示第二信號，并增加高頻載波(IOKHz 占空比:53.3%)
[0345]圖55b是在圖55a所不情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的不意圖。
[0346]占空比:(0.1*0+0.3*1*53.3%) / (0.1+0.3) =40% — (0.1*0+0.3*2.5*53.3%) /(0.1+0.3)=100%
[0347]通過增加調(diào)制時的電流，調(diào)制時的發(fā)光光效由40% — 100%與未調(diào)制時相同，因此光源通過增加調(diào)制時的電流，可以做到明暗變化不被人眼察覺。
[0348]圖56a是增加調(diào)制電流后,表不第二/[目號的不意圖。
[0349]第三信號(第三信號Code):使用脈沖的個數(shù)少來表示第三信號，例如低電平寬度為0.1ms，高電平寬度為0.7ms來表示第一信號，并增加高頻載波(IOKHz)
[0350]圖56b在圖56a所示情形下圖像傳感器拍攝的視頻圖像的示意圖。
[0351]占空比:(0.1*0+0.7*1*45.7%) / (0.1+0.7) =40% — (0.1*0+0.7*2.5*45.7%) /(0.1+0.7)=100%
[0352]通過提高增加調(diào)制時的電流，調(diào)制時的發(fā)光光效由40% — 100%與未調(diào)制時相同，因此光源通過提高增加調(diào)制時的電流，可以做到閃爍不被人眼察覺。
[0353]圖57是根據(jù)本實用新型實施例的基于光信號的室內(nèi)定位系統(tǒng)中發(fā)射端的邏輯框圖。
[0354]通過增加調(diào)制時的電流，可以做到光源在未調(diào)制信號和調(diào)制信號之間自由切換，而不會出現(xiàn)光源出現(xiàn)人眼可察覺的閃爍問題。在調(diào)制信號時，通過控制光源，發(fā)送高頻明暗變化的光信號，為了提高光源的使用壽命，在不需要發(fā)送光信號時，使用未調(diào)制電流或電壓驅(qū)動燈具發(fā)光。
[0355]圖58是LED燈具發(fā)送調(diào)制信號和未調(diào)制信號的不意圖。
[0356]當人走到LED燈具檢測范圍內(nèi)時，LED燈具開始發(fā)送調(diào)制信號；當人不在LED燈具檢測范圍內(nèi)時，LED燈具開始發(fā)送未調(diào)制光。
[0357]圖59是通過運動傳感器或其他可探測有人出現(xiàn)的傳感器感應(yīng)道有人出現(xiàn)并發(fā)送光信號的不意圖。
[0358]傳感器偵測到人到達燈的所在區(qū)域，將感應(yīng)信號傳輸給微處理器進行信息處理，再通過微處理器控制調(diào)制器，調(diào)制LED光源的驅(qū)動電流或驅(qū)動電壓器，通過光源將光信號發(fā)送出來。
[0359]本實用新型的基于光信號的信息傳輸方法或裝置還可以用于定位的目的，為了實現(xiàn)該目的，該室內(nèi)導航定位系統(tǒng)包括:光源，用于發(fā)射光信號，光信號中攜帶有光源的地址信息；圖像傳感器，用于拍攝光信號，得到圖像信息；以及處理器，用于對圖像信息進行處理，以獲取地址信息。
[0360]圖60是移動裝置調(diào)用室內(nèi)地圖流程圖。
[0361]具有LED燈具身份信息的數(shù)據(jù)庫地圖:將移動裝置接收到LED燈具的身份識別信息比對應(yīng)地圖數(shù)據(jù)庫，確定LED燈具地址信息，將移動裝置的位置標示在地圖上面。
[0362]首先利用GPS，GPRS, GSM, CDMA, WIFI，Zigbee，藍牙，RFID......等無線定位技術(shù)實
現(xiàn)初步定位，從而確定移動裝置的大概位置。調(diào)用相應(yīng)地圖數(shù)據(jù)。
