基于LED二维码的室内定位技术研究

发布时间：2017-06-16 09:05

  本文关键词：基于LED二维码的室内定位技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：定位技术是目前通信工程领域研究的热点问题,在灾害救援、人员定位、武器装备方面具有非常重要的地位,目前各国学者对此进行了大量的研究。定位技术又分为室内定位和室外定位。其中室外定位研究的时间比较长远,因此目前已经取得了很好的成果,并成功的进行了应用。由于受到室内条件的影响,室外定位技术在室内的定位效果往往受到诸多的限制,从而失去了原有的精度。因此室内定位的研究则发展缓慢,但是随着各国在房地产方面的持续发展,室内定位技术越来越受到各国学者的关注,因此本文的研究具有非常重要的工程实践价值。目前基于可见光通信的室内定位技术还处于起步阶段,文献报道较少,大部分都是基于理论分析和仿真研究。目前,日本、美国、意大利、韩国、欧盟等国家和组织对可见光室内定位技术产生极大的关注。国内对可见光室内定位技术的研究起步更晚,但近年来一些大学和研究机构,如清华大学,北京邮电大学,南京邮电大学等也逐渐展开了相关的研究。2012年,清华大学徐正元课题组设计了一种室内可见光LBS位置服务系统,通过实验验证了该系统的可行性,2015年本课题组从可见光通信在室内定位应用方面的需求出发,提出了一种室内可见光多参量位置指纹库定位方案,并进行了仿真研究和实验验证,取得了很好的实验效果,但是在LED组成二维码的设计和二维码识别的过程中,由于可见光的干涉和光栅效应,该套定位系统还存在着一些问题。本文的研究即承袭于上述的研究,对其中的一些问题进行研究,从而得到更好的室内定位效果。首先,本文总结可见光通信的国内外研究现状以及二维码的一些基础知识,并总结了基于LED二维码的室内定位技术所面临的问题,然后对本课题组设计的室内定位系统进行了回顾和简单的介绍。其次,本文详细的介绍了基于LED的二维码设计出现的问题,例如相邻光源光照重叠问题、光栅干扰问题、二维码识别速度和精度等问题,对这些问题产生的原因进行了描述。最后,本文利用图像预处理等图像处理的手段对基于LED这些问题的影响进行抑制。通过对手机拍摄的二维码图像进行预处理和直方图均衡,然后对二维码图像进行基于小波-轮廓波的图像平滑,最后对图像进行二值化,从而得到黑白相间的二维码,最终通过二维码识别算法将其识别出来,读取目前的LED灯所在的位置。本论文通过仿真研究和实验验证,证明了该方法的正确性和可行性,解决了前述系统的一部分问题,更好的进行了室内定位。
【关键词】：室内定位 二维码 LED QR 小波-轮廓波
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.4
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 专用术语注释表9-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 可见光通信国内外研究现状10-14
• 1.3 二维码的历史及发展现状14-16
• 1.4 基于LED二维码的室内定位技术所面临的问题16-17
• 1.5 本文的研究思路和主要研究内容17-20
• 第二章 室内定位系统设计20-35
• 2.1 LED光源特点20-26
• 2.1.1 LED的功率特性22
• 2.1.2 LED物理特性22-24
• 2.1.3 LED辐射和光谱特性24-26
• 2.2 光电检测器26-27
• 2.3 室内定位系统研究27-33
• 2.3.1 室内定位算法概述27-31
• 2.3.2 室内定位方案31-33
• 2.4 可见光通信室内定位的主要性能指标33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 基于LED的室内定位系统问题研究35-44
• 3.1 LED二维码的设计35-36
• 3.2 二维码的多点匹配定位方式36-37
• 3.3 二维码识别中存在的问题37-41
• 3.3.1 LED灯设计二维码时的亮度问题37-38
• 3.3.2 LED灯的半明半暗点问题38-39
• 3.3.3 LED灯设计二维码时的条纹问题39-40
• 3.3.4 LED灯设计二维码时的光晕问题40-41
• 3.3.5 LED灯设计二维码时的拍摄角度问题41
• 3.4 室内定位系统数据处理问题41-42
• 3.5 定位过程中掉线问题42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 二维码识别算法及图像预处理算法研究44-63
• 4.1 二维码基础理论44-48
• 4.1.1 QR码符号结构及版本规格44-46
• 4.1.2 QR码的编码原理46-48
• 4.1.3 QR码的译码原理48
• 4.2 二维码图像的直方图均衡化48-52
• 4.2.1 二维码图像灰度化49-50
• 4.2.2 直方图均衡50-52
• 4.3 基于小波-轮廓波变换的二维码图像平滑算法52-57
• 4.3.1 小波-轮廓波变换52-56
• 4.3.2 Cycle Spinning算法56
• 4.3.3 基于小波-轮廓波变换的二维码图像去噪算法56-57
• 4.4 基于OSTU的阈值分割57-59
• 4.5 二维码图像的形态学处理59-60
• 4.6 基于透视变换的图像矫正60-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利68-69
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目69-70
• 致谢70

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