[0363]本室內(nèi)定位技術(shù)是通過圖像傳感器通過拍攝光源發(fā)送出來的光源身份識別信息，識別光源位置，進而確定移動設(shè)備位置。此方法傳送信息的速度有限，因此對光源身份識別信息編碼有限制，一般只需要滿足室內(nèi)光源的數(shù)量即可。另外，不同區(qū)域的室內(nèi)光源的地址定位信息有可能是重復相同。因此，需要通過無線定位技術(shù)，先初步確定當前區(qū)域，調(diào)用當前區(qū)域范的地圖。在同一個區(qū)域內(nèi)光源的地址定位信息編碼是唯一的。
[0364]通過無線定位技術(shù)，先初步確定當前位置，在調(diào)用當前區(qū)域的地圖，解決了不同區(qū)域內(nèi)燈具身份識別信息有可能重復的問題?？s短了燈具身份識別信息的編碼長度，提高了信息的傳輸速度。并且簡化了不同區(qū)域內(nèi)光源身份信息編碼的復雜程度。
[0365]圖61是移動裝置(即，室內(nèi)定位裝置)中地圖軟件結(jié)構(gòu)圖。
[0366]LED燈具身份識別信息，以及地圖數(shù)據(jù)庫可以是儲存在移動設(shè)備的存儲器內(nèi)，可以獨立地將收到的燈具身份識別信息進行判斷和定位，并將移動設(shè)備位置顯示在對應(yīng)的地圖上。
[0367]如移動裝置地圖顯示軟件結(jié)構(gòu)圖所示，圖像傳感器拍攝圖像，將圖像傳送給微處理器進行解析得到燈具身份識別信息，然后將燈具身份識別信息與移動裝置中儲存的地圖數(shù)據(jù)比對并得出相應(yīng)位置信息，然后將燈具身份識別信息所對應(yīng)的位置通過顯示屏顯示在地圖上。
[0368]圖62是移動裝置顯示地圖Maps與LED燈具身份識別信息對應(yīng)關(guān)系的示意圖。
[0369]移動裝置接收到的LED燈具身份識別信息通過網(wǎng)絡(luò)進入地圖數(shù)據(jù)庫，再將匹配好的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)再發(fā)給移動裝置顯示在地圖上。移動裝置接收到LED燈具發(fā)送的光信號，通過移動裝置內(nèi)嵌入的解碼軟件解碼得到燈具身份識別信息，再通過網(wǎng)絡(luò)將燈具身份識別信息發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫中的地圖Maps與燈具身份識別信息的比對，將燈具身份識別信息對應(yīng)的地址信息通過網(wǎng)絡(luò)再反饋給移動裝置，移動裝置將地圖Maps與燈具身份識別信息對定的關(guān)系顯示在地圖上。
[0370]圖63是根據(jù)本實用新型一實施例，能發(fā)送和接收光信號的照明裝置的內(nèi)部組件示意圖。
[0371 ] LED燈具地址ID更新的常規(guī)做法:
[0372]在現(xiàn)有技術(shù)中，一般是通過以下兩種方式來進行變更地址信息的:
[0373](I)將存有地址信息的芯片從照明裝置中取出，放到專門的芯片燒錄器上來變更地址信息；
[0374](2)通過照明裝置上預(yù)留的燒錄接口，插入燒錄線，通過PC或燒錄器進行燒寫以變更地址信息。
[0375]以上兩種方式在進行光源位置信息變更時，增大了變更地址信息的難度，需要拆卸設(shè)備取出地址芯片或者使用連接線，操作復雜，消耗人力物力，增加作業(yè)成本。[0376]本實用新型所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種降低變更照明裝置地址信息難度的移動更新設(shè)備、照明裝置和相應(yīng)方法。
[0377]本實用新型因為采用移動更新設(shè)備，其能夠發(fā)送與要變更的地址信息相關(guān)的信號，照明裝置通過接收信號實現(xiàn)對地址信息的變更，所以克服了在對照明裝置的地址信息進行變更時由拆卸芯片或鏈接燒錄線引起的作業(yè)成本高和消耗人力的問題，進而達到降低變更照明裝置地址信息難度的目的。
[0378]此信號可以是光信號、射頻信號或其他可以無線傳輸?shù)男盘枺韵屡e一實例說明此信號為光信號時相關(guān)裝置及更新地址方法。
[0379]圖64是具有發(fā)送和接收光信號的移動更新設(shè)備的照明裝置示意圖。
[0380]光接收模塊用于接收地址編碼器發(fā)送的改變光源地址編碼的光信號，并將所接收到的地址編碼信息儲存在儲存器中，用于光源發(fā)射時使用的光源地址信息。
[0381]圖65是照明裝置地址更新系統(tǒng)示意圖。
[0382]照明裝置的內(nèi)部集成接收器，用于接收移動更新設(shè)備發(fā)射出的信號。當接收器接收到移動設(shè)備發(fā)射出的信號，通過微控制器處理，若此信號符合地址信息更新條件，微控制器將接收到的地址信息編碼存儲到儲存器當中。
[0383]照明裝置發(fā)送光信息時，微控制器從儲存器中將地址信息調(diào)用出來，將此地址編碼發(fā)送到調(diào)制控制器，再通過調(diào)制控制器驅(qū)動LED驅(qū)動器，通過光源將信號發(fā)送出來。
[0384]圖66是移動更新設(shè)備對LED照明裝置的進行地址信息變更的操作流程圖。
[0385]移動更新設(shè)備接收照明裝置發(fā)送地址信息的光信號，并通過微控制器對該光信號進行解調(diào)，在顯示器中顯示解調(diào)后的接收的地址信息。同時，該微控制器從地址信息存儲器中查找與該照明裝置對應(yīng)的識別碼，在顯示器中顯示所要更新的地址信息，判斷解調(diào)后的信息是否與該識別碼一致，若不一致，則發(fā)射器將通過調(diào)制器調(diào)制后的光信號發(fā)送給照明裝置。照明裝置的光接收器接收該信息，照明裝置的微控制器對該地址信息進行解調(diào)，并更新地址信息。
[0386]圖67是查找照明裝置地址信息方法流程圖。
[0387]照明裝置更新完地址信息后，通過發(fā)射器向移動更新設(shè)備發(fā)送更新后的地址信息。移動更新設(shè)備中的光接收器接收該信息，微控制器對該信息進行解調(diào)并在顯示器中顯示出更新完后的確認信息，若接收到的新地址信息與所要更新地址的信息一致，則操作結(jié)束。否則，重復移動更新設(shè)備重新發(fā)送帶有地址編碼的光信號給照明燈具，重復以上述步驟。
[0388]圖68a是根據(jù)本實用新型一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖，圖68b是從圖像中心向外尋找一個光源區(qū)域的示意圖。
[0389]圖像傳感器拍攝出來的圖像通過預(yù)先安裝在移動裝置上的解碼軟件，通過從圖像中央的向外以螺旋路徑尋找，可以確定一個光源對應(yīng)的曝光區(qū)域的位置。
[0390]圖69a是根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器拍攝的圖像的示意圖；圖69b是從圖像中心向外尋找多個光源對應(yīng)的曝光區(qū)域的示意圖。
[0391]圖像傳感器拍攝出來的圖像通過預(yù)先安裝在移動裝置上的解碼軟件，通過從圖像中央向外以螺旋路徑尋找，可以確定多個光源對應(yīng)的曝光區(qū)域的位置。
[0392]圖70a是圖像傳感器水平放置拍攝光源圖像的示意圖。[0393]圖像傳感器水平放置在光源下方，拍攝多個光源的發(fā)射出的光信號。
[0394]圖70b是圖像傳感器水平放置時拍攝到的圖像，圖像傳感器拍攝的圖像中包含三個光源對應(yīng)的曝光區(qū)域的示意圖。
[0395]圖像傳感器拍攝的圖像中包含三個光源對應(yīng)的曝光區(qū)域，通過解析得到3個LED燈具的位置可以計算出目前手機的當前位置。
[0396]圖像傳感器水平放置在光源下方，拍攝多個光源的發(fā)射出的光信號。圖像傳感器拍攝圖片所處的物理位置位于三個光源之間。
[0397]A點與B點之間的像素點距離為Dab= ((XA, _XB)2+(Ya-Yb)2)°_5 ；A點與B點之間的距離預(yù)先儲存在數(shù)據(jù)庫中，可以直接調(diào)用實際距離D/像素點Y方向距離Dab等到實際距離與圖片上像素點的比值關(guān)系:QY。
[0398]A點與C點之間的像素點距離Dac= ((XA, -Xc)2+ (Ya-Yc)2)°_5 ；A點與C點之間的距離為預(yù)先儲存在數(shù)據(jù)庫中，可以直接調(diào)用實際距離D/像素點X方向距離Da。等到實際距離與圖片上像素點的比值關(guān)系:Qx。
[0399]中心點(Xmid，Ymid)與ABC任何一個點都可以確定中心點(Xmid，Ymid)實際的位置坐標。中心點的實際坐標X=Xb(實際坐標)+ (Xmid-XB) *QX得到中心點的實際位置坐標。中心點的實際坐標Y=Yb(實際坐標)+(Ymid-YB)*QY得到中心點的實際位置坐標(X，Y)。
[0400]圖71a是移動裝置傾斜放置時拍攝LED燈具的示意圖。
[0401]當移動裝置傾斜拍攝光源時，即圖像傳感器成像平面與入射光不垂直時，圖像中心點的位置與移動裝置水平放置時中心點的位置不同。需要通過移動裝置內(nèi)集成的角度傳感器或其他可以感知 角度的設(shè)備來計算移動裝置的角度，從而修正由于傾斜角度帶來的解
碼誤差。
[0402]當移動裝置傾斜拍攝光源時，即圖像傳感器成像平面與入射光不垂直時，也可以通過各個LED燈具距離移動裝置遠近通過光強體現(xiàn)出來，因此可以通過移動裝置接收到的各個LED燈具光強不同來計算其具體的位置。
[0403]圖71b為移動裝置傾斜拍攝光源時，即圖像傳感器成像平面與入射光不垂直時，得到的光源圖像。
[0404]當移動裝置傾斜拍攝光源時，即圖像傳感器成像平面與入射光不垂直時，移動裝置位置需要通過計算移動裝置的傾斜角度來修正。
[0405]圖72是如何計算圖像中心點位置的示意圖。
[0406]圖像中心點位置可以通過拍攝到的曝光區(qū)域來計算。
[0407]通過移動裝置陀螺儀可以得知手機與G方向的角度角度，02與β I互為余角，因此θ2=90-θ1()天花板到地面的距離是已知的，手機距離地面的高度一般為1.0-1.2m,因此可以知道手機距離天花板的高度H=地面到天花板的高度-1.2m。中心點位置與實際位置點之間的距離d=H*Tan Θ 2。距離d為手機拍攝圖片站立的物理位置到圖片中心的距離。
[0408]圖73a是陀螺儀的示意圖。
[0409]通過陀螺儀計算出圖像傳感器成像平面與入射光之間的夾角與X，Y，Z三軸的角度關(guān)系。
[0410]移動導航裝置旋轉(zhuǎn)的角度:ΦηζφΜ+ω.(!!:,式中Φη為當前時刻的角度，為上一時刻的角度，ω為陀螺儀測量出來的角角速度，dt為采樣時間間隔。通過分別在X，Y，Z三軸上分別計算三個方向的角加速度，可以計算出導航裝置旋轉(zhuǎn)的角度。
[0411]圖73b是移動導航裝置內(nèi)部加速度計的坐標系示意圖。
[0412]人員正常將移動導航裝置拿在手上，顯示面朝上，X軸，Y軸所在的平面為水平面；Z軸為重力方向，垂直于水平面。
[0413]圖74是計算圖像中心點位置的示意圖。
[0414]根據(jù)陀螺儀計算出的圖像傳感器成像平面與入射光之間的夾角在水平面上的投影，與X軸的角度關(guān)系計算出移動裝置實際位置。
[0415]移動導航裝置旋轉(zhuǎn)的角度:Φ^Φ^+ω.dt，由圖72可以得知手機拍攝圖片所處的物理位置到圖片中心的距離d。圖片中燈具的位置信息可以通過預(yù)先儲存在數(shù)據(jù)庫中，可以直接調(diào)用。通過圖片信息燈具A和燈具B的位置信息(XA，YA)，(XB，YB)，(Xc, Yc)圖片中心點的位置為(Xmid，Ymid).A點與B點之間的像素點距離Dab= ((XA, -Xb) 2+ (Ya-Yb) 2) °_5，A點與B點之間的距離為預(yù)先儲存在數(shù)據(jù)庫中，可以直接調(diào)用實際距離D/像素點Y方向距離Dab等到實際距離與圖片上像素點的比值關(guān)系:QY。
[0416]A點與C點之間的像素點距離Dac= ((XA, -Xc)2+(Ya-Yc)2)0-5, A點與C點之間的距離為預(yù)先儲存在數(shù)據(jù)庫中，可以直接調(diào)用實際距離D/像素點X方向距離Da。等到實際距離與圖片上像素點的比值關(guān)系:Qx。
[0417]中心點(Xmid，Ymid)與ABC任何一個點都可以確定中心點(Xmid，Ymid)實際的位置坐標。中心點的實際坐標X=Xb(實際坐標)+ (Xmid-XB) *QX得到中心點的實際位置坐標。中心點的實際坐標Y=Yb (實坐標)+(Ymid-YB) *QY得到中心點的實際位置坐標。
[0418]實際點的位置坐標為:(X+d*cos Φ，Y+d*sin Φ)。
[0419]圖75是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式示意圖。
[0420]移動裝置接收LED燈具發(fā)送的光信號，并通過移動裝置內(nèi)嵌入的解碼軟件解析出光源的身份識別信息，通過網(wǎng)絡(luò)將光源的身份識別信息發(fā)送給數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫計算機通過比對確定光源的身份識別信息對應(yīng)的地址信息；數(shù)據(jù)庫計算機將移動設(shè)備的地址信息通過GPRS, GSM, CDMA, WIFI，Zigbee，藍牙等無線技術(shù)將信息傳遞給移動裝置，并通過移動裝置上的顯示設(shè)備，將移動設(shè)備的地址信息顯示在地圖上。
[0421]圖76展示了數(shù)據(jù)庫中與LED燈具身份識別信息相對應(yīng)的一些信息。
[0422]LED燈具身份識別信息可以和以下數(shù)據(jù)庫信息相對應(yīng):地圖數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的位置坐標，以及身份識別信息對應(yīng)的一些其他信息，例如，廣告信息，服務(wù)信息，提醒信息等。
[0423]利用磁力感應(yīng)器判斷移動裝置的運動方向。
[0424]利用陀螺儀來判斷移動裝置前進的方向(由于磁力感應(yīng)器容易受到干擾，因此使用陀螺儀來判斷移動設(shè)備運動方向與初始方向的相對角度)。
[0425]定位可以通過光信號進行定位，也可以與GPS，WIFI，Zigbee，藍牙，RFID，GPRS,CDMA，GSM，加速度計，角度傳感器，陀螺儀，超聲波等定位方式組合使用。由于光信號覆蓋的范圍較小，所以在兩個光源之間，可以通過以上所述的多種途徑進行定位補償，實現(xiàn)定位的連續(xù)性。例如可以重力感應(yīng)器來計量人走路的步頻，再根據(jù)步長來推測行走速度，輔助以角度傳感器提供的方向信息，在兩個光源之間，對移動設(shè)備進行粗略定位。
[0426]圖77是移動裝置記錄路線的示意圖。[0427]磁力感應(yīng)器用于判斷初始方向，陀螺儀用于判斷前進的方向，重力感應(yīng)器用于判斷人員行走的步伐。根據(jù)人一般的行走速度或步長，粗略計算出人行走的方向以及速度，并顯示在地圖上。
[0428]圖78是移動裝置拍攝LED燈具的示意圖。
[0429]當移動裝置位于LED燈具下方時，通過移動裝置拍攝LED燈具來確定方向。
[0430]將2蓋LED燈并排安裝,距尚小于0.5m,確保在拍攝時能夠冋時將2蓋燈都拍攝在圖像中。
[0431]圖79是移動裝置拍攝到LED燈具并進行位置校準的示意圖。
[0432]上述2盞LED燈具應(yīng)按照南北走向的方位安裝，燈具對應(yīng)的身份識別碼的最后一位表示相對方位。例如:
[0433]“ I ”表不在對應(yīng)燈具偏N方向。
[0434]“ O ”表示在對應(yīng)燈具偏S方向。
[0435]將2盞等的中心坐標聯(lián)成一條直線表示NS走向。
[0436]當移動裝置同時拍攝到這2盞定位光源時進行定位位置校準，和陀螺儀方向校準。通過不斷對陀螺儀的方向進行校準以確保計算方向的大致準確性。
[0437]圖80是利用地圖數(shù)據(jù)庫進行定位的示意圖。
[0438]提供導航定位使用的地圖數(shù)據(jù)庫:移動裝置接收到LED燈具傳輸?shù)墓庠瓷矸葑R別信息，將此識別信息與地圖數(shù)據(jù)庫進行比對，獲得移動設(shè)備的位置信息；然后，在移動設(shè)備的顯示器上將設(shè)備位置顯示在地圖上。
[0439]例如，商場超市定位導航應(yīng)用:通過光接收定位信息并將移動設(shè)備的位置顯示在地圖上。
[0440]移動裝置，可以是帶有圖像采集設(shè)備的如下裝置:如，手機，平板電腦，便攜式電腦
坐寸ο
[0441]此室內(nèi)導航技術(shù)還可以用于商業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，市場推廣，線上線下聯(lián)合經(jīng)營，在線幫助，游戲娛樂，社交網(wǎng)絡(luò)，人員跟蹤，其他與位置相關(guān)的應(yīng)用。
[0442]本實用新型公開了一種基于可見光的通信技術(shù)，這種通信方式通過發(fā)送和接收信息，進一步的可以用這個身份信息識別碼達到定位的功能。
[0443]需要說明的是，本實用新型的【具體實施方式】部分雖然記載了基于可見光進行室內(nèi)定位的方法，但是該方法僅用于說明本實用新型實施例所提供的基于可見光進行室內(nèi)定位的裝置、系統(tǒng)和設(shè)備等。
[0444]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于可見光的室內(nèi)定位裝置，其特征在于，包括: 圖像獲取裝置，用于拍攝光源，得到所述光源發(fā)出的可見光對應(yīng)的圖像，其中，所述可見光為經(jīng)過調(diào)制的可見光，所述可見光包含所述光源的身份信息； 圖像處理裝置，與所述圖像獲取裝置相連接，用于獲取所述圖像中的明暗條紋，其中，所述圖像中的明暗條紋與所述光源的身份信息對應(yīng)；以及 控制裝置，與所述圖像處理裝置相連接，用于識別所述明暗條紋，得到所述光源的身份信息，并查找地圖中與所述光源的身份信息對應(yīng)的位置，得到當前位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 存儲器，與所述控制裝置相連接，用于存儲地圖；以及 通信裝置，與所述控制裝置相連接，用于連接所述室內(nèi)定位裝置與遠程服務(wù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括: 測量機構(gòu)，與所述圖像處理裝置相連接，用于測量所述明暗條紋的數(shù)量；以及 獲取機構(gòu)，與所述測量機構(gòu)相連接，用于獲取所述明暗條紋的數(shù)量對應(yīng)的所述光源的身份信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述獲取機構(gòu)包括: 查詢單元，與所述測量機構(gòu)相連接，用于查詢所述明暗條紋的數(shù)量與對應(yīng)編碼的關(guān)聯(lián)表；以及 解析單元，與所述查詢單元相連接，用于通過所述關(guān)聯(lián)表解析出所述明暗條紋的數(shù)量所對應(yīng)的所述光源的身份信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像獲取裝置包括圖像傳感器，所述圖像傳感器為曝光方式是卷簾快門的圖像傳感器，所述圖像傳感器的卷簾快門的采樣頻率高于所述圖像傳感器的幀速率。
6.一種基于可見光的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 光源，用于發(fā)出可見光；以及 權(quán)利要求1至5中任一項所述的基于可見光的室內(nèi)定位裝置。
【文檔編號】G01S1/70GK203519822SQ201320335810
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】郭成, 胡洪, 時磊, 張國旗 申請人:北京半導體照明科技促進中心